專利名稱：具有兩個轉子的多極電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有兩個轉子的多極電動機，具體地涉及用于直接驅動一時計兩指針的電動機。這類電動機也可用來驅動各種計數器指針或移動部件。
在目前，出現了一種大量日益增加的時計，它們包括至少一對彼此獨立移動的同軸指針。這種時計例如是在其中計時指針以時針及分針安裝在中央的計時器。也已公知了譬如僅包括指示時及分的兩指針的，且其中這兩指針也是彼此單獨移動，以便提供不同于目前時間的第二信息。
通常，這類兩指針彼此獨立驅動的時計可以使用兩個電動機來作出。慣常，每個電動機與一個指針相聯系。
此外，眾所周知，為了簡化結構及總地減少電動機械時計的制造價格，使用多極電動機是有利的。與雙極電動機相比較，多極電動機的優(yōu)點是能直接地驅動指針，而無需齒輪減速。在此情況下，可以將指針直接安裝在電動機的轉軸上，這便取消了必需使用齒輪。
借助于兩個多極電動機來直接地驅動兩根同軸的指針是公知的，尤其是，由EP(歐州)專利No.0312946B1公開了。根據該文件，第一電動機的轉軸具有空心圓柱狀，它形成第一指針的管，而第二電動機的轉軸上延伸出一個軸，該軸穿過第一轉子的空心軸。因此第二電動機的轉軸形成了用于接收第二指針的空心輪。這兩個電動機彼此上下地布置。
這類結構具有缺點。實際上，彼此上下布置的兩個電動機組件的高度對于某些應用來說可能太大了，例如對于超薄型手表。另外，為了使一電動機對另一電動機的磁場影響減至最小，必須在這兩電動機之間設置間隔，這就進一步增大了現有技術的該組件的高度。
因此，本發(fā)明的一個目的是，通過提供具有兩個轉子的一個電動機來彼此獨立的驅動兩根指針，以便減小設置用于單獨致動兩同軸指針的電動機組件的龐大尺寸。
日本專利文獻JP50-77811已公開了一種時計電動機，它包括多個彼此能單獨致動的轉子。但是，根據該文獻，該時計包括產生多個不同波形的控制信號的電子裝置，其中每個信號用于控制電動機的一個轉子。
這類裝置具有缺點。實際上，使用電子裝置來產生不同的控制信號就使裝置電子部分的制作復雜化，并由于不利的能量輸出使電動機的操作可靠性下降。
因而，本發(fā)明的另一目的是提供用于彼此獨立驅動兩根指針的具有兩個轉子的一個電動機，其中不需用復雜的控制信號來彼此獨立地驅動兩個轉子，并能保證操作的高度可靠性。
因此本發(fā)明涉及一種具有兩個轉子的多極電動機，其特征在于它包括—第一及第二多極同軸轉子，每個轉子包括多個磁極對，這些磁極對基本上平行于兩個轉子的轉軸定向并繞所述軸布置成一個環(huán)，所述極對也交替地在第一方向及相反方向上定向，—第一及第二定子部分，—一個中間定子部分，它布置在所述第一及第二定子部分之間，每個所述定子部分包括一個定子孔，所述定子孔沿與所述兩轉子的所述轉軸相同的軸對齊，所述第一及第二定子部分的每個還包括位于所述各定子孔每側上的第一及第二極延伸部分，所述第一及第二極延伸部分分別限定了由每個定子孔邊緣上的齒及槽的規(guī)則系列構成的第一及第二齒槽部分。
所述具有兩個轉子的電動機的特征還在于所述每個極延伸部分通過在其上安裝繞組的磁通導橋與所述中間定子部分相連接，所述繞組也與對具有兩個轉子的電動機進行控制及供電的裝置相連接。
所述具有兩個轉子的電動機的特征還在于所述第一轉子可旋轉地安裝在所述第一定子部分及所述中間定子部分之間，所述第一轉子的極對一方面面朝著所述第一定子部分的第一及第二齒槽部分，另一方面面朝著中間定子部分的極延伸部分；及所述第二轉子可旋轉地安裝在所述第二定子部分及所述中間定子部分之間，所述第二轉子的極對一方面面朝著所述第二定子部分的第一及第二齒槽部分，另一方面朝著中間定子部分的極延伸部分。
這些特征的結果是，提供了具有減小尺寸的兩轉子電動機。另外，由于存在設置在第一及第二轉子之間并利用四個磁通導橋與四個定子極延伸部分相連接的中間定子部分，就保證了第一及第二定子部分的去磁耦合。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是，中間定子部分保證了對外部磁場的屏蔽功能，這就增加了電動機工作的可靠性。
在閱讀了以下僅以例子形式給出的并參照附圖作出的說明后，將會弄清本發(fā)明的另外特征及優(yōu)點，附圖為—

圖1是根據本發(fā)明的電動機的一個實施例的頂視圖(為了便于看圖，省略了轉子)；—圖2是沿圖1中線II-II的橫載面圖(示出了轉子)；—圖3是屬于圖1電動機的由中間定子部分，磁通上導橋及與其相關的繞組組成的組件的頂視圖；及—圖4是本發(fā)明的一個變型實施例的頂視圖。
現在將參照圖1至3來描述根據本發(fā)明的電動機的一個實施例。該電動機尤其適用于獨立地及在兩方向上驅動一個鐘表的時針及分針。在圖中可以看到，該電動機包括兩個同軸的轉子，它們分別以標號3及5表示。為了便于看圖，在圖1中省略了這兩個轉子及安裝在其上的軸。
轉子3及5是在軸向磁化的多極轉子。在本例中這兩個轉子是相同的。它們的每個具有圓盤的總形狀，并包括一個由磁性材料作的中央部分，周圍被一組由標號7所示的永磁鐵構成的磁極對形成的外圍環(huán)包圍。在此例中，對于每個轉子，具有30個磁極對。它們軸向地定向，即平行于轉子的轉軸。
永磁鐵7均勻地布置在每個轉子的四周并將轉子分成30個每個12度的扇區(qū)。另外，磁鐵或磁極對7交替地定向在第一方向及其相反的方向上。因而，如果將自己置身在轉子的旋轉面上，將一個磁極對與下個具有同樣定向的磁極對分隔的角度距離則為12度的二倍，也就是說24度。
參照圖2，可看到多極轉子3及5分別安裝在軸9及11上。攜帶轉子3的軸9是一空心軸，在其內部穿有一個中心管10，它由一磁性材料例如黃銅作成。軸9可轉動地安裝在固定的中心管10的外圍。中心管10也是空心的，并可看到，攜帶轉子5的軸11在管10內穿過。在使用本例的具有兩轉子的電動機直接驅動時針及分針的情況下，一根針將直接安裝在軸或管9上，而另一根針最好安裝在一個管12上，在該管12中插著軸11的端部。
該電動機還包括第一及第二定子部分13及15。這兩個定子部分的每個包括一個總地為圓形的定子孔19及20。該電動機還包括一個中間定子部分17，它包括在其中設有法蘭盤14的定子孔21(圖3)。三個定子部分13、15及17彼此平行地布置，并且它們的定子孔根據與轉子3及5的軸相同的軸對齊。中間部分17的定子孔21容納從法蘭盤14的構型上延伸出的中心管10的端部。
作為剛才所述結構的后果，中心管10被固定在中間定子部分17上，攜帶轉子3及5的軸9及11相對于管10縱向地定位并能自由地轉動。還應看出，在圖2中，第一轉子3設置在第一定子部分13及中間定子部分17之間的空間中，并以對稱的方式，第二轉子15設置在第二定子部分15及中間定子部分17之間的空間中。
第一及第二定子部分13及15的每個均包括兩個位于定子孔兩側的兩個極延伸部分(在圖1中僅能看到第一定子部分13的極延伸部分13a及13b。這些極延伸部分的每個終止在定子孔邊緣的齒槽部分28a，28b上。應該指出，在本實施例中，第一及第二定子部分13及15是相同的。
正如從圖3中看到的，中間定子部分17-方面形成圍繞著定子孔21的圓環(huán)部分23，另一方面，形成了一個T形的連接部分24。圓環(huán)部分23設置在第一及第二定子部分之間，與第一定子部分13的兩個齒槽部分28a及28b以及第二定子部分15的兩齒槽部分(圖1中看不到)相面對著。連接部分24包括兩個固定臂31，它們分別形成T形的橫條的左端及右端。左臂26a經由磁通導橋26a機械地連接到定子部分13的極延伸部分13a上，并經由磁通導橋26c連接到定子部分15的相應極延伸部分上。類似地，右臂經由導橋26b及26d機械地連接到第一定子的極延伸部分13b及第二定子的相應極延伸部分上。
每個磁通導橋26a，26b，26c及26d形成一個其兩端終止在固定臂31上的直線形鐵芯30。各導橋與定子部分之間的連接則可用螺絲(未示出)來保證。但是，任何公知的其它固定方式對于熟悉該技術領域的人員來說是可料想到的。在導橋26a，26b，26c及26d的鐵芯30的周圍裝有四個繞組或線圈33a，33b，33c及33d。這四個繞組也與控制及供電裝置(未示出)電連接。
如已經描述過的，第一及第二定子的每個極延伸部分13a，13b及15a，15b終止在設在定子孔邊緣的齒槽部分上。如圖1中可看到，這些齒槽部分或沖口部分的每個由交替的齒35及槽36組成，在此例中，它們都具有相同寬度。在圖1中，兩個齒槽部分28a及28b被兩個標號為38及39的連接槽彼此分開。這兩個連接槽被布置成面對著兩個缺口41及42，它們形成用于對兩個定子極延伸部分13a及13b作磁隔離的高磁阻區(qū)域。
再參照圖2，可看到，根據到現在為上所述的結構，各個繞組33a，33b，33c及33d的鐵芯30各經過它們的第一端與一個相應的定子極延伸部分相連接，而經過它們的第二端與中間定子部分17相連接。因此，流過一個繞組33a，33b，33c或33d的電流產生出一個磁場，該磁場一方面被引導到一個相應的定子極延伸部分上，另一方面被引導到中間定子部分17上。這樣引導的磁場力線再經由磁氣隙閉合，并限定了一個經由繞組33a，33b，33c及33d的主磁路。為了將每個繞組在磁氣隙中產生的磁場集中在兩個轉子3及5的永磁鐵上，有利的方式是使總地為圓環(huán)狀的中間定子的部分23盡可能狹地延伸在與第一及第二定子13和15的齒槽部分嚴格面對面的區(qū)域的外側。
根據剛才所述的，本例中具有兩個轉子的電動機包括四個主磁路。這些磁路中的每個由鐵磁體部分組成，該部分使一個繞組產生的感應磁場引導到磁氣隙上，在磁氣隙的各邊緣之間轉動著一個轉子的磁鐵。還應指出，試驗表明，不同的主磁路之間的耦合顯著地弱到可以完全被忽略的程度。
現在將參照圖1來更詳地描述終止在第一及第二定子部分13及15的極延伸部分上的各個齒槽部分。如已描述的，在本例中，每個齒槽是均勻的。此外，每個齒槽部分這樣地設置，即一個齒的中心與下個齒的中心之間的間隔等于轉子上一個磁極對與下一個同樣定向的磁極對之間所隔的距離。在此情況下，可以理解，如果一個轉子極對的北極正好處于面對一個齒，則同一齒槽部分的另一齒也將正好面對該轉子上的一個北極。
仔細地省閱圖1將會發(fā)現，同一定子部分的兩個齒槽部分(對于定子部分13的齒槽部分28a及28b)在角度上是錯開的。更具體說，如果同一齒槽部分的兩個齒隔開的角度距離在所述本例中總是24的倍數，而從一個齒槽部分的一個齒到另一齒槽部分的一個齒之間的距離將等于24度的倍數增或減6度。在此情況下，將能理解，如果一個齒槽部分的齒正好面對一個轉子上的北極，另一齒槽部分的每個齒則正好處于該轉子北極與南極之間的中途上。
現在將以例子的方式來描述根據本發(fā)明第一實施例的具有兩個轉子的電動機的操作方式。根據該操作方式，通過對與該轉子關聯的兩個繞組交替地供電來單獨地控制每個轉子在給定方向上的逐步運動。當繞組33a在給定方向上被供給電流時，這樣產生的磁場使轉子3的極對的一半在給定方向上朝著齒槽部分28a對齊。如果在下次移動時，繞組33b被供電，已定向在給定方向上的轉子3的極對的一半將對齊在齒槽部分28b的齒上。因而可以理解，通過交替地對繞組33a及33b供電及對在繞組中流過電流方向的正確選擇，可以控制轉子在各個轉向上的逐步移動。由于在兩個齒槽部分之間錯開6度，轉子的每步相當于6度，及轉整個一圈相當于60步，這對于直接地驅動表針是有利的。
剛才描述的本實施例的一個優(yōu)點是電動機可在兩個方向上操作而不需要對轉子3及5提供定位轉矩的附加裝置。實際上，通過在轉子走動一步隨后的暫停期間，維持向使轉子剛走動該步的繞組的供電，可產生所需的定位轉矩。但是這種方案不適于在其中希望限制電動機電損耗的情況。
本發(fā)明的第二實施例特別適于低損耗的應用，例如手表，現在將對該例作簡要的描述。在本發(fā)明的該變型實施例中，電動機的結構實際上與上述的電動機結構相同。但是，取代在上例中包括30個極對，在該例中具有軸向激磁的多極電動機包括60個極對。
本實施例與前一實施例的第二個基本區(qū)別在于，中間定子部分17除了它引導由不同繞組產生的磁場的功能外，還對每個轉子提供定位轉矩。為此目的在中間定子部分的圓環(huán)部分23中設有槽口(未示出)。
在該技術領域中的熟練技術人員知道在具有單轉子的多極電動機的情況下如何在定子上布置槽口，以確定轉子的暫停位置，并由此確定其定位轉矩。在本發(fā)明的具有兩個轉子的電動機的情況下，在中間定子部分17的圓環(huán)部分23上設置確定單轉子的定位轉矩所需的槽口就足夠了。但是，在轉子定位轉矩方面的決定特征是相對于定子齒槽部分的它的測量值。在此情況下，通過將第二定子部分15的齒槽部分相對于第一定子部分13的齒槽部分以適當角度在角度上錯開，便能獲得用于兩個轉子3，5的任何兩個定位轉矩。
作為這些改型的結果，本發(fā)明的電動機可不消耗電力便能起到提供轉子定位轉矩的作用。此外，因為僅需用一個繞組使電動機向前移動，及用另一繞組向另一方向移動，就簡化了電動機的控制。
最后，圖4表示本發(fā)明第一實施例的一個變型實施例的橫截面概圖。該電動機的操作與以上所討論的一種相同。但是在圖4中可以看到，與極延伸部分13a及13b相關的并各安裝在橋26a及26b上的繞組33a及33b不和繞組33c及33d相重疊，繞組33c及33d是與極延伸部分15a及15b相關并各安裝在橋26c及26d上的。這種錯開的布置具有的優(yōu)點是，可使用較大直徑的繞組而不增加電動機的整個高度。
權利要求
1.具有兩個轉子的多極電動機，其特征在于它包括—第一(3)及第二(5)多極同軸轉子，每個轉子包括多個磁極對(7)，這些磁極對基本上平行于兩個轉子的轉軸(9，11)定向并繞所述軸布置成一個環(huán)，所述極對(7)也交替地在第一方向及相反方向上定向；—第一(13)及第二(15)定子部分；—一個中間部分(17)，它布置在所述第一及第二定子部分之間；每個所述定子部分(13，15，17)包括一個定子孔(19，20，21)，所述定子孔沿與所述兩轉子(3，5)的所述轉軸相同的軸對齊，所述第一及第二定子部分(13，15)的每個還包括位于所述各定子孔(19，20)每側上的第一及第二極延伸部分(13a，13b，15a，15b)，所述第一(13a，15a)及第二(13b，15b)極延伸部分分別限定了由每個定子孔(19，20)邊緣的齒(35)及槽(36)的規(guī)則系列構成的第一及第二齒槽部分(28a，28b)，所述每個極延伸部分(13a，13b，15a，15b)通過在其上安裝繞組(33a，33b，33c，33d)的磁通導橋(26a，26b，26c，26d)與所述中間定子部分(17)相連接，所述繞組也與對具有兩個轉子的電動機進行控制及供電的裝置相連接，所述具有兩個轉子的電動機的特征還在于，所述第一轉子(3)可旋轉地安裝在所述第一定子部分(13)及所述中間定子部分(17)之間，所述第一轉子(3)的所述極對(7)一方面面朝著所述第一定子部分(13)的第一及第二齒槽部分(28a，28b)，另一方面面朝著中間定子部分的極延伸部分；及所述第二轉子(5)可旋轉地安裝在所述第二定子部分(15)及所述中間定子部分(17)之間，所述第二轉子(15)的所述極對(7)一方面面朝著所述第二定子部分(15)的第一及第二齒槽部分，另一方面朝著中間定子部分的極延伸部分。
2.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于第一定子部分(13)的齒槽部分的兩個相繼槽的中心相隔的角度距離等于第一轉子(3)上所述一個磁極對(7)與在同一方向上的下一磁極對(7)之間的角度距離；及第二定子部分(15)的齒槽部分的兩個相繼槽的中心相隔的角度距離等于在第二轉子(5)上所述一個磁極對(7)與在同一方向上的下一磁極對(7)之間的角度距離。
3.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于所述每個第一及第二定子部分(13，15)的第一(28a)及第二(28b)齒槽部分的相對位置是這樣的，即當所述一個磁極對(7)正好處于面朝所述第一齒槽部分(28a)的一個槽的中心時，所述第二齒槽部分(28b)的槽的中心基本處于兩位相繼磁極對(7)之間。
4.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于它包括用于對所述每個轉子(3，5)確定定位轉矩的裝置，所述裝置至少包括位于所述中間定子部分(17)的所述定子孔(21)周圍上的槽口。
5.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于在所述轉子(3，5)中至少一個上的磁極對(7)的數目為三十。
6.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于每個第一及第二定子部分(13，15)的所述第一(28a)及第二(28b)規(guī)則齒槽部分在它們兩端用第一及第二連接槽(38，39)相連接。
7.根據權利要求6所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于在所述第一及第二極延伸部分(13a，13a，15a，15b)之間并在每個所述第一及第二連接槽(38，39)的水準上設有高磁阻缺口。
8.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于所述中間定子部分(17)由設在一個延長體(24)端部的一個環(huán)(23)組成，在該延長體的另外端部設有兩個導磁臂(31)。
9.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于所述第一及第二定子(3，5)是相同的。
10.根據權利要求1所述的具有兩個轉子的電動機，其特征在于所述與第二定子部分相連接的磁橋(26c，26d)和所述與第一定子部分相連接的磁橋(26a，26b)這樣地布置，以使得與第一定子部分(13)相關的繞組(33a，33b)和與第二定子部分(15)相關的繞組(33c，33d)在電動機的總平面上的投影互不重疊。
全文摘要
具有兩個轉子的多極電動機包括布置在中間定子部分(17)每側上的兩個同軸的軸向激磁轉子(3，5)，各包括一定子孔(19，20)的第一(13)及第二(15)定子部分分別布置在各轉子的每側上。第一及第二定子部分各包括限定定子孔的兩個極延伸部分(13a，13b，15a，15b)。這些極延伸部分的每個通過穿過繞組(33a，33c)的鐵芯(30)的主磁路與中間定子部分(17)相連接。
文檔編號H02K16/02GK1147717SQ9611001
公開日1997年4月16日 申請日期1996年5月28日 優(yōu)先權日1995年5月29日
發(fā)明者D·塔赫祖特 申請人:Eta草圖制造公司