無槽式無刷直流電的製造方法
2023-04-30 18:33:11
無槽式無刷直流電的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無槽式無刷直流電機，該電機包括殼體、轉子組件、定子鐵芯、前線架和後線架；前線架和後線架分別安設在定子鐵芯的兩端上後形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，線圈裝配體和轉子組件均容納在殼體內，轉子組件上的轉子安設磁石後形成轉子磁石，該轉子磁石容納在該定子鐵芯內且與其配合轉動；殼體還內置有傳感PCB板和驅動PCB板，後線架上延伸有短卡件和長卡件，驅動PCB板的底端上安設有散熱片。本實用新型無槽結構的設計有效降低了高速運轉時電機的溫升、噪音及振動，該電機在高速運轉中工作性能平穩且幹擾力矩小，且傳感PCB板和驅動PCB板採用內置的方式，且採用雙層PCB板來驅動電機，採用散熱片對驅動電路和電機進行內部散熱。
【專利說明】無槽式無刷直流電機
【技術領域】
[0001]本實用新型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。
【背景技術】
[0002]常規的永磁電機一般米用換向器和電刷組成的換向系統，在許多特殊的應用場合，尤其是在低端應用領域，此類電機應用較廣泛。然而，從不同電壓的各種汽車到專門的電力設備，對電子控制系統的依賴性不斷增加，同時，長壽命、高效率、可靠性強、低電磁幹擾和噪音這些參數變得更加重要，無刷直流電機能滿足上面的要求，而且和電刷相關的問題亦得到消除，從而無刷直流電機得到廣泛的推廣應用。
[0003]現有的通用型無刷直流電機，它的定子通常是有齒槽的結構，請見圖5和圖6，這種有齒槽結構的電機在運行時，會產生相應的齒槽轉矩，這種齒槽轉矩是不能消除的，這是有槽結構的特性，而這種不可消除的齒槽轉矩勢必會影響電機的性能。電機在高速運轉時，有齒槽結構的定子所引起的負面效應會更加明顯，電機的振動、噪音及溫升會急速增加；而在靜態時，電機的cogging torque即齒槽扭力也較為明顯。
[0004]另外，現有市面上的一些無槽無刷電機，由於內置電路板流過的電流比較大，很容易導致電機的升溫過大，從而引發電機不良。為了避免這現象，其採用驅動板是直接外置的方式，該放置方式由於無法實現一體化，這樣不僅影響移動操作，而且體積大佔用空間大，給使用者帶來了很大的不便性。
[0005]因此,市面上急需一種可克服上述缺陷的無刷直流電機。
實用新型內容
[0006]針對上述技術中存在的不足之處，本實用新型提供一種無槽式無刷直流電機，該有效降低了高速運轉時電機的溫升、噪音及振動，提高了電機效率；且有效實現PCB板的內置和散熱問題的解決。
[0007]為實現上述目的，本實用新型提供一種無槽式無刷直流電機，包括殼體、轉子組件、定子鐵芯、前線架和後線架；所述前線架和後線架分別安設在定子鐵芯的兩端上後形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，所述線圈裝配體和轉子組件均容納在殼體內，且所述轉子組件的兩末端分別對應延伸出殼體的兩側，所述轉子組件上的轉子安設磁石後形成轉子磁石，該轉子磁石容納在該定子鐵芯內且與其配合轉動；
[0008]所述殼體還內置有傳感PCB板和驅動PCB板，所述後線架上延伸有多個用於固接傳感PCB板的短卡件和多個用於固接驅動PCB板的長卡件，所述驅動PCB板的底端上安設有散熱片，且所述散熱片置於傳感PCB板與驅動PCB板之間，所述驅動PCB板通過引出線與外部電源電連接。
[0009]其中，所述前線架上均勻設有多個分割凸片，每相鄰兩個分割凸片之間形成用於卷繞線圈的前繞線區，所述線圈均勻卷繞在每個前繞線區內。
[0010]其中，所述多個短卡件與多個長卡件之間對應間隔設置，且間隔設置後的相鄰短卡件與長卡件之間形成用於卷繞線圈的後繞線區，每個前繞線區內的線圈對應卷繞至後繞線區。
[0011]其中，所述定子鐵芯採用矽鋼片衝制後疊鉚形成圓環狀。
[0012]其中，所述轉子由具有強磁性的燒結釹鐵硼製成。
[0013]其中，所述多個短卡件的末端均設有第一卡頭，所述傳感PCB板的邊緣處設有多個與第一卡頭適配卡接的傳感缺口。
[0014]其中，所述多個長卡件的末端均設有第二卡頭，所述驅動PCB板的邊緣處設有多個與第二卡頭適配卡接的驅動缺口。
[0015]其中，所述轉子組件還包括轉軸和多個軸承；所述轉子安設在轉軸的中部上，且所述轉軸的兩端分別通過軸承固定在殼體上。
[0016]其中，所述殼體包括機殼和後蓋；所述機殼和後蓋固定連接，所述轉軸的一端延伸出機殼，所述轉軸的另一端延伸出後蓋，且所述機殼、後蓋和轉軸三者連接後圍合成一腔體，所述定子鐵芯、前線架、後線架、傳感PCB板、驅動PCB板、轉子和多個軸承均被密封在該腔體內。
[0017]與現有技術相比，本實用新型提供的無槽式無刷直流電機，具有以下有益效果:
[0018]I)前線架和後線架分別安設在定子鐵芯的兩端上後形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，即將定子鐵芯設計成無齒槽的結構，依靠兩端的前後線架直接來卷繞線圈，有效避免了現有技術中採用齒槽結構進行線圈的方式，該特殊繞線方式有利於降低磁路的損耗，減少線圈對殼體的熱阻，使電機線圈對環境的熱阻下降，提高了連續工作的輸出能力，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;
[0019]2 )傳感PCB板和驅動PCB板採用內置的方式置於殼體內，該結構採用內部雙層PCB板的方式來驅動電機，同時為防止驅動電路損壞和電機溫度過高，採用散熱片來實現內部散熱。該結構的改進有效解決了現有技術電路板外置不便的問題。
[0020]3)該電機沒有齒槽結構，有效避免齒槽轉矩波動及齒槽所引起的損耗，電機的噪音明顯下降，且該電機在靜態時的齒槽扭力幾乎為零；
[0021]4)該無槽結構的設計有效降低了高速運轉時電機的溫升、噪音及振動，該電機在高速運轉中工作性能平穩且幹擾力矩小；
[0022]5)本實用新型還具有結構簡單、設計合理、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】
[0023]圖1為本實用新型的無槽式無刷直流電機的爆炸圖；
[0024]圖2為本實用新型中線圈裝配體與兩個PCB板組裝後的主視圖；
[0025]圖3為圖2的A-A剖視圖；
[0026]圖4為本實用新型中後線架卷繞線圈後的結構不意圖；
[0027]圖5為現有技術中的第一種有槽結構；
[0028]圖6為現有技術中的第二種有槽結構；
[0029]圖7為現有技術普通結構與本實用新型無槽結構的噪音對比圖；[0030]圖8為現有技術普通結構與本實用新型無槽結構的效率曲線對比圖；
[0031]圖9為現有技術普通結構與本實用新型無槽結構的靜態齒槽扭力對比圖。
[0032]主要元件符號說明如下:
[0033]10、殼體11、轉子組件
[0034]12、定子鐵芯13、前線架
[0035]14、後線架15、傳感PCB板
[0036]16、驅動PCB板17、散熱片
[0037]18、引出線19、線圈
[0038]131、分割凸片101、機殼
[0039]103、後蓋111、轉子
[0040]112、轉軸113、軸承
[0041]141、短卡件142、長卡件
[0042]151、傳感缺口161、驅動缺口
[0043]1411、第一^^頭1`421、第二卡頭
【具體實施方式】
[0044]為了更清楚地表述本實用新型，下面結合附圖對本實用新型作進一步地描述。
[0045]請參閱圖1-4，本實用新型的無槽式無刷直流電機，包括殼體10、轉子組件11、定子鐵芯12、前線架13和後線架14 ;前線架13和後線架14分別安設在定子鐵芯12的兩端上後形成一表面卷繞線圈19的線圈裝配體，線圈裝配體和轉子組件11均容納在殼體10內，且轉子組件11的兩末端分別對應延伸出殼體10的兩側，轉子組件11上的轉子111安設磁石後形成轉子磁石，該轉子磁石容納在該定子鐵芯12內且與其配合轉動；殼體10還內置有傳感PCB板15和驅動PCB板16，後線架14上延伸有多個用於固接傳感PCB板15的短卡件141和多個用於固接驅動PCB板16的長卡件142，驅動PCB板16的底端上安設有散熱片
17,且散熱片17置於傳感PCB板15與驅動PCB板16之間，驅動PCB板16通過引出線18與外部電源電連接。
[0046]在該圖1中，由於前線架13和後線架14的外徑均稍大於定子鐵芯12的外徑，這樣安設在定子鐵芯12兩端上的前後線架，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，又利於線圈19排布及PCB板的安裝。
[0047]相較於現有技術的情況，本實用新型提供的無槽式無刷直流電機，具有以下有益效果:
[0048]I)前線架13和後線架14分別安設在定子鐵芯12的兩端上後形成一表面卷繞線圈19的線圈裝配體，即將定子鐵芯12設計成無齒槽的結構，依靠兩端線架直接來卷繞線圈19，有效避免了現有技術中採用齒槽槽結構進行線圈的方式，該特殊繞線方式有利於降低磁路的損耗，減少線圈19對殼體10的熱阻，使電機線圈19對環境的熱阻下降，提高了連續工作的輸出能力，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。
[0049]2)傳感PCB板15和驅動PCB板16米用內置的方式置於殼體10內，該結構米用內部雙層PCB板的方式來驅動電機，同時為防止驅動電路損壞和電機溫度過高，採用散熱片17來實現內部散熱。該結構的改進有效解決了現有技術電路板外置不便的問題。
[0050]3)該電機沒有齒槽結構，有效避免齒槽轉矩波動及齒槽所引起的損耗，電機的噪音明顯下降，且該電機在靜態時的齒槽扭力幾乎為零。
[0051]4)該無槽結構的設計有效降低了高速運轉時電機的溫升、噪音及振動，該電機在高速運轉中工作性能平穩且幹擾力矩小。
[0052]5)本實用新型還具有結構簡單、設計合理、操作便捷、工作效率高及使用壽命長等特點。
[0053]在本實施例中，前線架13上均勻設有多個分割凸片131，每相鄰兩個分割凸片131之間形成用於卷繞線圈19的前繞線區，線圈19均勻卷繞在每個前繞線區內。多個短卡件141與多個長卡件142之間對應間隔設置，且間隔設置後的相鄰短卡件141與長卡件142之間形成用於卷繞線圈19的後繞線區，每個前繞線區內的線圈19對應卷繞至後繞線區。前後線架的作用是固定帶霍爾元件的PCB板及支撐線圈19，該繞線結構採用分割凸片131、短卡件141與長卡件142作為每個繞線區的分割點，在卷繞線圈19時，只需要順著前後繞線區即可，這種方式，避免出現卷繞線圈19出誤，而且加快了卷繞速度。本實用新型並不局限於分割凸片131、短卡件141及長卡件142的數量，如果是對該這三者數量的改變，只要保證短卡件141及長卡件142的數量總和與分割凸片131 —致即可，那麼也可以理解為對本實用新型的簡單變形或者變換，落入本實用新型的保護範圍。
[0054]在本實施例中，多個短卡件141的末端均設有第一^^頭1411，傳感PCB板15的邊緣處設有多個與第一卡頭1411適配卡接的傳感缺口 151 ;多個長卡件142的末端均設有第二卡頭1421，驅動PCB板16的邊緣處設有多個與第二卡頭1421適配卡接的驅動缺口 161。當然，本實用新型並不局限於上述的卡接結構，可以對兩個卡件上的結構進行改變，只要能保證卡接接口。另外，本實用新型將卡件設計成長短結構，使得傳感PCB板15和驅動PCB板16之間預留一定的空間，不`僅可以安裝散熱片17，還可以加大散熱面積。
[0055]在本實用新型中，定子鐵芯12採用矽鋼片衝制後疊鉚形成圓環狀。因所設計的電機轉速較高，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的內壁和外壁上均塗上絕緣薄膜。
[0056]在實施例中，轉子111由具有強磁性的燒結釹鐵硼製成。這種材料具有高磁能積、高一致性、低失重、優良耐腐蝕性、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。
[0057]在實施例中，轉子組件11還包括轉軸112和多個軸承113 ;轉子111安設在轉軸112的中部上，且轉軸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，並不局限於軸承113類型。在轉子組件11的安裝過程中，要保證轉軸112與轉子111的中心垂直度。由此保證該電機在高速運轉時的穩定性。
[0058]在本實施例中，殼體10包括機殼101和後蓋102 ;機殼101和後蓋102固定連接，轉軸112的一端延伸出機殼101，轉軸112的另一端延伸出後蓋102，且機殼101、後蓋102和轉軸112三者連接後圍合成一腔體，定子鐵芯12、前線架13、後線架14、傳感PCB板15、驅動PCB板16、轉子111和多個軸承113均被密封在該腔體內。將這些部件密封在該腔體內，可有效防止這些部件受損或一些電子元器件進水進雜質等，降低了該電機的故障率，延長了使用壽命。[0059]請進一步參閱圖7-9，如圖7顯示，在相同工作條件下，隨著轉速的增大，現有技術電機和本實用新型電機的噪音也在不斷的增加，在轉速為0-3000rpm，兩者噪音增加的速率很快，在轉速大於0-3000rpm時，本實用新型電機的噪音均小於現有技術電機的噪音，且該相差量大概在IOdBA以上。如圖8顯示，在轉速為0-11800rpm時，現有技術電機的效率大於本實用新型電機的效率，但在轉速大於IlSOOrpm時，本實用新型電機的效率遠大於技術電機的效率，且在最大功率點上本實用新型的電機效率較現有技術有槽直流電機的效率高50%ο如圖9顯示,本實用新型電機在靜態時的齒槽扭力即cogging toeque幾乎為零,而現有技術的齒槽扭力在3.5-6.0mN.m之間波動。通過上述三個對比圖的顯示，本實用新型採用的無槽結構有效降低高速運轉時電機溫升、噪音及振動，提高電機效率；且儘可能消除靜態時電機的齒槽扭力。該結構的電機符合市場的使用標準，便於推廣應用。
[0060]以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是本實用新型並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種無槽式無刷直流電機，其特徵在於，包括殼體、轉子組件、定子鐵芯、前線架和後線架；所述前線架和後線架分別安設在定子鐵芯的兩端上後形成一表面卷繞線圈的線圈裝配體，所述線圈裝配體和轉子組件均容納在殼體內，且所述轉子組件的兩末端分別對應延伸出殼體的兩側，所述轉子組件上的轉子安設磁石後形成轉子磁石，該轉子磁石容納在該定子鐵芯內且與其配合轉動；所述殼體還內置有傳感PCB板和驅動PCB板，所述後線架上延伸有多個用於固接傳感PCB板的短卡件和多個用於固接驅動PCB板的長卡件，所述驅動PCB板的底端上安設有散熱片，且所述散熱片置於傳感PCB板與驅動PCB板之間，所述驅動PCB板通過弓丨出線與外部電源電連接。
2.根據權利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述前線架上均勻設有多個分割凸片，每相鄰兩個分割凸片之間形成用於卷繞線圈的前繞線區，所述線圈均勻卷繞在每個前繞線區內。
3.根據權利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述多個短卡件與多個長卡件之間對應間隔設置，且間隔設置後的相鄰短卡件與長卡件之間形成用於卷繞線圈的後繞線區，每個前繞線區內的線圈對應卷繞至後繞線區。
4.根據權利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述定子鐵芯採用矽鋼片衝制後置柳形成圓環狀。
5.根據權利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述轉子由具有強磁性的燒結釹鐵硼製成。
6.根據權利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述多個短卡件的末端均設有第一卡頭，所述傳感PCB板的邊緣處設有多個與第一卡頭適配卡接的傳感缺口。
7.根據權利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述多個長卡件的末端均設有第二卡頭，所述驅動PCB板的邊緣處設有多個與第二卡頭適配卡接的驅動缺口。
8.根據權利要求1所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述轉子組件還包括轉軸和多個軸承；所述轉子安設在轉軸的中部上，且所述轉軸的兩端分別通過軸承固定在殼體上。
9.根據權利要求8所述的無槽式無刷直流電機，其特徵在於，所述殼體包括機殼和後蓋；所述機殼和後蓋固定連接，所述轉軸的一端延伸出機殼，所述轉軸的另一端延伸出後蓋，且所述機殼、後蓋和轉軸三者連接後圍合成一腔體，所述定子鐵芯、前線架、後線架、傳感PCB板、驅動PCB板、轉子和多個軸承均被密封在該腔體內。
【文檔編號】H02K1/12GK203632516SQ201320587137
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】張國華, 文國錢, 劉勝全 申請人:深圳市恆驅電機有限公司