CN115208091A - 紧凑式齿轮马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机电致动器，该机电致动器包括壳体和三相电动马达，该壳体包括外壳(1)，三相电动马达由通过电线圈激励的定子(32)和磁化的转子(71)形成，三相电动马达借助于齿轮系来驱动输出轴(17)，所述转子(71)的轴、输出轴(17)的轴线与中间的齿轮(18至20)的轴平行，定子(32)具有放射状三角星形状，三个卷绕磁极(41至43)形成星的三个分支，两个连续的卷绕磁极的对称轴形成120°的机械角度，该壳体还包括电子电路(22)，该电子电路包括用于对电信号进行滤波的电容器(51)，外壳(1)具有纵向轴(L)，其特征在于，定子(32)在壳体中定位成使得所述三个卷绕磁极(41至43)中的一个卷绕磁极的对称轴(46)与纵向轴(L)形成介于70°与110°之间的角度。

Description

紧凑式齿轮马达
本发明是申请日为2017年12月21日、申请号为201780084257.1、发明名称为“紧凑式齿轮马达”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及特别是用于对机动车辆的机械部件——例如，通风口、空调翻板——或更普遍地用于对阀挡板进行控制的机电致动器的领域。这些部件需要相对高的扭矩、数十度的位移和通常小于5度的定位精度以及最小的空间要求。
背景技术
下述专利申请DE102014107900被认为是现有技术：该专利申请描述了具有包括定子和转子的电动马达、特别是无刷DC马达的致动器，该致动器具有将运动传递至具有至少一个中间轮的齿轮系的驱动小齿轮。
德国专利申请DE102011054955描述了这种现有技术致动器的另一个示例。
现有技术缺点
现有技术解决方案在空间要求方面没有得到优化。壳体的内部容积的填充没有最大化，这导致过大的尺寸和空间要求。
另外，振动和抗冲击性对于汽车应用而言并不完全令人满意，并且振动会导致印刷电路意外地离开其支承件，或导致某些机械或电磁部件意外地拆分。
发明内容
为了弥补这些缺点，本发明从广义上讲涉及机电致动器，该机电致动器包括壳体和三相电动马达，其中壳体包括外壳，三相电动马达由通过电线圈激励的定子和有磁性的转子形成，三相电动马达借助于齿轮系来驱动输出轴，转子的轴、输出轴的轴线与中间的齿轮的轴平行，所述定子具有放射状三角星形状，该定子的三个卷绕磁极形成星的三个分支，两个连续的卷绕磁极的对称轴形成120°的机械角度，该壳体还包括电子电路，该电子电路包括用于对电信号进行滤波的电容器，该外壳具有纵向轴(L)，
其特征在于，
定子在壳体中定位成使得所述三个卷绕磁极中的一个卷绕磁极的对称轴与纵向轴(L)形成介于70°与110°之间的角度。
优选地，定子在壳体中定位成使得三个卷绕磁极中的一个卷绕磁极的对称轴与纵向轴(L)形成90°的角度。
根据替代解决方案，定子在壳体中定位成使得三个卷绕磁极中的一个卷绕磁极与纵向轴(L)形成介于70°与110°之间的角度，定子在最靠近侧壁的区域处具有倒角。
根据特定实施方式，所述滤波电容器由垂直于印刷电路的平面安装的管状部件构成，所述电容器定位在一方面由两个连续的定子磁极42、43并且另一方面由壳体的与所述两个互补的定子磁极相对定位的拐角限定的空间中，所述两个连续的定子磁极中的一个磁极相对于中间平面定位在70°与110°之间。
优选地，所有的电子部件焊接在印刷电路的面向定子的表面上，所述印刷电路具有用于供转子的轴通过的孔和供三个电线圈的连接螺柱以及电连接器的销插入的镀锡孔，所述销全部平行于机械轴朝向印刷电路的所述表面延伸。
有利地，印刷电路具有用于供所述齿轮中的一个齿轮的机械轴通过的至少一个孔或凹口。
优选地，印刷电路定尺寸成使得该印刷电路——除了印刷电路的与电连接器的连接部相对应的后部部分之外——在横向平面中的投影内接在外接于所述定子的圆在所述横向平面上的投影中，并且所述印刷电路相对于所述壳体定位成相对于两侧的侧面保留有空间，该空间的宽度大于所述壳体的内部宽度的10％。
根据特定实施方法，根据本发明的致动器包括金属弹簧，该金属弹簧定位成在所述定子的筒形头部的非绝缘区与印刷电路的导电接地迹线之间被压缩。
有利地，所述定子具有非绝缘孔以接纳所述弹簧的下部部分，所述弹簧的周缘表面在该弹簧被印刷电路压缩时与所述孔的非绝缘内表面接触。
根据特定的替代解决方案，所述壳体包括互补的外壳和封闭的盖，所述外壳的侧向面中的一个侧向面具有内突出部和第二突出部，其中，所述内突出部被贯通腔穿透并且定位在两个齿轮之间，第二突出部被具有非圆形横截面的腔穿透，所述盖具有与所述腔匹配的两个螺柱，这两个螺柱的长度大于其他连接螺柱，所述盖还具有用于引导机械轴的上端部的轴承。
有利地，所述盖还具有形成用于印刷电路的止挡件的至少一个螺柱，所述止挡件在印刷电路处于其标称位置时不与印刷电路接触。
根据特定实施方式，所述盖还具有形成用于定子的止挡件的至少一个螺柱，所述止挡件在定子处于其标称位置时不与定子接触。
根据另一特定实施方式，壳体具有设置在壳体的三个拐角处的三个附接延伸部，所述延伸部的每个延伸部被孔贯穿，该孔的轴线平行于马达的机械轴和齿轮的机械轴，所述延伸部中的一个延伸部具有在匹配的壳体中的定位突部，所述延伸部中的另一个延伸部在壳体相对于所述定位突部枢转时具有夹持爪。
附图说明
当阅读以下非限制性的示例性实施方式的详细描述时将最佳地理解本发明，同时参照附图，在附图中：
-图1示出了根据本发明的致动器的四分之三的俯视立体图；
-图2示出了根据本发明的致动器在盖和印刷电路被移除的情况下的中间横截面的视图；
-图3示出了根据本发明的致动器在盖被移除的情况下的中间横截面的视图；
-图4示出了定子与印刷电路之间的电连接的详细视图；
-图5示出了盖的仰视图。
具体实施方式
图1示出了示例性致动器的外部视图，该致动器包括由盖2封闭的外壳1。
外壳1在其三个拐角处具有三个延伸部3、4、5。每个延伸部分别具有一个孔6、7、8。
所述延伸部中的两个延伸部4、5具有双重的附接功能：
-通过穿过孔7、8而旋拧或铆接进行的附接功能，
-或通过夹持进行的附接功能。
为了允许夹持附接，延伸部中的一个延伸部5具有突部9，突部9能够装配在设置于容置结构上的壳体中。
设置在与装配有突部的延伸部5所在的侧面相同的侧面10上的延伸部4具有与容置结构的匹配部件配合的钩11。安装是通过下述方式完成的：将突部9接合在容置区域中来定位致动器，然后使致动器相对于突部的下边缘12倾斜直到钩11接合在容置结构的匹配部件中。
横向面中的一个横向面13延伸有中空套管14，中空套管14用于设置在连接电缆上的阳连接器的插入。
盖2具有开口15，在开口15内安置有用于引导输出轮的轴承16。
可选地，壳体还可以被对称地钻孔，以允许传动轴通过或将两个传动轴连接至致动器。
输出轮可以在一侧和另一侧上具有不同的横截面，以用于连接具有不同横截面的轴。
图2示出了致动器的俯视图，其中盖2被移除。
输出轮17由齿轮系驱动，齿轮系包括安装在垂直于盖2与外壳1之间的连接平面的平行轴上的一系列齿轮17至21。
电动马达的转子71驱动轮21，轮21驱动齿轮系。
转子轴穿过印刷电路22中的孔。
印刷电路22的上侧部上没有安装电子元件，这允许波峰焊处理以单个加工道次实施。
印刷电路22具有垂直于中间平面延伸的用于连接至连接器销的一系列镀锡孔23至26。
印刷电路22还具有镀锡孔27至31——在图2中，第六个镀锡孔被齿轮20隐藏——以用于连接电线圈的电源螺柱。这些螺柱为例如压配合式螺柱，其允许仅通过将印刷电路22沿垂直于印刷电路22的表面的方向上向前推动到竖立的螺柱上来进行印刷电路22的无焊料电连接。
印刷电路22的表面未覆盖定子32的周围表面。
外接于定子32的圆在横向平面上的投影将印刷电路22——除了印刷电路22的与连接器连接的部分33之外——在同一平面上的投影表面完全覆盖。
另外，印刷电路22不与外壳1的边缘接触，而是在两侧保留有空间34、35，空间34、35的宽度大于外壳1的内部宽度的10％。
外壳1的侧壁38的内表面具有第一内突出部36和第二内突出部37。
第一内突出部36定位在出口轮17与中间的齿轮19之间的可用空间中。第一内突出部36具有腔39，腔39具有六边形截面以接纳设置在盖2上并且在图5中可见的具有圆形截面的定位销60。
第二内突出部37定位在外壳1的没有外突出部的拐角中。在所描述的示例中，第二内突出部37具有椭圆形的贯通腔40，贯通腔40具有平行于侧向面38的主轴线以便于将盖2相对于外壳1定位。
这种贯通腔40用于接纳在图5中可见的防转销61，防转销61具有十字形截面并且垂直于盖2的内表面延伸。
图3示出了在移除盖2和印刷电路22之后的致动器的内部的视图。
定子32具有三个径向延伸的卷绕磁极41至43，并且定子32由堆叠的片材结构形成。每个磁极41至43具有被线圈环绕的中心齿。
卷绕磁极41至43各自的中心轴44至46两两形成120°的机械角度。因此，定子的形状为具有星形分支的放射状三角星形状。
外壳1具有将连接器14连接至输出轮17的纵向轴L。该纵向轴平行于外壳1的两个侧向面，每个侧向面沿纵向方向延伸。
定子32在外壳1中定位成使得磁极中的一个磁极43定向成相对于外壳1的纵向轴L形成大约90°的角度。这种定位减小了外壳的宽度并且因此减小了致动器的整体尺寸并且优化了外壳1的内部空间的占用。
±20°、并且优选地±10°的公差是可能的，这是因为：由于这种角度变化的余弦影响而产生的对空间需求的影响是最小的。通过在定子的与侧面47接触的拐角处设置倒角48，可以进一步减小从最优的90°位置偏移的微小角度的影响。
转子32的这种定位还使得能够在定子的两个磁极42、43与外壳的拐角50之间形成空间49。该空间使得能够定位焊接至印刷电路22上的、通常为化学的并且呈圆柱形形状的滤波电容器51。
定子接地的详细描述
图4示出了定子32和印刷电路22的局部放大视图。
为了实现定子32的电接地，致动器具有金属弹簧52，金属弹簧52插入到形成在定子磁轭中的通孔53中。外壳1的底部具有与该孔53相对的阶梯状的或倾斜的表面以形成用于容置弹簧的不平行于横向平面的下端部54的区域。这种构型导致弹簧在受到应力时屈曲，迫使弹簧卷绕部52与孔53的内表面之间机械接触和因此电接触。
在相反侧，弹簧52与印刷电路22的连接至地面的导电迹线接触。
当定位印刷电路时，印刷电路抵靠在弹簧52上并压缩弹簧52，从而确保定子磁轭22与连接至地面的导电迹线之间的良好的电连接和机械连接。
盖的详细描述
图5示出了盖的内表面的视图。
盖具有轴承16和轴承62至65，其中轴承16用于定位和引导输出轮17，轴承62至65用于分别定位和引导齿轮18至21的轴的端部。
盖2还具有两个连接销60、61，连接销60、61的长度比轴承62至65长，使得盖2能够相对于外壳1和机械元件、特别是中间的齿轮、输出轮和转子71的轴精确定位，从而使得当盖2移动靠近外壳1时，这些轴的端部与对应的轴承容易地接合。
另外，盖具有四个止挡件66至69以限制由振动引起的印刷电路22的非预期移动。这些止挡件66至69在印刷电路22处于其标称位置时不与印刷电路22的表面接触，但防止在冲击或振动的情况下可能使连接螺柱断开接合的过度移动。
螺柱70在定子32处于其标称位置时不与定子32接触而以类似的方式限制定子32的位移。

Claims (12)

1.一种机电致动器，所述机电致动器包括：
壳体，所述壳体包含外壳(1)；
三相电动马达，所述三相电动马达由通过电线圈激励的定子(32)和磁化的转子(71)形成，所述三相电动马达通过齿轮系来驱动输出轴(17)；
所述转子的轴、所述输出轴的轴线与中间的齿轮(18至20)的轴是平行的；
其中，
所述定子具有非绝缘孔(53)以容置弹簧(52)的下部部分，所述弹簧(52)定位成在所述定子的磁轭的非绝缘区与印刷电路(22)的导电接地迹线之间被压缩，所述弹簧(52)的周缘表面在所述弹簧被所述印刷电路压缩时与所述孔(53)的非绝缘内表面接触。
2.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述外壳(1)的底部具有与所述孔(53)相对的阶梯状的或倾斜的表面，以形成用于容置所述弹簧的不平行于横向平面的下端部(54)的区域。
3.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所有电子部件焊接在所述印刷电路(22)的面向所述定子(32)的表面上，所述印刷电路具有用于供所述转子的轴通过的孔。
4.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述印刷电路具有供三个所述电线圈的连接螺柱插入的镀锡孔(27至31；23至26)。
5.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述印刷电路具有供电连接器的销插入的镀锡孔(27至31；23至26)，所述销全部平行于机械轴朝向所述印刷电路的所述表面延伸。
6.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述定子具有三个卷绕磁极(41至43)，两个连续的卷绕磁极的对称轴形成120°的机械角度，其中，所述壳体还包括电子电路。
7.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述印刷电路具有用于供所述齿轮中的一个齿轮的机械轴通过的至少一个孔或凹口。
8.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述印刷电路定尺寸成使得所述印刷电路——除了所述印刷电路(22)的与电连接器(14)的连接部相对应的后部部分之外——在横向平面中的投影内接在外接于所述定子的圆在所述横向平面上的投影中。
9.根据权利要求8所述的机电致动器，其中，所述壳体包括互补的外壳(1)和封闭的盖(2)，所述外壳的侧向面中的一个侧向面具有内突出部(36)和第二突出部(37)，所述内突出部(36)被贯通腔(39)穿透定位在两个齿轮(17和19)之间，所述第二突出部(37)被腔(40)穿透，所述盖(2)具有与所述腔(39、40)匹配的两个螺柱(60、61)，所述螺柱(60、61)的长度大于所述机械轴的上端部的导向轴承(62至65)，所述导向轴承(62至65)在所述盖的内表面处延伸。
10.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述壳体具有设置在所述壳体的三个拐角处的三个固定的延伸部(3至5)，所述延伸部中的每个延伸部被孔(6至8)贯穿，所述孔(6至8)的轴线平行于所述马达的机械轴和所述齿轮的机械轴，所述延伸部中的一个延伸部(5)具有在匹配的壳体中的定位突部(9)，所述延伸部中的另一个延伸部(4)在所述壳体相对于所述定位突部(9)枢转时具有夹持爪(11)。
11.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述壳体包括互补的外壳和封闭的盖，所述盖具有形成用于所述印刷电路(22)的止挡件的至少一个螺柱(66至69)，所述止挡件在所述印刷电路处于所述印刷电路的标称位置时不与所述印刷电路接触。
12.根据权利要求11所述的机电致动器，其中，所述壳体包括互补的外壳和封闭的盖，所述盖还具有形成用于所述定子的止挡件的至少一个螺柱(70)，所述止挡件在所述定子处于所述定子的标称位置时不与所述定子接触。
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