專利名稱：骨架式無刷電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種骨架式無刷電動機，尤其是涉及一種漏磁通量小、起動靈敏度和效率得到提高的骨架式無刷電動機。
圖4為

圖1所示傳統(tǒng)的骨架式無刷電動機內(nèi)的一個定子鐵心的側視圖，而圖5和圖6分別為圖1所示傳統(tǒng)的骨架式無刷電動機內(nèi)的一塊PCB(印刷線路板)的蓋的側視圖和平面圖。
如圖1、2和3中所示，傳統(tǒng)的骨架式無刷電動機包括轉子111，容納轉子111的定子121，在定子和轉子之間的一氣隙，一塊印刷線路板151，其上有用來驅(qū)動和控制轉子111旋轉的驅(qū)動、控制電路；以及一塊印刷線路板的蓋153，它和定子121的一側連接在一起，用來安裝和支撐印刷線路板151。
轉子111由一個圓柱狀的永久磁體構成，一個轉軸112固定在轉子111的中心，并與轉子111成為一個整體進行旋轉。
如圖4所示，定子121包括一個定子鐵心123，在它上面，第一轉子容納部件125a和第二轉子容納部件125b形成一個整體，一個線圈架127，它被安裝在定子鐵心123上，一個線圈129纏繞在線圈架127上，電源電壓被交替地施加于線圈上。
定子鐵心123包括一個第一定子鐵心124a，其上裝有形成一個整體的第一轉子容納部件125a和第二轉子容納部件125b，它們被彼此相對放置，將轉子111置于其間，并根據(jù)轉子111上的磁極的位置彼此交替地產(chǎn)生磁極，定子鐵心123還包括一個第二定子鐵心124b，它被固定在第一定子鐵心124a上，并穿過線圈架127以形成一個閉合磁路。
第一定子鐵心124a和第二定子鐵心124b由多層薄鋼片做成，用鉚釘131將其彼此連接成一個整體。此外，在第一定子鐵心124a上還開有兩個貫穿其平面的通孔133。
在第一轉子容納部件125a和第二轉子容納部件125b上分別設置有一個起動部分135，它們以轉子111的轉軸112為中心彼此對稱，這樣，轉子111被安裝成其起動時不在零轉矩的位置上。
轉子111上的轉軸112由兩個軸承137旋轉支撐，在軸承137的周圍裝有一個軸承室139，以容納和支撐軸承137。
如圖1和3所示，在軸承室139的中央設有一個軸承容納部件141，以容納和支撐軸承137，在軸承容納部件141的一側設有一個擴展的容納部件143，用以覆蓋沿轉軸方向暴露在定子鐵心123外面的轉子111的裸露部分。
在擴展的容納部件143的邊緣部分上，設置有螺釘凸耳145，與第一定子鐵心124a上的通孔133耦合，這樣，螺釘147便可連接到轉軸中心進行匹配。
同時，如圖5所示，沿圖5的縱向方向，在轉子111的中心線上設置有一塊檢測器安裝板155，用以安裝和支撐一個位置檢測器(圖中未示出)，這個檢測器用來檢測轉子111的轉動位置與第一轉子容納部件125a和第二轉子容納部件125b的水平中心線的相差為90°。
然而，在傳統(tǒng)的骨架式無刷電動機中，第一轉子容納部件125a和第二個轉容納部件125b彼此形成一個整體，因此通過連接部位就會產(chǎn)生漏磁通量，這樣，有效磁通量就會降低，從而降低電動機的效率。
同樣，為了增大輸出功率，可增大轉子111的外徑，然而定子121的寬度和長度都要隨著轉子外徑的增大而增大，這樣一來，電動機就不可能做得很緊湊。
此外，擴展的容納部件143與導電的軸承室139形成一個整體，以容納暴露在定子鐵心123外面的轉子111的裸露部分，因此擴展的容納部件143可能會產(chǎn)生渦流損失。
同樣，如果為了方便初始驅(qū)動而擴大起動部分135，則氣隙也相應增大，這樣一來，電動機的效率將會降低，而且也不易改進起始靈敏度。
此外，位置檢測器被放置在與第一和第二轉子容納部件125a和125b的水平中心線成90°相差處，以檢測轉子的旋轉位置，因此，由于感抗元件的關系，所施加電流達到峰值會產(chǎn)生延遲，此時，如果轉子111的磁極和所施加的電流作用到另一個線圈，電動機的效率就會降低。
傳統(tǒng)的骨架式無刷電動機還應該使用直流電源，因此，必需附加一個直流電源設備，這將導致體積增大和成本升高。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種骨架式無刷電動機，它可以降低漏磁通量，提高啟動靈敏度和效率。
為了達到本發(fā)明的上述目的，下面將對本發(fā)明的一個具體的骨架式無刷電動機作概括描述，本發(fā)明的骨架式無刷電動機包括一個轉子，其內(nèi)部固定安裝有一個轉軸；一個定子，它包括第一定子鐵心和第二定子鐵心，在它們當中，分別設置有用來容納轉子的轉子容納部件，一個與兩個定子鐵心組裝在一起的線圈纏繞裝置，以及一個纏繞在線圈裝置上的線圈；其中，第一和第二定子鐵心之間彼此在電氣上分離，它們以轉子的轉軸為中心彼此相對放置。
還有，轉子容納部件包括半圓形的第一轉子容納部件和第二轉子容納部件。此外，在第一轉子容納部件的兩端和第二轉子容納部件的兩端之間分別形成有第一隔離區(qū)和第二隔離區(qū)。
另外，在第一定子鐵心和第二定子鐵心中的第一轉子容納部件和第二轉子容納部件的端部的外表面，沿轉子徑向向外突出。
還有，沿轉子轉動的相反方向，在距靠近線圈纏繞裝置的一個隔離區(qū)大約10°～20°的地方，設置有一個用來檢測轉子轉動位置的檢測器。
另外，按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機，它包括一個驅(qū)動、控制裝置，沿轉軸方向與線圈纏繞裝置相連接，用來驅(qū)動和控制轉子，該驅(qū)動、控制裝置包括一個檢測器安裝板，用來將轉動位置檢測器安裝在其內(nèi)。
另外，骨架式無刷電動機還包括兩個轉軸支撐裝置，以支撐轉子的轉軸旋轉，它還包括在定子之間的兩個隔離件，用來將定子和轉軸支撐裝置隔離開。這兩個隔離件各自均有一個屏蔽件，用來將隔離區(qū)屏蔽起來。
此外，骨架式無刷電動機還包括一個驅(qū)動、控制裝置，沿轉子的轉軸方向與線圈纏繞裝置的一側連接，用來驅(qū)動和控制電動機，這個驅(qū)動、控制裝置是一塊印刷線路板，其上面含有驅(qū)動、控制電路。該印刷線路板上還含有一個與電源相連的交流電容器，用來降低電源電壓，一個整流電路，用來調(diào)整被交流電容器降低的電壓。
從下面結合附圖對本發(fā)明的詳細描述中，可以更清楚地了解本發(fā)明的上述目的、特點和內(nèi)容以及優(yōu)點。
附圖中圖1為傳統(tǒng)骨架式無刷電動機的局部縱向剖視圖；圖2為傳統(tǒng)骨架式無刷電動機的側視圖；圖3為傳統(tǒng)骨架式無刷電動機主要部件的放大視圖；圖4為傳統(tǒng)骨架式無刷電動機的定子鐵心的側視圖；圖5和6分別是傳統(tǒng)骨架式無刷電動機中的印刷線路板的蓋的側視圖和平面圖；圖7為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機的部件分解透視圖；圖8為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機的局部縱向剖視圖；圖9為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機的組裝后的后視圖；圖10為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機的定子鐵心的側視圖；圖11為圖8所示骨架式無刷電動機的主要部件的放大視圖；圖12和13分別為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機的印刷線路板的蓋的側視圖和平面圖；
圖14為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機中印刷線路板上電路結構的方框圖。
圖7和圖8分別為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機的部件分解透視圖和局部縱向剖視圖，圖9為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機組裝后的后視圖，而圖10為按照本發(fā)明的骨架式無刷電動機的定子鐵心的側視圖。此外，圖11為圖8所示的骨架式無刷電動機的主要部件的放大視圖。
如圖7所示，本發(fā)明的骨架式無刷電動機包括一個轉子11，其中心壓進并固定有一個轉軸13；兩個定子31，它們以轉子11為中心相對配置，用來轉動轉子11；一塊PCB(印刷線路板)51，它是一個驅(qū)動、控制部件，其上印制有驅(qū)動和控制轉子11的驅(qū)動、控制電路(圖中未示出)；以及一個印刷線路板的蓋57，連接在定子31的一側，以用來安裝和支撐印刷線路板51。
轉子11由一個圓柱形永久磁體構成，并包括一個轉軸13，安裝在轉子11的中心部位成為一個整體。
裝有旋轉支撐轉軸13的軸承16和22的兩個轉軸支撐裝置14和21，沿著轉軸方向分別連接在定子31的兩側。
如圖7和8所示，轉軸支撐裝置14和21包括轉軸插入部件14a和21a，轉子11上的轉軸13可以插入其中，轉軸插入部件內(nèi)安裝軸承16和22，并與轉軸支撐裝置14和21相連接。
在轉軸支撐裝置14和21的邊緣部位設置有兩個螺釘凸耳18和23，它們向外突出，以便插入定子31上的通孔37。螺釘凸耳18和23的中心設有通孔19，螺釘20可以通過該孔把定子31和轉軸支撐裝置14和21組合在一起。在螺釘凸耳18和23的界面部分，設置有成對的內(nèi)螺紋25。
同時，如圖8所示，轉子11被做成沿轉軸13的方向突出于定子31平面的兩側。
此外，如圖7和8所示，在轉子支撐裝置14與定子31之間，以及轉子支撐裝置21與定子31之間分別裝有第一隔離件26和第二隔離件29，以防止外部的雜質(zhì)進入。
第一隔離件和第二隔離件26和29用絕緣材料合成樹脂做成環(huán)形，使轉子11能夠在其中轉動，在轉軸支撐裝置14和21的兩端各有敞口向外的“C”字形連接件27和30，可分別與第一和第二轉軸支撐裝置14和21上的螺釘凸耳18和23相連接。
如圖7和8所示，在第一第二隔離件26和29上各裝有蓋28，它沿轉子11的轉軸13的縱向伸出，置于定子31的外側，用來覆蓋隔離區(qū)33d和36e，下面將描述隔離區(qū)33d和36e。
同時，如圖10所示，定子31包括第一定子鐵心32和第二定子鐵心35，在它們上面設置有以轉子11為中心相對放置的第一轉子容納部件33a和第二轉子容納部件36a，它們位于轉子11的外側，并與轉子之間有一氣隙，定子31還包括一個線圈架39，它是一個線圈纏繞裝置，與第二定子鐵心35組合在一起，以及第一線圈40a和第二線圈40b，分別纏繞在線圈架39上。
第一定子鐵心32包括半圓形的第一轉子容納部件33a，它配置在轉子11的邊緣上，并帶有兩個隔離區(qū)33d和36e，還包括第一擴展部分33b，它向轉子容納部件33a的一個方向(圖10中向下的方向)延伸。
第二定子鐵心35包括一個半圓形的第二轉子容納部件36a，它配置在轉子11的邊緣上，與第一轉子容納部件33a相對；一個第二擴展部分36b向第二轉子容納部件36a的一個方向(圖10中向下的方向)延伸；一個彎曲的部分36c，彎曲形狀是為了第二擴展部分36b的末端與第一擴展部分33b的內(nèi)圓周部分相連接，線圈架39安裝在第二定子鐵心上。
第一和第二定子鐵心32和35是由互相絕緣的多層薄鋼片壓制而成，通過鉚釘38垂直于定子鐵心32和35的表面，穿過鋼片將它們固定和連接成一個整體。
在第一定子鐵心32和第二定子鐵心35上分別設置有通孔37，第一轉軸支撐裝置14和第二轉軸支撐裝置21上的螺釘凸耳18和23分別插入通孔37。
在第一擴展部分33b上設置有一個凹槽33c，而在彎曲部分36c的末端設置有一個突出部36d，它被裝配在凹槽33c內(nèi)。
第一定子鐵心32和第二定子鐵心35彼此相對放置，在它們之間還有兩個隔離區(qū)33d和36e，可以抑制漏磁通量。
同時，如圖10所示，第一轉子容納部件33a和第二轉子容納部件36a分別在靠近第一和第二隔離區(qū)33d和36e處，沿著徑向向外突出。
如果為了增大電動機的輸出功率而增大轉子11的半徑，則可以通過在靠近第一和第二隔離區(qū)設置突出部分來增大電動機的輸出，而不需要增大整個定子31。
如圖10所示，隔離區(qū)被分為兩個部分，第一隔離區(qū)33d設置在第一和第二轉子容納部件33a和36a的上部，第二隔離區(qū)36a設置在第一和第二轉子容納部件33a和36a的下部其中，第一隔離區(qū)33a和第二隔離區(qū)36a以轉子11上的轉軸為中心相對設置，并且隔離區(qū)的理想寬度為0.3mm～1mm。
此外，在第一和第二轉子容納部件33a和36a上的轉子11的旋轉方向上，設置有兩個起動部分33e和36f，它們的半徑大于從轉軸13至第一和第二轉子容納部件33a和36a的半徑。
如圖10所示，在第一轉子容納部件33a和第二轉子容納部件36a上，從中心線的縱向沿轉子11的轉動方向大約10°～20°(θ)的地方，設置有第一起動部分33e和第二起動部分36f，它們以轉軸13為中心點，形成軸對稱。
如圖10所示，垂直中心線(LV)和轉子11的磁極中心線(LM)構成一個45°角。尤其是，LM和LV的夾角可以通過第一和第二隔離區(qū)33d和36e來增大，而勿需增大起動部分33e和36f，從而可以改進起動的靈敏度。
圖12和13分別為圖7中所示印刷線路板的蓋的側視圖和平面圖，而圖14為圖7中所示印刷線路板上的電路結構方框圖。
如圖12所示，線圈架39與第二定子鐵心35的彎曲部分36c連接，并且第一線圈40a和第二線圈40b都纏繞在線圈架39上，如圖12和13所示，印刷線路板的蓋57裝配在線圈架的一側并與其形成一個整體，用以安裝和支撐印刷線路板51，印刷線路板51上印制有用來驅(qū)動和控制轉子11旋轉的驅(qū)動、控制電路(圖中未示出)。
如圖13所示，印刷線路板的蓋57在轉子的轉軸縱向上與線圈架39的一側相連接，而且印刷線路板51安裝在印刷線路板的蓋的背面，并用硅密封。
如圖14所示，印刷線路板51包括一個用來驅(qū)動和控制轉子11旋轉的驅(qū)動、控制電路52，一個與公用電源相連接用來降低交流電源電壓的交流電容器54，以及一個對交流電源電壓進行整流的整流電路55。除此此外，在印刷線路板的蓋57的上端，還設置有一個檢測器安裝板59，用來安裝檢測轉子11轉動位置的位置檢測器(圖中未示出)。
考慮到電流流過線圈時，由于電感的存在，使實際流過的電流達到峰值要有一個延遲，因此，檢測器安裝板59被安裝在從中心線LV處沿轉子11轉動相反的方向上大約10°～20°的地方，以使檢測器能提前檢測到轉子11的激勵。在本發(fā)明的實施例中，檢測器安裝板59被安裝在距中心線LV大約13.5°的地方。
如圖12和13所示，交流電容器54的一側與印刷線路板51相連接，另一側則向轉子11上的轉軸13的縱向伸出，與設置在印刷線路板的蓋57前下方的線圈架39的下面相連接，使電動機的結構更加緊湊。交流電容器54可以將外部提供的電源電壓降低到原來的1/5～1/10的量值。
第一和第二隔離區(qū)33d和36e以及第一和第二起動部分33e和36f，使得轉子11被裝配成中心線LM可從電動機的垂直中心線LV旋轉大約45°角。交流電容器54降低外部提供的交流電源電壓，整流電路55對交流電容器54降壓后的交流電進行整流，然后，整流后的交流電壓被輸送到第一線圈40a和第二線圈40b中的一個。
當位置檢測器(圖中未示出)檢測到轉子11的磁極位置時，驅(qū)動、控制電路52將根據(jù)檢測到的結果把經(jīng)整流后的交流電壓輸送到第一線圈40a和第二線圈40b中的一個。這樣一來，轉子11就會旋轉。
與此同時，第一隔離件26和第二隔離件29可以阻止雜質(zhì)從外部進入，而設置在第一隔離件26上的蓋28被放置在第一隔離區(qū)33d和第二隔離區(qū)36e的外面，用來阻止雜質(zhì)穿過隔離區(qū)33d和36e進入轉子11。
根據(jù)本發(fā)明，定子被做成使安裝在轉子邊緣處的第一轉子容納部件和第二轉子容納部件是彼此分開的，這樣一來，就可以阻止由于磁通泄漏而引起的有效磁通量的損失，并且也可使電動機的效率得到提高。
同樣，如果要增大輸出功率，只需要使定子上靠近隔離區(qū)的外面部分沿轉子徑向向外突出即可，這不同于在傳統(tǒng)的技術中，現(xiàn)有技術是把第一轉子容納部件和第二轉子容納部件形成一個整體，這樣便會使定子的長度和寬度都要增大，因此，本發(fā)明可以讓電動機的結構變得緊湊。
還有，根據(jù)傳統(tǒng)技術，擴展的容納部分和導電的轉軸支撐件形成一個整體，以接納轉子從定子上伸出的部分，這樣就會產(chǎn)生渦流損失，而根據(jù)本發(fā)明，設置了兩個用額外的絕緣材料如合成樹脂制成的隔離件，外面的雜質(zhì)接觸不到轉子，并可抑制渦流損失，從而提高了電動機的效率。
此外，考慮到流過線圈的電流會有一個延遲，而隨著轉子的轉動會產(chǎn)生一個磁通量，為此，設置了一個位置檢測器，以能預先檢測到轉子磁極的位置，這樣便可提高電動機的效率。
根據(jù)傳統(tǒng)技術，第一轉子容納部件和第二轉子容納部件被設計成一個整體，由于擴大起動部分而增大了有效氣隙，那么效率就會降低，然而，根據(jù)本發(fā)明，設置了起動部分和隔離區(qū)，用以提高起動的靈敏度。
同時，根據(jù)本發(fā)明，在印刷線路板上安裝了用來降低電源電壓的交流電容器以及用來整流交流電壓的整流電路，因此電動機不再需要額外的設備來提供交流電流，而可以直接使用公共電源來驅(qū)動電動機。
由于在不脫離本發(fā)明思想或基本特征的情況下，本發(fā)明可以用多種方式來實現(xiàn)，因此，應該認識到，上述實施例并不限制于以上敘述的任何細節(jié)，除非特別說明，而應當概括地認為是在附加的權利要求所限定的精神和范圍內(nèi)，因此，所有在權利要求范圍或與此等效范圍內(nèi)的變動與改進，都應視為包括在權利要求保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種骨架式無刷電動機，它包括一個轉子，在其中心有一個轉軸；一個定子，它包括第一和第二定子鐵心，在定子上有用來容納轉子的轉子容納部件，一個線圈纏繞裝置，與定子鐵心相連接，以及一個線圈，纏繞在線圈纏繞裝置上。其特征在于，第一和第二定子鐵心電氣絕緣并以轉軸為中心相對配置。
2.按照權利要求1所述的電動機，其特征在于轉子容納部件包括半圓形的第一和第二轉子容納部件，在第一和第二轉子容納部件對應的兩端設置有第一隔離區(qū)和第二隔離區(qū)。
3.按照權利要求2所述的電動機，其特征在于第一和第二隔離區(qū)有0.3～3mm的相同長度。
4.按照權利要求2所述的電動機，其特征在于繞第一轉子容納部件兩端的第一定子鐵心的外表面，以及繞第二轉子容納部件兩端的第二定子鐵心的外表面都被設置成沿轉子的徑向向外突出。
5.按照權利要求2所述的電動機，其特征在于在第一和第二轉子容納部件的各端，沿轉軸的轉動方向上設置有兩個起動部分，它們的半徑比從轉軸到第一和第二轉子容納部件的半徑大，并且以轉軸為中心點對稱。
6.按照權利要求5所述的電動機，其特征在于沿轉子轉動的相反方向，在距靠近線圈纏繞裝置的一個隔離區(qū)大約10°～20°的地方，設置有一個用來檢測轉子轉動位置的檢測器。
7.按照權利要求6所述的電動機，其特征在于它還包括用來驅(qū)動和控制轉子的驅(qū)動、控制裝置，并在轉軸的方向上與線圈纏繞裝置相連接，其中，在驅(qū)動、控制裝置中設有一個用來安裝檢測器的檢測器安裝板。
8.按照權利要求2所述的電動機，它還包括一對在定子兩側用來旋轉支撐轉軸的轉軸支撐裝置；以及還包括兩個用來隔離轉軸支撐裝置的隔離件，隔離件被插在定子和轉軸支撐裝置之間。
9.按照權利要求8所述的電動機，其特征在于在每個隔離件上裝有一個蓋，用來覆蓋每個隔離區(qū)。
10.按照權利要求1所述的電動機，其特征在于它包括用來驅(qū)動和控制轉子的驅(qū)動、控制裝置，沿轉軸的方向與線圈纏繞裝置相連接，其中，驅(qū)動、控制裝置是一塊印刷線路板，在其上印制有驅(qū)動、控制電路。
11.按照權利要求10所述的電動機，其特征在于印刷線路板上還包括一個與公用電源相連接、用來降低公用電源電壓的交流電容器，以及一個用來對印刷線路板與驅(qū)動、控制電路之間的公用電源電壓進行整流的整流電路。
全文摘要
一種骨架式無刷電動機,它包括:一個轉子,其中心固定一個轉軸;一個定子,它包括第一定子鐵心和第二定子鐵心,定子上面設置有用來容納轉子的容納部件,一個與定子鐵心相連的線圈纏繞裝置,一個線圈,纏繞在線圈纏繞裝置上;第一和第二定子鐵心彼此隔離,并以轉子上的轉軸為中心彼此相對配置,因此,降低了漏磁通量和提高了起動靈敏度和效率。
文檔編號H02K21/18GK1388628SQ0210208
公開日2003年1月1日 申請日期2002年1月21日 優(yōu)先權日2001年5月26日
發(fā)明者趙官烈, 申鉉定, 韓承道, 金倫會 申請人:Lg電子株式會社