用于在外部磁场中使用的马达的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于在外部磁场中使用的马达以及这种马达在外部磁场中的应用。


背景技术：

2.出于不同的原因，在外部磁场中使用电马达可能是成问题的。外部磁场通常影响马达的不同的组件，尤其是可磁化的组件，例如铁叠片，这会引起：与在没有外部磁场的情况下相比，马达在外部磁场中经受较高的损耗并且具有较低的功率。尤其，通常具有固定的定子和可运动的、通常旋转的转子的电马达通常对外部磁场敏感地反应，尤其当所述电马达对于其运行使用磁铁时如此，如这例如在盘式转子马达中是这种情况。
3.该问题尤其对于应在磁共振断层扫描仪(mrt)的磁体附近运行的电马达是重要的。在mrt的直接附近，在mrt运行期间与精确的位置相关地通常会存在10mt-100mt数量级的杂散场。但是，在mrt直接附近的空间应期望用于电和机械组件，以便借此实现节省空间的构造。尤其也期望在该区域中安装电马达，所述电马达例如设为用于运行风扇，所述风扇能够为在mrt的内部中的患者输送新鲜空气并且确保电路的冷却。此外需要驱动检查床(即检查台)的马达。局部线圈中的、例如头部线圈中的可马达驱动调节的机械装置需要马达，所述马达在这种情况下甚至可能必须在mrt的内部中在1.5t-7t的磁场中运行。
4.至今使用的方法是，将马达定位在杂散磁场具有特别低的值的部位处。但是，在mr设备附近的这种部位是有限的。还有其它组件对外部磁场也很敏感，由此对相应部位的竞争非常强烈。此外，对于这种解决方案需要大量测试，在所述测试中必须查明：相应的马达及其定位和在该处存在的外部磁场是否正常工作。
5.另一种方法是，尤其当不能为马达找到具有足够低的杂散场的结构空间时，借助例如由铁叠片制成的壳体对马达屏蔽外部磁场。然而，这种壳体具有高的重量、是昂贵的并且在其放置在杂散场中时产生高的机械力。
6.又一替选的方法是，将马达距mr设备相对远地定位，并且例如在风扇马达的情况下，通过管道将气流引导至期望的部位。但是，为此必须安装具有相对大的直径(10cm或更大)的软管。但是，通过由此所需的附加的空间得出整个mr设备的不那么紧凑的尺寸。此外，在安装mr设备期间，这种软管通常必须安装在使用地点处，这提高在安装时的耗费，进而得出在安装时的另外的错误源并且提高错误安装的风险。
7.因此期望的是，能够将马达直接地例如测量地放置在mr设备的磁体处。因此能够预安装马达。此外，mr设备的组件已经能够提前测试，并且在使用地点处安装时能够节省时间。


技术实现要素：

8.因此，本实用新型的一个目的是，提供一种能够在外部磁场中使用的马达。
9.该目的通过一种马达和这种马达的应用来实现。
10.根据本实用新型的第一方面，马达设为在外部磁场中使用。所述马达包括盘，所述盘具有沿盘的环周方向均匀分布的绕组，其中转子轴线穿过盘的中点并且垂直于盘伸展，其中绕组相互绝缘，使得它们相互电分离。此外，所述马达包括至少一个具有磁芯的框架，其中所述框架和所述磁芯设置成，使得所述磁芯沿环周方向围绕转子轴线均匀分布，其中所述盘和第一框架可相对于彼此转动，并且其中所述磁芯在第一框架上分布地设置成，使得与所述盘和所述第一框架彼此间的位置无关地，两个在第一框架上相邻的磁芯沿平行于转子轴线的方向分别与不同的绕组相关联。
11.外部磁场在此尤其应理解为位于如下地点的磁场，马达在其使用期间应定位在所述地点处。外部磁场在此与马达本身独立地存在，并且例如能够通过一个或多个本身不是马达的一部分的电磁线圈产生。也能够设想的是，外部磁场通过永磁体产生，所述永磁体同样不是马达的一部分。尤其，外部磁场能够通过医学设备、例如mr设备产生。优选地，外部磁场是mr磁体的杂散场。外部磁场能够具有场力线，所述场力线沿一个方向连续地且基本上均匀地伸展。至少能够在设置有马达的位置处是这种情况。
12.所述盘能够是盘状元件，在所述盘状元件上安置有绕组和/或在所述盘状元件中集成有绕组。尤其，所述盘能够基本上由绕组本身构成。因此特别节省材料的设计方案是可行的。此外，在这种盘在马达运行时旋转时，由于小的重量能够得出将盘置于运动中所需的较小的扭矩，因此马达能够更快地、更有效率地启动并且具有更低的能量损耗。因此，马达本身是更加能量有效的。优选地，所述盘由绕组构成，所述绕组设置为，使得所述绕组基本上得出盘形状，其中所述绕组以所述形状固定。因此，所述盘能够主要由绕组形成。换言之，所述盘的至少70％由绕组构成，优选至少80％由绕组构成。例如，所述绕组能够设置在环氧树脂中。优选地，在此是不导电的环氧树脂。这有利地能够实现盘的简单的和快速的但是同时也有效率的制造，所述盘还具有良好的耐久性和鲁棒性。但是，也能够设想的是，将所述绕组固定在与绕组分离的盘上，例如焊接、粘接和/或夹紧，或者所述绕组保持在盘状的壳体中，例如挂住、挂起、粘接和/或焊接或者以其它方式固定。因此，所述盘能够有利地匹配于马达所需的构型或形状，而所述绕组能够部分地与所述盘的构型无关地或者可能仅受盘的周长限制地设置。在该上下文中，盘状能够表示基本上在两个空间方向上的扩展。在此，在第三个空间方向上的扩展能够是明显更小的。优选地，所述盘在两个空间方向上较大的扩展的构型是圆形的或近似圆形的。如果所述盘具有马达的转子的功能，则这能够以有利的方式实现马达的特别均匀的运转。但是也可设想的是，所述盘在这两个空间方向上具有与圆形不同的构型，例如以便节省材料。尤其如果所述盘具有马达的定子的功能，即在马达运行时不转动，则可设想的是，所述盘在这两个空间方向上具有与圆形不同的构型。例如能够符合目的的是，调整所述盘的构型，使得能够将所述盘尽可能有效地固定，或者能够特别好地实现到绕组的电流输送。所述盘能够围绕转子轴线旋转对称地形成。此外，所述盘能够沿着转子轴线具有可变的厚度。优选地，所述盘的厚度从转子轴线朝向所述盘的径向外边缘减小。如果所述盘用作为马达的转子，则这是特别有利的，因为由此能够减轻重量。所述绕组也能够称为线圈。
13.所述绕组能够是导电的导线。所述绕组能够相互绝缘，使得所述绕组彼此电分离。例如能够通过将绕组彼此间隔开来实现绝缘。也可设想的是，所述绕组通过不导电的材料彼此绝缘。例如能够设想的是，所述绕组通过绝缘材料包覆。优选的是，所述绕组嵌入不导
电的材料中。例如，所述绕组能够由不导电的环氧树脂包围。这能够实现紧凑的且相对易于制造的构造。所述绕组在此尤其能够是导电的导体环，所述导体环具有在所述盘的径向方向上的延伸。所述径向方向能够是从所述盘的中点向外射束状引导的方向。优选地，所述绕组是单绕组，所述单绕组能够均匀地沿所述盘的环周方向并排地或者错开地依次设置。在错开地设置的情况下提供以下优点：所述绕组能够以较大的弯曲半径设置在所述盘上。此外，能够提高铜填充程度(在所述绕组包含铜的情况下)，这改进马达在运行期间的有效功率。换言之，每个绕组能够优选由导体环或导线构成，所述导体环或导线在完全或部分闭合的回路(umlauf)中引导，尤其沿径向方向并且再次向回引导。所述盘能够具有用于各一个绕组的保持设备。围绕每个保持设备能够放置或缠绕绕组。因此所述绕组能够轻松地安置并且在检修情况下容易地更换。在盘的环周方向上均匀地分布在此能够表示沿着围绕所述盘的中点的转动角的均匀分布。转子轴线能够伸展穿过盘的中点。均匀分布尤其能够表示：在相邻的绕组之间的角间距分别是相同的或基本上相同的。优选的是，每个绕组与任意其它绕组绝缘。所述绕组优选地分别具有至少两个端子，经由所述端子能够将电压施加到所述绕组上。优选地，所述端子分别位于相应的绕组的始端和终端处。此外，所述端子位于所述盘的内部区域中。其中所述盘的内部区域能够是盘的包括盘的下述面的部分，所述面位于具有以下半径的圆内，所述半径小于整个盘的一半的半径，优选小于整个盘的三分之一的半径。所述绕组能够在其端部处部分地相互连接，所述端部能够构造为电端子。因此，能够形成绕组对，所述绕组对由至少两个绕组构成。尤其，所述绕组的分别与电流源的相同的极(例如电流源的正极或负极)连接的端部也能够彼此连接。尤其，所述绕组也能够串联连接。
14.在一个实施方式中，所述绕组沿环周方向并排地设置。这为在结构上特别简单的设置方式，所述设置方式同时能够实现有效率的马达运行。这种设置可相对易于制造，因为所述绕组仅必须以圆形方式并排地排列。此外，在这种设置中，所述绕组能够更容易地例如通过间隔开彼此绝缘。在一个替选的、优选的实施方式中提出，所述绕组沿环周方向与其在环周方向上的延伸相比更小错开地设置。在此，所述绕组能够在垂直于盘的方向上(意即平行于转子轴线)错开。所述绕组因此能够部分地依次设置和/或重叠设置。此外可设想的是，每个绕组在所述盘上限定绕组区域，所述绕组区域能够至少部分地由绕组包围。在一个实施例中，各个绕组的这些绕组区域不重叠，在替选的实施例中，这些绕组区域部分地或者甚至完全地重叠。因此例如可设想的是，在环周方向上观察，第一绕组的第一绕组区域开始，并且在该绕组区域结束之前，至少一个第二绕组区域开始。在环周方向上观察，在此，第一绕组区域能够在第二绕组区域结束之前结束。因此有利地能够实现将特别多的绕组设置在狭窄的空间中，这能够实现特别有效地驱动马达。尤其，能够特别有利地实现具有径向向外伸展的绕组的区域的弯曲半径和绕组材料填充程度。
15.框架能够是适合于在围绕转子轴线的环周方向上保持磁芯的构件或元件。例如，所述框架也能够是支架。所述磁芯在此能够沿环周方向均匀地分布。优选地，所述磁芯在此类似于所述绕组的分布均匀地分布。所述绕组的数量和所述磁芯的数量能够不同。所述磁芯也能够称为铁芯。所述磁芯尤其能够用作为通量引导件，所述通量引导件将通过外部磁场引起的磁通集中并且在其周围环境中增强和/或沿一定方向引导。在该意义上，也能够将磁芯或磁芯的一部分理解为极靴，所述极靴引导和/或增强磁力线，例如外部磁场或永磁体
的磁力线。所述磁芯能够由铁磁金属，例如钴、铁或镍构成，或者由铁磁金属合金构成。其能够特别有效地磁化并且能够产生适宜的大的磁通密度。在该意义上这些材料能够特别有效地磁化，使得所述材料具有明显大于1的导磁率，尤其是大多个数量级。如果所产生的磁通密度比在没有磁芯的情况下仅通过外部磁场引起的磁通密度明显更大，优选大多倍并且特别优选大至少一个数量级，那么所产生的磁通密度在该上下文中是适宜大的。但是也能够设想使用铁磁材料，例如铁氧体或磁铁矿。优选的是，所述磁芯由软磁性的铁形成，使得所述磁芯能够由大约10mt起的外部磁场驱动到磁饱和。这也能够在下述情况中适用：磁回路在马达的区域内未闭合。换言之，所述磁芯设计为，使得所述磁芯将磁场以特定形状对准绕组(即引导穿过所述绕组)，使得由于洛伦兹力，扭矩作用到绕组上。在所述绕组和磁芯之间可能存在气隙。所述磁芯能够设计为，使得所述磁芯将磁场引导至气隙并且在气隙中引起磁场的匹配的形状。气隙能够描述磁场伸展穿过空气的区域。
16.在不存在外部磁场的情况下，所述磁芯不一定磁化。然而，由于所述磁芯的剩磁特性，所述磁芯也可能在不存在外部磁场的情况下磁化，其中在这种情况下，所述磁芯可能比在接通外部磁场时更弱地磁化。所述磁体能够通过外部磁场磁化。因此，能够在盘或绕组的区域中产生磁通密度，所述磁通密度明显大于仅通过外部磁场产生的磁通密度。如果所述磁芯通过外部磁场饱和，则所述磁芯优选产生在0.2t到3t的范围内并且特别优选在1t到1.7t的范围内的磁通密度。所述框架例如能够形成壳体或壳体的可容纳所述盘的部分。由饱和的磁芯产生的磁通密度能够与磁芯的材料相关。优选的是，所述磁芯构成为，使得由磁芯产生的磁通密度比外部磁场的更强。
17.所述盘和所述第一框架能够相对于彼此转动。在此，所述盘或所述第一框架能够围绕转子轴线可转动地设置，而各另一组件能够固定地设置。优选地，所述盘和所述第一框架能够在转子轴线的方向上彼此错开，其中二者彼此间的间距优选能够位于盘的厚度的数量级中。优选地，所述盘的半径与在所述盘和所述框架之间的间距的比值在0.01至0.5的范围内，优选在0.05至0.25的范围内，特别优选在0.07至0.1的范围内。因此在足够高的公差的同时能够确保马达的有效运行，以便能够节省在生产时的成本。
18.根据本实用新型，与所述盘和所述第一框架相对于彼此的位置无关地，两个在第一框架上相邻的磁芯分别与不同的绕组相关联。相邻在此能够表示在环周方向上相邻。换言之，磁芯能够与至少一个绕组相关联。换言之，两个沿环周方向并排设置的磁芯不允许与同一绕组相关联。相关联在此能够表示：磁芯中的一个磁芯在马达运行期间与多个相关联的绕组或一个相关联的绕组电磁交互作用。此外，相关联能够表示：通过由外部磁场磁化的磁芯中的至少一个磁芯增强的磁通密度在绕组的区域中表现得特别强。表达“表现得特别强”在此能够理解为：在相应的区域中的磁通密度最大或近似最大。此外，相关联能够表示在空间附近。因此，磁芯能够与至少一个绕组的至少一部分相对置，其间具有间隙。尤其，所述磁芯能够沿着平行于转子轴线伸展的直线与相关联的绕组相对置。换言之，相关联的磁芯能够与和其相关联的绕组相对于转子轴线位于相同的径向位置和/或角位置上。所述磁芯的和所述绕组的或所述绕组的一部分的、尤其是所述绕组的径向远离转子轴线或朝向转子轴线伸展的部分的位置，因此仅能够通过在平行于转子轴线的方向上的定位来区分。所述磁芯能够通过靠外的磁场或外部磁场磁化。所述外部磁场能够基本上是单向的。这尤其能够适用于下述区域，在所述区域中所述磁芯设置在外部磁场中。因此，在所述盘的能够通
过磁芯的磁化引起或增强的区域中的磁通量能够在设置有相关联的绕组的位置处沿相同的方向或大致沿相同的方向定向。也能够与沿环周方向设置的磁芯径向相邻地设有另外的磁芯。因此，径向相邻的磁芯能够沿着一个或多个相关联的绕组(意即沿着其径向部段)设置。所述磁芯例如能够各自具有柱形形状，所述柱形形状的高度平行于转子轴线延伸。这种磁体通常易于商业购得并且相对便宜。此外，当相应的绕组的径向伸展的导线段进入到磁芯的区域和再次离开时，因此能够关于各一个单个绕组得出连续增大和降低的扭矩。此外，所述磁芯能够具有椭圆形状，所述椭圆形状的主轴线沿径向方向延伸。也能够设想圆形区段状的形状或饼图形状，其能够实现最佳地利用可用的空间，进而能够实现特别有效地运行马达。只要两个在环周方向上相邻的磁芯分别与不同的绕组相关联，任何形式的磁芯都能够是适宜的。
19.优选的是，在运行中，马达在外部磁场中定向或设置成，使得所述外部磁场平行于转子轴线定向。换言之，所述外部磁场的场力线能够平行于转子轴线延伸。与此相应地，所述外部磁场能够垂直于所述盘伸展，借此能够通过磁芯产生的磁通量也能够垂直于所述盘伸展。如果现在引导电流通过所述绕组，所述绕组基本上在所述盘的平面上进而垂直于通过磁芯引起的磁通量伸展，那么洛伦兹力能够作用到所述绕组上。所述洛伦兹力能够与电流方向或电流流动方向和磁通密度相关。在流过所述绕组的电流强度i和绕组的导线段的定向的长度x、即说明电流导线的长度和方向的数值的向量x的情况下，磁通密度b能够在所述绕组的相应的导线段上产生洛伦兹力f
l
＝i(x
×
b)。对于绕组的径向伸展的部段，洛伦兹力能够相对于所述盘切向地作用。根据电流的方向和磁场方向或与此关联的磁通密度方向，所述力能够顺时针地或逆时针地指向。因此，能够控制所述盘或所述框架的转动方向。通过所述绕组的环状构型，所述绕组能够分别具有电流径向向外流动的区域和电流径向向内流动的另一区域。根据所述绕组和所述磁芯在环周方向上的延伸以及在适当地接入电流的情况下，可能得出以下情形，在所述情形中，持久地或至少在所述盘相对于框架的一些位置中，电流在所述磁芯的磁通密度的影响区域中仅沿径向方向(仅向外或仅向内)流动。通过适当地接入电流能够防止与期望的转动方向相反地作用的洛伦兹力。也就是说，如果绕组的部段(通过转动所述盘或所述框架)进入磁芯的影响区域中，在所述影响区域中电流沿径向方向与之前在磁芯的影响区域中的绕组的部段中的电流相反地伸展，则穿过绕组的电流方向始终能够反转。磁芯的影响区域能够是通过磁芯产生的磁通量最大或近似最大的区域。所述绕组的部段能够类似于上文给出的定义与磁芯相关联。通过这样切换电流方向能够确保：作用到导体部段上的洛伦兹力始终指向相同的旋转方向。换言之，能够实现基于洛伦兹力的连续的转动，而磁芯不具有不同的极化。
20.根据本实用新型的马达因此与在现有技术中已知的盘式转子马达的区别在于，在马达运行期间，绕组在任何时间点都不与两个沿环周方向相邻的磁芯或磁体相关联，并且能够将外部磁场用于运行马达。因此，与在现有技术中已知的盘式转子马达相反地，两个在环周方向上相邻的磁芯能够具有相同的极化(意即，通过相邻的磁芯产生的或增强的场力线指向相同的方向)。
21.此外，根据本实用新型使用磁芯来代替永磁体。在现有技术中的盘式转子马达的情况下，通常和符合目的的是沿围绕转子轴线的环周方向交替地设置磁体，使得相邻的磁体分别产生沿相反的方向平行于转子轴线伸展的磁通密度(意即相邻的磁体具有不同的极
化)。在此，绕组的在其中电流径向向外流动的部段与磁体相关联，并且绕组的在其中电流径向向内流动的部段与相邻的磁体相关联，所述磁体产生磁通密度，所述磁通密度与第一磁体的磁通密度相反。在没有外部磁场的情况下，这种配置产生有效的马达，因为绕组的径向向内和径向向外伸展的部段都对转子的扭矩做出贡献。这种配置在强的外部磁场的情况下是不利的，因为这会将磁体转换极性，从而限制马达的功能。
22.尤其，通过磁芯的根据本实用新型的设置，马达能够在外部磁场中不受限制地运行。马达的磁屏蔽对于根据本实用新型的马达是不需要的，因为外部磁场能够用于马达的功能。因此，所述马达能够安置在围绕mr系统的任何部位处，并且在mr系统的运行期间能够无问题地运行。因此，根据本实用新型的马达在安置在mr系统上时不会与其它磁场敏感的组件竞争安装位置。
23.根据一个优选的实施方式，马达的每个绕组具有：两个径向部段，所述径向部段基本上径向地在盘上延伸；和至少一个环周部段，所述环周部段基本上沿盘的环周方向延伸，其中每个绕组的径向部段彼此间具有有限的第一角间距，并且其中两个在环周方向上相邻的磁芯彼此间分别具有有限的第二角间距，其中第二角间距的数值大于第一角间距的数值，优选至少是第一角间距的数值的两倍大。
24.基本上径向在此能够表示：径向部段不一定编织射束状地从所述盘的内部区域向外或者从外部朝向所述盘的内部区域延伸，而是也可设想与其略微不同的、例如略微曲线状的或弯曲的延伸部。这例如能够在制造方面更易于实现，尤其以便能够将所述绕组环状地并且无弯折地构成。环周部段能够以对应于在环周部段的下述部位处的圆的曲率的曲率伸展，所述部位的中点与所述盘的中点重合。但是，所述环周部段也能够直线地伸展，或者以比在环周部段的下述部位处的圆更强或更弱的曲率伸展，所述部位的中点能够与所述盘的中点重合。优选的是，所述径向部段相对于所述环周部段是尽可能大的(意即具有尽可能大的延伸长度)。因为在马达运行中仅作用到径向伸展的绕组部段上的洛伦兹力(意即作用到径向部段上)对所述盘或所述框架的转动做出贡献，因此通过径向伸展的绕组部段的尽可能大的份额能够有利地提高所述马达的效率。沿环周方向相对于所述盘切向地作用的洛伦兹力能够转动地驱动所述盘(在所述盘是转子的情况下)，或者所产生的洛伦兹力的反向力能够转动地驱动所述框架(在所述框架是转子的情况下)。
25.所述径向部段彼此间具有有限的角间距，这尤其能够表示：所述角间距大于0
°
。所述角间距在此能够理解为在环周方向上的角度的大小，其中第一角间距优选小于180
°
并且特别优选小于90
°
。优选地，第一角间距也能够明显小于90
°
，例如在1
°
至15
°
的范围内，以便能够实现设置多个磁芯，进而能够实现更有效的马达。在一个优选的实施方式中，所述第一角间距大约为45
°
，其中在这种情况下所述绕组能够可选地重叠。
26.在相邻的磁芯之间的第二角间距的数值大于在各一个绕组的两个径向部段之间的第一角间距的数值的配置能够有利地实现：绕组在任意时间仅与各一个磁芯相关联。所述磁芯的宽度能够对应于下述角间距，所述角间距小于第二角间距和第一角间距的差值。如果所述第二角间距是第一角间距的两倍大，那么如果各一个磁芯延伸的角范围基本上对应于第一角间距，则在任意时间一个绕组仅与一个磁芯相关联。因此能够确保马达的特别有效和恒定的工作进程。
27.根据一个实施方式，所述第一框架和所述磁芯能够设置为，使得所述磁芯设置在
与所述转子轴线同心的圆上。通过将所述磁芯设置在与所述转子轴线同心的圆上，以有利的方式得出马达的特别恒定的运行。特别优选地，在此，所述磁芯的中点能够设置在与所述转子轴线同心的圆上。所有磁芯能够具有相同的形状，这对应于特别均匀的设置。每个磁芯能够具有基本上柱形的形状，其中每个磁芯能够设置在所述框架上，使得每个磁芯的纵轴线平行于所述转子轴线延伸。此外，所述磁芯能够设置为，使得所述磁芯与盘(即设置在该处的绕组)的下述区域相关联，所述区域距转子轴线的间距能够比所述盘的半径的一半的数值更大。
28.根据一个有利的实施方式，能够在所述盘的另一侧上设有具有磁芯的第二框架，使得能够将所述盘插在第一框架和第二框架之间，其中能够设置有所述第二框架和所述磁芯，使得所述磁芯沿环周方向围绕转子轴线均匀地分布，其中各一个第一框架的磁芯和第二框架的磁芯能够位于平行于所述转子轴线伸展的同一直线上，并且其中所述第一框架和所述第二框架能够相对于彼此固定地设置。优选的是，所述第一框架的磁芯和所述第二框架的磁芯相对于通过所述盘限定的镜面或者相对于在中间穿过所述盘并且垂直于所述转子轴线伸展的镜面镜像地设置。所述第一框架的磁芯和所述第二框架的磁芯能够在中间插入与两个磁芯相关联的绕组。所述第二框架能够固定在第一框架上，但是所述第二框架也能够独立于第一框架设置在马达上。所述第一框架和所述第二框架能够一体地或一件式地形成。通过所述第二框架的附加的磁芯能够在所述盘的区域中得出更强的、尤其例如两倍强的磁通密度，进而得出功率更强的马达。在可选地附加地使用永磁体或电磁体来磁化所述磁芯时，因此还能够降低磁阻。因为由永磁体产生的磁力线的更大的份额能够伸展穿过良好导磁的磁芯，而不是伸展穿过低磁导率的空气(气隙)。因此能够设置不那么强的永磁体，以便将磁芯完全置于饱和。因此，设置第二框架具有以下优点：在磁回路中的磁性阻力(磁阻)能够降低，尤其通过给定的几何形状例如能够降低到八分之一，因为在磁回路中的空气间隙更短。
29.在一个实施方式中，所述马达能够包括至少一个永磁体，所述永磁体能够磁化所述磁芯，使得由磁化的磁芯产生的场力线至少在所述盘的区域中分别指向相同的方向。所述永磁体也能够构造为线圈，所述线圈能够通过适当的控制产生磁场。在此，所述线圈能够如永磁体一样作用。所述线圈提供下述优点：所述线圈能够选择性地运行并且在存在外部磁场的情况下不必通电。换言之，仅当不存在外部磁场而所述马达仍应运行时，能够运行线圈。尤其，所述马达能够放置为，使得由永磁体产生的场力线至少在磁芯的区域中指向与外部磁场相同的方向。这能够有利地实现：如果外部磁场关断，即例如如果安置有马达的mrt的磁体不工作，那么也运行马达。例如，因此即使关断mr磁场，mrt的电子设备和检查台至少在降低的功率下也能够运行。这使投入运行、维护和在实验室中的测试变得容易。
30.优选的是，至少一个永磁体构造为用于，将所述磁芯磁化直至饱和。由于所述磁芯能够由永磁体磁化直至饱和，能够实现：在所述盘的区域中的磁通量在具有外部磁场和没有外部磁场的情况下基本上恒定地存在，进而马达功率也基本上是恒定的，因为所述磁芯能够被磁化直至饱和，并且所述磁通量基本上通过磁芯的磁化确定。因此，所述马达能够在任何情况下运行。
31.优选地，沿转子轴线的方向在所述盘的两侧上相对置地设置的各两个磁芯经由连接区域连接，所述连接区域平行于所述转子轴线并且沿径向方向与所述盘间隔开地延伸，
使得各两个磁芯借助基本上u形的连接部连接。所述连接区域能够由与磁芯相同的材料构成。这能够引起有效的磁化。在可选地附加地使用永磁体或电磁体来磁化所述磁芯时，由此能够更进一步降低磁阻。因为由永磁体产生的磁力线的明显更大的份额能够伸展穿过良好导磁的磁芯，而不是伸展穿过低磁导率的空气。因此需要明显强度较低的永磁体。尤其，所述第二框架能够基本上由连接区域或连接区域的一部分构成。优选地，两个相对置地设置的磁芯与连接区域一起得出u形的或马蹄形的整体磁芯。因此，磁回路在马达外部(即，在设置有所述盘的区域的外部)能够通过连接区域闭合。因此，在该实施方式中，能够在具有小的永磁体并且不具有外部磁场的情况下将磁芯置于饱和。因此，能够产生马达的全部扭矩。虽然在这种情况下，在连接区域处，相应定向的外部磁场能够抵消在连接区域中作用的磁场。但是，因为在连接区域中的场不用于运行所述马达，因此不干扰马达的功能，因为扭矩仅在磁芯的区域中产生。
32.换言之，能够限定第一区域，在所述第一区域中设有连接区域，并且在所述第一区域中磁回路闭合。在所述第一区域中，通过磁芯引起的场力线能够与外部磁场的场力线相反地伸展。然而，因为所述第一区域与所述盘径向地间隔开，这对马达的运行没有负面影响。此外，能够限定第二区域，在所述第二区域中设有磁芯和绕组。在所述第二区域中，由磁芯引起的场力线沿着外部磁场的场力线伸展。第二区域中的由磁芯引起的场力线能够用于驱动所述盘或所述框架。换言之，通过连接区域能够确保：所述第一区域位于所述盘所在的区域之外。因此，能够确保有效地运行所述马达。
33.根据一个实施方式，所述盘构造为用作为转子，其中尤其经由至少一个换向器对所述绕组供应直流电流，所述换向器具有多个滑动接触部，其中所述滑动接触部的数量优选对应于在第一框架和/或第二框架上的磁芯的数量的两倍。在该实施方式中，所述框架能够用作为定子，所述定子是固定的进而是不可转动的。该实施方式具有以下优点：所述磁芯不必在外部磁场中运动，进而能够相应地避免可能出现的力和涡流损耗的问题。所述滑动接触部能够实现：对所述绕组供应电流，而输入导线不必随所述盘转动。所述滑动接触部能够设置在换向器的框架中，使得在所述盘转动时，每个绕组的各一个端部与正极连接，而另一端部与负极或接地连接。此外，在所述盘转动时，所述绕组能够周期性地转换极性，使得电流流动周期性地反转。因此能够确保：沿径向方向伸展并且刚好与磁芯相关联的导线段的电流始终沿相同的方向流动，因此所产生的洛伦兹力始终沿相同的方向取向。优选地，所述滑动接触部的数量对应于所述磁芯的数量的两倍，因为因此能够在适当的频率下实现转换极性，所述适当的频率直接与磁芯的数量相关。每个绕组能够具有电流向外流动的部段和电流向内流动的部段。据此，当所述磁芯和所述绕组运行经过彼此时，绕组中的电流流动能够转换极性至少一次。这能够借助给定数量的滑动接触部来实现。输送给所述马达的供电电流能够是直流电流，而由于这种配置，流过绕组的电流在运行中周期性地变换其方向。
34.根据一个替选的实施方式，所述第一框架或可能还有存在的第二框架能够构造为用作为转子，其中所述马达还能够包括控制单元，所述控制单元构造为用于，对每个绕组供应具有预定的交流频率的交流电流，其中所述交流频率能够对应于由马达的转动频率和框架的磁芯的数量的两倍的数学乘积。在该实施方式中，所述盘能够用作为定子，即是固定的和不可转动的。而所述框架能够围绕转子轴线转动，其中所述转子轴线优选位于磁芯的中心处。在此，能够利用力交互作用，所述力交互作用用于：通过洛伦兹力的相应的反向力，力
也作用到所述磁芯上，所述力尤其等效于作用到绕组上的洛伦兹力。该实施方式具有以下优点：不需要滑动接触部，所述滑动接触部可能会在滑环上产生对mr设备不利的火花形成或电刷火花。为了仍能够确保绕组中的随时间交替的电流方向，能够对所述绕组供应交流电流，其中所述交流频率能够适配于马达的几何形状和马达的期望的转动频率或转速。例如，能够使用变频器来控制电流。在此优选的是，所述框架同样基本上盘状地构成，这有利于框架的均匀转动。
35.根据马达的一个优选的实施方式，所述磁芯可以是叠片状。在此，所述磁芯能够由相互绝缘的薄叠片或薄膜构成。因此能够避免或最小化涡流，所述涡流会损害马达的功率。替选地也能够设想的是，对于相同的目的使用粉末芯，其中粉末颗粒相互隔离。还可以设想使用铁氧体芯或其它铁磁材料，所述铁磁材料由于其低的导电性具有仅极低的涡流损耗。
36.根据一个实施方式，所述马达能够构成为用于，在运行中除了交流频率以外间歇地接通和关断对绕组的电流输送，使得实现更高的开关频率，尤其是至少1khz的开关频率。换言之，在例如100hz的预定的极性转换频率下，在一个周期内所述绕组能够接通和关断多次，例如十次，以便始终达到高的切换频率，例如1khz。这种切换频率对于马达的运行不是必需的。为此，所述马达能够具有控制单元，所述控制单元能够构造为用于，开关对绕组的电流输送，使得达到至少1khz的切换频率。
37.在一个替选的实施方式中还能够设想，所述绕组重叠。附加地，所述磁芯的数量能够可选地小于绕组的数量。所述马达在此能够设计为，能够同时对多个绕组供应电流。在该实施方式中，能够相对频繁地切换所述绕组。尤其，所述绕组能够以下述频率开关，所述频率对应于马达频率或框架的转动频率和磁芯数量的两倍的数学乘积。替选地，所述绕组也能够以下述频率开关，所述频率对应于马达频率或框架的转动频率和绕组的数量的数学乘积。因此能够得出开关频率，所述开关频率明显大于所述盘或框架的真正的转动频率。如果所述盘或所述框架的转动频率例如为33.3hz，则所述绕组例如能够在所述框架或盘的每1/30转开关，由此得出约1khz的开关频率。
38.当在mr系统附近使用马达时，用于控制开关频率的这些实施方式能够是有利的，因为测量或mr成像对磁干扰敏感地做出反应，尤其是在视场中磁场的轻微调制，在1hz至1khz的范围中。在此，最高的干扰敏感度的准确的频率范围与mr成像的所选择的序列相关。而高于1khz的磁场的干扰对mr成像而言远不那么关键。通过根据该实施方式的配置，能够避免在该临界频率范围中的切换(意即由于换向)，而不必提高马达本身的转速，这对于多个目的，如运行一个或多个风扇或者以受控的方式移动检查床是不期望的。为此，所述控制单元能够具有delta-sigma数模转换器(delta-sigma调制器)，其能够确保：避免低于1khz的低的频率，即使极变换频率对于期望的转速较低，例如为100hz。在这种情况下，能够选择delta-sigma调制器的时钟频率，使得噪声自1khz起升高，并且不输出正弦信号，而是输出白噪声作为有效信号。因此为了操控马达能够获得信号，所述信号在1khz下几乎没有功率密度。delta-sigma调制器的输出能够是矩形，因此对所述绕组的通电仅必须接通和关断。
39.替选地也可设想的是，根据前述实施例之一的马达与mrt的脉冲频率或测量频率同步。尤其，所述绕组的开关频率能够对应于mrt的测量频率，mrt以所述测量频率发射脉冲和测量，或者所述绕组的开关频率能够是该测量频率的数倍。所述mrt的测量的干扰可能通过空间上略微移位的mrt图像引起。例如，mrt图像由此能够移位0.1mm至2mm。通过同步，该
偏移有利地能够是恒定的或保持不变的。因此能够得出仅绝对移位的锐利图像。
40.换言之，每个mrt成像序列能够具有自身的时长，在所述时长中重复hf脉冲和mrt信号的测量，例如每30毫秒(＝33.3hz)。如果由于马达运行引起的磁场干扰具有相同的频率或所述频率的整数倍，则由于马达运行引起的磁场干扰不会或几乎不会产生影响。那么如果每5ms(＝六倍的频率)切换所述绕组(在盘上例如12个绕组的情况下，所述盘能够是每秒16.66转或每分钟1000转)，通过马达引起的磁场干扰(周期5ms)和mrt的测量(意即，周期为30ms的各个切片)必须是相位同步的(意即，在整个序列的时长中，开始时间点不会相互移位，所述时长例如持续5分钟)。在每次测量中，磁场干扰因此具有相同的影响。小的叠加的磁场的影响典型是由于：梯度(切片选择、相位编码或频率编码梯度)略微弯曲。因此mrt信号的假定的位置稍微移位。这在mrt图像中似乎在特定的地点，实际上不在该地点，而是少量(例如约1/10mm至约2mm)空间偏移。因为磁场干扰与mrt的图像生成的节奏同步，因此该偏移始终相同，使得图像保持锐利，并且仅在绝对空间位置中有小的误差。
41.在另一示例中，在两次mrt测量(hf脉冲)之间的间隔为66hz的情况下，穿过所述绕组的电流能够每5.077ms切换，这能够对应于13倍的频率。这会引起每秒16.4转或每分钟985转。在风扇的情况下，转速变化(意即与上述转速相比)例如是能容忍的。
42.本实用新型的另一方面提出根据所描述的实施方式之一的马达在外部磁场中的应用，其中所述马达在外部磁场中定向为，使得所述外部磁场的场力线平行于转子轴线伸展。对于马达描述的所有优点和实施方式也适用于马达的应用，并且反之亦然。
43.在一个实施方式中，所述马达在磁共振(mr)系统(mrt)中使用。因此能够解决关于将马达放置在mr系统附近的在概论部分中描述的问题，并且所述马达能够利用mr磁体的杂散磁场。
44.特别优选的是，在外部磁场中或在mr系统中或在mr系统处使用的马达设计为驱动风扇。
附图说明
45.下面参考附图描述实施方式。
46.图1示出如在现有技术中已知的盘式转子马达的前视图；
47.图2示出根据本实用新型的马达的一个实施方式的前视图；
48.图3示出根据本实用新型的马达的第二实施例的侧视图；
49.图4示出根据本实用新型的马达的第三实施例；和
50.图5示出图4中的马达沿着剖面a-a的侧视图；和
51.图6示出根据本实用新型的马达，所述马达安置在mr系统的直接附近。
具体实施方式
52.图1示出根据现有技术的盘式转子马达100的前视图。盘式转子马达100具有八个绕组105，所述绕组均匀地沿围绕转子轴线110的环周方向设置在转子104上。转子104围绕转子轴线110可转动地支承。附加地，马达100轴向地沿着转子轴线110错开地具有八个固定的磁体109，在该位置，所述磁体分别与两个绕组105或分别与两个不同的绕组105的两个径向伸展的导线段112相关联。该配置的相邻的磁体109分别不同地极化，意即在环周方向上，
磁体109的北极始终交替地指向图像平面或离开图像平面。绕组105中的电流流动方向通过图1中的箭头表明。分别与磁体109相关联的绕组105的部段的电流流动方向在此分别指向相同的方向。所述方向在与相邻的磁体109相关联的绕组部段112中是相反的，并且在相邻的磁体109中根据磁体109的交替的取向而变换。
53.然而，恒定的外部磁场2会干扰所述马达100的运行进程。尤其，如果外部磁场沿着转子轴线110取向，则会减弱磁体109的作用或者甚至使其转换极性，进而使马达1无法运转或者至少降低其功率。由于不同地定向和交替的磁场，在绕组的所有径向伸展的导线段中的不同的电流流动方向能够用于将转子置于转动。
54.图2示出按照根据本实用新型的实施方式的马达1的前视图。马达1具有可围绕转子轴线10转动的具有八个绕组5的盘4，所述绕组分别具有两个径向部段12和环周部段14。在这种情况下，绕组5为了更好的概览沿环周方向并排设置，但是也可行和有利的是，绕组5以重叠的方式设置。在每个径向部段12的端部处存在滑动接触部18，使得每个绕组5具有两个滑动接触部18。如果绕组5设置为，使得所述绕组始终具有对电流的相同的切换时间点，那么所述绕组5也能够替选地依次地或并联地连接。由此能够节省滑动接触部。在具有4个以90
°
错开的磁芯的实施例中，这分别是以刚好90
°
错开地设置在盘4上的绕组5。滑动接触部18与电流源连接，使得能够经由此向绕组输送电流。在一个实施方式中，在马达1的每个位置中，绕组5的一个滑动接触部18分别与电流端子的正极接触，而绕组5的另一个滑动接触部18分别与电流端子的负极接触。根据盘4的位置，因此引起沿一个方向或相反的方向流过相应的绕组5的电流流动。对于盘4的当前位置，电流流动方向通过在图2中的绕组5处的箭头表明。
55.此外，马达1包括四个磁芯8，所述磁芯安置在固定的、不可转动的第一框架6上(在图2中未示出)。在该位置中，每个磁芯8与各两个不同的绕组的两个径向部段12相关联。所述各两个与磁芯8相关联的径向部段12的电流流动方向在马达1的运行中分别指向相同的方向。每个绕组5中的仅各一个径向部段12与磁芯8相关联。各另一径向部段12不与磁芯8相关联。这此外引起：各两个相邻的磁芯8不与相同的绕组5相关联，由此避免：磁体9与具有不同的电流流动方向的两个绕组相关联。说明绕组5在环周方向上的宽度或绕组5的两个径向部段12的角间距的第一角间距16在该实施例中小于说明两个相邻的磁芯8在环周方向上的间距的第二角间距17的一半。在这种情况下，两个相邻的磁芯8在环周方向上的间距在磁芯8的中点之间测量。为了确保绕组5和磁芯8的特别有效率的分布，所述第二角间距17优选正好是第一角间距16的两倍大。
56.为了马达1的运行提出，马达在外部磁场2中定向，其中外部磁场2基本上平行于转子轴线10定向。在这种情况下，所述外部磁场2的磁场线垂直于图2的图像平面伸展并且离开图像平面。这引起磁芯8沿外部磁场2的方向磁化。在盘5的区域中的磁通密度由此在盘5的与磁芯8相关联的部位处明显增强。在该示例中，在此，盘5的在图像平面中与磁芯8位于相同的面上的区域与磁芯8相关联。通过滑动接触部18的相应的设置在每个时间点确保：刚好与磁芯8相关联的径向部段12中的电流径向向外流动。因为通过外部磁场引起的磁通密度明显低于在磁芯8的区域中增强的磁通密度，因此通过洛伦兹力得出基本上顺时针的扭矩。作用于不与磁芯相关联的径向部段12上的洛伦兹力虽然指向相反的方向，但是由于在该处外部磁场的较低的磁通密度而明显较低，进而对总扭矩没有显著影响。通过在分别与
磁芯8相关联的各个径向部段12上引起的、全部指向相同的旋转方向的扭矩相加，得出所述马达1的沿顺时针的总扭矩，因此所述盘4围绕转子轴线10转动进而作为马达的转子被驱动。洛伦兹力也作用到环周部段14上，但是所述洛伦兹力是非常弱的，因为所述部段不与磁芯8相关联并且垂直于所述盘的转动方向定向，即在所述盘不可运动的方向上。此外，作用到不同的环周部段上的洛伦兹力相互抵消，因为作用到相对置的环周部段上的力相反地指向。同样，如果电流被控制为，使得其在与磁芯相关联的径向部段中径向向内流动，则转子也能够逆时针转动。
57.图3示出在外部磁场2中的根据本实用新型的马达的另一实施方式的侧视图，所述外部磁场在图像平面中从左向右伸展。能够看到盘4，从该角度不可见所述盘的绕组5。转子轴线10平行于外部磁场2伸展。此外可见第一框架6，在所述第一框架上固定有磁芯8，所述磁芯位于盘4的右侧。在经由连接区域20固定在第一框架6上的第二框架7上固定有另外的磁芯8，所述另外的磁芯与固定在第一框架6上的磁芯8相对置，并且位于盘4的左侧。在这种情况下，连接区域20与第一框架6和第二框架7一体地形成。此外，连接区域20由与磁芯8相同的材料形成。因此得出整体磁芯，所述整体磁芯马蹄形地构成，并且所述整体磁芯有利地通过永磁体19能够实现更强的磁化，在该实施方式中，所述永磁体固定在第一框架的磁芯8上。在此，马达定向为，使得永磁体19的场力线(未示出)与外部磁场2的场力线指向相同方向。这能够实现：即使在外部磁场2关断的情况下也能够运行马达1。有利地，永磁体19足够强，以便使磁芯8磁化到饱和。在未示出的另一实施方式中，永磁体19构造为线圈，所述线圈能够通过施加电压产生磁场。因此，在盘4的与磁芯8相关联的区域中的磁通密度在接通外部磁场时与在关断外部磁场时的磁通密度没有显著区别。这是由于：磁通密度的大小基本上通过磁化的磁芯8确定，而通过外部磁场2和永磁体造成的份额仅是小的。因为磁芯8在任何情况下都被磁化到饱和，因此当外部磁场2接通时，在与磁芯相关联的区域中的磁通密度不会显著改变。因此，马达1可靠地且独立于外部磁场2工作。
58.图4和图5示出根据本实用新型的马达1的另一实施方式，图5在此示出沿着在图4中所示出的剖面轴线a-a的侧视图。在该实施方式中，具有磁芯8的第一框架6可旋转地支承，而具有绕组5的盘4是固定的。在图4中，出于概览的原因未示出第一框架6。也在这种情况下，外部磁场平行于转子轴线10定向。因为不能借助于滑动接触部18改变流过绕组5的电流流动方向，因此交流电压施加在绕组5上，所述交流电压根据磁芯8的数量的两倍对应于马达1的转动频率的八倍。在这种情况下，第一角间距16也大于第二角间距17，但是由于在此相对小的磁芯8，所述第一角间距小于第二角间距17的两倍。在该实施例中，磁芯8为叠片状。在未示出的另一实施方式中，马达1的所有导电的组成部分都是叠片状(参见上文的定义)，以便限制通过涡流引起的损耗。
59.图6示出根据本实用新型的马达1，所述马达安置在mr系统3的直接附近并且在该处使用。由于在mr系统3附近，马达处于通过mr系统3引起的外部磁场2的影响范围中。在这种情况下，马达1用于驱动风扇15。穿过马达的盘的绕组5的电流由控制单元11控制。