多極電機及其製造的方法

2023-10-25 16:58:17 7

專利名稱：多極電機及其製造的方法
技術領域：
本發明涉及一種多極電機，它具有一個轉子和一個定子，後者包括了多個線圈和定子板，這些定子板相互之間磁性分隔開，並各自從線圈伸展至轉子。本發明還涉及這種電機的一種製造方法。
實踐中就已知有多極電機，它們都有多個定子板，並有兩個或多個線圈作為定子，還有一個設計為轉子的至少具有兩個磁極的圓柱體永久磁鐵。在這種電機裡都有一個定子板從線圈的每一端伸至轉子，這裡位於永久磁鐵對面而間隔很小間距。當製造這種已知的電機時就將定子板單個地固定在線圈的端部並接著將線圈裝配在電機的外殼裡面。這些已知的電機的不足之處就是定子板相對於轉子的定位很費事，而這種定位是為了使製造的電機具有同一的電氣和機械性能。若定子板上下相互之間或者與轉子之間的間距有誤，那麼在最不利情況下可能造成轉子卡鎖住並因此使電機停止。
因而本發明的任務就是提出一種多極電機，它的定子板特別精確地相對於永久磁鐵實現定位並可使製造簡單，同時提出了這種多極電機的製造方法。
一方面，對於本發明的一種電機來說解決這些任務的辦法是使定子板在一個朝向轉子的部位與一個由非磁性金屬製成的座架相連接。這樣它們就能簡單地相互對向定位。此時有利的是通過座架的這種定位也是穩定經久的。按本發明的製造方法是用一個或多個橋形連板使電機的這些定子板相互連接起來作為一個工件來製造，並與非磁性金屬的座架相連，然後使這個(或這些)橋形連板分離開和/或斷開。
由於定子板鍍了鋅因而提高了電機的抗腐蝕性。此外使鍍鋅板與非磁性座架凸焊起來，以使單個的鋅原子和非磁性座架的單個的原子構成一個共同的構造並因而使定子板牢固地與座架連接起來，但並不改變定子板的鐵芯結構。此外，凸起焊接的優點在於當外形尺寸較小時形成一種穩定的連接。
凸焊的另外的優點是該工序只需要很短時間，而且通過焊接而形成的工件立刻可以繼續進行加工。
當然從原理上說也可以使定子板和座架粘結或者釺焊起來，但所需的時間則要大於凸焊時所需的時間。
作為非磁性金屬，黃銅則尤其易於加工同時又有足夠的穩定性。
使這些定子板形成一個定子，該定子中心有一個孔用於放置轉子，這樣就構成了一個緊湊的電動機。對這種實施型式來說，分別通過兩個對峙的定子板就能夠使所形成的磁力矢量實現一種構造簡單的分布，而這兩個定子板都要彎曲，以使它們能容納一個線圈。
在最簡化的技術方案中這樣一種電動機有兩個線圈和四個定子板。若兩個對峙的定子板分別折彎一次，從而在它們的自由端之間可以設置其中的一個線圈，它與定子板是磁性耦連的，則這種電機特別緊湊。
若兩個另外的處於對峙位置的定子板在孔附近具有第一個折彎並在自由端附近有第二個折彎，從而在自由端之間可以布置第二個線圈，與定子板是磁性耦連的，那麼所規定的電動機的技術方案就還要更緊湊。尤其是在轉子軸上布置一個蝸杆傳動，並使其能與一個正齒輪共同作用，那麼就這樣實現了一種傳動。
若座架有一個底部用於將定子固定在定子的裝入位置上，那麼定子整體就可以被簡單地固定住。若座架可以折彎用於固定，例如在把底部通過一個為其設計的孔而插入電機的外殼裡之後，那麼這種固定就可以特別簡單了。
通過一個定子板裡的一個孔，在此孔裡伸入有一個例如外殼的定位銷釘，那麼這定子就可以簡單而可靠地定位在外殼裡或在一個底板上，尤其是與上面最後提到的座架結構相結合。
當定子板通過衝壓而斷開和/或完全分離開時，這些定子板就可以特別簡單地與橋形接板分離開來。
在座架裡和工件裡有中心孔，該工件包括了這些定子板和連接它們的單個或者多個橋形連板，通過該中心孔就可以使定子板特別簡單和準確地定位於座架上。
以下根據一種特別優選的實施例的幾個圖對本發明進行詳細說明。以下所示為

圖1一個工件的視圖，它包括四個定子板，它們尚未折彎並仍經由一個橋形連板相互連接一起；
圖2座架的一個視圖；圖3圖2的座架與圖1的工件結合一起的一個視圖；圖4圖3的定子板和座架在衝壓之後以及定子板折彎之後的視圖；圖5圖4定子板和座架的立體後視圖；圖6圖4的定子板和座架與一個轉子共同作用時的立體視圖；圖7通過一個具有圖6所示部件的電機的視圖和部分剖視圖。
在圖1中工件W有定子板1，2，3，4和一個橋形連板5，連板5將定子板1，2，3，4相互連接在一起。工件W例如由鍍鋅鋼板衝壓而成。這些定子板1，2，3，4各有一個削平處6用於使布置在各自兩個定子板1，2或者3，4之間的以後要加以說明的線圈的裝配更簡單。對於每個定子板1，2，3，4來說表示了用於與一個以後要說明的座架相連接的每兩個焊接點7的定位情況。定位板1有一個長孔8用來放置定位銷釘，該銷釘例如可以布置在一個外殼裡。
虛線表示的雙圓9是橋形連板5和定子板1，2，3，4之間的分界部位。橋形連板5還有一個圓的中心孔10和四個凹入處5a。
在圖2中座架11例如用黃銅板衝壓而成，它具有8個圓的突起狀的突臺12，兩個底部13，四個徑向成弓弧形的長孔14，四個橋形連板15，它們使長孔14隔斷了，同時還有一個中心件15，上有一個中心孔17。
在圖3中，座架11與工件W通過八個凸焊而連接，這些凸焊位於突起狀突臺12和位於其下面的、在圖3中看不到的定子板1，2，3，4的焊接點7的位置之間。在焊接之前可以使座架11和工件W相互通過一個銷釘對中心，該銷釘穿過座架11的中心孔17以及位於其下面的工件W的中心孔10。根據銷釘的結構，若銷釘作成圓柱體狀，那麼中心孔10，17的直徑是相同尺寸，若銷釘為圓錐形的，那麼它們的直徑就是不同尺寸了。中心孔10，17也可以設計為多角形的。
為了使圖4所示的孔18放置以後要敘述的轉子，要使工件W與橋形連板5分離開，並且使中心件16以及橋形連板15與座架11分離開。這樣就使定子板1，2，3，4磁性相互分隔開了。有利的是通過衝壓待分離開的零件就可以使橋形連板5，中心件16以及橋形連板15都去掉，其中中心孔17也可以用作為衝壓所需工具的定位措施。在圖4中還可以見到否則已去掉的橋形連板15的殘餘部分15a，由於對座架11來說只需要使橋形連板15斷開，而不是孔18的整個圓周，因而座架11和在定子板1，2，3，4上的焊接通過這種衝壓承受較小的負荷，並且座架11並不變形。另外在圖4內這些定子板1，2，3，4已經彎曲至它們的最終位置了。
圖5的立體圖表示了圖4所示定子板1，2，3，4和座架11的後視圖。可以看到，定子板1，2和定子板3，4的布置在座架11上的端部各自位於對峙位置，而且定子板1，2分別折彎一次，定子板3，4分別折彎二次，從而在定子板1，2或者3，4之間各自能夠布置一個未示出的線圈，其中定子板1，2，3，4的削平部分6使裝配更容易。
在圖6的立體視圖中還可以看到，在孔18裡有一個徑向磁化的轉子19，它藉助一根轉子軸可旋轉地支承在兩個軸承上，其中表示了軸承21。在轉子軸20上蝸杆傳動22與轉子牢固地連接在一起。
具有局部剖視的立體圖表示的是完全按本發明的一種電機的一個實施例，其中定子板1，2，3，4和座架11的位置與圖5中這些部件的視圖位置大致符合。在定子板2和看不見的定子板1的端部之間安裝了一個線圈23並與之磁性耦連。同樣在定子板4，3的端部之間安裝一個線圈24，其中在圖7裡由於外殼底部25而遮住了定子板3的端部。例如可以通過用電流脈衝來控制線圈23，24來驅動電機作為步進電機，或者可以通過用錯置90°的正弦電流控制線圈23，24來驅動電機作為同步電機。
蝸杆傳動22與一個用軸27可旋轉地支承住的正齒輪26有效連接。在軸27上例如可以裝配另外一個傳動部件。也可以在該軸27上安裝一個指示器並因而實現一種測試裝置，尤其是在作為步進電機的控制裝置中。通過由蝸杆傳動22和正齒輪26組成的傳動使電機轉動步矩降低，這樣附帶地可以提高解析度。所述的電機可以通過機殼上部28受到保護免受環境幹擾，機殼上部28最好用一個彈簧卡29固定在機殼下部25上。最後，所述的電機可以藉助一個定位元件30簡單、快速而且牢固地例如固定在一個尚未示出的電路板上。
權利要求
1.多極電機具有一個轉子和由多個線圈和定子板所組成的一個定子，這些定子板相互磁性分隔開並各自從線圈伸展至轉子，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)在一個向著轉子(19)的部位與一個由非磁性金屬製成的座架(11)相連接。
2.按權利要求1所述的電機，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)鍍了鋅。
3.按權利要求2所述的電機，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)與由非磁性金屬製成的座架(11)焊接起來。
4.按權利要求3所述的電機，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)與由非磁性金屬製成的座架(11)凸焊起來。
5.按上述權利要求之一所述的電機，其特徵在於，非磁性金屬是黃銅。
6.按權利要求1至4中任何一項所述的電機，其特徵在於，非磁性金屬是一種有色金屬或者有色金屬合金。
7.按上述權利要求之一所述的電機，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)形成了一個定子，該定子中心有一個孔(18)用於放置轉子(19)，其中單個的定子板(1，2，3，4)都是圍繞著孔(18)周圍布置。
8.按權利要求7所述的電機，其特徵在於，每兩個對峙的定子板(1，2，3，4)相互彎曲以使它們容納一個線圈(23，24)。
9.按權利要求8所述的電機，其特徵在於，它有四個定子板(1，2，3，4)和兩個線圈(23，24)。
10.按權利要求9所述的電機，其特徵在於，兩個對峙的定子板(1，2)相互對著折彎，以使定子板(1，2)的零件相互平行對準，在這兩個定子板之間磁性耦合地安放了第一個線圈(23)。
11.按權利要求10所述的電機，其特徵在於，另外兩個對峙的定子板(3，4)在孔(18)附近有第一個折彎並在自由端附近有第二個折彎，並在這兩個自由端之間磁耦合地布置第二個線圈(24)。
12.按權利要求11所述的電機，其特徵在於，線圈(23，24)是軸平行地布置在一個高度上。
13.按上述權利要求之一所述的電機，其特徵在於，座架(11)至少具有一個底部(13)用於將定子磁性固定在定子的裝入位置上。
14.按權利要求13所述的電機，其特徵在於，在裝入定子後，底部(13)可以折彎以固定定子。
15.按權利要求13或14所述的電機，其特徵在於，定子可以固定在一個外殼裡。
16.按上述權利要求之一所述的電機，其特徵在於，定子板(1)有一個孔(8)，定位銷釘就伸入此孔內。
17.按權利要求16所述的電機，其特徵在於，定位銷釘布置在該外殼裡。
18.按前述權利要求之—所述的電機，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)在其對著線圈(23，24)的端部有削平部分(6)用於使線圈(23，24)的裝配更簡單。
19.按上述權利要求之一所述的電機，其特徵在於，轉子(19)與一個蝸杆傳動(22)連接，該蝸杆傳動驅動一個正齒輪(26)。
20.用於製造按上述權利要求之一所述的電機的方法，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)通過一個或多個橋形連板(5)相互連接起來作為一個工件(W)來製造，而且這工件(W)與由非磁性金屬製成的座架(11)相連接，並且這個或這些橋形連板(5)在定子板(1，2，3，4)之間或在它們上面斷開和/或完全分離開。
21.按權利要求20所述的方法，其特徵在於，定子板(1，2，3，4)與座架(11)通過釺焊、粘結和鉚接來實現連接。
22.按權利要求20所述用於製造具有權利要求3所述特徵的電機的方法，其特徵在於用焊接來進行連接。
23.按權利要求22所述的方法，其特徵在於，採用凸焊方法，其中突起的突臺(12)設計在座架(11)裡，並且要選擇必需的焊接電流，以使座架(11)的原子滲入極化板(1，2，3，4)的鋅層裡，而並不改變極化板內剩餘金屬的構造。
24.按權利要求20至23中任意一項所述的方法，其特徵在於，使這個或這些橋形連板(5)在定子面之間通過衝壓而斷開，並且/或者完全分離開。
25.按權利要求20至24中任意一項所述的方法，其特徵在於，工件(W)和座架(11)通過一個穿過中心孔(10，17)的銷釘而相互定位。
全文摘要
一種多極電機具有一個轉子和一個定子,該定子包括多個線圈和定子板(1,2,3,4),這些定子板相互之間磁性隔開並各自從線圈伸展至轉子,此處規定了這些定子板(1,2,3,4)在一個向著轉子的部位與一個由非磁性金屬製成的座架(11)相連接。製造上述電機的一種方法規定了用一個或多個橋形連板(5)相互連接作為一個工件來製造這些定子板(1,2,3,4);使這一工件與由非磁性金屬製成的座架(11)相連接;並使這個或這些橋形連板在這些定子板(1,2,3,4)之間或在它們上面斷開和/或完全分離開。
文檔編號H02K21/18GK1331859SQ99814788
公開日2002年1月16日 申請日期1999年12月14日 優先權日1998年12月23日
發明者H·-J·布魯梅, C·貝克豪斯, B·埃貝爾哈德特, K·-H·米滕比勒 申請人:曼內斯曼Vdo股份公司