电动马达和包括该马达的封闭或防晒设施的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动马达，包括转子和线圈缠绕的定子，所述转子包括轴（21）和可旋转地固定在所述轴上的并且具有永磁体（24）的两个盘（22a），所述定子的所谓的外部部分（312a、312b、312'a、312'b）轴向上平行于所述转子的旋转轴线从每个盘延伸并且径向上从所述轴线开始超过每个盘延伸。所述定子包括多个由导磁材料构成的分开的杆（31、31'），所述杆的某些部分（312a、312b、312'a、312'b）形成所述定子（30）的外部部分。所述定子还包括载体结构（32），所述载体结构保持所述杆从而使得所述杆相对彼此固定，所述载体结构以能够在所述轴（21）上旋转的方式被轴向安装至所述两个盘（22a）的外侧。所述定子的外部部分平行于所述旋转轴线轴向地延伸至所述转子的盘（22a）的外侧直至所述载体结构。
【专利说明】电动马达和包括该马达的封闭或防晒设施
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电致动器领域，该致动器允许机动地控制用于在建筑物中遮挡阳光或防晒的元件，诸如窗帘。特别地，本发明涉及一种马达，该马达的径向尺寸被减小以便集成在管状致动器中。
[0002]特别地，本发明涉及低功率电子开关同步电动马达领域。这种马达必须以小的径向尺寸具有相当大的转矩，以允许马达被集成在窗帘卷绕管中或具有大体上矩形横截面的盒子中，例如集成在百叶帘的轨道中。
[0003]这些特别的尺寸促进了长马达的生产，所述马达以其长度弥补其小的截面从而获得驱动用于遮挡阳光或防晒的元件所需的功率。
【背景技术】
[0004]目前用于这些应用的马达是刷式直流(DC)马达，其包括线圈缠绕的转子和铁氧体永磁体定子。转子连接至旋转收集器。电流通过电刷在收集器处被注入。这种类型的马达通常被无电刷运行的无刷式马达替代。无刷式马达包括线圈缠绕的定子，而磁体被放置在转子上。电子控制系统必须在定子绕组中提供电流开关。
[0005]这种类型的马达被特别使用于模型飞机、DVD读取器/刻录机或小型风机。
[0006]在专利US-A-4556809中已知向电动马达的转子提供具有旨在与定子协作的磁体的盘，定子围绕所述转子的盘以圆筒的形式延伸。该定子的厚度增加了马达的径向宽度。
[0007]专利申请JP-A-2003/088068描述了一种电动马达或发电机，其包括安装在同一轴上的两个转子盘，并且在所述两个转子盘之间放置一组各自具有铜绕组的杆以便形成定子。永磁体面向所述绕组被放置在彼此相向的转子盘的表面上。这种布置选择的目的在于改进生产绕组特别是生产前述的圆筒形定子的复杂方法，并且使得能够减小生产废料。两个结构一个在另一个之上的堆叠使得能够产生大量的电能。
[0008]然后，在该文件中示出的结构并不适于被集成在致动管中，所述结构的轴向尺寸和径向尺寸实际上在简单结构的情况中是相等的。两个结构的堆叠使得能够生产更加细长的马达，但是所述堆叠的目标并不是减小径向尺寸而是产生更大量的能量。
[0009]在DE-A-102006038576中已知沿转子的旋转轴线纵向并排的电动马达的相。这使得能够减小马达的直径但不利于马达的长度，因为马达的长度由一连串的各自包括线圈和两个相应轴承的块构成，从而构成马达的每个相。另外，该线圈围绕转子的轴卷绕，其制造和装配的方法是复杂的。
[0010]因此，本发明提出改进现有装置以便限定专用于管状致动器的电动马达结构，目标如下:
[0011]-减小尺寸,特别地对于径向尺寸；
[0012]-声音水平的改进；
[0013]-利用转子惯性在较低速度下产生转矩；
[0014]-便于卷绕。
【发明内容】
[0015]为此，本发明涉及一种电动马达，其包括转子和线圈缠绕的定子，所述转子包括轴和旋转地固定安装在所述轴上的并且具有永磁体的两个盘，所述定子的一个外部部分轴向上平行于所述转子的旋转轴线(XX)在每个盘之上延伸并且径向上超过每个盘地延伸。根据本发明，所述定子包括:多个分开的杆，所述杆由导磁材料制成并且所述杆的部分形成所述定子的外部部分；和载体结构，所述载体结构保持所述杆相对彼此固定，所述载体结构能够在所述轴上旋转地被轴向安装至所述两个盘的外面。此外，所述定子的外部部分平行于所述转子的旋转轴线轴向地延伸至所述盘的外面直至所述载体结构的水平(level)。
[0016]由于本发明，在马达的装配过程中，就所述定子的杆可以围绕所述转子彼此独立地被安装在所述载体结构中的意义而言，这便于所述马达的安装。此外，相对所述定子支撑所述转子的轴承可以被布置在所述定子和所述转子之间的磁流区的外面，该布置防止了干扰，所述轴承因此可以是金属轴承。将所述结构特别是支撑转子的轴承安装至盘的外面还比安装在所述盘之间的轴上要更加简单。由于由所述传导杆形成的外部部分轴向地延伸至所述盘的外面并延伸至所述载体结构，该外部部分实现了允许闭合所述永磁体正对面的沿径向方向的磁流的磁功能，以及实现了用于在所述载体结构上支承的机械功能。
[0017]根据本发明有利的但并非强制性的方面，以技术上可行的任意组合方式，所述马达可以包含以下一个或多个特征:
[0018]-所述永磁体被布置为使得它们的极性方向相对所述旋转轴线径向地定向。由于本发明的此方面，径向磁流在所述转子的每个盘和与所述定子相关的部分之间产生，这产生了能够将所述转子沿所述转子的旋转轴线相对所述定子保持在适当位置的自定心力。这便于安装并使得能够限制支撑所述转子的轴承上的压力，同时还使产生的振动最小化。此夕卜，所述电动机的功率通过所述磁体以及在最大直径处转子和定子之间的间隙的放置被优化。
[0019]-所述盘中的一个盘的磁体相对另一个盘的磁体相反地布置。
[0020]-所述磁体被布置在所述转子的盘外周边上。
[0021]-所述转子的盘的外周边是多边形的，具有用于定位平行六面体形状磁体的平坦区域。
[0022]-所述转子的盘的外周边是大体上圆形的，并且所述磁体具有弯曲结构。
[0023]-传感器被定位为正对所述磁体。
[0024]-传感器以交替的方式被布置在两个定子杆之间。
[0025]-所述金属杆中的至少一些杆是肘状的并支撑线圈，所述线圈至少部分地被插入圆柱形空间内，所述圆柱形空间沿所述轴线被布置在所述转子的盘之间并且具有与这些盘的直径相等的直径。由于本发明的此方面，由于转子的至少一个部分位于上文所述的圆柱形空间内，马达的最大直径能够被减小。本发明对所述马达的转子的两个盘之间的马达的内部空间进行优化，以便将所述定子的一部分更具体的是所述线圈容纳于其中。
[0026]-平行于所述转子的旋转轴线测得的所述线圈的长度不依赖于平行于该轴线测得的所述磁体的长度。
[0027]-所述定子的内部部分包括至少一个围绕由磁性材料制成的杆卷绕的线圈，所述线圈还限定了至少所述定子的外部部分的一个部分。
[0028]-支撑所述线圈的所述杆相对所述定子的外部部分在该杆朝向所述转子的旋转轴线偏移所述线圈的方向上呈肘状。
[0029]-每个线圈以与所述旋转轴线平行并且相对所述旋转轴线径向偏移的轴线为中心，每个线圈被布置在相对所述旋转轴线的角区段中。
[0030]-所述马达的外部直径大体上等于所述转子的最大直径加所述定子的外部部分的最大厚度的两倍加所述外部部分和所述转子之间的间隙的两倍。
[0031]-所述定子的内部部分完全地在沿所述轴线布置在所述盘之间并且具有与所述马达的外部直径相等的直径的圆柱形空间内延伸。
[0032]-所述定子包括平行于所述转子的旋转轴线并且不支撑任何线圈的金属杆。
[0033]-所述定子交替地包括各自支撑朝向所述旋转轴线偏移的线圈的肘状杆和不支撑线圈的直的杆。
[0034]-所述载体结构抵靠所述转子盘被安装在所述转子的轴上的预紧轴承上。
[0035]-所述载体结构为平行于所述转子的旋转轴线的相互嵌套的两个部分。
[0036]-所述载体结构具有局部凹陷，所述局部凹陷用于传感器的部分的通过和/或用于保持属于所述定子的金属杆。
[0037]-所述载体结构包括环绕至少某些金属杆的一部分的嵌钉(stud)，所述嵌钉用于吸收径向力。
[0038]-所述载体结构包括由吸收局部凹陷上的或嵌钉上的振动的材料制成的插入件。
[0039]-所述马达包括至少一个弹性密封件，特别是0型环密封件，所述弹性密封件的外部直径大于所述载体结构的外部直径，并且所述载体结构包括至少一个所述密封件能够定位于其中的凹槽。
[0040]-所述马达包括壳体，具有所述定子和所述转子的所述载体结构被插入所述壳体中。
[0041]-所述杆具有以如下方式适应于所述磁体的区段:当所述杆和所述磁体面向彼此时，在杆和磁体之间布置有大体上恒定厚度的间隙。
[0042]-所述杆通过使用机加工的钢板的堆叠形成。
[0043]-所述金属杆具有两种不同的类型，围绕所述旋转轴线交替布置。由于本发明的此方面，所述两种类型的杆使得能够围绕转子的旋转轴线分布属于定子的线圈，使马达相对该轴线具有良好的径向紧凑性。
[0044]-仅有某些杆支撑单独的线圈。
[0045]-第一种类型的杆沿与所述转子的旋转轴线平行的直线延伸。
[0046]-第二种类型的杆包括沿与所述转子的旋转轴线平行的直线延伸的外部部分和相对所述外部部分呈肘状的内部部分。
[0047]-所述杆在所述杆在它们的位于所述载体结构上的部分上和/或在所述转子的盘的右边具有至少一个较小径向厚度的区域。
[0048]-所述载体结构的外部直径小于或等于所述定子的外部直径。
[0049]另外，本发明涉及一种用于封闭或防晒的设施，其包括封闭屏幕和机动单元以及包括如上所述的马达的机动单元。[0050]该设施相比现有技术更加经济地制造以及更加简单地投入使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1示出了关于根据本发明的马达的全视图。
[0052]图2示出了关于图1的马达的转子的独立视图。
[0053]图3示出了关于图1的马达的局部视图，该图使得能够观察该马达的各个部件的内部布置，如轴承、传感器、磁体和转子。
[0054]图4是关于马达的定子的独立视图。
[0055]图5是关于定子的肘状杆形式的部分的独立视图。
[0056]图6是一部分马达的元件的示意性轴向横截面。
【具体实施方式】
[0057]根据本发明的并在图中所示的马达I是同步无刷式马达。其包括电子控制单元
10、转子20以及定子30。所述马达具有细长的结构。平行于转子20的旋转轴线XX测得的马达的长度LI至少等于相对该轴线径向测得的马达的最大直径Dl的两倍。特别地，直径Dl等于大约22mm,长度LI从45至50mm的马达将特别好地适于驱动内部窗帘。所述电子控制单元10包括位于马达一端中的印制电路11和一组传感器12，例如霍尔效应传感器，所述一组传感器被布置在马达I的结构的内侧并且用接线片13安装在印制电路11上。所有传感器都是类似的。
[0058]马达的每个组件20和30在后文独立示出并描述。
[0059]图2示出了转子20的实施例。所述转子具有“哑铃”形状的结构，其包括转子轴21以及两个安装在所述轴上的转子盘22a和22b。这里的术语“盘”是指圆柱形形状的环形结构，该结构的轴向厚度相比起直径要小，实际上小于该直径的50%，更加优选的小于该直径的25%。所述两个盘旋转地固定在所轴上。所述转子轴限定了马达的纵向轴线XX。包括马达在内的各个元件围绕该轴线XX定心，轴线XX同样是转子20的旋转轴线。转子轴21在其一端限定了马达的输出轴。
[0060]每个转子盘22a或22b包括一组偶数数量的磁体24。该磁体径向地定向，由此产生大体上径向的流。换句话说，从磁体北极到南极的表示该磁体的极性方向的直线D24，沿着相对轴线XX的径向方向延伸。一些磁体的N极和S极在图2中说明以便说明该磁体的极性方向。每个盘的磁体被相反地(in opposition)相继布置。同一盘的两个相邻磁体24的磁极具有相反的配置。由此，当一个磁体具有朝向轴线XX的北极和相反朝向的南极时，两个相邻的磁体具有朝向轴线XX的南极和相反朝向的北极，以此循环。两个盘的磁体也相对彼此相反地布置。换句话说，关于轴线XX位于盘22a和22b的相同角区段的两个磁体24的磁极相反地配置。
[0061]L24表示磁体24的轴向长度，即，磁体24的沿着轴线XX的尺寸。该尺寸大体上等于转子的盘的轴向厚度。相比铁氧体磁体，在使用钕磁体的情况中该尺寸要更小，但这些不同的方案都可以考虑。
[0062]要注意的是磁体的背向轴21的表面与轴线XX平行。换句话说，具有磁体24的盘22a或22b的平均直径沿着平行于轴线XX的方向是恒定的。[0063]在该实施例中，磁体是矩形的。如图2所示，磁体可以被安装在盘的面向另一个盘的内表面231、25i上或者安装在每个盘的外部边缘上。在该情况下，每个盘的外部边缘不是圆形的而是多边形的，并且具有用于定位平行六面体形状的磁体24的平坦区域。该配置限制了安装磁体所需的轴向尺寸，并且允许使用现成的简单磁体。
[0064]可替代地，盘22a和22b的外周边是大体上圆形的并且磁体24具有适应该周边的弯曲结构。在另一可替代实施例中，所述外周边被磁性材料覆盖，由此形成具有与上述多个磁体相同性质的环形单块式磁化部。
[0065]此外，转子的磁体的径向定向产生了大体上径向的磁流F，该磁流直接被电子控制单元10的所有的传感器12捕获。传感器12正对磁体24布置。传感器12可沿着平行于轴线XX的方向与磁体24对齐。或者，如果考虑不在马达结构上安装传感器，可以在适当的位置设置其他用于检测转子的旋转的装置，例如编码器。如下文特别地结合图6所说明地，流F还与定子30相互作用。
[0066]磁性定子30包括多个分开的定子杆31、31’，即所述定子杆彼此独立，大体上平行于马达的轴线XX安装并围绕该轴线均匀分布。所述杆由支撑结构或载体结构32保持，支撑结构或载体结构32优选地分成轴向相互嵌套的两个部分32a和32b。该载体结构围绕转子20的轴21被保持在适当位置，能够通过轴21上的预紧轴承50作相对旋转。这些轴承是被轴向预紧的并且为了更好地支撑径向力而尽可能地接近转子盘，尽可能地接近径向力产生的区段，以及接近产生径向力的区段的外面，也就是说在盘22a和22b的外表面23e、25e的一侧上,从而提供结构刚性。实际上，轴承50抵靠盘22a和22b的外表面23e和25e安装。载体结构32使得在转子轴是细长的情况下能够限制转子轴弯曲的风险，因为能够弯曲的长度被限制。
[0067]定子的不同的杆31、31’包括成包的装配板并且在它们的端部提供有缺口 34。该缺口 34包括相对杆31和31’的其他部分关于轴线XX具有较小径向厚度的区域。该缺口包括杆31和31’通过其被定位在载体结构32上的部分。可替换地或者作为补充，具有较小径向厚度的区域能够在盘22a和22b右边(to the right),即沿轴线XX与这些盘处于相同水平地被设置在杆31和31’中。
[0068]缺口 34允许载体结构32的一部分径向环绕杆31和31’的一部分312a、312b、312’ a、312’ b，而不会相对杆31和31’与轴线XX之间的最大径向距离增加结构32的最大直径或马达的外部直径Dl。由此，载体结构32的直径可以大体上等于甚至小于定子30的直径。
[0069]可替代地，杆31和31’可以由除钢板之外的导磁材料制成。
[0070]定子30的杆31和31’的一部分正对磁体24平行于轴线XX并在转子的每个盘上延伸，在杆和磁体之间布置有间隙E。312a和312b分别表示杆31的沿轴线XX轴向布置在盘22a和22b的磁体24上的部分。以同样的方式,312a’和312b’表不杆31’的平行于轴线XX轴向布置在盘22a和22b的磁体24上的部分。所述部分312a、312b、312a’和312b’被布置为相对中心轴线XX在径向上超过磁体24之外。
[0071]至少在磁体24上，部分312a、312b、312a’和312b’具有面向磁体24的适于保持恒定间隙E的区段。特别地，对于在转子的每个盘的外部圆周处的布置在相邻平坦表面上的矩形磁体，杆大体上是平行六面体。[0072]在转子的盘的圆周处的磁体形成环形表面的情况中，包括杆31和31’的数包板可以被机加工和装配以便形成大体上圆弧形状的杆的区段，以此保持与盘的外周边处的磁体的间隙是恒定的。该另一实施例未示出。
[0073]杆31和31’可以被分成两个类别:第一种类型31的杆平行于马达的轴线XX并且大体上是直的。第二种类型31’的杆各自被用作用于属于定子30的线圈35的支撑件。每个线圈35由两个法兰36之间的铜绕组37组成。支撑线圈的杆31’更加优选地是肘状的，具有直的部分314’并且朝向轴线XX偏移。更准确地说，每个杆31’包括两个相对轴线XX倾斜的连接部分316’ a和316’ b，并且这两个连接部分分别将部分312’ a和312’ b连接至平行于轴线XX的部分314’。线圈35围绕每个部分314’安装。线圈35因此相对盘22a和22b的外部直径向马达的轴线XX偏移。相对杆31’是直的的情况，这减小了马达的最大直径D1。
[0074]一旦定子30的装配被完成，线圈35与支撑结构32的外表面齐平。此外，杆31’的将部分316’ a和316’ b连接至部分314’的肘状部318’ a、318’ b将法兰36和绕组37保持在这些杆上合适的位置，而不需要任何其他的紧固部件。
[0075]L35表示平行于轴线XX测得的线圈35的轴向长度。
[0076]实际上，定子包括六个定子杆31和31’，其中只有三个(即杆31’)支撑线圈35。使用具有三个或六个线圈的定子允许相对2-相结构减小的转矩振动。磁体24的数量与线圈35的数量之间的比例是对于本领域的技术人员已知的数据。这里，具有对于三个或六个线圈具有八个磁体。
[0077]X35表示线圈35的中心绕组轴线。该轴线平行于轴线XX并且相对轴线XX径向偏移，从而使得每个线圈35相对轴线XX被布置在与接收杆31或其它线圈35的角区段分离的角区段中。
[0078]线圈缠绕的杆31’被布置为围绕轴线XX与未缠绕线圈的杆31交替。可替代地并且如果直径Dl允许，所有的杆都支撑线圈。
[0079]线圈35占用的容积至少部分轴向地位于盘22a和22b之间，这使得能够减小马达I的最大直径D1，同时这些线圈的支撑件，即定子杆31’部分地被保持在该容积外侧。
[0080]载体结构32的由非磁性材料制备的两个部分32a、32b各自包括支撑圆柱体41a、41b和半臂42a、42b，半臂42a、42b中的一些平行轴线XX嵌入其它部分的半臂中从而形成至少部分地环绕定子杆31和31’中的一些杆的臂42。每个部分32a、32b的圆柱体41a、41b包括周边凹槽43a、43b以及用于定子杆31端部的外壳39。外壳39位于支撑结构32的圆柱体41a或41b的周边处，或者位于凹槽的底部。杆31的端部，特别是较小径向厚度的带缺口的端部，被插入这些外壳从而允许旋转力的吸收。旋转力因此通过覆盖轴承50的支撑圆柱体41a和41b在尽可能接近所述轴承位置处被吸收。
[0081]凹槽43a和43b能够接收0型环密封件33a和33b，0型环密封件参与保持所述结构并将其悬置在未示出的马达壳体中。为此，所述密封件的区段略微大于凹槽的深度，从而使得密封件超出凹槽。也就是说，密封件的外部直径大于支撑结构的外部直径。
[0082]臂42a和42b也参与吸收力，但这并非必不可少的，因为支撑结构32的两个部分的圆柱体41a和41b之间的距离可以简单地通过定子杆31的长度设置。
[0083]类似地，杆31’的端部也被支撑结构旋转地保持。为了不过分地削弱支撑圆柱体，设置为这些杆由从支撑圆柱体41a或41b延伸至另一支撑圆柱体的嵌钉42c保持。所述嵌钉两两地形成如之前的用于保持杆31’端部的外壳并且允许吸收由这些杆施加的径向力。可替代地，所有的定子杆31和31’都可以以相同的方式保持。
[0084]圆柱体41a还包括孔40，该孔用于传感器12的接线片13从印制电路至转子的磁体24的通过。可替代地，传感器12的除了它们的接线片的部分穿过开口 40。传感器12以交替方式被布置在定子杆的两个端部之间，因此防止在它们的在马达I中的布置上有任何额外的材料。
[0085]图6使得能够更好的理解包括马达I在内的所述结构的元件的布置以及源自于该结构的流。
[0086]特别地，下述尺寸和区域被限定和表示为:
[0087]马达I的理想的直径DI等于转子20的最大直径DR (转子盘的直径加磁体的厚度)、定子30的杆31或31’在盘22a和22b上的部分312a、312b、312a’或312b’的最大厚度ES的两倍以及间隙E的两倍的和。因此按照方程
[0088]DI=DR+2XES+2XE
[0089]该理想直径DI可以等于或者略微小于不带有壳体的马达的最大外部直径Dl。实际地，该理想直径DI能够通过相对定子杆31和31’的支撑结构32的和/或0型环密封件33a和33b的区段的部分的少量的额外材料而增大，从而限定直径Dl。
[0090]绕组37的区段并不参与该直径计算，因为线圈35被完全地沿轴线XX集成在限定在转子盘22a和22b之间的圆柱形空间EC内。该圆柱形空间EC以转子轴21的轴线XX为中心。该圆柱形空间EC在其端部由所述盘22a和22b的两个内表面23i和25i界定，并且对于直径具有上文所限定的理想直径DI。
[0091]空间EC’在转子盘22a和22b之间沿轴线XX被限定。该圆柱形空间同样以轴线XX为中心并且在其端部由所述表面23i和25i界定。对于直径，其具有不带有磁体的盘22a和22b的公称直径D22。所述空间EC’在图6中以灰色示出。其被包括在空间EC内。
[0092]定子的一部分，即定子杆31和31’，更准确地说是它们的部分312&、31215、312’&和312’ b延伸至盘22a和22b的右边并且在每个转子盘的任一侧与空间EC相反地被延伸，以便被保持在转子盘的外侧。
[0093]可以用内部的进行修饰的定子30的另一部分，即定子杆31的部分314’、316’a、316’ b以及线圈35被部分地容纳在空间EC’内，即盘22a和22b之间，并且相比磁体24更接近轴线XX。
[0094]可替代的，定子的内部部分的全体可以被接收于空间EC’内。
[0095]由此，沿着马达的轴线XX可以限定用于杆31和31’的机械强度的第一区域ZT1、转子盘的第一区域ZR1、连接转子盘的内表面并且长度对应于空间EC和EC’的长度的内部区域ZI (定子绕组区域ZS位于其内)，接着是转子盘的第二区域ZR2以及用于机械强度的第二区域ZT2。
[0096]在图6中两个箭头代表了在转子20的磁体24与定子30的杆31和31’之间流动的流F的一部分。该径向流沿金属杆从一个盘22a或22b被传导至另一个盘。由于杆31和31’构成的优选的流动路径的存在，并且通过可能分散该流的其他传导元件，例如在所述圆柱形空间内用于定子的支撑元件的缺失，该流的损失非常低。[0097]实际地，如果轴承被布置在该空间中，则它们可以与磁流相互作用，除非使用更加昂贵的非磁性轴承例如陶瓷轴承。
[0098]线圈35主要位于转子圆柱形空间EC内且部分位于空间EC’内，但处于与转子盘22a和22b的平面不同的平面内。转子20和定子30因此能够以部分独立的方式确定尺寸:它们的截面和长度可以独立地被确定尺寸。特别地，线圈35沿轴线XX的长度可以被调适而不用修改马达I的直径Dl。绕组匝数37的数量因而即安培值因此能够被增加从而增加在转子上获得的转矩。转子盘22a和22b的轴向厚度以及因而磁体24的轴向厚度也能够被调适以增加流F。换句话说，线圈35的轴向长度L35不依赖于转子的几何形状，特别是不依赖于磁体24的轴向长度L24，反之亦然。
[0099]由此，本发明为电动马达的设计人员在选择绕组37的长度和选择磁体24的宽度时，提供了很大程度的自由，这使得能够调节在转子上引起的转矩以及在定子30和转子20之间传输的磁流。通过使用相同的基础配置以及对于相同的最大直径D1，因此能够获得一系列用于马达的多个输出转矩。马达I因此具有非常有趣的模块化结构，这特别有利于以相同的最大直径Dl生产一系列不同的马达。
[0100]此外，通过改变盘22a和22b的公称直径D22或外部直径DR，能够改变与该直径的平方成比例的马达的输出转矩。
[0101]定子30的杆31和31’与被径向地布置在盘的周边上的转子20的磁体24之间产生的间隙E位于相对于马达外部直径的最大半径处，这使得能够相对于马达的外部直径Dl优化由马达I提供的转矩。由于大量减小的功能性尺寸确定，该转矩能够容易地被调节。
[0102]除了上文所提到的马达I的紧凑性之外，该配置还具有电磁场沿着径向方向和轴向方向良好分布的优点。特别的，磁体的极性相反的径向定向在转子20上产生了一组自定心力，这使得能够稳定马达I的结构，特别是在磁体的数量及定子的杆的数量是偶数的情况中。这些力有助于彼此相对的部件的更好的强度并且便于马达的内部结构在未示出的外部圆柱形壳体中的安装和插入。
[0103]构成所描述的马达结构的部件的总和，虽然便于马达的安装和生产，但也增加了引起产生噪音的寄生振动的风险。下面的方案参与马达的声学性能的改进，特别是在减小运行过程中产生的噪音方面:
[0104]-磁力自身参与保持所述结构:部件之间的轴向流被最小化以有利于径向流F。可能的轴向力或径向力通过尽可能接近所述力产生的位置处的轴承的存在而被抵消。轴承的预紧还使得能够减小轴向游隙。
[0105]-马达I的同轴结构具有减小的功能性尺寸确定，径向力和游隙因此被更好控制。
[0106]-0型环密封件33a和33b使得能够建立自携式结构以及创建用于当马达的结构被安装在壳体中时吸收振动的区域。它们被插在设置在定子杆31和31’的端部的缺口 34上，并且缺口 34形成用于0型环密封件的固定凹槽。因此，壳体马达的所需的内部直径略微大于所述结构的直径DI。
[0107]-这还能够通过吸收振动的材料和/或通过减小安装游隙将外壳39上的定子杆的端部楔入支撑结构32。
[0108]另外，下面的方案参与马达性能的改进，特别是在转矩方面:
[0109]-绕组37能够被安装在定子杆31和31’的每个上。为了优化这些绕组占用的空间，每个绕组于是交替地围绕转子轴被定位在定子区域ZS的右半区域或左半区域。杆31和31’从而能够为肘状的。这些杆因此是不对称的，但相同的杆根据其安装可以被用来支撑右半区域或左半区域的绕组。
[0110]-有利地，每个杆定子31或31’的截面是滚圆的(rounded),如椭圆的形状,这防止了锋利的边缘并便于通过优化的直径卷绕:与具有正方形或矩形截面的杆相比，对于相同的外部直径，线圈35的匝数的数量因此被增加。
[0111]-定子杆31和31’可以通过堆叠钢板来不同地实施。特别地，使用磁性材料例如烧结钢能够生产具有滚圆的截面的杆，这通过钢板会更难实施。
[0112]所描述的马达I具有单一的输出轴。但是，所述结构可以以更加对称的方式实施以便能够实施双输出轴马达。电子控制单元可以被定位在单一侧。
[0113]上文所描述的马达I对于被使用在封闭或防晒设施中是特别有利的。封闭或防晒设施包括可卷绕窗帘或百叶帘、甚至是门、格子窗或活动护窗的移动屏幕，移动屏幕至少在展开结构和卷绕位置之间可移动，其中，移动屏幕在处于展开结构时遮挡或遮蔽建筑物的开口，在卷绕位置时释放通向该开口的通道。上文所描述的马达I可以容易地被集成至该设施的卷绕轴中，同时还具有特别吸引人的安装简便性和运行可靠性。该马达能够通过调节区域ZS的轴向长度，即线圈35的长度L35、转子的盘22a和22b的直径D22或DR或厚度，容易适应于设施的使用条件。
【权利要求】
1.电动马达(1)，包括转子(20)和线圈缠绕的定子(30)，所述转子包括轴(21)和旋转地固定安装在所述轴上的并且具有永磁体(24)的两个盘(22a、22b)，所述定子的一个外部部分(312&、31215、312’&、312’13)轴向上平行于所述转子的旋转轴线(XX)在每个盘之上延伸并且径向上从所述轴线(XX)开始超过每个盘延伸，所述电动马达的特征在于，所述定子(30)包括: -多个分开的杆(31、31’)，所述杆由导磁材料制成并且所述杆的部分(312a、312b、312’ a、312’ b)形成所述定子的外部部分,和 -载体结构(32)，所述载体结构保持所述杆相对彼此固定，所述载体结构能够在所述轴(21)上旋转地被轴向安装至所述两个盘(22a、22b)的外面； 并且所述定子(30)的外部部分(312&、31213、312’&、312’13)平行于所述转子的旋转轴线(XX)轴向地延伸至所述盘(22a、22b)的外面直至所述载体结构(32)的水平。
2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，所述永磁体(24)被布置为使得它们的极性(D24)方向相对所述旋转轴线(XX)径向地定向。
3.根据权利要求2所述的马达，其特征在于，所述盘中的一个盘(22a)的磁体(24)相对另一个盘(22b)的磁体(24)相反地布置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述磁体(24)被布置在所述转子(20)的盘(22a、22b)的外周边上。
5.根据前一项权利要求所述的马达，其特征在于，所述转子(20)的盘(22a、22b)的外周边是多边形的，具有用于定位平行六面体形状磁体的平坦区域。
6.根据权利要求1至4中.的任一项所述的马达，其特征在于，所述转子(20)的盘(22a、22b)的外周边是大体上圆形的，并且所述磁体(24)具有弯曲结构。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，传感器(12)被定位为正对所述磁体(24)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，传感器(12)以交替的方式被布置在两个定子杆(31、31’ )之间。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述金属杆中的至少一些杆(31’)是肘状的并支撑线圈(35)，所述线圈至少部分地被插入圆柱形空间(EC’)内，所述圆柱形空间(EC’)沿所述轴线(XX)被布置在所述转子(20)的盘(22a、22b)之间并且具有与这些盘的直径(D22)相等的直径。
10.根据权利要求9所述的马达，其特征在于，平行于所述转子(20)的旋转轴线(XX)测得的所述线圈(35)的长度(L35)不依赖于平行于该轴线测得的所述磁体(24)的长度(L24)。
11.根据权利要求9或10中的一项所述的马达，其特征在于，所述定子(30)的内部部分(314’、316’a、316’b、35)包括至少一个围绕由磁性材料制成的杆(31’ )卷绕的线圈(35)，所述线圈还限定了至少所述定子的外部部分(312’a、312’b)的一个部分。
12.根据前一项权利要求所述的马达，其特征在于，支撑所述线圈(35)的所述杆(31’)相对所述定子(30)的外部部分(312’a、312’b)在该杆朝向所述转子(20)的旋转轴线(XX)偏移所述线圈(35)的方向上呈肘状(318’ a、318’ b)。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的马达，其特征在于，每个线圈(35)以与所述旋转轴线(XX)平行并且相对所述旋转轴线(XX)径向偏移的轴线(X35)为中心，每个线圈被布置在相对所述旋转轴线的角区段中。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的马达，其特征在于，所述马达(I)的外部直径(DI)大体上等于所述转子(20)的最大直径(DR)加所述定子(30)的外部部分(312a、312b,312' a、312’ b)的最大厚度(ES)的两倍加所述外部部分和所述转子之间的间隙(E)的两倍。
15.根据权利要求14所述的马达，其特征在于，所述定子(20)的内部部分(314’、316’a、316’b、35)完全地在沿所述轴线(XX)布置在所述盘(22a、22b)之间并且具有与所述马达(I)的外部直径(DI)相等的直径的圆柱形空间(EC)内延伸。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述定子(30)包括平行于所述转子的旋转轴线(XX)并且不支撑任何线圈的金属杆(31)。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述定子(30)交替地包括各自支撑朝向所述旋转轴线(XX)偏移的线圈(35)的肘状杆(31’)和不支撑线圈的直的杆(31)。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述载体结构(32)抵靠所述转子盘(22a、22b)被安装在所述转子(20)的轴(21)上的预紧轴承(50)上。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述载体结构(32)为平行于所述转子的旋转轴线(XX)的相互嵌套的两个部分(32a、32b)。·
20.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述载体结构(32)具有局部凹陷(39、40)，所述局部凹陷用于传感器(12)的部分(13)的通过和/或用于保持属于所述定子的金属杆(31)。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述载体结构(32)包括环绕至少某些金属杆(31’ )的一部分的嵌钉(42c)，所述嵌钉用于吸收径向力。
22.根据权利要求17至20中的任一项所述的马达，其特征在于，所述载体结构(32)包括由吸收局部凹陷上的或嵌钉上的振动的材料制成的插入件。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述马达包括至少一个弹性密封件(33a、33b)，特别是O型环密封件，所述弹性密封件的外部直径大于所述载体结构的外部直径,并且所述载体结构包括至少一个所述密封件能够定位于其中的凹槽(43a、43b)。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述马达包括壳体，具有所述定子(30 )和所述转子(20 )的所述载体结构(32 )被插入所述壳体中。
25.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述杆(31、31’)具有以如下方式适应于所述磁体(24)的区段:当杆和磁体面向彼此时，在所述杆和所述磁体之间布置有大体上恒定厚度的间隙。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述杆(31、31’)通过使用机加工的钢板的堆叠形成。
27.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述金属杆具有两种不同的类型(31、31’)，围绕所述旋转轴线(XX)交替布置。
28.根据权利要求27所述的马达，其特征在于，仅有某些杆(31’)支撑单独的线圈(35)。
29.根据权利要求27或28所述的马达，其特征在于，第一种类型的杆(31)沿与所述转子(20)的旋转轴线(XX)平行的直线延伸。
30.根据权利要求27至29中的任一项所述的马达，其特征在于，第二种类型的杆(31’)包括沿与所述转子(20)的旋转轴线(XX)平行的直线延伸的外部部分(312’a、312’b)和相对所述外部部分呈肘状的内部部分(314’、316’a、316’b)。
31.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述杆(31、31’)在在它们的位于所述载体结构(32)上的部分上和/或在所述转子(20)的盘(22a、22b)的右边具有至少一个较小径向厚度的区域(34)。
32.根据前述权利要求中的任一项所述的马达，其特征在于，所述载体结构(32)的外部直径小于或等于所述定子(30)的外部直径。
33.用于封闭 或防晒的设施，其包括封闭屏幕和机动单元，所述设施的特征在于，所述机动单元包括根据前述权利要求中的任一项所述的马达(I)。
【文档编号】H02K21/12GK103444061SQ201280013882
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月16日 优先权日:2011年3月17日
【发明者】P-E·卡瓦雷克, 诺伯特·迪皮莱特, 弗里德里克·马拉瓦尔 申请人:Somfy两合公司