CN103929037B - 具有电子换向的多极电机的尤其用于旋转门的驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动单元，尤其是用于旋转门的驱动单元，其具有电子换向的多极电机（1），该多极电机具有定子部分（10）和转子部分（12），该定子部分可布置在静止的结构部件（11）上，该转子部分可以与可旋转驱动的组件，尤其是与旋转门的旋转栅门无传动地连接，其中，定子部分（10）和转子部分（12）基本上由叠板状堆叠的板材元件（13、14）构成，并且其中，定子部分（10）的板材元件（13）和转子部分（14）的板材元件（14）彼此平行延伸。本发明还涉及一种具有所述的驱动单元的旋转门。

Description

具有电子换向的多极电机的尤其用于旋转门的驱动单元

技术领域

本发明涉及一种驱动单元，尤其是用于旋转门的驱动单元，其具有电子换向的多极电机。此外，本发明还涉及一种具有包括电子换向多极电机的驱动单元的旋转门。

背景技术

DE102006015065A1描述了一种具有电子换向的多极电机的驱动单元，该多极电机也被称为力矩电机。转矩通常通过固定的定子实现，该定子通过气隙将转矩直接传递到转子上。在这种驱动方案中，取消了机械传递元件，像例如传动装置，并因此也消除了通过传动机构引起的不精确性。此外，多极电机提供了几乎没有磨损且无需维护的运行。多极电机具有定子部分，该定子部分例如法兰连接在机器的结构部件上。此外，多极电机还具有转子，该转子构造为环状并可转动地容纳在定子上。

DE102010024108A1示出一种用于旋转门的驱动单元，该驱动单元构造为电子换向的多极电机。该多极电机具有圆盘状的扁平的外形，并且描述为具有小于80mm的结构高度。由此，多极电机以特别有利的方式适用于驱动旋转门的旋转栅门，这尤其是因为不需要传动装置来将多极电机的转子部分的转动运动传递到旋转栅门上。

多极电机具有多个线圈元件和多个磁性元件，并且线圈元件优选布置在定子部分上，而磁性元件优选布置在转子部分上。如果线圈元件在电子换向的情况下被通电，那么通过线圈元件被依次通电得到了围绕驱动轴线环绕的磁场，由此实现了定子部分在转子部分上的转动运动。定子部分通常由壳体组件来构建，在这些壳体组件中转子部分与壳体的对称轴线同心地旋转。为了改善磁场闭合（der magnetische Feldschluss），线圈元件具有铁素体芯，在该铁素体芯上安置有绕组体。磁性元件也可以由铁素体元件容纳，通过该铁素体元件同样优化了磁场闭合。用于磁性元件和线圈元件的绕组体的铁素体容纳元件在这种情况下大多布置在多极电机的壳体组件上。由此产生一种高成本的、通常包括铸件和切削加工成的部件的结构，其被设计用于将转子部分与定子部分之间的区域尽可能密封。还产生了如下的缺点，即，多极电机经常由壳体包围，从该壳体引出了同样必须被密封的从动轴。这种电机的基本结构基本上构造为长圆柱形，并且衔铁沿着长圆柱形定子壳体的对称轴线旋转。

发明内容

从现有技术的缺点出发，本发明的任务在于，提供一种具有电子换向的多极电机的驱动单元，其中，多极电机具有尽可能扁平及同时扁平的[CU1]实施方式，并且由简单的元件来构建。本发明的任务尤其在于使多极电机以简单的方式实施有如下外形，该外形使多极电机可以安装到旋转门中并且由此能够以简单的方式用于驱动旋转门的旋转栅门。

该任务从根据权利要求1的具有区别技术特征的驱动单元出发来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中进行说明。

为了解决该任务，本发明提出了一种根据权利要求1的驱动单元。该驱动单元尤其构造用于旋转门，并且实施有电子换向的多极电机，其中，多极电机具有定子部分和转子部分，该定子部分可布置在静止的结构部件上，该转子部分可以与可旋转驱动的组件，尤其是与旋转门的旋转栅门无传动地连接，其中，定子部分和转子部分基本上由叠板状堆叠的板材元件构成，并且其中，定子部分的板材元件和转子部分的板材元件彼此平行延伸。

通过根据本发明的具有彼此平行延伸的板材元件的定子部分和转子部分的设计方案，以简单的方式提供了如下电子换向的多极电机，其可以具有扁平的盘状的外形，以便可以有利地用于驱动旋转门中的旋转栅门。如果板材元件叠板状堆叠，那么可以构造出尤其可以具有圆盘状或盆状外形的体积体，其中，为了形成定子部分10或转子部分12也可以使用仅一个或几个板材元件。因此，定子部分可以有利地具有圆盘形状或盆形状，并且转子部分同样也可以具有圆盘形状或盆形状。在这种情况下，用于形成定子部分的板材元件和用于形成转子部分的板材元件不必分别具有彼此相同的形状，并且当不同设计的板材元件叠板状上下堆叠时，通过板材元件的不同的截面可以提供三维的体积体。尤其有利的是，存在可以将线圈元件容纳在定子部分10的板材元件上并且将磁性元件容纳在转子部分的板材元件上的可能性。

多极电机也被称为力矩电机并且原则上具有布置在环形轨道上的线圈元件，这些线圈元件与同样布置在环形轨道上的磁性元件对置，例如在内侧、在外侧或者在轴向上对置，从而形成了大极数的（hochpolig）、高转矩的直接驱动。

特别有利的是，电子换向的多极电机的基本上圆地、扁平地构造的基本结构的高度与直径之比可以具有至少为1:3，优选至少为1:4，特别优选至少为1:5并且最优选至少为1:8以及更大的值。高度与直径之比由多极电机的圆盘状或盆状定子部分与圆盘状或盆状转子部分的平行距离与定子部分和/或转子部分的直径得出。通过将线圈元件和磁性元件布置在定子部分与转子部分之间，才可以得到直至1:8和更大的高度与直径之比，并且已经表明甚至多极电机的基本结构也可以用作用于旋转门的驱动器，其可以达到大于1:12的高度与直径之比。

在这种情况下，多极电机的扁平的、圆盘状的结构形式引起可实现的对于旋转门的运行而言也需要的高转矩的正面效果，这是因为线圈元件与磁性元件之间的环绕的气隙半径可以构造为很大，尤其是当多极电机构造为外转子

时。

特别有利的是，定子部分和/或转子部分可以具有圆盘状的或盆状的外形，该外形通过一个且优选多个板材元件的基本形状确定。在这种情况下，转子部分可以基本上与定子部分平面平行地延伸，尤其是通过定子部分的板材元件根据本发明与转子部分的板材元件平行地延伸。如果定子部分以及优选转子部分都具有盆状的外形，那么至少一个底部区域可以形成板材元件并同样具有平面的延伸，其中，盆形状例如可以通过拉深过程或者通过投影挤压来制造。例如，盆状的转子可以钟罩式地覆盖定子，从而使线圈元件和磁性元件可以在受到转子的盆形状保护的情况下容纳在转子部分与定子部分之间。因此，转子部分可由多个在平面中延伸的板材元件形成，这些板材元件叠板状上下堆叠，并且最后的板材元件例如可以具有通过例如拉深或投影挤压(Projectiondrueken)产生的第三维度。

另一优点在于，用于形成定子部分的板材元件可以具有至少部分为梳状的结构区段，其中，在这些结构区段上可以容纳有线圈元件，这些线圈元件尤其布置在定子部分与转子部分之间。除了用于容纳线圈体的板材元件，还可以设置有形成定子的基本结构的其他板材元件，尤其是可以设置有底部板材，该底部板材在多极电机的整个平面横截面上延伸。而板材元件也可以环状地或者节段状地构造有梳状结构区段，并且梳状结构区段可以具有线圈齿，在这些线圈齿上可以容纳线圈体。

按照根据本发明的驱动单元的另一有利实施方案，可以在定子部分与转子部分之间的布置中设置有多个磁性元件，其中，这些磁性元件布置在一个或多个形成转子部分的板材元件上。尤其地，磁性元件可以通过如下方式布置在多个板材元件上，即，使磁性元件在叠板状上下堆叠的板材元件的多个侧面上延伸。尤其是由此进一步优化了磁场闭合，这是因为板材元件在穿过磁场闭合的场线的平面中延伸。场线因此不必从板材元件引向板材元件，而是可以在其中每个板材元件的平面延伸中扩展。

板材元件可以至少部分由可磁化材料，尤其是铁材料构成。特别有利的是具有例如可以达到直至15,000的值的磁导率的金属材料，从而这些材料尤其具有铁磁性。优选地，无定形金属或者甚至纳米晶体金属也可以用于形成板材元件的可以具有明显提高的磁导率的部分。

因此，形成定子部分并用于容纳线圈元件的板材元件和/或形成转子部分并用于容纳磁性元件的板材元件可以分别形成导磁轭体。尤其是在具有铁磁特性的板材元件的材料选择情况下，可以特别有利地形成导磁轭体。在这种情况下，用于形成定子部分和/或用于形成转子部分的板材元件原则上不必具有相同的材料选择，并且例如定子的底部板材和/或转子的覆盖板材（在其上例如可以布置有要驱动的组件）可以由非铁磁性材料，例如铝构成。

板材元件可以平面地或者环状地围绕多极电机的中轴线延伸，该中轴线可以形成驱动轴线。但是，特别有利的是，板材元件可以通过板材节段形成，这些板材节段尤其能够以平面对平面上下堆叠的方式彼此组装成和/或彼此接合成扁平圆柱形的多极电机。由此，可以将用于提供板材元件所需的材料使用最小化，并且可以将半月形或镰刀形的板材节段以如下方式彼此组装，即，使得板材元件例如形成尤其用于容纳磁性元件或线圈元件的环。在这种情况下，当这些板材节段既在平面内彼此接合并且也以平面对平面的方式上下堆叠时，它们可以通过材料锁合（stoffschlüssig）的接合方法或者通过连接元件彼此接合。

另一优点在于，转子部分可以通过轴承装置以在定子部分上大致平面平行的布置可以驱动轴线转动地容纳。转子部分可以具有基本上平面的外形，并且仅为了将磁性元件引入在其上或其内布置有线圈元件的环内，转子部分可以具有承载区段以安装磁性元件。同样，定子部分也可以具有基本上平坦的延伸，并且仅为了容纳线圈元件，定子部分可以具有在其上容纳有线圈元件的区段。特别有利的是，磁性元件可以布置在布置于环形轨道上的线圈元件的外侧，从而多极电机构造为外转电机，由此可实现特别高的转矩。轴承装置可以具有至少一个滚动轴承，该滚动轴承可以实施为轴向轴承，也存在轴承装置至少部分通过滑动轴承形成的可能性，该滑动轴承构造为轴向轴承和/或径向轴承。

在转子部分上的磁性元件可以形成径向间隙地与定子部分上的线圈元件对置地布置，其中，线圈元件和磁性元件彼此间可以具有轴向错开部。轴向错开部可以通过如下方式构成，即，使定子部分可以通过磁性元件的磁性作用自保持地布置在定子部分上。在这种情况下，不必为线圈元件通电，并且通过磁性元件的轴向错开部产生了施加到转子部分上的轴向力，从而使它自保持地布置在定子部分上。尤其地，通过轴向错开部导致的力作用可以通过如下方式来设计，即，使定子部分与转子部分之间的轴承装置保持在接合的布置中，而不需要在轴向上形状锁合（formschlüssig）的保持元件来提供转子部分在定子部分上防丢失的布置。

此外，本发明还涉及一种具有驱动单元的旋转门，该驱动单元具有电子换向的多极电机，该多极电机具有布置在旋转门的静止的结构部件上的定子部分以及可与旋转门的旋转栅门传动地连接的转子部分，其中，定子部分和转子部分基本上由叠板状堆叠的板材元件构成，并且其中，定子部分的板材元件和转子部分的板材元件彼此平行延伸。以上结合驱动单元所描述的其他特征和所属优点同样被考虑到根据本发明的具有这种驱动单元的旋转门中。

附图说明

下面参照附图与对本发明的优选实施例的描述一起更详细地描述其他改进本发明的措施。

图1示出用于形成驱动单元的多极电机的第一实施例，其中，多极电机具有转子部分和定子部分，它们部分地由叠板状堆叠布置的板材元件形成，

图2示出具有定子部分和转子部分的驱动单元的另一实施例，其中，定子部分和转子部分分别完全由以叠板状上下堆叠的板材元件形成，以及

图3示出驱动单元的另一实施例，该驱动单元构造为电子换向多极电机并形成内转子

具体实施方式

图1示出用于形成驱动单元的电子换向多极电机1的实施例，该驱动单元例如可以用于驱动旋转门中的旋转栅门。多极电机1具有定子部分10和转子部分12，其中，定子部分10首先包括基座元件25，通过该基座元件借助螺栓元件26将定子部分10安装在结构部件11上。此外，定子部分10包括多个板材元件13，这些多个板材元件针对它们的平面延伸以不同的方式实施。示例性地示出了基本上在定子部分10的整个横截面上延伸的板材元件13，并且其他板材元件13具有梳状的结构元件15，并且在梳状的结构元件15的齿上容纳有线圈元件16。板材元件13通过螺栓形式的连接件27叠板状上下堆叠，并且板材元件13的堆叠方向对应于多极电机1的驱动轴线22的延伸方向。

构造有梳状结构的板材元件13可以实现多个线圈元件16在环形轨道上的布置，从而在通过线圈元件16形成的线圈环内形成空间，在该空间中可以容纳组件。在由线圈元件16围成的空间内，示例性地示出控制单元28，该控制单元主要用于控制多极电机的运行。特别地，可以通过控制单元28进行线圈元件16的电子换向，为此示例性地示出在控制单元28与线圈元件16之间的电连接装置29。

转子12例如具有通过改型方法构造为盆状的板材元件14。在板材元件14的平坦面上布置有平行于板材元件14延伸的覆盖元件30。在盆状的转子部分12内侧布置有磁性元件17，该磁性元件在外侧包围线圈元件16。由此，根据所示实施例的多极电机1构造为所谓的外转电机。

磁性元件17与线圈元件16一起形成围绕驱动轴线22环绕的径向间隙23，磁性元件17以该间隙与线圈元件16或者板材元件13的梳状的结构区段15的齿间隔开。在这种情况下，设置有线圈元件16与磁性元件17之间的轴向错开部24，从而使磁性元件17在一侧凸出超过线圈元件16。由此，在驱动轴线22的方向上产生了施加到转子部分12上的轴向力，从而通过轴向错开部24将转子部分12通过磁力保持在定子部分10上。

轴承装置19用于可转动地容纳平面平行于定子部分10延伸的转子部分12，并且该实施例示出了具有轴向的和径向的滑动轴承21的轴承装置19。在轴承装置19内侧示出了从动轴31，该从动轴示例性地实施为花键轴并且可无传动地布置在旋转门的旋转栅门上。作为备选，旋转门的旋转栅门可以平面地安装在板材元件14上或者覆盖元件30上。

多极电机1的实施例表明，并不是定子部分10和转子部分12的所有组成部分都必须由多个板材元件13和14来构建。在本发明的意义上，多极电机1的特别有利的设计方案利用下面的图2和3来描述，其具有定子部分10和转子部分12，它们基本上仅由板材元件13和14来构建。

图2示出具有定子部分10的多极电机1的实施例，该定子部分布置在结构部件11上，结构部件11例如可以是旋转门的地板元件或天花板元件。转子部分12通过轴承装置19可转动地容纳在定子部分10上，其中，轴承装置19包括滚动轴承20和滑动轴承21。

定子部分10仅由平坦地构造的板材元件13形成，这些板材元件叠板状上下堆叠并通过连接件27彼此保持在一起。堆叠的板材元件13通过螺栓元件26安装在结构部件11上。板材元件13的一些部分通过结构区段15形成，这些结构区段构造为梳状并包括齿，在这些齿上容纳有线圈元件16。线圈元件16围绕驱动轴线22在环形轨道上分布，并因此形成线圈环。在线圈元件16外侧布置有磁性元件17，这些磁性元件容纳在转子部分12上。转子部分12同样具有多个上下堆叠地布置的板材元件14，并且转子部分12的板材元件14也通过另一连接件27彼此保持在一起。

磁性元件17容纳在其上的板材元件14具有侧面18。在这种情况下，磁性元件17容纳在板材元件14的侧面18上，从而使多个板材元件14在磁性元件17的高度上延伸。由此，优化了通过在磁性元件17后方在背侧延伸的板材元件14的区域形成的磁场闭合的最大化。在这种情况下，用于形成定子部分10的板材元件13和用于形成转子部分12的板材元件14的延伸方向重合在相同的平面中，并且在线圈元件16的背侧，用于容纳线圈元件16的结构区段15也导致磁场闭合的最大化。

螺栓元件26用于多极电机1在结构部件11上的装配，并且为了可以用工具够到螺栓元件26，转子部分12的板材元件14具有工具孔32。因此，多极电机1可以已经被预装配好待用，以便也连同已经布置在定子部分10上的转子部分12一起将多极电机1安装在结构部件11上。

图3最后示出具有定子部分10并具有转子部分12的多极电机1的最后一个实施例，其中，定子部分10由多个叠板状上下堆叠的板材元件13组成，并且转子部分12同样由多个叠板状上下堆叠的板材元件14组成。在这种情况下，各单个板材元件13和14以平面方式在扁平的、盘状的多极电机1的整个范围上构造并形成承载的板材元件13。构造为环状的板材元件13用于容纳线圈元件16，并且同样构造为环状的板材元件14形成磁性元件17的容纳部。在这种情况下，磁性元件17示例性地布置在线圈元件16的内侧，从而使多极电机1的实施例形成内转电机。

作为环状设计的备选，用于容纳线圈元件16和磁性元件17的板材元件13和14也可以通过板材节段形成，从而使板材元件13和14不必完全实施为围绕驱动轴线42形成的环。板材元件13和14可以由多个板材节段组成，这些板材节段以平面对平面上下堆叠的方式彼此组合成和/或彼此接合成扁平圆柱形的定子部分10和扁平圆柱形的转子部分12。结果产生同样为由板材元件13和14形成的扁平圆柱形的多极电机1，这些板材元件可以通过剪切方法或者例如通过激光切割方法制成。

转子12通过轴承装置19可转动地容纳在定子部分10上，其中，轴承装置19具有滚动轴承20和另一滚动轴承33，其中，滚动轴承20构造为轴向滚动轴承，而滚动轴承33构造为径向滚动轴承。在轴承装置19的内侧示出了从动轴31。

在转子部分12的范围内延伸的形成转子部分14的基本结构的板材元件14借助螺栓元件35布置在轮毂元件34上，并且从动轴31容纳在轮毂元件34中。此外，滚动轴承20和33还容纳在环状体36上，该环状体是定子部分10的组成部分。

本发明在其实施方面并不局限于前面所说明的优选实施例。具体而言，可以考虑多种变型方案，这些所描述的解决方案的变型方案也可以用在基本上不同类型的实施方案中。从权利要求书、说明书或者附图得出的所有特征和/或优点，包括结构上的细节和空间上的布置，无论本身还是在极不同的组合中都是对本发明有意义的。在这种情况下，通过薄板13和14来设计定子部分10和转子部分12针对的是定子部分10和转子部分12的基本结构，而定子部分10和/或转子部分12也可以包括其他不构造为板材元件13和14的组件。但是，本发明的基本思想以如下方式实现，即，多极电机1的盘状的、大致圆盘状的、扁平圆柱形的形状以极为简单的方式通过板材元件13和14产生，在这些板材元件上，驱动轴线22形成面法线。

附图标记列表

1 多极电机

10 定子部分

11 结构部件

12 转子部分

13 板材元件

14 板材元件

15 结构区段

16 线圈元件

17 磁性元件

18 侧面

19 轴承装置

20 滚动轴承

21 滑动轴承

22 驱动轴线

23 径向间隙

24 轴向错开部

25 基座元件

26 螺栓元件

27 连接件

28 控制单元

29 电连接装置

30 覆盖元件

31 从动轴

32 工具孔

33 滚动轴承

34 轮毂元件

35 螺栓元件

36 环状体

Claims (17)

1.一种用于旋转门的驱动单元，所述驱动单元具有电子换向的多极电机(1)，所述多极电机具有定子部分(10)和转子部分(12)，所述定子部分能布置在静止的结构部件(11)上，所述转子部分能与能旋转驱动的组件无传动地连接，其中，定子部分(10)和转子部分(12)由叠板状堆叠的板材元件(13、14)构成，并且其中，定子部分(10)的板材元件(13)和转子部分(14)的板材元件(14)彼此平行延伸，其中，用于形成定子部分(10)的第一组板材元件在定子部分(10)的整个横截面上延伸，并且，用于形成定子部分(10)的第二组板材元件(13)具有梳状的结构区段(15)，其中，用于形成定子部分(10)的第二组板材元件(13)和用于形成定子部分(10)的第一组板材元件彼此平行地延伸。

2.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，定子部分(10)和/或转子部分(12)具有通过一个板材元件(13、14)的基本形状形成的盘状或盆状的外形，其中，转子部分(12)基本上与定子部分(10)平面平行地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于，在结构区段(15)上容纳有线圈元件(16)。

4.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于，在定子部分(10)与转子部分(12)之间的布置中设置有多个磁性元件(17)，其中，磁性元件(17)布置在一个或多个形成转子部分(12)的板材元件(14)上。

5.根据权利要求4所述的驱动单元，其特征在于，磁性元件(17)以如下方式布置在多个板材元件(14)上，即，磁性元件(17)在叠板状上下堆叠的板材元件(14)的多个侧面(18)上延伸。

6.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于，板材元件(13、14)至少部分由能磁化的材料构成。

7.根据权利要求4所述的驱动单元，其特征在于，形成定子部分(10)并用于容纳线圈元件(16)的板材元件(13)和/或形成转子部分(12)并用于容纳磁性元件(17)的板材元件(14)分别形成导磁轭体。

8.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于，板材元件(13、14)形成板材节段，所述板材节段彼此组装成和/或彼此接合成扁平圆柱形的多极电机(1)。

9.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于，转子部分(12)通过轴承装置(19)以大致平面平行地布置在定子部分(10)上的方式能以驱动轴线(22)转动地支承地容纳。

10.根据权利要求9所述的驱动单元，其特征在于，轴承装置(19)具有至少一个滚动轴承(20)，所述滚动轴承实施为轴向轴承，和/或轴承装置(19)具有至少一个滑动轴承(21)，所述滑动轴承构造为轴向和/或径向轴承。

11.根据权利要求4所述的驱动单元，其特征在于，在转子部分(12)上的磁性元件(17)形成径向间隙(23)地与定子部分(10)上的线圈元件(16)对置地布置，其中，线圈元件(16)和磁性元件(17)彼此间具有轴向错开部(24)。

12.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述转子部分能与旋转门的旋转栅门无传动地连接。

13.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，定子部分(10)和/或转子部分(12)具有通过多个板材元件(13、14)的基本形状形成的盘状或盆状的外形，其中，转子部分(12)与定子部分(10)平面平行地延伸。

14.根据权利要求3所述的驱动单元，其特征在于，所述线圈元件布置在定子部分(10)与转子部分(12)之间。

15.根据权利要求6所述的驱动单元，其特征在于，板材元件(13、14)至少部分由铁材料构成。

16.根据权利要求8所述的驱动单元，其特征在于，所述板材节段以平面对平面上下堆叠的方式彼此组装成和/或彼此接合成扁平圆柱形的多极电机(1)。

17.一种具有根据上述权利要求之一所述的驱动单元的旋转门。

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