CN111434011A - 紧凑型齿轮马达 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种形成有壳体的齿轮马达，该齿轮马达包括电动马达，该电动马达包括定子组件(3)和转子(1)，该转子(1)驱动减速齿轮系，该减速齿轮系具有多个中间级(100、200、300)和输出级，所述多个中间级(100、200、300)各自由联接有带齿的轮(102、202、302)和带齿的齿轮(103、203、303)的轴(101、201、301)形成，该输出级由联接有轮和联接部件的轴(401)形成，所述转子的轴(2)、所述中间级(100、200、300)的轴(101、201、301)和所述输出轮的轴(401)是平行的，所述齿轮马达还包括横向定位在所述定子组件(3)上方的印制电路(20)，其特征在于，输出级的所述轮定位在所述定子组件(3)的一部分上方，所述中间级(100、200、300)的轴位于壳体的下述区域中：所述区域位于包括所述转子(1)的轴(2)和所述输出轮的轴(401)的区域的相对于横切竖向平面(500)相反的一侧。
Description
本发明领域
本发明的领域涉及流体在机动车辆内部的循环(例如，空调百叶窗、水阀温控器、电动车辆的电池的冷却等)或空气从外部的受控循环(例如，空气格栅百叶窗)。更具体地，本发明涉及一种包括壳体的紧凑型齿轮马达，该壳体内容置有电动致动器和减速齿轮系，所述电动致动器和减速齿轮系意在用于对机械地联接至该齿轮马达的阀——例如闸阀或节流阀——的液压闭合部件进行驱动。
本发明涉及需要相对高的0.5Nm量级的扭矩、具有几十度的位移和小于5度的典型定位精度、以及具有最小尺寸的部件。
更具体地，本发明涉及意在用于下述这些装置的齿轮马达：所述装置包括无刷电动马达、关联有减速齿轮系并且呈非常紧凑的方案的形式。
现有技术
在现有技术中，已知中国实用新型CN201478933描述了一种永磁微马达，该永磁微马达包括由基部和盖组成的壳体，以形成内部设置有Y形定子铁芯的外壳。该马达包括具有永磁体的转子、与转子轴平行的中间轴以及具有延伸到壳体的外部的一个端部的输出轴。定子铁芯包括具有60度的齿间距的三个齿，其中，两个长齿被缠绕在一个绕组中并且一个短齿位于中间。
中国实用新型申请CN2335297描述了一种包括驱动部分、定向元件和减速部分的电动马达。驱动部分的定子的极性部分设计成圆形的不对称弧、凸形槽和凹形槽，这可以产生不均匀的空气空间，并且可以改变磁场的磁分布状况。定向部分和减速部分具有结构紧凑且合理的优点。该实用新型可以提高微型马达的启动性能和输出扭矩，可以降低噪音，并且可以减小额外的部分体积。
从美国专利US9168828中还已知用于车辆的百叶窗格栅的另一致动器。
欧洲专利申请EP2640590描述了旨在对机动车辆的马达室的进气口进行调节的控制装置的另一示例。
在现有技术中还已知专利申请DE102014107900描述了一种具有电动马达、特别是无刷直流马达的致动器，该无刷直流马达包括定子和转子，该转子设置有驱动齿轮，该驱动齿轮将运动传递至具有至少一个中间轮的齿轮系。
还已知生产紧凑型机械齿轮减速系统，比如例如在文献DE4342185中所描述的。
近来，还已知将无刷电动马达与例如在专利US8403376中所描述的这种紧凑型减速系统相关联。
现有技术的方案的缺点
现有技术的这些装置的目的是解决具有相对紧凑的机械减速组件的一般问题。
然而，这些装置尽管是紧凑的，但是这些装置在保证用以使诸如百叶窗之类的部件移动的足够扭矩的同时不允许有限的空间要求与方形的封装和较小厚度结合。特别地，在对机动车辆中的温度调节百叶窗进行致动的情况下，在保证足以使百叶窗移动的致动扭矩的同时，市场要求更小且更多的齿轮马达组件，这涉及相对于当前的现有技术而言减小的封装。
因此，现有技术的利用紧凑型齿轮减速器——对于每个支承轴设置有至少两个齿轮/带齿的轮组件的——解决方案的情况不能满足下述类型的应用的要求：在该应用中，需要马达与齿轮箱之间的、特别是通过将这些元件结合到与现有解决方案相比相对更平且更窄的单个壳体中的更好结合。
本发明提供的解决方案
本发明旨在通过提出一种将无刷电动马达和运动减速齿轮的组件以小轮廓方形封装的方式巧妙地关联的齿轮马达来克服现有技术的缺点。
为此目的，根据本发明的最普遍的概念，本发明涉及一种包括壳体的齿轮马达，该齿轮马达包括电动马达，该电动马达具有定子组件和转子，该转子驱动减速齿轮系，该减速齿轮系具有多个中间级和输出级，所述多个中间级各自包括联接有带齿的轮和带齿的齿轮的轴，该输出级包括联接有轮和联接部件的轴，转子的轴、所述中间级的轴和所述输出轮的轴是平行的，所述齿轮马达还包括横向定位在所述定子上方的印制电路。输出级的所述轮定位在所述定子的一部分的上方，所述中间级的轴位于壳体的下述区域中：所述区域位于包括所述转子的轴和所述输出轮的轴的区域的相对于横切竖向平面相反的一侧。
有利地，所述定子组件具有呈极的形式的至少两个定子延伸部和半环形闭合区域，所述至少两个定子延伸部各自承载有绕组，并且其中，输出级的所述轮定位在所述定子延伸部和所述绕组中的至少一者的一部分的上方。
有利地，根据本发明的齿轮马达包括：
-电动马达，该电动马达包括定子组件和转子，该定子组件具有呈极的形式的、两两相对偏移60°的定子延伸部和在240°上延伸的半环形闭合区域，该转子驱动减速齿轮系，该减速齿轮系具有多个中间级和输出级，所述多个中间级各自由联接有齿轮和轮的轴形成，该输出级由联接有轮和联接部件的轴形成，所述齿轮马达还包括电子电路，该电子电路配备有用于对由转子产生的磁通量进行检测的至少一个电磁探针并且该电子电路横向定位在所述转子上方，
-输出级的所述轮定位在所述定子延伸部中的一个定子延伸部的上方，
-其中，所述中间级的轴在壳体的与包括转子和输出级的轴的区域互补的区域中沿弧线定位，其中，所述区域位于包括所述转子的轴和所述输出轮的轴的区域的相对于横切竖向平面相反的一侧。
优选地，所述壳体的长度与宽度之间的比值在不包括连接器或附接构件的情况下在0.8与1.2之间。
根据特定的实施方式，电子电路配备有用于对由转子产生的磁通量进行检测的至少一个磁敏探针。
优选地，印制电路具有用于使第二中间级的轮通过的切口。
有利地，印制电路具有附加的磁敏探针，该附加的磁敏探针定位成面向附接至输出级的所述轮的下表面的永磁体的移位区域。
根据一个变型，印制电路在包括所述转子的轴和所述输出轮的轴的区域中横向延伸。
根据一个特定的实施方式，壳体的盖和/或底部具有中空的突出部，所述突出部形成所述转子的轴的、所述中间级的轴的以及输出级的所述轴的导引支承部。
优选地，所述突出部被肋围绕，所述肋中的至少一个肋沿施加至相应轴的侧向力的方向定向。
根据优选实施方式，一个级的减速比在3与6之间。
根据另一有利实施方式，总减速比在200与600之间。
非限制性实施方式的详细描述
将参照附图根据以下关于非限制性实施方式的描述更好地理解本发明，在附图中：
-图1示出了根据本发明的齿轮马达机构的仰视图，
-图2示出了根据本发明的齿轮马达机构的侧视图，
-图3示出了根据本发明的具有三相马达的齿轮马达和该齿轮马达的壳体在无盖且无印制电路情况下的视图，
-图4示出了根据本发明的齿轮马达和该齿轮马达的壳体在无盖情况下的视图，
-图5示出了根据本发明的齿轮马达的壳体的立体图，
-图6示出了根据本发明的齿轮马达的壳体的内部的立体图，
-图7示出了根据本发明的齿轮马达的壳体的盖的仰视立体图，
-图8示出了定子组件与印制电路之间的电连接的细节视图，
-图9示出了根据本发明的具有两相马达的齿轮马达和该齿轮马达的壳体在无盖且无印制电路情况下的视图，
-图10示出了根据本发明的包括输出轮的位置传感器的齿轮马达的横截面图，
-图11以向下旋拧的定子的视角示出了壳体在无盖情况下的立体图，
-图12以印制电路的视角示出了马达在无盖情况下的俯视图。
驱动链的描述
附图所示的齿轮马达包括无刷马达，在所描述的示例中，该无刷马达具有三个电相并且包括转子(1)和定子组件(3)，该转子(1)配备有永磁体并绕轴(2)转动，该定子组件(3)具有包括径向齿的多个极，在所述多个极中，存在三个长极(4至6)，所述三个长极(4至6)各自承载有绕组(7至9)，所述绕组的绕组轴线以60°的机械角度间隔开并径向地延伸，并且由在240°上延伸的带齿的环形区(10)延长。在该非限制性情况下，所使用的马达是三相马达。从该带齿的环形区(10)径向延伸的短的径向齿构成了未缠绕的极。
图9示出了使用两相马达的实施方式。定子组件(3)仅具有承载绕组的两个极(6、7)，其中，绕组中的各个绕组之间的角度为90°。在本发明中，马达的拓扑结构不受限制。
图3的示例中的齿轮马达包括三个中间减速级(100、200、300)和输出级(400)，所述三个中间减速级(100、200、300)各自由分别包括带齿的轮(102、202、302)和带齿的齿轮(103、203、303)的一对形成，所述带齿的轮(102、202、302)和带齿的齿轮(103、203、303)分别牢固地安装在轴(101、201、301)上，该输出级(400)包括联接有轮(402)和联接部件的轴(401)。输入级包括与带齿的轮(102)啮合的齿轮(13)，从而最终形成四级减速器。
减速比分别为4.3；3.5；3.8和5.2，或者总减速比为约300。
转子(1)的轴和输出轴(401)布置在横切平面(500)的一侧上，而中间级的三个轴(101、201、301)布置在所述横切平面(500)的另一侧上。该布置使得可以最好地利用可用空间以在减小的横截面上以近似正方形的纵横比来实现高的减速比。
印制电路(20)对电动马达的电源和控制部件进行支承。绕组(7至9)通过无焊料压配型连接而连接至印制电路(20)。在印制电路(20)的面中的面向转子(1)的前表面的面上布置有磁敏探针，以感测由永磁体产生的磁场并且提供控制信号。在印制电路(20)上、在配备有永磁体的输出轮(402)的下方布置有另一磁敏探针，以提供代表输出轮的位置的信号。
如在图2中可以观察到的，定子组件(3)和第三级(300)的轮(302)布置在印制电路(20)的下方，而第一级(100)的轮(102)和输出轮(402)布置在印制电路(20)的上方。第二级(200)的轮(202)安置在印制电路(20)的平面中，印制电路(20)的边缘被切割成允许所述轮(202)通过。
如在图3中可以观察到的，组件安置在近似正方形横截面的壳体(30)中，该壳体具有周缘边缘(35)，该周缘边缘(35)可选地可以通过垫圈配装至壳体(30)，或者可以激光焊接至壳体(30)。壳体具有三个附接突片(31至33)，所述三个附接突片(31至33)各自具有穿过该附接突片的孔，该孔用于使铆钉或螺栓通过以用于在应用中将壳体附接至接纳结构。
壳体(30)还具有侧向延伸部(34)，该侧向延伸部(34)形成用于使电连接件通过的连接器。电连接通过在图6中可见的刚性弯曲导体(61至64)实现，所述刚性弯曲导体(61至64)的内端部通过强制插入(压配)连接到印制电路(20)上。
壳体(30)接纳有在图5中可见的盖(40)，该盖(40)具有用于安装环形支承部(42)的孔，该环形支承部(42)用于使输出轴(401)通过，该输出轴(401)具有内部带肋环(41)，该内部带肋环(41)用作与例如用于阀的闭合的元件联接的部件。
如在图6中可以观察到的，壳体(30)的底部具有用于分别对转子(2)和输出轮(402)的轴(1、401)进行导引的支承部(71、72)以及用于对中间级(100、200、300)的轴(101、201、301)进行导引的支承部(73至75)。
如图4中所示，印制电路(20)具有用于使输出轮的轴(401)通过的孔以及用于使第二级的轮(202)通过的侧向切口。
定子接地
为了使定子组件(3)接地，致动器包括金属弹簧(52)，该金属弹簧(52)与定子组件(3)的位于两个极(6、7)之间的一侧接触。壳体(30)的底部具有阶梯形表面或倾斜表面，以形成弹簧的下端部(54)的与横切平面不平行的接纳区域。该构型使弹簧在受力以被安置时屈曲，这迫使弹簧(52)的绕卷与定子组件(3)的外表面之间的机械接触、并且因此迫使弹簧(52)的绕卷与定子组件(3)的外表面之间的电接触。
在相反侧，弹簧(52)与印制电路(20)的连接至地面的导体带接触。
当印制电路(20)放置就位时，印制电路(20)被压在弹簧(52)上，从而压紧弹簧(52)并且确保定子组件(3)的轭部与连接至地面的导体带(未示出)之间的良好的电连接和机械连接。
壳体(30)的底部还具有用于使定子极(4至6)对准的翅片(76至78)以及支承定子组件(3)的支承区域(79、80)。
在图7中，盖(40)具有周缘边缘(43)，该周缘边缘(43)以可密封的方式压靠于壳体(30)的边框(35)。盖(40)具有多个突出部，所述多个突出部包括用于对输出轮(402)的轴(401)进行导引的环形支承部(42)。所述环形支承部(42)被用作机械加强件的肋(44至48)围绕，所述肋(44至48)沿施加在输出轮(402)上的大部分力的方向径向定向。
盖(40)还具有用于对转子(1)的轴(2)进行导引的支承部(90)以及用于对中间级(100、200、300)的轴(101、201、301)进行导引的支承部(91至93)。
支承部(92)具有允许轴(201)插入的半管状延伸部(94)。
图10示出了输出轮(402)与用于对输出轮(402)的位置进行检测的永磁体(601)一体地结合的情况。在印制电路(20)上面对磁体(601)定位有磁敏探针(600)，从而基于所述磁体(601)的位置对由磁体(601)发射的磁场(强度或方向)的变化进行检测。理想地但非限制地，磁体(601)的方向和/或幅度方面的磁化将基于输出轮(402)的旋转来选择，以使得由磁敏探针(600)传递的信号能够线性变化。
图11示出了具有定子组件(3)的壳体(30)的独立视图，马达——此处为三相马达——的电绕组(7至9)例如通过可注入型塑性材料包覆模制在该定子组件(3)上。经包覆模制的定子组件(3)借助于螺钉(95、96)被旋拧至壳体(30)，从而使得定子组件(3)能够紧固至壳体(30)并且能够提供对在齿轮马达的操作期间可能施加在齿轮马达上的机械振动的抵抗力。
图12示出了在定子组件(3)的上方并且在安装齿轮减速器的齿轮之前如何借助于附接螺钉(97、98)将印制电路(20)紧固至壳体(30)。此处，该附接件再次使得齿轮马达能够具有对在齿轮马达的操作期间可能施加在齿轮马达上的机械振动的抵抗力。
Claims (13)
1.一种包括壳体(30)的齿轮马达，所述齿轮马达包括电动马达，所述电动马达包括定子组件(3)和转子(1)，所述转子(1)驱动减速齿轮系，所述减速齿轮系具有多个中间级(100、200、300)和输出级(400)，所述多个中间级(100、200、300)各自包括联接有带齿的轮(102、202、302)和带齿的齿轮(103、203、303)的轴(101、201、301)，所述输出级(400)包括联接有轮(402)和联接部件(41)的轴(401)，所述转子的轴(2)、所述中间级(100、200、300)的所述轴(101、201、301)和所述输出轮(402)的所述轴(401)是平行的，所述齿轮马达还包括横向定位在所述定子组件(3)上方的印制电路(20)，其特征在于，所述输出级(400)的所述轮(402)定位在所述定子组件(3)的一部分的上方，所述中间级(100、200、300)的所述轴位于所述壳体(30)的下述区域中：所述区域位于包括所述转子(1)的所述轴(2)和所述输出轮(402)的所述轴(401)的区域的相对于横切竖向平面(500)相反的一侧。
2.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述定子组件(3)具有呈极的形式的至少两个定子延伸部(4、5)和半环形闭合区域(10)，所述至少两个定子延伸部(4、5)各自承载有一个绕组(7、8)，并且，所述输出级(400)的所述轮定位在所述定子延伸部(4、5)和所述绕组(7、8)中的至少一者的一部分的上方。
3.根据权利要求1所述的包括壳体(1)的齿轮马达，其特征在于，所述齿轮马达包括：
-电动马达，所述电动马达包括定子组件(3)和转子(1)，所述定子组件(3)具有呈极的形式且两两相对偏移60°的三个定子延伸部(4、5、6)和在240°上延伸的半环形闭合区域(10)，所述转子(1)驱动减速齿轮系，所述减速齿轮系具有多个中间级(100、200、300)和输出级(400)，所述多个中间级(100、200、300)各自包括联接有齿轮(102、202、302)和轮(102、202、302)的轴(101、201、301)，所述输出级(400)包括联接有轮和联接部件的轴，所述齿轮马达还包括电子电路，所述电子电路配备有用于对由所述转子产生的磁通量进行检测的至少一个电磁探针，并且所述电子电路横向定位在所述定子上方，
-所述输出级(400)的所述轮定位在所述定子延伸部中的一个定子延伸部的上方，
-其中，所述中间级(100、200、300)的所述轴在所述壳体的与包括所述转子和所述输出级(400)的所述轴的区域互补的区域中沿弧线定位，其中，所述区域位于包括所述输出轮(402)和所述转子(1)的所述轴(2)的区域的相对于所述横切竖向平面(500)相反的一侧。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的齿轮马达，其特征在于，所述壳体(1)的长度与宽度之间的比值在不包括连接器或附接构件的情况下在0.8与1.2之间。
5.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述印制电路(20)配备有用于对由所述转子产生的磁通量进行检测的至少一个磁敏探针。
6.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述印制电路(20)定位在下述平面中：所述平面位于包括所述定子组件(3)和第三中间级(300)的轮(302)的区域上方并且位于包括所述输出轮(402)的和第一中间级(100)的轮(102)的区域下方。
7.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述印制电路(20)具有用于使第二中间级(200)的轮(202)通过的切口。
8.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述印制电路(20)具有附加的磁敏探针，所述附加的磁敏探针定位成面向附接至所述输出级(400)的所述轮的下表面的永磁体的移位区域。
9.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述印制电路(20)在包括所述输出轮(402)和所述转子(1)的所述轴(2)的区域中横向延伸。
10.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，盖(40)具有中空的突出部，所述突出部形成所述转子(1)的所述轴的、所述中间级(100、200、300)的所述轴的、以及所述输出级(400)的所述轴(401)的导引支承部(90至93)。
11.根据前一权利要求所述的齿轮马达，其特征在于，所述突出部被肋(44至48)围绕，所述肋中的至少一个肋沿着施加至相应的轴的侧向力的方向定向。
12.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，每个级(100、200、300)的减速比在3与6之间。
13.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，所述齿轮马达包括三个中间级(100、200、300)，并且，总减速比在200与600之间。
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| CN109891724A (zh) * | 2016-09-28 | 2019-06-14 | 移动磁体技术公司 | 具有环绕输出齿轮的位置传感器的齿轮传动马达单元 |
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