CN112771770A - 电动致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动致动器，包括：外壳(2)；电动马达，其包括绕线定子和安装在轴上的转子；印刷电路，其用于向定子供电；中间板(3)；机械减速齿轮，由转子驱动并且包括安装在轴体上的有齿轮；盖(4)；以及两个定心销(8a,8b)。马达被容纳在外壳(2)的空腔中，该外壳引导轴的一端。印刷电路位于定子上方。中间板(3)位于印刷电路上方。盖(4)位于中间板(3)上方。减速齿轮被容纳在盖(4)的空腔中，其引导各个轴体的一端。中间板(3)引导所述轴和轴体的另一端。三对定心孔(7,9,12)接纳定心销(8)。外壳(2)包括定位在外壳(2)和盖(4)之间的界面处的单个密封垫片(6)。

Description

电动致动器

技术领域

本发明涉及电动致动器领域，其在外壳和盖中包括电动马达的组件、承载电子控制部件的印刷电路和机械减速齿轮。

背景技术

在现有技术中已经知道有众多电动致动器。例如，文献WO2018/088356描述了一种致动器，该致动器设置有：外壳，该外壳具有马达壳体和齿轮箱，其各自在一侧具有开口，并且其中，马达壳体和齿轮箱被彼此组装以使得相应开口面向彼此；马达，该马达被安装在马达壳体中；齿轮，该齿轮被安装在齿轮箱中并且被布置为传递马达的旋转。外壳具有设置在马达和齿轮之间的间壁。齿轮的两侧在齿轮轴方向上由齿轮箱和间壁可旋转地支撑。

根据此解决方案，壳体包括一侧敞开的第一和第二马达壳体以及设置在这两个壳体之间的中央壳体。外壳将中央壳体夹在马达壳体和齿轮箱之间。

此解决方案涉及一方面在中央壳体和第一马达壳体之间，另一方面在齿轮箱和中央壳体之间提供双密封。

另外已知专利申请US2018/062479、DE4313782和WO2010/138455描述了致动器的构造，其包括定位在电动马达和机械减速齿轮之间的印刷电路。

尽管这些实施方式紧凑并且能够生成高扭矩，但是它们缺乏鲁棒性以提供足够的抗振性和服务寿命性能。实际上，耐久性能需要机械减速齿轮的引导元件的对准、精确且受控定心以及电子部件和马达处生成的热能的排出的高效管理。这些文献中要求保护的实施方式没有为减速齿轮的精确引导的鲁棒控制提供任何解决方案(不完美引导，因为其仅存在于形成该减速齿轮的轮的一侧，促成有害悬垂，在形成减速齿轮的上下引导元件的外壳和盖之间缺少精确定心，促使同轴度和平行度缺陷)。这些实施方式也没有为消散热能提供解决方案，因为存在于印刷电路上的电子部件没有到外部的热桥以消散它们所生成的热能，促成有害的加热。这得到了机械上不太鲁棒并且无法解决具有高环境操作温度和/或高操作载荷的应用的解决方案。

存在解决上述缺点的解决方案，如例如文献WO2010138455中所描述的，这归因于使用位于一方面具有其印刷电路的电动马达与另一方面机械减速齿轮之间的中间板。

此解决方案使得可恢复引导机械减速齿轮的轴，并且还由于其靠近印刷电路而允许改进印刷电路处的散热。此解决方案还提供了液体冷却回路，其在马达的外围附近循环以便更好地将热能排出。

然而，此中间板不易实现：一方面它在盖上具有刚性支撑，但是它搁在不那么刚性的印刷电路上的外壳侧，另一方面它不包含允许三个外壳、盖和中间板元件的正确引导的任何定心元件。另外，上面引用的文献没有对源自该双侧支撑的超静定机械情况和需要以密封方式封闭致动器提供解决方案。

发明内容

本发明的目的在于改进当前的解决方案，特别是提出一种有效的工业解决方案，其允许上述三个元件的可行定心和引导。

本发明的另一目的在于对上述超静定组件提供一种解决方案，从而促成致动器的组件的鲁棒性。

本发明的另一目的在于改进致动器的热行为，从而允许其在被加热至高温(通常大于150℃)的环境中使用。

更具体地，本发明涉及一种电动致动器，包括：外壳；电动马达，其包括绕线定子和安装在转子轴上的转子；印刷电路，其用于为所述定子供电并控制所述马达；中间板；机械减速齿轮，其由所述转子驱动并由安装在轴体上的有齿轮形成；盖；两个定心销，所述外壳限定容纳所述定子的第一空腔，所述外壳用于在第一端引导所述转子轴，所述印刷电路被容纳在所述第一空腔中所述定子上方，所述中间板位于所述印刷电路上方，所述盖限定设置有用于引导所述机械减速齿轮的所述轴体的一端的装置的第二空腔并且位于所述中间板上方，所述中间板具有用于引导所述转子轴的另一端并且用于引导所述机械减速齿轮的所述轴体的另一端的引导装置，其特征在于，在所述外壳的第一空腔中存在接纳所述两个定心销的第一对定心孔，在所述中间板中存在接纳所述两个定心销的第二对定心孔，在所述盖中存在接纳所述两个定心销的第三对定心孔，所述中间板在围绕定心孔的支撑表面上与所述外壳和所述盖接触，所述第一、第二和第三对孔中的两对由圆柱形定心装置和间隙定心装置、所述圆柱形定心装置和对应间隙定心装置组成，所述第一、第二和第三对孔中的另一对由两个圆柱形定心装置组成，所述外壳包括定位在外壳和盖之间的界面处的单个密封垫片。

“圆柱形定心装置”意指生成具有两个自由度的滑动枢轴连接(仅沿着一个轴线的平移和旋转)的定位销

术语“间隙定心(clear centering)装置”意指生成具有四个自由度的直线线性连接或者具有5个自由度的点连接的定位销。

因此，根据本发明的致动器将能够解决上述问题，而与具有两个圆柱形定心装置的元件(盖、外壳或中间板)无关。

优选地，所述外壳包括具有至少两个第一附接钻孔的外壳周边，并且所述盖包括具有至少两个第二附接钻孔的盖周边，以使得通过借助所述第一和第二钻孔螺纹连接来执行所述盖和所述外壳的附接，所述外壳和盖周边在螺纹连接之前当所述盖和所述外壳搁在所述中间板上时不连续，并且在螺纹连接之后被支撑并且至少部分地连续，以约束和阻挡所述中间板的移动。因此，上述超静定问题转为致动器和中间板的维护的优点。

在变体实施方式中，盖形成阀体。

优选地，所述轴和减速齿轮系的轴体的不同引导表面由外壳、中间板和盖生成，所述引导表面是球轴承或滑动轴承。

在变体实施方式中，所述两个定心销和所述中间板形成一个相同的零件，以方便总体制造和组装。

在另一变体实施方式中，外壳通过将塑料材料包覆成型来制造，并且在一对定心孔中的一个孔上具有两个同轴定心装置，其中一个为圆柱形，另一个为间隙。通过变化与此定心孔接合的定心销的长度，无论选择用于安装和组装致动器的实施方式如何，此配置使得可以想到单个外壳。

在另一变体实施方式中，外壳通过将塑料材料包覆成型来制造，并且包括集成到所述包覆成型中的连接器。

为了承受更高的操作温度，在特定实施方式中，印刷电路具有容纳电子部件的第一面和没有部件的第二面，所述第一面面向电动马达并在外壳的底部，所述第二面面向中间板。

然后，有利地和可选地，印刷电路的第一和第二面至少部分地由导热膏覆盖，该导热膏也分别与外壳和中间板至少部分地接触。

为了改进致动器的性能，在另一变体实施方式中，绕线定子具有通过磁场收集器切向延伸的定子齿；所述齿的至少部分承载线圈并附接到定子，并且所述线圈具有截头圆锥形形状。

在此实施方式中，在另一变体实施方式中，承载线圈的各个定子齿与两个相邻齿具有W形状，截头圆锥形线圈的外侧面平行于所述相邻齿的内侧面。

为了优化此实施方式的性能，如果D表示定子齿的数量并且GAP表示两个相邻齿之间在场收集器之间的切向距离，将促成以下关系：

GAP＝360/(8×D)±5％。

仍在此同一实施方式中，为了优化性能，如果E表示转子磁体的径向厚度，如果EP1表示场收集器的末端处的最小径向厚度并且EP2表示场收集器的原点处的最大径向厚度，将促成以下关系：

EP2≥0.75×E并且EP1<EP2。

最后，为了简化致动器的电机并改进性能，转子包括通过注塑材料部分地包覆成型的永久磁体，该包覆成型部分地包围转子轴并且形成与传感器磁体所在的轴正交的平面。在替代实施方式中，包覆成型的磁体直接形成传感器磁体而无需添加附加磁体。

附图说明

在参照附图阅读以下详细实施方式时，本发明的其它特征和优点将显现，附图分别示出：

-图1，根据第一实施方式的第一致动器的分解透视图，

-图2，根据第二实施方式的第一致动器的分解透视图，

-图3，根据第三实施方式的第一致动器的分解透视图，

-图4，根据第一实施方式的第二致动器的分解透视图，

-图5，根据第二实施方式的第二致动器的分解透视图，

-图6，根据第三实施方式的第二致动器的分解透视图，

-图7，根据第二实施方式的第二致动器的第一细节截面图，

-图8，根据第二实施方式的第二致动器的第二细节截面图，

-图9，根据第二实施方式的第二致动器的透视截面图，

-图10，第二致动器的总体透视图，

-图11，图10的致动器的局部截面透视图，

-图12，第二致动器的外壳和中间板的孤立概览，

-图13，图12的组件的局部截面透视图，

-图14，变体实施方式中的第二致动器的局部截面图，

-图15，变体实施方式中的第一致动器的总体透视图，

-图16，图15的致动器的局部截面透视图，

-图17，变体实施方式中的第一致动器的外壳和中间板的孤立总体视图，

-图18，图17的组件的局部截面透视图，

-图19a和图19b，变体实施方式中的第一致动器从两个不同视角的两个局部截面图，

-图20，第二致动器的电动马达的孤立截面图，

-图21，变体实施方式中集成到第一或第二致动器中的电动马达定子的孤立视图，

-图22，图21的定子的孤立局部分解图，

-图23，图21的定子的孤立横截面图，

-图24，变体实施方式中的电动马达转子的孤立纵截面图，

-图25，根据机械减速齿轮的替代实施方式的致动器的局部截面图，

-图26，根据本发明的致动器中可使用的电动马达转子的替代实施方式的孤立视图，

-图27和图28，示出根据本发明的致动器中可使用的电动马达的定子的替代实施方式的两个局部截面图，

-图29，根据替代实施方式的致动器的分解透视图，

-图30，图29的致动器的局部截面图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的致动器(1)的第一实施方式。通常，对于本发明所涵盖的所有实施方式而言共同的，致动器(1)由三个主要零件形成：外壳(2)、中间板(3)和盖(4)。在该图1以及某些其它图中还看到固定螺钉(5)和密封垫片(6)，其定位将在下面说明。该密封件(6)是确保外壳和盖之间的紧密性的仅有密封件，而在现有技术的解决方案中，特别是专利WO2018/088356，需要提供两个密封件。

该图1示出致动器的第一示例，其中外壳(2)由可注塑塑料材料制成。通过利用所述塑料材料包覆成型该马达的定子，该外壳(2)具有容纳将在下面详述的电动马达(这里不可见)的特定功能。盖(4)的目的特别是容纳将在下面详述的机械减速齿轮(这里不可见)。中间板(3)的目的在于引导机械减速齿轮的旋转元件，同时允许电动马达的转子与机械减速齿轮之间的机械连接。密封垫片(6)旨在定位在外壳(2)与盖(4)之间的界面处，以通过在组装期间轴向挤压来实现紧密性。固定螺钉(5)旨在通过约束中间板在螺纹孔(11)处将外壳(2)固定在盖(4)上，如稍后将说明的。螺纹孔(11)也可以是拧入自成形螺钉的盲孔。

中间板的支撑(仅)位于接纳销(8a,8b)的定心孔周围，与现有技术WO2018/088356的文献中所提出的解决方案相比，这使得尤其可将单个密封垫片放置在盖与外壳之间的界面处并且改进紧密性。

在与此第一致动器(1)有关的本发明的第一实施方式中，塑料外壳(2)具有(这里不可见)由圆柱形定心装置和间隙定心装置形成的第一对孔；中间板(3)具有两个钻孔形式的第二对孔或接纳两个定心销(8a,8b)的圆柱形定心装置(7a,7b)。

这两个定心销(8a,8b)可以：

○与中间板分离并在板制造的下游引入

○或者集成到中间板中，因此与板形成单个零件，然后形成单个零件。

盖(4)具有由圆柱形定心装置(9a)和间隙定心装置(9c)(这里为长圆形钻孔的形式)形成的第三对孔。在上述三个主要元件上巧妙地仅使用两个销和三对孔(其中两对孔形成圆柱形定心装置和间隙定心装置，另一对孔形成两个圆柱形定心装置，对应圆柱形和间隙定心装置)使得可保证所述三个元件的最优相对定位。中间板(3)上的销(8a,8b)在圆柱形定心装置(7a,7b)中的定位表示优选配置，因为其使得可考虑与多种形式的外壳(2)和/或盖(4)兼容的单一类型的中间板(3)。

图2是此第一致动器的第二实施方式，其与第一实施方式的不同之处在于，定心销(8a,8b)被定位在盖(4)中形成两个圆柱形定心装置(9a,9b)的一对孔中，并且中间板(3)包括形成圆柱形定心装置(7a)和间隙定心装置(7c)的一对孔。类似于第一实施方式，塑料外壳(2)具有(这里不可见)由圆柱形定心装置和间隙定心装置形成的一对孔。这是第一实施方式的替代实施方式。

图3中示出此第一致动器的第三替代实施方式。其与第一和第二实施方式的不同之处在于，定心销(8a,8b)被定位在塑料外壳(2)的形成两个圆柱形定心装置(12a,12b)的一对孔中，并且中间板(3)包括形成圆柱形定心装置(7a)和间隙定心装置(7c)的一对孔。类似于第一实施方式，盖(4)具有(这里不可见)由圆柱形定心装置和间隙定心装置形成的一对孔。

第二致动器的详细描述

图4、图5和图6示出关于各对孔与圆柱形和间隙定心装置的相对定位等同于图1、图2和图3的第二类型的致动器。第二致动器与第一致动器的不同之处在于，外壳(2)这里由金属材料形成(例如，由铸铝或注塑铝形成)，其中电动马达的定子旨在例如通过螺纹连接来固定。此实施方式使得可制造更鲁棒的致动器，使得尤其可更好地消散由承载马达的供电和控制部件的印刷电路(这些图中未示出)以及由电动马达散发的热能。第二致动器与第一致动器的不同之处还在于，固定螺钉(5)旨在螺纹连接到外壳(2)中，而非盖(4)。最后，其与第一致动器的不同之处在于，密封垫片(6)通过密封垫片(6)的径向压缩来产生紧密性。类似于图1、图2和图3中的说明。

在与图4中的此第二致动器有关的本发明的第一实施方式中，金属外壳(2)具有(这里不可见)由圆柱形定心装置和间隙定心装置形成的第一对孔；中间板(3)具有接纳两个定心销(8a,8b)的两个圆柱形定心装置(7a,7b)形式的第二对孔，并且盖(4)具有由圆柱形定心装置(9a)和间隙定心装置(9c)(这里为长圆形钻孔的形式)形成的第三对孔。

图5是此第二致动器的第二实施方式，其与第一实施方式的不同之处在于，定心销(8a,8b)被定位在盖(4)中形成两个圆柱形定心装置(9a,9b)的一对孔中，并且中间板(3)包括形成圆柱形定心装置(7a)和间隙定心装置(7c)的一对孔。类似于第一实施方式，金属外壳(2)具有(这里不可见)由圆柱形定心装置和间隙定心装置形成的一对孔。这是第一实施方式的替代实施方式。

图6中示出此第二致动器的第三替代实施方式。其与第一和第二实施方式的不同之处在于，定心销(8a,8b)被定位在金属外壳(2)的形成两个圆柱形定心装置(12a,12b)的一对孔中，并且中间板(3)包括形成圆柱形定心装置(7a)和间隙定心装置(7c)的一对孔。类似于第一实施方式，盖(4)具有(这里不可见)由圆柱形定心装置和间隙定心装置形成的一对孔。

主要功能的详细描述

图7、图8和图9是第二致动器的第二实施方式的细节或截面图。然而，下面的元件和与之有关的功能的描述和特性可加以必要修改完全应用于上述其它实施方式。

图7和图8是中间板(3)和外壳(2)上生成的定心装置(分别为间隙(7c,12c)和圆柱形(7a,12a))处的孤立视图，其允许在分别放置在盖(4)的圆柱形定心装置(9a,9b)中的定心销(8a,8b)上安装、引导和阻挡外壳(2)的旋转。分别在一方面外壳(2)与中间板(3)之间，另一方面中间板(3)与盖(4)之间通过盖(4)在围绕定心孔的两个轴向支撑表面(13,14)处施加的应力，中间板(3)被轴向固定在外壳(2)和盖(4)之间。参照图9，中间板(3)被安装在外壳(2)的第一空腔(15)中。因此，当将盖(4)螺纹连接在外壳(2)上(或者对于第一致动器的实施方式，将外壳(2)螺纹连接在盖(4)上)时，外壳(2)的周边(16)靠近盖(4)周边(17)，最初没有接触，然后通过所涉及的部件的弹性，在螺纹连接的过程中接触，并且在外壳(2)、中间板(3)和盖(4)之间的应变连接处生成的超静定机械情况确保代替中间板(3)经由周边(17)的弹性完美固定。因此在图9中可看到螺钉安装的致动器(1)。

参照图8，通过围绕盖(4)的第一径向表面(131)并在外壳(2)的第二径向表面(133)内部以及在盖(4)的第一轴向表面(132)与外壳(2)的第二轴向表面(134)之间定位的密封件(6)来确保致动器的紧密性，术语“轴向”和“径向”相对于马达输出轴来解释。在致动器的此实施方式中，通过在这些第一和第二表面(131,133)之间挤压密封件(6)来径向生成紧密性。

图10和图11示出第一所谓“完整”变体中的第二致动器的总体视图(分别为全截面和局部截面)，其中此致动器可由于其输出轴(18)而被定位在外部构件(未示出)处。经由连接器(19)向致动器(1)供应电压和定位信号。外壳(2)在其空腔(15)中接纳由定子(20)和转子(不可见)形成的电动马达以及通过压配合型连接器与定子绕组(20)电连接并通过螺纹机械连接到外壳(2)的空腔(15)中的印刷电路(22)。外壳(2)接纳用于引导转子轴(这里不可见)的球轴承(23a)。定位在盖(4)中的机械减速齿轮(24)由所述转子驱动并且由安装在轴体(不可见)上的有齿轮形成。盖(4)限定第二空腔(25)，其中，在第一端上安装并引导通过轴承(23c-23d)承载有齿轮(45a)的所述机械减速齿轮的所述轴体。中间板(3)用于由于轴承(23b)(这里不可见，但示出于图12)而引导转子轴(29)的一端(这里不可见，但示出于图12)，并且用于通过轴承(23c,23e)引导机械减速齿轮(24)的轴体的另一端。在此实施方式中但非限制，扭簧(26)也被安装在盖(4)中，从而向输出轴(18)施加扭矩，使得当电动马达的供电关闭或失效时可使可移动组件返回到预定义的位置。还应该注意的是，在不脱离本发明的情况下，所有附图中指定的各种轴承(23a,23b,23c,23d,23e,23g,23h)可由滑动轴承或任何其它引导元件代替。

替代实施方式的详细描述

图12和图13示出称为“半致动器”的第二变体中的第二致动器，其中致动器的第一组件(27)通过根据上述第三实施方式将外壳(2)和中间板(3)组装来成形。然后，通过将此第一组件(27)组装在盖(4)上来生成完整致动器，如图14所示。在此特定实施方式中，盖(4)直接集成了要控制的部件。通过此图14中给出的示例，盖(4)形成阀体(28)并且输出轴(18)承载“蝴蝶”型闸板(30)，整体形成用于内燃机的进气阀。当安装致动器(1)时，第一组件(27)因此被直接安装在形成盖(4)的阀体(28)上，并且机械减速齿轮(24)通过中间板(3)的狭槽(31)接合转子(21)的轴(29)。

图13示出第一组件(27)的局部截面图，其使得可将包括用于供电并控制致动器(1)的马达的所有电子部件的印刷电路(22)以及用于引导转子(21)的轴(29)的球轴承(23b)可视化，其外环配合在中间板(3)的外壳中。

图15和图16示出“完整”变体中的第一致动器，其中连接器(19)与外壳(2)的主体塑料成型。其取向为径向，但是也可被视为外壳(2)上方的轴向。当致动器(1)在高载荷和高温环境中(例如，在火花点火发动机附近)使用时，盖(4)中可见的开口(32)是用于冷却致动器(1)的传热流体的入口。

图16是局部截面图，使得可评估通过机械减速齿轮(24)的中间板(3)和扭簧(26)分离的轴承(23a,23d)和定子(20)在外壳(2)中的相对定位。在外壳(2)处，此变体还具有两个同轴定心装置，一个为圆柱形(12b)，另一个为自由的(12c)。此组合实施方式使得可以想到结合所使用的定心销(8b)的高度使用与图1、图2和图3中描述的所有三个不同的实施方式兼容的单一类型的包覆成型。这里在图16中，根据第一实施方式安装完整致动器的元件；定心销(8b)是接合在外壳(2)的间隙定心装置(12c)中的短销。

图17和图18示出由包括外壳(2)和中间板(3)的第一组件(27)形成的第一致动器的“半致动器”变体。在此变体中，定心销(8b)是接合在外壳(2)的圆柱形定心装置(12b)中的长销，该组件是根据上述第三实施方式的。

图19a和图19b示出致动器的变体实施方式，这里基于第一致动器但是这并非限制，该致动器在印刷电路(22)处，并且促使印刷电路(22)所发出的热消散。在此变体中，印刷电路(22)将所有部件仅承载在其一个面上，此第一面(33)在轴向上朝着电动马达和外壳(2)的底部取向。此实施方式使得可一方面将印刷电路的在轴向上与第一面(33)相反的第二面(34)附接到中间板(3)，这将通过传导(以导热材料选择中间板)促使通过盖(4)的金属部分排出热。另一方面，可在印刷电路(22)的两侧使用导热膏(在印刷电路(22)上的大群点中)，一方面在外壳(2)与中间板(3)之间另一方面在盖(4)与中间板(3)之间挤压该膏，以便进一步促使朝着致动器(1)的最传导部分的此导热。这些图19a和图19b示出减速齿轮的输出有齿轮(45c)以及扭簧(26)，该扭簧在马达停止时作用于此输出有齿轮上以使输出轴(18)返回到确定的位置。

示出电动马达的详细截面图的图20示出在转子(21)处使用磁体(35)，其长度可变化以便增加马达的性能。事实上，在定子(20)的给定轴向高度处，转子(21)处的磁体(35)的轴向高度影响以恒定电力生成的扭矩。此实施方式仅是与磁体(35)的高度与定子(20)的高度相等的更传统情况相比的变体。

图21、图22和图23示出可由第一或第二致动器或者这里未示出但是本发明涵盖的任何其它致动器使用的电动马达定子(20)的示例。具体地，此定子(20)提出解决限制致动器的性能的问题，特别是由电开关期间的扭矩振荡以及静磁扭矩引起的限制。此定子(20)还与用于优化线圈的铜填充的解决方案关联。

对于此定子(20)，所有定子齿(36a,36b)具有在切线方向上相对于转子的旋转轴线延伸的场收集器(37)。为此，不接纳线圈的齿(36a)与以一束薄片的形式生成的定子铁芯磁路的其余部分成一体，而接纳线圈(38)的齿(36b)是独立的并附接在铁芯磁路上。为了优化致动器的性能，特别是扭矩振荡和静磁扭矩，场收集器在轴向平面中具有以下几何特性：相对于表示定子上的齿数的量D，建议遵守公式：

GAP≈360/(8×D)，GAP表示两个相邻齿的收集器分离的切向距离；

相对于量E，可在图20中看到的转子磁体的径向厚度，建议：

EP2≥0.75×E并且EP1<EP2，EP1表示场收集器(37)的末端处的最小径向厚度，EP2表示场收集器(37)的原点处的最大径向厚度。

齿(36b)具有中心截面，该中心截面允许通过从外部/后方平移来放置线圈(38)。同样，附接的齿(36b)与定子电路之间的连接装置(机械和磁性)在线圈(38)的最小截面中内切。还可以想到直接在齿上的绕组解决方案，同时保留在制造缺陷的情况下去除线圈(38)并恢复齿(36b)的可能性。如此配备有其线圈(38)的齿(36b)相对于转子(21)的旋转轴线在轴向方向上附接并链接到定子(20)。连接装置必须确保齿(36b)在定子(20)上的良好机械保持，并且必须还提供良好质量的磁性密封件以免引入使性能劣化的寄生磁导率。在这种情况下燕尾型解决方案特别适合，允许经济的解决方案、具有精密公差的简单形状以及良好机械支撑。线圈主体(39)在线圈(38)的任一侧具有凹陷(40)(这里数量为3个，但非限制)以用于在组装操作期间齿(36b)上的压配合支撑。由于定子电路在120°的角扇区上具有W形周期性，那么线圈(38)具有与该W互补的形状，以便使实际可用的截面的铜填充程度最大化。如此获得的线圈的形状基本上为截头圆锥形。通过齿间凹口的优化填充，所提出的圆锥形解决方案允许扭矩的增益而不会显著改变线圈的阻抗。

为了生产并工业化这种特定类型的绕组，线圈主体(39)具有中心外围锯齿截面，齿(43)的角度与绕组的锥角(在此非限制性示例内，大约7°)相等，齿(43)的数量为2个或更多个，齿(43)未必具有相同的长度。为了确保如此组装的定子(20)的良好内聚并且改进其热行为，将理想地(但非限制性地)利用位于各个附接的齿(36b)/线圈(38)对处的热塑性材料包覆成型。另选地，各个齿(36b)可在附接并固定到定子之前独立地成型。

图24示出本发明中可有利地使用的电机的转子(21)的实施方式。此转子(21)由通过注塑材料部分地包覆成型的永久磁体(35)、也通过相同的塑料材料包覆成型的轴(29)以及定位在与通过塑料材料生成的轴(29)正交的平面(42)上的传感器磁体(41)组成，转子这里示出为具有上述轴承(23a,23b)。此实施方式特别有利，因为它避免了磁体(35)在高温下粘在具有有问题的机械阻力的磁轭上。一方面通过不存在铁磁轭，另一方面通过由于塑料材料的低密度(这里由体积主导)而引起的较低惯性，还使得可经由较低电感增加动态行为。此外，除了简化不再需要胶合操作的转子(21)的组装之外，静磁扭矩和摩擦扭矩减小，在转子上感应的径向力也减小。

图25是使得可观察机械减速齿轮(24)的局部截面图。此机械减速齿轮可由多级组成。先前附图中呈现的实施方式示出两个减速级，而此图25的示例示出三个减速级。实际上，在其末端形成小齿轮的转子轴(29)驱动由两个轴承(23g,23h)所引导的轴体(46a)承载的中间轮(45a)，中间轮(45a)继而驱动由轴体(46b)承载的有齿轮(45b)。有齿轮(45b)最终驱动输出轮(45c)。像本文所呈现的所有实施方式中一样，承载有齿轮(45a,45b,45c)的所有轴体(46a,46b)或轴(18)一方面在其一端支承在盖(2)上，另一方面在其另一端支承在中间板(3)上。

图26示出替代实施方式中的转子(21)。在先前实施方式中，此转子(21)具有圆柱形磁体，其可由或者可不由铁磁轭承载。在本实施方式中，在称为径向型内部磁体的版本(“轮辐型”实施方式)中，转子(21)由插入在铁磁极(44)之间的在切向方向上磁化的棱形磁体(35a)的交替组成。极(44)的形状为伪圆形并且被设计为在有和没有电流的情况下优化扭矩。

图27和图28示出电动马达的定子(21)的两个替代实施方式。在图27中，定子具有在接近120°的角扇区中分组在一起的三个线圈(38)，并且定子齿(36a)具有交替地窄和宽的角宽度，如例如申请FR2919441中描述的。在图28中，定子具有在接近120°的角扇区中分组在一起的三个线圈(38)，并且定子齿(36a)具有相同的角宽度，如例如申请FR2994353中描述的，

图29和图30示出根据本发明的致动器的替代实施方式。致动器(1)包括接纳电动马达的定子(20)的外壳(2)、接纳机械减速齿轮的盖(4)、在致动器(1)内部的中间板(3)以及印刷电路(22)。定心销(8a,8b)允许利用如下的各种定心装置来定位外壳(2)、盖(4)和中间板(3)：随盖(4)制成的两个圆柱形定心装置(不可见)，存在于中间板(3)处的间隙定心装置(7c)和圆柱形定心装置(7a)，分别与存在于外壳(2)处的间隙(12c)和圆柱(12a)定心装置对应。固定螺钉(5)旨在将盖(4)固定在所述外壳(2)上以用于封闭。连接器(19)与盖(4)成一体。

印刷电路(22)被轴向定位在中间板(3)和定子(20)之间，其一方面在外壳(2)一侧连接到所述定子(20)的电线圈，另一方面在盖(4)一侧连接到连接器(19)的轨道，以便允许向致动器(1)供电并与致动器(1)通信。如图30所示，印刷电路通过压配合型连接器与定子绕组(20)电连接。在盖(4)一侧，印刷电路(22)附接到中间板(3)，其促使通过传导排出热。切割中间板(3)，使得它在电连接级别不覆盖印刷电路。

Claims (15)

1.一种电动致动器(1)，该电动致动器(1)包括：

-外壳(2)，

-电动马达，该电动马达包括绕线定子(20)和安装在转子轴(29)上的转子(21)，

-印刷电路(22)，该印刷电路(22)用于向所述定子(20)供电并控制所述马达，

-中间板(3)，

-机械减速齿轮(24)，该机械减速齿轮(24)由所述转子(21)驱动并且由安装在轴体(46a,46b,46c)上的有齿轮(45a,45b,45c)形成，

-盖(4)，

-两个定心销(8a,8b)，

所述外壳(2)限定容纳所述定子(20)的第一空腔(15)并且包括用于在第一端引导所述转子轴(29)的装置，

所述印刷电路(22)在所述定子(20)上方被容纳在所述第一空腔(15)中，

所述中间板(3)位于所述印刷电路(22)上方，

所述盖(4)限定第二空腔(25)，该第二空腔设置有用于引导所述机械减速齿轮(24)的所述轴体(46a,46b,46c)的一端的装置，所述盖(4)位于所述中间板(3)上方，

所述中间板(3)具有用于引导所述转子轴(29)的另一端并且用于引导所述机械减速齿轮(24)的所述轴体(46a,46b,46c)的另一端的引导装置，

其特征在于，

·在所述外壳(2)的所述第一空腔(15)中存在接纳所述两个定心销(8a,8b)的第一对定心孔，

·在所述中间板(3)中存在接纳所述两个定心销(8a,8b)的第二对定心孔，

·在所述盖(4)中存在接纳所述两个定心销(8a,8b)的第三对定心孔，

·所述中间板(3)在围绕所述定心孔的支撑表面(13,14)上与所述外壳(2)和所述盖(4)接触，

·所述第一对孔、所述第二对孔和所述第三对孔中的两对由圆柱形定心装置(7a,9a,12a)和间隙定心装置(7c,9c,12c)、所述圆柱形定心装置(7a,9a,12a)和对应间隙定心装置(7c,9c,12c)组成，

·所述第一对孔、所述第二对孔和所述第三对孔中的另一对由两个圆柱形定心装置(7a,7b,9a,9b,12a,12b)组成，

·所述外壳包括定位在所述外壳(2)和所述盖(4)之间的界面处的单个密封垫片(6)。

2.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述外壳(2)包括具有至少两个第一附接钻孔(11)的外围区域(16)，并且所述盖(4)包括具有至少两个第二附接钻孔(11)的外围区域(17)，以使得通过借助所述第一钻孔和所述第二钻孔(11)进行螺纹连接来执行所述盖(4)和所述外壳(2)的附接，所述外围区域(16,17)在螺纹连接之前当所述盖(4)和所述外壳(2)搁在所述中间板(3)上时不连续，并且在螺纹连接之后被支撑并且至少部分地连续，以约束和阻挡所述中间板(3)的移动。

3.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述盖(4)形成阀体(28)。

4.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述转子轴(29)和所述机械减速齿轮(24)的所述轴体(46a,46b,46c)的不同引导表面由所述外壳(2)、所述中间板(3)和所述盖(4)生成，所述引导表面是球轴承(23a,23b,23c,23d)或滑动轴承。

5.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述两个定心销(8a,8b)和所述中间板(3)形成同一个零件。

6.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述外壳(2)通过将塑料材料包覆成型来制造，并且在所述一对定心孔中的一个孔上具有两个同轴定心装置，其中一个为圆柱形(12b)，另一个为间隙(12c)。

7.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述外壳(2)通过将塑料材料包覆成型来制造，并且包括集成到所述包覆成型中的连接器(19)。

8.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述印刷电路(22)具有容纳电子部件的第一面(33)和没有部件的第二面(34)，所述第一面(33)面向所述电动马达并位于所述外壳(2)的底部，所述第二面(34)面向所述中间板(3)。

9.根据权利要求8所述的电动致动器，其特征在于，所述印刷电路(22)的所述第一面(33)和第二面(34)至少部分地由导热膏覆盖，所述导热膏也分别与所述外壳和所述中间板(3)至少部分地接触。

10.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述绕线定子(20)具有通过磁场收集器(37)切向延伸的定子齿(36a,36b)，所述齿(36b)的至少部分承载线圈(38)并附接到所述定子(20)，并且所述线圈(38)具有截头圆锥形形状。

11.根据权利要求10所述的电动致动器，其特征在于，承载线圈(38)的各个定子齿(36b)与两个相邻齿(36a)具有W形状，截头圆锥形的所述线圈(38)的外侧面平行于所述相邻齿(36a)的内侧面。

12.根据权利要求10所述的电动致动器，其特征在于，D表示定子齿(36a,36b)的数量，并且GAP表示两个相邻齿(36a)之间在所述场收集器(37)之间的切向距离，其中

GAP＝(360/(8×D))±5％。

13.根据权利要求10所述的电动致动器，其特征在于，所述转子(21)具有磁体(35)，E表示所述磁体(35)的径向厚度，EP1表示所述场收集器(37)的末端处的最小径向厚度，并且EP2指定所述场收集器(37)的开始处的最大径向厚度，其中

EP2≥0.75×E并且EP1<EP2。

14.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述转子(21)包括通过注塑材料部分地包覆成型的永久磁体(35)，该包覆成型部分地包围所述转子轴(29)并且形成与传感器磁体(41)所在的所述轴(29)正交的平面(42)。

15.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于，所述转子(21)包括通过注塑材料部分地包覆成型的永久磁体(35)，该包覆成型部分地包围所述转子轴(29)并形成传感器磁体(41)。

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