專利名稱：外擺線步進電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及外擺線步進電動機，其包括有與定子內(nèi)齒嚙合的外齒的轉子。有大尺寸和多相激磁的這種型式的電動機已公知。但它們的成果受到限制，且要使它們小型化和在鐘表制造業(yè)的應用中簡化它們的控制都是困難的。
本發(fā)明的目的在于提供一種小尺寸的外擺線步進電動機，其在使用中有效和簡單，且能用在鐘表中使該電動機的轉子直接與秒針或分針直接耦合。該目的的完成在于定子包括限定轉子的穩(wěn)定位置和在這些穩(wěn)定位置間的轉子的位移的磁極，所說齒在所說位移時有不變的嚙合。
本發(fā)明將在下面參考該電動機實施例的附圖來加以更詳細的說明。


圖1示出根據(jù)圖2的線I—I的剖面圖；圖2是以剖面圖表示的線圈的側視圖；圖3示出定子的開孔或孔的幾何形狀；圖4和5分別示出轉子和定子的齒；圖6示出在定子中的轉子的若干位置；圖7和8示出在表中的電動機的位置；和圖9和10示出電動機單線圈的實施例。
電動機的定子包括二磁極1和2，它們軸向交錯且有圖3所示形狀的相等開孔或孔。該二磁極板有連接該二磁極板的所說開孔的二基本上半圓柱形區(qū)域的收縮段1C，2C。但該二半圓柱形區(qū)域分別形成有稍微不同的半徑R1、R2和稍微不同的偏心度δ和μ的兩部分，結果形成帶有臺肩1d、2d的開孔。在該二磁極板1和2間，定子有與轉子5的外齒3相嚙合的內(nèi)齒4。轉子5是如圖1的所示軸向磁化(N—S)的空心圓筒。在磁極板1和2和齒3和4間設置有合適材料的環(huán)6和7，它們形成相應轉子5齒3的軸向支承。但這些支承允許該轉子在徑向方向的自由運動。該定子包括配置在鐵心9上的二線圈8，鐵心9經(jīng)分路1a、1b、2a和2b接至磁極板1和2。通過未表示的連接，轉子5與致動件如表針耦合。由于轉子5根據(jù)外擺線運動移動，其中轉動疊加到徑向位移上，所說連接應允許在轉子5和該被驅動件間的相對徑向位移。二線圈8串或并聯(lián)連接并以這樣的方式共同激磁，二線圈交替以相反極性激勵磁極板1和2。這就是說對線圈8以具有相反極性的脈沖交替供電，使得該電動機能由通常的表用電子線路加以控制。
圖2和6a示出在定子中轉子的穩(wěn)定位置。由于其永久的磁化，該轉子吸向未激磁的磁極板1和2。根據(jù)圖6a，轉子的這個位置相應于轉子角度位置為O的位置。隨著定子的下一激磁，轉子移動到圖6b所示位置。在這個移動過程中，齒3和4保持嚙合，轉子的角度位置變化例如3°。到激勵脈沖結束時，轉子移動到圖6c的穩(wěn)定位置。在其位移從圖6a位置到相應圖6c相反位置時的轉子總角位移為6°。如該轉子直接耦合到秒針或分針，由一控制脈中產(chǎn)生的這個位移，相當于按秒或相應于按分的指針的位移。通過下一激勵脈沖轉子移動到圖6d所示的位置，并且在所說的脈沖之后，返回到與圖6e相對應的圖6a所示的起始位置上。該轉子的角度位置通過所說驅動脈沖已再位移6°。
圖4和圖5表示齒3和4的幾何形狀。如N1＝定子齒數(shù)，N2＝轉子齒數(shù)，D1＝定子的外徑，D2＝轉子齒底部直徑，α＝轉子齒角間距(angular Pitch)，在鐘表制造應用中聯(lián)系這些量的關系式有N1－N2＞1α＝12°/(N1－N2)和通常是D1/D2＝N1/N2。
為對制造公差進行補償，后面的量可稍有變化。
圖7和8說明為使電動機在手表機芯中成一體的可能性的示意圖。根據(jù)圖7，電動機的轉子5設置在該機芯底座10的中心，而電池11占據(jù)獨立的空位。該轉子直接耦合到秒針或分針并耦合到推動其它指針的齒輪系。
根據(jù)圖8，轉子5相對于機芯中心是偏移的，通過小秒針直接耦合到轉子。
除圓形外；磁極板的開孔或孔用其它形狀亦可能得到同樣的功能。
圖9和10示出有單線圈8的電動機。磁極板1和2以等距離固定在鐵心9的相對表面上。換句話說，定子和轉子的結構以及電動機的運行都與上述情況相同。
權利要求
1.一種外擺線步進電動機，包括有與定子(1，2)由齒(4)嚙合的外齒(3)的轉子(5)，其中該定子包括限定該轉子(5)的穩(wěn)定位置和在這些穩(wěn)定位置間的轉子(5)的位移的磁極(1，2)，所說齒在所說位移時有不變的嚙合。
2.如權利要求1的電動機，其中該定子(1，2)包括單相線圈(8)。
3.如權利要求1或2的電動機，其中該轉子包括柱形磁鐵(5)，其可在由定子磁極(1，2)形成的非柱形開孔中移動。
4.如權利要求1-3中之任一權利要求的電動機，其中定子包括軸向交錯的二磁極(1，2)，轉子(5)被軸向磁化，定子的二磁極(1，2)在定子激磁時有相反的極性。
5.如權利要求1-4中之任一權利要求的電動機，其中的該穩(wěn)定位置由磁化的轉子(5)吸向所說定子磁極(1，2)所限定。
6.如權利要求1-5中之任一權利要求的電動機，其中該磁極(1，2)有二基本上半圓柱和偏心的區(qū)域(R1、R2)。
7.如權利要求6的電動機，其中磁極(1，2)的所說二區(qū)域(R1，R2)是由限定段(1C，2C)所連接的。
8.如權利要求6或7的電動機，其中各所說區(qū)域是由稍有不同半徑(R1，R2)和稍有不同偏心(δ，μ)的二柱形部分形成的。
9.如權利要求4-8中之任一權利要求的電動機，其中支承(6，7)設置在磁極(1，2)間，所說轉子(5)外齒(3)在所說支承間軸向引導。
10.如權利要求1-9中之任一權利要求的電動機，其中該定子包括二線圈(8)，共有的磁極形成在所說線圈間。
11.如權利要求1-9中之任一權利要求的電動機，包括有鐵心(9)的單線圈(8)，磁極(1，2)以相等距離裝在所說鐵心的相對側。
12.利用如權利要求1的電動機作為直接作用在指針上的手表電動機，其中以有相反極性的脈沖交替供電。
全文摘要
電動機的定子包知軸向交錯的二磁極板。軸向磁化的圓柱形轉子配置在所說磁極板的開孔或孔中。該轉子有與該定子內(nèi)齒連續(xù)嚙合的外齒。在非激磁的定子中，轉子通過吸到磁極板呈孔穩(wěn)定位置。由于通過有適當極性脈沖對定子激磁，轉子移向正好相反的穩(wěn)定位置。在所說位移時，齒保持嚙合，導致轉子角位移，該角度是由所說齒的齒數(shù)差所限定的。該電動機允許小型化和由相反極性的交替脈沖簡單控制。
文檔編號H02K37/16GK1129861SQ9511861
公開日1996年8月28日 申請日期1995年9月29日 優(yōu)先權日1994年10月3日
發(fā)明者羅伯特·扎夫里, 馬可·布蘭德斯提尼 申請人:羅伯特·扎夫里, R·奧德瑪斯公司