专利名称：具有回路环的电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有一个回路环(return ring)的、如独立权利要求前序部分所述的电机。
小功率的电机大量地用于家用器具、或例如手持工具器械中，它们在技术和经济的要求方面应该尽可能最佳地设计。如果前景是转速和转矩的一种良好的控制方法，则最好使用直流电机。根据直流电机的布线可以由此形成有针对性的特性。因此例如一种直流并励电机的特征是转速与负荷很少相关。
直流电机的激励不仅可以通过永久磁铁实现，而且可以通过电磁铁实现。在使用电磁铁时存在一个并励电机，它可以通过相同取向的交流电来驱动，其中保留直流电机的特性。
一种具有高功率密度的电机可以通过使用永久磁铁来实现，转子在其磁场中旋转。当成对地使用至少近似地直径地相对置的永久磁铁的时候，则实现所述电机的一种特别简单的结构方式。借助于一个可磁化的回路环来导引位于磁铁之间的转子部位以外的磁流。
所述回路环除了导引磁流以外，还承担其它任务。例如该回路环可以包括用于固定永久磁铁的容纳体。此外该回路环可以承担进一步装配电机的功能。
由EP 179 963 A1已知一种根据上述类型的、具有一个回路环的电机。在回路环的内侧面上设置不同极性的成对的永久磁铁，它们至少近似地直径地相对置。由导磁的杆材料制成的回路环具有至少两个线圈，它们围绕永久磁铁缠绕。用于确定回路环壁厚的线圈数量与回路环中的磁流这样相协调，使得避免接近或超过所使用的材料的磁化极限。已知的磁回路环以对于磁流有效的表面为基准地到处具有相同的厚度。
本发明的目的是，给出一种具有一个回路环的电机，它能够实现具有高功率密度的小结构的电机。
这个目的通过在独立权利要求中给出的特征得以实现。
本发明的优点按照本发明的电机具有一个回路环，在其内侧面上设置不同极性的成对的磁铁，它们至少近似地直径地相对置，该电机的特征在于，所述回路环在圆周方向上具有一个变化的、有针对性规定的壁厚。
按照本发明规定的措施，即变化的、有针对性规定的壁厚能够实现具有一个尽可能最小体积的回路环。由此可以制成具有高功率密度的扁平电机，它由于回路环尽可能微小的体积是特别轻的。通过有针对性规定的壁厚使材料用量最小化，由此在电机批量生产中得到优点。
按照本发明的具有一个回路环的电机的优选改进方案和结构方案在从属权利要求中给出。
一种优选方案规定，所述壁厚根据磁流来确定。通过这种措施一方面保证，所述壁厚在具有高磁流的部位中以一个数值确定，该数值不会使回路环的材料达到磁饱和。另一方面可以在具有更小磁流的部位中减小壁厚，并且只以机械稳定性设计。
一种优选方案规定，所述壁厚在位于磁铁之间的一个第一和/或第二圆周部位中比在至少局部包围该磁铁的一个第三和/或第四圆周部位中的壁厚要大。通过这种改进方案考虑到，在磁铁之间出现最大的磁流密度。
这种优选方案的另一改进方案规定，所述壁厚在第三和第四圆周部位的中间以一个数值确定，该数值取决于回路环的最小所需强度。通过这个措施可以使壁厚减小到一个数值，其中可以保证回路环在使用尽可能少的材料时仍然具有承载能力。
按照本发明的具有一个回路环的电机的另一优选方案规定，在所述回路环的至少一个端侧面上设置至少一个用于容纳和/或支承所述电机的至少另一构件的功能元件。该功能元件例如是一个凹槽或一个凹坑，在其中例如嵌入一个轴承法兰，该轴承法兰由此固定在其位置上。
另一种有利的方案规定，在回路环的轴向上设置至少一个纵向筋。该纵向筋可以承担结构上的任务、如一种间隔垫或一种固定物。通过纵向筋最好能够实现回路环的一种更好的冷却。
这种优选方案的一种改进方案规定，设置至少一个纵向筋副，并且在这两个纵向筋之间的距离与一个装配件的容纳体相协调。该装配件例如是一个螺栓，利用该螺栓来固定地旋紧一个轴承法兰、或者可以使两个分别设置在回路环的端侧面上的轴承法兰相互螺栓连接起来。
这种优选方案的另一改进方案规定，设置至少两个这样的纵向筋副，其中该纵向筋副分别至少近似地直径地相对置地设置。通过这种措施能够例如使一个轴承法兰只通过两个螺栓就固定地旋拧住，或者使两个轴承法兰只通过两个螺栓就连接起来。
一种优选方案规定，设置至少一个用于容纳一个装配件的凹槽。该凹槽例如可以是一个容纳一个螺栓的孔。
这种有利的方案的另一改进方案规定，设置至少两个凹槽，它们至少近似地直径地相对置地设置。通过这种措施同样能够使例如一个轴承法兰只通过两个螺栓就固定地旋拧住，或者使两个轴承法兰只通过两个螺栓就连接起来。
一种优选方案规定，在所述回路环的内表面上设置至少一个用于固定一个磁铁的容纳体。该容纳体尤其能够使永久磁铁进行简单装配，例如通过粘接来进行。
一种优选方案规定，所述磁铁由永久磁铁构成，并且该磁铁的一个极完全贴靠在回路环的内表面上。这种措施一方面支持所述至少一个永久磁铁的装配，另一方面能够实现一个使整个装置具有一个最小体积的稳定结构。
按照本发明的具有一个回路环的电机的其它优选方案和改进方案由下面的说明给出。
图1示出一个按照本发明的具有一个回路环的电机的立体图，图2示出一个按照本发明的具有一个回路环的电机的纵截面图，图3示出一个回路环在一个端侧面上的俯视图，图4示出一个回路环的立体图。
图1示出一个电机10的立体图，它具有一个回路环11，在其在图1中不可见的第一端侧面12a上贴靠一个第一轴承法兰13a、而在其在图1中同样不可见的第二端侧面12b上贴靠一个第二轴承法兰13b。这两个轴承法兰13a，13b通过一个第一装配件14a、并通过一个在图1不可见的第二装配件14b相互连接。
在第一轴承法兰13a中，设置一个第一轴承15a而在第二轴承法兰13b中设置一个在图1中不可见的第二轴承15b。在轴承15a，15b中支承所述电机10的一个轴16。
第一轴承法兰13a具有一个第一和第二电刷导向体17a，17b。在第一电刷导向体17a中导引一个第一电刷18a，并在第二电刷导向体17b中导引第二电刷18b。
为了更清楚地表示按照本发明的、具有回路环11的电机10的结构，在图2中示出通过电机10的一个纵截面图。那些与在图1中所示部件相一致的部件在图2中分别具有相同的附图标记。图2示出在图1中不可见的第二轴承15b的结构。该电机10的轴16具有一个换向器20，它与第一和第二电刷18a，18b共同起作用。该轴16还具有一个被回路环11所包围的电枢21。
图3示出回路环11的两个端侧面12a，12b中的一个端侧面的俯视图。该回路环11具有与位置有关的壁厚，该壁厚以附图标记30表示。该壁厚30在一个第一圆周部位31a和一个第二圆周部位31b中比在一个第三圆周部位32a和一个第四圆周部位32b中的壁厚要大。
所述端侧面12a，12b包括功能元件33，34，35，36，37，38，该功能元件基本上设置在第一和第二圆周部位31a，31b中。在功能元件35的部位处设置一个第一凹槽39、并在功能元件36的部位处设置一个第二凹槽40。
所述回路环11在第三圆周部位32a中包括一个第一和第二纵向筋30，31，它们共同构成一个纵向筋副。该回路环11还在第四圆周部位32b中包括一个第三和第四纵向筋32，33，它们同样共同构成一个纵向筋副。
一个第一和第二磁铁46，47位于回路环11的一个内侧面45上，它们具有一个不同的极性。例如第一磁铁46的北极与第二磁铁47的南极紧挨着位于回路环11的内侧面45上。第一磁铁46支承在一个第一容纳体48上，它设置在回路环11的内侧面45上。第二磁铁47相应地支承在一个第二容纳体49上，它同样设置在内侧面45上。
为了进一步表明，在图4中示出回路环11的一个立体图。那些与在图3中所示部件相一致的部件在图4中分别具有相同的附图标记。
在图4中，功能元件33-38装入到端侧面12a中的凹坑中。
所述回路环11最好在一个烧结工艺中制成，其中一种适合的材料、例如软磁的纯铁粉末在高压下受到压制。这种加工工艺能够在一个加工步骤中制成所述回路环11，其中也形成功能元件33-38、纵向筋41-44、凹槽39，40、容纳体48，49以及其它在附图中未示出或没有详细描述的回路环11的形状。所述烧结工艺尤其能够实现回路环11在圆周方向上变化的壁厚30。
所述壁厚30最好根据磁流变化。关于磁流取决于表面。前提是，该回路环11在轴径上至少近似地到处都具有相同的长度，仅仅壁厚30对于相应的表面是重要的，因此在下面仅涉及壁厚30。
所述回路环11、或者说壁厚30最好这样构成使得在回路环11中出现最大磁流的地方选择最大的壁厚30。对于在图3中所示的磁铁46，47结构，在位于磁铁46，47之间的第一和第二圆周部位31a，31b中分别出现最大的磁流，因此最好在那里使壁厚30大于分别至少局部包围住磁铁46，47的第三和第四圆周部位32a，32b中的壁厚。在第三和第四圆周部位32a，32b中可以使壁厚30以一个最小值确定，该值由回路环11在这个部位中所需的最小强度来确定。在第三和第四圆周部位32a，32b中的最小壁厚30也可以根据加工工艺来确定。该最小壁厚30大致可以在第三和/或第四圆周部位32a，32b的中点规定，它与磁铁46，47的中间相一致。
按照本发明的措施—使回路环11的壁厚30在圆周方向上变化、且有针对性地规定，这能够实现在结构上非常扁平的和轻的电机10，它具有一种高功率密度。
特别有利的是，所述磁铁46，47的结构为永久磁铁，它们成对地在回路环11的内表面45上以不同的极性相对置。所述不同的极性意味着，所述一个磁铁46的北极与另一磁铁47的南极在回路环11的内表面45上相邻。所述永久磁铁46，47由磁铁段构成。这种磁铁46，47的结构导致该磁铁46，47在回路环11中的一种简单的结构布置。
尤其是具有稀土元素的磁铁适合于作为永久磁铁46，47，例如钐钴磁铁或尤其是钕铁硼磁铁，它们提供一个特别高的磁流。
所述磁铁46，47在回路环11的内表面45上通过容纳体48，49固定在位置上，它们可以例如进行粘接。所述容纳体48，49例如由在回路环11的轴向方向上的纵向筋构成。无需使容纳体48，49在轴向上连续地存在。在回路环11的第一和第二端侧面12a，12b部位处存在容纳体48，49就足够了。在图3和4中仅仅分别示出每个磁铁46，47的一个容纳体48，49。对于每个磁铁46，47可以设置两个容纳体48，49。
所述回路环11的至少一个端侧面12a，12b按照一种特别优选的方案包括功能元件33-38，它们按照在图4中所示的实施例由凹槽或凹坑构成。代替凹坑也可以加工凸起。此外也可以设置复杂的功能元件33-38，它们能够通过烧结工艺在一个工作步骤中与回路环11一起制成。所述功能元件33-38的其它优点在于，所述电机10的其它构件可以形状配合连接地与回路环11相连接。这些构件例如是轴承法兰13a，13b。所述轴承法兰13a，13b的凸起嵌入到由凹坑构成的功能元件33-38中，如同在图2中截面图所示的那样。
所述回路环11的一个特别的方案规定至少一个纵向筋41-44的形状。所述至少一个纵向筋41-44最好设置在第三和/或第四圆周部位32a，32b中。所述至少一个纵向筋41-44的一种第一功能是提高电机10的冷却能力。另一功能例如是对于电机10另外提供的装配元件。
最好设置至少一个纵向筋副41，42；43，44，其中单个的纵向筋41，42；43，44例如相互间具有一种规定的距离，或者例如形成一个规定的空间。这样一种空间例如可以是一个燕尾槽导向体。由此使各个纵向筋副41，42；43，44提供了用于容纳装配件14a，14b的可能性。作为装配件14a，14b例如考虑螺栓，它们使所述两个轴承法兰13a，13b相互间通过挤压而对着第一或第二端侧面12a，12b进行连接。如果成对存在的纵向筋41，42；43，44至少近似地直径地相对置地设置，则特别好地实现这个目的。这种布置能够使轴承法兰13a，13b分别均匀地顶压在各端侧面12a，12b上，同时最少地使用仅仅两个装配件14a，14b。
所述回路环11的另一种特殊方案设置所述至少一个凹槽39，40，它们同样可以容纳一个装配件14a，14b。在这种情况下例如也可以是一个螺栓，它使所述两个轴承法兰13a，13b相互连接起来。如果所述凹槽39，40至少近似地直径地相对置地设置，则也特别好地实现这个任务。
附图标记列表10 电机 31a 第一圆周部位11 路环 31b 第二圆周部位12a 第一端侧面 32a 第三圆周部位12b 第二端侧面 32b 第四圆周部位13a 第一轴承法兰 33，34，35，13b 第二轴承法兰 36，37，38 功能元件14a 第一装配件 39 第一凹槽14b 第二装配件 40 第二凹槽15a 第一轴承 41 第一纵向筋15b 第二轴承 42 第二纵向筋16 轴 43 第三纵向筋17a 第一电刷导向体 44 第四纵向筋17b 第二电刷导向体 45 内表面18a 第一电刷 46 第一磁铁18b 第二电刷 47 第二磁铁20 电流换向器 48 第一容纳体21 电枢 49 第二容纳体30 壁厚
权利要求
1.具有一个回路环(11)的电机(10)，在该回路环的内侧面(30)上设置不同极性的成对磁铁(46，47)，它们至少近似地直径地相对置，其特征在于，所述回路环(11)在圆周方向上具有一个变化的、有针对性规定的壁厚(30)。
2.如权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述壁厚(30)根据磁流来确定。
3.如权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述壁厚(30)在位于磁铁(46，47)之间的一个第一和/或第二圆周部位(31a，31b)中比在至少局部包围住该磁铁(46，47)的一个第三和/或第四圆周部位(32a，32b)中的壁厚要大。
4.如权利要求3所述的电机(10)，其特征在于，所述壁厚(30)在第三和/或第四圆周部位(32a，32b)内部以一个数值确定，该数值取决于回路环(11)的最小所需强度。
5.如权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，在所述回路环(11)的至少一个端侧面(12a，12b)上设置至少一个用于容纳和/或支承电机(10)的至少另一构件(13a，13b)的功能元件(33-38)。
6.如权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，在所述回路环(11)的轴向上设置至少一个纵向筋(41，42；43，44)。
7.如权利要求6所述的电机(10)，其特征在于，设置至少一个纵向筋副(41，42；43，44)，并且由纵向筋(41，42；43，44)所限定的空间与一个装配件(14a，14b)的容纳体相协调。
8.如权利要求7所述的电机(10)，其特征在于，设置至少两个纵向筋副(41，42；43，44)，其中该纵向筋副(41，42；43，44)分别至少近似地直径地相对置地设置。
9.如权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，在所述回路环(11)的轴向上设置至少一个用于容纳一个装配件(14a，14b)的凹槽(39，40)。
10.如权利要求9所述的电机(10)，其特征在于，设置至少两个凹槽(39，40)，它们至少近似地直径地相对置地设置。
11.如权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，在所述回路环(11)的内表面(30)上设置至少一个用于固定一个磁铁(46，47)的容纳体(48，49)。
12.如上述权利要求中任一项所述的电机(10)，其特征在于，所述磁铁(46，47)由永久磁铁构成，并且该磁铁(46，47)的每个极分别完全贴靠在回路环(11)的内表面(30)上。
全文摘要
一种设置一个回路环(11)的电机(10)，在该回路环的内侧面(30)上设置不同极性的成对磁铁(46，47)，它们至少近似地直径地相对置。所述回路环(11)在圆周方向上具有一个变化的、有针对性规定的壁厚(30)。所述壁厚(30)最好在位于磁铁(46，47)之间的第一和/或第二圆周部位(31a，31b)中比在至少局部地包围住磁铁(46，47)的第三和/或第四圆周部位(32a，32b)中的壁厚要大。按照本发明的具有一个回路环(11)的电机(10)能够实现扁平的且较轻的电机(10)，它们具有一种高的功率密度。
文档编号H02K1/12GK1839527SQ03827036
公开日2006年9月27日 申请日期2003年9月5日 优先权日2003年9月5日
发明者A·宾德 申请人:克雷斯电气电动马达有限公司