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Dokumentenidentifikation DE69104283T2 27.04.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0466153
Titel Elektrischer Kleinmotor.
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Nojima, Yukako, Fushimi-ku, Kyoto City, 612, JP;
Uda, Shigenori, Osaka City, 545, JP;
Suyama, Hiromi, Saihaku-gun, Tottori Pref., 683-02, JP;
Onda, Masanori, Yonago City, 683, JP
Vertreter Jung, E., Dipl.-Chem. Dr.phil.; Schirdewahn, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Gernhardt, C., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80803 München
DE-Aktenzeichen 69104283
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 11.07.1991
EP-Aktenzeichen 911115608
EP-Offenlegungsdatum 15.01.1992
EP date of grant 28.09.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.04.1995
IPC-Hauptklasse H02K 1/17

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK 1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Miniaturmotor (Kleinmotor oder Kleinleistungsmotor), dessen Stator einen gummiartigen Magnet bzw. Gummimagnet aufweist, zur Verwendung beim Betrieb z. B. eines Musik- oder Videobandrekorders.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Fig. 4 zeigt schematisch Beispiele von Arten des Aufbaus von Statoren eines konventionellen elektrischen Miniaturmotors, der im allgemeinen zum Antrieb eines Bandes von z. B. einem Musik- oder Videobandrekorder verwendet wird. Wie in Fig. 4 (a) gezeigt, ist einer der Statoren durch eine Anordnung von zwei aus Gummimagnet gemachten Polstücken 9, von denen jedes einen Querschnitt von C-Konfiguration hat, entlang eines Innenumfangs eines Motorgehäuses 10 im Falle eines zweipoligen Motors aufgebaut. Alternativ dazu ist der Stator eines anderen Beispiels von Fig. 4 (b) derartig aufgebaut, daß ein rechtwinkliger Streifen 8 aus Gummimagnet bzw. gummiartigem Magnet in eine runde Form gebracht wird, so daß er die Krümmung des Innenumfangs des Motorgehäuses 10 annimmt, um darin untergebracht zu werden, und dann der Streifen unter vorbestimmten Bedingungen polarisiert wird. Ein Beispiel eines solchen elektrischen Miniaturmotors ist in der Druckschrift GB-A-2 193 385 gezeigt.

Von den oben genannten Anordnungen wird das letztere konventionelle Beispiel von Fig. 4 (b) häufiger und in größerem Umfang verwendet als das erstere von Fig. 4 (a), aufgrund der Leichtigkeit im Aufbauverfahren und der Überlegenheit in den Herstellungskosten, mit Ausnahme für den Fall, daß der ganze Motoraufbau auf eine ellipsoide Form oder dergleichen beschränkt ist.

Der Stator des konventionellen Beispiels mit den Polstücken (9), die aus einem Gummimagnet mit Querschnitten von C-konfiguriertem Gummi (Fig. 4 (a)) gemacht sind, ist dahingehend vorteilhaft, daß er nur eine kleine Menge von Gummimagnet benötigt. Er hat jedoch dahingehend Nachteile, daß er ein Herstellungsverfahren mit komplexen Hilfsmitteln benötigt, das manchmal eine lange Zeit zum Anbringen und Befestigen der Magnetstücke an den Innenumfang des Motorgehäuses benötigt und daß aufgrund möglichen Abreißens der einmal angebrachten Gummimagnetstücke eine hohe Ausschußrate haben kann.

Der rechtwinklige Gummimagnetstreifen (Fig. 4 (b)) hat einen Vorteil darin, daß er leicht in dem Motorgehäuse gehalten werden kann und mit dem Gehäuse in einer kurzen Zeitdauer hergestellt werden kann, da er mit dem ganzen Innenumfang des Gehäuses eng in Kontakt gebracht wird. Der rechtwinklige Gummimagnetstreifen hat jedoch einen Nachteil darin, daß das Gehäuse einen in eine runde Form gebrachten langen Streifen halten muß, der nicht-polarisierte Teile aufweist, die Raumbereiche belegen können, die andernfalls freigelassen werden könnten. Ein anderer Nachteil folgt aus der Härte oder Sprödigkeit, die dem Gummimagnetmaterial eigen sind, die manchmal einen negativen Einfluß auf die Eigenschaften des Motors selbst haben können. Die Verbindungskanten des rechtwinkligen Streifens können manchmal ein wenig von dem Innenumfang des Gehäuses angehoben werden, was zu einer Zurückweisung durch den bei der Herstellungskontrolle solcher Miniaturmotoren angelegten strikten Standard, z. B. von ungleichmäßigen Zwischenräumen oder Abständen zwischen dem Stator und dem Rotor, führen kann.

Zusätzlich dazu hat das Polarisierungsverfahren selbst auch ein ungelöstes Problem auf den Entwurf der Form eines Polarisationsjochs gegeben, das eine lange Zeitdauer in Experimenten und Auswerten der experimentellen Ergebnisse erfordern würde, da die Form des Polarisationsjochs einen starken Einfluß auf das maximale Drehmoment und die Verkämmungseigenschaften des fertigen Motors hat.

Abgesehen davon wurde die Notwendigkeit zum Verringern von Verkämmungseigenschaften eines solchen Miniaturmotors erkannt, und es wurden in letzter Zeit einige Verbesserungen entwickelt und in technischen Zeitschriften veröffentlicht. Eine dieser Verbesserungen kann z. B. beinhalten, Kammzähne an vorstehenden Polen eines Ankerkerns vorzusehen, wodurch ein Rotor gebildet wird.

In der Praxis wurde das Ausarbeiten von Kammzähnen an den vorstehenden Polen des Ankerkerns des Rotors bisher und wird auch derzeit durchgeführt, indem dünne Blätter geschnitten bzw. gestanzt oder geätzt werden, um den Kern zu bilden, so daß die Kammmzähne den Effekt des Verringerns der Verkämmungseigenschaften soweit wie möglich zeigen konnten.

Der nächste Schritt des Schichtens der dünnen Blätter zeigt jedoch ein anderes Problem bei einer Massenherstellung für einen Kern eines Miniaturmotors, der darauf ausgerichtet ist, eine sogenannte "leichtgewichtige, dünne, kurze und kleine" Struktur zu realisieren. Somit würde jede Maßnahme gegenüber dem Vorsehen der Kammzähne an dem Rotor vorteilhaft sein, um die Verkämmungseigenschaften effektiv zu verbessern.

Darüberhinaus hat der Stator des rechtwinkligen Gummimagnetstreifens, der zu der Leichtigkeit des Herstellungsverfahrens führt, einen anderen Nachteil dahingehend, daß die nicht-polarisierten Bereiche tatsächlich etwa die Hälfte der ganzen Länge des Streifens beanspruchen, wobei sie überflüssig und entbehrlich sind, um die gewünschten Motoreigenschaften zu erreichen.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist dementsprechend ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Miniaturmotor zu schaffen, dessen Stator einen Gummimagneten aufweist, der die oben genannten verschiedenen Nachteile beseitigt und die den konventionellen Motoren innewohnenden Probleme löst.

Mit der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Miniaturmotor vorgesehen, dessen Stator mit einem Streifen aus einem gummiartigen Magnet strukturiert ist, wobei der Streifen polarisierte Bereiche und nicht-polarisierte Bereiche aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Streifen eine variierende Breite aufweist, wobei die Breiten der polarisierten Bereiche größer sind als diejenigen der nicht-polarisierten Bereiche. Insbesondere sind die Breiten von dem polarisierten Bereich zu den Teilen von nicht-polarisierten Bereichen mit minimaler Breite hin allmählich kontinuierlich und/oder schrittweise verringert.

In dem obengenannten elektrischen Miniaturmotor können die polarisierten Bereiche des Streifens aus gummiartigem Magnet weiterhin eine Vielzahl von diskreten Zonen verkleinerter Bereiche aufweisen, und die nicht-polarisierten Bereiche können eine Vielzahl von diskreten Zonen mit vergrößerter Breite aufweisen. Die Zonen mit verkleinerter Breite können Zahneinschnitte sein, die entlang des Umfangs der polarisierten Bereiche vorgesehen sind, während die Zonen mit vergrößerter Breite Vorsprünge sein können, die entlang des Umfangs der nicht-polarisierten Bereiche vorgesehen sind.

Da die Breite des aus einem gummiartigen Magneten hergestellten Streifens kontinuierlich mit seiner Position entlang der Länge zwischen seinen polarisierten Bereichen und seinen nicht-polarisierten Bereichen variiert, variiert auch seine magnetische Flußdichte kontinuierlich entlang seiner Position bezüglich der Länge. Somit kann der planare Aufbau des Streifens derartig festgelegt werden, daß seine nicht-polarisierten Bereiche die minimale Breite haben, um Material zu sparen und den Einfügevorgang zu erleichtern.

Wie oben beschrieben, ist der elektrische Miniaturmotor, der einen den Streifen verwendenden Stator aufweist, vorteilhaft in seinem leichten Herstellungsprozeß, seinem einfachen Polarisierungsprozeß, in seinen verringerten Verkämmungseigenschaften, seiner raumsparenden Größe, in seiner effektiven Verwendung von Gummimagnet und in seinem Leichtgewicht des zu Ende gefertigten Motors.

Weiterhin hat der Gummimagnetstreifen eine verbesserte Flexibilität im Vergleich mit dem rechtwinkligen Streifen des Miniaturmotors des Standes der Technik aufgrund seiner geringen Breite der nicht-polarisierten Bereiche. Somit wird das mögliche Anheben des Streifens an den Verbindungskanten, wenn der Streifen in eine runde Form gebracht wird, effektiv verhindert, und der Zwischenraum oder Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator wird stabil und gleichmäßig beibehalten, wodurch die Zuverlässigkeit der Motoreigenschaften verbessert wird.

Während die neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung insbesondere in den beiliegenden Ansprüchen fortgesetzt werden, wird die Erfindung sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrem Inhalt aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen zusammen mit anderen Aufgaben und Merkmalen besser verstanden und angenommen werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 (a) ist eine abgewickelte Ansicht eines Beispiels eines Streifens aus Gummimagnet, der in einem elektrischen Motor, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, verwendet wird.

Fig. 1 (b) ist eine perspektivische Ansicht, die eine Weise eines Einbringens des Gummimagnetstreifens von Fig. 1 (a) in ein Motorgehäuse zeigt.

Fig. 2 (a) ist eine abgewickelte Ansicht eines anderen Beispiels des Gummimagnetstreifens.

Fig. 2 (b) ist eine Draufsicht, die eine Anordnung zum effizienten Ausschneiden einer Anzahl der Streifen zeigt.

Fig. 3 ist die schematische Ansicht eines konventionellen rechtwinkligen Streifens, der aus dem Gummimagneten hergestellt ist.

Fig. 4 (a) und 4 (b) sind schematische Ansichten, die die konventionellen Arten des Befestigens des Gummimagnetes an dem Motorgehäuse zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In den folgenden Absätzen wird die folgende Erfindung detaillierter anhand der in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Beispiele beschrieben.

In Fig. 1 (a) ist eine typische abgewickelte Konfiguration eines aus einem Gummimagneten 4 hergestellten Streifens gezeigt, der in einem gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Motor verwendet wird. Der Gummimagnetstreifen 4 hat polarisierte Bereiche 1 mit maximaler Breite, nicht-polarisierte Bereiche 3 mit minimaler Breite und Bereiche 2 mit kontinuierlich variierender Breite, die die polarisierten Bereiche 1 mit den nicht-polarisierten Bereichen 3 verbinden. Fig. 1 (b) ist eine perspektivische Ansicht, die eine Weise des Einfügens des Gummimagnetstreifens 4 zeigt, der in ein Motorgehäuse 10 hinein in einer runden Form eingebracht wird.

In Fig. 2a ist eine abgewickelte Ausbildung eines anderen Beispiels des Gummimagnetstreifens 7 zur Verwendung in dem Motor der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Gummimagnetstreifen 7 hat auch eine ähnliche planare Konfiguration, die polarisierte Bereiche 1 mit maximaler Breite, die nicht-polarisierten Bereiche 3 mit minimaler Breite und die verbindenden Bereiche mit kontinuierlich variierender Breite aufweist. In dem als Beispiel gezeigten Gummimagnetstreifen sind eine Vielzahl von Zahneinschnitten 5 entlang des Umfangs der polarisierten Bereiche mit bestimmten konstanten Intervallen vorgesehen, um die Verkämmungseigenschaften zu verbessern, während eine Vielzahl von Vorsprüngen 6 entlang des Umfangs der nicht- polarisierten Bereiche 3 mit bestimmten gegebenen Intervallen vorgesehen sind, um den Einfügevorgang zu erleichtern. Durch Vorsehen der Zahneinschnitte 5 und Vorsprünge 6 wird die Wirksamkeit des endgültigen Miniaturmotors exzellent gemacht.

Die beiden Ausführungsformen des Gummimagnetstreifens von Fig. 1 (a) und Fig. 2 (a) haben Formen, die geeignet sind zum effizienten Schneiden (mit sehr kleinem Schneidabfall) wenn eine Vielzahl von ihnen derartig geschnitten wird, daß sie auf eine Weise angeordnet sind, daß die Teile maximaler Breite und die Teile minimaler Breite Seite an Seite, wie in Fig. 2 (b) gezeigt, gelegt sind.

Die Tabelle auf der nächsten Seite faßt die Ergebnisse der Experimente zusammen, die durchgeführt wurden, um die Überlegenheit der Eigenschaften der elektrischen Motoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut worden sind, im Vergleich zu denjenigen des konventionellen Motors zu bestätigen.

In dem Experiment wird ein Miniaturmotor, der mit dem konventionellen aus einem Gummimagneten hergestellten rechtwinkligen Streifen 8, wie in Fig. 4 (b) gezeigt, verwendet, und die Ergebnisse sind in der Tabelle als Vergleichsbeispiel angezeigt. Ein Motor mit dem Gummimagnetstreifen, der polarisierte Bereiche von maximaler Breite, Verbindungsbereiche von kontinuierlich variierender Bereiche und nicht-polarisierte Bereiche minimaler Breite aufweist, wie in Fig. 1 (a) gezeigt, wird verwendet, und die Ergebnisse sind in der Tabelle als Arbeitsbeispiel 1) gezeigt, während diejenigen des anderen Gummimagnetstreifens, der mit den Zahneinschnitten 5 und Vorsprüngen 6, wie in Fig. 2 gezeigt, versehen ist, in der Tabelle als Arbeitsbeispiel 2) gezeigt wird.

Diese Gummimagnetstreifen sind in Miniatur-Gleichstrommotoren folgender technischer Daten verwendet:

Außendurchmesser: 30 mm, Höhe: 25 mm, und

Nennleistung: 0,1 W.

Die Tests wurden unter folgenden experimentellen Bedingungen durchgeführt:

4,2 V Gleichspannung, 25 mA, 2400 Upm, über 2000 h.

Tabelle
Verkämmungseigenschaften Gleichlaufschwankung Gesamtbeurteilung Vergleichsbeispiel Arbeitsbeispiel Akzeptabel Gut Exzellent

In der obigen Tabelle zusammengefaßt zeigen die Ergebnisse der Vergleichsexperimente, daß der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Miniaturmotor die folgenden Vorteile aufweist:

1) Eine bemerkenswerte Verbesserung der Verkämmungseigenschaften.

2) Ein leichtes Herstellungsverfahren und die resultierende bemerkenswerte Verbesserung der Ausschußrate.

3) Eine raumsparende Miniaturgröße des zu Ende gefertigten Motors von sogenanntem "leichtem Gewicht und dünn, kurz und kleiner Größe" wird realisiert.

4) Die Gummimagnetstreifen sind derartig geformt, daß ein effizientes Ausschneiden mit sehr geringen Schneidabfällen durchgeführt werden kann, wenn eine Vielzahl von ihnen derartig ausgeschnitten wird, daß sie auf eine Weise angeordnet sind, daß die Teile maximaler Breite und die Teile minimaler Breite Seite an Seite gelegt werden.


Anspruch[de]

1. Elektrischer Miniaturmotor, dessen Stator mit einem Streifen (4) aus gummiartigem Magnet aufgebaut ist, wobei der Streifen (4) polarisierte Bereiche (1) und nicht-polarisierte Bereiche (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen eine variierende Breite aufweist, wobei die Breiten der polarisierten Bereiche (1) größer sind als diejenigen der nicht-polarisierten Bereiche (3).

2. Miniaturmotor nach Anspruch 1, wobei der Streifen (4) polarisierte Bereiche (1) der maximalen Breite, nicht-polarisierte Bereiche (3) der minimalen Breite und Bereiche (2) von kontinuierlich und/oder schrittweise variierender Breite zum Verbinden der polarisierten Bereiche (1) mit den nicht-polarisierten Bereichen (3) aufweist.

3. Miniaturmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die polarisierten Bereiche (1) eine Vielzahl von Zonen (5) mit diskret verringerter Breite aufweisen und die nicht-polarisierten Bereiche (3) eine Vielzahl von Zonen (7) mit diskret vergrößerter Breite aufweisen.

4. Miniaturmotor nach Anspruch 2, wobei die Zonen mit verringerter Breite Einschnitte (5) sind, die entlang des Umfangs der polarisierten Bereiche (1) des Streifens (4) vorgesehen sind.

5. Miniaturmotor nach Anspruch 2, wobei die Zonen mit vergrößerter Breite Vorsprünge (6) sind, die entlang des Umfangs der nicht-polarisierten Bereiche (3) des Streifens (4) vorgesehen sind.







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