[发明专利]具有不对称磁极的直流电动机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年10月6日提交的美国申请号11/245,340的权益。以上申请的公开内容通过引用结合在此。

发明领域

本发明是针对具有改进的定子磁极的无刷直流电动机。

发明背景

电动机被用于众多的应用之中，包括但不限于其中所希望的动作是响应于一个命令信号将多个部件定位的应用。用于这些应用的装置被归类为电致动器，它们可以结合某种形式的机械优势(例如齿轮减速)以增加电动机的转矩。另外，当没有施加电流时，经常使用一个复位弹簧将致动器定位于一个默认位置。这些致动器典型地使用直流电动机，它在转动的或固定的部件上具有永磁铁以提供一个磁场，其中电动机带电流绕组可以起作用以产生有用的转矩和动作。

电动机具有几个影响它们运转的特性。第一个特性是可以实体上用于一台给定电动机大小的导体材料(通常是铜)的量值。典型地一台电动机将具有缠绕在一个定子周围的导体材料的几个区域。一般而言增加的绕组质量减少电热损失并且该电动机可以提供更大的转矩。定义电动机运转的第二个因素是非励磁或者启动转矩。这是没有电流时使电动机旋转所要求的转矩。这个转矩是由作为角位置的一个函数在转子的这些单独的磁极的磁力与定子的磁极之间的相互作用所引起的。一个低启动转矩将使转动该电动机所要求的电磁的电动机转矩最小化。在实际应用中这能够允许减小一个复位弹簧的力矩，它会增加有用的转矩并使电动机发热最小化。

图1是先有技术中已知的一台电动机10的一个横剖平面图。该电动机10具有一个定子12，该定子包含电动机10被致动的部分。在定子12的内部是一个可移动的转子14，它在定子12的内部转动。转子14具有沿它的外部圆周间隔开的多个磁极16。定子12的功能是与转子14上的这些磁极16相互作用。如图1所示，存在着具有交替的外部绕组磁极22的三个线圈中心磁极20。一个气隙26位于每一线圈中心磁极20与转子14的磁极16之间以及每一外部绕组磁极22与转子14的磁极16之间。该线圈中心磁极20被配置为接收一个线圈架21，该线圈架21具有绕在其上的一个电磁线圈23。该线圈架21被配置为滑过并且环绕每一中心线圈磁极20。每一外部绕组磁极具有一个齿24，它的功能是用来平衡由线圈中心磁极20产生的磁力。该设计的问题是齿24约束了可置于线圈中心磁极20周围的线圈架21和电磁线圈23的宽度。因此希望有一种电动机设计将允许使用一个更宽的线圈架21以及线圈23。

发明概述

本发明涉及一种电动机，它具有一个定子，而该定子带有可旋转地置于其中的一个磁化的转子。该定子和转子各自具有至少两个磁极。该定子的至少一个磁极具有不同于另一个定子磁极的、面对该转子磁极的一个宽度和面积。一个气隙置于至少两个定子磁极的每一个与至少两个转子磁极的每一个之间。在每一定子磁极与每一转子磁极之间的该气隙的距离是不同的。一个线圈绕在一个线圈架上，该线圈架置于至少一个定子磁极的周围。改变定子磁极的面对的面积允许将一个更宽的线圈架和线圈置于在定子磁极的周围。

从以下提供的详细说明中，本发明更多的应用区域将是显而易见的。应当理解该详细说明和明确的实例尽管指示了本发明的优选实施例，它们只是出于展示的目的而并非有意限定本发明的范围。

附图简要说明

从详细说明以及附图中将能更全面地理解本发明，在附图中：

图1是一种先有技术的电磁电动机的一个横剖平面图；

图2是根据本发明的一台电磁电动机的一个横剖平面图；

图3是根据图2所示的本发明的定子的线圈中心磁极以及外部绕组磁极的一个近距离图；以及

图4是本发明的一个替代实施例一个平面侧视图。

具体实施方式

以下优选实施例的说明仅为示例性质并且决非有意限制本发明、其应用、或用途。

图2描绘了本发明的一个实施例，示出一台电动机100。该电动机100具有一个电动机壳体101，该电动机壳体容纳了一个电动机定子102以及一个可转动的磁化的转子104。该磁化转子104具有五个磁极对106，它们配置在该磁化转子104的外部表面的周围。这些磁极对106以一种交替的方式安排这样使一个北极毗邻一个南极。然而，具有较少的或更多的磁极对数量和/或这些北极和南极的一个不同的配置仍是在本发明的范围之内。另外，有有可能使每一磁极的表面积的量值不同。例如，有可能使南极比北极更宽，或反之亦然。