CN109075684A - 遮屏控制用机电执行器及有这种执行器的住宅自动化设备 - Google Patents

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Abstract

配置成控制遮屏的机电执行器具有电子换向无刷直流电机(16)，电机(16)的转子(13)和定子(14)围绕旋转轴线(X)同轴定位，转子(13)具有转子体(31)，转子体配有分布在转子(13)外表面上的磁性元件(32)，转子(13)的磁性元件(32)由定子(14)环绕，而定子由定子铁芯(41)形成，定子铁芯具有圆形的周壁和支承绕组的磁极件，磁极件分布在定子的周壁内部上。定子(14)的外径(D3)与内径(D4)之间的比率(R1)小于1.7。此外，定子的轴长(L14)与定子的外径(D3)之间的比率大于1.5。

Description

遮屏控制用机电执行器及有这种执行器的住宅自动化设备
技术领域
本发明涉及一种机电执行器以及具有这种执行器的闭合用或遮阳用的住宅自动化设备，所述执行器具有电机，所述电机具有电机定子和转子。
一般说来，本发明涉及遮蔽装置领域，所述遮蔽装置具有基于电机的驱动装置，用于使遮屏在至少第一位置和第二位置之间活动。
背景技术
基于电机的驱动装置具有机电执行器，用于闭合、挡光或遮阳用的运动部件，例如百叶窗或防护屏，或者任何其他等同材料，下文统称为“遮屏”。
装备建筑物的遮屏具有各种各样的尺寸，使用材料的选择对运动部件的质量和惯性、因而对其操纵所需的转矩有相当大的影响。此外，就室内使用的可卷绕遮屏来说，卷绕直径是关键特征。该直径必须尽可能小，同时可以在其中插入执行器，所述执行器由于在卷管内使用，因此称为呈“管状”。
允许自动操纵这种遮屏的机电执行器的厂家通常面临这样的需要：提供的机电执行器的转矩特性要足以操纵具有各种各样尺寸的、而直径较小的、特别是内卷管直径基本上等于40毫米的遮屏。
因此，本发明尤其涉及住宅自动化设备中使用的、特别是带有电子换向无刷电机的机电执行器。这种电机的结构如下：电机包括转子和定子，它们围绕旋转轴线同轴定位。转子具有转子体，转子体配有磁性元件，例如永磁铁，这些磁性元件分布在转子的外表面上。转子的磁性元件由定子环绕。定子由定子铁芯形成，定子铁芯具有支承绕组的磁极件，磁极件分布在定子的周壁上。该电机称为内转子式电机。
为了应用于可卷绕遮屏，所谓“管状”的机电执行器通常具有电机定位于其中的伸长状的圆柱形罩壳，罩壳用于插入到卷绕有遮屏的卷管中。因此，这种机电执行器中具有的电机设计成相对于其长度具有有限的直径。对于其他类型的遮屏，例如软百叶窗或者非卷绕式百叶窗(百折帘、蜂窝帘等)，执行器可以是圆柱形，或者可以具有正方形或长方形的截面，以被插入到具有相应截面的导轨中。
对于如软百叶窗的一些应用，使用小尺寸机电执行器，其相对于提供的功率来说重量较轻。这些执行器必须提供大约3至10牛顿米的转矩。这种轻型电机在运转期间会产生很大噪音。这种噪音源自于执行器总质量较轻，以致其在所经受的电磁力的作用下会振动。
此外，如从文献JP-A-2006-197786已知的具有被转子围绕的定子的无刷电机没有配置成驱动遮屏，而具有为70至80毫米之间的大直径，这种大直径使得与将其安置于遮屏卷管中难于兼容。
另外，如从文献FR-A-2924664中提出的助力转向系统用的伺服电机的叠片体有效长度与其定子外径之比为0.33至1之间。因此，伺服电机宽度大于长度，因而不适合装入遮屏卷管中。
发明内容
本发明旨在解决上述缺陷，根据其目的而提出一种机电执行器，其可以最大限度地减小在运转期间产生的噪音，同时保持良好的成本效率，提供遮屏围绕卷管卷绕所需的转矩。
为此，根据第一方面，本发明旨在一种用于控制遮屏的机电执行器，具有电子换向无刷直流电机，电子换向无刷直流电机的转子和定子围绕旋转轴线同轴定位，转子具有转子体，转子体配有分布在转子外表面上的磁性元件，转子的磁性元件由定子环绕，而定子由定子铁芯形成，定子铁芯具有圆形的周壁和支承绕组的磁极件，磁极件分布在定子的周壁内部上。根据本发明，定子的外径与内径之间的比率R1小于1.7，优选小于1.6，更优选地小于1.58，而定子的轴长与定子的外径之间的第二比率R2大于1.5，优选大于2。
由于本发明，特别是由于第二比率R2的数值，获得其长度远超过其直径的机电执行器，从而可以在住宅自动化设备的卷管内使用这种执行器。电机的这种伸长形构型可以在执行器内增大气隙，可选地，通过定子轴向长度的增大来补偿功率损失，从而可以通过限制磁铁机加工公差和使磁铁固定在转子体上的方法所导致的气隙变化的作用来降低运转噪音及提高执行器的坚固性，以及可选地，通过增加长度而增大机电执行器的质量。实际上，导致这些气隙变化的结构缺陷是所谓“异常”噪音之源。气隙的增大使得对这些变化敏感度降低。此外，比率R1的数值致使执行器的质量相对于传统的执行器增大，而输送的功率无显著增大。换句话说，本发明旨在减小执行器相对于传统执行器的比功率，对于传统执行器来说，其比率R1会大于1.7，在趋向于增大执行器比功率时，这源于非常规的逐步求近法。特别是，第一和第二比率R1和R2的数值允许获得执行器的低于65瓦/千克(W/kg)的比功率。
根据本发明的一有利方面，定子总共具有六个磁极件，从而形成具有六个磁极的定子。
有利地，执行器的电机的外径小于40毫米，优选小于36毫米。根据本发明的另一有利的方面，磁性元件由铁氧体永磁铁形成，其最大径向厚度大于3毫米。铁氧体磁铁的使用还有助于获得较小的功率重量比。铁氧体永磁铁可提供较高的转矩，同时保持合理的生产成本。实际上，铁氧体磁铁比起如由钕、成型钕(plasto-neodymium)或烧结钕制造的稀有金属磁铁低廉得多。此外，铁氧体磁铁比包含稀有金属的磁铁具有更小的功率重量比。
这些直径与长度之比使根据本发明的电机与所谓“平”电机区分开，“平”电机尤其用于风扇，不适合应用于机电执行器插入其卷管中的百叶窗或遮板。
根据本发明的另一优选特征，铁氧体永磁铁呈瓦形制成，粘接在为圆柱形的转子体上。
有利地，转子具有分布在转子体周边上的四个或八个瓦形的铁氧体永磁铁，而定子具有六个磁极。此外，磁性元件在圆柱形的转子体的长度上优选分成至少两个部分。因此，磁铁制造起来比较简单。
根据本发明的一优选特征，磁性元件是由湿压法形成的各向异性磁铁。因此，转子的磁铁以优选磁化方向获得。其性能更大，磁铁随时间更加稳定，即其不易消磁。根据本发明的一优选特征，这些磁性元件在模制之后进行机加工。
在一优选实施例中，定子铁芯由叠片体形成，同时定子铁芯的磁极件在相对于定子的周壁突伸出的齿的端部部具有加宽部分，加宽部分的宽度在叠片体长度上沿旋转轴线是可变化的。
根据本发明的其他有利的方面，该机电执行器可具有以下一个特征或以任何技术上允许的组合考虑的以下多个特征，：
-定子的周壁呈圆形、封闭状，利用叠片体获得，所述叠片体中的每个片均形成一个封闭圆周。
-机电执行器的功率重量比小于65瓦/千克。
-机电执行器具有由绝缘材料制成的法兰盘，定子的绕组的端部部连接到法兰盘上。
-机电执行器具有装配在定子体的两侧上的金属端盖，金属端盖使用滑动轴承或滚动轴承支承转子。
根据第二方面，本发明涉及一种用于闭合或用于遮阳的住宅自动化设备，具有遮屏，遮屏能卷绕在卷管上，上述机电执行器驱动卷管转动。
附图说明
本发明的其他特征和优点在下面的说明中也将体现出来。在作为非限制性实施例提供的附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的、具有卷帘的住宅自动化设备的剖面示意图；
图2是根据本发明的第二实施例的、具有卷帘的住宅自动化设备的透视示意图；
图3是属于图1和2所示设备之一的、具有根据本发明一实施例的机电执行器的卷管的纵向剖面示意图；
图4是图3所示机电执行器的电机的纵向剖面图，该电机是电子换向无刷直流电机型；
图5是图4所示电机的横剖面图；
图6是在图4和5所示电机中使用的支撑传感器的印刷电路的示意图；以及
图7是图4和5所示电机的定子的透视示意图。
具体实施方式
首先将参照图1和2来说明根据本发明的两种住宅自动化设备，每种均安装在具有开口1即窗或门的建筑物100内，配有属于遮蔽装置3的遮屏2，特别是电机驱动的百叶窗或者电机驱动的遮板。
遮蔽装置3可以是如图1所示的、尤其由织物构成的能卷绕的卷帘、叠层式或条板状百叶窗、或者如2所示的遮板。
根据本发明的实施例的卷帘和遮板将分别参照图1和2予以说明。
在图1所示的第一实施例中，遮蔽装置3的遮屏2卷绕在由基于电机的驱动装置5驱动的卷管4上，在卷绕位置特别是高位与展开位置特别是低位之间活动。遮蔽装置3具有支承遮屏2的支承件23以及用于卷绕遮屏2的卷管4。
以已知方式，遮蔽装置3的卷帘包括织物，织物形成卷帘3的遮屏2。遮屏2的第一端部，这里是在遮蔽装置3已装配到住宅自动化设备中的装配构形中的遮屏2的上端部，固定于卷管4。另外，遮屏2的第二端部，这里是在遮蔽装置3已装配到住宅自动化设备中的装配构形中的遮屏2的下端部，固定于承重杆8，承重杆的重量对遮屏2施加拉力。在图1中，形成遮屏2的织物由纺织材料制成。
以已知方式，遮屏2的第一端部尤其在卷管4的整个长度上固定于卷管4，以使遮屏2能围绕卷管4进行卷绕和展开。
在卷帘的情况下，卷绕高位对应于预定的行程终点高位，或者对应于遮屏2的承重杆8触靠卷帘3的遮屏2的支承件23，展开低位对应于预定的行程终点低位，或者对应于遮屏2的承重杆8触靠开口1的槛台7，或者对应于遮屏2完全展开。图1所示的设备未示出壳体，而示出形成遮屏2的卷绕在卷管4上的织物。
在图2所示的第二实施例中，遮屏2属于卷式百叶窗(rolling shutter)3，卷式百叶窗具有裙板，裙板具有彼此铰接的水平板条，这些板条形成卷式百叶窗3的遮屏2且由两个侧导轨6导向。当遮屏2到达其展开低位时，这些板条相接合。遮屏2的上板条由两个固紧件10挂接于卷管4。
在这种情况下，卷绕高位对应于卷式百叶窗3的裙板2的最后的L形端部板条8触靠卷式百叶窗3的壳体9的边缘，而展开低位对应于卷式百叶窗3的裙板2的最后的端部板条8接触开口1的槛台7。
卷管4定位在卷式百叶窗3的壳体9内。裙板2围绕卷管4进行卷绕和展开，至少部分地被接纳在壳体9内。通常，壳体9定位在开口1上方，或者定位在开口1的上部中。壳体9是遮屏2的支承装置的整体部分。
基于电机的驱动装置5由控制器40进行控制。例如，控制器40可以是如图2所示的本地控制器，或者是未示出的中央控制器。可选地，中央控制器驱动本地控制器以及分布在建筑物100各处的类似的其他本地控制器。
中央控制器可以与建筑物100内部或外部的气象站进行通信，气象站特别是包括一个或多个传感器，传感器可配置成例如确定温度、亮度，或者在外部气象站的情况下确定风速。
未示出的类似的控制器用于第一实施例。
图2中仅示出一个遮屏支承件23。实际上，设备优选在卷管4的每个端部都具有一个遮屏支承件23。
基于电机的驱动装置5优选配置成进行遮蔽装置3的遮屏2的展开或卷绕控制，这些控制尤其可由本地或中央控制器发出。
图3是基于电机的驱动装置5的剖面图，该驱动装置可或为图1所示设备的驱动装置，或可为图2所示设备的驱动装置。该基于电机的驱动装置5具有管式的机电执行器12，其配置成使卷管4旋转，以展开或卷绕遮蔽装置3的遮屏2。在安装状态，机电执行器12插入在卷管4中。为此，卷帘4的内径D1显著宽于机电执行器12的外径D2，使得在遮蔽装置3装配期间，机电执行器12可插入卷管4中。根据另一实施例，机电执行器装有圆柱形电机，但是，其罩壳具有正方形或长方形截面，其插入在具有相似截面的在一侧敞开的导轨中。然后，执行器驱动一驱动轴，遮屏展开用的绳索卷绕在该驱动轴上。
机电执行器12具有电机16。电机16具有转子13和定子14，它们示意地示于图4和5，围绕旋转轴线X同轴定位，旋转轴线X也是在基于电机的驱动装置5的装配构形中驱动轴或者卷管4的旋转轴线。标号D3表示电机16的外径，实际上，该外径等于定子14的外径。在下文中，仅说明管状的机电执行器的实施例，但是，类推地，这些教导也适用于遮屏的机电执行器的不呈圆柱形的罩壳。
用于控制机电执行器12的、可使遮蔽装置3的遮屏2移动的控制部件具有至少一个电子控制器15。该电子控制器15能够操纵机电执行器12的电机16，特别是允许向电机16供电。
因此，电子控制器15尤其控制电机16，以便如上所述打开或关闭遮屏2。
电子控制器15尤其具有未示出的指令接收模块，指令由指令发射器例如遥控器40发送。优选地，电子控制器15的指令接收模块为无线式。特别是，该模块47配置成接收无线指令。指令接收模块也可以允许接收有线装置发送的指令。
机电执行器12的控制部件具有硬件和/或软件设备。作为非限制性实施例，硬件设备可具有至少一个微控制器。
这里，机电执行器12具有电源线18，电源线可从市电网或者电池24(未示出)向其供电。机电执行器12的罩壳17优选呈圆柱形。在一实施例中，罩壳17由金属材料制成。机电执行器12的罩壳17的材料没有任何限制。材料可以不同。罩壳尤其可由塑料制成。
机电执行器12还具有减速齿轮装置19和输出轴20。机电执行器12还可具有行程终点和/或障碍检测装置，该装置可以是机械式或电子式的。有利地，电机16和减速齿轮装置19定位在罩壳17内。电机的直径D3小于执行器的直径D2(直径D2等于罩壳17的外径)，以便电机被插入执行器的罩壳17中，机电执行器12的直径D2小于机电执行器12必须插入其中的卷管4的直径D1。实际上，为使执行器12能容纳在直径D1为40毫米的卷管4中，直径D3小于40毫米，优选小于36毫米。机电执行器12的输出轴20定位在卷管4内，至少部分地定位在罩壳17外。
机电执行器12的输出轴20由连接件22、特别是使用轮形连接件22，连接于卷管4。
这里，机电执行器12的罩壳17固定于支承件23、尤其固定于支承耳部，支承耳部一方面固定于固定结构上，另一方面固定于机电执行器12的头部33上。
这里，如图3所示，电子控制器15定位在机电执行器12的罩壳17内。因此，电子控制器15安装在机电执行器12的罩壳17内。
在另一实施例中，电子控制器15至少部分地定位在机电执行器12的罩壳17外，特别是安装在支承件23上或壳体9中。
现在，参照图4和5，更详细地说明机电执行器12的电机16。
机电执行器12的电机16是电子换向无刷直流电机(BLDC)类型。
转子13具有转子体31，转子体配有由定子14环绕的磁性元件32。磁性元件32定位在转子体31的外圆周上。转子13的磁性元件32是铁氧体永磁铁。
磁性元件32由气隙25与定子14分开，气隙相对于旋转轴线X呈径向。
标号e32表示磁性元件32的在相对轴线X呈径向的方向上测量的径向厚度。该厚度e32选择成大于3毫米，优选在3.8毫米至4.2毫米之间，从而有助于提供电机运转所需的电磁力，促进永磁铁的工业可行性，限制其磁化危险。
磁性元件或永磁铁32可通过粘接、包覆成型或任何其他已知技术，附接在转子体13的外圆周上。
标号D5和D6表示转子13的外径和转子体31的外径。直径D5大于或等于直径D3的一半。
转子体31与转子轴24一体转动。转子轴24定中心在旋转轴线X上，在转子体31的两侧突伸出。因此，转子轴24具有第一和第二端部24a、24b，这两个端部相对于转子体31突伸出。有利地，转子体31利用叠片体形成。
在另一实施例中，转子体31由实心轴形成。在与空心转子情况相应的另一实施例中，转子体31由模压钟形件形成。
标号L31表示转子体31的平行于轴线X测量的轴向长度。轴向长度L31至少等于转子31的外径D5的1.5倍，优选至少等于外径D5的2倍或者甚至3倍，从而有助于使执行器的管状形状能插入卷管中。该轴向长度可大于定子14的也平行于轴线X测量的轴向长度L14。实际上，轴向长度L14和L31具有比较接近的数值，使得L14/L31比率为0.8至1.2之间，优选为0.9至1.1之间。
转子体31的端部24a、24b由滑动轴承或者滚动轴承26、27在金属端盖36、37处保持。有利地，螺旋弹簧39强制转子体31轴向定位在两个端盖36、37之间。
磁性元件32是瓦形磁铁。这些瓦形磁铁必须匀称地分布在转子体31的外表面上。瓦形磁铁的不均匀定位可能导致噪音产生。这些瓦形磁铁不邻接。因此，它们的形状必须遵循一定的制约，以防它们接触。
标号L32表示磁性元件32的平行于轴线X测量的轴向长度。标号l32还表示磁性元件32的在该磁性元件的内外径向表面之间的中间距离上并在相对于轴线X的圆周方向上测量的宽度。因此，考虑到厚度e32如上所述为3.8毫米至4.2毫米之间，则宽度l32可为12毫米至12.6毫米之间，而长度L32为20毫米至40毫米之间，优选为24毫米至34毫米之间。这使磁铁32具有一种与大多数转子13几何形状相兼容的形状。这些数值范围可确保工业上使用磁铁的可行性。磁铁的径向厚度可以不是恒定的，则最大厚度位于横向于电机旋转轴线考虑的磁铁截面的中心。
在一优选实施例中，对于24毫米至34毫米之间的长度L32值来说，比率e32/L32例如为3.8/34≈0.11至4.2/24＝0.175之间。实际上，该比率选择成小于0.2，优选小于或等于0.18。在优选实施例中，四个磁铁选择成各形成一个磁性元件32，围绕转子体31进行分布，从而形成具有四个磁极的转子13。
可能技术上可行的是仅使用两个磁铁，它们围绕转子体31分布，从而形成具有两个磁极的转子13，但在这种情况下，会必须适应具有六个磁极的定子14。转子13与定子14的磁极比率2/6的性能不如4/6比率的性能。此外，仅使用两个磁铁，会要求获得截面更弯曲或者宽度减小的磁铁，宽度即磁铁在转子13周围上的覆盖范围。
相反，有利的是对于相同的转子13使用围绕转子体31分布的八个磁铁32。
目前，对于径向厚度e32为3毫米至4毫米之间的磁铁来说，最大可用长度是40毫米。对于用于配合内径D1等于40毫米的卷管4使用的电机16来说，最大需要长度是61.1毫米。通过使几个磁铁尤其是两个磁铁在转子体31的长度上相继结合以形成一个磁性元件32，则可以满足这种长度需求，如图4所示。在这种情况下，磁性元件32在转子体31的长度L31上分成至少两个部分。
在另一实施例中，磁性元件32以极化铁氧体制的环的形式制成。目前，这种环提供的性能水平基本上等同于具有类似厚度的瓦形磁铁。但是，对于这种应用来说，更难制造所需长度，即大约60毫米。但是，仍可以相继组装几个环，同时注意定位极化扇形部。
环的极化可以是具有2、4、6或者8个磁极的极化。优选地，极化环的厚度可大于瓦形磁铁的厚度，同时减小转子体31的直径D6。因此，磁铁本身更昂贵，但是，这简化转子体31的生产和成本。此外，在这种情况下，磁铁体积方面的获益可使电机16的性能水平最大化。
但是，目前，具有分布在转子体31的周边上的几个瓦形磁铁32的解决方案是优选的，因为它可在电机16内获得剩余磁场Br数值，其大于与形如径向极化环的磁铁关联的数值。对于瓦形磁铁来说，该剩余磁场Br约为0.43特斯拉(Tesla)，或者甚至约为0.45特斯拉，从而相当适合对于遮蔽装置3的执行器12情况下应用的期望值。目前，铁氧体磁环仅可获得低于0.42的剩余磁场Br数值，其不是最佳的。这可以变化，从而使该第二种解决方案更具吸引力。
可以获得的直径D5的最小值由附接在转子体31上的磁铁32的几何形状和技术决定。磁铁32的沿着与轴线X正交的方向测量的宽度l32确定直径D5的最小值。如果转子体31的直径D6减小，那么，就必须减小瓦形磁铁32的最大宽度，以防磁铁接触，或者在极化环式转子的情况下，以防止极化扇形部具有过度三角形的形状。此外，每个磁铁32的体积影响执行器12的性能。具有梯形截面的磁铁在性能方面无益，在其最薄部分导致更大退磁危险。
在性能方面，为了限制瓦形磁铁的退磁危险，大的体积，特别是基本上呈矩形的截面，换句话说，在磁铁厚度上具有基本恒定的宽度，是最佳解决方案。因此，有利地，因为必须使转子13的外径D5最大化以应付这些约束，所以可再利用转子13的至少一些部分，其中该转子适于具有较大直径D3的电机16、例如适合于插入到内径D1为50毫米或在42-50毫米之间的卷管4中的电机16。
定子14由定子铁芯41形成，由磁化材料、更准确的说是铁磁材料制成，定子铁芯一般由叠片体即片材堆叠体形成，配有绝缘衬里。定子铁芯41具有磁极件28，这些磁极件分布在定子铁芯41的周壁30上，实际上，分布在定子铁芯41的周壁30的内部上，即分布在周壁30的朝向轴线X的一侧上。定子14利用定子铁芯41获得，该定子铁芯具有一叠片体，叠片体中的各片均形成一个封闭圆周，叠片体上附连有绕组装置，而定子不是由一组卷绕的具有一个或几个齿的这类扇形部形成：这些扇形部通过装配在一起而形成定子铁芯41的封闭圆周。电机16的小尺寸不允许通过将几个卷绕角扇形部装配在一起来制成定子14。
在图5和7中，为使附图清晰起见，示出单个绕组29围绕单一磁极件28就位。
铁芯41的磁极件28从周壁30向电机16内部突伸出。有利地，磁极件有六个，均匀分布在周壁30上，从而形成具有六个磁极的定子14。凹槽指在两个相邻磁极件28之间形成的空间E28。绕组29围绕定子14的磁极件28定位在凹槽中。更准确的说，每个磁极件28被其专用的一绕组29环绕。这些绕组29使得：它们对于每个磁极件具有相同的匝圈数。径向相对的磁极件的绕组29在定子铁芯14的端部处连接以形成一相。六个绕组29成对连接在一起，因此，定子14具有三相，尤其形成一种星形构型。绕组29连接成使得当电流通过绕组时，绕组产生使转子13转动的旋转磁场。绕组29由绝缘件与定子铁芯41进行电绝缘。该绝缘件是“纸”片，纸片由Nomex(注册商标)(间位芳纶)或者Mylar(注册商标)(坚韧聚脂类高分子物)制成，出于相同的目也用在异步电机上，特别是在工作电压接近230V的电机型上。该绝缘件仅示于图7，处于每个空间E28之中，标号为31。绝缘不是必然使用在供给电压接近12V的称为ELV的特低电压电机上。
有利地，定子铁芯41的磁极件28在相对于定子14的周壁30突伸出的齿28a的端部具有加宽部分28b，该加宽部分的宽度在形成定子铁芯41的叠片体中沿旋转轴线X是可变化的。
具有第一宽度l281的称为“短”的加宽部分或峡部28b，有利于减小电机16中的磁力，从而进一步可减小电机16产生的噪音。
具有比第一宽度大的第二宽度l282的称为“长”的加宽部分或峡部28b，则可通过产生最大凹槽表面而获得最大绕组空间，从而有利于使用绕组29的铜料填充相邻的凹槽E28最佳化。
通过使具有短和长加宽部分的磁极件28在定子14的长度上谨慎分布，既使磁力从而使产生的噪音的减小优化，又使电机产生的功率优化。
特别是，在定子14的长度上配置的长加宽部分数量少于短加宽部分数量，这可限制电机16产生的噪音。长加宽部分与短加宽部分相间的匀称或不匀称分布，可使绝缘件31保持在其相应的凹槽E28中。绕组29的匝圈在凹槽中的保持于是部分地由布置在凹槽中的形成凹槽表面的绝缘件31进行。长加宽部分28b可在凹槽的开口、在两个磁极件之间加强绝缘件，从而保持绕组29的匝圈。
叠片体优选由具有短加宽部分的磁极件组成，但绕组29的绕线的强机械应力区域中除外，这些区域即在叠片体的每个端部和中央，在这些地方，磁极件具有长加宽部分，如图7所示。根据一实施例，叠片体在叠片体的每个端部处具有一个或两个长加宽部分28b，在叠片体的中央也具有一个或两个长加宽部分28b。其它加宽部分则是短加宽部分。
在这里所述的情况下，形成定子铁芯41的周壁30的部件，同时形成了定子的圆柱形构架。不需要任何通量回路部件附接于绕组后。
形成定子14的部件是由基本上形成一个整圆的板片形成的部件，如图7所示。这种构形需要使用所谓“针式”法来制成绕组29。
根据这种方法，绝缘导线，例如漆包铜线，从储存部例如卷轴展开，使用针支承件，围绕定子14的每个磁极件28接连卷绕。
针支承件具有卷绕梭或卷绕头，其安装在中空水平轴的端部，被驱动沿着转子13的旋转轴线X进行往复运动。一个或几个卷绕针可在该卷绕头内滑动，针的数量相应于有待同时卷绕的绕组29的数量。这些针中每一个都成管状，具有供待卷绕的绝缘线通过的轴向通道。每个针具有弯曲部分，弯曲部分具有适当的曲率半径，与直部进行配合。
针支承件沿电机16的旋转轴线X的方向，通过定子14的叠片体的内孔进行往复运动。在其两个转折点位置，其朝一方向或朝另一方向的转折量对应于待制绕组29的宽度，在其操作期间，绕组29的绝缘线从绕组29必须制在其上的磁极件28的一侧引向另一侧。在针支承件移动期间，绝缘线每次拉到绕组29的宽度，以便在磁极件28之上形成绕组29的切展线，其布置在凹槽E28中，凹槽用于使之接纳在其卷绕在上的磁极件28与相邻的磁极件28之间。因此，针支承件的移动是交替转动运动与轴向平移运动之间的组合运动。
因此，绕组29的绝缘线明显精确地沿着路径，该路径是卷绕针在需进行卷绕的磁极件上方和沿磁极件侧面移动中所进行的路径，绕组29的绝缘线的在磁极件28的两侧形成该绕组29的不同部分布置在上述用于接纳绕组的空间中，以便彼此平行。
此外，由绝缘材料制成的法兰盘34、35附连于定子14的两端部。这些法兰盘尤其可使绕组29保持在位，提供卷绕线端部的连接技术，使定子14的端部绝缘。可选地，卷绕线的端部的连接技术直接在机电执行器12的未示出的印刷电路板上实施。在这些绝缘法兰盘34、35之上，钟形件形状的金属端盖36、37附连，通过粘接或焊接装配在形成定子铁芯41的片材上。金属端盖36、37在定子铁芯41的周壁30的延续部分上具有底壁36a、37a以及侧壁36b、37b，该周壁30具有圆形截面，呈圆柱形形状。金属端盖由模压板制成。这些金属端盖36和37可保持支承转子13的滑动轴承或滚动轴承26、27，增大电机装置16的刚性。这些端盖36和37也可以由塑料制成。但是，用金属制造端盖36和37，比其由塑料制成时赋予了端盖更大的刚性和质量，确保良好的几何精确性。
定子14限定具有圆形截面的圆柱形内部空间E，包括磁性元件32的转子13定位在该空间中，当电机16运转时，转子13在该空间内转动。因此，直径D4是定子14的内径。圆柱形内部空间E的直径D4使得：该圆柱形内部空间E接纳转子13以及磁性元件32，并且在这些磁性元件32与磁极件28之间具有非零径向厚度的气隙。由于转子13的磁性或磁化部分位于定子14中的圆柱形空间E内，因此，转子13称为内转子。这里，应当指出，D3对应于定子14的外径。
标号R1表示直径D3与D4之间的比率。因此得到如下关系式：
R1＝D3/D4 (等式1)
设计上，比率R1严格大于1，因为直径D3必须大于直径D4。比率R1的数值选择成小于1.7，这意味着定子14的圆柱形内部空间E与电机16的总体积相比，具有相对较大的容积。这留出较小的空间以定位磁极件28和绕组29。因此，绕组29具有比较有限的匝圈数，从而要求增大电机16的长度，因而增大其质量，以提供执行器运行以展开和折叠遮屏如卷帘或遮板所必要的功率。因此，相对于比率R1大于1.7的情况来说，电机16因而执行器12的功率重量比减小。
优选地，该比率R1选择成小于1.6，或乃至小于1.58，从而可进一步增大上述作用，同时保持在提供应用于住宅自动化设备的遮屏的可行性和转矩极限内。
另外，R2表示定子14的轴向长度L14与定子14的外径D3的比率。因此，得到以下关系式：
R2＝L14/D3 (等式2)
比率R2的数值选择成大于1.5，优选大于2，更优选地大于3，这意味着电机16因而执行器12的长度明显大于宽度。这适于在如管4的卷管内进行安装。该比率R2的数值可获得绕组29的适于产生足以驱动卷管4的转矩的总长度，尽管比率R1为较低值，同时确保定子14绕组的工业可行性。
在圆柱形空间E的两侧，第一轴承26和第二轴承27提供转子轴24的旋转支承。因此，转子轴24在其两个端部24a和24b处通过两个轴承26、27旋转地安装。
这里，转子轴24的第一端部24a与第一轴承26接触，而转子轴24的第二端部24b与第二轴承27接触。因此，第一和第二轴承26、27沿旋转轴线X定位在转子体31的两侧。第一轴承26或者第二轴承27可为滚珠轴承或者轴承瓦。
在另一实施例中，电机16具有支承转子轴24的单一轴承。
第一和第二轴承26、27容纳在电机16的金属端盖36、37的底壁36a、37a的凹部中。
有利地，两个绝缘法兰盘34、35相同。同样，两个金属端盖36、37相同。在绝缘法兰盘34、35与金属端盖36、37之间布置有侧向空间e1和e2。换句话说，侧向空间布置在绕组29的端部即定子14的轴向端部与每个金属端盖36、37的底壁36a、37a之间。
在这些侧向空间之一e1或e2中容纳有印刷电路板38和/或螺旋弹簧39，螺旋弹簧用于相对定子14施应力于转子13。印刷电路板38属于电机16的电子单元15的组成部分。
特别是，电子控制器15的印刷电路板38具有传感器CA、CB、CC，例如霍尔效应传感器，其可在转子13旋转期间识别磁性元件32的通过。这些传感器布置成以在电机的或称“fem”的电动势与传感器之间，获得例如0°或者30°的预定相移。所述信息由未示出的电子处理器处理，以确定转子13相对于绕组29的角位置。这些传感器CA、CB、CC定位在定子14的轴向端部附近，以检测转子13的磁铁32通过所引起的通量变化。
由于对电机16及其构件即转子13、转子体31及其磁性元件32和定子14的直径D3限制，传感器CA、CB、CC不能相对于磁性元件32进行径向定位。因此，这些传感器定位在磁性元件32的一端部。
实际上，为了尺寸原因，这些传感器CA、CB、CC围绕轴线X相对于绕组29呈角度偏置。这些传感器CA、CB、CC尤其发送能产生控制电机16运转的控制信号所需的信息，而且还发送确定转子13的位置、特别是进行的旋转数量、位移终点位置、中间位置、锁定位置检测所需的信息。可使用数量等于定子14的相位数量这里是三相的传感器CA、CB、CC，或者可使用数量少于相位数量的传感器CA、CB、CC，可以恢复缺失传感器CA、CB、CC的信息。如图5所示，这里，传感器CA、CB、CC围绕转子13的旋转轴线X以为60°或120°的匀称的角度间隔布置，优选布置在印刷电路板38上，而印刷电路板正交于转子13的旋转轴线X进行定位，特别是半月形电路。
下表1表示真值表，其相应于布置在具有永磁铁和普通三相定子14的同步电机16中的三个传感器CA、CB、CC所发送的信号，其由一组六个晶体管驱动。这些二进制信号相对于彼此相移。
不同类型的铁氧体磁铁是已知的，即：
-一方面，各向同性磁铁，尤其使用所谓干法压制而成。然后，获得的实心体沿所需方向磁化以形成磁铁。
-另一方面，各向异性磁铁，使用所谓湿法在磁场的作用下，在模型中注射成型。在生产期间，磁场的方向决定磁铁的磁化方向。
铁氧体磁铁除了其成本以外的主要优点是不易腐蚀；因此，不必对其进行表面处理。
优选地，永磁铁32使用湿法制成。
使用湿法模制各向异性铁氧体磁铁的方法，提供具有接近的体积和天然的表面状态的磁铁。因此，为了获得具有其最后形状的磁铁，再对其进行机加工，即一旦磁铁模制而成，就进行精磨。这种精磨法在工作台上进行，磁铁沿工作台滑动以被机加工。
如果磁铁的厚度太薄，磁铁可能在珩磨方法期间断裂。因此，磁铁32的径向厚度e32以及厚度宽度比e32/l32会影响这些磁铁的工业生产的可能性。
有利地，在机电执行器12的电机16的制造期间，具有共用转子体31的转子13或者与第一定子14a装配在一起，或者与第二定子14b装配在一起，这取决于为待制电机16设置的直径D3，该直径D3又取决于卷管4的内径D1或者电机16用于安装在其中的导轨的截面。
将一个共用转子体31用于一系列机电执行器12，可降低机电执行器12的研制和产业化成本，还可扩展机电执行器12系列，其中所述一系列机电执行器能以不同的外径制成，具有配有不同定子14a、14b的电机16a和16b，发送不同的转矩值，。
将该相同的转子体31甚至相同的转子13用于一系列机电执行器12，可满足需要不同直径的、能发送不同转矩值的电机的应用需求，特别是不同的类型、尺寸和/或重量的、或者用于不同设备例如建筑物100内部或外部的卷帘或者遮板的电机应用需求。
为了可在具有不同直径D3和D3'的电机16并且D3和D3'的数值例如分别等于大约35毫米和45毫米的机电执行器上再使用相同的转子体31，定子14的制造限制比对于其直径D3最小的电机更大。实际上，直径差异这里约为10毫米。
这种限制可以一方面由所述系列的机电执行器12的定子14的不同几何形状解决：在电机直径D3'最大的第一机电执行器12的情况下，磁极28向外部分布，绕组29由定子14a的外面制成。然后，气缸盖附接在定子14a外部上以完成定子；在电机16具有最小直径D3的第二机电执行器12的情况下，磁极28从封闭的圆形的周壁30向定子14b内部分布。这对卷绕方法造成限制。
根据一替代实施例，定子14a和14b两者的磁极从封闭的圆形的周壁30向内部分布。第一和第二电机16的第一和第二转子13可具有贯通轴，以致第一和第二电机16是双输出端电机，每个输出端能连接于驱动轴，用以卷绕和展开遮屏的绳索。
在所有情况下，定子14a和14b优选通过在布置绕组之前由形成其全圆周的片材叠装而成，而不是由各具有一个或几个齿的卷绕扇形部组装在一起而成。
在不超过本发明的范围下，可对上述实施例进行许多改变。
上述实施例和替换例的特征可组合以产生本发明的新实施例。

Claims (14)

1.一种用于控制遮屏(2)的机电执行器(12)，具有电子换向无刷直流电机(16)，电子换向无刷直流电机(16)的转子(13)和定子(14)围绕旋转轴线(X)同轴定位，转子(13)具有转子体(31)，转子体配有分布在转子(13)外表面上的磁性元件(32)，转子(13)的磁性元件(32)由定子(14)环绕，而定子由定子铁芯(41)形成，定子铁芯具有圆形的周壁(30)和支承绕组(29)的磁极件(28)，磁极件(28)分布在定子的周壁(30)内部上，机电执行器(12)的特征在于：
-定子(14)的外径(D3)与内径(D4)之间的比率(R1)小于1.7，优选小于1.6，更优选地小于1.58，以及
-定子的轴长(L14)与定子(14)的外径(D3)之间的比率(R2)大于1.5，优选大于2。
2.根据权利要求1所述的机电执行器(12)，其特征在于，定子总共具有六个磁极件，从而形成具有六个磁极的定子。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，机电执行器的电子换向无刷直流电机(16)的外径(D3)小于40毫米，优选小于36毫米。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，磁性元件(32)由铁氧体永磁铁形成，其最大径向厚度(e32)大于3毫米。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，转子(13)的外径(D5)至少等于定子(4)的外径(D3)的一半。
6.根据权利要求3和4所述的机电执行器(12)，其特征在于，铁氧体永磁铁(32)呈瓦形制成，粘接在为圆柱形的转子体(31)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，转子(13)具有分布在转子体(31)周边上的四个或八个瓦形的铁氧体永磁铁(32)，而定子(14)具有六个磁极。
8.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，磁性元件(32)是由湿压法形成的各向异性磁铁，优选在模制之后经过了机加工。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，定子铁芯(41)由叠片体形成；并且，定子铁芯(41)的磁极件(28)在相对于定子(14)的周壁(30)突伸出的齿(28a)的端部具有加宽部分(28b)，加宽部分的宽度(l281，l282)在叠片体长度上沿旋转轴线(X)是可变化的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，定子(14)的周壁(30)呈圆形、封闭状，利用叠片体获得，所述叠片体中的每个片均形成一个封闭圆周。
11.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，机电执行器(12)的功率重量比小于65瓦/千克。
12.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，机电执行器具有由绝缘材料制成的法兰盘(34，35)，定子(14)的绕组(29)的端部连接到法兰盘上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的机电执行器(12)，其特征在于，机电执行器具有装配在定子体的两侧上的金属端盖(36，37)，金属端盖使用滑动轴承或滚动轴承(26，27)支承转子(13)。
14.一种用于闭合或用于遮阳的住宅自动化设备，具有遮屏(2)，遮屏能卷绕在卷管(4)上，根据前述权利要求中任一项的机电执行器(12)驱动卷管转动。
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