[发明专利]外摆线步进电动机

说明书

本发明涉及外摆线步进电动机，其包括有与定子内齿啮合的外齿的转子。有大尺寸和多相激磁的这种型式的电动机已公知。但它们的成果受到限制，且要使它们小型化和在钟表制造业的应用中简化它们的控制都是困难的。

本发明的目的在于提供一种小尺寸的外摆线步进电动机，其在使用中有效和简单，且能用在钟表中使该电动机的转子直接与秒针或分针直接耦合。该目的的完成在于定子包括限定转子的稳定位置和在这些稳定位置间的转子的位移的磁极，所说齿在所说位移时有不变的啮合。

本发明将在下面参考该电动机实施例的附图来加以更详细的说明。

图1示出根据图2的线I—I的剖面图；

图2是以剖面图表示的线圈的侧视图；

图3示出定子的开孔或孔的几何形状；

图4和5分别示出转子和定子的齿；

图6示出在定子中的转子的若干位置；

图7和8示出在表中的电动机的位置；和

图9和10示出电动机单线圈的实施例。

电动机的定子包括二磁极1和2，它们轴向交错且有图3所示形状的相等开孔或孔。该二磁极板有连接该二磁极板的所说开孔的二基本上半圆柱形区域的收缩段1C，2C。但该二半圆柱形区域分别形成有稍微不同的半径R₁、R₂和稍微不同的偏心度δ和μ的两部分，结果形成带有台肩1d、2d的开孔。在该二磁极板1和2间，定子有与转子5的外齿3相啮合的内齿4。转子5是如图1的所示轴向磁化(N—S)的空心圆筒。在磁极板1和2和齿3和4间设置有合适材料的环6和7，它们形成相应转子5齿3的轴向支承。但这些支承允许该转子在径向方向的自由运动。该定子包括配置在铁心9上的二线圈8，铁心9经分路1a、1b、2a和2b接至磁极板1和2。通过未表示的连接，转子5与致动件如表针耦合。由于转子5根据外摆线运动移动，其中转动叠加到径向位移上，所说连接应允许在转子5和该被驱动件间的相对径向位移。二线圈8串或并联连接并以这样的方式共同激磁，二线圈交替以相反极性激励磁极板1和2。这就是说对线圈8以具有相反极性的脉冲交替供电，使得该电动机能由通常的表用电子线路加以控制。

图2和6a示出在定子中转子的稳定位置。由于其永久的磁化，该转子吸向未激磁的磁极板1和2。根据图6a，转子的这个位置相应于转子角度位置为O的位置。随着定子的下一激磁，转子移动到图6b所示位置。在这个移动过程中，齿3和4保持啮合，转子的角度位置变化例如3°。到激励脉冲结束时，转子移动到图6c的稳定位置。在其位移从图6a位置到相应图6c相反位置时的转子总角位移为6°。如该转子直接耦合到秒针或分针，由一控制脉中产生的这个位移，相当于按秒或相应于按分的指针的位移。通过下一激励脉冲转子移动到图6d所示的位置，并且在所说的脉冲之后，返回到与图6e相对应的图6a所示的起始位置上。该转子的角度位置通过所说驱动脉冲已再位移6°。

图4和图5表示齿3和4的几何形状。如N₁＝定子齿数，N₂＝转子齿数，D₁＝定子的外径，D₂＝转子齿底部直径，α＝转子齿角间距(angular Pitch)，

在钟表制造应用中联系这些量的关系式有：

N₁－N₂＞1

α＝12°/(N₁－N₂)

和通常是D₁/D₂＝N₁/N₂。

为对制造公差进行补偿，后面的量可稍有变化。

图7和8说明为使电动机在手表机芯中成一体的可能性的示意图。根据图7，电动机的转子5设置在该机芯底座10的中心，而电池11占据独立的空位。该转子直接耦合到秒针或分针并耦合到推动其它指针的齿轮系。

根据图8，转子5相对于机芯中心是偏移的，通过小秒针直接耦合到转子。

除圆形外；磁极板的开孔或孔用其它形状亦可能得到同样的功能。

图9和10示出有单线圈8的电动机。磁极板1和2以等距离固定在铁心9的相对表面上。换句话说，定子和转子的结构以及电动机的运行都与上述情况相同。