CN109639037A - 外转子电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外转子电机(1)，其具有带有多个可电子切换的磁极(2)的定子(3)和相对于定子(3)可旋转地支承的至少部分包围定子(3)的外转子(4)。为了在尽可能小的配重的情况下实现最佳的不平衡补偿而提出的是，外转子(4)为了不平衡补偿的目的具有至少一个关于外转子(4)的旋转轴线(5)非对称地布置的配重(6、7)。此外建议了一种具有这种外转子电机(1)的设备(11)。

Description

外转子电机

技术领域

本发明涉及一种外转子电机，其具有带有多个可电子切换的磁极的定子和相对于定子可旋转地支承的至少部分包围定子的外转子。

本发明还涉及一种具有设备固定部分和相对于设备固定部分可驱动的运动元件的设备，其中，设备具有用于驱动运动元件的电动机。

背景技术

外转子电机在现有技术中是已知的。在这种外转子电机中，静止部分，即电动机的定子位于内部，并且被运动部分，即外转子(也称为转动件)包围。外转子或转动件通常由多个交替相反地取向的永磁体构成或由相应多磁极磁化的环形件构成。定子通常具有多个磁线圈，这些磁线圈成对地形成电动机的相位。这种定子设计成例如两相或三相的。优选地，这种外转子电机无刷地工作，为此设置单独的逆变器电子器件。这种外转子电机例如在DE102009 059 241A1中公开。

此外，在现有技术中已知了具有这种外转子电机的各种各样的设备。外转子电机用于驱动运动元件，例如用于旋转式地或圆形摆动式地驱动运动元件。这种设备例如是在DE 10 2013 107 915A1中描述的湿气清洁设备，其中，外转子电机通过偏心传动装置驱动摆动板。通过摆动板的偏心的圆形运动形成不平衡，该不平衡在现有技术中通过配重(Kontermasse)补偿，配重固定在偏心轮或旋转轴线上。摆动板的偏转首先由固定在偏心轮或旋转轴线上的配重补偿。因为摆动板和配重的力作用点然而没有位于相同的平面内，所以形成力矩，该力矩必须通过附加的配重补偿。该配重例如固定在旋转轴线上。

在已知的现有技术中不利的是配重的很小的偏心半径。通过相对小的摆动圆使配重变得无效。因此，必须增大需要的配重和因此还有设备的总重量。

发明内容

从之前提到的现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是提供一种外转子电机和一种具有这种外转子电机的设备，其中，以有利的方式和方法进行不平衡补偿，而同时不会没有必要地提高外转子电机或设备的重量。

为了解决该技术问题首先建议了一种外转子电机，其外转子具有至少一个关于外转子的旋转轴线非对称地布置的用于不平衡补偿的配重。

根据本发明，配重现在固定在外转子电机的外转子上。由此，整个驱动系(包括配重)是可以单独地制造和装入设备中的单元。不需要事后将配重固定在设备的由外转子电机驱动的构件上。此外，通过已经在外转子电机中实现的不平衡补偿减轻相应设备的输出系的负荷。此外，通过将配重布置在外转子上可以提供配重与旋转轴线之间的特别大的间距，从而通过配重的更大的摆动半径同时可以减小必需的配重的数量。因此即使在通过相对于现有技术增大的摆动圆使配重的数量减小时配重也是特别有效的。因此总体上制成具有定义的不平衡度的外转子电机，该不平衡度可以补偿具有外转子电机的设备的另外的结构组件的不平衡度。

尤其建议的是，配重布置在外转子的径向向外指向的周边面上。尤其是通过将配重布置在外转子的面向外的侧面上，可以提高配重与旋转轴线之间的间距，从而增大配重的摆动圆，并且因此配重可以最佳地设计得较小。

此外建议的是，外转子具有两个配重。尤其建议的是，配重分别布置在相互间隔开的、垂直于旋转轴线的纵向延伸地定向的平面内。建议的第二配重用于补偿力矩，该力矩形成的方式是，第一配重布置在必要时不与被驱动的构件的运动平面重合的平面内。推荐的是，两个配重关于轴向方向彼此相距尽可能远地地布置，因为配重的直接的接近对于不平衡补偿来说是无效的。特别优选地，配重因此关于旋转轴线的轴向方向彼此相距最远，其中例如，第一配重与外转子的第一端区域相邻，并且第二配重与外转子的对置的端区域相邻。关于径向方向，配重位于外转子的对置的周边区域中，从而连接两个配重的直线延伸通过旋转轴线。

根据实施方式建议的是，配重焊接或粘贴到外转子上。配重因此例如可以是单独的构件，该单独的构件在制造外转子电机或外转子时与外转子连接，例如在其向外指向的周边面上焊接或粘贴。

备选地可以规定，配重与外转子一体式地构造。配重可以直接成形到外转子上。这可以以如下方式实现：在制造外转子时(在制造时例如使用冲压工艺)，通常被去除的材料例如作为舌板保留。舌板可以在外转子上向内或向外折弯，其中，折弯的舌板则形成用于外转子电机的配重。如果两个配重设置在外转子上，那么第二配重也可以与外转子一体式地构造。因此可以取消单独的配重，该单独的配重此外必须首先与外转子连接。不需要单独地制造和安装配重。

除了之前描述的外转子电机以外，利用本发明此外建议了具有设备固定部分和相对于设备固定部分可驱动的运动元件的设备，其中，设备具有用于驱动运动元件的电动机，电动机是根据其中一个描述的实施方式的外转子电机。设备因此具有外转子电机，该外转子电机具有带有多个可电子切换的磁极的定子和相对于定子可旋转地支承的至少部分包围定子的外转子，外转子具有至少一个关于外转子的旋转轴线非对称地布置的用于不平衡补偿的配重。配重优选可以布置在外转子的径向向外指向的周边面上。此外可以规定，外转子具有两个配重。在构造有两个配重时此外有利的是，配重布置在相互间隔开的、垂直于旋转轴向的纵向延伸定向的平面内。此外，配重可以要么作为首先单独的元件尤其是通过焊接或粘贴固定在外转子上，要么与外转子一体式地构造。之前关于外转子电机描述的优点因此也适用于根据本发明建议的设备。

此外建议的是，设备具有构造在外转子电机与运动元件之间的偏心传动装置。尤其可以规定，偏心传动装置与外转子一体式地构造。根据该实施方式，外转子的旋转轴和与之连接的偏心轮相对彼此固定，从而在旋转轴旋转时同时导致偏心轮的偏心的圆形运动。一体性可以在例如冲压过程期间实现。备选地也可以规定，偏心传动装置不与外转子一体式地构造的方式例如是，旋转轴和偏心轮通过齿轮传动装置或也通过单独的弓形件等相互机械地作用连接。

此外建议的是，外转子电机装入设备中，从而外转子的旋转轴线在水平的平坦平面上的设备的通常的使用位置中基本上竖直地定向。外转子电机因此竖直地布置在设备中，从而旋转轴同样竖直地定向。因为必要时需要相对大的转矩来驱动设备的运动元件，所以外转子电机的直径通常明显大于其高度(长度)。由此，外转子电机可以节约空间地也例如整合到相对扁平的设备中和/或甚至自动前进运动的设备中，例如自动机器人中。此外，通过旋转轴的竖直定向，与偏心轮作用连接的运动元件也在一个平面内运动，该平面平行于一个面定向，设备在工作运行期间处于这一个面上或在这一个面上运动。

根据具体的实施方式建议的是，该设备是具有作为运动元件的摆动板的地板处理设备。根据该设计方案，该设备例如是清洁设备，该清洁设备具有带有清洁元件的清洁装置。清洁元件例如可以是纺织的擦布，该纺织的擦布可以借助固定器件，尤其是承载板可取下地布置在摆动板上。摆动板可以是清洁设备的固定的组成部分，该固定的组成部分不容易被用户从清洁设备的设备固定部分上拆除。摆动板例如可以具有长条形的矩形的基本形状，该长条形的矩形的基本形状例如具有大约3:1的长宽比。摆动板具有耦联器，该耦联器用于例如与偏心传动装置的偏心轮连接，通过该偏心传动装置导入起始于外转子电机的力。

附图说明

随后，借助实施例详细阐述本发明。附图示出：

图1是穿过根据本发明的外转子电机的轴向的纵截面图；

图2是剖示出的外转子电机的立体视图；

图3是具有外转子电机的根据本发明的设备。

具体实施方式

图1和2示出了根据本发明的外转子电机1和由其驱动的运动元件12的截面图。外转子电机1在此是具有定子3和包围定子3的外转子4的电子换向的外转子电机1。外转子电机1的静止部分、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、即外转子4(或也称为转动体)包围。外转子4由多个沿外转子4的周边方向依次布置的并且以相反的磁极方向取向的磁体23构成，磁体23在此例如是永磁体。备选地，磁体23也可以是相应多磁极地磁化的环形件的部分。定子3具有多个线圈22，这些多个线圈22分别形成磁极2。在此，定子3例如设计成两相的，具有总共四个线圈22，其中两个线圈22在截面图中是不可见的。这种外转子电机1无刷地工作，为此设置单独的逆变器电子器件。

定子3可以通过安装板24固定在设备11(参见图3)的设备固定部分21上。在安装板24上抗扭地布置有定子3和用于外转子4的旋转轴14的轴承。外转子4的旋转轴14围绕旋转轴线5可旋转。旋转轴14通过偏心传动装置13与运动元件12连接，其中，旋转轴14的旋转通过偏心传动装置13转换为运动元件12的偏心的圆运动，从而运动元件12可以实现圆形的运动。

为了驱动运动元件12，外转子电机1的控制装置控制定子3的磁极2的通电。定子3的两个关于旋转轴线5径向对置的磁极2形成具有北极和南极的可控的定子线圈对。当电流流过其中一个定子线圈对时，在对置的磁极2之间产生电磁场。布置在外转子4上的磁体23在该电磁场内取向，由此，外转子4承受转矩并且旋转。各自的定子线圈对一直保持被加载电流，直到外转子4的磁体23对准为止。布置在定子3的周边上的磁极2或定子线圈对的随时间连续的加载导致外转子4围绕旋转轴线5连续旋转。在外转子4旋转一圈期间，相对于连续的阶段，沿周边方向前后依次布置的定子线圈对因此被加载电流。在例如三个定子线圈对中，每旋转一圈产生三个阶段，其中，就第一阶段而言，首先第一定子线圈对被加载电流，就第二阶段而言，第二定子线圈对被加载电流，并且就第三阶段而言，第三定子线圈对被加载电流。在具有两个定子线圈对的外转子电机1中(如在根据图1和2的示例中那样)，每旋转一圈相应产生仅两个阶段。

在制造外转子电机1时，输出不平衡已经通过外转子电机1的特别的设计来补偿，输出不平衡例如通过由外转子电机1驱动的运动元件12的偏心的圆形运动形成。外转子电机1在此例如具有两个用于产生定义的不平衡的配重6、7。配重6、7在此布置在外转子4的周边面8的对置的侧面上，从而该配重分别径向向外指向。配重6、7位于外转子电机1的与旋转轴线5的纵向延伸正交地定向的不同的平面9、10内。第一配重6在此位于第一平面9内。第二配重7布置在第二平面10内，该第二平面10与第一平面9具有定义的距离。在此，该定义的距离在外转子4的轴向长度的范围内是最大的，其中，第一配重6位于外转子4的轴向的第一端部区域上，并且其中，第二配重7位于沿轴向方向对置的端部区域上。在制造外转子电机1时配重6、7例如借助焊接或粘贴固定在外转子4的周边面8上。备选地，配重也可以一体式地成形到外转子4上。

本发明现在以如下方式作用：在图中向右偏转的运动元件12基于偏心的布置产生被驱动的系统的不平衡，该不平衡首先由配重7补偿。因为作用在运动元件12和配重7上的力的作用点然而不位于相同的轴向平面内，所以形成力矩，该力矩在此通过配重6补偿。由于配重6、7径向向外指向地布置在外转子4的周边面8上，所以配重6、7的偏心半径是特别大的，从而配重的数量相对于现有技术可以明显变小。配重6、7由此可以特别有效地用于补偿由运动元件12的偏心的圆形运动产生的不平衡。具有外转子电机1的设备11的总驱动系(包括不平衡补偿)因此可以是可以单独地制造并且装入设备11中的构件单元。通过已经在外转子电机1中产生的不平衡例如可以减轻偏心传动装置13的负荷，运动元件12通过偏心传动装置驱动。

图3仅示例性地示出具有这种外转子电机1(在图3中不可见)的根据本发明的设备11。设备11在此例如是地板处理设备，该地板处理设备具有基础设备15和与基础设备15可连接的附属设备16。附属设备16具有用于可松开地布置在基础设备15上的连接区域20。附属设备16此外具有带有构造为摆动板的运动元件12的清洁装置，在运动元件上可以固定有具有清洁元件的承载板(未示出)。设备11可以借助柄17由用户手动引导。在柄17上存在把手18，用户在清洁运行期间作用在把手上，并且可以引导设备11。在把手18上此外构造有开关19，该开关19在此用于接通和切断外转子电机1，并且必要时选择设备11的不同的运行模式。运动元件12在此构造为具有长条形的矩形的基本形状的平面的平板，该平板基本上具有大约3:1的长宽比。在设备11在清洁运行期间的通常的前进运动方向上，即在来回运动期间，运动元件12的长边垂直于前进运动方向。运动元件12具有耦联器，该耦联器用于在此例如通过偏心传动装置13与外转子电机1连接。外转子电机1可以要么布置在附属设备16中，要么布置在设备11的基础设备15中。借助外转子电机1，运动元件12可以相对于设备11的设备固定部分21，即设备11的壳体或底座摆动地移位。

附图标记清单

1外转子电机

2磁极

3定子

4外转子

5旋转轴线

6配重

7配重

8周边面

9平面

10平面

11设备

12运动元件

13偏心传动装置

14旋转轴

15基础设备

16附属设备

17柄

18把手

19开关

20连接区域

21设备固定部分

22线圈

23磁体

24安装板

Claims (10)

1.一种外转子电机(1)，其具有带有多个可电子切换的磁极(2)的定子(3)和相对于定子(3)可旋转地支承的至少部分包围定子(3)的外转子(4)，其特征在于，所述外转子(4)具有至少一个关于外转子(4)的旋转轴线(5)非对称地布置的用于不平衡补偿的配重(6、7)。

2.根据权利要求1所述的外转子电机(1)，其特征在于，配重(6、7)布置在所述外转子(4)的径向向外指向的周边面(8)上。

3.根据权利要求1或2所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述外转子(4)具有两个配重(6、7)。

4.根据权利要求3所述的外转子电机(1)，其特征在于，配重(6、7)分别布置在相互间隔开的、垂直于旋转轴线(5)的纵向延伸地定向的平面(9、10)内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述配重(6、7)焊接或粘贴在所述外转子(4)上。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述配重(6、7)与所述外转子(4)一体式地构造。

7.一种具有设备固定部分(21)和相对于设备固定部分(21)可驱动的运动元件(12)的设备(11)，其中，所述设备(11)具有用于驱动运动元件(12)的电动机，其特征在于，所述电动机是根据前述权利要求中任一项所述的外转子电机(1)。

8.根据权利要求7所述的设备(11)，其特征在于，所述设备(11)具有构造在所述外转子电机(1)与所述运动元件(12)之间的偏心传动装置(13)。

9.根据权利要求8所述的设备(11)，其特征在于，所述偏心传动装置(13)与所述外转子(4)一体式地构造。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备(11)，其特征在于，所述外转子电机(1)装入所述设备(11)中，使得所述外转子(4)的旋转轴线(5)在水平的平坦平面上的设备(11)的通常的使用位置中基本上竖直地定向。