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Die
vorliegende Erfindung wird auf einen Gleichstromvibrationsmotor
angewendet, der in einer Anrufseingangsvibrationserzeugungsvorrichtung
für ein
Mobiltelefon oder ähnliches
verwendet wird. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
einen Gleichstromvibrationsmotor, der zur Größenreduktion geeignet ist,
und auf eine Ankerstruktur dessen.
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Als
ein Gleichstromvibrationsmotor eines flachen Typus der in einer
kleinen, drahtlosen Telefon-paging-Vorrichtung und einem Mobiltelefon
verwendet wird, z.B. wie in 15 gezeigt,
ist ein Motor bekannt, in dem ein Rotor eine exzentrische Struktur aufweist
(Japanische Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 6-205565).
Dieser Vibrationsmotor umfasst einen Stator 102 umfassend
vier Permanentmagneten 101, die in einer ringähnlichen Konfiguration
angeordnet sind und in einer axialen Richtung magnetisiert sind,
und einen Rotor 104, der mit einem Anker 103 versehen
ist, der gegenüber den
Permanentmagneten 101 des Stators 102 angeordnet
ist, und wobei der Anker 103 des Rotors 104 auf
eine solche Weise konstituiert ist, dass der gesamte Anker 103 des
Rotors 104 dadurch in einer fächerförmigen Konfiguration geformt
ist, dass es den drei Spulen 105, denen ein Strom zugeführt wird,
ermöglicht
ist, in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet zu sein,
mit dem Resultat, dass der Rotor 104 in einer exzentrischen
Struktur ausgeformt ist.
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Wenn
Strom diesen Spulen 105 über einen Kommutator 106 zugeführt wird,
wird die Rotationsrichtung des Rotors 104 durch das Linkshandgesetz von
Flemming durch die Richtung des Stroms und die Richtung der magnetischen
Kraft der Permanentmagneten 101 bestimmt. Strom, der über den Kommutator 106 fließt, wird
gleichzeitig zwei oder mehreren Spulen 105 zugeführt. Zumindest
zwei Spulen 105 der drei Spulen 105 übertreffen
die andere Spule 105, so dass ein erneutes Starten ermöglicht wird, unabhängig von
der Parkposition des Rotors 104.
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Eine
Vibration wird mittels einer exzentrischen Belastung durch die Rotation
des Rotors 104 durch ein Anordnen der drei Spulen 105 in
eine exzentrischen Position erzeugt, die auf diese Weise auf eine
Seite des Rotors 104 abweichend ist. Mit solchen Dreispulenmotoren
kann, selbst wenn die Richtung des Stroms, der durch die zwei Spulen
hindurchfließt
unterschiedlich ist, deren Startrichtung durch ein Anordnen der
drei Spulen derart gleich gemacht werden, dass die Richtung der
Magnetkraft korrespondierend zu diesen drei Spulen unterschiedlich wird.
Als eine Konsequenz kann der Motor unabhängig von der Parkposition des
Rotors 104 gestartet werden.
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Übrigens
ist zusammen mit dem Vorherrschen mobiler Telefone ein Gleichstrommotor,
der in seiner Größe kleiner
ist als der eines herkömmlichen Typus,
erwünscht,
so dass die Anrufsvibration des Mobiltelefons in Zügen oder ähnlichem
mittels einer Armbanduhr oder ähnlichem,
welches jederzeit von Menschen getragen wird, spürbar ist, anstelle des Hauptkörpers des
Mobiltelefons. Mit dem herkömmlichen
Gleichstromvibrationsmotor des flachen Typus, wie er oben beschrieben
ist, sind die Rotoren jedoch an einem Ort in einer Umfangsrichtung
konzentriert, aber drei Phasenspulen sind parallel dazu in der Umfangsrichtung
angeordnet, so dass die Rotoren in der Umfangsrichtung unvermeidlich
ziemlich groß werden
und kein großer
exzentrischer Effekt erreicht werden kann mit dem Resultat, dass
die Stärke
der Vibration, die von Menschen gespürt wird, eingeschränkt ist.
Konsequenterweise ergibt sich das Problem, wenn eine Anstrengung
unternommen wird, die Größe des externen
Durchmessers des Vibrationsmotors dieses Typs soweit er kommerziell
auf dem Markt verkauft wird, zu reduzieren, dass die Funktion des
Vibrationsmotors nicht hinreichend aufrechterhalten werden kann.
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Daher
wird, um einen höheren
exzentrischen Effekt mit einem Motor kleiner Größe zu erzielen, ein exzentrischer
Gleichstromvibrationsmotor vorgeschlagen, in dem der Anker 202 des
Rotors 201 beispielsweise aus einer oder zwei Spulen 203 zusammengesetzt
ist, wie in 16 gezeigt (Japanische Patentanmeldung
KOKAI Veröffentlichungsnummer 10-336983).
In diesem Motor ist der Kommutator in der Umfangsrichtung in vier
Teile aufgeteilt, so dass die geteilten Körper des Kommutators, die gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind, gemeinsam miteinander verbunden sind.
Gleichzeitig sind sowohl das Anfangsende als auch das Abschlussende
der Spule jeweils mit den daneben liegenden aufgeteilten Körpern des
Kommutators verbunden, um den Strom den aufgeteilten Körpern des
Kommutators über
eine Bürste,
die um 90° angeordnet
ist, zuzuführen.
Wenn der Rotor 201 gedreht wird, ist die Richtung des Stroms,
der durch die Spulen 203 hindurchfließt, für jeden Drehwinkel umgekehrt,
wobei die Rotation des Rotors 201 durch die Absorptions-
und der Abstoßungskraft
der N/S-Pole des Permanentmagneten 101 und der magnetischen
Kraft der Spule 203 aufrechterhalten wird.
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Ein
Spulentypmotor ist jedoch mit einem Mechanismus ausgebildet, bei
dem die nebeneinander liegenden, aufgeteilten Körper des Kommutators gleichzeitig
mit der Bürste
kurzgeschlossen werden, so dass die Richtung des Stroms, der durch
die Spule 203 hindurchfließt, gewechselt wird. In diesem
Fall wird der Kurzschluss der Energiequelle erzeugt. Konsequenterweise
gibt es einen nicht elektrifizierten toten Punkt, in dem die Bürste nicht
mit irgendeinem der Kommutatoren verbunden ist, so dass solch ein Kurzschluss
der Stromquelle nicht erzeugt wird. Übrigens fließt in dem
Fall, in dem der Rotor 201 in seinem toten Punkt geparkt
ist, ein Strom beim nächsten Mal
der Rotation nicht durch die Spule 203, so dass ein Starten
nicht auftritt.
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Daher
ist, um das Starten durch ein Verhindern des Parkens des Rotors
an diesem roten Punkt sicherzustellen, ein Eisenstift 205,
der aus einem magnetischen Körper
geformt ist, vorgesehen, der die statische Position eines Teils
des Ankers 202 reguliert.
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Jedoch
stellt selbst wenn eine Anstrengung unternommen wird die Startposition
mit dem Eisenstift zu regulieren, das Vorhandensein des Eisenstiftes
selbst eine Drehbelastung dar. Zusätzlich wird, wenn ein Kontaktreibungswiderstand
zwischen der Bürste
und dem Kommutator eine Rückstellkraft
in eine normale statische Position mit einer magnetischen Kraft
zwischen dem Eisenstab und einem Permanentmagneten mit einem Ansteigen
des Kontaktreibungswiderstandes mit dem Fortschreiten der Zeit überschreitet,
der Rotor an dem toten Punkt in dem Ende geparkt. Weiterhin wird,
wenn der Eisenstift so angeordnet ist, dass eine magnetische Kraft, die
ausreichend größer als
die Reibungskraft ist, erhalten werden kann, die magnetische Kraft
der Spule, die den Rotor starten wird, zu diesem Zeitpunkt schwächer als
die magnetische Kraft zwischen dem Eisenstift und dem Permanentmagneten
mit dem Resultat, dass sich ein Startunvermögen ergibt. Konsequenterweise
gibt es ein Problem dahingehend, dass das Festlegen des Stiftes
des magnetischen Körpers und
die Anordnung dessen bei dem Verfahren zum Steuern des Rotors in
die statische Position mit dem Stift des magnetischen Körpers schwierig
ist.
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Das
Dokument JP-A-04.355.642 schlägt auch
einen flachen Gleichstromvibrationsmotor umfassend eine exzentrische
Struktur, die zwei koaxiale Spulen lagert, vor. Diese Spulen sind
mit einem Kommutator verbunden. Der Kommutator ist jedoch in vier Körper in
der Rotationsrichtung aufgeteilt. Konsequenterweise, und wie vorhergehend
erklärt,
gibt es einen Nicht-Elektrifizierungstotpunkt, in dem die Bürste nicht
mit einem der Kommutatoren verbunden ist, so dass kein Kurzschluss
mit der Stromquelle erzeugt wird. Übrigens fließt in dem
Fall, in dem der Rotor in diesem Totpunkt geparkt ist, beim nächsten Mal der
Rotation kein Strom durch irgendeine der Spulen, so dass der Start
nicht möglich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um solch ein Problem zu
lösen und
eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichstromvibrationsmotor
und eine Ankerstruktur für
diesen bereitzustellen, welcher eine hinreichende Vibration erreichen kann
und welcher kein Startunvermögen
erzeugt, während
versucht wird, dessen Größe weiter
zu reduzieren und dessen Gewicht weiter zu reduzieren.
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Gemäß einem
ersten Anspruch der Erfindung wird ein Gleichstromvibrationsmotor
bereitgestellt, umfassend:
einen Stator, der aus einem Permanentmagneten ausgeformt
ist, welcher in einer axialen Richtung so magnetisiert ist, dass
er an einer Mehrzahl von Orten in einer Umfangsrichtung magnetische
Pole aufweist, wobei der Magnet eine ringähnliche Konfiguration aufweist
oder in einer ringähnlichen
Konfiguration angeordnet ist;
einen Rotor, der drehbar bezüglich des
Stators vorgesehen ist und der einen Anker aufweist, welcher der
magnetisierten Oberfläche
des Permanentmagneten gegenüberliegend
exzentrisch an der Drehwelle befestigt angeordnet ist; und
Stromwegausbildungsmittel
umfassend einen Kommutator und eine Bürste zum Ausformen eines Stromweges
zum Speisen des Ankerstroms, dessen Polarität entsprechend zusammen mit
der Drehung des Motors umgekehrt wird;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kommutator an dem Rotor befestigt ist und in der Rotationsrichtung des
Rotors in sechs aufgeteilt ist, und wobei gleichzeitig die gegenüberliegend
zueinander angeordneten, aufgeteilten Körper, miteinander verbunden
sind und jedes Paar der aufgeteilten Körper jeweils mit einem Ende
der ersten Spule und der zweiten Spule und deren gemeinsamen Enden
verbunden ist, und dass die Bürsten
an dem Stator angebracht sind und jeweils zwei Bürsten umfassen, die mit einer
räumlichen
Phasendifferenz von 90° mit
dem Kommutator verbunden sind.
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Die
Erfindung kann besser anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
betrachtet wird, in denen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht ist, die einen Gleichstromvibrationsmotor
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Draufsicht ist, die den Gleichstromvibrationsmotor gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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3A und 3B Schaltkreisdiagramme sind,
die den Gleichstromvibrationsmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigen;
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4 eine
Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen der Erzeugung eines Drehmoments
und der Zeit des Gleichstromvibrationsmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5A–5F jeweils
Ansichten zur Erklärung
des Drehmomenterzeugungsprinzips des Gleichstromvibrationsmotors
sind;
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6 eine
Draufsicht ist, die den Gleichstromvibrationsmotor gemäß einer
Variation des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
Draufsicht ist, die den Gleichstromvibrationsmotor gemäß einer
Variation des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
perspektivische Explosionsansicht ist, die den Gleichstromvibrationsmotor
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 eine
Draufsicht ist, die den Gleichstromvibrationsmotor gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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10A und 10B Schaltkreisdiagramme
sind, die den Gleichstromvibrationsmotor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
zeigen;
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11 eine
Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einer Erzeugung eines Drehmoments
und der Zeit eines Gleichstromvibrationsmotors gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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12A–12F jeweils Ansichten zur Erläuterung des Drehmomenterzeugungsprinzips
des Gleichstromvibrationsmotors sind;
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13 eine
perspektivische Explosionsansicht ist, die den Gleichstromvibrationsmotor
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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14 eine
Draufsicht ist, die einen Gleichstromvibrationsmotor gemäß einer
Variation des zweiten Ausführungsbeispiels
zeigt;
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15 eine
Draufsicht ist, die einen herkömmlichen
Gleichstromvibrationsmotor des Dreispulen Typus zeigt; und
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16 eine
Draufsicht ist, die einen herkömmlichen
Gleichstromvibrationsmotor des Einspulen Typus zeigt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf
die Ausführungsbeispiele,
die in den Zeichnungen gezeigt sind, erklärt werden.
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Gleichstromvibrationsmotor
des flachen Typus gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt und 2 ist eine
Draufsicht darauf.
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Dieser
Gleichstromvibrationsmotor ist auf solch eine Weise konstituiert,
dass der gesamte Motor in einer flachen zylindrischen Konfiguration
mit einem Stator 1 geformt ist, einem Rotor 2,
der an diesem Stator 1 drehbar angebracht ist, und einer
zylindrischen Abdeckung 3 zum Abdichten des Rotors 2. Der
Stator 1 umfasst eine scheibenförmige Platte 11, vier
Permanentmagneten 12, die in einer ringähnlichen Konfiguration angeordnet
sind und in einer axialen Richtung so magnetisiert sind, dass der
S-Pol und der N-Pol abwechselnd an dieser Platte 11 angeordnet
sind, ein Halteschaft 13 zum Halten des Rotors 2,
welcher sich von dem Zentrum der Platte 11 aus erstreckt,
und zwei Bürsten 14 und 15,
die sich aus einer Lücke
zwischen nebeneinander liegenden Permanentmagneten heraus in der
Umfangsrichtung in Richtung des zentralen Bereiches der Platte 11 erstrecken
und mit der räumlichen
Phase von 90° angeordnet
sind. Weiterhin umfasst der Rotor 2 eine Drehwelle 21,
die drehbar an dem Halteschaft 13 gehalten ist, einen Anker 22,
der in einem exzentrischen Zustand an einem Abschnitt dieser Drehwelle 21 in der
Umfangsrichtung befestigt ist, und einen Kommutator 23,
der an dem äußeren Umfang
der Drehwelle 21 angeordnet ist und sechsfach in der Umfangsrichtung
aufgeteilt ist. Der Kommutator 23 stellt zusammen mit den
Bürsten 14 und 15 ein
Stromwegausbildungsmittel bereit. Der Anker 22 umfasst
die erste Spule 24 (eine äußere Spule) und die zweite
Spule 25 (eine innere Spule), einen Kunstharzrahmen 27 zum
integralen Halten dieser Spulen 24 und 25 und einen
Stift 28 des magnetischen Körpers zur Positionseinstellung,
wie später
beschrieben wird.
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Zum
Beispiel sind, wie in 3 gezeigt, die erste
Spule 24 und die zweite Spule 25 sternförmig verbunden.
Der Kommutator 23 ist auf eine solche Weise ausgebildet,
dass aufgeteilte Teile der sechsfach geteilten Teile, die einander
gegenüber
angeordnet sind, miteinander verbunden sind und ein Paar dieser
aufgeteilten Teile mit einem Ende der Spule 24, einem Ende
der zweiten Spule und dem gemeinsamen Ende der Spule 24 und
der zweiten Spule 25 verbunden sind. Strom wird diesem
Kommutator 23 von den Bürsten 14 und 15,
die mit einer räumlichen
Phasendifferenz von 90° angeordnet sind,
zugeführt.
Die Bürsten 14 und 15 sind
entsprechend mit jedem der Enden der ersten Spule und der zweiten
Spule 24 und 25 und deren gemeinsamen Ende verbunden.
Konsequenterweise, wie in 3A gezeigt,
wird der Rotor 2 gedreht und eine der Bürsten 14 (oder 15)
ist an der Grenze des aufgeteilten Körpers des Kommutators 23 positioniert,
wobei Strom in einem Weg von der Energiequelle → der Bürste 14 → dem Kommutator 23 → der ersten
Spule und der zweiten Spule 24 und 25 → dem Kommutator 23 → der Bürste 15 → der Erdung
fließt.
Weiterhin fließt,
wie in 3B gezeigt, wenn der Rotor 2 gedreht
wird und die Bürsten 14 und 15 jeweils
in Kontakt mit jedem der aufgeteilten Körper des Kommutators in Kontakt
kommen, der Strom in einem Weg von der Stromquelle → der Bürste 14 → dem Kommutator 23 → zumindest
einer der ersten Spule oder der zweiten Spule 24 und 25 → dem Kommutator 23 → der Bürste 15 → der Erdung
hindurch. Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung,
selbst wenn eine der Bürsten 14 und 15 in
dem mittleren Bereich der nebeneinander liegenden geteilten Teile
und der nebeneinander liegenden geteilten Teile mit den Bürsten 14 und 15 kurzgeschlossen
ist, ein Kurzschluss des Energiequellenkurzschlusses aufgrund des
Zweispulen Typus nicht erzeugt.
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4 ist
eine Drehmomentwellenformansicht zur Erklärung des Betriebes dieses Gleichstrommotors
und ein Abschnitt, der mit der abfallenden Linie in 4 gezeigt
ist, zeigt das Stromzuführintervall.
Wie in 4 gezeigt ist, wird der ersten Spule und der zweiten
Spule 24 und 25 durch das Herstellen einer elektrischen
Phasendifferenz Strom zugeführt.
Das Erzeugungsdrehmoment zu dem Zeitpunkt, zu dem der Strom durch
die Spule hindurchfließt,
wird mit der Positionsbeziehung zwischen der Spule und dem Magnetpol
und dem Stromwert bestimmt. Wenn jedoch die erste Spule 24 und
die zweite Spule 25 gleiche räumliche Phasen aufweisen, ist das
erzeugte Drehmoment in der Periode, in der Strom zugeführt wird,
ungefähr
gleich zu einander.
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Die
Positionsbeziehung zwischen dem Rotor 2, bezeichnet durch
die Symbole a bis f in 4 und der Stator 1 sind
korrespondierend zueinander, so wie in 5A bis 5F gezeigt.
In einem Intervall a, wie in 5A gezeigt,
fließt
Strom in der gleichen Richtung wie in der ersten Spule 24 und
der zweiten Spule 25. Da die zwei Spulen 24 und 25 an
der Position vorbeiziehen, die sich gleichfalls über die zwei Permanentmagneten 12 hinweg
erstreckt, wird das größte Drehmoment
in beiden der Spulen 24 und 25 erzeugt.
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Zur
Zeit b fließt,
wie in 5B gezeigt, Strom gleichmäßig durch
die erste Spule 24, aber die Stromzufuhr zu der zweiten
Spule 25 ist unterbrochen. Danach fließt in einem Intervall c, wie
es in 5C gezeigt ist, Strom nur durch
die erste Spule 24 und der Rotor 2 wird durch
das Drehmoment, das nur in der ersten Spule 24 erzeugt
wird, gedreht.
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Wenn
der Zeitpunkt d kommt, wie er in 5D gezeigt
ist, wird die Stromzufuhr zur ersten Spule 24 getrennt
und die Stromzufuhr zur zweiten Spule 25 wird begonnen.
Zum Zeitpunkt des Überwechselns
jedoch wird der Strom sofort getrennt. Natürlich wird in dem Fall, in
dem die Bürsten 14 und 15 gleichzeitig
mit den zwei geteilten Teilen des Kommutatators 23 verbunden
sind, der Strom nicht sofort getrennt. In einem Intervall, wie es
in 5E gezeigt ist, fließt Strom nur durch die zweite
Spule 25 und ein Dreh-Drehmoment wird bezüglich des
Magnetpols kontinuierlich erzeugt. Zum Zeitpunkt f wird die Stromzufuhr
zu der ersten Spule 24 begonnen.
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Auf
diese Weise fließt
in diesem Gleichstromvibrationsmotor der Strom beinahe kontinuierlich
durch eine oder mehrere Spulen, selbst wenn der Anker 22 in
jeglichem Winkel festgelegt ist. Wenn Strom durch die erste Spule
und die zweite Spule 24 und 25 hindurchfließt, wird
ein Rotationsdrehmoment in einer definierten Richtung in Übereinstimmung
mit der Linkshandregel von Fleming erzeugt. Wenn eine dritte Spule
separat vorgesehen ist und die dritte Spule koaxial zu der ersten
Spule und der zweiten Spule 24 und 25 angeordnet
ist, fließt
Strom durch die dritte Spule in einer von der ersten Spule und der zweiten
Spule 24 und 25 separaten Richtung, so dass die
Richtung der Magnetkraft einander gegenüberliegend wird. Daher wird
angenommen, dass die Drehbelastung des Rotors 2 erzeugt
wird. Wie bei dem Motor der vorliegenden Ausführungsform gesehen werden kann,
fließt
Strom durch die Spulen 24 und 25 nur bezüglich des
Teiles von zwei Phasen der drei Phasen. Der Teil der anderen Phase
wird ausgelassen, so dass die Drehbelastung, die oben beschrieben
ist, nicht erzeugt wird, so dass eine gleichmäßige Drehung ermöglicht wird.
Wenn der Rotor 2 gedreht wird, wird der Anker 22 bezüglich der
Drehwelle 21 exzentrisch, so dass die Vibration durch die Zentrifugalkraft
erzeugt wird.
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Bei
diesem Motor, selbst wenn die nebeneinander liegenden geteilten
Teile des Kommutators 23 kurzgeschlossen sind, sind die
Spulen 24 und 25 zwischen den Stromquellen ohne
Stromverlust zwischengeschaltet, so dass kein Kurzschlussstrom fließt. Konsequenterweise
kann ein Intervall zwischen den nebeneinander liegenden geteilten
Teilen so kurz wie möglich
gemacht werden und ein toter Punkt kann auf Null gesetzt werden.
Als Konsequenz ist es möglich,
die Erzeugung eines Phänomens
zu verhindern, bei dem ein Strom zum Zeitpunkt des Startens nicht
fließt
und ein Startunvermögen
erzeugt wird.
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Wenn
die erste Spule 24 und die zweite Spule 25 jedoch
in dem Zustand geparkt sind, in dem die erste Spule und die zweite
Spule 25 unmittelbar über dem
Magnetpol angeordnet sind, kann der Anker 22 in jeglicher
Richtung gedreht werden, so dass die Drehungsrichtung undefiniert
ist. Entsprechend ist in diesem Ausführungsbeispiel der Positionsregulierungsstift 28 umfassend
einen magnetischen Körper an
dem Anker 22 so vorgesehen, dass er sich in einer Umfangsrichtung
erstreckt. Entsprechend ist, da sich der Stift 24 durch
das Erfahren der Magnetkraft zwischen dem Permanentmagneten 12 und
dem Permanentmagneten 12 bewegt, die Position des Ankers 22 in
dem geparkten Zustand in einer Position positioniert, in der eines
der Rotationsdrehmomente ohne Ausfall erhalten wird, so wie es in 2 gezeigt
ist. Diese Position ist ein Punkt d in 4 und ist
als 5D gezeigt.
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Übrigens
ist die vorliegende Erfindung nicht auf das oben genannte erste
Ausführungsbeispiel beschränkt. In
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die erste Spule 24 als die Außenspule festgelegt und die
zweite Spule 25 ist als die Innenspule festgelegt. Zum
Beispiel, wie in 6 gezeigt, können die erste Spule 31 und
die zweite Spule 32 gleichzeitig aus einer Doppelwicklung
geformt sein, wobei ein Rotationsdrehmoment erzeugt wird, das für beide
Spulen 31 und 32 gleich ist und in der gleichen
Weise geformt werden kann, wie die Ausbildung einer Spule mit einer
Wicklung, so dass der Herstellungsprozess erleichtert werden kann.
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Weiterhin
kann, da Mittel, welche die gleiche Funktion wie der Stift 28 haben,
der als ein statisches Positionseinstellungsmittel, das in 6 gezeigt
ist, dient, wie in 7 gezeigt, der Stift 33 mit
einer kleinen Neigung entlang der Richtung der Magnetkraft angeordnet
sein, so dass der Stift 33 mit der Position des Endes der
Drehrichtung der ersten Spule und der zweiten Spule 24 und 25 überlappt.
Wenn dies getan wird, kann der Anker 22 in einer kompakten
Größe hergestellt
werden. Übrigens
kann in diesem Fall der Winkel des Stiftes 33 als angemessener
Winkel bestimmt werden, um einen Grad der magnetischen Absorptionskraft
zu erhalten, der nicht die statische Position und den Rotationsantrieb
beeinträchtigt.
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Wie
oben beschrieben wurde, umfasst gemäß dem ersten Gleichstromvibrationsmotor
und der Ankerstruktur der vorliegenden Erfindung der Anker die erste
Spule und die zweite Spule, die auf eine solche Weise angeordnet
sind, dass die räumlichen Phasen
gleichgemacht sind und der Anker auf eine solche Weise ausgebildet
ist, dass Strom zumindest einer der ersten Spule und der zweiten
Spule zugeführt
wird. Daher kann der Anker offensichtlich auf die gleiche Weise
wie der eines Einspulenmotors ausgebildet sein, mit dem Resultat,
dass der exzentrische Effekt erhöht
werden kann. Weiterhin wird, da Strom stets durch die erste Spule
und die zweite Spule hindurch fließt, keine elektrische nichtleitende
Fläche (der
tote Punkt) bereitgestellt und ein glattes Starten wird ermöglicht.
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8 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Gleichstromvibrationsmotor
eines flachen Typus gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt und 9 ist eine
Draufsicht hierauf.
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Dieser
Gleichstromvibrationsmotor unterscheidet sich von dem Motor, der
in 1 gezeigt ist, in der Struktur des Ankers 41.
Der Anker 22 umfasst eine erste Spule 24 (eine
Außenspule)
und eine zweite Spule 25 (eine Innenspule), die koaxial
zueinander gewickelt sind und eine dritte Spule (eine Startspule) 26,
die neben den Spulen 24 und 25 in der Umfangsrichtung
angeordnet sind und einen Kunstharzrahmen 42 zum integralen
Halten dieser Spulen 24, 25 und 26.
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Zum
Beispiel, wie in 10 gezeigt, sind
die erste Spule 24, die zweite Spule 25, und die
dritte Spule 26 in der Form eines Sterns miteinander verbunden.
Der Kommutator 23 ist so ausgebildet, dass aufgeteilte
Teile, die gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind, aus den sechs aufgeteilten Teilen miteinander
verbunden sind und ein Paar aufgeteilter Teile, die miteinander
verbunden sind, ist jeweils mit einem Ende der ersten Spule 24,
einem Ende der zweiten Spule 25 und einem Ende der dritten
Spule 26 verbunden. Die anderen Enden der Spulen 24, 25 und 26 sind
miteinander verbunden. Strom wird von den Bürsten 14 und 15 bereitgestellt,
die in einer räumlichen
Phasendifferenz von 90° bezüglich dieses
Kommutators 23 angeordnet sind. Die beiden Bürsten 14 und 15 sind
nachfolgend mit dem Kommutator 23 verbunden, der an jedem
Ende der ersten bis dritten Spulen 24, 25 und 26 verbunden
ist, gemeinsam mit der Drehung des Rotors 2. Als Konsequenz,
wie in 10A gezeigt, wird der Rotor 2 gedreht
und eine der Bürsten 14 (oder 15)
ist an einer Grenze des aufgeteilten Körpers des Kommutators 23 positioniert,
Strom fließt
in einem Weg von der Stromquelle → zur Bürste 14 → dem Kommutator 23 → den ersten
bis den dritten Spulen 24, 25 und 26 → dem Kommutator 23 → der Bürste 15 → der Erdung. weiterhin
fließt,
wie in 10B gezeigt, wenn der Rotor 2 gedreht
wird und die Bürsten 14 und 15 in
Kontakt mit jeweils einem der geteilten Körper des Kommutators 23 kommt,
Strom in einem Weg von der Stromquelle → zur Bürste 14 → dem Kommutator 23 → zumindest
zweien der ersten bis dritten Spulen 24, 25 und 26 → dem Kommutator 23 → der Bürste 15 → der Erdung.
Auf diese Weise, gemäß der vorliegenden
Erfindung, ist eine der Bürsten 14 und 15 an
einer Mittelposition der nebeneinander liegenden geteilten Teile
angeordnet. Daher wird, selbst wenn die nebeneinander liegenden
zweigeteilten Teile des Kommutators 23 kurzgeschlossen
werden, aufgrund des Dreispulentyps kein Stromquellenkurzschluss
erzeugt.
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11 ist
eine Drehmomentwellenformansicht zur Erläuterung eines Betriebes dieses
Gleichstromvibrationsmotors und ein Abschnitt, der mit der durchbrochenen
Linie in 11 gezeigt ist, zeigt das Stromzufuhrintervall.
Wie in 11 gezeigt, wird Strom den ersten
bis dritten Spulen 24, 25 und 26 zum
Beispiel durch Herstellen einer Differenz in der elektrischen Phase
zugeführt.
Das Erzeugungsdrehmoment zu dem Zeitpunkt, zu dem Strom durch die Spule
hindurchfließt,
wird mit der Positionsbeziehung zwischen der Spule und der Magnetpolposition
und dem Stromwert ermittelt. Da die erste Spule 24 und die
zweite Spule 25 gleiche räumliche Phasen haben, ist das
erzeugte Drehmoment ungefähr
in einer Periode, in der Strom zugeführt wird, gleich.
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Die
Positionsbeziehung zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 1,
sind in a bis f in Übereinstimmung
miteinander in 12A bis 12F gezeigt.
In dem Intervall a, wie in 12A gezeigt,
fließt
Strom von der Stromquelle → der
Bürste 14 → dem Kommutator 23 → von der
Innenseite zur Außenseite
der zweiten Spule 25 (im Uhrzeigersinn) → von der
Innenseite zur Außenseite
der ersten Spule 24 (im Uhrzeigersinn) → dem Kommutator 23 → der Erdung.
Da die erste Spule und die zweite Spule 24 und 25 durch
die Position hindurchtreten, die sich gleichfalls über die zwei
Permanentmagneten in dem Zustand hinweg erstreckt, in dem der Strom
in die gleiche Richtung fließt,
wird das größte Drehmoment
sowohl in der ersten Spule, als auch der zweiten Spule 24 und 25 erzeugt.
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Zum
Zeitpunkt b, wie in 12B gezeigt, ist die Bürste 14,
die mit der Stromquelle verbunden ist, an einer Grenze zwischen
dem Kommutator 23, der mit dem inneren Ende der zweiten
Spule 25 verbunden ist, angeordnet und der Kommutator 23,
der mit dem Außenseitenende
der dritten Spule 26 verbunden ist, so dass Strom beginnt
von der Außenseite zur
Innenseite der dritten Spule 26 zu fließen (im Gegenuhrzeigersinn).
Daher fließt
Strom instantan durch die drei Spulen 24 bis 26.
Unmittelbar danach wird eine Stromzufuhr zur zweiten Spule 25 getrennt. Danach
fließt
in dem Intervall c, so wie es in 12C gezeigt
ist, Strom durch die erste Spule 24 und die dritte Spule 26,
so dass der Rotor 2 mit dem Drehmoment, das in der ersten
Spule 24 und der dritten Spule 26 erzeugt wird,
gedreht wird.
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Wenn
der Zeitpunkt d kommt, wie in 12D gezeigt,
ist die Bürste 15,
die mit der Erdung verbunden ist, an einer Grenze zwischen dem Kommutator 23,
der mit dem Außenseitenende
der ersten Spule 24 verbunden ist, und dem Kommutator 23,
der mit dem Innenseitenende der zweiten Spule 25 verbunden
ist, positioniert, mit dem Resultat, dass die Stromzufuhr zur zweiten
Spule 25 gestartet wird. Der Strom fließt jedoch in einer Richtung
gegenüberliegend
der Richtung des Stromes, der durch die erste Spule 24 hindurchfließt, so dass
Strom abgetrennt wird, der unmittelbar danach durch die erste Spule 24 hindurchfließt. Zu dieser
Zeit ist die erste Spule 24 und die zweite Spule 25 in
einer Position genau gegenüberliegend
zum Permanentmagneten 12 angeordnet. Drehmoment wird nicht
mit der ersten Spule und der zweiten Spule 24 und 25 erzeugt.
Strom fließt
jedoch weiterhin durch die dritte Spule 26, so dass das
größte Drehmoment
erzeugt wird. In dem Intervall e fließt, wie in 12E gezeigt, Strom so zwischen der zweiten Spule 25 und
der dritten Spule 26, dass das Rotationsdrehmoment kontinuierlich
in einer Beziehung zu dem nächsten
Magneten erzeugt wird. Zum Zeitpunkt f wird die Stromzufuhr zu der
ersten Spule 24 gestartet. Unmittelbar danach wird die Stromzufuhr
zu der dritten Spule 26 getrennt. Strom fließt weiterhin
durch die zweite Spule 25.
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Auf
diese weise fließt
in diesem Gleichstrommotor, selbst wenn der Anker 41 in
jeglichem Winkel festgelegt wird, Strom nahezu kontinuierlich durch zwei
oder mehr Spulen. Wenn Strom durch die ersten bis dritten Spulen 24, 25 und 25 hindurchfließt, wird ein
Rotationsdrehmoment in einer definierten Richtung in Übereinstimmung
mit der Linkshandregel von Fleming erzeugt. Wenn die dritte Spule 26 koaxial
mit der ersten Spule und der zweiten Spule 24 und 25 angeordnet
sind, fließt
Strom durch die dritte Spule 26 in einer von der der ersten
Spule und der zweiten Spule 24 und 25 unterschiedlichen
Richtung. Daher wird die Richtung der Magnetkraft umgekehrt, so dass
die Rotationsbelastung des Rotors 2 erzeugt wird. Weiterhin
wird, wie in 12D gezeigt, in einer Position,
in der die Spulen 24 und 25 gegenüberliegend
zu den Magneten angeordnet sind, kein Drehmoment in keiner der Spulen
erzeugt. Wenn der Motor in dieser Position geparkt wird, wird angenommen,
dass ein Startunvermögen
erzeugt wird. Wie jedoch in diesem Ausführungsbeispiel gesehen werden
kann, sind nur zwei Spulen 24 und 25 der drei Spulen
koaxial angeordnet, während
die übrige
Spule so angeordnet ist, dass sich die räumliche Phase vom Gegenteil
der vorherigen zwei Spulen unterscheidet. Daher wird keine Rotationsbelastung
erzeugt. Weiterhin wird, selbst wenn der Rotor 21 in der Position
der 12D geparkt ist, ein glattes
Starten mit der dritten Spule 26 ermöglicht. Um den Motor effizient
zu starten, wie in 9 gezeigt, ist es gewünscht, dass
die räumliche
Phase zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule 24 und 25 und der
dritten Spule 26 auf 135° oder
mehr festgelegt wird, wie in 9 gezeigt.
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Wenn
der Rotor 2 gedreht wird, wird der Anker 41 bezüglich des
Rotors 21 exzentrisch. Konsequenterweise wird eine Vibration über die
Zentrifugalkraft erzeugt. Da die zwei Spulen 24 und 25 durch
ein Zusammenfassen der Spulen 24 und 25 an einem Ort
in Umfangsrichtung des Motors angeordnet sind, wird ein starker
exzentrischer Effekt erhalten.
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Weiterhin
fließt,
da dieser Motor vom Dreispulentypus ist, kein Kurzschlussstrom,
da zumindest zwei der Spulen 24, 25 und 26 ohne
einen Stromausfall zwischen den Stromquellen liegen, selbst wenn
die nebeneinander liegenden geteilten Teile des Kommutators 23 über die
Bürsten 14 und 15 kurzgeschlossen
werden. Also passiert es in dem Fall des Einspulentyps manchmal,
dass ein Kurzschlussstrom zwischen der Stromquelle und der Erdung über die
zwei Phasen fließt,
wenn keine Spulen vorhanden sind. Konsequenterweise ist es im Fall des
Einspulentypus zu einem bestimmten Maß erforderlich ein Intervall
zwischen den nebeneinander liegenden geteilten Teilen in der Umfangsrichtung
zu erweitern, so dass kein Stromkreis zwischen nebeneinander liegenden
aufgeteilten Teilen des Kommutators 23 mit den Bürsten 14 und 15 erzeugt
wird. Konsequenterweise tritt dort ein Totpunkt auf, wo kein Strom
fließt.
Bezüglich
dieses Punktes fließt
in diesem Ausführungsbeispiel
kein Kurzschlussstrom zwischen der Stromquelle und der Erdung, selbst
wenn die nebeneinander liegenden aufgeteilten Teile kurzgeschlossen
sind. Konsequenterweise kann das Intervall zwischen den nebeneinander
liegenden aufgeteilten Teilen so klein wie möglich gemacht werden, so dass
der Totpunkt, in dem kein Strom fließt, auf Null gebracht werden
kann. Als eine Konsequenz ist es möglich, das Phänomen zu
verhindern, in dem keine Spannung zum Zeitpunkt des Startens fließt und ein
Startunvermögen
erzeugt wird.
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13 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Gleichstromvibrationsmotor
des flachen Typus gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem dritten Ausführungsbeispiel
ist der Anker 51 so ausgebildet, dass ein Gewicht 29 an
der Position neben der ersten Spule 24 und der zweiten
Spule 25 vorgesehen ist, so dass die erste Spule und die
zweite Spule 24 und 25, so dass die Spulen 24, 25 und 26 und
das Gewicht 29 mit dem Kunstharzrahmen 52 integriert
sind. Um den exzentrischen Effekt zu vergrößern ist es zum Beispiel gewünscht, dass
das Verhältnis
der Masse derer so hoch wie möglich
ist (zum Beispiel 10 oder mehr). Um die Rotationsbelastung, die
aus der Magnetkraft herrührt,
und den Wirbelstrom herabzusetzen, ist es erforderlich, dass der
Rotor aus einem nichtmagnetischen und nichtleitenden Körper geformt
ist. Die Größe des Gewichtes 29 wird
auf ein Niveau gesetzt, das etwas größer ist als zum Beispiel das
eines Permanentmagneten 12. Wenn das Gewicht in der Nähe der ersten
Spule und der zweiten Spule 24 und 25 angeordnet
ist, kann der exzentrische Effekt weiter erhöht werden.
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Weiterhin
umfasst gemäß dem zweiten Gleichstromvibrationsmotor
und dessen Ankerstruktur der Anker die erste Spule und die zweite
Spule, die in einer solchen Weise angeordnet sind, dass die räumliche
Phase zueinander gleich wird und die dritte Spule neben der ersten
Spule und der zweiten Spule in der Drehrichtung mit der ersten Spule
und der zweiten Spule, und Strom wird der ersten und der dritten
Spule so zugeführt,
dass sich die elektrischen Phasen unterscheiden. Der Anker kann üblicherweise
auf die gleiche Weise wie der Zweispulenmotor ausgebildet sein,
so dass der exzentrische Effekt verglichen mit dem Dreispulenmotor
erhöht
werden kann. Weiterhin wird gemäß der vorliegenden
Erfindung den drei Spulen ein Strom zugeführt, so dass sich die elektrische
Phase unterscheidet. Daher ist kein elektrisches Nichtelektrifizierungsintervall
(ein Totpunkt) vorhanden und ein gesichertes Starten wird konstant
gestartet. Weiterhin, gemäß der vorliegenden
Erfindung, wird Strom den drei Spulen so zugeführt, dass sich die elektrische
Phase unterscheidet. Kein elektrisches Nichtleitungsintervall (Totpunkt)
ist vorhanden, so dass das gesicherte Starten zu allen Zeiten ermöglicht wird.
Weiterhin umfasst der Motor die erste Spule und die zweite Spule
und die dritte Spule nebeneinander liegend in der Drehrichtung,
so dass ein Raum sichergestellt werden kann, in dem das Gewicht
angeordnet werden kann, das die Vibration innerhalb des Umfanges
vergrößern kann.
Daneben ist das Gegengewicht gegen ein Ansteigen des Vibrationsbetrages
als dem Vibrationsmotor ebenso bevorzugt.
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Übrigens
ist die vorliegende Erfindung nicht auf das obige Ausführungsbeispiel
beschränkt.
In dem obigen Ausführungsbeispiel
ist die erste Spule 24 aus einer Außenwindung geformt und die
zweite Windung ist aus einer Innenwindung geformt. Zum Beispiel,
wie in 14 gezeigt, kann die erste Spule und
die zweite Spule 31 und 32 gleichzeitig aus einer Doppelwindung
geformt sein. Wenn die erste Spule und die zweite Spule 31 und 31 auf
diese Weise aus der Doppelwindung geformt sind, wird ein Rotationsdrehmoment,
das zu beiden Spulen 31 und 32 gleich ist, erzeugt
und kann auf die gleiche Weise wie die Ausbildung einer Wicklungsspule
mit dem Resultat geformt sein, dass der Herstellungsprozess vereinfacht
werden kann.