CN108631535A - 一种轴向磁路永磁无刷直流电机定子改进 - Google Patents

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CN108631535A CN201710156493.1A CN201710156493A CN108631535A CN 108631535 A CN108631535 A CN 108631535A CN 201710156493 A CN201710156493 A CN 201710156493A CN 108631535 A CN108631535 A CN 108631535A
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Abstract

本发明提供一种轴向磁路永磁无刷直流电机定子新的结构。所述定子通过铁芯和线圈组成的2N个绕组环绕成圆形，并固定于平面底座，最后通过包覆材料一体成型，定子中心预留空间，在该预留空间轴中心，或者轴向布置金属套和安装于金属套内的轴套；或者轴向布置轴套且所述轴套在包覆成型过程中直接埋入定子内；或者底座轴中心布置一旋转轴承。所述轴套为耐高温塑料轴套。所述轴承为旋转轴承。本发明可以有效满足高温或高载荷应用工况，大大提高其使用可靠性以及长效寿命。

Description

一种轴向磁路永磁无刷直流电机定子改进
技术领域
本发明涉及轴向磁路永磁无刷直流电机，特别是定子结构的设计。
背景技术
在已披露的201410738701.5专利中，轴向磁路永磁无刷直流电机基本结构已经得到了详细描述。其中，定子轴孔直接通过注塑或灌胶等成型。为了确保转子转轴在轴孔中的长效运转可靠性，目前结构通过在轴孔内添加润滑脂进行润滑，以降低工作摩擦力。其他广泛采用的技术也可以通过布置铜轴套，铜基石墨轴套进行润滑。以上结构可以满足一般工况，比如中低温度，中低寿命的要求，但无法满足高温高寿命工况。原因在于，苛刻高温使用环境下，电机定子的工作温度将达到甚至超过180°，瞬态温度甚至更高。如此高温下，以上技术方案都将存在不同模式的加速失效。比如铜套或铜基石墨轴套的氧化，或者油脂的碳化挥发，从而使得原来的润滑作用消失，甚至产生反作用。氧化物或碳化物的存在，导致摩擦力异常增加或者卡滞。
同时，在另外的应用中，使用温度可能不是很高，但是输出轴受到较高的径向载荷。直接注塑或灌胶轴孔无法长期承受高载荷，材料屈服蠕变使得产品变形，在高速来回转动过程中，载荷集中部位产生高摩擦力甚至高温，最终失效。无法达到高寿命的要求。
发明内容
本发明的目的是解决以上轴向磁路永磁无刷直流电机苛刻高温、高载荷使用环境条件下的失效问题，提供一种高可靠性结构，同时兼顾工业化生产效率和低成本。
为解决以上高温失效问题，本发明的轴向磁路永磁无刷直流电机定子通过铁芯和线圈组成的2N个绕组环绕成圆形，并固定于平面底座，最后通过包覆材料一体成型，定子中心预留空间，在该预留空间轴中心，或者轴向布置金属套和安装于金属套内的轴套；或者轴向布置轴套且所述轴套在包覆成型过程中直接埋入定子内；或者底座轴中心布置一旋转轴承。
所述轴套为耐高温塑料轴套。
所述金属套或者固定于底座，或者安装固定于铁芯内侧台阶。所述台阶由2N个铁芯内侧台阶环绕而成。所述金属套架装于上述台阶。
为解决以上高载荷失效问题，前述定子底座轴中心布置一旋转轴承，装配所述旋转轴承的底座开口侧布置有保护端盖；安装所述旋转轴承时，定子中心或者布置轴套，或者布置金属套。所述金属套内可以选择性布置额外的轴套或旋转轴承。
所述旋转轴承两侧可以选择性布置动密封结构。
本发明的优点是：
以上耐高温结构，可以达到甚至超过180℃持续工作温度，并确保长效高寿命。区别于于油脂润滑，对不同使用温度段，如极低温-40℃和高温180℃，系统摩擦力波动小，性能稳定。轴套在包覆成型过程中直接埋入定子内，提高了成品的尺寸精度，轴套与定子一体包覆成型，强度高，可靠性大大增加。而且，此结构大大降低了零部件及其安装配合的精度要求，简化了安装工艺步骤，工业生产效率大大提高，废品率降低，成本大幅降低。这对于大规模生产工业应用，如汽车行业，具有极高的经济价值。
以上耐载荷结构，充分利用电机定子内部结构空间，通过布置承受径向载荷的旋转轴承，解决原结构承载能力不足而导致的失效问题，确保高载荷工况下产品性能的长效可靠性和一致性。
附图说明
图1是本发明涉及的轴向磁路永磁无刷直流电机整体结构剖视图（现有技术）。
图2是本发明第一实施方式的耐高温金属套布置定子结构剖视图。
图3是本发明第二实施方式的耐高温轴套直接包覆定子结构剖视图。
图4是本发明第三实施方式的耐载荷定子结构剖视图。
图中标号说明：
1—铁芯；2—线圈；3—线圈骨架；4—包覆材料；5—转子磁钢；6—转子磁轭；7—平面推力轴承；8—发射器磁钢；9—位置传感器；10—罩盖；11—端子；12—底座；13—转轴；14—轴套；15-金属套；16-端盖；17-旋转轴承。
具体实施方式
下面结合实施方式，对本发明作进一步说明。
图1所示为本发明涉及的轴向磁路永磁无刷直流电机基本结构，所述定子通过线圈2、绕线骨架3以及装配于所述绕线骨架中心的铁芯1组成的多个绕组环绕闭合成圆形，并固定于底座12，最后通过包覆材料4一体成型。电机转子由转子磁钢5、转子磁轭6、发射器磁钢8和转轴13装配而成。电机端盖由位置传感器9，罩盖10以及端子11组成。本专利只涉及电机的定子部分结构。
如图2所示，此为本发明第一实施方式的耐高温金属套布置。所述定子中心预留空间，在预留空间轴中心，或者金属套15安装固定于底座12中心位置，安装方式可以为装配或焊接等机械连接方式，但不限以上方式；或者金属套15为法兰结构，架装于铁芯1内侧台阶定位（如图4金属套安装方式）。最后轴套14安装入金属套15内。
所述金属套15可以有不同的形状和结构；所述金属套15为按空间和载荷需要选择的金属套，比如钢套。
所述轴套14可以为轴孔整体高度一体布置，也可以为轴孔部分工作段布置。所述轴套根据工作环境需要，可以为普通轴套，也可以为耐高温塑料轴套。如PEEK ，PPS，PEI等。
如图3所示，此为本发明第二实施方式的耐高温轴套直接包覆结构。定子轴孔四周预留轴套14布置空间。选择适配尺寸的轴套14，所述轴套预先制作成型。在定子灌胶或注塑前，将轴套14预埋入既定轴孔位置，并通过模具有效定位，确保其空间定位尺寸和精度。在随后的灌胶或注塑过程中，包覆材料4将轴套14直接一次性包覆其中。此为本发明优选结构。
所述包覆成型可以是灌胶成型或注塑成型等工艺，但不限于以上工艺。
所述轴套14可以为一般轴套，也可以是耐高温塑料轴套。
如图4所示，此为本发明第三实施方式的耐载荷定子结构。定子中心孔位置布置有金属套15，所述金属套相对底座12定位连接，所述底座中心下部配合安装旋转轴承17，所述旋转轴承外侧通过端盖16封闭。根据需要，轴承17内外侧可以选择性布置动密封结构。金属套15的上部可以选择性预留空间安装其他旋转轴承或轴套。转轴13穿过轴孔，与金属套15内布置的旋转轴承17或轴套配合。此结构的金属套15也可以由轴套代替。
所述金属套15可以为示例法兰结构，也可以为其他金属套结构。所述金属套15可以固定于底座12，或者放置于铁芯1内侧小台阶。
所述旋转轴承17可以为滚珠或滚针等适配应用的旋转轴承。
上面结合附图对本发明的优选实例进行了描述，但是本专利不限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，不是限制性的。在本发明的基本结构范围内，可以对结构作出多种变更。

Claims (4)

1.一种轴向磁路永磁无刷直流电机定子，其特征在于，所述定子通过铁芯和线圈组成的2N个绕组环绕成圆形，并固定于平面底座，最后通过包覆材料一体成型，定子中心预留空间，在该预留空间轴中心，或者轴向布置金属套和安装于金属套内的轴套；或者轴向布置轴套且所述轴套在包覆成型过程中直接埋入定子内；或者底座轴中心布置一旋转轴承。
2.按权利要求1所述的轴向磁路永磁无刷直流电机定子，其特征在于，所述轴套为耐高温塑料轴套。
3.按权利要求1所述的轴向磁路永磁无刷直流电机定子，其特征在于，所述金属套或者固定于底座，或者安装固定于铁芯内侧台阶，所述台阶由2N个铁芯内侧台阶环绕而成，所述金属套架装于所述台阶。
4.按权利要求1所述的轴向磁路永磁无刷直流电机定子，其特征在于，装配所述旋转轴承的底座开口侧布置有保护端盖；安装所述旋转轴承时，定子中心或者布置轴套，或者布置金属套；所述金属套内可以选择性布置额外的轴套或旋转轴承。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010045829A1 (de) * 2009-09-18 2011-04-14 Johnson Electric S.A. Bürstenloser DC Motor
CN104377843A (zh) * 2014-12-08 2015-02-25 苏州福格纳机电有限公司 密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机
US20160241107A1 (en) * 2015-02-10 2016-08-18 Yulanda YHW King Axial Brushless DC Motor

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