CN109638992A - 外转子电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外转子电机(1)，其带有具备多个可电切换的磁极(2)的定子(3)和相对于所述定子(3)可旋转地支承的、至少部分围绕所述定子(3)的外转子(4)。为了在重量尽可能低的情况下提供理想的不平衡补偿而规定，外转子(4)具有关于外转子(4)的旋转轴线(5)不对称布置的用于不平衡补偿的第一配重(6)，所述第一配重与外转子(4)一体式地构造。

Description

外转子电机

技术领域

本发明涉及一种外转子电机，其带有具备多个可电切换的磁极的定子和相对于所述定子可旋转地支承的、至少部分围绕所述定子的外转子。

此外，本发明还涉及一种设备，其带有设备固定件和相对于所述设备固定件可驱动的运动元件，其中，所述设备具有用于驱动运动元件的电动机。

现有技术

外转子电机在现有技术中是已知的。静态部件、也即电动机的定子在该类型的外转子电机中处于内部并且被活动部件——也被称为转动体——包围。外转子或转动体通常由多个交替相反地指向的永磁体或由相应多极磁化的环件构成。定子通常具有多个磁线圈，所述磁线圈成对地构成电动机的相。该类型的定子例如实施为两相的或三相的。外转子电机优选无电刷地工作，为此设置了单独的换向电子元件。例如在文献DE 10 2009 059241 A1中公开了一种类型的外转子电机。

此外，在现有技术中已知多种具有所述外转子电机的设备。外转子电机用于驱动运动元件、例如用于旋转或环形摆动地驱动运动元件。所述设备例如是在文献DE 10 2013107 915 A1中所述湿式清洁设备，其中，外转子电机通过偏心传动器来驱动摆动板。通过摆动板的偏心的环形运动形成不平衡，所述不平衡在现有技术中通过配重被补偿，所述配重固定在偏心件或者旋转轴上。摆动板的偏转例如被固定在偏心件上的配重补偿。然而由于摆动板和配重的力作用点不位于同一平面上而形成了力矩，必须通过额外的配重来补偿所述力矩。配重例如固定在旋转轴线上。

在此不利的是配重的较小的偏心半径。由于相对较小的振动圆使得配重变得无效率。因此必须增加必要的配重物和由此还增加设备的总重量。

发明内容

基于上述现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种外转子电机以及具有这种外转子电机的设备，其中，通过有利的方式和方法实现不平衡补偿，而不会同时不必要地提高外转子电机或设备的重量。

为了解决所述技术问题，首先建议了一种外转子电机，所述外转子电机的外转子具有关于外转子的旋转轴线不对称布置的、用于实现不平衡补偿的第一配重，所述第一配重与外转子一体式地构造。

根据本发明，第一配重是外转子的集成式构件、也即与外转子的其余部分区域一件式地构造。由此不再需要单独制造配重重量并且例如通过粘接或焊接来装配。由此包括配重在内的整个传动器是一个单元，所述单元能够单独制造并且安装在设备中。外转子电机由此有目的地制造具有不平衡件，从而不必不利地将配重固定在设备被外转子电机驱动的构件上。此外，还通过已经在外转子电机中实现的不平衡补偿为相应设备的偏心件减轻负荷。通过配重与外转子的集成构造、而非例如配重在旋转轴线或偏心件上的布置，还提供了配重与旋转轴线之间更大的间距，从而同时通过配重的更大摆动半径降低了所需的配重重量。因此，配重即使在相对较小的配重重量的情况下也通过与现有技术相比更大的振动圆而特别高效。如果外转子例如通过冲压工艺制造，工具可以已经将配重成型在外转子上，从而使制造特别简单且节省时间。

尤其规定，第一配重是在制造过程中加工成型的壁部分区域。配重尤其可以是在制造过程中卷边成型的、外转子的壁部分区域。如果外转子例如通过冲压工艺制成，材料的部分区域并不完全环绕地被切除，而是至少在一侧与外转子保持相连。然后，所述部分区域可以按照接片的方式卷边成型。卷边成型的壁部分区域使得第一配重保持在外转子上。可能的是，壁部分区域定位在外转子的内壁的区域中或周向壁的区域中，其中尤其推荐的是，配重定位在外转子的沿径向面向外的周向面上，例如向外卷边成型。通过配重放置在外转子的面向外的侧面上，可以进一步提高配重与旋转轴线之间的间距，从而能够增大配重的振动圆并且由此能够理想地将配重设计得较小。根据一种实施方式，在外转子的制造过程中例如可以使外转子的一个壁部分区域比沿周向相邻的壁部分区域设计得更长(就轴向方向而言)，其中，突出的部分向外卷边，从而使该突出的部分或者说壁部分区域按照双壁的方式构造在外转子上。

此外还规定，外转子具有第二配重，其中，第一配重和第二配重布置在沿轴向方向相互间隔的、横向于旋转轴线定向的平面内。所规定的第二配重用于力矩的补偿，所述力矩形成的方式是，第一配重布置在必要时不与被驱动的构件的振动平面重合的平面中。根据推荐，两个配重关于轴向方向尽可能相互远离地布置，因为配重的紧邻不利于不平衡补偿。由此，配重尤其优选基于旋转轴线的轴向方向在结构允许的范围内尽可能最大地相互远离，从而使第一配重例如邻接在外转子的第一端部区域上，并且第二配重邻接在外转子的与第一端部区域相背离的端部区域上。配重优选基于径向方向贴靠在外转子的相互对置的周向区域上，从而使连接两个配重的直线延伸穿过旋转轴线。

而且第二配重可以与外转子一件式地构造。由此第二配重直接成型在外转子上。这可以如上所述地进行，即，在外转子的制造过程中(为此通常使用冲压工艺)将根据现有技术原本应冲压去除的材料相反作为接片予以保留。然后，接片可以例如向内或向外地在外转子上被折弯，其中，折弯的接片则构成用于外转子电机的第二配重。然而作为备选还可行的是，第二配重是独立地固定在外转子上的配重。第二配重可以例如焊接或粘接在外转子上。

原则上推荐的是，第一配重和/或第二配重构造在外转子的沿径向面向外的周向面和/或沿径向面向内的内壁上。尤其通过配重在外转子的面向外的侧面上的布置，可以增大配重与旋转轴线之间的间距，从而能够理想地将相应的配重设计得较小。然而如果规定，配重应向内卷边并且固定在外转子的内部上，则必要时可以实现在外转子或外转子电机的必要结构空间方面的优点。

此外还可以规定，外转子具有按照贯穿孔的方式构造的材料凹空。与不具有材料凹空所需的情形相比，通过材料凹空减小了外转子的重量，从而同时还能够将外转子电机的至少一个配重设计得更小。材料凹空可以在外转子的制造过程中通过对外转子的材料的冲压成形特别简单地制造，从而不需要在制造中的特殊费用。

在此情况下尤其推荐，材料凹空构造在外转子的端面的角区域中，所述角区域在第一配重轴线平行地投影到端面上时覆盖第一配重。换言之这意味着，外转子在沿旋转轴线的方向观察时具有与第一配重重合的材料凹空。优选地，第二配重基于沿观察方向呈现为点状的旋转轴线与所述材料凹空相互对置，从而使第二配重能够构造得特别小。

此外还可以规定，所述第二配重通过在制造过程中从凹空去除的且卷边成型的、外转子的壁部分区域构成。在该实施方式中，外转子的部分地从材料凹空中切除或冲压去除的材料并不与外转子断开，而是与第一配重背离地折弯。由此，在外转子上，在设计用于第二配重的位置的区域中形成了双壁构造，所述双壁构造补充或完全取代了为第二配重所需的配重重量，从而在该处要么可以较小地设计第二配重要么甚至完全取消第二配重，因为第二配重被材料凹空的卷边成型的材料取代。在外转子中通过外转子的这样成形加工的、尤其卷边成型的壁部分区域构成第一配重和第二配重，所述外转子可以特别成本低廉且快速地制造。没有必要必须将配重制造成附加的构件并且装配在外转子上。

除了上述外转子电机，本发明还涉及一种设备，该设备带有设备固定件和相对于所述设备固定件可驱动的运动元件，其中，所述设备具有用于驱动运动元件的电动机，所述电动机是按照上述权利要求中任一项所述的外转子电机。所述设备由此具有外转子电机，所述外转子电机带有具备多个可电切换的磁极的定子和相对于所述定子可旋转地支承的、至少部分围绕所述定子的外转子，所述外转子具有关于外转子的旋转轴线不对称布置的用于不平衡补偿的第一配重，所述第一配重与外转子一体式地构造。配重优选可以布置在外转子的沿径向面向外的周向面上。此外还可以规定，外转子具有两个配重。在具有两个配重的构造方式中有利的是，配重布置在相互间隔的、横向于旋转轴线的纵向延伸量定向的平面中。两个配重可以要么作为大体上独立的元件固定在外转子上，尤其通过焊接或粘接地固定，要么必要时与第一配重一样，与外转子一件式地构造。上述就外转子电机而言的优点由此也适用于利用本发明所规定的设备。由此无论是第一配重还是第二配重都可以与外转子一件式构造，其中，配重优选是在制造过程中成形加工的或卷边成型的、外转子的壁部分区域。此外，至少一个外转子还可以通过外转子的材料凹空的卷边成型的材料构成。上述就外转子电机而言的优点由此也适用于利用本发明所规定的设备。

此外还规定，所述设备具有构造在外转子电机与运动元件之间的偏心传动器。尤其可以规定，偏心传动器与外转子一件式地构造。根据该实施方式，外转子的旋转轴和与旋转轴相连的偏心件相互固定，从而在旋转轴旋转的同时还出现偏心件的偏心的圆周运动。一件式构造可以在例如冲压工艺的过程中实现。然而作为备选还可以规定，偏心传动器不与外转子一件式地构造的方式例如是，旋转轴和偏心件通过齿轮传动器或独立的弓形件或类似部件相互形成机械作用连接。

此外还规定，外转子安装在设备中，从而使外转子的旋转轴在设备的通常使用状态下在水平的平面中基本上垂直定向。外转子电机随后垂直地布置在设备中，从而使旋转轴同样垂直定向。因为必要时需要用于驱动设备的运动元件的相对较大的转矩，所以外转子电机的直径通常明显大于其高度(长度)。由此外转子电机可以空间节约地而且例如集成在相对扁平的设备和/或甚至自动行走的设备、例如自动机器人中。此外，还通过旋转轴的垂直定向使与偏心件形成作用连接的运动元件在一个平面中运动，所述平面与设备在作业运行过程中所处的或运动的表面平行地定向。

根据一种具体的实施方式规定，设备是具有作为运动元件的摆动板的地面处理设备。根据该实施方式，设备例如是湿式清洁设备，所述湿式清洁设备具有具备清洁元件的清洁装置。该清洁元件可以例如是纺织擦拭巾，所述纺织擦拭巾借助固定件、尤其支承板可取下地布置在摆动板上。摆动板可以是湿式清洁设备的固定式构件，所述固定式构件不能被使用者轻易从湿式清洁设备的设备固定件上拆下。摆动板可以例如具有长条形的、矩形的底部形状，所述底部形状例如具有大致3：1的长宽比。摆动板具有耦连装置，所述耦连装置用于例如与偏心传动器的偏心件相连，通过所述偏心传动器实现从外转子电机开始的力导入。

附图说明

以下结合实施例对本发明进行更详尽的阐述。在附图中：

图1示出穿过按本发明的外转子电机的轴向纵剖图，

图2示出外转子电机的轴向剖切的部分区域的立体图，

图3示出外转子电机的仰视图，

图4示出用于根据另一个实施方式的外转子电机的外转子，

图5示出根据图4的外转子的另一立体图，

图6示出具有根据本发明的外转子电机的示例性建议的设备。

具体实施方式

图1和图2根据本发明的外转子电机1的剖视图。外转子电机1在本实施例中是电整流的外转子电机1，该外转子电机1具有定子3和包围定子3的外转子4。外转子电机1的静态部件、也即定子3以通常的方式和方法布置在外转子电机1的内部，并且被运动部分、也即外转子4(或称为转子)包围。外转子4由多个沿外转子4的周向前后依次布置的且沿相对置的磁极方向定向的磁体23构成，所述磁体23在本实施例中例如是永磁体。作为备选，磁体23也可以是相应多极磁化的环件的部分。定子3具有多个线圈22，所述线圈分别构成磁极2。所述类型的外转子电机1无电刷地工作，为此设置了单独的换向电子器件。

定子3可以通过装配板24固定在设备11的设备固定件21上(见图6)。在装配板24上抗扭地布置了定子3以及用于外转子4的旋转轴14的轴承。外转子4的旋转轴14能够绕旋转轴线5旋转。旋转轴14可以通过偏心传动器13与设备11的有待驱动的运动元件12相连，从而使旋转轴14的旋转通过偏心传动器13转换为运动元件12的偏心式圆周运动。因此运动元件12实施圆周式运动。为了驱动外转子4或旋转轴14，外转子电机1的控制装置控制对定子3的磁极2的通电。定子3的两个关于旋转轴线5沿径向对置的磁极2构成可控制的、具有北极和南极的定子线圈对。当电流流经定子线圈对时，在相互对置的磁极2之间形成电磁场。布置在外转子4上的磁体23在该电磁场内部被定向，由此外转子4经受转矩并且旋转。各个定子线圈对保持一直被电流加载，直至外转子4的磁体23被定向。对在定子3的周向上布置的磁极2或定子线圈对的时间上先后依次的通电实现了外转子4绕旋转轴线5的连续旋转。由此，在外转子4的旋转运行过程中就先后依次的相位而言为沿周向前后依次布置的定子线圈对加载电流。

在外转子电机1的制造过程中，通过设备11的传动系导致(例如通过由外转子电机1所驱动的运动元件12的偏心圆周运动导致)的传动不平衡已经被外转子电机1的特殊设计补偿。外转子电机1在此例如具有两个用于形成规定的不平衡的配重6、7。配重6、7布置在基本上筒状构造的外转子4的外周面的相互对置的侧面上。第一配重6在此从外部成型在外转子4的周向面8上。第二配重7从内部布置在外转子4的内壁25的相对置的部分区域上。第一配重6与外转子4一件式地构造，其中，第一配重6例如通过外转子4的部分区域以相对于其他部分区域更大的厚度构成。第一配重6尤其可以通过外转子4的卷边成型的部分区域构成。这稍后借助图4和5进一步详细阐述。第二配重7在此例如是单独固定在外转子4上的配重重量。尽管在此并未示出所有可能的实施方式，然而第一配重6和/或第二配重7既可以定位在外转子4的内部也可以从外部定位在外转子的周向面8上。第二配重7相对于外转子4与定子3之间的自由体积形状适配地构造，从而使外转子电机1所要求的结构空间保持得尽可能小。第一配重6和第二配重7关于旋转轴线5位于外转子4的相互对置的周向部段上。如果第二配重7是大体上独立的构件，该构件在外转子电机1的制造过程中固定在外转子4上，根据规定，第二配重7焊接或粘接在外转子4上。

本发明如此工作，即，在图1和图2中向右偏转的偏心传动器13或被偏心传动器驱动的传动系形成不平衡，所述不平衡主要被第二配重7补偿。因为作用在设备11的传动系、例如在运动元件12上、在第二配重7上的力的力作用点并非位于相同的轴向平面上，形成了转矩，该转矩必须通过第一配重6补偿。由于配重6、7布置在外转子4的周向面8或内壁25上，配重6、7的偏心半径特别大，尤其与在旋转轴5上传统的布置相比特别大，从而使配重重量与现有技术相比能够明显更小地设计。配重6、7由此能够特别有效地用于补偿所形成的不平衡。具有外转子电机1的设备11的整个驱动系由此是一种构件单元，该构件单元单独地制造并且能够安装在设备11中。由于已经在外转子电机1中形成的不平衡，例如可以为偏心传动器13减轻负荷，通过所述偏心传动器驱动设备11的运动元件12。

图3示出外转子电机1的仰视图。这相当于在罐状构造的外转子4的端面27上的视角。根据该实施方式，外转子4的端面27具有两个材料凹空26，所述材料凹空26在此分别大致在90°的角区域中在端面27上留空。在两个材料凹空26之间具有由端面27的剩余材料形成的连接片28。根据贯穿孔形式构造的材料凹空26在具有线圈22的定子3的部分区域上看以及在外转子4的磁体23的部分上看是敞开的。第一配重6(在此在图左侧)在此延伸超出外转子4的其它的周向面8，其中，第一配重6例如在外转子4的周向上沿材料凹孔26的角区域构造。第一配重6在此例如是外转子4的卷边成型的轴向端部区域，所述轴向端部区域如图1和2所示，增强了外转子4在该区域中的壁厚。在制造外转子4时，在冲压工艺的过程中例如可以将材料区域不完全冲压去除，而是至少部分作为接片予以保留，所述接片随后卷边成型、在此向外卷边成型在外转子4上。该接片构成第二配重6，所述第二配重在此优选为增大振动圆周而向外折弯。此外，配属于外转子4的相同周向部段的材料凹空26如第一配重6一样发挥作用，从而与不具有这种材料凹空26的外转子4的情形相比，第一配重6基于外转子4减小的配重重量而在该角区域中可以更小。

图4和5示出外转子4的另一种可行的实施方式。在该实施方式中，从材料凹空26中去除的材料不完全与外转子4断开，而是在端面27的尚且保留的部分区域上在材料凹空26旁卷边。端面27的沿周向与材料凹空26相邻的部分区域在此例如从外部被从材料凹空26中去除的材料占据，由此在此还获得部分的双壁构造。卷边成型的材料区域构成外转子4的第二配重7。由此除了材料凹空26的效果之外还可以进一步降低第二配重7的配重重量的数值。特别优选地，可以根据外转子4内部的重量分布必要时将第二配重7完全通过卷边成型的材料区域构成，从而能够完全省掉额外的单独的第二配重7的设置(所述第二配重例如在根据图1和图2的实施方式中仍旧存在)。由此总体上实现了特别优选的实施方式，其中，第一配重6和第二配重7基于外转子4的旋转轴线5相互对置，并且同时还通过材料凹空26减小了承载第一配重6的筒半壳上的配重重量。

图6仅示例性地示出根据本发明的带有外转子电机1(在图6中未示出)的设备11。设备11在此例如是地面处理设备，该地面处理设备具有基础设备15和与基础设备15可松脱地连接的附件设备16。附件设备16具有用于可松脱地布置在基础设备上的连接区域20。附件设备16此外还具有带有构造为摆动板的运动元件12的清洁装置，在所述运动元件上可以固定具备清洁元件(未示出)的支承板。设备11能够借助柄部17被使用者手持导引。在柄部17上具有手柄18，使用者可以在清洁运行过程中抓握在所述手柄上并且导引设备11。在手柄18上此外还构造有开关19，所述开关19在此用于外转子电机1的接通和关闭，并且必要时用于设备11的不同运行模式的选择。运动元件12在此构造为面状的平板件，该平板件带有长条形的、矩形的底部形状，该底部形状基本上具有约为3:1的长宽比。在清洁运行期间沿设备11的常见的行进方向、也即在往复运行过程中，运动元件12的长边垂直于行进方向。运动元件12例如具有耦连装置，所述耦连装置用于与外转子电机1连接、例如通过偏心传动器13与外转子电机连接。外转子电机1可以要么布置在设备11的附件设备16中要么布置在基础设备15中。借助外转子电机1能够使得运动元件12相对于设备11的设备固定件21、也即设备11的壳体或底盘摆动地移动。运动元件12通过偏心传动器13实现的偏心式驱动导致传动系的不平衡，所述不平衡能够通过外转子电机1的上述实施方式被补偿。

附图标记

1 外转子电机

2 磁极

3 定子

4 外转子

5 旋转轴线

6 第一配重

7 第二配重

8 周向面

9 平面

10 平面

11 设备

12 运动元件

13 偏心传动器

14 旋转轴

15 基础设备

16 附件设备

17 柄部

18 手柄

19 开关

20 连接区域

21 设备固定件

22 线圈

23 磁体

24 装配板

25 内壁

26 材料凹空

27 端面

28 连接片

Claims (10)

1.一种外转子电机(1)，其带有具备多个可电切换的磁极(2)的定子(3)和相对于所述定子(3)可旋转地支承的、至少部分围绕所述定子(3)的外转子(4)，其特征在于，所述外转子(4)为实现不平衡补偿而具有关于外转子(4)的旋转轴线(5)不对称布置的第一配重(6)，所述第一配重与外转子(4)一体式地构造。

2.根据权利要求1所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述第一配重(6)是在制造过程中成形加工的、外转子(4)的壁部分区域、尤其卷边成型的壁部分区域。

3.根据权利要求1或2所述的外转子电机(1)，其特征在于，外转子(4)具有第二配重(7)，其中，第一配重(6)和第二配重(7)分别布置在沿轴向方向相互间隔的、横向于旋转轴线(5)定向的平面(9、10)内。

4.根据权利要求1或2所述的外转子电机(1)，其特征在于，第一配重(6)和/或第二配重(7)构造在外转子(4)的沿径向面向外的周向面(8)和/或沿径向面向内的内壁(25)上。

5.根据上述权利要求中任一项所述的外转子电机(1)，其特征在于，外转子(4)具有按照贯穿孔的形式构造的材料凹空(26)。

6.根据权利要求5所述的外转子电机(1)，其特征在于，材料凹空(26)构造在外转子(4)的端面(27)的角区域中，所述角区域在第一配重(6)轴线平行地投影到端面(27)时覆盖第一配重(6)。

7.根据权利要求5或6所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述第二配重(7)通过在制造过程中从材料凹空(26)中去除的且卷边成型的、外转子(4)的壁部分区域构成。

8.一种设备(11)，其带有设备固定件(21)和相对于设备固定件(21)可驱动的运动元件(12)，其中，所述设备(11)为驱动运动元件(12)而具有电动机，其特征在于，所述电动机是按照上述权利要求中任一项所述的外转子电机(1)。

9.根据权利要求8所述的设备(11)，其特征在于，所述设备(11)具有构造在外转子电机(1)与运动元件(12)之间的偏心传动器(13)。

10.根据权利要求9所述的设备(11)，其特征在于，所述偏心传动器(13)与所述外转子(14)一体式地构造。