DE2344502A1

DE2344502A1 - Miniaturmotor fuer zeitgeber

Info

Publication number: DE2344502A1
Application number: DE19732344502
Authority: DE
Inventors: Harry H Da Costa; Victor Walter Foster; Charles Gerald Thornton
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1972-11-08
Filing date: 1973-09-04
Publication date: 1974-05-16
Also published as: DE7332063U; CH1328173A4; SU625644A3; JPS4995117A; CH610474B5; FR2205768A1; US3803430A

Description

PATENTAN'/.'ÄLTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

DIPL.-ING. ERNST RATHMANN

München 71, 4. September 1975

Melchloretr. 42

Unser Zeichen: M094P/G-1048/9

Motorola, Inc. 9^-01 West Grand Avenue Franklin Park, Illinois V.St.A.

Miniaturmotor für Zeitgeber

Die Erfindung betrifft einen Miniaturmotor für Zeitgeber mit einem nicht-magnetischen Statorelement, in welchem eine zentrale , und zylindrische öffnung mit vorgegebenem Durchmesser, und vorgegebener Längsabmessung angebracht ist, am Stator befestigte Lager, in welchen eine Welle geführt ist, einen Permanentmagneten mit einem Nord- und·einem Südpol, welcher innerhalb der öffnung auf der Welle montiert ist, längs und quer im Stator und ausserhalb der öffnung verlaufenden schlitzförmigen Ausnehmungen, wobei die Querabmessung bei zunehmender Annäherung an die öffnung zunimmt, und mit jeweils einer innerhalb der Ausnehmungen angeordneten Wicklung zur Erzeugung eines Magnetfeldes bestimmter Richtung.

Elektromotoren zum Antrieb von Uhren sind naturgemäss verhältnismässig kleine Gebilde, und zwar üblicherweise in der Grössenordnung von wenigen Millimetern in ihren Hauptabmes-

Fs/wi ' sungen

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sungen. Derartige Miniaturmotoren für Uhren sind bekannt und leiden mehr oder weniger alle unter dem Problem,dass sie schwer zusammenmontierbar sind, geringen Wirkungsgrad und ein ungünstiges Drehmoment haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Miniaturmotor für Zeitgeber zu schaffen, der einen sehr hohen Wirkungsgrad hat und die Schwierigkeiten der Montage und des ungünstigen Drehmomentes weitgehendst überwindet. Ausserdem soll ein Motor geschaffen werden, der als separate integrale Einheit einer Uhr betrachtet werden kann und keinen Einbau in das Antriebssystem der Uhr benötigt sowie keine eigene Verdrahtung benötigt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform soll der Motor in eine gedruckte -Leiterplatte oder ein anderes Funktionselement der Uhr einsetzbar sein, ohne dass zusatzliche separate elektrische Anschlüsse notwendig werden. Der Motor soll vorzugsweise im Antriebssystem der Uhr untergebracht sein, wobei unterschiedliche Methoden der Befestigung und Montage möglich sein sollen. Dieser Miniaturmotor soll ferner die Möglichkeit einer einfachen Herstellung bieten und auch einfach in das Antriebssystem der Uhr einsetzbar sein, wobei ferner die Möglichkeit gegeben sein soll, den Motor gezielt starten zu können und genaue Drehschnitte ausführen zu lassen. Trotz dieser Möglichkeiten und des hohen Wirkungsgrades soll der Miniaturmotor verhältnismässig billig herzustellen sein und keine teuren Montagelehren benötigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei nicht-magnetische, relativ starke und scheibenförmige Lagerelemente vorhanden und längs ihrem äusseren Umfang mit dem Statorelement verbunden sind, um die zylindrische Öffnung zu verschließen, einen definierten Hohlraum zu bilden und die Anordnung aus Statorelement und Lagerelement formhaltend zu versteifen, dass ein ellipsen- und ringförmiger Statorrahmen hoher Permeabilität und niedriger Remanenz als Statorkern das

- 2 - Statorelement

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Statorelement umgibt und mit diesem zur weiteren formhaltenden Versteifung verbunden ist, dass an den Lagerelementen vorgesehene Lagerflansche die Welle zentral lagern, dass die Nebenachse des ellipsenförmigen Statorkernes unter einem Winkel zur Normalen der Statormagnetfeldrichtung verläuft, und dass die Hauptachse des ellipsenförmigen Statorkernes langer ist als die Nebenachse, um eine Vorspannung derart zu bewirken, dass der Rotor nach jeder Erregung der Wicklungen jeweils in derselben Position zum Stehen kommt und das Startdrehmoraent nach jeder Starterregung verkleinert wird.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Die Erfindung wird besonders vorteilhaft bei einem Miniaturmotor verwirklicht, wie er für Zeitgeber, insbesondere bei Armbanduhren, Verwendung finden kann.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung örge";;-'-.; .".ich \ .....ε der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführung ."■„■*,„.-._,. . ι Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. .&'. ■<·...

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines im v>- . 7^33^-: .. Masstab dargestellten und teilweise ges..'--:-.tter.fe,. Motors gemäss der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht in Richtung der Pfeile 2-2 ;}.a> Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht in Richtung der Pfeile 3-5 der Fig. 2;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Bauoei.: des Motors;

• - 3 -

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Fig. 5 eine Seitenansicht in Richtung der Pfeile 5-5 gemüse Fig. 4;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht in Richtung der Pfeile 6-6 der Fig. 5;

Fig. 7 ein Diagramm, aus dem gewisse Positionen von Komponenten im Betrieb hervorgehen.

Gemäss den Figuren umfasst ein Motor 10 einen Stator 11 und einen Rotor 12. Der Stator 11 besteht aus einem Statorrahmen 13, einem Spulenkörper bzw. Motorrahmen 14·, Wicklungen 15 und 16 sowie Lagereiementen 17 und 18. Der Rotor 12 umfasst das eigentliche Rotorelement 19, das in Form einer Scheibe mit einer Welle 21 aufgebaut sein kann, wobei die Welle 21 durch das Zentrum der Scheibe verläuft und mit einem Kleber, z.B. Epoxydharz, befestigt sein kann. Das Rotorelement kann aus einer Legierung mit grosser Permeabilität und hoher magnetischer Feldstärke hergestellt sein und z.B. aus Samarium-Kobalt bestehen, wobei das Rotorelement derart magnetisiert ist, dass ein Nord- und ein Südpol an gegenüberliegenden Seiten eines bestimmten Durchmessers existiert. Für besondere Anwendungsfälle kann es auch zweckmässig sein, einen herkömmlichen Stabmagneten anstelle eines scheibenförmigen Rotorelementes zu verwenden.

Der Motorrahmen bzw. Spulenkörper 14, wie er in den Fig. 4, und 6 dargestellt ist, besteht für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aus einem gegossenen Konstruktionselement. Als Material für den Spulenkörper kommt Nylon, Polyvinylchlorid oder ein anderes synthetisches Material in Frage, das eine ausreichende Dimensionierungsstabilität und eine ausreichende Festigkeit für den beabsichtigten Verwendungszweck aufweist. Dieses Spulenkörpermaterial darf nicht magnetisch sein und kann für geeignete Anwendungsfälle auch aus Messing

- 4 - oder

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oder Aluminium bestehen. Diese Materialien müssten jedoch annodisiert werden, um eine isolierende Oberfläche zu schaffen, damit nicht die Gefahr eines Vindungskurzschlusses für die Wicklung entsteht, die auf dem Spulenkörper angebracht wird."

Der Spulenkörper 14 ist im wesentlichen »zylindrisch aufgebaut mit einer zentral gelegenen zylindrischen Öffnung 22, in welche das Rotorelement 19 eingesetzt wird. Dabei ist die Öffnung 22 so gross ausgeführt, dass genügend Abstand zwischen den Wänden dieser Öffnung und der Oberfläche des Rotorelementes 19 vorhanden ist. Gemäss Fig. 6 sind beiderseits des Zentrums des Spulenkörpers 14 quer verlaufende Ausnehmungen 23 und 24 sowie 25 und 26 ausgebildet. Ferner sind senkrecht dazu verlaufende Ausnehmungen 27 und 28 auf der einen Seite des Zentrums und Ausnehmungen 29 und Jl auf der anderen Seite des Zentrums des Spulenkörpers vorgesehen. Diese Ausnehmungen 23, 24, 27 und 28 dienen zur Aufnahme der Wicklung 15, wogegen die Ausnehmungen 25, 26, 29 und 31 zur Aufnahme der Wicklung 16 vorgesehen sind.

Die Bodenflächen 68, 69 und 7I, 72 der Ausnehmungen 23 und 24 verlaufen, wie aus Fig. 6 entnehmbar, im wesentlichen parellel zueinander, wogegen die Bodenflächen 32, 33 der Ausnehmungen 27 und 28, wie aus Fig. 5 entnehmbar ist, unter einem Winkel zueinander, und zwar im wesentlichen etwa tangential zur zylindrischen Oberfläche der Öffnung 22 verlaufen. Die winklig zueinander verlaufenden Bodenflächen 32, 33 erlauben eine Wicklung mit mehr Windungen in den Ausnehmungen unterzubringen, verglichen mit Ausnehmungen, bei denen diese Bodenflächen parallel zueinander angeordnet sind. Dies lässt sich auch aus Fig. 2 entnehmen, in der die Anordnung der Spulen eng schraffiert dargestellt ist.

- 5 - Die

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Die winklig verlaufenden Bodenflächen 32 und 33 ermöglichen auch, dass die in den Ausnehmungen angebrachte Wicklung naher bei der zylindrischen Wand der Öffnung 20 liegen und damit auch näher bei der Oberfläche des Rotorelementes 19, das in der Öffnung 32 angeordnet ist. Damit ergibt sich ein günstigerer und wirksamerer magnetischer Flussverlauf, was gleichbedeutend mit der Erzeugung eines grÖssererx Drehmomentes bzw. einer höheren Ausgangsleistung bei derselben aufgenommenen Eingangsleistung ist. Entsprechend sind die Ausnehmungen 29 und 31 ausgebildet, bei denen die Bodenflächen 3^ und 35 ebenfalls winklig zueinander verlaufen. Damit ist auch in den Ausnehmungen 25, 26 und 29, 31 eine Wicklung mit mehr Windungen unterzubringen, wobei durch die winklige Anordnung der Bodenflächen 27, 28 sowie 3^ und 35 etwa 20% mehr Windungen aufgebracht werden können, verglichen mit herkömmlichen Konstruktionen.

An den beiden Seiten der zylindrischen Öffnung 22 sind Vertiefungen 36 und 37 vorgesehen, in die jeweils ein Flansch 38 bzw. 39 der Lagerelemente 17 und 18 einsetzbar ist.

Die spezielle Ausbildung der für die Wicklung vorgesehenen Ausnehmung/^?, 24 sowie 27, 28 und 25, 26 sowie 29, 31 führt zu zwei segmentartigen Teilen 41 und 42 sowie zu zwei radialen VorSprüngen 43 und 44. Auf dem äusseren Umfang der segmentartigen Teile 41 und 42 sind in Längsrichtung verlaufende Ausnehmungen 45 verteilt angebracht. Entsprechend sind auch auf den Aussenflächen der radialen Vorsprünge 43 und 44 Ausnehmungen 46 vorgesehen. Diese Ausnehmungen 45 und 46 dienen der Befestigung des Spulenkörpers in dem Statorrahmen 13, wie noch im einzelnen erläutert wird.

In den segmentartigen Teilen 41 und 42 sind auch radial verlaufende Ausnehmungen 47 und 48 ausgebildet. Diese Ausnehmungen dienen der Aufnahme von Befestigungsstiften 52 und 53,

- 6 - die

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die mit ihren Enden 49 und 51 in diese Ausnehmungen ragen. Diese Enden 49 und 51 werden in Bohrungen 54 und 55, welche durch die segmentartigen Teile 41 und 42 verlaufen, im Presssitz verklemmt. Entsprechende Bohrungen 56 und 57 sind auch in den radialen Vorsprüngen 43 und 44 vorgesehen und dienen der Aufnahme von Heftschrauben, wenn solche benötigt werden bzw. wünschenswert sind. · ■>

Das Rotorelement Y] umfasst eine Hülse 58, an welcher der Flansch 38 mit verhältnismässig grossem Durchmesser rechtwinklig nach aussen verlaufend am einen Ende angebracht und am anderen Ende ein kleiner, nach innen verlaufender Flansch 59 vorgesehen ist, der das eigentliche Lagerelement für die zentral angeordnete Welle 21 bildet. Entsprechend ist das Lagerelement 18 aufgebaut und umfasst eine Hülse 60, von welcher der radial nach aussen verlaufende Flansch 39 rechtwinklig an der einen Seite absteht. Auf der anderen Seite der Hülse ist ein kleiner Flansch 61 vorgesehen, der radial nach innen verläuft und das eigentliche Lager für das andere Ende der Welle 21 bildet. Nachdem die Lagerflansche 59 und 61 jeweils auf gegenüberliegenden Enden der Hülsen 58 und 60 angebracht sind, ist es möglich, die Welle 21 sehr stabil und präzise zu lagern. Die Lagerelemente 17 und 18 können aus jedem beliebigen geeigneten, harten und nicht-magnetischen Material hergestellt sein, das auch bezüglich der Einhaltung der Dimensionen ausreichend stabil ist. Ein für·diesen Zweck geeignetes und vorteilhaftes Material stellt eine Legierung aus Beryllium und Kupfer dar. Derartige Beryllium-Kupfer-Lagerflansche können sogar ohne Schmierung auskommen, obwohl eine Schmierung vorgesehen sein mag.

Bei der Montage des Motors kann zunächst das Rotorelement 19 auf der Welle 21 befestigt werden. Anschliessend wird das Rotorelement und die Welle in die zylindrische Öffnung 22 des Spulenkörpers 14 eingeführt und die Lagerflansche 59, 61 der

- 7 - Lagerelemente

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Lagerelemente 17 und 18 über die zugeordneten Enden der Welle 21 geschoben, wobei die Flansche 38 und 39 mit dem Ausrjcnumfang in die Vertiefungen 36 und 37 an den beiden Seiten dor zylindrischen öffnung 22 eingesetzt werden- In dieser Lage werden Pastillen 62 aus einem synthetischen Material mit Hilfe eines erwärmten Werkzeuges über dem äusseren Umfang der Flansche 38 und 39 angebracht. Das Material der Pastillen kann das gleiche sein wie dasjenige des Spulenkörpers. Anstelle der Pastillen 62 kann auch ein Börtelrand 62 bei der Ausbildung dor Ausnehmungen innerhalb der segmentartigen Teile 41 und 42 gemäss Fig. 1 vorgesehen werden. Dieser Börtelrand kann nach dem Einsetzen der Flansche 38 und 39 mit Hilfe des erhitzten Werkzeuges umgelegt werden, wodurch der Flansch jeweils in der zugeordneten Vertiefung im Spulenkörper 14 festgehalten wird, so dass eine starre Struktur entsteht, welche die Welle 21 in der richtigen Lage genau festhält.

Nachdem der Spulenkörper 14,das Rotorelement 19 und die Welle 21 zusammen mit den Lagerelementen 17 und 18 vereinigt sind, werden die Wicklungen 15 und 16 in den zugeordneten Ausnehmungen angebracht. Dazu wird ein Draht gewünschter Grosse mit der üblichen Spannung in die jeweiligen Ausnehmungen mit jeweils zwei parallel verlaufenden und zwei schräg verlaufenden Bodenflächen aufgewickelt. Es kann hierfür z.B. ein mit der Nummer 55 nach der ASW-Norm gekennzeichneter Draht Verwendung finden. Eine solche Wicklung kann einen Draht mit etwa 50 m Länge und etwa 2200 Windungen haben, wobei sich ein Widerstand pro Wicklung von etwa 5»6 k-Ohm ergeben kann. Durch die auf die innere Oberfläche der zylindrischen öffnung 22 wirkende Wickelspannung werden die äusseren Kanten der Flansche 38 und 39 zusätzlich in den Vertiefungen 36 und 37 verspannt, so dass sich ein wirklich stabiler und von der Wirkung her monolithischer starrer Aufbau ergibt. Die auf der Aussenseite der Flansche 38 und 39 liegenden Teile der Wicklungen stellen somit einen wesentlichen Beitrag für die Festigkeit der Einheit

- 8 - dar

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dar. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die beiden Wicklungen 15 und 16 durch ein Drahtstück 63 miteinander verbunden, wogegen die Enden 64 und 65 der Spulen zu den Ausnehmungen 66 und 6? an den Enden 49 und 51 der Befestigungsstifte 52 und 5$ verlaufen.

Die Vertiefungen 36 und 37 (Fig. 6) begrenzen gleichzeitig die zylindrische öffnung 22 in ihrer Längsausdehnung und sind innerhalb der Bodenflächen 68, 69 sowie 7I₅ 72 der Ausnehmungen für die Wicklungen angeordnet. Daraus geht hervor, dass die innerste bzw. tiefste Lage der Wicklungen 15 und 16 geringfügig oberhalb der Oberflächen der Flansche 38 und 39 verläuft, wodurch ein möglicher Kurzschluss vermieden wird.

Die Anordnung aus Rotor, Spulenkörper und Wicklungen wird von einem Statorrahmen 13 umgeben. Dieser Statorrahmen hat die Form eines Ringes, dessen Längsabmessung etwa gleich oder nur geringfügig grosser als die Längsabmessung des Spulenkörpers 14 ist. Der Innendurchmesser dieses Ringes ist geringfügig grosser als der Aussendurchmesser des Spulenkörpers 14, so dass dieser Spulenkörper in den Statorrahmen 13 mit sehr enger Passung einsetzbar ist. In die Ausnehmungen 45 und 46 auf der Aussenfläche des Spulenkörpers 14 kann ein Befestigungsmaterial eingeführt werden, z.B. in Form eines Epoxydklebers, um den den Statorrahmen 13 bildenden Ring.11 mit dem Spulenkörper 14 fest zu verbinden. Dadurch ergibt sich eine weitere Erhöhung der mechanischen Stabilität und des starren Aufbeus für den Motor als ganzes. Der den Rotorrahmen bildende Ring 11 ist nicht genau kreisförmig, sondern weicht von der Kreisform geringfügig ab. Durch diese Abweichung nimmt der Ring eine elliptische Form an, wie aus den Fig. 2 und 7 andeutungsweise hervorgeht. In Fig. 2 sind die tatsächlichen Abmessungen eines ausgeführten Motormodells angegeben. Dabei hat die Hauptachse der Ellipse eine Länge von 6,284- mm und die Nebenachse eine Länge von 6,208 mm; d.h. die Nebenachse ist

- 9 - " ungefähr 409820/06 9 5

ungefähr um 0,0'76 mm kürzer als die Hauptachse. Es wurde festgestellt, dass im praktischen Ausführungsfall die Nebenachse zwischen etwa 0,05 ram und etwa 0,08 mm kürzer sein sollte al'S die Hauptachse. Die elliptische Formgebung für den Ring 13 bewirkt Pole an den Enden der Nebenachse, wie aus Fig. 7 hervorgeht. Diese Pole bestimmen die stationäre Lage des Rotors 12, Während des Betriebs werden positive und negative Impulse aufeinanderfolgend an die Windungen 15 und 16 angelegt, so dass ein magnetisches Feld in Richtung des Pfeiles 73 gemäss Fig. 7 entsteht. Das Anlegen eines jeden Spannungsimpulses bewirkt, dass der Rotor um etwa 180 weitergeschaltet wird und dadurch in Gegenüberstellung zu den durch die Nebenachse der Ellipse bestimmten Polen gebracht wird. Der Rotor bleibt in dieser Lage auch stehen. Das Anlegen des nächsten Impulses bewirkt ein Weiterlaufen des Motors um eine halbe Umdrehung, so dass er wiederum in eine Ruhelage an den durch die Nebenachse der Ellipse bestimmten Polen kommt.

Der Unterschied zwischen der Hauptachse und der Nebenachse ist gering, um auf der einen Seite Pole zu erzeugen und um damit den Motor nach jeder Erregung in derselben Lage zum Stillstand kommen zu lassen. Andererseits darf der Unterschied der beiden Abmessungen nicht zu gross sein, da sonst die erforderliche Kraft zu gross würde, welche notwendig ist, um den Rotor für die nächste Halbdrehung aus seiner Lage heraus zu bewegen. Durch eine geeignete Wahl des Unterschieds der Achsenlänge kann die von dem Motor verbrauchte Energie auf einem günstigen Wert gehalten werden. Der elliptische, Querschnitt ist jedoch erforderlich, um Pole zu schaffen, damit der Rotor definiert zum Stillstand gebracht wird. Jedoch sollte der Unterschied in der Abmessung nur gering sein, um ein Drehmoment zu verhindern, das wesentlich grosser ist als das notwendige.

- 10 - Die

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Die Hauptachse 75 der Ellipse ist um einen Winkel gegen die Achse 73 des durch die Wicklungen erzeugten Feldes, wie aus Fig. 7 entnehmbar, versetzt. Die Nebenachse 7^₃ in deren Verlauf auch der Nord- und Südpol des Statorrahrnens 13 liegen, ist daher um denselben Winkel gegen die Richtung 76 versetzt, die senkrecht auf der Feldrichtung 73 steht» Auf diese Weise hält der Rotor 12 mit seiner Nord-Südaehse immer mit einer geringen Winkelversetzung gegen die Normale 76 des Verlaufs der Richtung des magnetischen Feldes 73 und ermöglicht, dass das Startdrehmoment beim Anlegen eines positiven c-dsr negativen Impulses immer in derselben Richtung v.^;":'.rl:sani wird. Damit läuft der Motor auch immer in derselben Richtung. Der Winkel ^ zwischen der Nebenachse 7¹^ und der ITo::¹. .alen 76 iiegb in der Umgebung von etwa 20 bis 25" "be:;, dem der Beschreibung zugrunde liegenden praktisch ausgeführter. Motor«

Der Statorrahmen 13 sollte aus einem Material π1~ geringer Remanenz und hoher Permeabilität hergestellt sein u:id kann z.B. aus einem Material bestehen, das unter dem Warenzeichen "Hypernic" bekannt ist. Da die Bodenflächen 32, 33, -⁷A- und 35 der Ausnehmungen für die Wicklungen untsr einem "//inkGl verlaufen, kann das Rotorelement 19 etwa um 20% grosser :1τ;ΐ Durchmesser sein als bei einer Konstruktion, bei welcher die Wicklungen auf einem Träger mit allseits parallel verlaufenden Flächen angebracht sind. Damit erhält man für dasselbe elektrische Eingangssignal ein höheres Drehmoment und eine grössere Ausgangsleistung.

Die Vertiefungen 36 und 37 gemäss den Fig. 1 und 6 steilen den Montageraum für die Lagerflansche 38 und 39 dar. Diese Vertiefungen ermöglichen ein sehr genaues Ausrichtugen und Zentrieren der Motorwelle in Bezug auf den Statorrahmen bzw. den Spulenkörper. Die Lagerelemente dienen ferner dem Zweck, die rotierenden Teile völlig zu kapseln und zu umgeben, so dass auch ein Eindringen des für die Wbklungen benutzten

- 11 - Drahtes

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Drahtes in das Innere der zylindrischen Motoröffnung verhindert wird. Da diese Lagerflansche einen satten Sitz in der entsprechenden Ausnehmung haben, tragen sie zu dem starren Motoraufbau wesentlich bei, der unmöglich mit einem gespritzten Kunststoff-Spulenkörper allein erzielbar wäre. Dadurch werden auch fehlerhafte Einflüsse vermieden, die durch den Windungsdruck im Spulenkörper entstehen könnten.

Das angewandte Verfahren, um die beiden Lagerflansche unter Verwendung von verpressten Kunststoffpastillen oder eines verpressten Börtelrandes fest zu verklemmen, führt zu einem sehr starren Aufbau und zu einer positiven Endlagenpositionierung, ohne dass sich die Möglichkeit ergibt, dass die Lagerflansche sich lösen bzw. ihre Ausrichtung aufeinander verändern. In der Tat entsteht aus den Lagerelementen und dem Spulenkörper bzw. dem Motorrahmen ein in seiner Wirkung monolithisches Teil. Die Lager selbst sind soweit wie möglich auseinander angeordnet, wodurch die Ausrichtung des Rotorelementes besonders exakt möglich ist und die radiale Auslenkung der Welle am Abtriebsende besonders gering gehalten werden kann. Jedes dieser Lagerelemente wird, wie man aus der Darstellung entnehmen kann, sowohl radial als auch auf Schub beansprucht, so dass keine Notwendigkeit für zusätzliche Schublagerung besteht. Der Lagerflansch 59 steht über die Basisebene des Motors, wie aus Fig. 3 hervorgeht, hervor, wobei der Aussendurchmesser in sehr engen Toleranzen konzentrisch zum übrigen Aufbau und in seinen Abmessungen gehalten wird. Dadurch erhält man einen Lagervorsprung, der dazu benutzt werden kann, um den Motor sehr genau in einer Lagerplatte einer Uhr bezüglich seiner Position zu befestigen, indem dieser Lagervorsprung in eine entsprechend genau angebrachte Öffnung in der Lagerplatte einfach eingesetzt wird.

- 12 - Die

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Die Enden 64 und 65 der Wicklungen werden über die Ausnehmungen 66 und 67 an den Enden 49 und 51 der Befestigungsstifte 52 und 53 geführt. Mit einem Löttropfen können sie mit den Befestigungsstiften fest verbunden werden und tragen dazu bei, dass die Enden der Wicklungen immer ihre vorgesehene Lage beibehalten. Während des Montagea<;fbaus können die Drahtenden 64 und 65 mit Hilfe eines Stückchöns Kitt 77 und 78 oder eines anderen geeigneten Materials in dieser Lage festgehalten werden, bis sie in dem zu einem späteren Zeitpunkt stattfindenden Lötvorgang angelötet werden. Danach wird der Kitt und die überstehenden Enden des Drahtes entfernt.

Es wurde festgestellt, dass der Statorrahmen 13 als Kernrahmen keine Öffnungen oder Ausnehmungen benötigt, um irgendwelche Vorspannungen oder Pole zu erzeugen, um die Lage des Rotors festzulegen. Dieser Effekt wird lediglich durch einen soliden Materialring geschaffen, der gegenüber der Kreisform elliptisch geformt ist.

Eine spezielle Ausgestaltung des Motors für eine Uhr hatte einen Durchmesser für die zylindrische öffnung 22 in der Grössenordnung von etwa 3,2 mm bei einer Länge der öffnung 22 zwischen den Flanschen 38 und 39 von etwa 1,02 mm und einem Durchmesser für den Rotor 12 von etwa 3,07 mm. Die Flansche 38 und 39 hatten einen Durchmesser von 3,4-6 mm und eine Dicke von etwa 0,14 mm. Bei einem Motor dieser Abmessungen stellten sich die erwähnten Vorteile in besonders überraschender Weise ein, wobei der spezielle konstruktive Aufbau des Motors eine Fertigung bei verhaltnismassig geringen Kosten zulässt trotz seiner geringen Dimensionen.

- 13 - " Patentansprüche 40Β820/ϋΒ9'5

Claims

23A4502

Patentansprüche

l.j Miniaturmotor für Zeitgeber mit einem nicht-magnetischen Statorelement, in welchem eine zentrale und zylindrische Öffnung mit vorgegebenem Durchmesser und vorgegebener Längsabmessung angebracht ist, am Stator befestigte Lager, in welchen eine Welle geführt ist, einen Pe immanent magnet en mit einem Nord- und einem Südpol, welcher innerhalb der öffnung auf der Welle montiert ist, längs und quer im Stator und ausserhalb der öffnung verlaufenden schlitzförmigen Ausnehmungen, wobei die Querabmensung bei zunehmender Annäher-'üng an die öffnung zunimmt, und mit jeweils einer innerhalb der Ausnehmungen angeordneten Wicklung zur Erzeugung eines Magnetfeldes bestimmter Richtung, dadurch gekennzeichnet, dass zwei nicht-magnetische, relativ starke und scheibenförmige Lagerelemente (17, 18) vorhanden und längs ihrem äusseren Umfang mit dem Statorelement (14) verhunden sind, um die zylindrische öffnung (22) zu verschliessen, einen definierten Hohlraum zu bilden und die Anordnung aus Statorelement und Lagerelement formhaltend zu versteifen, dass ein ellipsen- und ringförmiger Statorrahmen (13) hoher Permeabilität und niedriger Remanenz als Statorkern aas Statorelement (14-) umgibt und mit diesem zur weiteren formhaltenden Versteifung verbunden ist, dass an den . Lagerelementen vorgesehene Lagerflansche (59, 61) die Welle (21) zentral lagern, dass die Nebenachse (7^) des ellipsenformigen Statorkernes unter einem Winkel (&) zur Normalen (76) der Statormagnetfeldrichtung (73) verläuft,

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und dass die Hauptachse (75) d.es ellipsenförinipjon Sl;:torkernes länger ist als die Nebenachse (7¹O, um eine Vorspannung derart zu bewirken, dass der Rotor (12) nach jeder Erregung der Wicklungen (.15, 16) jeweils in derselben Position zum Stehen kommt und das S"bartdrehmoment nach jeder Starterregung verkleinert wird,

-1
2. Miniaturmotor nach Anspruch i, dadurch g e ic e η π zeichnet, dass die Nebenachs? des ellipsenföriiigen Statorkernes unter einem Winkel von etv/ε 20 bis 30 zur Normalen verläuft.
3. Miniaturmotor nach Anspruch 1, daauroa g ■'- -.:. e .tl η ze. ichnet, dass die Hauptachse etwa O₅OJ bis 0,08π::α langer ist als die Nebenachse»
A-. Miniaturmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e,'r n zeichnet- dass an dem Statorelement zwei schlitzförmig Ausnehmungen vorgesehen sind, in welchen jeweils eine Wicklung angeordnet ist.
5. Miniaturmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch g e k e η ii ζ a ich η e t, dass die unterste Lage der Wicklung in einem Abstand von der Oberfläche der scheibenförmigen Lagerelemente angeordnet ist.
6. Miniaturmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 j dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Lagerelemente aus einer in Längsrichtung koaxial zur Welle verlaufenden Hülse bestehen und die Lagerflansche (59, 61) für die Welle an den äusseren Enden dieser Hülsen angeordnet sind.

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7· Miniaturmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 6, dadurch gekennze ichnet, dass im Statorelement zwei in Längsrichtung verlaufende Bohrungen (5^j 55) ausserhalb der Umfangslinie der scheibenförmigen Lagerelemente vorgesehen sind, und dass in diesen Bohrungen Befestigungsstifte (52, 53) durch Presssitz gehaltert sind. *
8. Miniaturmotor nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstifte an ihrem einen Ende mit Kerben versehen sind, in welche das Ende der Wicklungen eingelegt und angelötet ist.
9. Miniaturmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 8, dadurch gekennze ichnet, dass die scheibenförmigen Lagerelemente mit dem als Spulenkörper ausgebildeten Statorelement fest verbunden sind.
10. Miniaturmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 9» dadurch gekennze ichnet, dass der ellipsen- und ringförmige Statorrahmen mit dem Spulenkörper verbunden ist.

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