CN102340202B

CN102340202B - 小型电动机及其制造方法

Info

Publication number: CN102340202B
Application number: CN201110208028.0A
Authority: CN
Inventors: 戴维·拉蒙; 雷莫·霍夫施泰特尔; 雨果·弗里奇
Original assignee: Maxon Motor AG
Current assignee: Maxon Motor AG
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2031-07-19
Also published as: US20120013209A1; CN102340202A; ES2397938T3; EP2410634B1; US8648508B2; EP2410634A1

Abstract

本发明涉及小型电动机及其制造方法。小型电动机(1)优选配置为爪极式电动机。小型电动机(1)包括：壳体(4)；定子(3)，其包括至少两个定子线圈(10，10′)；转子(2)，其具有旋转轴线(7)；及柔性导体金属薄片(14)，其用于定子线圈(10，10′)的电连接。导体金属薄片(14)包括线圈连接触点(13)、外部连接触点(19)、以及在线圈连接触点(13)和外部连接触点(19)之间的导体线路。定子线圈(10，10′)的接头(12)与导体金属薄片(14)的线圈连接触点(13)电接触。根据本发明设置为，导体金属薄片(14)被配置为具有至少两个连接部(16，16′)的细长条板，连接部(16，16′)以彼此间隔的关系设置并且包括所述线圈连接触点(13)。

Description

小型电动机及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种小型电动机和用于制造这种电动机的方法。具体地，本发明涉及一种爪极式电动机。

背景技术

很多小型电动机的应用领域都要求不断提高微型化的程度。电动机必须按照越来越缩减且紧凑的尺寸来构造从而适用于应用设备(例如，在医学工程中)。这尤其要求节省空间的电动机壳体结构以及单个电动机构件的明智有效的布局和设计。在电动机本身中的电连接件和导体线路的优化布局成为关键。

从现有技术中通常可知，定子线圈的电连接件以绞线被引导出电动机壳体。DE 3639004A1进一步公开了具有两个定子线圈的爪极式电动机，其中印刷电路板被用于电接触两个定子线圈。印刷电路板是环状的且设置在两个定子线圈之间。定子线圈的接头被电连接到印刷电路板的线圈连接触点上。印刷电路板上的导体线路从线圈连接触点延伸至外部连接触点，该外部连接触点容纳于从电动机的壳体径向凸出的一个或多个电路板凸出物上。印刷电路板的这些径向凸出物被配置用于与电连接电缆插头连接。在DE 3639004A1中进一步描述了，也可以用导体金属薄片来替代印刷电路板，其中导体金属薄片的布局和设计实质上与印刷电路板的原理一致。在DE 3639004A1中所描述的导体金属薄片的应用中，容纳外部连接触点的金属薄片的凸出物也被径向地引导出电动机壳体。因为导体金属薄片被设置在爪极式电动机的两个定子线圈之间，所以电动机的装配变得相对复杂，因此难以实现这种装配的自动化。此外，因为与导体金属薄片的凸出物的插头连接被定位于壳体径向上的外部，所以径向地向外引导连接触点或者导体金属薄片的凸出物必然伴有电动机单元的大的结构体积或较大的总直径。此外，从DE 3639004A1已知的构思相对而言不灵活，并且仅允许通过插头式印刷电路板或导体金属薄片来实现两个定子线圈的电连接。

发明内容

因此，本发明的目标是为小型电动机尤其是爪极式电动机提供一种创新的构思，其构思允许小型电动机的简单的制造和装配，并且提供节省空间的电连接的布局。此外，实现了小型电动机的廉价制造。

通过独立权利要求1的技术特征实现了此目标。因此，在具有用于定子线圈的电连接的导体金属薄片的小型电动机中，当导体被配置为具有彼此以间隔的关系设置并且包括线圈连接触点的至少两个连接部的细长条板时，所述目标根据本发明得以实现。由于像细长条板的导体金属薄片的配置，数个定子线圈能够在电动机的内侧或外侧的很不同的位置上电接触。比起从现有技术已知的构思，由于这种使定子线圈接触的非常灵活的构思，所述装配过程也能够更灵活且更廉价地配置。柔性细长条板能够以任何所需方式被引导穿过电动机或者沿着壳体被引导，从而允许安装空间的优化使用并且因此进一步微型化。另外，外部连接触点的布局不受任何空间上的限制。

从属权利要求的目标是对本发明进一步的设计。

在本发明的一个优选实施例中，连接部朝着垂直于小型电动机的转子的旋转轴线的方向定向并且被赋予圆环状配置，转子被圆环状连接部所包围。这就允许在待被接触的定子线圈的前面、中间或后面的连接部的极其节省空间的布局。

优选地，连接部被设置在小型电动机的轴向的不同位置上，每个连接部均提供不同的定子线圈的电连接。这就相当大地简化了小型电动机的装配。

优选地，导体金属薄片包括正好两个连接部。这个实施例特别推荐给具有两个定子线圈的微型爪极式电动机。

从径向延长面上看，如果导体金属薄片条板在连接部之间至少部分在外侧上沿壳体延伸，则电动机本身不需要任何用于电连接件的安装空间。如果壳体设置在外侧上并具有为容纳导体金属薄片条板的对应的凹槽或压平部，则这将进一步优化紧凑的结构。

如果壳体在两端被壳体盖所封闭，则能够保证一种非常简单的且自动化的装配，其中至少一个壳体盖包括腔室状的凹进部，该凹进部用于容纳导体金属薄片条板的凸出圈。

在本发明的另一个优选实施例中，外部连接触点被设置在导体金属薄片条板的一个端部。这里优选地，此端部通过在两个壳体盖的其中一个上的狭缝沿轴向被引导出壳体。这允许沿径向上的非常紧凑的结构，因为与现有技术相比，此实施例不要求在壳体径向外侧上的任何插头连接件等。

如果在本发明的另一个优选实施例中，聚酰亚胺被用于导体金属薄片的载体材料，则在装配中对柔性导体金属薄片的弯曲处理变得极其简单。此外，以聚酰亚胺作为载体材料实现了较高的绝缘值和较长的使用寿命。

在本发明的另一个优选实施例中，定子线圈的接头与在柔性导体金属薄片上的线圈连接触点焊接在一起。这确保了一种可靠的且持久的连接，例如这种连接不会被在操作过程中产生的不同的热度导致的电动机组件的单个构件的变形所破坏。

在本发明的另一个优选实施例中，定子还包括每个定子线圈的一个极齿缘(pole tooth rim)，导体金属薄片的连接部沿轴向被对应地设置在每个极齿缘的一侧并且定子线圈被设置在极齿缘的另一侧，并且对应的定子线圈的接头经过极齿缘的开口被引导至相关联的连接部的一侧。此实施例呈现了极其简单地装配小型化的爪极式电动机的优势。

如果连接部和定子线圈被粘结到对应的相关联的极齿缘上，则能够再次简化装配操作。这就以低成本实现了极其可靠的所述构件的接合。优选地，在壳体内的定子线圈安装之前实现粘接操作。因此能够以简单的方法、低廉的成本以及最重要的是以自动化方式的实现极齿缘与对应的相关联的定子线圈及相关联的连接部之间的接合，所述构件的接合相当大地简化了额外的装配过程。

附图说明

现在将参考附图更详细地解释本发明的一个优选实施例，其中：

图1显示了根据本发明的小型电动机的纵截面的斜视图；

图2显示了图1中所示的根据本发明的小型电动机的纵截面，而未图示在左侧的转子和壳体盖；

图3显示了图1和图2中所示的根据本发明的小型电动机在装配前处于展开状态的柔性导体金属薄片；以及

图4显示了图1的纵截面的分解图。

具体实施方式

就以下内容，使用相似的附图标记表示相似的部件。

如图1所示，根据本发明的小型电动机1以爪极式电动机的方式被配置并且包括转子2、定子3、以及壳体4，该壳体4牢固地连接到定子3并且壳体4的两端通过对应的壳体盖5轴向地封闭。根据本发明的爪极式电动机1的定子3包括两个定子线圈10和10′，所述定子线圈10和10′中被赋予圆环状结构并且被设置为与转子2的旋转轴线7同轴。定子线圈10和10′的每一个被分别粘结到相关联的极齿缘11和11′，并且定子线圈10和10′彼此沿轴向邻接。定子线圈10和10′在外面被壳体4包围。根据本发明的爪极式电动机1的转子2实质上由中空柱形永磁体8和被永磁体8包围且连接到所述磁体上的轴6构成，并且转子2通过位于两个壳体盖5内的对应的烧结滑动轴承9支撑。柔性导体金属薄片14实质上被配置为具有两个连接部16和16′的细长条板，该导体金属薄片14被设置用于两个定子线圈10和10′的电连接。

尤其从图2中可见，第一连接部16提供第一定子线圈10的连接并且第二连接部16′提供了第二定子线圈10′的电连接。两个连接部16和16′都被赋予实质上圆环状的外形，并且就像定子线圈10和10′以及相关联的极齿缘11和11′一样包围转子2(图2中没有显示)。第一连接部16沿轴向设置在定子线圈10的前面以及在第一极齿缘11的前面，并且粘结到极齿缘11。柔性导体金属薄片14的细长条板从第一连接部16沿壳体4的轴向延伸的外部凹槽15延伸到第二连接部16′，该第二连接部16′沿轴向设置在第二定子线圈10′以及相关联的极齿缘11′之后。第二连接部16′也被粘结到第二极齿缘11′。为了允许根据本发明的爪极式电动机的装配，两个连接部16和16′之间的导体金属薄片14的连接条板比两个连接部16和16′之间的轴向距离略长。因此，细长条板的随后的剩余部分在安装完成的状态下以圈20的形式容纳在右手边的壳体盖5的凹进部17中。

因为图2没有显示转子和左侧的壳体盖，所以第一定子线圈10与柔性导体金属薄片14的第一连接部16的接触清楚可见。定子线圈10的接头12通过极齿缘11的开口并且焊接到第一连接部16的线圈连接触点13上。虽然没有显示通过柔性导体金属薄片14的第二连接部16′的第二转子线圈10′的电接触，但是可通过类似手段实现。在第二连接部16′之后，形成为细长条板的导体金属薄片14经过在右手边的壳体盖5上的狭缝18被轴向引导至外部。因此，柔性导体金属薄片14不需要任何额外的径向上的安装空间，并且由此允许一种非常紧凑的结构。外部连接触点19被定位在配置为细长条板的导体金属薄片14的端部，该端部经过在壳体盖5上的狭缝18被引导至外部，所述外部连接触点19通过导体线路分别被连接到在两个连接部16和16′的其中一个上的线圈连接触点13。

图3显示了在根据本发明的爪极式电动机1的装配前处于展开状态的柔性导体金属薄片14，其被配置为细长条板。在此聚酰亚胺被用于导体金属薄片衬底。两个连接部16和16′的每一个均包括两个线圈连接触点13，其经由导体金属薄片14的对应的导体线路(未显示)依次连接到四个外部连接触点19的其中一个上。被配置为细长条板的导体金属薄片14因此在两个连接部16和16′间略小，这是因为必须将四个导体线路容纳在细长条板的邻接第二连接部16′的部分上，但是仅有两个导体线路在所述部分延伸。连接部16和16′的距离被选定为使得在装配中无需提高在导体金属薄片14上的机械压力就能够容易地使条板变形，此压力会损坏导体线路或者导体金属薄片衬底。应当指出的是，展开状态的细长条板不必延伸成一条直线。在所示情况下，细长条板的邻接第二连接部16′的自由端也可选择地以任何所需角度从第二连接部16′转向。例如，导体金属薄片14的细长条板的自由端能够从第二连接部16′垂直向上或向下延续。与所示的线性延伸不同，此种情况的结果是根据本发明的小型电动机在安装完成状态下的自由端能够偏移90°而定位在壳体4的周向上。

图4为图1的纵截面的分解图。在此示例中，分别显示了根据本发明的爪极式电动机的单个构件的切面视图。电动机的壳体以金属注射成形(MIM)的方法被整体制造。由于根据本发明的导体金属薄片14的使用，可以实现爪极式电动机的简单且自动化的安装。为此，定子线圈10和10′借助安装工具对应地胶合到相关联的极齿缘11和11′的一侧。通过另外的安装工具的帮助，柔性导体金属薄片14的圆环状连接部16和16′胶合到对应的极齿缘11和11′的另一侧。图2所示的定子线圈10和10′的接头12之后焊接到为此目的设置的导体金属薄片14的线圈连接触点13上。因此通过少量的工作步骤和电接触就能安装根据本发明的小型电动机1的定子3。从而能够将两个定子线圈组插入到壳体中并成一直线，每个定子线圈组由对应的极齿缘11和11′、对应的定子线圈10和10′、以及对应的相关联的连接部16和16′构成。为了这一目的，形成为细长条板的导体金属薄片14被弯曲成正确的形状，并且细长条板的自由端滑过位于右手边的壳体盖5上的狭缝18。在此重要的是右手边的壳体盖5的精确的对齐，从而使被配置为圈20的导体金属薄片14的细长条板的凸出部分能够容纳到右手边的壳体盖5的为此所提供的凹进部17内，并且同时狭缝18采取为使导体金属薄片14的自由端穿过其中的正确位置。此后安装转子2和两个壳体盖5。

应当被指出的是，根据本发明的导体金属薄片也允许在具有多于两个定子线圈的电动机上实施。为此，相应地更多数量的连接部设置在被配置为细长条板的导体金属薄片14上。细长条板在此从第一定子线圈沿电动机壳体外侧延伸至第二定子线圈，从所述第二线圈在相反侧上再次沿电动机壳体外侧延伸至第三定子线圈，并且以此方式延伸至最后一个定子线圈，并从最后一个定子线圈处穿过壳体盖。

当然通过根据本发明的导体金属薄片的方式所实施的电连接不仅限于爪极式电动机，而且也能够被转移到其他种类的电动机。

Claims

1.一种小型电动机（1），包括：壳体（4）；定子（3），其包括至少两个定子线圈（10，10'）以及每个所述定子线圈（10，10'）一个对应的极齿缘（11，11'）；转子（2），其具有旋转轴线（7）；以及柔性导体金属薄片（14），其用于所述定子线圈（10，10'）的电连接，其中所述导体金属薄片（14）包括线圈连接触点（13）、外部连接触点（19）、以及在所述线圈连接触点（13）和所述外部连接触点（19）之间的导体线路，并且其中所述定子线圈（10，10'）的接头（12）电接触所述线圈连接触点（13），另外，其中所述导体金属薄片（14）被配置为具有至少两个连接部（16，16'）的细长条板，所述两个连接部（16，16'）以彼此间隔的关系设置并且包括所述线圈连接触点（13），其中所述连接部（16，16'）设置在所述小型电动机（1）的轴向的不同位置上，所述连接部（16，16'）中的每个均提供不同的定子线圈（10，10'）的电连接，所述小型电动机（1）的特征在于，在每个所述极齿缘（11，11'）的一侧沿轴向均设置有所述导体金属薄片（14）的对应的所述连接部（16，16'），并且在所述极齿缘（11，11'）的另一侧设置有对应的所述定子线圈（10，10'），其中对应的所述定子线圈（10，10'）的所述接头（12）经过所述极齿缘（11，11'）的开口穿到相关联的所述连接部（16，16'）的一侧。

2.根据权利要求1所述的小型电动机（1），其特征在于，所述连接部（16，16'）朝着与所述旋转轴线（7）垂直的方向定向并且被赋予实质上圆环状的配置，其中所述转子（2）被所述圆环状连接部（16，16'）所包围。

3.根据权利要求1或2所述的小型电动机（1），其特征在于，所述导体金属薄片（14）包括正好两个所述连接部（16，16'）。

4.根据权利要求3所述的小型电动机（1），其特征在于，所述条板在所述连接部（16，16'）之间至少部分在沿所述壳体（4）的外侧上延伸。

5.根据权利要求4所述的小型电动机（1），其特征在于，在外侧，所述壳体（4）包括为容纳所述条板的对应的凹槽（15）或压平部。

6.根据权利要求1、2、4或5中的任意一项所述的小型电动机（1），其特征在于，所述壳体（4）在其两端被壳体盖（5）封闭，其中至少一个所述壳体盖（5）包括用于容纳所述条板的凸出圈（20）的类似腔室状凹进部（17）。

7.根据权利要求1、2、4或5中的任意一项所述的小型电动机（1），其特征在于，所述外部连接触点（19）被设置在所述条板的一个端部处。

8.根据权利要求7所述的小型电动机（1），其特征在于，所述端部沿轴向被引导穿过并穿出在两个所述壳体盖（5）的其中一个上的狭缝（18）。

9.根据权利要求1、2、4或5中的任意一项所述的小型电动机（1），其特征在于，所述导体金属薄片（14）的载体材料为聚酰亚胺。

10.根据权利要求1、2、4或5中的任意一项所述的小型电动机（1），其特征在于，所述接头（12）与所述线圈连接触点（13）焊接在一起。

11.根据权利要求1、2、4或5中的任意一项所述的小型电动机（1），其特征在于，所述连接部（16，16'）和所述定子线圈（10，10'）粘结到对应的相关联的所述极齿缘（11，11'）。

12.一种小型电动机（1）的制造方法，所述小型电动机（1）包括：壳体（4）；定子（3），其包括至少两个定子线圈（10，10'）以及每个所述定子线圈（10，10'）一个对应的极齿缘（11，11'）；转子（2），其具有旋转轴线（7）；以及柔性导体金属薄片（14），其用于所述定子线圈（10，10'）的电连接，其中所述导体金属薄片（14）包括线圈连接触点（13）、外部连接触点（19）、以及在所述线圈连接触点（13）和所述外部连接触点（19）之间的导体线路，并且其中所述定子线圈（10，10'）的接头（12）电接触所述线圈连接触点（13），另外，其中所述导体金属薄片（14）被配置为具有至少两个连接部（16，16'）的细长条板，所述连接部（16，16'）以彼此间隔的关系设置并且包括所述线圈连接触点（13），其中所述连接部（16，16'）设置在所述小型电动机（1）的轴向的不同位置上，所述连接部（16，16'）中的每个均提供不同的所述定子线圈（10，10'）的电连接，所述小型电动机（1）的特征在于，在每个所述极齿缘（11，11'）的一侧沿轴向上均设置有所述导体金属薄片（14）的对应的所述连接部（16，16'），并且在所述极齿缘（11，11'）的另一侧设置有对应的所述定子线圈（10，10'），其中对应的所述定子线圈（10，10'）的所述接头（12）经过所述极齿缘（11，11'）的开口穿到相关联的所述连接部（16，16'）的一侧，并且其中，在所述壳体（4）内安装所述定子线圈（10，10'）之前，所述连接部（16，16'）和所述定子线圈（10，10'）粘结到对应的相关联的所述极齿缘（11，11'）。