無槽式無刷直流電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無槽式無刷直流電機，該電機包括殼體、轉(zhuǎn)子組件、定子鐵芯、前線架和后線架；前線架和后線架分別安設(shè)在定子鐵芯的兩端上后形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，線圈裝配體和轉(zhuǎn)子組件均容納在殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子組件上的轉(zhuǎn)子安設(shè)磁石后形成轉(zhuǎn)子磁石，該轉(zhuǎn)子磁石容納在該定子鐵芯內(nèi)且與其配合轉(zhuǎn)動；殼體還內(nèi)置有傳感PCB板和驅(qū)動PCB板，后線架上延伸有短卡件和長卡件，驅(qū)動PCB板的底端上安設(shè)有散熱片。本發(fā)明無槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計有效降低了高速運轉(zhuǎn)時電機的溫升、噪音及振動，該電機在高速運轉(zhuǎn)中工作性能平穩(wěn)且干擾力矩小，且傳感PCB板和驅(qū)動PCB板采用內(nèi)置的方式，且采用雙層PCB板來驅(qū)動電機，采用散熱片對驅(qū)動電路和電機進行內(nèi)部散熱。
【專利說明】無槽式無刷直流電機
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種無刷直流電機，尤其涉及一種無槽式無刷直流電機。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]常規(guī)的永磁電機一般米用換向器和電刷組成的換向系統(tǒng)，在許多特殊的應(yīng)用場合，尤其是在低端應(yīng)用領(lǐng)域，此類電機應(yīng)用較廣泛。然而，從不同電壓的各種汽車到專門的電力設(shè)備，對電子控制系統(tǒng)的依賴性不斷增加，同時，長壽命、高效率、可靠性強、低電磁干擾和噪音這些參數(shù)變得更加重要，無刷直流電機能滿足上面的要求，而且和電刷相關(guān)的問題亦得到消除，從而無刷直流電機得到廣泛的推廣應(yīng)用。
[0005]現(xiàn)有的通用型無刷直流電機，它的定子通常是有齒槽的結(jié)構(gòu)，請見圖5和圖6，這種有齒槽結(jié)構(gòu)的電機在運行時，會產(chǎn)生 相應(yīng)的齒槽轉(zhuǎn)矩，這種齒槽轉(zhuǎn)矩是不能消除的，這是有槽結(jié)構(gòu)的特性，而這種不可消除的齒槽轉(zhuǎn)矩勢必會影響電機的性能。電機在高速運轉(zhuǎn)時，有齒槽結(jié)構(gòu)的定子所引起的負面效應(yīng)會更加明顯，電機的振動、噪音及溫升會急速增加；而在靜態(tài)時，電機的cogging torque即齒槽扭力也較為明顯。
[0006]另外，現(xiàn)有市面上的一些無槽無刷電機，由于內(nèi)置電路板流過的電流比較大，很容易導(dǎo)致電機的升溫過大，從而引發(fā)電機不良。為了避免這現(xiàn)象，其采用驅(qū)動板是直接外置的方式，該放置方式由于無法實現(xiàn)一體化，這樣不僅影響移動操作，而且體積大占用空間大，給使用者帶來了很大的不便性。
[0007]因此,市面上急需一種可克服上述缺陷的無刷直流電機。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種無槽式無刷直流電機，該有效降低了高速運轉(zhuǎn)時電機的溫升、噪音及振動，提高了電機效率；且有效實現(xiàn)PCB板的內(nèi)置和散熱問題的解決。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種無槽式無刷直流電機，包括殼體、轉(zhuǎn)子組件、定子鐵芯、前線架和后線架；所述前線架和后線架分別安設(shè)在定子鐵芯的兩端上后形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，所述線圈裝配體和轉(zhuǎn)子組件均容納在殼體內(nèi)，且所述轉(zhuǎn)子組件的兩末端分別對應(yīng)延伸出殼體的兩側(cè)，所述轉(zhuǎn)子組件上的轉(zhuǎn)子安設(shè)磁石后形成轉(zhuǎn)子磁石，該轉(zhuǎn)子磁石容納在該定子鐵芯內(nèi)且與其配合轉(zhuǎn)動；
所述殼體還內(nèi)置有傳感PCB板和驅(qū)動PCB板，所述后線架上延伸有多個用于固接傳感PCB板的短卡件和多個用于固接驅(qū)動PCB板的長卡件，所述驅(qū)動PCB板的底端上安設(shè)有散熱片，且所述散熱片置于傳感PCB板與驅(qū)動PCB板之間，所述驅(qū)動PCB板通過引出線與外部電源電連接。
[0011]其中，所述前線架上均勻設(shè)有多個分割凸片，每相鄰兩個分割凸片之間形成用于卷繞線圈的前繞線區(qū)，所述線圈均勻卷繞在每個前繞線區(qū)內(nèi)。
[0012]其中，所述多個短卡件與多個長卡件之間對應(yīng)間隔設(shè)置，且間隔設(shè)置后的相鄰短卡件與長卡件之間形成用于卷繞線圈的后繞線區(qū)，每個前繞線區(qū)內(nèi)的線圈對應(yīng)卷繞至后繞線區(qū)。
[0013]其中，所述定子鐵芯采用硅鋼片沖制后疊鉚形成圓環(huán)狀。
[0014]其中，所述轉(zhuǎn)子由具有強磁性的燒結(jié)釹鐵硼制成。
[0015]其中，所述多個短卡件的末端均設(shè)有第一卡頭，所述傳感PCB板的邊緣處設(shè)有多個與第一卡頭適配卡接的傳感缺口。
[0016]其中，所述多個長卡件的末端均設(shè)有第二卡頭，所述驅(qū)動PCB板的邊緣處設(shè)有多個與第二卡頭適配卡接的驅(qū)動缺口。
[0017]其中，所述轉(zhuǎn)子組件還包括轉(zhuǎn)軸和多個軸承；所述轉(zhuǎn)子安設(shè)在轉(zhuǎn)軸的中部上，且所述轉(zhuǎn)軸的兩端分別通過軸承固定在殼體上。
[0018]其中，所述殼體包括機殼和后蓋；所述機殼和后蓋固定連接，所述轉(zhuǎn)軸的一端延伸出機殼，所述轉(zhuǎn)軸的另一端延伸出后蓋，且所述機殼、后蓋和轉(zhuǎn)軸三者連接后圍合成一腔體，所述定子鐵芯、前線架、后線架、傳感PCB板、驅(qū)動PCB板、轉(zhuǎn)子和多個軸承均被密封在該腔體內(nèi)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的無槽式無刷直流電機，具有以下有益效果:
1)前線架和后線架分別安設(shè)在定子鐵芯的兩端上后形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，即將定子鐵芯設(shè)計成無齒槽的結(jié)構(gòu)，依靠兩端的前后線架直接來卷繞線圈，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用齒槽結(jié)構(gòu)進行線圈的方式，該特殊繞線方式有利于降低磁路的損耗，減少線圈對殼體的熱阻，使電機線圈對環(huán)境的熱阻下降，提高了連續(xù)工作的輸出能力，從而提高了電機的額定輸出功率；該電機的輸出功率比有槽的無刷電機的輸出功率要高出兩倍；
2)傳感PCB板和驅(qū)動PCB板采用內(nèi)置的方式置于殼體內(nèi)，該結(jié)構(gòu)采用內(nèi)部雙層PCB板的方式來驅(qū)動電機，同時為防止驅(qū)動電路損壞和電機溫度過高，采用散熱片來實現(xiàn)內(nèi)部散熱。該結(jié)構(gòu)的改進有效解決了現(xiàn)有技術(shù)電路板外置不便的問題。
[0020]3)該電機沒有齒槽結(jié)構(gòu)，有效避免齒槽轉(zhuǎn)矩波動及齒槽所引起的損耗，電機的噪音明顯下降，且該電機在靜態(tài)時的齒槽扭力幾乎為零；
4)該無槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計有效降低了高速運轉(zhuǎn)時電機的溫升、噪音及振動，該電機在高速運轉(zhuǎn)中工作性能平穩(wěn)且干擾力矩小；
5)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、操作便捷、工作效率高及使用壽命長等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的無槽式無刷直流電機的爆炸圖；
圖2為本發(fā)明中線圈裝配體與兩個PCB板組裝后的主視圖；
圖3為圖2的A-A剖視圖；
圖4為本發(fā)明中后線架卷繞線圈后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的第一種有槽結(jié)構(gòu)； 圖6為現(xiàn)有技術(shù)中的第二種有槽結(jié)構(gòu)；
圖7為現(xiàn)有技術(shù)普通結(jié)構(gòu)與本發(fā)明無槽結(jié)構(gòu)的噪音對比圖；
圖8為現(xiàn)有技術(shù)普通結(jié)構(gòu)與本發(fā)明無槽結(jié)構(gòu)的效率曲線對比圖；
圖9為現(xiàn)有技術(shù)普通結(jié)構(gòu)與本發(fā)明無槽結(jié)構(gòu)的靜態(tài)齒槽扭力對比圖。
[0022]主要元件符號說明如下:
10、殼體11、轉(zhuǎn)子組件
12、定子鐵芯13、前線架
14、后線架15、傳感PCB板
16、驅(qū)動PCB板17、散熱片
18、引出線19、線圈
131、分割凸片101、機殼
103、后蓋111、轉(zhuǎn)子
112、轉(zhuǎn)軸113、軸承
141、短卡件142、長卡件
151、傳感缺口161、驅(qū)動缺口
1411、第一卡頭1421、第二卡頭
【具體實施方式】
[0023]為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。
[0024]請參閱圖1-4，本發(fā)明的無槽式無刷直流電機，包括殼體10、轉(zhuǎn)子組件11、定子鐵芯12、前線架13和后線架14 ;前線架13和后線架14分別安設(shè)在定子鐵芯12的兩端上后形成一表面卷繞線圈19的線圈裝配體，線圈裝配體和轉(zhuǎn)子組件11均容納在殼體10內(nèi)，且轉(zhuǎn)子組件11的兩末端分別對應(yīng)延伸出殼體10的兩側(cè)，轉(zhuǎn)子組件11上的轉(zhuǎn)子111安設(shè)磁石后形成轉(zhuǎn)子磁石，該轉(zhuǎn)子磁石容納在該定子鐵芯12內(nèi)且與其配合轉(zhuǎn)動；殼體10還內(nèi)置有傳感PCB板15和驅(qū)動PCB板16，后線架14上延伸有多個用于固接傳感PCB板15的短卡件141和多個用于固接驅(qū)動PCB板16的長卡件142，驅(qū)動PCB板16的底端上安設(shè)有散熱片17，且散熱片17置于傳感PCB板15與驅(qū)動PCB板16之間，驅(qū)動PCB板16通過引出線18與外部電源電連接。
[0025]在該圖1中，由于前線架13和后線架14的外徑均稍大于定子鐵芯12的外徑，這樣安設(shè)在定子鐵芯12兩端上的前后線架，其線圈19不直接與定子鐵芯12接觸，這種卷繞方式既起到了線圈19與定子鐵芯12的絕緣，又利于線圈19排布及PCB板的安裝。
[0026]相較于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供的無槽式無刷直流電機，具有以下有益效果:
I)前線架13和后線架14分別安設(shè)在定子鐵芯12的兩端上后形成一表面卷繞線圈19的線圈裝配體，即將定子鐵芯12設(shè)計成無齒槽的結(jié)構(gòu)，依靠兩端線架直接來卷繞線圈19，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用齒槽槽結(jié)構(gòu)進行線圈的方式，該特殊繞線方式有利于降低磁路的損耗，減少線圈19對殼體10的熱阻，使電機線圈19對環(huán)境的熱阻下降，提高了連續(xù)工作的輸出能力，從而提高了電機的額定輸出功率；該電機的輸出功率比有槽的無刷電機的輸出功率要高出兩倍。[0027]2)傳感PCB板15和驅(qū)動PCB板16采用內(nèi)置的方式置于殼體10內(nèi)，該結(jié)構(gòu)采用內(nèi)部雙層PCB板的方式來驅(qū)動電機，同時為防止驅(qū)動電路損壞和電機溫度過高，采用散熱片17來實現(xiàn)內(nèi)部散熱。該結(jié)構(gòu)的改進有效解決了現(xiàn)有技術(shù)電路板外置不便的問題。
[0028]3)該電機沒有齒槽結(jié)構(gòu)，有效避免齒槽轉(zhuǎn)矩波動及齒槽所引起的損耗，電機的噪音明顯下降，且該電機在靜態(tài)時的齒槽扭力幾乎為零。
[0029]4)該無槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計有效降低了高速運轉(zhuǎn)時電機的溫升、噪音及振動，該電機在高速運轉(zhuǎn)中工作性能平穩(wěn)且干擾力矩小。
[0030]5)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、操作便捷、工作效率高及使用壽命長等特點。
[0031]在本實施例中，前線架13上均勻設(shè)有多個分割凸片131，每相鄰兩個分割凸片131之間形成用于卷繞線圈19的前繞線區(qū)，線圈19均勻卷繞在每個前繞線區(qū)內(nèi)。多個短卡件141與多個長卡件142之間對應(yīng)間隔設(shè)置，且間隔設(shè)置后的相鄰短卡件141與長卡件142之間形成用于卷繞線圈19的后繞線區(qū)，每個前繞線區(qū)內(nèi)的線圈19對應(yīng)卷繞至后繞線區(qū)。前后線架的作用是固定帶霍爾元件的PCB板及支撐線圈19，該繞線結(jié)構(gòu)采用分割凸片131、短卡件141與長卡件142作為每個繞線區(qū)的分割點，在卷繞線圈19時，只需要順著前后繞線區(qū)即可，這種方式，避免出現(xiàn)卷繞線圈19出誤，而且加快了卷繞速度。本發(fā)明并不局限于分割凸片131、短卡件141及長卡件142的數(shù)量，如果是對該這三者數(shù)量的改變，只要保證短卡件141及長卡件142的數(shù)量總和與分割凸片131 —致即可，那么也可以理解為對本發(fā)明的簡單變形或者變換，落入本發(fā)明的保護范圍。
[0032]在本實施例中，多個短卡件141的末端均設(shè)有第一^^頭1411，傳感PCB板15的邊緣處設(shè)有多個與第一卡頭1411適配卡接的傳感缺口 151 ;多個長卡件142的末端均設(shè)有第二卡頭1421，驅(qū)動PCB板16的邊緣處設(shè)有多個與第二卡頭1421適配卡接的驅(qū)動缺口 161。當然，本發(fā)明并不局限于上述 的卡接結(jié)構(gòu)，可以對兩個卡件上的結(jié)構(gòu)進行改變，只要能保證卡接接口。另外，本發(fā)明將卡件設(shè)計成長短結(jié)構(gòu)，使得傳感PCB板15和驅(qū)動PCB板16之間預(yù)留一定的空間，不僅可以安裝散熱片17，還可以加大散熱面積。
[0033]在本發(fā)明中，定子鐵芯12采用硅鋼片沖制后疊鉚形成圓環(huán)狀。因所設(shè)計的電機轉(zhuǎn)速較高，故可選用材料DW310-35，為了使整個電機的絕緣效果更好，可在該定子鐵芯12的內(nèi)壁和外壁上均涂上絕緣薄膜。
[0034]在實施例中，轉(zhuǎn)子111由具有強磁性的燒結(jié)釹鐵硼制成。這種材料具有高磁能積、高一致性、低失重、優(yōu)良耐腐蝕性、良好的親膠性等特點，它可以最大限度的提供勵磁磁動勢，進一步提聞電機的效率。
[0035]在實施例中，轉(zhuǎn)子組件11還包括轉(zhuǎn)軸112和多個軸承113 ;轉(zhuǎn)子111安設(shè)在轉(zhuǎn)軸112的中部上，且轉(zhuǎn)軸112的兩端分別通過軸承113固定在殼體10上。該軸承113為滾珠軸承，當然，并不局限于軸承113類型。在轉(zhuǎn)子組件11的安裝過程中，要保證轉(zhuǎn)軸112與轉(zhuǎn)子111的中心垂直度。由此保證該電機在高速運轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。
[0036]在本實施例中，殼體10包括機殼101和后蓋102 ;機殼101和后蓋102固定連接，轉(zhuǎn)軸112的一端延伸出機殼101，轉(zhuǎn)軸112的另一端延伸出后蓋102，且機殼101、后蓋102和轉(zhuǎn)軸112三者連接后圍合成一腔體，定子鐵芯12、前線架13、后線架14、傳感PCB板15、驅(qū)動PCB板16、轉(zhuǎn)子111和多個軸承113均被密封在該腔體內(nèi)。將這些部件密封在該腔體內(nèi)，可有效防止這些部件受損或一些電子元器件進水進雜質(zhì)等，降低了該電機的故障率，延長了使用壽命。
[0037]請進一步參閱圖7-9，如圖7顯示，在相同工作條件下，隨著轉(zhuǎn)速的增大，現(xiàn)有技術(shù)電機和本發(fā)明電機的噪音也在不斷的增加，在轉(zhuǎn)速為0-3000rpm，兩者噪音增加的速率很快，在轉(zhuǎn)速大于0-3000rpm時,本發(fā)明電機的噪音均小于現(xiàn)有技術(shù)電機的噪音,且該相差量大概在IOdBA以上。如圖8顯示，在轉(zhuǎn)速為0-11800rpm時，現(xiàn)有技術(shù)電機的效率大于本發(fā)明電機的效率，但在轉(zhuǎn)速大于IlSOOrpm時，本發(fā)明電機的效率遠大于技術(shù)電機的效率，且在最大功率點上本發(fā)明的電機效率較現(xiàn)有技術(shù)有槽直流電機的效率高50%。如圖9顯示，本發(fā)明電機在靜態(tài)時的齒槽扭力即cogging toeque幾乎為零,而現(xiàn)有技術(shù)的齒槽扭力在
3.5-6.0mN.m之間波動。通過上述三個對比圖的顯示，本發(fā)明采用的無槽結(jié)構(gòu)有效降低高速運轉(zhuǎn)時電機溫升、噪音及振動，提高電機效率；且盡可能消除靜態(tài)時電機的齒槽扭力。該結(jié)構(gòu)的電機符合市場的使用標準，便于推廣應(yīng)用。
[0038]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種無槽式無刷直流電機，其特征在于，包括殼體、轉(zhuǎn)子組件、定子鐵芯、前線架和后線架；所述前線架和后線架分別安設(shè)在定子鐵芯的兩端上后形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，所述線圈裝配體和轉(zhuǎn)子組件均容納在殼體內(nèi)，且所述轉(zhuǎn)子組件的兩末端分別對應(yīng)延伸出殼體的兩側(cè)，所述轉(zhuǎn)子組件上的轉(zhuǎn)子安設(shè)磁石后形成轉(zhuǎn)子磁石，該轉(zhuǎn)子磁石容納在該定子鐵芯內(nèi)且與其配合轉(zhuǎn)動； 所述殼體還內(nèi)置有傳感PCB板和驅(qū)動PCB板，所述后線架上延伸有多個用于固接傳感PCB板的短卡件和多個用于固接驅(qū)動PCB板的長卡件，所述驅(qū)動PCB板的底端上安設(shè)有散熱片，且所述散熱片置于傳感PCB板與驅(qū)動PCB板之間，所述驅(qū)動PCB板通過弓I出線與外部電源電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述前線架上均勻設(shè)有多個分割凸片，每相鄰兩個分割凸片之間形成用于卷繞線圈的前繞線區(qū)，所述線圈均勻卷繞在每個前繞線區(qū)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述多個短卡件與多個長卡件之間對應(yīng)間隔設(shè)置，且間隔設(shè)置后的相鄰短卡件與長卡件之間形成用于卷繞線圈的后繞線區(qū)，每個前繞線區(qū)內(nèi)的線圈對應(yīng)卷繞至后繞線區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述定子鐵芯采用硅鋼片沖制后置柳形成圓環(huán)狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子由具有強磁性的燒結(jié)釹鐵硼制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述多個短卡件的末端均設(shè)有第一卡頭，所述傳感PCB板的邊緣處設(shè)有多個與第一卡頭適配卡接的傳感缺口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述多個長卡件的末端均設(shè)有第二卡頭，所述驅(qū)動PCB板的邊緣處設(shè)有多個與第二卡頭適配卡接的驅(qū)動缺口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組件還包括轉(zhuǎn)軸和多個軸承；所述轉(zhuǎn)子安設(shè)在轉(zhuǎn)軸的中部上，且所述轉(zhuǎn)軸的兩端分別通過軸承固定在殼體上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的無槽式無刷直流電機，其特征在于，所述殼體包括機殼和后蓋；所述機殼和后蓋固定連接，所述轉(zhuǎn)軸的一端延伸出機殼，所述轉(zhuǎn)軸的另一端延伸出后蓋，且所述機殼、后蓋和轉(zhuǎn)軸三者連接后圍合成一腔體，所述定子鐵芯、前線架、后線架、傳感PCB板、驅(qū)動PCB板、轉(zhuǎn)子和多個軸承均被密封在該腔體內(nèi)。
【文檔編號】H02K1/22GK103779977SQ201310434539
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】張國華, 文國錢, 劉勝全 申請人:深圳市恒驅(qū)電機有限公司