CN102290893A - 小型电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型电动机。在小型电动机(1)中，包括定子(4)和转子(2)，所述转子包括实心圆柱形永磁体(5)和至少一个轴类元件(8)，所述至少一个轴类元件(8)安置在所述永磁体(5)的表面(6)上且借助于粘合剂粘接到所述永磁体(5)的表面(6)上，根据本发明提供的所述轴类元件(8)在其面向所述永磁体(5)的表面(9)上包括至少一个凹进部(10)，粘合剂被引入到所述凹进部(10)内并且在所述凹进部(10)的区域内与所述永磁体(5)的所述表面(6)接触。

Description

小型电动机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的小型电动机。
背景技术
小型电动机在现有技术中是已知的，也被称为微型电动机；其具有基本上包括实心圆柱形永磁体的转子，通常该永磁体被沿直径方向磁化。通常，包括有多个线圈的定子在此围绕转子的实心圆柱形永磁体。为了提高这种微型电动机的效率，由于构造和制造两方面的原因，需要永磁体的中心连续钻孔的连续轴通常被忽略。已知取而代之的是：将所谓的轴端安置在实心圆柱形永磁体的两个表面上，以下轴端也称为轴类元件(shaft element)。因此轴端大多形成了转子的承托座(bearing seat)。
DE3686863T2公开了一种具有实心圆柱形永磁体的转子，两个轴类元件作为尾端件被粘合地粘接到实心圆柱形永磁体的表面上。根据说明书，粘接操作是借助于压合式粘合剂来实现的。
此外，从CH6930145A5还已知了一种用于微型电动机的转子。在此公开中，两个轴端的面向实心圆柱形永磁体的平面被紧密地连接到永磁体的相应的相对面也就是平面。通过借助于激光胶合或焊接来建立此连接。还描述了：永磁体的表面可包括中心凹进部(recess)，轴端相应的互补末端可延伸到中心凹进部内以使构件相对彼此居中。
从JP11-289700还已知了一种用于微型电动机的类似转子。
由于微型电动机的尺寸小，以制造和装配公差小的方式来实现的高尺寸精度成为制造这样的电动机的普遍要求。此外，因为利用较小的制造和装配公差能够例如使转子和定子之间的空隙保持较小，所以小公差总是成为实现许多结构性目标例如实现更高效率的最优化的重要课题。在如现有技术中已知的上述类型的小型电动机中，出现了如下问题：轴类元件相对于实心圆柱形永磁体的精确对准和居中总是不能达到所期望的程度。例如，如果轴端被焊接到永磁体上，则由于焊接时温度的变化，相关构件可能扭曲。如果轴端被粘合地粘接到永磁体上，则在轴类元件的表面和实心圆柱形永磁体的相对面之间的粘合层成为难以掌控关于尺寸精度的问题的成因。这一旦成为事实，粘合层的厚度会影响到包括永磁体和轴端的组合件的总长度。此外，由于粘合层，轴端可能关于永磁体略微倾斜，因此两个轴端的轴线将不再以同轴的结构延伸，而是会相对彼此具有小角度。这会导致失衡并可能引发承托的损坏。在技术处理中，能使由现有技术中已知的并以粘接或焊接方式实现的联结法而导致的所述不精确最小化，但这要求在制造过程中特别是在装配过程中付出较大的努力。
发明内容
因此，本发明的目标是提供一种上述类型的小型电动机，在制造过程中，该电动机使轴类元件能够以简单的方式相对于永磁体非常精确地对准，与此同时在构造和制造方面是经济的。此外，连接的优良的机械强度和应力稳定性得以实现。这一目标是通过独立权利要求1的特征来实现的。因此，根据本发明，在包括定子和转子的小型电动机中实现了此目标，其中，轴类元件被粘合地粘接到永磁体的表面，轴类元件在其面向永磁体的表面上包括至少一个凹进部，粘合剂被引入到凹进部内以粘合地粘接轴类元件和永磁体，并且粘合剂在凹进部的区域内与永磁体的表面接触。利用根据本发明的技术方案，可使轴类元件的表面的公差限定区域直接紧靠在永磁体的相对面上，以便一方面对于转子组合件的轴向长度保持了极小的尺寸公差，另一方面轴类元件轴线相对于实心圆柱形永磁体的轴线的可能的倾斜仅通过两个构件的邻接表面的形状和位置公差来限定，而不会额外地引起因介入的粘合层导致的公差难以控制。轴类元件和永磁体的邻接表面优选为制成平面并在垂直于转子轴线的方向定向。根据本发明的技术方案，用于接收粘合剂的凹进部设置在轴类元件侧，因此实心圆柱形永磁体的表面不必进行额外的处理。这具有的优势在于：避免了优选为被沿直径磁化的永磁体的磁通量的干扰，此干扰由引入到永磁体的表面内的凹进部导致(虽然仅是较小程度的)。此外，根据永磁体的材料，永磁体的表面的用于制造凹进部的机械加工处理通常更难于相对的轴类元件的表面的处理。轴类元件可包括可磁化材料和不可磁化材料。
本发明的进一步的有利构造是从属权利要求的主题。
在本发明的一个优选实施例中，轴类元件的表面的至少一部分直接紧靠在永磁体的表面上。因此充分利用了以上阐述的发明构思所提供的最大优势。尺寸精度及位置不精确度分别仅受构件的尺寸公差和邻接表面的形状和位置公差的影响，而不另外受轴类元件的表面与永磁体的表面之间的粘合间隙产生的任何公差的影响。两个构件的粘合性粘接仅存在于引入到轴类元件的表面内的凹进部区域内。虽然此类粘接方式是特别优选的，但是发现在过多粘合剂的情况下，少量的粘合剂存在于凹进部的外部，因此在两个构件的表面之间形成了较小但不连续的粘合间隙。尽管如此，在此情况下，可实现的尺寸精度也比现有技术中已知的转子要好的多。优选地，相应的轴类元件设置在永磁体的两个表面中的每一个上。轴类元件本身也可包括轴的一部分，或者可以在轴类元件上设置凹进部或紧固部件以安置轴类零件。因此，可使得转子轴在永磁体的两侧延伸。
如果凹进部被给定为圆形环状结构并被设计为与转子的旋转轴线同轴，则轴类元件和永磁体之间的连接的建立变得非常简单，特别是在装配方面。如果凹进部形成于轴类元件的沿径向的外部区域内，则轴类元件相对于永磁体的对准在此是极为精确的。结果，轴类元件和永磁体的平面的近轴部分形成彼此支托。在两个构件的平面的这些近轴部分中，根据经验最佳地保持了由于制造过程产生的尺寸公差以及形状和位置公差。结果，包括永磁体和轴类元件的转子组合件的长度受限于极小的总公差，因此轴类元件轴线相对于永磁体的轴线的可能的倾斜也被进一步最小化。特别优选地，凹进部在径向延长线上延伸直至永磁体的外周。作为替代方案，凹进部在径向上与永磁体的外周间隔开。
在本发明的另一个优选实施例中，至少在轴向邻接永磁体的表面的部分中，轴类元件具有和永磁体本身相同的外径。这一方面便于在装配过程中构件的定位；另一方面，这样的构造允许两个构件之间平滑且稳固的过渡。优选地，轴类元件的直径不大于永磁体的直径，因此在径向上实现了紧密的结构。如果轴类元件的直径与永磁体的直径相当，且如果圆形环状凹进部在径向延长线上分别延伸直至永磁体的外周和轴类元件的外周，则凹进部因此可从外部靠近，从而在两个构件已经相对彼此对准后，用于安置转子组合件的粘合剂能够从外部被引入到凹进部内。
如果凹进部的深度不大于1毫米，则能够实现轴类元件和永磁体之间的粘合性粘接的优良的强度。
在另一个特别优选的实施例中，轴类元件包括筒状凸出物。该凸出物在轴向邻接轴类元件的表面的部分中以形状配合的方式包围永磁体。因此，两个构件相对彼此自动居中。如果在永磁体和筒状凸出物之间存在压入配合，则能够实现轴类元件和永磁体之间的特别稳固的连接。例如，当永磁体在装配前被冷却与此同时轴类元件被加热时，能够以热方式产生压入配合。与以纯机械方式产生的压入配合相比，以热方式产生的压入配合提供的优势在于：由于大得多的材料应力，能够建立更稳固的连接。因为永磁体的表面和外周之间的边缘通常是导圆角的，所以筒状凸出物的轴向长度必须足够大以便超出边缘的导圆角。只有以此种方式才能实现两个构件相对彼此精确的居中。
为此，在另一个优选实施例中，永磁体被筒状外壳封装并包围。因为由于制造过程筒状外壳必须至少一侧是打开的，所以轴类元件能够在永磁体的表面形成外壳的闭合(closure)。筒状外壳不仅可以是一侧闭合的而且可以是两端都打开的，在上一种情况中可以用对应的轴类元件在外壳两端将其封闭。
在本发明的另一个优选实施例中，轴类元件形成转子的承托座。作为替代方案，轴类元件可包括轴头被压入其中的钻孔，轴头形成转子的承托座。由于轴类元件能够依照相应的要求配备有不同的轴头，因此这使得制造或生产更为灵活。根据小型电动机的类型，轴头可以例如具有不同的长度及不同的直径和形状。
在另一个优选实施例中，永磁体由多个子磁体组成。因此能够生产出极强的永磁体。在另一个优选的实施例中，永磁体包括钻孔或空腔，因此，例如用于传感***的可能有的额外构件能够被并入到转子组合件内。
优选地，定子由无铁圆柱形线圈构造而成。因此能够实现轻重量和高效率。
附图说明
现在将参考附图更详细说明本发明的优选实施例，其中：
图1为根据本发明的小型电动机的转子的斜视分解图，所述转子包括实心圆柱形永磁体和两个轴类元件；
图2显示了处于安置完成状态的图1的转子，其***到根据本发明的小型电动机中(纵截面)；
图3以纵截面显示了根据本发明的转子的可选实施例；
图4也以纵截面显示了根据本发明的转子的另一个可选实施例，所述转子带有一侧封闭的筒状外壳；以及
图5也以纵截面显示了如图1和图2所示的根据本发明的转子的改进例。
具体实施方式
对于以下内容，相同的部件由相同的附图标记表示。
图1和图2显示了根据本发明的小型电动机的转子的第一实施例。图1以斜视分解图显示了根据本发明的转子。图2以纵截面显示了转子，该转子安装在根据本发明的永久励磁的小型电动机中。转子2包括实心圆柱形永磁体5和相应的轴类元件8，轴类元件8位于实心圆柱形永磁体5的两端中的每一端上。转子组合件和转子2的旋转轴线3分别与永磁体5的几何轴线和轴类元件8的几何轴线一致。两个轴类元件8中的每一个都将其平面9紧靠在永磁体的相应表面6上。在此轴类元件8的表面和永磁体5的表面二者都沿垂直于转子轴线3的方向定向。圆形环状凹进部或凹槽10形成在轴类元件8的表面9内。轴类元件8粘合地粘接到永磁体5，粘合剂仅被引入到凹进部10内，以便轴类元件8通过剩余表面9直接邻接永磁体的两个表面6中的相应一个。在邻接永磁体的部分中，旋转对称的轴类元件8具有比永磁体本身的直径略大的直径。此外，轴类元件8，从其表面9开始，包括以形状配合的方式包围永磁体的外周7的筒状凸出物11。在筒状凸出物11和永磁体5之间存在优选为热产生的压入配合。在图示的转子2的情况中，环状凹进部10在其径向延长线上延伸直至永磁体的外周7。通过形成于轴类元件8内的、可轴向或径向延伸的且与凹进部10相连通的钻孔(未显示)使以下成为可能：在构件对准以后或在热产生的压入配合形成以后，注入粘合剂使得轴类元件和永磁体粘接。如果这样的钻孔被省去，则必须将粘合剂在构件被装配之前引入到凹进部10内。每个轴类元件8包括轴头14，该轴头在自永磁体5转出的轴向上延伸，并且具有比永磁体5的直径和轴类元件8或筒状凸出物11的最大直径小得多的直径。如图2所示，两个轴头14形成了承托座并且被支撑于小型电动机1的壳体16内。壳体16与设置在转子周围的多个无铁柱状线圈15一起形成了小型电动机1的定子4。
图3显示了如图1和图2显示的根据本发明的转子的改进例，此改进例能通过特别简单的方式实现。与如图1和图2显示的转子2形成对照，轴类元件8没有任何筒状凸出物11且具有与永磁体5的直径相当的最大直径。结果，轴类元件8的凹进部10可自由靠近。为安置包括永磁体5和轴类元件8的转子组合件，构件能够以简单的方式装配并对准，随之粘合剂从外侧被引入到凹进部10内。
图4显示了根据本发明的转子2的一个可选的优选实施例。在此永磁体5以形状配合的方式被筒状外壳12封装，该筒状外壳在右侧被单侧封闭。左侧的轴类元件8与图3的轴类元件一致且形成筒状外壳12的闭合。正如轴类元件8，筒状外壳12在其右侧也包括轴头14，轴头14用作转子2的承托座。左侧的轴类元件8也被筒状外壳12封闭，且压入配合可存在于外壳12和永磁体5之间并也可存在于外壳12和轴类元件8之间。如果永磁体5由多个子磁体组成，则封装确保了非常稳固的转子组合件。
最后，图5显示了如图1和图2显示的转子2的另一个略微改进例，该改进例使得小型电动机的制造更灵活。与如图1和图2显示的轴类元件8形成对照，轴头14在此变型中不再与轴类元件8构成整体，而是被分别压入到轴类元件8的钻孔13中。因此，根据要求，可以使用不同的轴头14以便以符合相应应用的适当的方式适应承托座以及轴头的长度。理所当然，轴类元件8中的轴向钻孔13必须在分别与永磁体的轴线同轴且与转子2的旋转轴线3同轴的方向上延伸。

Claims (15)

1.一种小型电动机(1)，其包括定子(4)和转子(2)，所述转子(2)包括实心圆柱形永磁体(5)和至少一个轴类元件(8)，所述至少一个轴类元件(8)安置在所述永磁体(5)的表面(6)上并且借助于粘合剂粘接到所述永磁体(5)的所述表面(6)上，其特征在于，所述轴类元件(8)在其面向所述永磁体(5)的表面(9)上包括至少一个凹进部(10)，粘合剂被引入到所述凹进部(10)内并且在所述凹进部(10)的区域内与所述永磁体(5)的所述表面(6)接触。
2.根据权利要求1所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述轴类元件(8)的所述表面(9)的至少一部分直接紧靠在所述永磁体(5)的所述表面(6)上。
3.根据权利要求1或2所述的小型电动机(1)，其特征在于，在所述永磁体(5)的两个所述表面(6)中的每一个上设置有相应的轴类元件(8)。
4.根据权利要求1到3中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述凹进部被给定为圆形环状结构且被设计为与所述转子(2)的旋转轴线(3)同轴。
5.根据权利要求1到4中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述凹进部(10)形成于所述轴类元件(8)的沿径向的外部区域内。
6.根据权利要求1到5中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述凹进部(10)在径向延长线上延伸直至所述永磁体(5)的外周(7)。
7.根据权利要求1到5中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述凹进部(10)在径向上与所述永磁体(5)的外周(7)间隔开。
8.根据权利要求1到7中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，至少在轴向邻接所述永磁体(5)的所述表面(6)的部分中，所述轴类元件(8)具有与所述永磁体(5)相同的外径。
9.根据权利要求1到8中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述凹进部(10)的深度不大于1毫米。
10.根据权利要求1到9中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述轴类元件(8)包括筒状凸出物(11)，所述筒状凸出物(11)在轴向邻接所述轴类元件(8)的所述表面(9)的部分中以形状配合的方式包围所述永磁体(5)。
11.根据权利要求10所述的小型电动机(1)，其特征在于，压入配合存在于所述永磁体(5)和所述筒状凸出物(11)之间。
12.根据权利要求1到11中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述永磁体(5)被筒状外壳(12)包围，所述轴类元件(8)在所述永磁体(5)的所述表面(6)上闭合所述外壳(12)。
13.根据权利要求1到12中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述轴类元件(8)形成所述转子(2)的承托座。
14.根据权利要求1到12中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述轴类元件(8)包括轴头(14)被压入其中的钻孔(13)，所述轴头(14)形成所述转子(2)的承托座。
15.根据权利要求1到14中的任意一项所述的小型电动机(1)，其特征在于，所述定子(4)由无铁圆柱形线圈(15)构造而成。
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