專利名稱：具有雙極永磁體轉(zhuǎn)子的對(duì)稱兩相電機(jī)以及制造該電機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其用于驅(qū)動(dòng)模擬顯示裝置的指針的小尺寸電機(jī)。更具體是，本發(fā)明涉及這樣的兩相型電機(jī)，所述電機(jī)具有配置有雙極永磁體的轉(zhuǎn)子，所述永磁體被設(shè)置在定子的開孔中、且具有相對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸的徑向磁極化。例如，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)可以用于這樣的裝置中，所述裝置驅(qū)動(dòng)用于顯示測(cè)量的物理量的值的指針，所述物理量尤其是在鐘表領(lǐng)域中的時(shí)間、速度或頻率。特別是，本發(fā)明的電機(jī)可以有利地用于驅(qū)動(dòng)設(shè)置在車輛的儀表板中的計(jì)數(shù)器的指針。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知若干種用于驅(qū)動(dòng)模擬顯示器的小尺寸兩相電機(jī)。尤其是這樣的電機(jī)，其定子具有三個(gè)磁極，所述三個(gè)磁極分布在定子開孔周圍的120度的圓的三個(gè)扇區(qū)中。三個(gè)磁極中的一個(gè)對(duì)于該電機(jī)的兩個(gè)主磁路是共用的。這樣的電機(jī)具有較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且具有平面定子結(jié)構(gòu)，所述定子結(jié)構(gòu)有利于集成小厚度的裝置，尤其是手表機(jī)心。然而，這樣的電機(jī)的缺點(diǎn)在于，其不是磁對(duì)稱的，即在轉(zhuǎn)子的磁體和兩個(gè)繞組的每一個(gè)之間存在耦合通量，其具有1/4周期相差(約90度相差)。從而，這樣的兩相電機(jī)在定子的磁極的區(qū)域中表現(xiàn)出適于三相電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其中在磁體-繞組耦合通量之間具有約120度的相差。在這樣的兩相電機(jī)中，不對(duì)稱的耦合通量產(chǎn)生高脈動(dòng)偶(pulsing couple)，其限制電機(jī)在動(dòng)力機(jī)制中的有用耦合，增加了電耗并產(chǎn)生了電機(jī)的振動(dòng)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還已知這樣的對(duì)稱兩相電機(jī)，其具有兩兩耦合到繞組的四個(gè)磁極。電機(jī)的兩個(gè)磁路彼此獨(dú)立地設(shè)置，即它們?cè)诖派细綦x。加工和組裝這樣的電機(jī)通常比上述具有三個(gè)磁極的兩相電機(jī)更加復(fù)雜。而且，磁隔離彼此穿過的定子的兩個(gè)磁路通常需要具有較大厚度或高度的定子的結(jié)構(gòu)；這尤其允許在重疊兩個(gè)磁路的區(qū)域之間形成空氣間隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過減小的制造成本，提供具有平面定子結(jié)構(gòu)、小空間要求以及高性能的對(duì)稱型兩相電機(jī)。
為此，本發(fā)明提供一種小尺寸的兩相電機(jī)，由帶有兩個(gè)電源繞組的定子以及具有雙極永磁體的轉(zhuǎn)子形成，所述定子限定第一主磁極、第二主磁極以及第三主磁極，所述三個(gè)主磁極一起限定其中容納所述雙極磁體的定子開孔。所述第一和第二主磁極分別通過兩個(gè)磁芯連接到所述第三主磁極，每個(gè)所述磁芯承載所述兩個(gè)繞組中的一個(gè)。所述電機(jī)的特征在于，所述第三主磁極限定兩個(gè)相鄰的次磁極，所述兩個(gè)次磁極被在所述定子開孔的周緣區(qū)域的高磁阻的區(qū)域隔開。所述第一和第二主磁極和所述兩個(gè)次磁極分布在所述定子開孔周圍的約90度的圓的四個(gè)扇區(qū)中。
根據(jù)本發(fā)明的特定特征，由開向定子開孔的盲槽限定用于隔開所述兩個(gè)次磁極的高磁阻的區(qū)域。該較長的槽從而穿入第三主磁極而不將其分為兩半。所述槽從而是盲槽。
所述定子優(yōu)選由鐵-硅合金形成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造上述電機(jī)的方法。
為此本發(fā)明還提供了如權(quán)利要求6的制造小尺寸電機(jī)的方法。


通過非限制性示例的下文的參考附圖的描述，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第一實(shí)施例的定子和轉(zhuǎn)子的永磁體的透視圖；圖2是圖1的電機(jī)的俯視圖；
圖3示意示出了第一實(shí)施例的兩個(gè)繞組中的每個(gè)根據(jù)轉(zhuǎn)子的角位置的磁體-繞組耦合通量；圖4是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二實(shí)施例的俯視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二實(shí)施例的定子；以及圖6a至6d描述了用于制造根據(jù)第二實(shí)施例的電機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)第一實(shí)施例的電機(jī)包括定子2和轉(zhuǎn)子4，所述轉(zhuǎn)子被配置有環(huán)形的且具有徑向磁化的雙極永磁體6。定子2由三個(gè)主磁極8、10和12形成。第一和第二主磁極8和10分別通過兩個(gè)磁芯16和18連接到第三主磁極12，所述磁芯16和18的總體形狀為L形。三個(gè)主磁極限定定子開孔40，在所述開孔40中容納有永磁體6。磁芯16和18分別承載兩個(gè)電源繞組20和22。第三主磁極限定兩個(gè)次磁極26和28，所述兩個(gè)次磁極相鄰且部分限定定子開孔40。兩個(gè)次磁極26和28由高磁阻的區(qū)域30隔開，所述區(qū)域30在定子開孔周緣區(qū)域限定兩個(gè)次磁極之間的空氣間隙。注意，通過向開孔40開放的盲槽形成空氣間隙30。槽30從而不延伸通過，且其尺寸為使得通過極12的外部36磁連接兩個(gè)次磁極26和28。該外部的特征在于其是高磁導(dǎo)率的。
在根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)配置中值得注意的是，通過彼此沒有磁隔離的主磁路獲得對(duì)稱兩相電機(jī)。該結(jié)果是由于，兩個(gè)主磁極8和10以及兩個(gè)次磁極26和28的配置、并且還由于永磁體是雙極的。從而，根據(jù)本發(fā)明，第一和第二主磁極8和10以及兩個(gè)次磁極26和28分布在定子開孔周圍約90度的圓的四個(gè)扇區(qū)中，也就是說相對(duì)于轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)幾何軸。從而，這四個(gè)極的每個(gè)具有在角度上相對(duì)于相鄰極偏移90度的極片。次磁極26和28通過分別限定兩個(gè)通槽的空氣間隙31和32與兩個(gè)主磁極8和10隔開。兩個(gè)主磁極8和10通過限定第三通槽的空氣間隙33隔開。注意，槽31、32和33在其外部具有凹陷，用于組裝和定位定子部件。同樣，槽30由圓孔35終結(jié)，所述圓孔可供銷釘通過以定位設(shè)置在基座中的定子，所述基座用于接收根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)。
圖3示出兩個(gè)繞組20和22的每一個(gè)的磁體-繞組耦合通量。通過模擬獲得具有約90度的相差的兩個(gè)繞組20和22各自的兩個(gè)曲線46和48。從而通過定子極的結(jié)構(gòu)以及使用具有徑向磁化的雙極磁體使本發(fā)明的電機(jī)具有準(zhǔn)對(duì)稱特性。
注意，優(yōu)選在所述實(shí)施例中在Fe-Si中實(shí)現(xiàn)所述定子。然而，在其它實(shí)施例中可以提供Fe-Ni合金，允許由高磁阻峽道(isthmuse)代替槽31、32和33，而不會(huì)過多地影響電機(jī)的性能。該后一實(shí)施具有的優(yōu)勢(shì)在于，其物理連接定子極，從而確保開孔40具有更好的圓形。
圖4示出本發(fā)明的第二實(shí)施例。該第二變型的不同之處在于，多個(gè)定子部件具有簡(jiǎn)單的形狀，從而容易加工或形成。
定子2的主磁極8A和10A具有基本矩形，在具有凹入圓輪廓的角上具有凹陷，以限定其中設(shè)置轉(zhuǎn)子的開孔。在具有用于通過轉(zhuǎn)子軸的孔的殼52中安裝轉(zhuǎn)子，該軸承載殼外的傳動(dòng)裝置的齒輪54。
第三主磁極12A不同于第一變型之處在于，槽30具有恒定寬度，所述寬度對(duì)應(yīng)于第三主磁極12A的定位釘56的直徑。電機(jī)被設(shè)置到具有四個(gè)定位釘56、57、58和59的支撐件50上。這些定位釘包括具有第一直徑的底部62和具有比第一直徑小的第二直徑的上部64。底部62用于定位定子部件，而上部64用于定心轉(zhuǎn)子的殼52。
芯16A和18A具有矩形。注意，可以通過螺釘或其它已知固定元件、通過激光焊接、通過利用具有良好磁導(dǎo)率的材料的接合、或者簡(jiǎn)單地通過用于接收本發(fā)明的電機(jī)的殼的部件來保持到位，而將所述芯16A和18A與其它定子部件組裝起來。所述殼例如通過支撐件50和具有與芯相鄰的部件的蓋(未示出)形成。
注意，電機(jī)的殼可以包括用于電機(jī)的多個(gè)部件的其它釘或其它定位裝置。
另外注意，在第二實(shí)施例中，繞組20和22纏繞在各個(gè)繞線模66和68上。這些繞線模尤其用于配置用于提供繞組的電觸點(diǎn)。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二實(shí)施例的定子2。該電機(jī)由限定三個(gè)主磁極8、10和12的三個(gè)部件形成。極12限定兩個(gè)次磁極26和28，所述兩個(gè)次磁極由終止于圓凹陷的槽77隔開。通過槽74a、75a、和76a將極8、10和12彼此磁隔離。用于轉(zhuǎn)子的永磁體的開孔40的直徑為D。隔離兩個(gè)次磁極26和28的槽77是盲槽且深度為P。該深度P略小于直徑D。從而注意，槽77具有較大的深度P，其尺寸與開孔40的直徑D具有相同量級(jí)的大小。圖5中沒有示出兩個(gè)繞組芯，但是其設(shè)置類似于圖4。這樣加工定子2，使得磁路具有基本相等的最小寬度X、Y和Z。
下面參考圖6a至6d描述制造根據(jù)本發(fā)明的定子的方法的步驟，所述定子具有被設(shè)置在同一單個(gè)基本平面中的若干個(gè)磁極。從磁性材料的板72形成根據(jù)本發(fā)明方法的電機(jī)的定子，其中在第一步驟中切割板72，以限定用于通過轉(zhuǎn)子的開孔40以及用于限定該開孔40的幾個(gè)磁極8、10、26和28。這里將磁極彼此連接并通過盲槽74、75、76和77隔開。從而這里通過單個(gè)平坦部件物理形成所述磁極。盲槽設(shè)置在開孔40的周緣，并更準(zhǔn)確地限定提供的磁極的極片。
注意，在變型中，盲槽74、75或76中的一個(gè)在這里可以是通槽。然而，優(yōu)選圖6a中示出的部件72的形狀。由于部件72是整體的，從而可以非常精確地加工開孔40。磁極8、10、26和28位于定子的相同的基本平面。
在第二步驟中，將環(huán)形元件80施加到切割的板72，使得其與開孔40對(duì)心，如圖6b所示。這樣設(shè)置盲槽74、75以及76和環(huán)形元件80，使得所述元件適配在槽74、75、76以及77上方，所述槽延伸超過環(huán)形元件80的外部輪廓或周緣。從而，所述元件80至少覆蓋磁極8、10、26和28的部分。元件10優(yōu)選由非磁性材料制成，但是在一個(gè)變型中，考慮使用相比于定子具有弱磁性的材料，從而限制雜散磁通量。尤其是環(huán)形元件由非磁性或弱磁性的材料形成。元件10例如是不銹鋼的。
然后，將環(huán)形元件80固定到磁極，如圖6b所示。優(yōu)選通過激光焊接來固定環(huán)形元件80。這允許精確控制施加的能量，以避免過熱部件72，否則可能導(dǎo)致對(duì)板72的結(jié)構(gòu)改變以及從而對(duì)其在極片區(qū)域中的磁特性的改變。在環(huán)形元件由例如不銹鋼的金屬形成的情況下，可以在區(qū)域82至85通過元件80完成所述焊接。為了完成上述，將使用的激光束射向環(huán)形元件相對(duì)于定子的上表面，這里定子仍由板72限定。
最后，如圖6d所示，切割板72，使得延伸槽74、75和76，從而獲得通槽74a、75a和76a。因此將主磁極8、10和12磁隔離。通常，當(dāng)希望將定子的至少一個(gè)磁極與其它極隔離時(shí)，使用該方法。這樣獲得的定子2對(duì)應(yīng)于如圖5所示的根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二實(shí)施例。最后一階段的切割不影響對(duì)磁極的定位，通過環(huán)或圈80將所述磁極剛性保持在位。另外，所述環(huán)加固了在開孔40的區(qū)域中的定子，所述開孔用于保持轉(zhuǎn)子的永磁體。
可以提供其它將環(huán)80固定到部件72的方法，尤其是通過電焊接或甚至通過粘合。然而，激光焊接是優(yōu)選的變型，尤其由于上述原因。
權(quán)利要求
1.一種小尺寸的兩相電機(jī)，其由帶有兩個(gè)電源繞組(20，22)的定子(2)以及具有雙極永磁體(6)的轉(zhuǎn)子(4)形成，所述定子限定第一主磁極(8)、第二主磁極(10)以及第三主磁極(12)，所述三個(gè)主磁極一起限定其中容納所述雙極磁體的定子開孔(40)，所述第一和第二主磁極分別通過兩個(gè)磁芯(16，18)連接到所述第三主磁極，每個(gè)所述磁芯承載所述兩個(gè)繞組中的一個(gè)，其特征在于，所述第三主磁極(12)限定兩個(gè)相鄰的次磁極(26，28)，所述兩個(gè)次磁極在所述定子開孔的周緣區(qū)域被高磁阻的區(qū)域(30)隔開、并通過高磁導(dǎo)率的定子部件(36)彼此連接，所述第一和第二主磁極和所述兩個(gè)次磁極分布在所述定子開孔周圍的約90度的圓的四個(gè)扇區(qū)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的兩相電機(jī)，其特征在于，所述用于隔開所述兩個(gè)次磁極(26，28)的高磁阻的區(qū)域(30)由向所述定子開孔開放的盲槽限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的兩相電機(jī)，其特征在于，所述三個(gè)主磁極通過在相同的基本平面中延伸的三個(gè)平面部件形成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的兩相電機(jī)，其特征在于，所述定子由鐵-硅合金形成。
5.一種在移動(dòng)車輛中指示測(cè)量的物理量的值的指示器裝置，所述裝置具有模擬顯示器，其特征在于，所述裝置包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述模擬顯示器。
6.一種制造小尺寸電機(jī)的方法，所述電機(jī)在用于容納永磁體轉(zhuǎn)子的開孔(40)的周圍包括具有若干個(gè)磁極(8，10，26，28)的定子(2)，所述方法包括以下連續(xù)步驟切割由磁性材料形成的板(72)，以限定所述用于轉(zhuǎn)子的開孔和在相同的基本平面延伸的所述若干個(gè)磁極，所述磁極限定極片，所述極片被在所述開孔的周圍區(qū)域中的槽隔開，所述槽的至少部分是盲槽，從而在該步驟中保持通過單個(gè)部件(72)物理形成所述磁極；相對(duì)于所述開孔對(duì)心地將環(huán)形元件(80)加到所述切割的板(72)，設(shè)置所述槽和該環(huán)形元件，使得所述環(huán)形元件在所述槽的上方通過，且所述槽延伸超過所述環(huán)形元件的外部輪廓，所述環(huán)形元件至少部分覆蓋所述若干個(gè)磁極、且由非磁性材料或相對(duì)于所述磁性材料板磁性較弱的材料形成；將所述環(huán)形元件固定到所述若干個(gè)磁極；切割所述板，使得延伸所述盲槽中的至少兩個(gè)以獲得通槽，所述通槽將形成的所述定子(20)的至少一個(gè)磁極與其它磁極磁隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，通過激光焊接完成所述對(duì)所述環(huán)形元件的固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，通過所述環(huán)形元件進(jìn)行所述激光焊接，將所述激光束射到所述元件相對(duì)于所述板的上表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件由非磁性或弱磁性材料形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件是不銹鋼的。
全文摘要
一種小尺寸的兩相電機(jī)，由包括設(shè)置在相同基本平面的主磁極(8，10，12)的定子以及具有雙極永磁體(6)的轉(zhuǎn)子形成。所述第一和第二主磁極分別通過兩個(gè)磁芯(16，18)連接到所述第三主磁極，每個(gè)所述磁芯承載所述兩個(gè)繞組中的一個(gè)。所述第三主磁極(12)限定兩個(gè)相鄰的次磁極(26，28)，所述兩個(gè)次磁極由高磁阻的區(qū)域(30)彼此隔開。所述第一和第二主磁極(8，10)和所述兩個(gè)次磁極(26，28)分布在所述定子開孔(40)周圍的約90度的圓的四個(gè)扇區(qū)中。本發(fā)明還涉及制造上述類型的電機(jī)的定子的方法。
文檔編號(hào)H02K15/02GK1947327SQ200580006930
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者D·塔格佐特, M·武利奧梅內(nèi)特 申請(qǐng)人:微元件股份有限公司