TW202343935A - 無刷馬達和無刷馬達之組裝方法 - Google Patents
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Abstract
一種無刷馬達(1)，尤指一種作為一泵的驅動器，以輸送流體，該馬達具有至少一機殼(2)、至少一定子(3)和至少一轉子(4)。該機殼(2)至少在定子(3)和轉子(4)間的間隙(5)中可為流體流過，其中，該定子(3)位於一密封的定子空間(6)內，該轉子(4)設計成防止流體滲入或流出的密封結構。
一種對於周邊流體具有高度密封性的緊湊型馬達(1)，透過至少一內套管(8)沿轉子(4)方向界定出該定子空間(6)，並透過至少一個轉子軸承(9)支撐抵靠在該內套管(8)的內側(10)上來支撐轉子(4)而實現。
Description
本發明係有關於一種無刷馬達，尤指一種作為至少一葉輪的驅動器，以輸送流體。該馬達具有至少一個機殼、至少一個定子和至少一個轉子。該機殼至少在定子和轉子之間的間隙中可為流體流過。為此，該機殼在其端部具有相應的開口。該轉子設計成防止流體滲入或流出的密封結構，定子則位於密封的定子空間中。
無刷馬達，特別是無刷直流馬達，在習知技術中係以多種形式出現。這種馬達，特別是在小型尺寸中，例如用作泵的驅動器以輸送流體，例如燃料，也應用在食品工業或醫療技術中。
例如， DE 299 21 352 U1中揭示了一種習知的可安裝在血管內的血液泵，該泵具有一電動馬達。在該電動馬達的一端，一個用於輸送流體的葉輪係配置於電動馬達軸心上。定子繞組係嵌設於一種環氧樹脂基質中。無葉片的轉子設置於一轉子軸上，並藉由密封件防止接觸到流體。
另，DE 10 2010 005 963 A1 揭示了一種作為一燃料泵之旋轉驅動器的無刷馬達。其轉子具有由金屬製成的套管，該套管係將該轉子予以密封。
特別是將一般通用馬達應用在醫療技術領域時，關於馬達的緊湊性和對流體的密封性存在著多種挑戰。
習知技術中已知的馬達通常無法滿足對緊湊性、以及高效能和高功率的要求。
本發明的目的在於提供一種無刷馬達，其具有高效能、高緊湊性，並且可提升對流體的密封性。
上述之發明目的由概括如請求項第1項特徵部分的馬達解決，該定子空間在朝向轉子的方向上透過至少一內套管予以區隔，並且至少一轉子軸承抵靠支撐在該內套管的內周面上以支撐該轉子。
該馬達的機殼是這樣設計的，即在第一端面和第二端面之間可由流體，例如沖洗液，沿軸向流過。流過機殼的流體主要是通過定子和轉子之間形成的間隙，特別是環形間隙。定子和轉子之間的間隙係由定子的整個長度並由該內套管徑向延伸而界定。內套管通常是這樣設計的，即它在徑向上界定了機殼內的整個流體通道，特別是在第一端面的馬達凸緣和第二端面的沖洗口之間。內套管是機殼的一部分，並界定出在沿著包圍轉子的定子空間方向上間隙之範圍。內套管係圍繞一轉子空間，而該轉子可旋轉地設置於該轉子空間中，特別是可旋轉地支撐於該轉子空間中。
該定子包圍該轉子，該轉子係於該轉子空間內以馬達軸為軸心進行旋轉。
該馬達優選地具有一種控制電子裝置和/或功率電子裝置，該裝置至少部分位於機殼內。該控制電子裝置和/或功率電子裝置具有至少一個電路板，該電路板位於機殼內部，特別是封裝在機殼內部。電路板較佳地可透過至少一條，較佳是至少兩條或至少三條，的連接線或引出機殼的連接線達成連接。
為了確保馬達的緊湊設計，至少一個轉子軸承被安置在內套管內，以支撐轉子。轉子軸承的安置係抵靠在內套管的內周面上。優選地，至少提供兩個轉子軸承來支撐轉子，兩個轉子軸承都支撐在內套管的周面。特別是兩個轉子軸承都安置在內套管內部。至少一個轉子軸承可以是滾珠軸承、磁懸浮軸承、陶瓷軸承或滑動軸承等。優選地至少一個轉子軸承具有一流體動壓潤滑，並且特別是以陶瓷軸承的形式存在。優選地，兩個轉子軸承具有相同的設計。
特別是至少一個轉子軸承係以滑接的方式組設於該內套管內，更優選的情況是兩個轉子軸承皆以滑接的方式組設於該內套管內。或者，至少一個轉子軸承(更優選的情況是兩個轉子軸承)與內套管相連，特別是黏合在一起。
透過使用至少一個波形彈簧墊片，將轉子以非常小的預力朝一個方向施加預力，從而可以實現轉子軸承中的非常低摩擦。例如，預緊力恰好為5 N或更小，特別是恰好為3 N或更小。
較佳地，至少部分軸承罩，更佳是整個軸承罩，由生物相容性塑料製成，特別是聚醚醚酮(PEEK)。在內套管內設置轉子軸承的好處是，轉子軸承不需要額外的安裝空間，從而確保了緊湊設計的目的。
與習知技術相比，本發明，尤其是基於該內套管，可實現高對流體的安全要求和緊湊型馬達的優點。在運作當中，殼體透過流體的至少部分的通流可確保極佳的散熱效果，例如可防止機殼外側溫度過高的情況發生。該馬達非常高效的設計可以防止流體過熱。
根據馬達之一實施方式，已經證明有利的是，轉子軸承被設計和配置成使得流體可以圍繞它流動和/或通過它流動。轉子軸承設計成至少被從流過定子和轉子之間間隙的流體所流經和/或通過。特別有益的是，如果設計為例如是滾珠軸承的轉子軸承至少是由部分由塑料製成。優選地，軸承罩係由塑料製成，特別是由聚醚醚酮(PEEK)製成。例如，滾珠是由陶瓷製成，軸承環 - 內環和/或外環 - 由耐腐蝕的鋼製成。
馬達的另一種有利的實施方式包括內套管以一體化方式構造。內套管以一體成形的方式從第一端面的馬達凸緣延伸到馬達的相對第二端面。為了確保馬達在醫療應用中的生物相容性，內套管採用生物相容性塑料製成，其中聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)特別適用作為生物相容性塑料。還可預見到內套管是多元件式的設計，特別是雙元件式的設計，並且內套管的元件以材料密合的方式組合在一起，特別是密封地粘合或焊接在一起。
內套管被優化設計為在徑向方向上界定了殼體內的轉子空間。在第一端面係設有馬達凸緣，它界定了轉子空間在軸向位置的端緣並達成流體從殼體，特別是從轉子空間流出的目的。在第二端面，係由一個沖洗接口來界定轉子空間在軸向位置的另一端緣，流體通過該接口進入轉子和定子之間的間隙。該馬達或殼體的第二端面係由一種澆注材料，尤其是一種低應力固化的澆注料來進行密封。
內套管的設計對馬達的效率和馬達的尺寸都會有影響。 根據另一實施方式，至少在轉子和定子之間的區域，特別是在沿著定子的長度位置，其係特別地設計該內套管具有在0.075mm和1mm之間的壁厚， 特別優選是0.1mm和0.5mm之間的壁厚。該內套管優選地至少沿著定子繞組的範圍具有恆定的壁厚。 如此小的壁厚對組裝是一種挑戰，故而本發明還揭示了一種後續描述的馬達組裝方法。
根據該馬達的另一種實施方式，內套管界定了轉子空間。在機殼的外部，至少設有一個外套管。該外套管在徑向上外部界定並構成了機殼，特別是定子空間。該機殼的設計係使該內套管分隔並界定出該定子空間和在內側的該轉子空間。該外套管在徑向處界定了機殼在整個周側上的範圍。對於外套管，其壁厚優選在0.05mm到1mm之間，特別優選是在0.1mm到0.5mm之間的範圍。外套管最好由耐腐蝕的鋼材製成。
根據進一步的實施方式，當馬達的至少一個第一端面設有馬達凸緣時，發現這也是有益的。馬達凸緣優選地支撐內套管和外套管，使得定子空間在內套管和外套管之間形成環形空間。優選地，馬達凸緣與外套管粘合或焊接。特別優選的是，在外套管和馬達凸緣之間進行雷射焊接。例如，馬達凸緣是由與外套管相同的材料製成的。
馬達凸緣上優選設有中央凹陷，提供通向轉子空間的開口以確保流體的流通。此外，馬達凸緣上至少具有一個中央螺紋。馬達可透過該螺紋固定，或將螺紋作為安裝其他元件的連接界面。馬達凸緣通常被轉子的至少一部分馬達軸部穿過。馬達軸部用於驅動一例如與可連接到馬達軸部的轉軸耦合。例如，馬達軸部具有一用於與一可連接轉軸形成形狀匹配、特別是可傳遞扭矩的結構。至少在馬達的工作狀態下，馬達軸部可以旋轉。
根據馬達的又一實施方式，內套管在第一端面至少具有一個凸緣段，尤其是包覆一於內側的馬達凸緣的中央凹槽。該凸緣段優選壓入馬達凸緣的凹槽中。在凸緣段區域的壁厚相對於轉子和定子之間的區域的壁厚有所增加，特別是至少增加一倍。此外，在內套管的凸緣段中，還設有至少一個縮徑段，以提供用於轉子軸承和/或安裝環的至少一個止動邊緣。安裝環可以由聚醚醚酮(PEEK)等材料製成。
一領口狀擴展部優選地形成在內套管之凸緣段和在轉子和定子之間延伸、具有恆定壁厚的內套管的部分之間，並且優選地朝馬達的外套管方向進行延伸。領口狀擴展部例如可以這樣的方式配置，亦即特別是在前側處貼靠在馬達凸緣上。領口狀擴展部特別用於與馬達凸緣的電絕緣以及用於線圈和鐵芯的軸向定位。
相對於馬達的第一端面，該機殼，特別是定子空間，例如透過至少一澆注料予以封閉。至少一種電連接線和/或一個沖洗接口係貫穿該澆注料。該沖洗接口優選地係由與外套管相同材料製成。澆注料係優選地填充外套管和內套管之間的環形空間以及內套管的末端區域。無應力固化澆注料被證明是特別有利的。例如，在第二端面的外套管係延伸到機殼的末端，而在澆注料中的內套管與機殼末端保持略微距離。
使用澆注料的優點是可以散熱，並且內套管得到支撐和穩定。
根據馬達的另一個實施方式，特別是在第二端面，設有至少一個定位凸緣，其將內套管和外套管相互間隔定位。優選地，該定位凸緣還用作澆注料的限位件。此外，優選地是將定子空間，特別是其中的空腔，用至少第二種澆注料，特別是一種無應力硬化澆注料，灌注至定位凸緣處。優選地，定位凸緣具有至少一個用於澆注料進入的通孔。
該馬達，特別是定子空間，在第一端面透過馬達凸緣和定子空間中的澆注料，在第二端面透過外部澆注料和定子空間中的第二澆注料，來有效地確保對環境介質的密封。
在機殼的第二端面的沖洗接口處具有至少一個於機殼外側連接部，例如為軟管而設計的尖凸起結構。該連接部用於引導液體，例如沖洗液體，穿過澆注料而進入馬達的內部，特別是從內套管的內周面，以便液體可以環繞轉子並在旋轉子和定子之間的間隙中向軸向流動。在內套管處的沖洗接口的外徑與內套管的內徑相匹配，故而該沖洗接口可推入內套管的內周形成一活動式連接。
在馬達的第二端面處，優選地在機殼內部，特別是在定子空間內，至少安裝有一個具有馬達控制和/或功率電子元件的電路板，例如環形電路板。優選地，該電路板係由一環繞內套管外周面的電路板支架進行支撐固定。
轉子優選地完全位於內套管內。根據馬達的進一步實施方式，轉子至少具有一個轉子套管。該轉子套管在第一端面具有第一軸肩部，在第二端面具有第二軸肩部。優選地，在轉子套管在軸肩部處支撐固定該轉子。
在轉子套管內至少有一個轉子永久磁體，特別是複數個永久磁體。該至少一永久磁體係位於第一軸肩部和第二軸肩部之間的轉子套管中。永久磁體優選為一個完整的圓柱形磁鐵，特別是一種釹鐵硼磁鐵。
轉子套管通常由與馬達外套管相同的材料製成。同樣地，第一軸肩部和第二軸肩部也可以由該相同材料製成。例如，第一軸肩部和/或第二軸肩部可以透過焊接，特別是雷射焊接與轉子套管連接。
第一端面的第一軸肩部至少部分伸入轉子套管內，並且通常在內側用一止塞柱，特別是一由聚醚醚酮(PEEK)製成的止塞柱密封，以防止流體進入。第一軸肩部還具有一馬達軸部，在該位置可以安裝第一軸承。特別是，該馬達軸部通過馬達凸緣從機殼中露出，例如可用於驅動一可與馬達軸部連接的轉軸。例如，該可連接轉軸至少部分插入馬達軸部中以進行連接。馬達軸部特別提供了用於傳遞扭矩的接口。例如，馬達軸部至少部分具有特定的外部輪廓或內部輪廓，特別是四方形凸部和/或四方形凹部。
第二個軸肩部在機殼的第二端面至少部分地插入轉子套管中，並且最好與其焊接。第二個軸肩部的端部，朝向第二端面處之直徑縮小，以配合安裝在該處的轉子軸承的內直徑。兩個轉子軸承件的內直徑大致上優選為相同的。此外，在第二個軸肩部處設置了一個彈簧墊圈，特別是波形彈簧墊圈，它優選地抵靠在沖洗接口處，使得該轉子在軸向上得到活動式的支撐。在彈簧墊圈的作用下，轉子通常被施以預力，通常是在5 N或更少的預力，特別是在3 N或更少的預力。該預力作用以朝馬達第一端面的方向進行為佳。另一有利的實施方式為將轉子套管與軸肩部密封連接。
馬達的另一種形式是，第一端面的第一軸肩部具有至少一個馬達軸頸。馬達軸頸至少部分為空心結構，因此可使流體穿過。馬達軸頸具有一沿軸向延伸的凹槽。馬達軸頸例如是與第一軸肩部一體成形。或者，馬達軸頸可以連接到軸肩上。馬達的又另一種形式為，一無凹槽的第一馬達軸頸部設置於該第一軸肩上，而一作為適配器的第二馬達軸頸部可固定於第一馬達軸頸上，該第二馬達軸頸部具有一沿著其長度延伸的凹槽，例如是一方形凹槽結構。
為了進一步提高馬達的效率，根據另一種實施方式，定子具有多個並排排列的單片薄板構成的鐵芯。鐵芯位於定子繞組和外套管之間。單片薄板可以採用矽鐵片或鎳片製成。鐵芯的單片薄板的厚度通常在0.05毫米至0.5毫米之間。 0.05毫米至0.3毫米之間的厚度係為優選。每個單片薄板的厚度約為0.1毫米或0.2毫米為最佳。
此外，為了提高馬達的效率，發現如果定子具有至少三個或至少四個線圈對，將是有益的。該等線圈繞製時沒有用鐵或其他磁性材料製成的磁芯，特別是採用鐘形(bell-shaped)電樞的原理纏繞。通常，每兩個線圈對，特別是相對的線圈對，串聯在一起，因此例如在六個線圈的情況下只有六個繞組接線點。特別是，該等線圈在電路板上佈線連接。
間隙尺寸對馬達效率或流體損失有很大影響。因此，根據馬達的另一種實施方式，發現如果轉子和定子之間的間隙在至少50%的轉子長度上具有0.12毫米至1.5毫米之間的高度將是有益的。例如，轉子和定子之間的間隙在整個轉子套管長度上至少具有上述高度。間隙高度為0.25毫米至1毫米為佳，另，間隙高度約為0.5毫米為最佳。
此外，根據又一實施方式，可以透過以下方式改善馬達的效率：內套管的外徑與機殼外徑的比值在0.3到0.7之間。比值為0.5為佳。此外，例如規定定子繞組的外徑與鐵心外徑的比值在0.6到0.9之間，特別是約為0.8。
本發明另揭示一種組裝馬達的方法，特別是至少包括以下步驟：
步驟101: 提供一馬達凸緣，包括一配置於該馬達凸緣上的外套管用以構成機殼的一部分以及一配置於該馬達凸緣上的內套管，特別是該內套管的一凸緣段嵌入該馬達凸緣:
步驟102: 將一第一澆注料至少部分填充在該內套管和該外套管之間的定子空間中；
步驟103: 將該鐵芯和該定子繞組設置於該定子空間中，特別是設置在該內套管的外周上，且在尚未固化的第一澆注料中；
步驟104: 將該轉子連同轉子軸承設置於由該內套管所形成的轉子空間中，使得該轉子的馬達軸部在該馬達凸緣處從該機殼伸出；
步驟105: 設置一沖洗接口，特別是至少部分位於該內套管中，以及至少一個定位凸緣，特別是位於該內套管和該外套管之間，
步驟106: 在第二端面處用第二澆注料澆注該機殼。
透過上述的組裝順序，甚至可以簡單地安裝具有非常小壁厚的內套管。
特別是，在安裝定子線圈和鐵芯後，在定子空間中，特別是直到定位凸緣處，用澆注材料填充剩餘空隙。優選的是，在安裝沖洗接口之前，預先放置至少一個彈簧墊圈，特別是波形彈簧墊圈，套設於第二軸肩部。特別是，透過該沖洗接口可將該轉子朝該第一端面的方面施予預力，然後注入澆注料，並在澆注料固化後釋放預力，以便轉子在沖洗接口和第一端面之間保持受預力的狀態。
發明的其他優選實施方式將從以下圖示描述和從附屬申請專利範圍中得出。
首先述明，本案不同圖式中相同的元件係以相同的元件編號來表示。
在下文的描述中，本發明不局限於所描述的特定實施例或特定組合特徵中的所有或多個特徵，而是每個單獨的子特徵/實施例的每個單獨的特徵都是本發明的重要組成部分，無論是單獨應用還是與其他實施例中的任何特徵結合使用。
圖1係揭示了一種無刷馬達1的實施例之剖面側視圖。該馬達1特別設計為可耦接的軸心之驅動器，例如軸心耦接至少一個葉輪以輸送流體。該馬達1具有至少一個機殼2、一個定子3和一個轉子4。該機殼2的設計使其在定子3和轉子4之間的一間隙5內(特別是環形間隙)可被流體流過。為此，該定子3形成於一密封式的定子空間6之內。該轉子4也同樣是具有密封性，且設置於在運行中位於一充滿流體的轉子空間7中。該間隙5沿著定子3的延伸方向大致保持在一恆定的高度。
朝向該轉子4的方向，尤其是在徑向上，該定子空間6係由一個內套管8所限位。內套管8也限制著轉子空間7的外周大小。該轉子4位於內套管8內部，也就是透過一轉子軸承9配設於該轉子空間7內。該轉子4係可以通過該機殼2中心的馬達軸A為軸心進行旋轉。該轉子軸承9係為一具有由聚醚醚酮(polyetheretherketone ，PEEK)製成的軸承罩之滾珠軸承。該轉子軸承9的外圈緊靠並由該內套管8的內側10支撐。該轉子軸承9和該內套管8之間形成一個滑動式的連接。該轉子軸承9可以被一流經於該轉子4和該定子3之間的該間隙5之流體穿過。
該內套管8是由聚醚醚酮(PEEK)一體成型的，並在徑向上限制了轉子空間7的大小。該內套管8限制了該流體可以沿著軸向方向穿過該機殼2流動的該機殼2內的整個空間。在定子3的延伸區域中，該內套管8具有恆定的壁厚，優選為約0.5毫米。該定子空間6被該外套管11在該機殼2內部包圍限制。該外套管11優選由耐腐蝕鋼製成，具有約0.5毫米的壁厚。
該內套管8和該外套管11在該馬達1的第一端面12上由一馬達凸緣13支撐。該外套管11係部分地套接於該馬達凸緣13上並透過雷射焊接相互連接在一起。該內套管8具有一凸緣段14，並在該第一端面12連同該凸緣段14伸入馬達凸緣13內部，並優選地被壓入馬達凸緣13中。該凸緣段14係伸入於該馬達凸緣13內部的一中央凹槽16。該內套管8係延伸到該馬達凸緣13的末端，並與該馬達凸緣13齊平。
沿著該馬達軸A的軸向方向，該內套管8具有一個領口狀擴展部15抵靠於該馬達凸緣13。成形於該定子空間6內該定子3係抵設於該擴展部15的另一側。該內套管8在該凸緣段14處的壁厚至少是在該定子3和該轉子4之間的間隙5處的兩倍。此外，該凸緣段14具有一個直徑減小的區域17，以便在該凸緣段14內提供該轉子軸承9的安裝邊緣18。區域17的內徑與定子3和轉子4之間的該內套管8的內徑相對應。
在此實施例中，該第一轉子軸承9係抵靠在該安裝邊緣18上，以便該第一轉子軸承9在軸向方向上得到支撐。在該馬達1或該機殼2的第二端面20上，一定位凸緣21位於該內套管8的外圓周和該機殼11的內圓周之間。該定位凸緣21將該內套管8和該機殼11保持在彼此間隔的位置。該定位凸緣21另作為一擋塊限制了該定子空間6軸向位置。該定子空間6例如被一第一澆注料22完全填充。
在第二端面20處，該馬達1或該機殼2被一第二澆注料23完全封閉。該第二澆注料23係與該外套管11齊平。該內套管8尾端結束於該澆注料23內，並與該澆注料23的末端保持一定距離。該馬達1的電連接線24和安裝在第二端面20上的一沖洗接口25係穿設於第二澆注料23內。該沖洗接口25的外部具有一連接部26，例如用於連接一個軟管。在內部，沖洗接口25用於引入流經該間隙5的流體，並與該內套管8的內周面形成一種形狀契合的連接。該沖洗接口25完全貼合於該內套管8的內側，並與該內套管8形成滑動式連接。流體的流動方向優選為從該沖洗接口25到該馬達凸緣13的方向。
沿著馬達軸A的軸向方向，在該轉子4和該沖洗接口25之間設置了一個彈簧墊圈27，該彈簧墊圈27係對該轉子4於軸向上並朝向第一端面12方向施加預壓。該等轉子軸承9可以在活動連接的範圍內和該彈簧墊圈27的作用下沿軸向方向移動，並通過彈簧力相互緊固。
該轉子4具有一轉子套管28，該轉子套管28固定在第一端面12的一第一軸肩部29和在第二端面20的一第二軸肩部30。該轉子套管28透過與該軸肩部29，30焊接，特別是雷射焊接，而達到與軸肩部29、30密封連接。為了平衡該轉子4，可以在第一軸肩部29和/或第二軸肩部30上塗覆材料或去除材料。
該第一軸肩部29位於馬達1的第一端面12上，並至少部分延伸到轉子套管28內。此外，該第一軸肩部29具有一段馬達軸部31，該馬達軸部31從第一端面12中突出，例如與另一轉軸(未圖示)相配合，並用以驅動該轉軸。該馬達軸部31以具有一內四角結構(未圖式)為優選，並且具有中空狀的設計。
由於製造的考量，該馬達軸部31的軸孔延伸至該轉子套管28處，並用一止塞柱33封閉，以防止流體進入該轉子4。在該第一軸肩部29和該第二軸肩部30 之間，一個形狀為全圓柱形的永久磁體34配置在該轉子套管28內部。
該第二軸肩部30同樣至少部分伸入該轉子套管28中。在該第二端面20的方向上，該第二軸肩部30具有縮小的直徑，因此有利於其設置於該轉子軸承9中。
該彈簧墊圈27對該轉子4產生朝第一端面12方向的彈力，使得該轉子4透過該轉子軸承9對該安裝邊緣18施加壓力朝第一端面12方向推擠。
該定子3包含一具有多個薄板35a的鐵芯35，這些薄板側邊彼此相鄰地延伸在定子空間6中。該定子3還包含一具有三個線圈對的繞組36。該繞組36從第一端面12的領口狀擴展部15延伸到第二端面20的一電路板支架37。該電路板支架37具有環形結構，並且用來固定環形結構的電路板38。這裡的電路板38用於電氣連接該馬達1的線圈對。
在轉子4和定子3之間的間隙5大小，至少在該轉子套管28的延伸範圍上，其係為具有約0.5毫米的高度。這樣間隙5高度對於提高馬達1的效率是非常有利的。
圖2係為一種實施本發明方法100的示例流程。安裝馬達1時，首先將該外套管11套置於該馬達凸緣13上並與其焊接，然後將該內套管8與其凸緣段14壓入該凹槽16中。準備好具有該外套管11的馬達凸緣13(步驟101)。然後使用第一澆注料22 填充在外套管11和內套管8之間形成的環形空間(步驟102)，亦即為定子空間6。將該繞組36 連同鐵芯35一起嵌入到仍然是液態狀的第一澆注料22中(步驟103)。在嵌入該定位凸緣21之後，該定子空間6中可能形成的空腔被第一澆注料22填充，使得該第二澆注料一直到達該定位凸緣21。同時將該第一轉子軸承9與已預裝好的轉子4一起放置在內套管8的轉子空間7中(步驟104)，而讓該第一轉子軸承9抵靠在安裝邊緣18上。該等轉子軸承9抵靠支撐在該內套管8的內側10上。
隨後，該彈簧墊圈27與該沖洗接口25一起放置在內套管中(步驟105)，並且在第一端面12的方向上向該沖洗接口25施力，使得該轉子4在該第一端面12的方向上受到彈力的預壓。最後，在第二端面20上進行第二澆注料23的澆注(步驟106)。在第二澆注料23完全固化之前，對沖洗接口25施加的力道將被維持。最好在無塵室外對定子3進行預裝，直到安裝該定位凸緣21並固化該第一澆注料22，以及在無塵室外預組裝該轉子4，包括該軸承件。組裝轉子4於定子3內，包括塗覆和固化第二澆注料23最好都在無塵室中進行。
在第一端面12的方向上施加力量，使轉子4被預加載。保持對沖洗連接件25的力量，直到第二澆注料23完全固化。最好在無塵室外對定子3進行預裝，直到安裝中心凸緣21並固化第一澆注料22，以及在無塵室外預組裝轉子4，包括軸承件10。最好在無塵室中組裝轉子4和定子3，包括塗覆和固化第二澆注料23。
本發明並不僅限於所述和描述的實施例，還包括在本領域技術人員看來與本發明同等作用的所有其他實施例。特別強調的是，這些實施例並不僅限於所有特徵的組合，每個單獨的特徵也可以單獨存在並具有創新意義。此外，本發明還未被限制於申請專利範圍中定義的特徵組合，而可以通過任意其他由所有披露的單個特徵的特定組合來定義。這意味著基本上可以省略申請專利範圍中的任何單個特徵，或者用申請中其他地方披露的至少一種單個特徵進行替換。
1:馬達
2:機殼
3:定子
4:轉子
5:間隙
6:定子空間
7:轉子空間
8:內套管
9:轉子軸承
10:內套管的內側
11:外套管
12:馬達第一端面
13:馬達凸緣
14:凸緣段
15:領口狀擴展部
16:凹槽
17:凸緣段的區域
18:安裝邊緣
20:馬達的第二端面
21:定位凸緣
22:第一澆注料
23:第二澆注料
24:電連接線
25:沖洗接口
26:連接部
27:彈簧墊圈
28:轉子套管
29:第一軸肩部
30:第二軸肩部
31:馬達軸部
33:止塞柱
34:永久磁體
35:鐵芯
35a:薄板
36:繞組
37:電路板支架
38:電路板
100:方法
101、102、103、104、105、106:步驟
A:中心軸線/馬達軸
圖1係為本發明無刷馬達之一實施例的軸向剖視面； 以及
圖2係為本發明方法的流程圖。
1:馬達
2:機殼
3:定子
4:轉子
5:間隙
6:定子空間
7:轉子空間
8:內套管
9:轉子軸承
10:內套管的內側
11:外套管
12:馬達第一端面
13:馬達凸緣
14:凸緣段
15:領口狀擴展部
16:凹槽
17:凸緣段的區域
18:安裝邊緣
20:馬達的第二端面
21:定位凸緣
22:第一澆注料
23:第二澆注料
24:電連接線
25:沖洗接口
26:連接部
27:彈簧墊圈
28:轉子套管
29:第一軸肩部
30:第二軸肩部
31:馬達軸部
33:止塞柱
34:永久磁體
35:鐵芯
35a:薄板
36:繞組
37:電路板支架
38:電路板
A:中心軸線/馬達軸
Claims (15)
- 一種無刷馬達(1)，尤指一種作為一泵的驅動器，以輸送流體，該馬達具有至少一個機殼(2)、至少一個定子(3)和至少一個轉子(4)。該機殼(2)至少在該定子(3)和該轉子(4)之間的間隙(5)中可為流體流過，其中，該定子(3)位於一流體密封的定子空間(6)內，該轉子(4)以流體密封方式形成，其特徵在於，該定子空間(6)在朝向該轉子(4)的方向上透過至少一內套管(8)予以區隔，並且至少一轉子軸承(9)抵靠支撐在該內套管(8)的內周面(10)上以容置該轉子(4)。
- 如請求項1所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該轉子軸承(9)或該等轉子軸承(9)被設計和配置成可被流體流經和/或穿過的結構。
- 如請求項1或2所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該內套管(8)係一體成形，並且該內套管(8)是由生物相容性塑料製成的，特別是由聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)製成的。
- 如請求項1-3任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，至少有一個外套管(11)區隔出該定子空間(6)，特別是在外側構成該機殼(2)的一部分，該外套管(11)至少部分地具有0.05毫米至1毫米之間的壁厚，特別是0.1毫米至0.5毫米之間的壁厚。
- 如請求項1-4任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，在該馬達(1)的至少第一端面(12) 處設置有一馬達凸緣(13)，該馬達凸緣 (13)支撐該內套管(8)和該外套管(11)，特別是該內套管(8)至少部分地插設該馬達凸緣 (13)中，優選地是壓設於該馬達凸緣(13)中。
- 如請求項1-5任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該內套管(8)於該第一端面(12)處具有一凸緣段(14)，特別是該凸緣段(14)至少部分地延伸入該馬達凸緣(13)中。
- 如請求項1-6任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該內套管(8)於該第一端面(12)處具有一領口狀擴展部(15)，特別是以該領口狀擴展部(15)抵靠於該馬達凸緣(13)為優選。
- 如請求項1-7任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，至少一定位凸緣(21)係設置於一第二端面(20)上，該定位凸緣(21)將該內套管(8)和該外套管(11)間隔分開，具體係該無刷馬達(1)，優選是該定子空間(6)，於該第二端面(20)處透過至少一澆注料(23)予以封閉。
- 如請求項1-8任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該轉子(4)具有至少一轉子套管(28)，該轉子套管(28)於一第一端面處設有一第一軸肩部(29)，於一第二端面處設有一第二軸肩部(30)，優選地，該轉子套管(28)與該等軸肩部(29，30)以流體密封方式連接，特別是該轉子軸承(9)以可旋轉的方式支承該轉子(4)於該等軸肩部(29，30)處。
- 如請求項1-9任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該轉子(4)具有至少一永久磁體(34)，特別是具有複數個永久磁體(34)，優選的是，該至少一永久磁體(34)設置於該轉子套管(28)內，並且/或者是實心圓柱形的永久磁體。
- 如請求項1-10任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該第一軸肩部(29)於第一端面(12)具有一馬達軸部(31)，而該馬達軸部(31)至少部分呈中空狀。
- 如請求項1-11任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該定子(3)包含一具有複數片薄板(35a)的鐵芯(35)，該等薄板(35a)分別具有0.05毫米至0.5毫米之間的厚度，特別是在0.05毫米至0.3毫米之間，優選是約0.1毫米或0.2毫米的厚度。
- 如請求項1-12任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，該定子(3)至少具有三個或四個線圈對，最好是每個該線圈對的兩個線圈為串聯。
- 如請求項1-13任一項所述的無刷馬達(1)，其特徵在於，至少部分該內套管(8)的外徑與該機殼(2)的外徑比值為0.3到0.7之間，特別是約為0.5，和/或該定子(3)的繞組(36)的外徑與鐵芯(35)的外徑比值為0.6到0.9之間，特別是約為0.8。
- 一種無刷馬達(1)之組裝方法(100)，具體為如前述請求項第1 至14項中任一項之無刷馬達(1)，至少包括以下步驟： 步驟(101): 提供一馬達凸緣(13)，包括一配置於該馬達凸緣(13)上以構成機殼(2)的一部分的外套管(11)以及一配置於該馬達凸緣(13)上的內套管(8)，特別是該內套管(8)的一凸緣段(14)嵌入該馬達凸緣(13): 步驟(102): 將一第一澆注料(22) 至少部分填充在該內套管(8)和該外套管(11)之間的定子空間(6)中； 步驟(103): 將該鐵芯(36)和該定子繞組(35)設置於該定子空間(6)中，特別是設置在該內套管(8)的外周上，且在尚未固化的第一澆注料(22)中； 步驟(104): 將該轉子(4)連同轉子軸承(9)設置於由該內套管(8)所形成的轉子空間(7)中，使得該轉子(4)的馬達軸部(31)在該馬達凸緣(13)處從該機殼(2)伸出； 步驟(105): 設置一沖洗接口(25)，特別是至少部分位於該內套管(8)中，以及至少一個定位凸緣(21) ，特別是位於該內套管(8)和該外套管(11)之間；以及 步驟(106): 在第二端面(20)處用第二澆注料(23)澆注該機殼(2)。
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