CN102013780B - 微型无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微型无刷电机，包括定子和安装到定子内的转子，所述转子包括转轴(1)、固定到所述转轴(1)的转子铁芯(2)、安装到所述转子铁芯(2)的若干块磁铁(3)，所述转子还包括两个保护盖(4，5)，所述两个保护盖分别从所述转子铁芯的两端紧配安装到所述转子铁芯，其中一个保护盖包覆所述转子铁芯的一个端面和至少一部分外周表面，另一个保护盖至少包覆所述转子铁芯的另一个端面。这两个保护盖最好是防腐的，用于包覆住转子铁芯的所有外表面。这种电机转子结构简单，便于制造，成本低。此外，还可以向保护盖增设平衡孔，根据需要向平衡孔填充平衡材料以平衡转子；还可以在保护盖上增设扇叶，以在转子转动时形成气流用于冷却电机。

Description

微型无刷电机

技术领域

本发明涉及无刷电机，尤其涉及微型无刷直流电机，所谓微型电机，通常是指体积较小、输出功率在几百瓦以内的电机。

背景技术

图11是现有的一种无刷电机的转子的示意图，该转子包括转轴1’、固定到转轴1’上的转子铁芯、安装到转子铁芯外周表面的磁铁3’。为了防止转子转动时磁铁3’被离心力甩出转子铁芯，通常在转子铁芯外周套设一个保护环6’。保护环6’通常由不锈钢制成，保护环6’要足够薄以免严重降低磁场的使用率。这种保护环的制造较为复杂，成本较高。

此外，转子铁芯两端还分别安装有金属盖子4’和5’，盖子4’和5’用来校准转子的平衡度。即，在安装好盖子4’和5’之后，根据需要在盖子的合适位置挖孔7’，使盖子的质心位置发生改变，从而将整个转子的质心调整到转轴上，实现对转子平衡性的校准。本领域的技术人员应当意识到，金属盖子4’和5’应当具有较大的质量才容易通过钻孔7’来调整整个转子的质心位置。因此，金属盖子4’和5’通常是铜制的，成本较高。此外，质量大的金属盖子还增加了转子的惯性，这是不想要的。还有，在金属盖子上挖孔不方便，提高了加工难度，增大了电机的成本。

因此，亟需一种结构简单、成本低的无刷电机。

发明内容

本发明提供一种结构简单的微型无刷电机，该无刷电机包括定子和安装到定子内的转子，所述转子包括转轴、固定到所述转轴的转子铁芯、安装到所述转子铁芯的若干块磁铁，所述转子还包括两个保护盖，所述两个保护盖分别从所述转子铁芯的两端紧配安装到所述转子铁芯，其中一个保护盖包覆所述转子铁芯的一个端面和至少一部分外周表面，另一个保护盖至少包覆所述转子铁芯的另一个端面。

作为本发明的进一步改进，所述转子铁芯的外周表面具有若干沿轴向延伸的定位凹槽和若干沿轴向延伸的凸棱，所述磁铁通过粘合剂安装到所述转子铁芯的外周表面，每个凹槽位于相邻的两块磁铁之间，每个凸棱位于相邻的两块磁铁之间。

作为本发明的进一步改进，所述两个保护盖与所述转轴为过盈配合，所述两个保护盖紧配安装到所述转子铁芯后基本包覆了所述转子铁芯的所有外表面，所述两个保护盖之间的接合面涂有粘合剂用于密封所述两个保护盖之间的缝隙。

作为本发明的进一步改进，所述定子包括外壳以及固定到外壳内侧的定子铁芯，所述外壳的两个端盖上都设置有若干气孔；所述转子的保护盖的端面包括若干扇叶，所述扇叶在所述转子转动时驱动空气以产生气流，所述气流的流道包括一个端盖上的气孔、转子与所述定子之间的气隙、以及另一个端盖上的气孔。

作为本发明的进一步改进，一部分所述扇叶上还固定有平衡材料用于平衡所述转子。

作为本发明的进一步改进，所述定子铁芯的外周表面还具有若干沿轴向延伸的凹槽，所述气流的流道还包括所述凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述保护盖的端面还包括若干凹孔，所述若干凹孔用于填充平衡材料以平衡所述转子。

本发明的实施例的有益效果是：电机转子包括两个保护盖，这两个保护盖分别从转子铁芯的两端紧配安装到转子铁芯，保护盖包覆转子铁芯的外周表面以防止磁铁从转子铁芯上脱落。这种电机转子结构简单，便于制造，成本低。此外，还可以向保护盖增加平衡材料以平衡转子；进一步地，还可以在保护盖上增设扇叶，以在转子转动时形成气流用于冷却电机。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

附图中：

图1是本发明第一实施例的无刷电机的转子的装配示意图；

图2是图1所示转子铁芯的截面示意图；

图3是图1所示转子装配后的示意图；

图4是本发明第一实施例的无刷电机的定子的示意图；

图5是图3所示转子安装到图4所示的定子后的结构示意图；

图6是本发明第二实施例的无刷电机的转子的示意图；

图7是本发明第三实施例的无刷电机的转子的装配示意图；

图8是图7所示转子装配后的示意图；

图9是本发明第四实施例的无刷电机的转子铁芯的截面示意图；

图10是本发明第五实施例的无刷电机的转子铁芯的示意图；

图11是现有的无刷电机的转子的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

图1是本发明第一实施例的无刷电机的转子的装配示意图，图2是转子铁芯的截面示意图，图3是转子装配后的示意图。

参考图1和图2，该转子包括转轴1、固定到转轴1的转子铁芯2、安装到转子铁芯2的若干块磁铁3、以及分别紧配安装到转子铁芯两端的两个保护盖4和5。所述若干块磁铁3通过粘合剂安装到转子铁芯2的外周表面，沿着转子铁芯2的圆周方向均匀分布。转子铁芯2的外周表面设有若干沿轴向延伸的定位凹槽7，每个定位凹槽7位于相邻的两块磁铁3之间。定位凹槽7既用于安装磁铁3时的定位，也用于安装保护盖4、5时的定位。

保护盖4和5的内侧表面具有定位凸块6用于与定位凹槽7配合。在装配保护盖时，将保护盖的定位凸块6对齐到定位凹槽7，然后分别从转子铁芯2的两端以紧配安装(press fit)的方式将保护盖4和5套装到转子铁芯2，使保护套4、5与转子铁芯2紧配。装配好之后，保护盖4包覆转子铁芯2的一个端面和一部分外周表面，保护盖5包覆转子铁芯的另一个端面和一部分外周表面。为了使保护盖4和5能够更稳固地固定到转子铁芯2上，可以在装配前在定位凹槽7中填充合适的粘合剂。

参考图3，本实施例中，转子装配好之后，保护盖4、5与转子1过盈连接，与转子铁芯2为紧配连接，保护盖4和5一起包覆了转子铁芯2的所有外表面。保护盖4和5相接之处的缝隙中可以填充粘合剂，提高保护盖4和5的密封性。保护盖4和5最好由防腐塑料制成，例如PPS(聚苯硫醚)材料或者POM(聚甲醛)材料，磁铁3是稀土磁铁。保护盖4和5包覆了磁铁3和转子铁芯2，可以防止磁铁3、转子铁芯生锈或者腐蚀。此外，保护盖4和保护盖5的结构可以是完全相同的，以便使用相同的模具去制造，以降低成本。

再参考图3，保护盖4和5的端面包括若干扇叶10，该若干扇叶10位于保护盖的端面上并环绕在转轴1的周围。同一个保护盖上的各个扇叶10朝着同一个方向(顺时针或者逆时针)偏离保护盖的径向，各片扇叶10相对于转轴1倾斜一定的角度。这样，在转子转动时，这两个保护盖的扇叶10将共同驱动空气形成气流，该气流从转子的一端流向另一端，用于冷却无刷电机，下面会结合图4和图5对气流的流道进行详细描述。此外，可以根据需要在一部分扇叶安装平衡材料12，平衡材料12用于平衡转子，使转子的质心位于转轴。平衡材料12最好是密度大的材料，例如金属夹片。本发明的这种平衡转子的方法比现有的方法更简单，更容易实施。另外，保护盖的端部还包括一个加强环11用于与该保护盖的各片扇叶连接，以增强扇叶的强度。加强环11的直径大于转轴1的直径。在两个保护盖4和5都设置了加强环的情况下，最好确保至少一个加强环11的直径不大于转子铁芯处的外径，以便于安装转子。在本实施例中，加强环11与各片扇叶的外端连接，能防止平衡材料12在离心力作用下脱离所述扇叶。在制造保护盖时，可以直接在保护盖上形成上述的扇叶10和加强环11。

图4是本发明第一实施例的无刷电机的定子的示意图，图5是转子安装到该定子后的结构示意图。在图5中，为了清楚地显示转子与定子的位置关系以及显示电机的内部结构，把外壳剖去了四分之一。

参考图4和图5，定子包括外壳30以及固定到外壳内侧的定子铁芯20，外壳的两个端盖上都设置有若干气孔31、32，在转子转动时，保护盖4上的扇叶10吸气，气孔31作为进风口；而保护盖5上的扇叶10向外排气，气孔32作为出风口。

定子铁芯20包括若干沿径向内凸的齿23，每个齿上缠绕有一个线圈元件22，相邻的两个线圈元件22之间存在轴向的缝隙。空气从进气口31进入电机后，一部分空气可流过该轴向的缝隙，从而快速散发线圈元件22产生的热量，冷却定子的线圈元件22、定子铁芯20等。此外，定子铁芯20的外周表面还具有若干沿轴向延伸的凹槽21，使得定子铁芯20与定子外壳30之间具有若干轴向的通道。空气从进气口31进入电机后，一部分空气可流过该轴向的通道，从而冷却定子铁芯20和外壳30。也就是说，转子转动时产生的气流在电机内的流道包括转子与定子之间的气隙、定子铁芯23的齿之间的缝隙、定子铁芯20与外壳之间的轴向通道等。

综上所述，与图10所示的现有无刷电机相比，上述实施例的无刷电机的转子不需要使用不锈钢保护环6’，不需要安装金属盖4’和5’。本发明的无刷电机结构简单，便于制造和装配，并具有自冷却的功能，有效地提高了无刷电机的功率密度。

图6是本发明第二实施例的无刷电机的转子的示意图，本实施例的转子与上一实施例的不同之处在于加强环11的位置。在上一实施例中，如图3所示，加强环11的直径基本上等于转子铁芯处的直径，加强环11位于保护盖远离转子铁芯的端面，并连接各片扇叶10朝外的端部。而在本实施例中，加强环11的直径小于转子铁芯处的直径，加强环11与保护盖的端面连接，并与各片扇叶10的朝内的端部连接。这种结构的保护盖便于制造，容易脱模。本实施例中，保护盖4和保护盖5的结构可以是完全相同的，以便于使用相同的模具去制造，节省成本。

图7是本发明第三实施例的无刷电机的转子的装配示意图，图8是转子装配后的示意图，本实施例的转子尤其适用于油泵和燃料泵中。

参考图7和图8，保护盖4和5的端面没有设置扇叶和加强环，而是预设了若干凹孔13，凹孔31在制造保护盖时一次成型，以简化制造工艺。安装好保护盖之后可以向凹孔13内填充平衡材料以平衡转子。此外，保护盖4和5还设置有卡扣装置9，用于在装配保护盖4和5后使保护盖4、5互相卡合，防止保护盖4、5脱离转子铁芯。本实施例采用的一种卡扣方案是在一个保护盖中设置凸块作为卡位，在另一个保护盖上设置对应的卡扣，当装配好这两个保护盖时，卡位、卡扣刚好扣合在一起。卡扣装置9可以在制造保护盖时一次成型，从而简化了制造过程。两个保护盖之间的接合面8还涂有粘合剂用于密封两个保护盖之间的缝隙。接合面8最好是斜面，以增大密封面积从而提高密封性。作为一种替换方案，可以采用包覆成型的方式在转子铁芯上构造所述两个保护盖，使该转子能适用于需要将电机浸泡在液体中的应用领域。

图9是本发明第四实施例的无刷电机的转子铁芯的截面示意图。与图2所示的转子铁芯相比，本实施例的转子铁芯的外周表面上不仅具有轴向的定位凹槽7，还具有若干沿轴向延伸的凸棱14。凸棱14和定位凹槽7沿着转子铁芯的圆周方向交替分布。凸棱14可用于安装磁铁3过程中的定位。在安装磁铁3时，在转子铁芯的外周表面上涂敷粘合剂，然后将磁铁3安装到转子铁芯表面上贴靠凸棱14的位置。安装好所有的磁铁之后，每个凸棱14将位于相邻的两块磁铁之间，而该相邻的两块磁铁则分别贴靠到该凸棱的两侧。

图10是本发明第五实施例的无刷电机的转子的装配示意图。本实施例的转子与图3所示的转子类似，区别在于，本实施例中保护盖4和5的高度不相同。如图10所示，保护盖4可紧配到转子铁芯，并包覆转子铁芯的一个端面和所有外周表面，而另一个保护5装配到转子铁芯的另一端。保护盖4和保护盖5一起包覆了转子铁芯的所有外表面。此外，保护盖4、5上各具有两个加强环11，这两个加强环11分别连接各片扇叶的两端。

类似地，图8所示的转子中，保护盖4和5的高度也可以不相同。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种微型无刷电机，包括定子和安装到定子内的转子，所述转子包括转轴（1）、固定到所述转轴（1）的转子铁芯（2）、安装到所述转子铁芯（2）的若干块磁铁（3），其特征在于：

所述定子包括外壳（30）以及固定到外壳内侧的定子铁芯（20），所述外壳的两个端盖上都设置有若干气孔（31，32）；

所述转子还包括两个塑料保护盖（4，5），所述两个保护盖分别从所述转子铁芯的两端紧配安装到所述转子铁芯，其中一个保护盖包覆所述转子铁芯的一个端面和至少一部分外周表面，另一个保护盖至少包覆所述转子铁芯的另一个端面；

所述转子保护盖的端面一体成型有若干扇叶（10），所述扇叶在所述转子转动时驱动空气以产生气流，所述气流的流道包括一个端盖上的气孔（31）、转子与所述定子之间的气隙、以及另一个端盖上的气孔（32）。

2.如权利要求1所述的微型无刷电机，其特征在于，所述转子铁芯的外周表面具有若干沿轴向延伸的定位凹槽（7），所述保护盖的内侧表面具有定位凸块（6）用于与所述定位凹槽（7）配合，所述保护盖紧配安装到所述转子铁芯后其定位凸块位于对应的定位凹槽内。

3.如权利要求2所述的微型无刷电机，其特征在于，所述磁铁通过粘合剂安装到所述转子铁芯的外周表面，每个定位凹槽（7）位于相邻的两块磁铁之间，所述定位凹槽（7）填充有粘合剂。

4.如权利要求3所述的微型无刷电机，其特征在于，所述转子的外周表面还具有若干沿轴向延伸的凸棱（14），每个凸棱位于相邻的两块磁铁之间，所述相邻的两块磁铁分别贴靠到对应的凸棱的两侧。

5.如权利要求2所述的微型无刷电机，其特征在于，所述两个保护盖与所述转轴为过盈配合，所述两个保护盖紧配安装到所述转子铁芯后基本包覆了所述转子铁芯的所有外表面，所述两个保护盖之间的接合面（8）涂有粘合剂用于密封所述两个保护盖之间的缝隙。

6.如权利要求5所述的微型无刷电机，其特征在于，所述两个保护盖在紧配安装后通过内侧的卡扣装置（9）互相扣合在一起，所述两个保护盖之间的接合面为斜面。

7.如权利要求1所述的微型无刷电机，其特征在于，一部分所述扇叶上还固定有平衡材料（12）用于平衡所述转子。

8.如权利要求1所述的微型无刷电机，其特征在于，保护盖的远离转子铁芯的端部还包括一个加强环（11）与所述扇叶连接，所述加强环（11）的直径大于所述转轴（1）的直径。

9.如权利要求1所述的微型无刷电机，其特征在于，所述定子铁芯包括若干沿径向内凸的齿（23），每个齿上缠绕有一个线圈元件（22），相邻的两个线圈元件之间存在轴向的缝隙；所述气流的流道还包括所述轴向的缝隙。

10.如权利要求1所述的微型无刷电机，其特征在于，所述定子铁芯的外周表面还具有若干沿轴向延伸的凹槽（21），所述凹槽（21）形成定子铁芯与定子外壳之间的轴向通道，所述气流的流道还包括所述轴向通道。

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