-
Die vorliegende Erfindung betrifft
einen elektromechanischen Zweiphasen-Wandler, dessen Stator eine ebene Struktur
aufweist und dessen Rotor einen insbesondere bipolaren Permanentmagneten umfaßt. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung elektromechanische Wandler mit
kleinen Abmessungen, die besonders für Zeitmeßanwendungen geeignet sind.
-
Aus dem Dokument
EP 0 393 606 ist eine elektromechanische
Vorrichtung bekannt, die aus zwei Zweiphasen-Wandlern gebildet ist,
deren jeweilige Statoren durch eine gemeinsame Platte aus magnetischem
Material gebildet sind. Diese gemeinsame Platte dient insbesondere
der Montage verschiedener Elemente der elektromechanischen Vorrichtung
und vor allem der Montage einer Platte für die Versteifung der den beiden
Zweiphasen-Wandlern gemeinsamen Platte.
-
Erstens ist anzumerken, daß der Fachmann Zweiphasen-Wandler
kennt, die den Zweiphasen-Wandlern der in diesem Dokument beschriebenen
elektromechanischen Vorrichtung ähnlich
sind. Diese elektromechanischen Wandler sind, wie dies aus
1 des Dokuments
EP 0 393 606 hervorgeht, durch
die Tatsache gekennzeichnet, daß der
Stator drei Stator-Magnetpole definiert, wovon zwei mit den ersten
Enden von zwei Kernen magnetisch verbunden sind, welche zwei Spulen
tragen, und der dritte mit den zweiten Enden dieser Kerne verbunden
ist. Hierzu weist der dritte Pol einen mittleren Arm auf, der zwischen
den zwei Kernen angeordnet ist und sich zu einem Ende erstreckt,
derart, daß zwei
Magnetkontaktböcke
für die
zwei Enden der zwei Kerne gebildet werden.
-
Wie aus der in dem obenerwähnten Dokument
beschriebenen elektromechanischen Vorrichtung deutlich wird, ist
vorgesehen, einen der zwei Stator-Magnetpole, die mit einem ersten
Ende eines der zwei Kerne verbunden sind, zu erweitern, um die den
Stator dieses Wandlers bildende ebene Struktur für die Montage verschiedener
Elemente dieser elektromechanischen Vorrichtung, insbesondere eines Rohrs,
das der Anbringung von Zeigern dient, die als analoge Zeiger dienen,
verwendet wird. Außerdem schlägt das Dokument
EP 0 393 606 die Anordnung von
zwei Zweiphasen-Wandlern vor, die einen gemeinsamen Stator-Magnetpol besitzen,
der sich so erstreckt, daß eine
Basisplatte gebildet wird, die der Montage verschiedener Elemente
dient, wie eben beschrieben worden ist.
-
Die in dem obenerwähnten Dokument
beschriebene elektromechanische Vorrichtung weist zwei Hauptnachteile
auf. Erstens ist die Basisplatte, die der Bildung der zwei Statoren
der zwei Zweiphasen-Wandler dient, zerbrechlich, während die
obenerwähnten
dritten Stator-Magnetpole leicht gebogen werden können, was
somit eine Biegung der Kerne der Zweiphasen-Wandler, die die Versorgungsspulen tragen,
nach sich zieht. Weiterhin können
die Stator-Magnetpole, die den zwei Wandlern nicht gemeinsam sind,
durch Verformung der den Stator bildenden Basisplatte einer Drehung
in der allgemeinen Ebene dieser Platte unterworfen werden. Um diese
Probleme der Steifigkeit der Platte, die die Statoren der zwei Zweiphasen-Wandler
bildet, zu beseitigen, sieht das obenerwähnte Dokument eine Verstärkungsplatte vor,
um die elektromechanische Vorrichtung, die in 1 dieses Dokuments teilweise gezeigt
ist, zu versteifen.
-
Zweitens ist die Anordnung der elektromechanischen
Vorrichtung gemäß dem Dokument
EP 0 393 606 für den Konstrukteur,
insbesondere für
den Uhrmacher, sehr beschränkend.
Am Umfang der Platte, die die beiden Statoren bildet, befinden sich nämlich vier
Versorgungsspulen. Somit kann der Stator-Magnetpol, der den beiden
Wandlern gemeinsam ist und sich so erstreckt, daß er der Anbringung verschiedener
Elemente dient, nur einen beschränkten Bereich
belegen, sofern sich die Versorgungsspulen außerhalb der die Statoren der
zwei Wandler bildenden Platte befinden. Es wird angemerkt, daß das Problem
für eine
elektromechanische Vorrichtung, die einen einzigen Zweiphasen-Wandler
des hier beschriebenen Typs aufweist, das gleiche ist. Da sich zwei Versorgungsspulen
außerhalb
der Statorplatte befinden, kann sich nämlich der erste oder der zweite
Stator-Magnetpol nur in einer gegebenen Richtung erstrecken. Der
Konstrukteur einer solchen mechanischen Vorrichtung ist daher in
seinen Möglichkeiten des
Entwurfs und der Anordnung verschiedener Elemente der Vorrichtung,
die einen oder mehrere Zweiphasen-Wandler des obenbeschriebenen
Typs enthält,
eingeschränkt.
Dies ist besonders kritisch für Vorrichtungen,
die in einen verhältnismäßig engen Raum,
insbesondere in ein Uhrengehäuse,
eingeschlossen werden sollen. Der Uhrmacher muß den Platzbedarf der von ihm
entworfenen Uhrwerke berücksichtigen,
wobei die Anordnung des elektromechanischen Wandlers ein wirkliches
Problem ist, mit dem er bei den Verwirklichungen analoger Quarzuhren
ständig
konfrontiert ist.
-
Das Dokument EP-A-0 698 957 beschreibt einen
elektromechanischen Wandler, der zwei Rotoren aufweist, die zwei
verbundene Zweiphasen-Wandler unter Einsparung einer Spule definieren,
wobei sich die gemeinsame Spule in einer Öffnung des Stators befindet,
die in sich geschlossen ist. Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, die obenbeschriebenen Nachteile zu beseitigen.
-
Hierzu betrifft die vorliegende Erfindung
einen elektromechanischen Wandler, der umfaßt:
-
- – einen
Stator aus magnetischem Material;
- – einen
Rotor mit einem Permanentmagneten;
- – zwei
Spulen
wobei der Stator eine ebene Struktur und einen ersten
und einen zweiten Kern aufweist, auf welchen jeweils eine der Spulen
befestigt ist, wobei die ebene Struktur erste, zweite und dritte
magnetische Statorpole festlegt, deren drei entsprechende Polenden
ein Loch definieren, durch welches der Rotor hindurchtritt, dessen
Permanentmagnet magnetisch mit den drei Polenden gekoppelt ist. Der
erste Kern und der zweite Kern verbinden den ersten bzw. den zweiten
magnetischen Statorpol mit dem dritten magnetischen Statorpol. Dieser Wandler
ist dadurch gekennzeichnet, daß sich
die zwei Spulen im Inneren einer Statoröffnung befinden, die in der
ebenen Struktur relativ zu einem Vorsprung in der allgemeinen Ebene
dieser ebenen Struktur vorgesehen ist, wobei der Rand dieser Statoröffnung in
sich geschlossen ist.
-
Kraft der Merkmale des elektromechanischen
Wandlers gemäß der Erfindung
ist der Stator ohne Hinzufügung
zusätzlicher
Elemente versteift und kann sich die ebene Struktur entsprechend
den Bedürfnissen
des Konstrukteurs in alle Richtungen erstrecken. Insbesondere können der
Rotor und die Spulen des Zweiphasen-Wandlers in einem beliebigen
Bereich, der entsprechend den Anforderungen der Konstruktion der
Vorrichtung, der der elektromechanische Zweiphasen-Wandler zugeordnet
ist, frei angeordnet werden.
-
Der obenerwähnte Teil der ebenen Struktur, der
den dritten magnetischen Statorpol definiert, umgibt in der Projektion
auf die allgemeine Ebene dieser ebenen Struktur die Gesamtheit,
die aus zwei Teilen dieser den ersten bzw. den zweiten Magnetpol
definierenden ebenen Struktur und durch die zwei obengenannten Spulen
gebildet ist.
-
Kraft dieses besonderen Merkmals
kann das Loch, durch das der Rotor des Wandlers hindurchtritt, an
einem beliebigen Ort der den Stator definierenden ebenen Struktur
und nicht nur am Umfang dieser ebenen Struktur vorgesehen sein.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
zweitens eine elektromechanische Vorrichtung, die mehrere elektromechanische
Wandler umfaßt,
wovon die meisten entsprechenden Statoren teilweise durch eine gemeinsame
ebene Struktur gebildet sind, die mehrere Löcher definiert, durch die mehrere
entsprechende Rotoren der Mehrzahl der elektromechanischen Wandler
hindurchtreten, wobei diese elektromechanische Vorrichtung dadurch
gekennzeichnet ist, daß wenigstens
einer der mehreren Wandler wie der obenbeschriebene Wandler der
Erfindung beschaffen ist.
-
Die vorliegende Erfindung wird im
folgenden mit Hilfe der folgenden Beschreibung im einzelnen beschrieben,
die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben wird, die anhand nicht beschränkender Beispiele gegeben werden
und in denen:
-
– 1 eine schematische Draufsicht des elektromechanischen
Zweiphasen-Wandlers gemäß der Erfindung
zeigt;
-
– 2 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform
einer elektromechanischen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, und
-
– 3 eine schematische Draufsicht einer zweiten
Ausführungsform
einer elektromechanischen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist.
-
In 1 umfaßt der elektromechanische Zweiphasen-Wandler 2 einen
Stator 4 aus magnetischem Material und einen Rotor 6,
wovon nur der Bipolar-Permanantmagnet 8 dargestellt
worden ist, um die Zeichnungen zu vereinfachen, wobei die magnetische
Achse dieses Bipolar-Permanentmagneten durch den Pfeil 10 repräsentiert
wird. Der Stator 4 umfaßt eine ebene Struktur 12 aus
einem weichmagnetischen Material und zwei Kerne 14 und 16,
die zwei Versorgungsspulen 18 bzw. 20 tragen.
Die ebene Struktur 12 definiert drei magnetische Statorpole 22, 23 und 24,
wovon die drei jeweiligen Enden 26, 27 und 28 ein
Loch 30 in der Statorplatte 12 definieren, in
dessen Inneren der Bipolar-Permanentmagnet 8 angeordnet
ist. Die drei magnetischen Statorpole 22, 23 und 24 sind
voneinander durch Verengungsmittel mit hoher Reluktanz 32, 33 und 34 getrennt.
In der in dieser 1 gezeigten
Variante sind drei Positionierungskerben 36, 37 und 38 am
Rand des Lochs 30 vorgesehen.
-
Der Permanentmagnet 8 ist
mit den drei magnetischen Statorpolen mittels dreier Polenden magnetisch
gekoppelt. Die Kerne 14 und 16 sind an ihrem ersten Ende 41, 42 mit
den zwei magnetischen Statorpolen 22 bzw. 23 verbunden.
Hingegen sind die zweiten Enden 43 und 44 dieser
zwei Kerne beide mit dem dritten Stator-Magnetpol 24 verbunden,
der dazu dient, die magnetischen Flüsse zu schließen, die
sich in den Kernen 14 und 16 ausbreiten.
-
Die zwei Spulen 18 und 20 befinden
sich in der Projektion auf die allgemeine Ebene der ebenen Struktur 12 im
Inneren einer Statoröffnung 48,
die in der ebenen Struktur 12 vorgesehen ist. Der Rand 50 der
Statoröffnung 48 ist
in sich selbst geschlossen. Darüber
hinaus definiert die Statoröffnung 48 teilweise
die beiden magnetischen Statorpole 22 und 23.
-
Gemäß einem bevorzugten Merkmal
umgibt der Teil der ebenen Struktur 12, die den magnetischen
Statorpol 24 definiert, in einer Projektion auf die allgemeine
Ebene dieser ebenen Struktur 12 die Gesamtheit, die durch
die zwei Teile dieser ebenen Struktur, die die magnetischen Statorpole 22 bzw. 23 definieren,
und durch die zwei Spulen 18 und 20 gebildet ist.
Somit sind auch das Loch 30 und der Permanentmagnet 8,
die sich im Inneren befinden, von dem magnetischen Statorpol 24 umgeben.
Zusätzlich
zu den Vorteilen der Anordnung eines solchen Wandlers in einer elektromechanischen
Vorrichtung und der Steifigkeit eines solchen Wandlers bildet der Teil
der Statorplatte 12, die den magnetischen Statorpol 24 definiert,
eine magnetische Abschirmung des Wandlers, da die externen magnetischen
Flüsse,
die sich in der Ebene der ebenen Struktur 12 ausbreiten, durch
den magnetischen Statorpol 24 ohne Kopplung mit dem Permanentmagneten 8 unabhängig von
der Ausbreitungsrichtung dieses externen Magnettlusses geführt werden.
-
Mit Hilfe von 2 wird eine erste Ausführungsform
einer elektromechanischen Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
-
Die elektromechanische Vorrichtung 52 umfaßt eine
Basisplatte oder Platine 54 aus weichmagnetischem Material,
die dazu dient, zusammen die jeweiligen Statoren der zwei elektromechanischen Zweiphasen-Wandler 2A und 2B zu
bilden, die beide dem oben mit Hilfe von 1 beschriebenen Wandler ähnlich sind.
Diese Wandler 2A und 2B werden hier nicht erneut
im einzelnen beschrieben.
-
Der magnetische Statorpol 24A,
der den beiden Wandlern 2A und 2B gemeinsam ist,
bildet den magnetischen Statorpol jedes dieser zwei Wandler, die
in der Projektion auf die allgemeine Ebene der Platine 54 die
magnetischen Statorpole 22 und 23 jedes dieser
zwei Wandler, die oben beschrieben worden sind, umgeben. Der gemeinsame
magnetische Statorpol 24A dient daher dem Schlie ßen der
magnetischen Flüsse
der beiden Wandler 2A und 2B, die dennoch magnetisch
voneinander entkoppelt sind.
-
Der Fachmann versteht sofort, daß die Platine 54 als
Statorplatte für
mehrere elektromechanische Zweiphasen-Wandler gemäß der Erfindung
dienen kann. Darüber
hinaus ist die Anordnung jedes Wandlers in der durch die Platine 54 definierten Oberfläche beliebig
und durch den Konstrukteur der elektromechanischen Vorrichtung gemäß der Erfindung
bestimmt. Die Platine 54 dient wenigstens teilweise der
Anbringung mehrerer Elemente, insbesondere beweglicher Elemente 57, 58 und 59.
Die beweglichen Elemente 57 und 59 sind mit den
entsprechenden Rotoren 6A bzw. 6B der zwei Wandler 2A bzw. 2B mechanisch
gekoppelt.
-
In herkömmlicher Weise umfaßt die Platine 54 Konstruktionsbohrungen 60,
die mit Gewinde versehen sind oder nicht und der Montage verschiedener
Elemente dienen. Darüber
hinaus weist die Platine 54 eine Vertiefung (oder eine
Aussparung) auf, um eine Versorgungszelle der Wandler 2A und 2B unterzubringen,
sofern diese, wie im hier beschriebenen Fall, als Antriebsmotoren
für die
beweglichen Elemente 57, 58 und 59 verwendet
werden.
-
Es wird angemerkt, daß die Rotoren
6A und
6B zueinander
entgegengesetzt angebracht sind, d. h., daß sie in zueinander entgegengesetzten
Konstruktionsrichtungen montiert sind. Somit treiben in einer Konstruktion,
die jener ähnlich
ist, die in dem Dokument
EP 0
393 606 beschrieben ist, die zwei Wandler zwei Zeiger an,
die koaxial zueinander angebracht sind.
-
Mit Hilfe von 3 wird im folgenden eine zweite Ausführungsform
der elektromechanischen Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
-
Die elektromechanische Vorrichtung 72 umfaßt eine
Platine oder Basisplatte 74, die aus einem magnetischen
Material gebildet ist. Diese Basisplatte 74 bildet die
jeweiligen Statoren der zwei elektromechanischen Zweiphasen-Wandler 2C bzw. 2D und weist
eine Konstruktion auf, die zu jener des Wandlers, der oben mit Hilfe
von 1 beschrieben worden
ist, äquivalent
ist. Die zwei Rotoren 6C und 6D der beiden Wandler
sind mechanisch mit zwei beweglichen Elementen 76 gekoppelt,
die koaxial und beiderseits der Platine 74 angeordnet sind.
Eine Öffnung 78 ist
in der Platine 74 vorgesehen, um hier eine Versorgungszelle
unterzubringen. Die Zweiphasen-Wandler 2C und 2D werden
hier nicht erneut im einzelnen beschrieben.
-
Diese zweite Ausführungsform einer elektromechanischen
Vorrichtung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform,
die mit Hilfe von 2 beschrie ben
worden ist, im wesentlichen dadurch, daß die zwei Zweiphasen-Wandler 2C und 2D ihre
eigenen Spulen 18A, 20A, 18B und 20B besitzen,
die in der Projektion auf die allgemeine Ebene der den Stator bildenden
Platine 74 im Inneren ein und derselben Statoröffnung 80 befinden,
deren Rand 82 in sich geschlossen ist. Der magnetische
Statorpol 84, der dem Schließen der magnetischen Flüsse dient, die
sich in irgendeinem der vier Kerne ausbreiten, die jeweils von den
vier obenerwähnten
Spulen umgeben sind, ist ein Magnetpol, der den zwei Wandlern 2C und 2D gemeinsam
ist. Daher dient die Platine 74 für die beiden Zweiphasen-Wandler 2C und 2D wie im
Fall der in Verbindung mit 2 beschriebenen ersten
Ausführungsform
als gemeinsamer Stator.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die obenbeschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, wobei
der Fachmann ohne weiteres Konstruktions- und Anordnungsvarianten
der Wandler in Abhängigkeit
von den Konstruktionszwängen
der elektromechanischen Vorrichtungen vorsehen kann. Insbesondere
wird angemerkt, daß die
die Spulen tragenden Kerne gekrümmt
sein können.
-
Beispielsweise bilden die in den 2 und 3 beschriebenen elektromechanischen Vorrichtungen analoge
Zeiger, die dazu dienen, den Wert wenigstens einer bestimmten Variable
anzuzeigen. Insbesondere ist die durch diese elektromechanischen Vorrichtungen
angezeigte Variable die Zeit.