CN105515328A - 一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，具体为一种重量更低、发热量低、占用空间小，同时做到防尘的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，包括转子轴1、前端盖2、绝缘骨架3、定子铁芯4、槽楔5、绕组6、后端盖7、滚珠轴承8、平衡铜套9、磁钢10和转子铁芯11；所述转子轴1上依次设有转子铁芯11和磁钢10，所述定子铁芯4内设有绕组6，所述定子铁芯4的两端分别设有绝缘骨架3、所述定子铁芯4上还设有槽楔5，所述前端盖2和后端盖7分别盖合在槽楔5的两端，所述前端盖2和后端盖7分别为镂空结构，所述磁钢10和转子铁芯11位于绕组6中且转子轴1两侧分别依次安装有平衡铜套9和滚珠轴承8；所述两个滚珠轴承8分别与前端盖2和后端盖7相抵。

Description

一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体为一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机。

背景技术

目前在电动工具领域中，其电机的选择绝大部分采用交流串激电机。

随着锂电池技术的发展，在野外或高空作业时，无绳电动工具也得到了广泛的应用，这一类工具目前市场上普遍采用的是直流有刷电机。

随着电动工具的不断发展，更节能，动力更强劲，体积更小，重量更轻的需求也越来越强烈，无刷电机技术在电动工具上的应用便应运而生。

以下是目前用于电动工具中的电机的种类间各项参数的比较：

	交流串激电机	直流有刷电机	直流无刷电机
				适用电源	交流50Hz	直流	交流，直流
相同输出功率下体积大小	大	较小	小
				相同体积小力矩大小	小	大	大
相同功率和力矩下重量	重	较轻	轻
				电机效率	低	较高	非常高
对使用环境要求	低	高	高
				噪音	大	较小	小
电磁干扰	大	大	小
				成本	低	较高	高

目前，电动工具大多采用的是交流串激电机，虽然电机体积大，力矩小，重量重，噪音大，电磁干扰也大，但由于其成本低，对使用环境要求低，可以在恶劣的环境下工作，因而目前大多数电动工具还是采用这种串激电机。

无刷电机和串激电机的区别在于：从结构上看，串激电机的定子和转子都是采用硅钢片铁芯，定转子都有绕组，在转子上有换向器，定子上有电刷。在通电的时候定转子的绕组产生磁性，通过换向器来换向来实现正常工作。无刷电机其定子是采用硅钢片铁芯并饶有绕组，转子是用高性能的钕铁硼强磁材料。电机结构相对简单，但其换向是根据检测到的霍尔信号通过电子元器件来实现换向的。

而直流有刷电机和直流无刷电机的区别是：是否配置有常用的电刷-换向器。有刷直流电机的换向一直是通过电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。而直流无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，噪声更小，事实上无需维护，寿命更长。由于直流有刷电机的转子同样采用了磁性材料，也无法在有铁屑的场合使用。

为了在恶劣的环境中正常工作，就需要真正将电机密封起来。事实上，无刷电机大多采用IP54等防护等级。这样一来，由于风道受阻，电机的散热就成一个问题。而串激电机的风道畅通，无刷电机体积较同功率的串激电机要小，但并不能发挥出无刷电机真正的特点。

从上述描述可以看出，在电动工具和园林工具中不论采用何种电机，其实都希望能在采用该电机输出的情况下，提高功率密度。

由于无刷电机的特点，在相同输出功率和力矩情况下，无刷电机体积小，温升低，可以达到高功率密度的输出，而此时就存在电机发热及散热的问题，若将无刷电机引用至电动工具或园林工具中，则需要减小发热及提高散热，通常目前现有技术的电机散热有自然散热、风冷，而采用风冷可以进一步提高散热的效果，同时无刷电机本身并不一定需要风扇来进行强制冷却。但目前电动工具风扇除了主要冷却电机实现降温，还兼顾到去除切削，磨削等出来的粉尘杂物等，为了适应目前电动工具结构，无刷电机大多也需要设置风扇。这样一来，无刷电机的功率密度就可以做的很大，体积就可以缩减掉很多，同时散热和通风能力也会变的更强。

可以看出无刷电机的小体积、大功率、采用风冷技术是今后电动工具和园林工具的发展趋势。

发明内容

本发明旨在提供一种可使得电动工具处于稳定高功率密度状态的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，包括转子轴、前端盖、绝缘骨架、定子铁芯、槽楔、绕组、后端盖、滚珠轴承、平衡铜套、磁钢和转子铁芯；所述转子轴上依次设有转子铁芯和磁钢，所述定子铁芯内设有绕组，所述定子铁芯的两端分别设有绝缘骨架、所述定子铁芯上还设有槽楔，所述前端盖和后端盖分别盖合在槽楔的两端，所述前端盖和后端盖分别为镂空结构，所述磁钢和转子铁芯位于绕组中且转子轴两侧分别依次安装有平衡铜套和滚珠轴承；所述两个滚珠轴承分别与前端盖和后端盖相抵。

根据上述方案可以看出本发明具有如下优点：将槽楔分别与前端盖、后端盖连接，使得槽楔分别与前端盖、后端盖构成了一个密封结构，转子轴由转子铁芯与绕组之间产生的电磁力进行转动，这样的结构再安装在电动工具中，对于又由于前端盖和后端盖分别为镂空结构使得无刷电机具有风道，同时由于风叶的助力，使其散热效率很高，在非常小的空间内无刷电机保持高功率密度的同时，且散热更好，重量更轻，甚至也可以不再需要风扇就可以达到较好的通风散热效果。

作为改进，所述前端盖、后端盖表面设有风道。

作为改进，所述绕组也为镂空结构。

作为改进，所述前端盖与槽楔为可拆式连接。

作为改进，所述后端盖也与槽楔为可拆式连接。

为了保证高功率电动工具的稳定输出，还可以有另一种技术方案：一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，包括转子轴、前端盖、绝缘骨架、定子铁芯、转子密封罩、绕组、后端盖、滚珠轴承、平衡铜套、磁钢、转子铁芯和紧固螺钉；所述转子轴上依次设有转子铁芯和磁钢，所述定子铁芯内设有绕组，所述定子铁芯的两端分别设有绝缘骨架、所述定子铁芯上还设有槽楔，所述前端盖上通过紧固螺钉安装有转子密封罩，所述转子轴穿过转子密封罩，所述转子铁芯和磁钢安装在转子密封罩内，所述前端盖与定子铁芯的一端连接，所述后端盖与定子铁芯的另一端连接，所述磁钢和转子铁芯位于绕组中且转子轴两侧分别依次安装有平衡铜套和滚珠轴承，所述一端的滚珠轴承与前端盖相抵，另一端的滚珠轴承与转子密封罩相抵。

根据上述方案可以看出本发明具有如下优点：相比上一种技术方案，该技术方案在转子铁芯与前端盖上再套设有一个转子密封罩，由于转子密封罩本身具有导磁功能，使得该电机的正常工作并不会受影响，但由于其另一侧的后端盖、滚珠轴承、平衡铜套可以不再需要，而使得其空间大大降低，而且散热面积更大，散热效果更好；同时还可以将节省掉的滚珠轴承、平衡铜套安装在电动工具中，这样就无需再用前端盖，从而又进一步的缩减了占用空间和电动工具的重量。

作为改进，所述后端盖与定子铁芯的另一端连接为可拆式连接。

作为改进，所述绕组也为镂空结构。

附图说明

图1为本发明的实施例一高功率密度的用于电动工具中的无刷电机的结构示意图。

图2为本发明的实施例二高功率密度的用于电动工具中的无刷电机的结构示意图。

图3为本发明的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机的侧视图。

附图说明：1、转子轴，2、前端盖，3.绝缘骨架，4、定子铁芯，5、槽楔，6、绕组，7、后端盖，8、滚珠轴承，9、平衡铜套，10、磁钢，11、转子铁芯，12、锁紧螺钉，13、转子密封罩，14、风叶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

实施例一，结合附图1和3所示，一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，包括转子轴1、前端盖2、绝缘骨架3、定子铁芯4、槽楔5、绕组6、后端盖7、滚珠轴承8、平衡铜套9、磁钢10和转子铁芯11；所述转子轴1上依次设有转子铁芯11和磁钢10，所述定子铁芯4内设有绕组6，所述定子铁芯4的两端分别设有绝缘骨架3、所述定子铁芯4上还设有槽楔5，所述前端盖2和后端盖7分别盖合在槽楔5的两端，所述前端盖2和后端盖7分别为镂空结构，所述磁钢10和转子铁芯11位于绕组6中且转子轴1两侧分别依次安装有平衡铜套9和滚珠轴承8；所述两个滚珠轴承8分别与前端盖2和后端盖7相抵；所述前端盖2、后端盖7表面设有风道；所述绕组6也为镂空结构；所述前端盖2与槽楔5为可拆式连接；所述后端盖7也与槽楔5为可拆式连接。

实施例一的方案，该无刷电机在使用时，前端盖2和后端盖7与槽楔5密封，使得转子铁芯11位于密封的空间内，同时转子铁芯11位于绕组6内，并不影响无刷电机的工作，同时前端盖2、绕组6和后端盖7分别为镂空结构，大大提高了无刷电机的使用范围，特别是针对无刷电机在未来电动工具本身就需要保持高功率密度的条件下，可以将体积做的更小，保持更好的通风和散热效果，电机的体积和重量大大降低，使得电动工具的体积可以做的更小更轻便。

实施例二，结合附图2和3所示，一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，包括转子轴1、前端盖2、绝缘骨架3、定子铁芯4、转子密封罩13、绕组6、后端盖7、滚珠轴承8、平衡铜套9、磁钢10、转子铁芯11和紧固螺钉12；所述转子轴1上依次设有转子铁芯11和磁钢10，所述定子铁芯4内设有绕组6，所述定子铁芯4的两端分别设有绝缘骨架3、所述定子铁芯4上还设有槽楔5，所述前端盖2上通过紧固螺钉12安装有转子密封罩13，所述转子轴1穿过转子密封罩13，所述转子铁芯11和磁钢10安装在转子密封罩13内，所述前端盖2与定子铁芯4的一端连接，所述后端盖7与定子铁芯4的另一端连接，所述磁钢10和转子铁芯11位于绕组6中且转子轴1两侧分别依次安装有平衡铜套9和滚珠轴承8，所述一端的滚珠轴承8与前端盖2相抵，另一端的滚珠轴承8与转子密封罩13相抵；所述后端盖7与定子铁芯4的另一端连接为可拆式连接；所述绕组6也为镂空结构。

实施例二的方案，该无刷电机对于实施例一的方案有很大改进，其改进在于直接通过一个转子密封罩13将转子铁芯11和磁钢10直接密封在转子密封罩13与前端盖2形成的空间内，而安装在转子密封罩13外平衡铜套9和滚珠轴承8对于设计者来说就可以有更多的安装方式的选择，例如直接安装在电动工具中，再将含转子密封罩13的前端盖2装入电动工具中，这样的结构就无需后端盖7的设计，从而大大的节约了空间，而且同样无需再进一步的设计散热装置和密封装置，同样在高功率密度的输出情况下可达到重量更低、发热量低、占用空间小。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，包括转子轴(1)、前端盖(2)、绝缘骨架(3)、定子铁芯(4)、槽楔(5)、绕组(6)、后端盖(7)、滚珠轴承(8)、平衡铜套(9)、磁钢(10)和转子铁芯(11)；所述转子轴(1)上依次设有转子铁芯(11)和磁钢(10)，所述定子铁芯(4)内设有绕组(6)，所述定子铁芯(4)的两端分别设有绝缘骨架(3)、所述定子铁芯(4)上还设有槽楔(5)，所述前端盖(2)和后端盖(7)分别盖合在槽楔(5)的两端，所述前端盖(2)和后端盖(7)分别为镂空结构，所述磁钢(10)和转子铁芯(11)位于绕组(6)中且转子轴(1)两侧分别依次安装有平衡铜套(9)和滚珠轴承(8)；所述两个滚珠轴承(8)分别与前端盖(2)和后端盖(7)相抵，所述转子轴(1)上还套设有风叶(14)。

2.根据权利要求1所述的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，其特征在于：所述前端盖(2)、后端盖(7)表面设有风道。

3.根据权利要求1所述的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，其特征在于：所述绕组(6)也为镂空结构。

4.根据权利要求1所述的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，其特征在于：所述前端盖(2)与槽楔(5)为可拆式连接。

5.根据权利要求1所述的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，其特征在于：所述后端盖(7)也与槽楔(5)为可拆式连接。

6.一种高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，包括转子轴(1)、前端盖(2)、绝缘骨架(3)、定子铁芯(4)、转子密封罩(13)、绕组(6)、后端盖(7)、滚珠轴承(8)、平衡铜套(9)、磁钢(10)、转子铁芯(11)和紧固螺钉(12)；所述转子轴(1)上依次设有转子铁芯(11)和磁钢(10)，所述定子铁芯(4)内设有绕组(6)，所述定子铁芯(4)的两端分别设有绝缘骨架(3)、所述定子铁芯(4)上还设有槽楔(5)，所述前端盖(2)上通过紧固螺钉(12)安装有转子密封罩(13)，所述转子轴(1)穿过转子密封罩(13)，所述转子铁芯(11)和磁钢(10)安装在转子密封罩(13)内，所述前端盖(2)与定子铁芯(4)的一端连接，所述后端盖(7)与定子铁芯(4)的另一端连接，所述磁钢(10)和转子铁芯(11)位于绕组(6)中且转子轴(1)两侧分别依次安装有平衡铜套(9)和滚珠轴承(8)，所述一端的滚珠轴承(8)与前端盖(2)相抵，另一端的滚珠轴承(8)与转子密封罩(13)相抵。

7.根据权利要求6所述的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，其特征在于：所述后端盖(7)与定子铁芯(4)的另一端连接为可拆式连接。

8.根据权利要求6所述的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，其特征在于：所述绕组(6)也为镂空结构。

9.根据权利要求6所述的高功率密度的用于电动工具中的无刷电机，其特征在于：所述转子轴(1)上也套设有风叶(14)。