CN108206598A - 电机装置及其定子 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种定子，所述定子具有定子铁芯以及缠绕在定子铁芯上的三相绕组，所述定子上设有中性点接线端，每相绕组具有相引出线端和中性点引出线端，每相绕组的中性点引出线端均固定并电连接至所述中性点接线端。本申请还提供一种具有所述定子的电机装置。所述三相绕组的中性点引出线端在电路板外实现电气连接，电路板上不再需要提供额外的空间或额外的布线层来实现中性点引出线的合并，降低了电路板的成本，简化了电路板的制作工艺。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种三相无刷直流电机绕组的接线结构。
背景技术
三相无刷直流电机由于不使用机械电刷和换向器而具有体积小、控制简单等特点，越来越多的被应用于各种设备，如家用电器、医疗器械、交通工具、电动工具等。传统的三相绕组采用星形接线结构的无刷直流电机中，三相绕组需连接至一中性点处，通常在电机的电路板上要设置六个接线端，分别与每一个绕组的相引出线端和中性点引出线端连接，每一相绕组的中性点引出线端在电路板实现电气合并，这就需要电路板提供额外的空间或额外的布线层来实现中性点接线端的合并，这些会增加电路板的成本，也会导致电路中产生噪音。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种低噪音及低成本的电机装置及其定子。
本发明的实施例提供一种定子，具有定子铁芯以及缠绕在定子铁芯上的三相绕组，所述定子上设有中性点接线端，每相绕组具有相引出线端和中性点引出线端，每相绕组的中性点引出线端均固定并电连接至所述中性点接线端。
作为一种优选方案，所述定子还包括电路板，所述中性点接线端及固定至所述中性点接线端的各中性点引出线端与所述电路板均间隔设置以形成电气间隙。
作为一种优选方案，所述电路板周缘设置一通孔，所述中性点接线端及固定至所述中性点接线端的各中性点引出线端穿过所述通孔且与所述通孔的孔壁间隔设置。
作为一种优选方案，所述通孔不设焊盘。
作为一种优选方案，所述中性点接线端为由导电材料制成的接线柱。
作为一种优选方案，每一中性点引出线端绕所述接线柱绕设若干圈，和/或通过碰焊或焊锡的方式固定在所述接线柱上。
作为一种优选方案，所述定子还包括安装到定子磁芯的绝缘线架，所述中性点接线端设置于所述绝缘线架上。
作为一种优选方案，所述定子包括一端开口的筒状外壳以及安装到外壳开口端的端盖，所述定子铁芯容置于所述外壳内，所述中性点接线端设置于所述端盖上。
作为一种优选方案，所述定子上还设有三个相接线端，所述三相绕组的相引出线端分别连接至对应的相接线端，所述电路板上对应所述三个相接线端设有三个焊盘孔，所述相接线端与所述焊盘孔焊接。
作为一种优选方案，所述通孔的面积大于所述焊盘孔的面积。
作为一种优选方案，所述电路板上对应每一焊盘孔设有引线焊盘，所述引线焊盘通过电路板布线与对应焊盘孔电连接。
本发明的实施例还提供一种电机装置，包括定子及可相对所述定子旋转的转子，所述定子具有如上任一项所述的特征。
本发明的实施例中，在所述电机装置的定子上设置中性点接线端，所述三相绕组的中性点引出线端在所述中性点接线端实现电气合并，无需通过电路板实现电连接，电路板上不再需要提供额外的空间或额外的布线层来实现各相绕组中性点引出线端的合并，降低了电路板的成本，简化了电路板的制作工艺。所述中性点与电路板之间具有间隙，实现了中性点与电路板内线路有效的电气隔离，减少了噪音的产生。
附图说明
附图中：
图1是本发明实施例的电机装置的立体图；
图2是图1所示电机装置的立体分解图。
图3是图2所示定子的立体图。
图4是图2所示电路板的立体图。
图5是图1所示电机装置去除外壳、端盖、绝缘环及转子后的立体示意图。
主要元件符号说明
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。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
请参考图1及图2，本发明实施例提供的电机装置10包括定子20、可相对定子旋转的转子50。
该定子20包括一端开口的筒状外壳21、安装到外壳21开口端的端盖23、安装到外壳21内的定子磁芯30、安装到定子磁芯30的绝缘线架40、安装于绝缘线架40上的电路板60，环绕绝缘线架40及电路板60外周的绝缘环48和绕设于定子磁芯30上并被绝缘线架40支撑的绕组。所述电路板60上还连接一线缆连接器80，所述线缆连接器80将电路板60与外部电源及/或电机控制电路连接。
请一并参考图3，该定子磁芯30包括外轭部31、从外轭部31向内伸出的若干极身、从极身径向内端向周向两侧伸出的极靴35。在本实施例中，所述外轭部31为封闭的环形，称为定子的外环部；极靴35为断开的环形，称成定子的内环部。绕组绕设于相应的极身上，绕组与定子磁芯30之间被绝缘线架40隔离。定子磁芯30由导磁材料制成，例如由导磁芯片(业界常用硅钢片)沿电机轴向层叠而成。
所述转子50收容于若干极身的极靴35围成的空间内，极靴35和转子50之间形成气隙；该转子50包括沿转子周向设置的环形永磁体55，该环形永磁体55的外周表面与极靴35的内周表面同心。其中，环形永磁体55可以由一块环形永磁体形成。此外，转子50还包括穿过环形永磁体55的转轴51，转轴51一端通过轴承24安装到定子的端盖23，另一端通过另一个轴承27安装到定子20的筒状外壳21的底部，从而实现转子能够相对于定子转动。
请再参考图3，在本实施例中，所述电机装置为三相无刷直流电机，其定子为3相6极，包括三相绕组即U相绕组、V相绕组及W相绕组，这三相绕组星形连接。每相绕组包括两个线圈，即U相绕组包括线圈U1及U2，V相绕组包括线圈V1及V2，W相绕组包括线圈W1及W2。每相绕组中的两个线圈分别绕设于沿电机装置10的径向相对设置的极身上，每相绕组包括的两个线圈的绕线方式一致，均为顺时针绕设或均为逆时针绕设。每相绕组包括两个引出线端，分别为相引出线端390及中性点引出线端392，这两个引出线端分别从相应绕组末端朝向该端盖23引出。
所述绝缘线架40上设有4个接线端，分别为U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43以及中性点接线端44。所述4个接线端朝向端盖23的方向彼此间隔、凸出地设置于所述绝缘线架40上，可为由金属导电材料如铜制成的接线柱，所述接线柱可以为圆柱形、长方体等不同的形状。较佳的，所述4个接线端可以与所述绝缘线架40一体注塑成型。所述中性点接线端44还可以制作成不同的形状，如倒钩型等，在此不作限定。所述U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43分别邻近对应相绕组的相引出线端390设置，以尽量减小相引出线端390的长度，还可以减小电机绕线的杂乱程度。具体接线时，所述U相绕组的相引出线端390从线圈U1引出后，在所述U相接线端41上绕设若干圈以与所述U相接线端41实现电连接；所述V相绕组的相引出线端390从线圈V1引出后，在所述V相接线端42上绕设若干圈以与所述V相接线端42实现电连接；所述W相绕组的相引出线端390从线圈W1引出后，在所述W相接线端43上绕设若干圈以与所述W相接线端43实现电连接。所述U相绕组的中性点引出线端392从线圈U2引出后，所述V相绕组的中性点引出线端392从线圈V2引出后，所述W相绕组的中性点引出线端392从线圈W2引出后在所述中性点接线端44上绕设若干圈以与所述中性点接线端44实现电连接。因为所述中性点接线端44具有导电性，三相绕组的中性点引出线端392在所述中性点接线端44上实现电气合并。其他实施方式中，为使电连接更稳定，还可以在相引出线端390、中性点引出线端392与对应的接线端的相交处碰焊或焊锡。
所述绝缘线架40上朝向端盖23还间隔设有若干电路板安装部45，所述电路板安装部45包括支撑座452和定位柱454，所述支撑座452位于所述定位柱454下方，其尺寸大于定位柱454的尺寸。
请一并参阅图4及图5，图4为所述电路板60的放大示意图，图5为电机装置组装后移除外壳21、端盖23、绝缘环48及转子50后的示意图。所述电路板60概呈圆环形，其中心的开口62供电机的转轴51穿过。本实施方式中，所述电路板60为霍尔电路板，其上安装有感测电机转子位置的霍尔传感器63，本实施方式中霍尔传感器的数量为3个。所述3个霍尔传感器63沿转子的周向呈60度或120度电角度间隔设置于电路板背向端盖23的一面上。所述电路板60对应所述绝缘线架40上的定位柱454、U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43以及中性点接线端44设有对应的通孔，在图中，对应U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43的通孔记为66，对应中性点接线端44的通孔记为67，对应所述定位柱454的通孔记为68。所述通孔68与所述定位柱454的尺寸相对应，以使所述定位柱与通孔68紧密配合，可以实现将电路板60安装于所述定子20。在电路板60安装于定子上后，所述电路板60背向端盖23的一面抵触所述支撑座452。对应所述U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43的通孔66的尺寸等于或略大于对应的接线端，所述U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43穿过所述电路板60后与电路板60进行焊接。较佳的，对应U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43的通孔66为焊盘孔，这些焊盘孔作为每相绕组的相引出线端390对应电路板60上的接线端。采用焊接的方式还可以实现将电路板60稳定的固定于定子20上。对应所述中性点接线端44的通孔67的尺寸大于所述通孔66的尺寸，并且大于所述中性点接线端44的尺寸，所述中性点接线端44和连接于中性点接线端44上的U、V、W三相绕组的三根中性点引出线端392均与所述通孔67的孔壁间隔设置，即三相绕组的中性点与电路板60在物理上间隔设置，以形成电气间隙，从而实现三相绕组的中性点与所述电路板60的电气隔离。本实施方式中，这些通孔66、67、68沿电路板60的圆周边缘设置，在电路板60的边缘形成豁口，其他实施方式中，这些通孔66、67、68也可以为设置于电路板60上的圆形、方形或其他合适形状的无豁口的通孔，所述通孔67可以不设焊盘，所述通孔67的面积大于所述通孔66的面积。
所述电路板60朝向端盖23的一面上设有若干引线焊盘，包括电源正极焊盘71、电源负极焊盘72、U相绕组焊盘73、V相绕组焊盘74、W相绕组焊盘75及3个霍尔信号焊盘76。每个霍尔传感器63包括三个引脚，分别是电源正极引脚、电源负极引脚及信号引脚。在电路板60上，三个霍尔传感器63的三个正极引脚均通过电路板布线连接至电源正极焊盘71，三个霍尔传感器63的三个负极引脚均通过电路板布线连接至电源负极焊盘72，三个霍尔传感器63的信号引脚分别通过电路板布线连接三个霍尔信号焊盘76。所述U相绕组焊盘73、V相绕组焊盘74及W相绕组焊盘75分别邻近对应的通孔66，并分别通过电路板布线77与对应的通孔66电连接。
所述线缆连接器80包括多根线缆81及一电连接器83，多根线缆81的一端与电路板上的相应引线焊盘对应电连接，如可通过焊接的方式实现电连接；多根线缆81的另一端通过所述电连接器83与电机装置10外部的电源及控制电机运转的控制电路电连接。电源正极焊盘71、电源负极焊盘72通过线缆81连接直流电源的正负极，并通过电路板上的布线将电源提供给3个霍尔传感器63，以为霍尔传感器63提供直流供电电源。3个霍尔信号焊盘76通过电路板上的布线连接霍尔传感器63的信号输出端，并通过线缆81将霍尔信号传送至外部控制电路。U相绕组焊盘73、V相绕组焊盘74、W相绕组焊盘75分别通过电路板60上的布线与焊接至电路板上的U相接线端41、V相接线端42、W相接线端43实现电连接，还分别通过线缆81连接电机装置的外部控制电路中的逆变器输出端，并根据逆变器的输出控制定子绕组的通电方式，以驱动电机旋转。
所述端盖23安装到筒状外壳21的轴向开口端，其上设有出线孔232，可供线缆连接器80的线缆81穿过，并引出至外壳21外部，以与电机外部相应的电源及控制电路进行连接。
本发明的实施方式中，在所述电机装置的定子20上设置中性点接线端，所述三相绕组的中性点引出线端在所述中性点接线端实现电气合并，无需通过电路板实现电连接，电路板上不再需要提供额外的空间或额外的布线层来实现中性点引出线端的合并，降低了电路板的成本，简化了电路板的制作工艺。所述中性点与电路板之间具有间隙，实现了中性点与电路板内线路有效的电气隔离，减少了噪音的产生。而且三相绕组的中性点引出线端只需在中性点接线端进行缠绕和/或焊接，操作简单方便。
本领域技术人员可以理解，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变形和改变。如所述电路板不限于霍尔电路板，其他实施方式中，所述电路板上还可以设置逆变器、控制绕组换相的控制单元及实现电机过流、过压及/或堵转保护的单元，这样电路板上无需再通过线缆将霍尔信号传输至控制电路，也无需再通过线缆将各相绕组的相引出线端与逆变器连接，可进一步简少线缆的数量。所述电路板也不限定为安装在定子的绝缘线架上，电路板也可以安装于定子的其他位置如端盖23上。相引出线端与电路板的连接方式也可采用将相引出线端直接焊接于电路板的焊盘上。电路板的形状也不限定为圆环形，也可以为扇形、方形或圆形等其他形状。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。
Claims (12)
1.一种定子，具有定子铁芯以及缠绕在定子铁芯上的三相绕组，所述定子上设有中性点接线端，每相绕组具有相引出线端和中性点引出线端，每相绕组的中性点引出线端均固定并电连接至所述中性点接线端。
2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子还包括电路板，所述中性点接线端及固定至所述中性点接线端的各中性点引出线端与所述电路板均间隔设置以形成电气间隙。
3.如权利要求2所述的定子，其特征在于，所述电路板周缘设置一通孔，所述中性点接线端及固定至所述中性点接线端的各中性点引出线端穿过所述通孔且与所述通孔的孔壁间隔设置。
4.如权利要求3所述的定子，其特征在于，所述通孔不设焊盘。
5.如权利要求2所述的定子，其特征在于，所述中性点接线端为由导电材料制成的接线柱。
6.如权利要求5所述的定子，其特征在于，每一中性点引出线端绕所述接线柱绕设若干圈，和/或通过碰焊或焊锡的方式固定在所述接线柱上。
7.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子还包括安装到定子磁芯的绝缘线架，所述中性点接线端设置于所述绝缘线架上。
8.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子包括一端开口的筒状外壳以及安装到外壳开口端的端盖，所述定子铁芯容置于所述外壳内，所述中性点接线端设置于所述端盖上。
9.如权利要求3所述的定子，其特征在于，所述定子上还设有三个相接线端，所述三相绕组的相引出线端分别连接至对应的相接线端，所述电路板上对应所述三个相接线端设有三个焊盘孔，所述相接线端与所述焊盘孔焊接。
10.如权利要求9所述的定子，其特征在于，所述通孔的面积大于所述焊盘孔的面积。
11.如权利要求9所述的定子，其特征在于，所述电路板上对应每一焊盘孔设有引线焊盘，所述引线焊盘通过电路板布线与对应焊盘孔电连接。
12.一种电机装置，包括定子及可相对所述定子旋转的转子，其特征在于，所述定子具有如权利要求1至11中任一项所述的特征。
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