CN105337440A - 一种密封爪极永磁无刷直流电机底座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机及电机底座技术领域，具体来说是一种密封爪极永磁无刷直流电机底座，电机底座具有若干用于与电机爪极铁芯垂直装配固定的盲孔结构，盲孔面用于与爪极铁芯装配配合，其间间隙填充有导热填充物，盲孔结构反面为封闭结构，电机内部产生的热量通过爪极铁芯、导热填充物和相连的底座向外散热。本发明的优点具体是：本装置中的电机开放了输出轴端金属端面，充分利用底座金属的高导热效率，直接与装配界面金属或环境接触，实现高散热特性；同时除了原设计铁芯根部装配面与底座盲孔侧壁之间磁通路走磁，还可以通过铁芯根部端面与底座盲孔底面走磁，铁芯与底座之间潜在走磁磁通量增加，在维持一样的空间结构下，可大大提高电机的潜在输出。

Description

一种密封爪极永磁无刷直流电机底座
[技术领域]
本发明涉及电机及电机底座技术领域，具体来说是一种密封爪极永磁无刷直流电机底座。
[背景技术]
在专利CN104377843A中，我们已经披露了一种应用于发动机控制的电机，其应用例如有：汽车发动机节气门，废弃再循环阀，涡轮增压阀，涡流控制阀等，这些应用环境的苛刻条件决定了电机必须耐高温，耐震动，耐废气侵蚀，同时保证超高寿命使用。
为了满足以上特性，电机的设计实现了全密封结构，定子使用塑料一体覆封，而电机另一个特性是散热。在高载荷应用过程中，电机本身会产生较多热量，而应用又在中高温温度环境，产品的散热特性对产品的整体性能和寿命产生决定性影响。为了封闭爪极铁芯与底座间的装配间隙，采用塑料一体覆封，这虽然实现了整体全密封结构，但还是牺牲了端面金属本来具有的高效散热特性，端面塑料厚度如果太薄则容易脱层，丧失密封性，如果太厚则大大影响散热。传统电机的散热主要通过以下几种方式来实现：空气自然对流散热，主动空气流散热，液体流散热，以及其他媒介接触或辐射散热。
我司研发的公开号为CN104377843A的专利中，已经披露了一种应用于发动机控制的电机，如附图1所示，CN104377843A中发明的电机定子是在一底座3四周垂直均匀固定爪极铁芯1，爪极铁芯1的中心线与转轴7的轴线平行，爪极铁芯1上套装线圈2，电机定子的底座3、底座爪极铁芯1上的线圈2用塑料10覆封，形成桶形塑封件，另有罩盖12盖封在桶形塑封件上，电机转子穿过桶形塑封定子，通过轴承6垂直固定在定子上。在此结构中，可以看到底座3完全为塑料包覆，不利于热量的导出。
[发明内容]
针对上述应用电机的特殊使用需求及对现有电机中散热问题进行改进，本发明提供了一种密封爪极永磁无刷直流电机底座，并根据需要配合高热导率媒介的使用，同时保留整体全密封和高散热特性。
为了实现上述目的，设计一种密封爪极永磁无刷直流电机底座，电机底座具有若干用于与电机爪极铁芯垂直装配固定的盲孔结构，所述盲孔结构具有盲孔面和反面，所述盲孔面用于与爪极铁芯装配配合，所述盲孔结构反面为封闭结构，所述盲孔面与所述爪极铁芯的装配面之间的间隙填充有导热填充物，所述电机内部产生的热量通过爪极铁芯、所述导热填充物和相连的底座向外散热。
电机爪极铁芯根部装配面与电机底座盲孔结构侧壁之间磁通路走磁，以及电机爪极铁芯根部端面与电机底座盲孔结构底面走磁。
密封爪极永磁无刷直流电机的定子为：在电机底座四周垂直均匀固定爪极铁芯，爪极铁芯的中心线与转轴的轴线平行，爪极铁芯上套装线圈绕组，电机转子穿过定子，通过轴承垂直固定在定子上。
电机底座的盲孔面围绕中心均匀分布2n个盲孔，n＝1、2、3……n为任意整数，盲孔外形与爪极铁芯外形对应配合，底座另一面为封闭结构，定子铁芯爪极数为2n，n＝1、2、3……n为任意整数；线圈依次套在各定子爪极铁芯1，所有线圈可以首尾相连形成单相电机或线圈分为2相、3相、4相或n相，爪极铁芯根部装配侧壁和底座盲孔装配侧壁过盈配合以形成牢固一体结构，爪极铁芯根部端面和底座盲孔底面之间间隙配合，为了避免之间空气间隙对导热产生阻隔效应，其间可填充高导热系数填充物。
本发明的优点具体是：
1.本装置中的电机开放了输出轴端金属端面，充分利用底座金属的高导热效率，直接与装配界面金属或环境接触，实现高散热特性；
2.电机内部热量通过铁芯向底座传输过程中，铁芯之间的间隙可以通过加入高导热系数填充物，使内部热量可以快速输出；
3.同时底座输出轴端外露端面是封闭结构，为平面或其他易散热型面，电机整体维持密封特性，且机械结构更可靠；
4.本装置除了原设计铁芯根部装配面与底座盲孔侧壁之间磁通路走磁，还可以通过铁芯根部端面与底座盲孔底面走磁，铁芯与底座之间的潜在走磁磁通量增加，在维持一样的空间结构下，可大大提高电机的潜在输出。
[附图说明]
图1是现有技术(专利文献CN104377843A)中电机结构的剖视图；
图2是本发明中铁芯线圈的立体结构图；
图3是本发明中底座的立体结构图；
图4是本发明底座铁芯线圈绕组装配结构立体图；
图1中：1.爪极铁芯2.线圈3.底座4.转子永磁体磁钢5.转子碟片6.轴承7.转轴8.传感器磁钢9.线圈骨架10.导热塑料11.静密封圈12.罩盖13.动密封圈14.插针15.霍尔传感器16.安装螺钉17.卡勾；
图2至图4中：1.爪极铁芯2.线圈3.底座18.铁芯根部装配侧壁19.铁芯根部端面20.底座盲孔面21.底座盲孔装配侧壁22.底座盲孔底面23.底座筋条24.底座反面；
指定图4作为本发明的摘要附图。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的密封爪极永磁无刷直流电机底座3具有用于与电机爪极铁芯1垂直装配固定的盲孔结构，盲孔结构具有盲孔面20和反面24，盲孔面20用于与爪极铁芯1装配配合，反面24为封闭结构，如平面或其他易散热型面。
本发明的实施方式的电机具有：本发明的实施方式的底座3，以及装配于底座3盲孔结构中的爪极铁芯1。
本发明的电机定子是：在一底座3四周垂直均匀固定爪极铁芯1，爪极铁芯1的中心线与转轴7的轴线平行，爪极铁芯1上套装线圈绕组2。电机转子穿过定子，通过轴承6垂直固定在定子上。
本实施方式的底座3为一定厚度结构(平面或其他易散热结构)，在不对铁芯绕线组做调整的情况下，底座3由通孔结构改为盲孔结构。底座3盲孔面20围绕中心均匀分布2n(n＝1,2,3…n为任意整数)个盲孔，盲孔外形与爪极铁芯外形对应配合，铁芯绕线组插入过程中与底座盲孔装配侧壁21过盈配合形成机械结合体。底座另一面为封闭结构(除输出轴孔-通过其他方式密封，参见专利CN104377843A)。爪极铁芯1的中心线与转轴7的轴线平行，爪极铁芯1上套装线圈2绕组，线圈2绕组首尾相连，构成单相电机，或者，将线圈2分为2相、3相、4相或n相。爪极铁芯1根部装配侧壁18和底座盲孔装配侧壁21过盈配合以形成牢固一体结构，爪极铁芯1根部端面19和底座盲孔底面22之间间隙配合。为了避免之间空气间隙对导热产生阻隔效应，其间可填充高导热系数填充物。
在本发明中，定子铁芯爪极数为2n(n＝1、2、3……n为任意整数)；线圈2依次套在各定子爪极铁芯1上(如图2所示)，所有线圈2可以首尾相连形成单相电机，亦可将线圈2分为2相、3相(n为3的倍数)、4相(n为4的倍数)、5相(n为5的倍数)，以此类推；
在装配之前，可以于底座盲孔底面22表面添加一层导热填充物。如图2及图3所示，一旦装配完成，铁芯1根部端面19与底座盲孔底面22之间的微小空气间隙被导热填充物填满，形成连续散热介质。热量由铁芯1可以同时通过底座盲孔底面22和底座筋条23传输，并通过底座3外表面较大金属面积向外散热。底座外表面一般为装配端面，与对配金属面接触，可以形成有效的介质散热。或者底座外表面为其他散热结构实现散热。试验证明，相比现有技术的设计结构散热速度得到大大提高，特别是在高温段。
本发明的底座3不但在散热性能上得到大大改善，同时在铁芯1与底座3之间的导磁性能上同时得到提升。在CN104377843A设计中，参见图1，铁芯1相邻各极之间主要通过底座盲孔装配侧壁18走磁。磁通面积受限。而在本发明的如图3结构的底座设计中，铁芯1根部端面19与底座盲孔底面22之间可以同时走磁，相同空间体积下，这大大增加了潜在磁通量。在目前配置结构下，通过微调其他相关参数，提高此部位的瓶颈磁通，从而提高整体的输出性能(比如扭矩或功率)。
以上对密封爪极永磁无刷直流电机高散热特性底座设计的实施方案作了说明。本发明不局限于图示的实例，在本发明的基本结构范围内，定子爪极铁芯数可以是任意2n个(n＝1，2，3…n为任意整数)，电机可以是单相也可以是多相结构，底座输出端面结构可以作出多种变更。

Claims (4)

1.一种密封爪极永磁无刷直流电机底座，其特征在于电机底座具有若干用于与电机爪极铁芯垂直装配固定的盲孔结构，所述盲孔结构具有盲孔面和反面，所述盲孔面用于与爪极铁芯装配配合，所述盲孔结构反面为封闭结构，所述盲孔面与所述爪极铁芯的装配面之间的间隙填充有导热填充物，所述电机内部产生的热量通过爪极铁芯、所述导热填充物和相连的底座向外散热。
2.如权利要求1所述的一种密封爪极永磁无刷直流电机底座，其特征在于电机爪极铁芯根部装配面与电机底座盲孔结构侧壁之间磁通路走磁，以及电机爪极铁芯根部端面与电机底座盲孔结构底面走磁。
3.如权利要求1所述的一种密封爪极永磁无刷直流电机底座，其特征在于密封爪极永磁无刷直流电机的定子为：在电机底座四周垂直均匀固定爪极铁芯，爪极铁芯的中心线与转轴的轴线平行，爪极铁芯上套装线圈绕组，电机转子穿过定子，通过轴承垂直固定在定子上。
4.如权利要求1所述的一种密封爪极永磁无刷直流电机底座，其特征在于电机底座的盲孔面围绕中心均匀分布2n个盲孔，n＝1,2,3…n为任意整数，盲孔外形与爪极铁芯外形对应配合，底座另一面为封闭结构，定子铁芯爪极数为2n，n＝1、2、3……n为任意整数；线圈依次套在各定子爪极铁芯1，所有线圈可以首尾相连形成单相电机或线圈分为2相、3相、4相或n相，爪极铁芯根部装配侧壁和底座盲孔装配侧壁过盈配合以形成牢固一体结构，爪极铁芯根部端面和底座盲孔底面之间间隙配合，为了避免之间空气间隙对导热产生阻隔效应，其间可填充高导热系数填充物。
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