CN106849448B

CN106849448B - 齿槽型无铁芯无刷直流电机

Info

Publication number: CN106849448B
Application number: CN201710238824.6A
Authority: CN
Inventors: 朱幕松
Original assignee: Individual
Current assignee: Yuyao Quehui Motor Manufacturing Co ltd
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: CN106849448A

Abstract

一种齿槽型无铁芯无刷直流电机，由铝合金外壳、台阶式转子轴、卡装式内转子、杯型外转子、塑料端盖、齿槽型电枢线圈组成，与现有无铁芯直流电机的“空心杯”线圈相比，所述齿槽型电枢线圈的线圈骨架在外表、线圈在内部，外形精度高，线圈有保护外套不容易受伤，齿槽型电枢线圈的安装机械强度高、可靠性好；所述齿槽型电枢线圈的6个单线圈切割磁力线的有效面积的比值大，不仅无铁芯损耗，而且线损也小，齿槽型电枢线圈采取多股漆包线并联绕制工艺简单、灵活、可靠、骨架空间利用率高，三相线圈跨槽连线时，多股漆包线变为扁线跨线节约骨架空间；左、右圆锥卡加强了所述卡装式内转子内永磁圈的结构强度，有效克服所述内永磁圈在转子高速旋转时产生的离心力引起的松动。

Description

齿槽型无铁芯无刷直流电机

技术领域

本发明涉及一种无铁芯无刷直流电机，确切地说是一种齿槽型无铁芯无刷直流电机。

背景技术

目前市场上有一种叫做“空心杯”的无铁芯直流电机”，所述的“空心杯”是一种在筒型骨架上缠绕漆包线的电枢线圈，有刷电机的“空心杯”是转子线圈，无刷电机的“空心杯”是定子线圈，例如专利号是：“2010206861514”名称是“无铁芯损耗的内外转子无刷直流电机”，是一种无铁芯损耗的“空心杯”定子线圈的无刷直流电机，“空心杯”线圈的工艺已经成熟，是目前无铁芯直流电机定型的核心技术，然而现有的“空心杯”线圈并非完美，其缺点在于：1.“空心杯”线圈骨架在内部、线圈在外部，工艺复杂、外形精度差。2.线圈没有保护外套容易受伤，“空心杯”线圈的安装机械强度脆弱、可靠性差。

发明内容

为了克服现有无铁芯无刷直流电机的不足，本发明推出一种齿槽型无铁芯无刷直流电机，它是用齿槽型定子线圈代替“空心杯” 线圈的无铁芯无刷直流电机，齿槽型线圈骨架在外部、线圈在内部，工艺简单、外形精度高，线圈有保护外套不容易受伤，安装机械强度高、可靠性好。

所述齿槽型无铁芯无刷直流电机所采取的技术方案是由铝合金外壳、台阶式转子轴、卡装式内转子、杯型外转子、塑料端盖、齿槽型电枢线圈组成，所述齿槽型无铁芯无刷直流电机属于中、高速电机，电机转子的磁极是从2极到20极的范围选用，本方案电机转子的磁极以4极为例说明，其结构特点是：所述齿槽型无铁芯无刷直流电机设置铝合金外壳，铝合金外壳左端外圆设置4角法兰盘，4角法兰盘的4角设置4个安装孔，铝合金外壳左端内圆设置左轴承架，左轴承架左端制有阻挡台，轴承架内圆安装左轴承，铝合金外壳右端设置筒型壳，所述4角法兰盘、轴承架和筒型壳一体化铸造成型，所述台阶式转子轴中部粗、左、右端细，左细轴安装在所述左轴承内圆，右细轴安装卡装式内转子，中部粗轴安装杯型外转子，所述杯型外转子设置转子架，转子架是铝合金制造，转子架内圆紧配安装在所述粗轴外圆，转子架外圆紧配安装导磁筒，所述导磁筒内圆设置4块大小相等的弧形永磁体，弧形永磁体用钕铁硼强磁材料制造，弧形永磁体的磁极是径向的，弧形永磁体正视为方形、右视为弧形，4块弧形永磁体在导磁圈内圆排列成外永磁圈，每块弧形永磁体的N极、S极相互交替排列，所述外永磁圈右端与导磁筒右端一致，外永磁圈与导磁筒内圆吸合后用A、B胶粘接；所述卡装式内转子设置4块大小相等的卡装式永磁体，卡装式永磁体用钕铁硼强磁材料制造，卡装式永磁体的磁极是径向的，卡装式永磁体正视为方形、左视为弧形、截面为燕尾形，4块卡装式永磁体在台阶式转子轴右端外圆排列成内永磁圈，每块卡装式永磁体的N极、S极相互交替排列，所述内永磁圈内圆设置左圆锥台和右圆锥台，所述台阶式转子轴的所述粗轴右端设置左圆锥卡，所述左圆锥卡与所述左圆锥台的锥度一致，所述台阶式转子轴的右细轴右端制有螺丝钉，螺丝钉上安装螺母轴，所述螺母轴左端设置右圆锥卡，所述右圆锥卡与所述右圆锥台的锥度一致，所述螺母轴左端中心制有螺母孔、右端中心制有短轴，所述螺母轴与所述台阶式转子轴的螺丝钉拧紧，将4块卡装式永磁体紧固成卡装式内转子，所述卡装式内转子的内永磁圈与所述杯型外转子的外永磁圈之间设置均匀气隙，内、外永磁圈的高度相等，并且对齐，外永磁圈的4块永磁体与内永磁圈的4块卡装式永磁体位置相对一致、磁极方向相反，形成4个闭合磁路；所述铝合金外壳的筒型壳右端设置塑料端盖，塑料端盖中心设置右轴承架，右轴承架右端制有阻挡台，右轴承架内圆安装右轴承，右轴承内圆安装在所述台阶式转子轴的短轴上，所述塑料端盖设置上、下定位槽，所述筒型壳右端设置上、下定位方孔，上、下定位方孔与所述上、下定位槽对齐，上、下定位方孔与上、下定位槽内设置上、下定位螺母，上、下定位螺母为方型，塑料端盖右端设置锅型盖板，塑料端盖与锅型盖板均设置一致的上、下螺孔，上、下螺孔内的上、下螺钉拧在上、下定位螺母上，将塑料端盖与锅型盖板紧固在筒型壳右端；所述塑料端盖设置定子线圈槽，定子线圈槽内安装齿槽型电枢线圈，定子线圈槽与齿槽型电枢线圈之间的空隙用A、B胶粘接，所述齿槽型电枢线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置6个等分的线圈芯架，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成6个等分的弧圈架，线圈芯架位于弧圈架中间，6个等分的弧圈架相邻之间设置6个等分的槽口，所述内筒架、线圈芯架和弧圈架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和弧圈架是用高强度塑料一体化注塑成所述齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成6个等分的T型齿牙， 6个等分的槽口内形成6个等分的齿槽，6个齿槽内绕制6个单线圈，每个单线圈用多股漆包线绕制，6个单线圈按照Y形电路连接成三相线圈，相邻之间的单线圈绕制方向互为相反，每一相线圈是齿槽型线圈骨架直径线上相对的两个单线圈串联，两个单线圈中的一个线圈的尾端与另一个线圈的首端连接，每相线圈的首端为三相线圈输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈中性线，所述三相线圈在齿槽型线圈骨架内灌注A、B胶整形后固化，所述塑料端盖下方设置下线孔，三相线圈输出线经过下线孔引出塑料端盖，所述齿槽型电枢线圈位于所述均匀气隙中间，所述线圈芯架的长度等于所述内、外永磁圈的高度，并且与内、外永磁圈左、右端一致，齿槽型电枢线圈右上端设置3个霍尔位置传感器，3个霍尔位置传感器相邻之间的电角度为120度，3个霍尔位置传感器分别位于齿槽型线圈骨架3个相邻的槽口处，用A、B胶粘接方式安装，所述塑料端盖上方设置3个上线孔，3个霍尔位置传感器的输出线经过3个相邻的槽口和3个上线孔引出塑料端盖，所述锅型盖板设置出线孔，三相线圈输出线和3个霍尔位置传感器的输出线在锅型盖板内汇聚一股输出线缆从出线孔引出。

所述齿槽型无铁芯无刷直流电机的有益效果在于：与现有无铁芯无刷直流电机的“空心杯”线圈相比，所述齿槽型电枢线圈的结构类似于传统电机的齿槽型铁芯线圈的结构，所述齿槽型线圈骨架在外表、线圈在内部，外形精度高，线圈有保护外套不容易受伤，齿槽型电枢线圈的安装机械强度高、可靠性好；所述6个单线圈切割磁力线的有效面积的比值大，不仅无铁芯损耗，而且线损也小，齿槽型电枢线圈采取多股漆包线并联绕制工艺简单、灵活、可靠、骨架空间利用率高，三相线圈跨槽连线时，多股漆包线变为扁线跨线节约骨架空间；所述左、右圆锥卡加强了所述卡装式内转子内永磁圈的结构强度，有效克服所述内永磁圈在转子高速旋转时产生的离心力引起的松动。

附图说明

图1为齿槽型无铁芯无刷直流电机正视剖面结构示意图。

图2为齿槽型电枢线圈的右视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

所述齿槽型无铁芯无刷直流电机所采取的技术方案是由铝合金外壳、台阶式转子轴、卡装式内转子、杯型外转子、塑料端盖、齿槽型电枢线圈组成，所述齿槽型无铁芯无刷直流电机属于中、高速电机，电机转子的磁极是从2极到20极的范围选用，本方案电机转子的磁极以4极为例说明，其结构特点是：在图1、图2中，所述齿槽型无铁芯无刷直流电机设置铝合金外壳，铝合金外壳左端外圆设置4角法兰盘1，4角法兰盘的4角设置4个安装孔2，铝合金外壳左端内圆设置左轴承架，左轴承架左端制有阻挡台3，轴承架内圆安装左轴承4，铝合金外壳右端设置筒型壳5，所述4角法兰盘、轴承架和筒型壳一体化铸造成型，所述台阶式转子轴6中部粗、左、右端细，左细轴安装在所述左轴承内圆，右细轴安装卡装式内转子，中部粗轴安装杯型外转子，所述杯型外转子设置转子架7，转子架是铝合金制造，转子架内圆紧配安装在所述粗轴外圆，转子架外圆紧配安装导磁筒8，所述导磁筒内圆设置4块大小相等的弧形永磁体9，弧形永磁体用钕铁硼强磁材料制造，弧形永磁体的磁极是径向的，弧形永磁体正视为方形、右视为弧形，4块弧形永磁体在导磁圈内圆排列成外永磁圈10，每块弧形永磁体的N极、S极相互交替排列，所述外永磁圈右端与导磁筒右端一致，外永磁圈与导磁筒内圆吸合后用A、B胶粘接；所述卡装式内转子设置4块大小相等的卡装式永磁体11，卡装式永磁体用钕铁硼强磁材料制造，卡装式永磁体的磁极是径向的，卡装式永磁体正视为方形、右视为弧形、截面为燕尾形，4块卡装式永磁体在台阶式转子轴右端外圆排列成内永磁圈12，每块卡装式永磁体的N极、S极相互交替排列，所述内永磁圈内圆设置左圆锥台和右圆锥台，所述台阶式转子轴的所述粗轴右端设置左圆锥卡13，所述左圆锥卡与所述左圆锥台的锥度一致，所述台阶式转子轴的右细轴右端制有螺丝钉14，螺丝钉上安装螺母轴，所述螺母轴左端设置右圆锥卡15，所述右圆锥卡与所述右圆锥台的锥度一致，所述螺母轴左端中心制有螺母孔16、右端中心制有短轴17，所述螺母轴与所述台阶式转子轴的螺丝钉拧紧，将4块卡装式永磁体紧固成卡装式内转子，所述卡装式内转子的内永磁圈与所述杯型外转子的外永磁圈之间设置均匀气隙，内、外永磁圈的高度相等，并且对齐，外永磁圈的4块永磁体与内永磁圈的4块卡装式永磁体位置相对一致、磁极方向相反，形成4个闭合磁路；所述铝合金外壳的筒型壳右端设置塑料端盖18，塑料端盖中心设置右轴承架，右轴承架右端制有阻挡台19，右轴承架内圆安装右轴承20，右轴承内圆安装在所述台阶式转子轴的短轴上，所述塑料端盖设置上、下定位槽，所述筒型壳右端设置上、下定位方孔21，上、下定位方孔与所述上、下定位槽对齐，上、下定位方孔与上、下定位槽内设置上、下定位螺母22，上、下定位螺母为方型，塑料端盖右端设置锅型盖板23，塑料端盖与锅型盖板均设置一致的上、下螺孔，上、下螺孔内的上、下螺钉24拧在上、下定位螺母上，将塑料端盖与锅型盖板紧固在筒型壳右端；所述塑料端盖设置定子线圈槽，定子线圈槽内安装齿槽型电枢线圈25，定子线圈槽与齿槽型电枢线圈之间的空隙用A、B胶粘接，所述齿槽型电枢线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架26和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置6个等分的线圈芯架27，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成6个等分的弧圈架28，线圈芯架位于弧圈架中间，6个等分的弧圈架相邻之间设置6个等分的槽口29，所述内筒架、线圈芯架和弧圈架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和弧圈架是用高强度塑料一体化注塑成所述齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成6个等分的T型齿牙， 6个等分的槽口内形成6个等分的齿槽30，6个齿槽内绕制6个单线圈31，每个单线圈用多股漆包线绕制，6个单线圈按照Y形电路连接成三相线圈，相邻之间的单线圈绕制方向互为相反，每一相线圈是齿槽型线圈骨架直径线上相对的两个单线圈串联，两个单线圈中的一个线圈的尾端与另一个线圈的首端连接，每相线圈的首端为三相线圈输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈中性线，所述三相线圈在齿槽型线圈骨架内灌注A、B胶整形后固化，所述塑料端盖下方设置下线孔32，三相线圈输出线经过下线孔引出塑料端盖，所述齿槽型电枢线圈位于所述均匀气隙中间，所述线圈芯架的长度等于所述内、外永磁圈的高度，并且与内、外永磁圈左、右端一致，齿槽型电枢线圈右上端设置3个霍尔位置传感器33，3个霍尔位置传感器相邻之间的电角度为120度，3个霍尔位置传感器分别位于齿槽型线圈骨架3个相邻的槽口处，用A、B胶粘接方式安装，所述塑料端盖上方设置3个上线孔34，3个霍尔位置传感器的输出线经过3个相邻的槽口和3个上线孔引出塑料端盖，所述锅型盖板设置出线孔35，三相线圈输出线和3个霍尔位置传感器的输出线在锅型盖板内汇聚成一股输出线缆36从出线孔引出。

Claims

1.一种齿槽型无铁芯无刷直流电机，由铝合金外壳、台阶式转子轴、卡装式内转子、杯型外转子、塑料端盖、齿槽型电枢线圈组成，其特征在于：所述齿槽型无铁芯无刷直流电机属于中高速电机，电机转子的磁极以4极为例说明，所述齿槽型无铁芯无刷直流电机设置铝合金外壳，铝合金外壳左端外圆设置4角法兰盘(1)，4角法兰盘的4角设置4个安装孔(2)，铝合金外壳左端内圆设置左轴承架，左轴承架左端制有阻挡台(3)，轴承架内圆安装左轴承(4)，铝合金外壳右端设置筒型壳(5)，所述4角法兰盘、轴承架和筒型壳一体化铸造成型，所述台阶式转子轴(6)中部粗、左、右端细，左细轴安装在所述左轴承内圆，右细轴安装卡装式内转子，中部粗轴安装杯型外转子，所述杯型外转子设置转子架(7)，转子架是铝合金制造，转子架内圆紧配安装在所述粗轴外圆，转子架外圆紧配安装导磁筒(8)，所述导磁筒内圆设置4块大小相等的弧形永磁体(9)，弧形永磁体用钕铁硼强磁材料制造，弧形永磁体的磁极是径向的，弧形永磁体的正视图形为方形，右视图形为弧形，4块弧形永磁体在导磁筒内圆排列成外永磁圈(10)，每块弧形永磁体的N极、S极相互交替排列，所述外永磁圈右端与导磁筒右端一致，外永磁圈与导磁筒内圆吸合后用A、B胶粘接；所述卡装式内转子设置4块大小相等的卡装式永磁体(11)，卡装式永磁体用钕铁硼强磁材料制造，卡装式永磁体的磁极是径向的，卡装式永磁体的正视图形为方形，右视图形为弧形，截面图形为燕尾形，4块卡装式永磁体在台阶式转子轴右端外圆排列成内永磁圈(12)，每块卡装式永磁体的N极、S极相互交替排列，所述内永磁圈内圆形成左圆锥台和右圆锥台，所述台阶式转子轴的所述粗轴右端设置左圆锥卡(13)，所述左圆锥卡与所述左圆锥台的锥度一致，所述台阶式转子轴的右细轴右端制有螺丝钉(14)，螺丝钉上安装螺母轴，所述螺母轴左端设置右圆锥卡(15)，所述右圆锥卡与所述右圆锥台的锥度一致，所述螺母轴左端中心制有螺母孔(16)、右端中心制有短轴(17)，所述螺母轴与所述台阶式转子轴的螺丝钉拧紧，将4块卡装式永磁体紧固成卡装式内转子，所述卡装式内转子的内永磁圈与所述杯型外转子的外永磁圈之间设置均匀气隙，内、外永磁圈的高度相等，并且对齐，外永磁圈的4块永磁体与内永磁圈的4块卡装式永磁体位置相对一致、磁极方向相反，形成4个闭合磁路；所述铝合金外壳的筒型壳右端设置塑料端盖(18)，塑料端盖中心设置右轴承架，右轴承架右端制有阻挡台(19)，右轴承架内圆安装右轴承(20)，右轴承内圆安装在所述台阶式转子轴的短轴上，所述塑料端盖设置上、下定位槽，所述筒型壳右端设置上、下定位方孔(21)，上、下定位方孔与所述上、下定位槽对齐，上、下定位方孔与上、下定位槽内设置上、下定位螺母(22)，上、下定位螺母为方型，塑料端盖右端设置锅型盖板(23)，塑料端盖与锅型盖板均设置一致的上、下螺孔，上、下螺孔内的上、下螺钉(24)拧在上、下定位螺母上，将塑料端盖与锅型盖板紧固在筒型壳右端；所述塑料端盖设置定子线圈槽，定子线圈槽内安装齿槽型电枢线圈(25)，定子线圈槽与齿槽型电枢线圈之间的空隙用A、B胶粘接，所述齿槽型电枢线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架(26)和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置6个等分的线圈芯架(27)，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成6个等分的弧圈架(28)，线圈芯架位于弧圈架中间，6个等分的弧圈架相邻之间设置6个等分的槽口(29)，所述内筒架、线圈芯架和弧圈架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和弧圈架是用高强度塑料一体化注塑成所述齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成6个等分的T型齿牙， 6个等分的槽口内形成6个等分的齿槽(30)，6个齿槽内绕制6个单线圈(31)，每个单线圈用多股漆包线绕制，6个单线圈按照Y形电路连接成三相线圈，相邻之间的单线圈绕制方向互为相反，每一相线圈是齿槽型线圈骨架直径线上相对的两个单线圈串联，两个单线圈中的一个线圈的尾端与另一个线圈的首端连接，每相线圈的首端为三相线圈输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈中性线，所述三相线圈在齿槽型线圈骨架内灌注A、B胶整形后固化，所述塑料端盖下方设置下线孔(32)，三相线圈输出线经过下线孔引出塑料端盖，所述齿槽型电枢线圈位于所述均匀气隙中间，所述线圈芯架的长度等于所述内、外永磁圈的高度，并且与内、外永磁圈左、右端一致，齿槽型电枢线圈右上端设置3个霍尔位置传感器(33)，3个霍尔位置传感器相邻之间的电角度为120度，3个霍尔位置传感器分别位于齿槽型线圈骨架3个相邻的槽口处，用A、B胶粘接方式安装，所述塑料端盖上方设置3个上线孔(34)，3个霍尔位置传感器的输出线经过3个相邻的槽口和3个上线孔引出塑料端盖，所述锅型盖板设置出线孔(35)，三相线圈输出线和3个霍尔位置传感器的输出线在锅型盖板内汇聚成一股输出线缆(36)从出线孔引出。