CN1091324C - 电动机 - Google Patents

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Abstract

已公知，在一个电动机中围绕一个电动机纵轴线安置至少两个永久磁铁段，每个都具有在电动机纵轴线方向伸展的端面并被两个独立的磁导轭铁环段包围，在这两个磁导轭铁环段之间有一个走向平行于通过电动机纵轴线和永久磁铁段中心伸展的对称平面的间隙，以便减小电枢横向磁场。在该新的电动机中，除了减小电枢横向磁场外，还附带地减小了电动机的重量。为此，被设计成一个单件的磁导轭铁(3)在第一区域(13)内有比第二区域(15)内更大的横截面，该第一区域在永久磁铁段(4)的端面(14)附近，而第二区域在通过永久磁铁段(4)中心伸展的对称平面(16)的附近。该新的结构特别适用于小电动机，特别是由永磁体激励的直流电动机。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及一种电动机，尤其涉及一种由永磁体激励的直流电动机。
背景技术
已公知一种电动机(DE 26 37 705 A1)，其中，两个半壳构成磁导轭铁，该两个半壳大致在永久磁铁段的中心部位在半壳之间形成一个空气间隙。通过这样的空气间隙，使得减小电动机效率的电枢横向磁场被减弱。
发明内容
本发明提供一种电动机、特别是由永磁体激励的直流电动机，具有至少两个围绕一个电动机纵轴线安置的永久磁铁段和至少一个至少部分地包围这些永久磁铁段的磁导轭铁，每个永久磁铁段都有两个在电动机纵轴线方向伸展的端面，其中，被实施成一个单件的磁导轭铁在靠近永久磁铁段的端面的一个第一区域内具有比在至少一个第二区域内更大的导通磁力线的横截面，该第二区域在一个对称平面的附近，该对称平面通过电动机纵轴线和至少一个永久磁铁段的中心伸展。
本发明还提供了一种电动机、特别是由永磁体激励的直流电动机，具有至少两个围绕一个电动机纵轴线安置的永久磁铁段和一个磁导轭铁，每个永久磁铁段都具有两个在电动机纵轴线方向伸展的端面，该磁导轭铁至少由两个至少部分地环绕永久磁铁段的磁导轭铁环段构成，这些磁导轭铁环段具有朝向一个通过电动机纵轴线和永久磁铁段中心伸展的对称平面的、与该对称平面有一定距离地伸展的磁导轭铁段端面，其中，这些段端面相对于对称平面的距离和它们彼此之间的距离在电动机纵轴线的方向上是变化的。
本发明电动机与现有技术中的电动机相比具有如下的优点，即，在减弱电枢横向磁场从而改善电动机效率的同时，还附带地减小了磁导轭铁的材料用量，从而降低了电动机的重量和材料费用。本发明电动机的这个优点基于如下的认识，即，在永久磁铁段的一个通过电动机纵轴线伸展的对称平面的区域内，为了导通磁力线，比起在圆周方向上看在永久磁铁段之间，只需要一个小得多的磁力线流通横截面。
特别有利的是，磁导轭铁在永久磁铁段的对称平面附近的第二区域中具有至少一个在电动机纵轴线方向和在径向方向上伸展的凹槽，该凹槽被构造为例如梯形、三角形、菱形、长孔形、椭圆形或类似的形状。由此减小了材料用量，从而减小了磁导轭铁在第二区域内的重量，并且增大了对于电枢横向磁场的阻力。
如果该凹槽一直伸展到磁导轭铁的一个边缘，也是有利的。
进一步，如果磁导轭铁在永久磁铁段的端面附近的第一区域内沿径向具有比在永久磁铁段的对称平面附近的第二区域内大的厚度，并且该磁导轭铁被弯成环或通过深拉伸而构造为环，也是有利的。
这里，如果磁导轭铁由一个极壳体和一个包围该极壳体的磁导轭铁环组成，也同样是有利的。其中，永久磁铁段被安置在极壳体中，而磁导轭铁环具有第一区域和第二区域。
这里，如果磁导轭铁由一个磁导轭铁环和一个包围该磁导轭铁环的极壳体组成，也同样是有利的，其中，永久磁铁段被安置在该磁导轭铁环中，而磁导轭铁环具有第一区域和第二区域。
在磁导轭铁环段中，段端面由一个垂直于电动机纵轴线伸展的、为磁导轭铁环段对称面的中间平面起，相对于永久磁铁段的对称平面距离不断增大地伸展到磁导轭铁环段的一个边缘，也是有利的，这里，这些段端面直线地或呈弯曲拱形地延伸。
如果这些段端面沿电动机纵轴线方向从磁导轭铁环段的一个第一边缘延伸到磁导轭铁环段的一个第二边缘，具有相对于永久磁铁段的对称平面一个增大的距离，也是有利的。
此外，如果这些段端面沿电动机纵轴线方向从磁导轭铁环段的一个第一边缘延伸到磁导轭铁环段的一个第二边缘，相对于永久磁铁段的对称平面具有一个交替地增大和缩小的距离，也是有益的。
附图简介
在附图中以简化的方式示出本发明的一些实施例，并在下面的说明中对它们做进一步的讨论。其中，
图1到图3示出带有根据本发明构造的磁导轭铁的电动机的一个第一实施例，
图4和图5示出带有根据本发明构造的磁导轭铁的电动机的一个第二实施例，
图6a和图6b示出根据本发明构造的磁导轭铁的一个第三和第四实施例，
图7到图9示出根据本发明构造的磁导轭铁的一个第五实施例，
图10示出根据本发明构造的磁导轭铁的一个第六实施例，
图11到图14示出根据本发明构造的磁导轭铁的一个第七实施例，
图15和图16示出根据本发明构造的磁导轭铁的一个第八实施例，
图17和图18示出根据本发明构造的磁导轭铁的一个第九实施例，
图19和图20示出根据本发明构造的磁导轭铁的一个第十实施例，
图21到图45示出极壳体和磁导轭铁环段的各种不同的连接类型。
实施例的说明
在图1中，用“1”标明一个永磁体激励的直流电动机的磁导极壳体(Polgehaeuse)，该极壳体1沿着一个电动机纵轴线2伸展，并与一个安置在极壳体1上的磁导轭铁环3一起构成该直流电动机形式的电动机磁导轭铁。该磁导轭铁环3固定地且没有空气间隙地安放在极壳体1上，并且，或者作为板条被弯曲紧绕在极壳体1的圆柱形壁面上，或者作为闭合的环而紧箍在极壳体1上。如同从图2中可看到的那样，极壳体1在其内壁上带有至少两个永久磁铁段4，它们呈圆形分布并且以圆柱形极面部分地环握电枢8，该电枢8在图中只是以略图方式示出，且借助于一个转子轴7被可转动地支承。在电枢8上设置了一些在图中没有示出的槽以便放入电枢绕组。转子轴7可转动地被支承在图中没有示出的轴承盖上，这些轴承盖例如通过图中没有示出的径向封闭极壳体1的外罩构成。磁导轭铁环3被构造得短于极壳体1并沿着电动机纵轴线2从一个第一边缘9延伸到一个第二边缘10，其中，永久磁铁段4被构造得短于磁导轭铁环3并在轴向上被磁导轭铁环3覆盖。在图2示出图1中电动机的俯视图。
为了减小电枢横向磁场和磁导轭铁环3的重量，从而也减小电动机的重量，根据一个第一实施例，磁导轭铁环3被设计成单件，并被构造得在永久磁铁段4每个端面14附近的一个第一区域13内具有比在对称平面16附近的一个第二区域15内大的传导磁力线的横截面，该对称面16延伸通过电动机纵轴线2和每个永久磁铁段4的中心。永久磁铁段4的端面14沿电动机纵轴线2的方向伸展。为了达到减小横截面的目的，磁导轭铁环3在其第二区域15内有一个在电动机纵轴线2的方向伸展的、并在径向穿透磁导轭铁环3的凹槽19，该间隙19向边缘9及10的方向敞开，即伸展到边缘9及10。在图1到图3中，该凹槽19被构造为梯形，不仅从边缘9也从边缘10起逐渐收缩，并分别与永久磁铁段4的对称平面16相对称地伸展到磁导轭铁环3中，直到一个隔件20为止。在此，凹槽19和隔件20同样对称于一个垂直于电动机纵线轴线2延伸的、将磁导轭铁环3对称地分开的中间平面21。在图示的实施例中，永久磁铁段4有4个凹槽19，如图3中单件磁导轭铁环的展开图所示。在图3中作为展开图示出的磁导轭铁环3的板条可以例如被弯成环并在其端面22上被对接焊接，或者借助于一个如图8所示的燕尾槽连接而连接起来。如图1中用双点划线所示出的那样，凹槽19也可以被构造为三角形。
在根据图4和图5的第二实施例以及后续附图中，用相同的标号表示图1到图3所示的第一个实施例中同样位置和同样功能的部件。图5示出沿图4中V-V线的剖视图。为了在图4和图5所示的第二个实施例中能够实现在磁导轭铁环3第二区域15中相对于在第一区域13中的一个横截面面积的减小，从而实现重量减轻以及电枢横向磁场的减小，设置了至少一个菱形的凹槽19，该凹槽19对称于每个永久磁铁段4的对称平面16。在所示出的第二个实施例中，在图4中示出3个菱形的凹槽19，它们沿着电动机纵轴线2安置，彼此之间并不相触，也不触及或不与边缘9和10相交，并在圆周方向最多延伸到永久磁铁段4的端面14处。
图6a为图4实施例的一个变型方案，以沿着电动机纵轴线2的局部视图示出一个磁导轭铁环3，这里，对称于对称平面16设置了至少两个梯形构成的凹槽19或两个用虚线示出的三角形凹槽19，这些凹槽19之间形成一个隔件20。如同图4所示实施例那样，可以沿着对称平面16彼此邻近地配置多个凹槽19，这些凹槽19彼此之间不相通，也不与边缘9和10相交，并在第一区域13前终止。
在图6b中作为图4实施例的一个进一步变型方案示出，凹槽19可被构造为以对称平面16相对称并垂直于对称平面16分布的长形或椭圆形的穿孔。
在图7示出一个磁导轭铁环3的另一个实施例的展开图，该磁导轭铁环3由一个变厚度的带材24加工而成，例如一个轧制的钢带或一个设置上导磁颗粒的塑料带。如同在图8中所示的那样，在此，磁导轭铁环3具有一些第一区域13，这些第一区域13具有更大的横截面积，即在径向方向厚于第二区域15，这些第二区域15在径向上薄于第一区域13。在此，在垂直于带24的中间平面21方向的宽度是相同的。根据图8，由图7的带24弯曲而成的圆形磁导轭铁环3，在其端面22上例如通过焊接或相互啮合的固定装置相互固定起来，例如在图4中所示的类似燕尾槽的固定装置25。图9中示出，怎样在图8的磁导轭铁环3中配置两个永久磁铁段4，使得在对称平面16附近，第二区域15的径向厚度较小，而在永久磁铁段4的端面14附近，第一区域13的径向厚度较大。
在图10的实施例中示出如何借助于一个在操作箭头26方向上运动的深拉伸工具由具有交替变化厚度的带24来制成一个深拉伸的磁导轭铁环3，该磁导轭铁环3的壁在径向具有以点划线示出的分布，它的厚度相应于带24厚度的变化，该分布具有较厚的第一区域13和较薄的第二区域15。
在图11示出一个磁导轭铁环3，该磁导轭铁环3具有两个对称于对称平面16的凹槽19，该两个凹槽19在电动机纵轴线2的方向上前后接续地安置，它们的纵轴线在电动机纵轴线方向上伸展，两个凹槽19之间构成一个隔件20，而且它们不延伸到边缘9或10。图12示出沿图11中XII-XII线剖开的一个剖视图，图13示出一个这样的磁导轭铁环3在极壳体1内的配置，这里，永久磁铁段4被安置在磁导轭铁环3的内壁上，这样，由凹槽19所构成的第二区域15位于对称平面16的附近。在图14中示出图13实施例的一个俯视图，其中，在电动机纵轴线2的方向上被构造得较短的磁导轭铁环3被安置在极壳体1内，并且永久磁铁段4被安置在磁导轭铁环3中。
图15示出一个根据图11实施例变型的磁导轭铁环3，在该磁导轭铁环3中，设置了两个对称于对称平面16、并在沿着电动机纵轴线2方向的纵向方向上定向的长形孔状的凹槽19，这两个凹槽19在中间平面21的区域内被隔件20分开，并且不仅展延到边缘9而且到边缘10。图16示出沿着图15中XVI-XVI线剖切的一个剖视图。
在图17中，与图11中磁导轭铁环3不同的是，只构造了一个对称于对称平面16的长形孔凹槽19，该凹槽19在其长度方向沿着电动机纵轴线2展延，并且分别在到达边缘9及10之前终止。图18示出沿着图17中XVIII-XVIII线的一个剖视图。
图19中实施例与图1中实施例不同的是，这里凹槽19沿着电动机纵轴线2这样彼此相向延长，以致它们彼此相交，从而该磁导轭铁环分裂为两个磁导轭铁环段27，该两个磁导轭铁环段27安置在极壳体1上，并且它们的朝向对称平面16的段端面30彼此之间有一定距离地延伸，而该距离在电动机纵轴线2的方向上是变化的。这里，在图19中用引出线示出的段端面30，在中间平面21上达到它们之间的最小距离，而向着边缘9或10的方向由于呈直线延伸的段端面30相对于电动机纵轴线2为倾斜的，它们之间的距离则不断增大。在图19的右半部分中用双点划线示出，段端面30也可以从中间平面21起呈拱形弧线地向边缘9或10延伸，或者可以例如从边缘9起，段端面30以与电动机纵轴线2不变的斜率延伸到边缘10。在图19的左半部分用双点划线示出，段端面30从边缘9到边缘10可以具有交替变化的曲线，它到对称平面16的距离多次连续地变大和变小。图20示出图19实施例的一个俯视图，带有两个磁导轭铁环段27。在这些图中所示出的管形的极壳体1也可以以未示出的方式被构造成盆形。
在图21到图45中示出各种不同的将磁导轭铁环段27与极壳体1固定连接起来的连接技术。在此，根据图21到图45，每个图都示出磁导轭铁环段27安置在极壳体1上的一个配置。当然，如果磁导轭铁环段27被安置在极壳体1内，这些相同的连接可能性也适用于这种反向的配置。图21到图25示出铆钉连接，这里所示的铆钉也可被设计为空心铆钉。在根据图21到图22示出的实施例中，使用了具有一个半圆头和一个锥形沉头(Senkkopf)的铆钉31，其中，该沉头分别埋入到极壳体1的一个锥形拱起32中，该锥形拱起32部分地伸入到在磁导轭铁环段27上的一个锥形凹部33中，在图22所示的实施例中该凹部33通过在磁导轭铁环段27上的一个突起36而构成。
在图23和图24示出的实施例中，在极壳体1内设置了一个沉孔37，在根据图23的实施例中，铆钉31的一个平头被安置在该沉孔37中，而在根据图24的实施例中，铆钉31的一个半圆头被安置在该沉孔37中，该铆钉31以一个半圆铆钉头靠置在磁导轭铁环段27上。在根据图21到图24的实施例中，铆钉31分别穿过在极壳体1上和磁导轭铁环段27上的通孔38。
在根据图25的实施例中，在磁导轭铁环段27上构造了通孔38，从极壳体1的材料中压出的铆钉31穿过该通孔38，并在穿过该通孔之后，以一个直接铆接的形式在铆钉31上成形出半圆铆钉头。
在根据图26到图30的实施例中，一个由极壳体1弯出的铆接元件39穿过磁导轭铁环段27上的通孔38。其中，图27示出图26中实施例在尚未铆接状态下的俯视图，而图28示出已铆接的状态，在这里，通过借助于一个铆接工具所产生的力作用，铆接元件39上压出一个部分搭接磁导轭铁环段27的平铆钉头。图30示出一个铆接元件39，它的铆钉头借助切口42被如此变形，使得铆钉头的部分搭接在磁导轭铁环段27上。图29示出图30实施例的俯视图，带有铆接元件39的通过切口42变形的铆钉头。
在图31到图33的实施例中，借助于焊接实现极壳体1和磁导轭铁环段27的连接，例如在图31的实施例中通过点焊，在此，以一个力F的作用将点形电极头43压在彼此平面地叠在一起的极壳体1和磁导轭铁环段27上，并且，所加在电极头上的电流通过接触电阻而将材料点状地熔化。在图33所谓的凸焊中，在磁导轭铁环段27上朝向极壳体1的方向压出凸起44，该凸起44通过一个力F的加载和通过平电极43的电流作用而被加热作用到接近熔化温度并且被变得平坦。
在图32的实施例中，借助于一个所谓的超声头(Sonotrode)通过超声波焊接进行极壳体1和磁导轭铁环段27的连接。
图34示出一个带有一个向远离磁导轭铁环段27方向扩大的固定孔48，根据图35，一个杯形的固定元件49通过嵌接而被压入到该固定孔48中。
图36到图45示出借助于例如在极壳体1上构造的、形式为例如突起件50的弯曲元件将极壳体1和磁导轭铁环段27连接起来的连接技术。这些突起件50穿过在磁导轭铁环段27上的通孔38，然后被弯曲或被交叠起来。图36示出一个带有长方形通孔38的磁导轭铁段27，根据图38，一个在图37中详细示出的极壳体1的突起件50穿过该通孔38，并被弯曲在磁导轭铁环段27的表面上。图39示出，在极壳体1上的突起件50穿过磁导轭铁环段27的通孔38，而图40示出被弯曲的并靠置在磁导轭铁环段27的表面上的突起件50。
图43和图41示出穿过磁导轭铁环段27的通孔38的极壳体1上的突起件50，该突起件50在其伸出的端部被扭弯交叉从而部分地搭接在磁导轭铁环段27的表面上。图42示出一个带有被构成为T字形、扭弯交叉的突起件50的磁导轭铁环段27的一个俯视图，在图41中也清楚地显示出该突起件50。
在图44和图45的实施例中，示出磁导轭铁环段27的一个俯视图，突起件50被构成为大致是直角三角形的形状，并在扭弯交叉状态下以其一个尖角部搭接在磁导轭铁环段27的表面上。
如同图20所示，极壳体1和磁导轭铁环段27也可通过一个导入在二者之间的粘接剂51而彼此连接起来，该粘接剂51可以以例如液体粘合剂或一个粘接薄膜的形式构成。

Claims (24)

1.电动机、特别是由永磁体激励的直流电动机，具有至少两个围绕一个电动机纵轴线安置的永久磁铁段和至少一个至少部分地包围这些永久磁铁段的磁导轭铁，每个永久磁铁段都有两个在电动机纵轴线方向伸展的端面，其特征为，被实施成一个单件的磁导轭铁(3)在靠近永久磁铁段(4)的端面(14)的一个第一区域(13)内具有比在至少一个第二区域(15)内更大的导通磁力线的横截面，该第二区域(15)在一个对称平面(16)的附近，该对称平面通过电动机纵轴线(2)和至少一个永久磁铁段(4)的中心伸展。
2.根据权利要求1的电动机，其特征为，该磁导轭铁(3)在第二区域(15)内具有至少一个在电动机纵轴线(2)的方向并且在径向方向伸展的凹槽(19)。
3.根据权利要求2的电动机，其特征为，该凹槽(19)被构造成梯形。
4.根据权利要求2的电动机，其特征为，该凹槽(19)被构造成三角形。
5.根据权利要求2的电动机，其特征为，该凹槽(19)被构造成菱形。
6.根据权利要求2的电动机，其特征为，该凹槽(19)被构造成长形孔状或椭圆形。
7.根据权利要求2的电动机，其特征为，该凹槽(19)延伸到磁导轭铁(3)的一个边缘(9，10)。
8.根据权利要求1的电动机，其特征为，该磁导轭铁(3)在径向方向在第一区域(13)内的厚度比在第二区域(15)内的大。
9.根据权利要求8的电动机，其特征为，该磁导轭铁(3)由一个变厚度的带(24)制成。
10.根据权利要求9的电动机，其特征为，该磁导轭铁(3)被弯成环。
11.根据权利要求9的电动机，其特征为，该磁导轭铁(3)通过深拉伸被构造成环。
12.根据上述权利要求之一的电动机，其特征为，该磁导轭铁由一个极壳体(1)和一个包围该极壳体(1)的磁导轭铁环(3)组成，其中，永久磁铁段(4)被安置在极壳体(1)中，并且磁导轭铁环(3)具有第一区域(13)和第二区域(15)。
13.根据权利要求1到11之一的电动机，其特征为，该磁导轭铁由一个磁导轭铁环(3)和一个包围该磁导轭铁环(3)的极壳体(1)组成，其中，永久磁铁段(4)被安置在磁导轭铁环(3)中，并且磁导轭铁环(3)具有第一区域(13)和第二区域(15)。
14.电动机、特别是由永磁体激励的直流电动机，具有至少两个围绕一个电动机纵轴线安置的永久磁铁段和一个磁导轭铁，每个永久磁铁段都具有两个在电动机纵轴线方向伸展的端面，该磁导轭铁至少由两个至少部分地环绕永久磁铁段的磁导轭铁环段构成，这些磁导轭铁环段具有朝向一个通过电动机纵轴线和永久磁铁段中心伸展的对称平面的、与该对称平面有一定距离地伸展的磁导轭铁段端面，其特征为，这些段端面(30)相对于对称平面(16)的距离和它们彼此之间的距离在电动机纵轴线(2)的方向上是变化的。
15.根据权利要求14的电动机，其特征为，由一个垂直于电动机纵轴线(2)伸展的、并将磁导轭铁环段(27)对称地分开的中间平面(21)起，这些段端面(30)相对于对称平面(16)距离变大地伸展到磁导轭铁环段(27)的一个边缘(9，10)。
16.根据权利要求14或15的电动机，其特征为，这些段端面(30)直线地延伸。
17.根据权利要求14或15的电动机，其特征为，这些段端面(30)弯拱形地延伸。
18.根据权利要求14的电动机，其特征为，这些段端面(30)在电动机纵轴线(2)方向从磁导轭铁环段(27)的一个边缘(9)到另一个边缘(10)伸展时，相对于对称平面(16)的距离越来越大。
19.根据权利要求14的电动机，其特征为，这些段端面(30)在电动机纵轴线(2)方向从磁导轭铁环段(27)的一个边缘(9)到另一个边缘(10)展延时，相对于对称平面(16)的距离交替地增大和减小。
20.根据权利要求14的电动机，其特征为，磁导轭铁环段(27)通过铆钉(31，39)与一个极壳体(1)连接。
21.根据权利要求14的电动机，其特征为，磁导轭铁环段(27)通过焊接与一个极壳体(1)连接。
22.根据权利要求14的电动机，其特征为，磁导轭铁环段(27)通过弯曲元件(50)与一个极壳体(1)连接。
23.根据权利要求14的电动机，其特征为，磁导轭铁环段(27)通过嵌接与一个极壳体(1)连接。
24.根据权利要求14的电动机，其特征为，磁导轭铁环段(27)通过粘接剂(51)与一个极壳体(1)连接。
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