CN109639082A - 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子切换的磁极(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)。为了在配重尽可能小的情况下实现最佳的不平衡补偿，在此建议，所述外转子(4)具有至少一个相对于外转子(4)的旋转轴线(5)不对称布置的用于不平衡补偿的配重(6、7)，所述配重(6、7)布置在由所述外转子(4)界定的内部空间中。此外还建议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，其带有具备多个可电子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，其具有设备固定件和相对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。

背景技术

在现有技术中已知外转子电机。在这类外转子电机中，固定部件、也就是电动机的定子位于内部，并且被运动部件、外转子(也称为转子)包围。外转子或转子通常由多个交替相反定向的永磁体构成或者由相应多极的磁化环构成。定子通常具有多个磁性线圈，这些磁性线圈成对地构成电动机的相位。这类定子例如设计为两相或三相。这类外转子电机优选无刷式工作，为此设有分开的逆变器电子器件。这种外转子电机例如在专利文献DE 102009 059 241 A1中已知。

此外，在现有技术中已知多种具有这种外转子电机的设备。该外转子电机用于驱动运动元件、例如旋转式或圆周摆动式驱动运动元件。这样的设备例如是在专利文献DE 102013 107 915 A1中描述的湿式清洁设备，在该湿式清洁设备中，外转子电机通过偏心传动装置驱动摆动板。由于摆动板的偏心的圆周运动产生不平衡，此不平衡在现有技术中通过配重补偿，配重被固定在偏心轮或旋转轴上。摆动板的偏移例如由固定在偏心轮上的配重补偿。由于摆动板和配重的力作用点不在同一平面内，因此产生力矩，该力矩由另外的配重补偿。另外的配重例如固定在旋转轴上。

在现有技术中不利的是配重的较小的偏心半径。由于相对较小的摆动圆周，配重变得无功效。因此必须增大所需的配重和因此也增大设备的总重量。

发明内容

从上述现有技术出发，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一种具有这样的外转子电机的设备，其中，以有利的方式进行不平衡补偿，同时不必增加外转子电机或设备的重量。

为解决所述技术问题，首先建议一种外转子电机，所述外转子具有至少一个关于外转子的旋转轴线不对称布置的用于不平衡补偿的配重，所述配重布置在由所述外转子界定的内部空间中。

按照本发明，所述配重固定在外转子电机的外转子上、即在内侧固定在所述外转子上。通过将配重布置在外转子上，包括配重在内的总驱动系是能单独制造并且装入设备中的单元。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创造一个在配重与旋转轴线之间的特别大的距离，从而可以同时通过配重的更大的摆动半径减小需要的配重。因此，即使通过相对于现有技术扩大的摆动圆使配重的量值减小，配重也是特别有功效的。因此，总体上制造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。此外配重布置在由外转子界定的内部空间中，由此该配重未突伸出外转子的外轮廓。而是利用外转子电机的内部空间、此处即外转子的内部空间，以便容纳配重。由此，外转子电机必要时可以总共占用更小的结构空间。

尤其建议，所述配重布置在所述外转子的内壁上。尤其建议，所述配重布置在设计为罐形的外转子的周面和/或端面的内壁上。外转子电机的外转子通常具有大致呈柱体的基本形状，该基本形状尤其也可以设计为罐形，也就是说具有柱体形状的至少一个封闭端面。配重在内壁上尽可能远地与旋转轴线间隔，从而配重的偏心半径尽可能大。这点可以实现的方式是，配重或者布置在内壁的沿径向指向内的局部区域上，或者布置在外转子的端面的内壁上，但随后如此布置，使得配重优选同样又尽可能远离旋转轴线。例如，配重可以布置在大致构造为柱体的外转子的周面与端面之间的过渡区域中。在此可以优选也根据外转子电机、尤其外转子和定子的结构的给定条件选择位置。尤其地，配重可以与在外转子电机内部构造在外转子与定子之间的自由容积形状适配地设计。由此可以特别高效地利用可能的自由容积，而不必同时增大外转子或外转子电机的结构空间。尤其地，在设计配重的形状时所有可能的自由形状是可行的。

此外建议，所述外转子具有两个配重。尤其建议，所述配重布置在相互间隔的、垂直于所述旋转轴线的纵向延伸方向定向的平面内。所建议的第二配重用于补偿这样的力矩，该力矩产生的方式是，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。建议的是，这两个配重关于轴向方向彼此相距尽可能远地布置，因为配重的紧邻对于不平衡补偿来说是无效果的。因此特别优选的是，配重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背对该第一端区域的端区域相邻。配重位于外转子的关于径向方向相对置的周边区域中，从而连接两个配重的直线延伸通过旋转轴线。

根据一种实施方式建议，所述配重焊接或粘贴在外转子上。因此，配重可以是例如单独的构件，在制造外转子电机或外转子时，将这些单独的构件与外转子连接、即例如将它们焊接或粘贴在外转子的指向内的内壁上。

备选地可以规定，所述配重与外转子一体式构造。在此，所述配重可以优选直接成形在外转子上。这可以通过如下方式实现，即，在制造外转子时(在制造时例如使用冲压工艺)，通常被移除的材料例如作为舌板保留。舌板可以在外转子的边缘区域上被向内折弯，其中，折弯的舌板然后形成用于外转子电机的配重。如果在外转子上设有两个配重，那么第二配重也可以与外转子一体式构造。因此可以省掉单独的配重，该单独的配重此外必须首先与外转子连接。在此不需要单独地制造和安装配重。

除了前述外转子电机以外，本发明还建议一种具有设备固定件和相对于设备固定件可驱动的运动元件的设备，其中，所述设备具有用于驱动运动元件的电动机，所述电动机是根据前述实施方式之一所述的外转子电机。因此，所述设备具有这样的外转子电机，该外转子电机带有具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、至少部分包围定子的外转子，所述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，所述配重布置在由外转子界定的内部空间中。所述配重可以尤其布置在外转子的内壁上、特别优选地布置在设计为罐形的外转子的周面和/或端面的内壁上。此外可以规定，所述外转子具有两个配重。在构造有两个配重的情况下此外有利的是，所述配重布置在相互间隔的、垂直于旋转轴线的纵向延伸方向定向的平面内。此外，配重可以或者作为大致单独的元件尤其通过焊接或粘贴固定在外转子上，或者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，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装置。尤其可以规定，所述偏心传动装置与外转子一体式地构造。外转子的旋转轴与偏心轮相对彼此固定，从而在旋转轴旋转时同时出现偏心轮的偏心的圆周运动。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，例如方式是旋转轴与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有效连接。

此外建议，所述外转子电机装入设备中，使得外转子的旋转轴线在水平的平坦表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，从而旋转轴同样垂直地定向。因为必要时需要相对较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，外转子电机也能够以节约空间的方式例如集成在相对扁平的设备和/或甚至自主行进的设备、例如自动机器人中。此外，通过旋转轴的竖直定向，与偏心轮有效连接的运动元件也在这样的平面内运动，该平面平行于这样的表面定向，所述设备在工作运行期间处于该表面上或在该表面上运动。

根据具体的实施方式建议，所述设备是具有作为运动元件的摆动板的地面处理设备。根据该设计方案，所述设备例如是湿式清洁设备，该湿式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的构件，该构件可以被使用者不费力地从湿式清洁设备的设备固定件上拆下。所述摆动板例如可以具有长形延伸的、矩形的基本形状，该基本形状具有例如大约3:1的长宽比。所述摆动板具有耦连装置，该耦连装置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

以下结合实施例详细阐述本发明。在附图中：

图1示出剖切按照本发明的外转子电机得到轴向纵剖面图，

图2示出剖切所示的外转子电机的立体视图，

图3示出具有外转子电机的按照本发明的设备。

具体实施方式

图1和图2示出按照本发明的外转子电机1的剖面图，外转子电机1具有由其驱动的运动元件12。外转子电机1在本实施例中是电子整流的外转子电机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的固定部件、即定子3以常见的形式布置在外转子电机1的内部并且由移动部件、即外转子4(也称作转动体)包围。外转子4由多个沿外转子4的周向前后依次布置并且以相反的磁极方向定向的磁体23构成，这些磁体23此处是例如永磁体。备选地，磁体23也可以是相应多极磁化的环的一部分。定子3具有多个线圈22，这些线圈22分别构成磁极2。在此，定子3例如设计为两相并且具有总共四个线圈22(其中的两个线圈22在剖面图中不可见)。这类外转子电机1无刷式工作，为此设有分开的逆变器电子器件。

定子3可以通过安装板24定位在设备11的设备固定件21(参见图3)上。在安装板24上抗扭地布置有定子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能够围绕旋转轴线5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，通过偏心传动装置13将旋转轴14的旋转运动转化为运动元件12的偏心的圆周运动，从而运动元件12可以实现圆周的运动。

为了驱动运动元件12，外转子电机1的控制装置控制对定子3的磁极2的通电。定子3的两个相对于旋转轴线5径向对置的磁极2构成具有N极和S极的可控制的定子线圈对。当电流流过定子线圈对之一时，在相对置的磁极2之间产生电磁场。布置在外转子4上的磁体23在该电磁场内定向，由此，外转子4受到转矩并且旋转。相应的定子线圈对一直被加载电流直至外转子4的磁体23定好向为止。对布置在定子3的周向上的磁极2或者说定子线圈对时间上依次加载电流，引起外转子4绕旋转轴线5连续旋转。因此，在外转子4旋转一周期间，相对于依次出现的相位，对沿周向依次布置的定子线圈对加载电流。在例如三个定子线圈对的情况下产生每旋转一周的三个相位，其中，首先就第一相位而言，对第一定子线圈对加载电流，就第二相位而言，对第二定子线圈对加载电流，并且就第三相位而言对第三定子线圈对加载电流。在具有两个定子线圈对(如根据图1和图2的例子中)的外转子电机1的情况下相应地产生每旋转一周的仅两个相位。

在制造外转子电机1时，由于运动元件12的偏心的圆周运动产生的输出不平衡已通过外转子电机1的特别的设计补偿。此处，外转子电机1通过两个配重6、7具有抵消输出不平衡的定义的不平衡。配重6、7布置在由外转子4界定的内部空间中。此处，外转子4具有基本上呈罐形的具有柱体形状的设计，该柱体形状具有周面和封闭的端侧。配重6、7布置在外转子4的内壁8上，即如此布置，使得配重6、7指向径向内部。在此，第一配重6布置在外转子4的周面的内壁8的与罐形的外转子4的敞开端侧相邻的局部区域上。第二配重7固定在外转子4的周面的内壁8上和外转子4的与敞开端侧相对置的端面的内壁8上，其中，配重7形状适配地装入周面与端面之间的过渡区域中。配重6、7位于外转子电机1的不同的平面9、10内，平面9、10正交于旋转轴线5的纵向延伸方向定向。在此，配重6位于第一平面9内。配重7布置在第二平面10内，第二平面10具有离第一平面9的一个定义的距离。配重6、7之间的距离优选最大限度地大，即能够与外转子4的相对置的端侧之间的距离一样大。在制造外转子电机1时，例如借助焊接或粘贴将配重6、7固定在外转子4的内壁8上。备选地，配重6、7也可以一体式成型在外转子4上。

在附图中向右偏转的运动元件12由于偏心的布置方式产生被驱动的系统的不平衡，该不平衡先由配重7补偿。由于作用在运动元件12和配重7上的力的作用点不在同一轴向平面内，因此产生力矩，该力矩在此由配重6补偿。通过配重6、7布置在外转子4的内壁8上，由此最佳地利用位于外转子4与定子3之间的可供使用的自由空间。这点尤其通过配重7自由成形地与外转子4和定子3的轮廓匹配。同时，配重6、7的偏心半径选择为尽可能大，方式是配重6、7具有离旋转轴线5的一个最大可能的距离。因此，配重的量值相对于在旋转轴14上的布置方式总共特别小。由此，配重6、7特别有效地用于平衡由运动元件12产生的不平衡。设备11的包括平衡补偿在内的总驱动系是能单独制造并且装入设备11的构件单元。通过已经在外转子电机1中产生的不平衡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13被驱动。

图3(仅示例性地)示出按照本发明的设备11，该设备11具有这样的外转子电机1(在图3中不可见)。设备11在此例如是清洁设备，该清洁设备具有基础设备15和能与基础设备15连接的附加设备16。附加设备16具有用于可松脱地布置在基础设备15上的连接区域20。此外，附加设备16具有带有设计为摆动板的运动元件12的清洁装置，在运动元件12上可以固定有带有清洁元件的支承板(未示出)。设备11可以借助柄杆17由使用者手持。在柄杆17上有把手18，在清洁运行期间，使用者可以握持在把手18上并且导引设备11。此外，在把手18上还构造有开关19，该开关19在此用于开启和关闭外转子电机1并且必要时选择设备11的不同的运行模式。运动元件12此处构造为具有长条形的、矩形的基本形状的平面的平板件，该平板件基本上具有大约3:1的长宽比。在设备11的清洁运行、也就是往复运动期间的通常的行进方向上，运动元件12的长边垂直于行进方向。运动元件12具有耦连装置，该耦连装置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可以或者布置在附加设备16中，或者布置在设备11的基础设备15中。运动元件12借助外转子电机1能相对设备11的设备固定件21、即设备11的壳体或底座摆动地移动。

附图标记列表

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 内壁

9 平面

10 平面

11 设备

12 摆动板

13 偏心传动装置

14 旋转轴

15 基础设备

16 附加设备

17 柄杆

18 把手

19 开关

20 连接区域

21 设备固定件

22 线圈

23 磁体

24 安装板

Claims (10)

1.一种外转子电机(1)，其带有具备多个可电子切换的磁极(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)具有至少一个关于外转子(4)的旋转轴线(5)不对称布置的用于不平衡补偿的配重(6、7)，所述配重(6、7)布置在由所述外转子(4)界定的内部空间中。

2.按照权利要求1所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述配重(6、7)布置在所述外转子(4)的内壁(8)上、尤其在罐形设计的外转子(4)的周面和/或端面的内壁(8)上。

3.按照权利要求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.按照权利要求3所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述配重(6、7)布置在相互间隔的、垂直于所述旋转轴线(5)的纵向延伸方向定向的平面(9、10)内。

5.按照前述权利要求之一所述的外转子电机(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.按照权利要求1至4之一所述的外转子电机(1)，其特征在于，所述配重(6、7)与所述外转子(4)一体式构造。

7.一种设备(11)，所述设备(11)具有设备固定件(21)和相对于所述设备固定件(21)可驱动的运动元件(12)，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，所述电动机是按照前述权利要求中任一项所述的外转子电机(1)。

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

9.按照权利要求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.按照权利要求7至9之一所述的设备(11)，其特征在于，所述外转子(4)安装在所述设备(11)中，使得所述外转子(4)的旋转轴线(5)在水平的平坦表面上的设备(11)的通常的使用位置中基本上竖直地定向。