DE2900756C2 - Rotoranordnung für einen Schrittschaltmotor einer elektronischen Uhr - Google Patents

Description

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Fig.2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem Motorstrom und dem Motordrehmoment eines Schrittschaltmotors mit einer üblichen und einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Rotoranordnung,

Fig.4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Rotoranordnung und

F i g. 5 ein viertei Ausführungsbeispiel einer Rotoran-Ordnung, bei der kein Schutzmaterial auf dem Rotormagneten vorgesehen ist.

Anhand der Fig. la bis Ig wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Rotoranordnung beschrieben. Beim ersten in F i g. i a gezeigten Arbeitsschritt wird ein Rotortrieb 24 in eine Spanneinrichtung 44 eingeführt und eingelegt, in der er festgehalten ist Dann wird ein eine Abdichtung bildendes Dichtungselement 46 mit einer mittig liegenden Bohrung auf den Rotortrieb 24 aufgedrückt, wobei sich die 'n der Mitte angeordnete Bohrung eng um den Umriß des Rotortriebes 24 legt (vgi. F i g. ib). Das Dichtungselement 46 kann aus einem hochpolymeren Kunststoff bestehen. Beim nächsten in Fig. Ic gezeigten Arbeits^schritt wird aus einem Verteiler auf einen Abschnitt des Rotortriebes 24 eine bestimmte Bindungsmittelmenge 48 aufgebracht. Das Bindungsmittel wird auf den Abschnitt des Rotortriebes 24 aufgebracht an dem anschließend der Rotormagnet angebracht wird. Aufgrund der engen Passung zwischen dem Dichtungselement 46 und dem Rotortrieb 24 kann das Bindungsmittel, das in flüssiger Form aufgebracht wird, nicht auf die anderen Abschnitte des Rotortriebes gelangen, wodurch möglicherweise Störungen bei der fertiggestellten Rotoranordnung auftreten könnten.

Bei dem in Fig. Id gezeigten Arbeitsschritt wird der mit einer Schutzschicht 34 aus einem hochpolymeren Kunststoffmaterial versehene Rotormagnet 10 auf den Rotortrieb 24 aufgeschoben und wird durch die Spanneinrichtung 44 unter koaxialer Ausrichtung zu dem Rotortrieb 24 in dieser Lage gehalten. Der Durchmesser der Bohrung im Rotormagneten 10 ist geringfügig größer als der Durchmesser des Abschnittes des Rotortriebes 24, auf den der Rotormagnet 10 aufgebracht werden soll.

Bei dem Arbeitsschritt nach Fig. Ie wird eine bestimmte Menge eines nichtmagnetischen Materials in Pulverform in den Zwischenraum zwischen dem Rotortrieb 24 und dem Rotormagneten 10 eingebracht. Dieses nichtmagnetische Material kann in seiner Zusammensetzung Teilchen enthalten, die aus der Gruppe von keramischen, glasförmigen, glasfaserförmigen Materialien oder nichtferromagnetischen Metallen gewählt sind. Zweckmäßigerweise hat das nichtmagnetische Material ein spezifisches Gewicht, das etwa in der Größenordnung des Werkstoffes liegt, aus dem der Rotormagnet 10 besteht, so daß die Rotationsstabilität der Roloranordnung unbeeinflußt bleibt. Zweckmäßigerweise beträgt die Teilchengröße des nichtmagnetischen Materials etwa 10 um, wobei die Gestalt der Teilchen etwa kugelförmig ist. Durch diese Größe und Gestalt der Teilchen wird die Permeation des Bindungsmittels unterstützt, die nachstehend näher erläutert wird, und gleichzeitig wird die Bindungsmittelmenge nahezu konstant gehalten, die für jede Rotoranordnung benötigt wird.

Bei dem Arbeitsschritt nach Fig. If wird eine bestimmte Bindungsmittelmenge 48 in flüssiger Form auf das nicht magnetische pü.verförmige Material 50 in dem Zwischenraum zwischen dem Rotormagneten 10 und dem Rotortrieb 24 aufgebracht

Bei dem Arbeitsschritt nach Fig. Ig wird das im Arbeitsschritt If aufgebrachte Bindungsmittel 48 durch Wärme und Licht einer Lampe 52 ausgehärtet Das Bindungsmittel härtet schnell aus. Es brauchen keine weiteren Vorkehrungen getroffen zu werden, da in dem Arbeitsschritt nach Fig. If nur eine sehr geringe Bindungsmittelmenge 48 aufgebracht wird. Das Bin-η dungsmittel kann jedoch auch durch Erwärmung in einem Trocknungsofen schnell ausgehärtet werden. Bei der Verwendung eines derartigen Trocknungsofens muß sichergestellt werden, daß die Temperatur unterhalb eines Temperaturwertes bleibt, bei dem das

η hochpolymere Material 46 oder der Rotormagnet 10 durch Wärmeeinwirkung beeinträchtigt werden.

Die ausgehärtete Verbindung von Bindungsmittel 48 und nichtmagnetischem pulverförmigem Material 50 liefert eine extrem starke haftende Verbindung

2D zwischen dem Rotormagneten 10 und dem Rotortrieb 24. Aus der vorstehenden Beschreibung /f.rgibt sich, daß sich eine derartige haftende Verbindung sch .-seil, einfach und wirtschaftlich bei einer Massenherstellung erstellen läßt, da sich das nichtmagnetische pulverförmige Material 50 und das Bindungsmittel 48 automatisch mit Hilfe von Verteilern aufbringen lassen. Das Bindungsmittel 48 wird zweckmäßigerweise aus einem schnell trocknenden Epoxyharz gebildet, das über Nacht bei Raumtemperatur aushärtet.

in Nach diesem Verfahren kann eine Rohranordnung für Klein-Schrittschaltmotoren als Massenartikel bei 5ehr geringen Herstellungskosten erstellt werden. Ein derartiger Rotor besitzt ein sehr geringes Gewicht und ein sehr kleines Trägheitsmoment, da ein Magnet mit

J₁ einem Material aus der Gruppe der Seltenen Erden verwendet wird, der ein äußerst günstiges Leistungsverhalten hat. Ein derartiger Magnet ist sehr spröde und hart, so daß sich bei üblichen Bearbeitungsverfahrensweisen Schwierigkeiten ergeben würden. Auch ermöglicht dieses Verfahren die Herstellung von Schrittschaltmotoren, die wesentlich kleinere Abmessungen als die bisherigen haben, da sich der Rotordurchmesser verkleinern läßt. Hierdurch lassen sich elektronische Uhren mit einer kompakteren bzw. kleineren Abmes-

4", sung herstellen.

Ein Schrittschaltmotor für eine elektronische Uhr mit einer solchen Rotoranordnung hat eine bessere Obertragungsleistung im Vergleich zu einer üblichen Ausführungsform. Diese Tatsache läßt sich aus dem

-,Ii Diagramm der Fi g. 2 ablesen. Hierbei ist mit /der vom Schrittschaltmotor aufgenommene Strom und mit Tdas erzeugte Drehmoment bezeichnet. Die Rotorkennlinie der verbesserten Rotoranordnung ist mit /?'bezeichnet. Ein derar^:,£er Schrittschaltmotor hat einen geringeren,

v, mit /' bezeichneten Stromverbrauch als ein üblicher Schrittschaltmotor, desjen Kennlinie mit R bezeichnet ist, und der einen Stromverbrauch / Dei einem Drehmoment t hat. Eine elektronische Uhr mit einem Schrittschaltmotor mit der verbesserten Roloranordnung ermöglicht somit eine längere Betriebsdauer der Uhr ohne Batteriewechsel als bishen

In Fig.3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Rotoranordnung gezeigt. Wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist der Rotormagnet 10 mit einer

b5 gehärteten Schicht aus einem hochpolymeren Kunststoffmaterial 34 bedeckt, bevor er haftend mit dem Rotortrieb 24 verbunden wird. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird jedoch kein gesondertes

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Dichtungselement 46 wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 benötigt. Statt dessen wird eine Dichtung zwischen der Unterseite der gehärteten Schicht 34 und einer radial verlaufenden Fläche 59a eines Vorsprunges 59 an dem Rotortrieb 24 gebildet, durch die ein Eindringen des flüssigen Dichtungsmittels während des Verbindungsvorganges unterbunden wird.

In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Rotoranordnung gezeigt. Zwei Dichtungselemente 62 und 60 sind haftend mit dem Rotormagnet 10 m verbunden, bevor dieser haftend mit dem Rotortrieb 24 verbunden wird. Zwischen dem unteren Dichtungselement 60 und der radial verlaufenden Fläche 59a eines Vorsprung!.·«. W am Rniortricb 24 wird eine Dichtung gebildet, die ein unerwünschtes Eindringen des flüssigen Bindungsmittels während des Verbindungsvorganges verhindert, bei dem der Rotormagnet mit dem Rotortrieb haftend verbunden wird.

In Fig.5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Rohranordnung gezeigt. Hier wird eine Dichtung zwischen der unteren Endfläche des Rotormagneten 10 und einer radial verlaufenden Fläche 59a eines Vorsprunges 59 am Rotortrieb 24 gebildet. An dem Rotormagneten 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel keine Schutzschicht vorgesehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche: 29 OO besteht

1. Rotoranordnung für einen Schrittschaltmotor einer elektronischen Uhr mit einem Rotortrieb und einem Rotormagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotormagnet (10) eine mittig liegende Bohrung besitzt, die wenigstens teilweise einen größeren Durchmesser als der Durchmesser eines Abschnittes des Rotortriebes (24) hat, der in der Nähe des Rotormagneten (10) Begt, wenn der Rotormagnet (10) koaxial zu dem Rotortrieb (24) ausgerichtet ist, daß an einem Ende der mittig liegenden Bohrung des Rotormagneten (10) eine Abdichtung (46; 59a, 59,34; 60,59a, 59; 10,59a, 59) gegen das Eindringen von Flüssigkeit vorgesehen ist und daß in dem Zwischenraum zwischen dem Rotormagneten (10) und dem zugeordneten Abschnitt des Rotortriebes (24) ein Bindungsmittel (48) vorgesehen ist

Z Rohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Mitte liegende Bohrung im Rotormagneten (10) konusförmig ausgebildet ist

3. Rotoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotormagnet (10) aus einer Zusammensetzung mit einem Metall der Seltenen Erden besteht.

4. Rotoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung aus dem Metall der Seltenen Erden Samariumkobalt ist

5. Rohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gektnnzeicEJet, daß das Bindungsmittel (48) in flüssiger Fcrm ein Epoxyharz ist

6. Rotoranordnung nacV Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Rotormagneten (10) mit einer gehärteten Schicht (34) aus einem Schutzmaterial versehen ist, bevor die in der Mitte liegende Bohrung ausgebildet wird.

7. Rotoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärtete Schicht des Schutzmaterials aus einem hochpolymeren Kunststoff besteht

8. Rotoranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rotortrieb (24) in der Nähe der Endfläche des Rotormagneten (10) ein Vorsprung (59) vorgesehen ist und daß die Dichtung von einer radial verlaufenden Fläche (59a,) des Vorsprunges (59) in Verbindung mit einem Teil der gehärteten Schicht (36) aus dem Schutzmaterial gebildet wird.

9. Rohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rotortrieb (24) in der Nähe der einen Endfläche des Rotormagneten (10) ein Vorsprung (59) vorgesehen ist und daß die Dichtung durch eine radial verlaufende Fläche (59a) des Vorsprunges (59) in Verbindung mit einem Teil der endseitigen Fläche des Rotormagneten (10) gebildet wird.

10. Rotoranordnung nach Anspruch 1, dadurch en gekennzeichnet, daß die Dichtung ein scheibenförmiges Dichtungselement (46,60,62) mit einer in der Mitte liegenden Bohrung hat, die mittels eines Preßsitzes auf den Rotortrieb (24) aufgebracht ist und an einer Endfläche des Rotormagneten anliegt.

11. Rotoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Dichtungselement aus einem hochpolymeren Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotoranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art

Aus den US-PS 39 43 698 und 40 95 129 sind verschiedene Rotoranordnungen für einen Schrittschaltmotor bekannt

Bei einer Ausführungsform ist ein ringförmiger Rotormagnet in einen kreisförmigen Raum in einem metallischen Schutzelement mittels eines Preßsitzes eingepaßt Das metallische Schutzelement ist seinerseits durch Preßsitz auf einem Rotortrieb unter Verwendung einer im Schutzelement vorgesehenen Mittelbohrung angebracht

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die metallischen Schutzelemente jeweils haftend mit der Endfläche des Rotormagneten verbunden und werden dann mittels eines Preßsitzes an einem Rotortrieb über in den Schutzelementen vorgesehene axial verlaufende Bohrungen angebracht

Bei einer anderen Ausführungsform wird der Rotormagnet in ein Kunststoff- bzw. Harzgehäuse eingegossen, das dann mittels eines Preßsitzes unter Verwendung einer in der Mitte des Kunststoffgehäuses verlaufenden ßohrung an dem Rotortrieb angebracht wird.

Diese bekannten Rotoranordnungen bzw. Verfahrensweisen haben den Nachteil, daß die Herstellungskosten hoch sind und das Trägheitsmoment der Rotoranordnung groß ist

Bei der zuletzt angegebenen Rotoranordnung wird zwar ein kleineres Trägheitsmoment erzielt, jedoch sind die Herstellungskosten dadurch relativ hoch, daß ein maßhaltiges Eingießen des Magneten in das Kunststoffgehäuse äußerst schwierig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotoranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß sie einfach herzustellen ist und eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Rotortrieb und dem Rotormagneten bei einem möglichst geringen Trägheitsmoment und Gewicht der Rotoranordnung schafft.

Bei einer Rotoranordnung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die erfindungsgemäße Rotoranordnung zeichnet sich dadurch aus, daß in sehr einfacher Weise in den zwischen dem Rotormagneten und dem Rotortrieb gebildeten und abgedichteten Zwischenraum ein vorzugsweise flüssiges Bindungsmittel eingebracht wird, das eine feste und zuverlässige Verbindung zwischen dem Rotormagneten und der Rotoranordnung schafft. Da der Rotormagnet damit unmittelbar mit dem Rotortrieb zu verbinden ist, ohne daß ein metallisches Schutzelement, das den eigentlichen Rotormagneten einschließt, vorgesehen sein muß, ergibt sich ein niedriges Gewicht und damit auch ein niedriges Trägheitsmoment der gesamten Rotoranordnung.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispieie der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im.einzelnen zeigen

Fig. la bis Ig eine Verfahrensweise, mit der ein Rotormagnet mit einem Rotortrieb verbunden wird, um ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rotoranordnung zu schaffen,