CN109672315A - 三相无刷电机 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电动机领域，提供了一种三相无刷电机，包括：定子组件、转子组件、连接组件和电机驱动电路，定子组件包括带六个定子齿的定子铁芯、上绝缘板、下绝缘板和绕设在所述定子齿上的六个线圈，所述定子铁芯和所述线圈之间用所述上绝缘板和所述下绝缘板以上下扣合的方式进行隔离，六个所述线圈按照星形接法与连接组件连接，形成三相，电机驱动电路与连接组件连接对定子组件进行供电，形成磁场，驱动转子组件旋转。本发明提供的三相无刷电机，通过对线圈合理布置和线路设计，在保证高速运转下有效减少定子组件所占用的空间，从而有利于整个电机小型化发展并优化了电机的散热。
Description
技术领域
本发明属于电动机领域，尤其涉及一种三相无刷电机。
背景技术
目前汽车的燃油蒸气净化EVAP系统设计的目的是防止油箱内的蒸气进入大气，污染大气，提高了汽车的油耗，油箱内的汽油蒸气从分离阀出口经管道进入活性炭罐，蒸气中的汽油分子被活性炭吸附,系统的控制部件是炭罐控制电磁阀，不能够主动的将燃油中蒸汽吸入到进气歧管内，新一代的产品增加一个真空泵，从而能主动从抽取油蒸汽，大大的提高系统的效率,真空泵的核心组件的是高速无刷直流电机，要求电机具有结构简单、质量可靠、体积小、成本低等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相无刷电机，通过结构的设计在保证电机转速要求的情况下减小电机的尺寸。
本发明是这样实现的：
一种三相无刷电机，包括：
定子组件，包括定子铁芯、上绝缘板、下绝缘板和六个线圈，所述上绝缘板和所述下绝缘板分别盖设在所述定子铁芯的上下表面，所述定子铁芯包括环部和连接所述环部并向内伸出的六个定子齿，六个所述定子齿等距分布且中心对称，六个所述线圈对应绕设在六个所述定子齿上，六个所述定子齿的前端连线形成一圆环，所述定子铁芯和所述线圈之间用所述上绝缘板和所述下绝缘板以上下扣合的方式进行隔离，六个所述线圈中任两个中心对称的所述线圈相互电连接，并分别形成一个相绕组；
转子组件，包括转子轴和对称固定在所述转子轴周侧的转子磁芯，所述转子位于所述圆环内，所述转子组件和所述定子组件之间留有气隙；
连接组件，包括一个公共端子和三个连接端子，各所述相绕组均具有两个电连接端，其中一个电连接端与所述公共端子电连接，而另一电连接端与一个所述连接端子电连接；
进一步的，所述定子齿在背离环部的端部设有向水平两侧的侧凸起，相邻两个所述定子齿的侧凸起间形成容纳所述线圈的电线置入的通口。
进一步的，所述上绝缘板和所述下绝缘板在其交接处相互接触并部分重叠。
进一步的，所述上绝缘板在远离所述环部的端部设有向上的上凸起，所述下绝缘板在远离所述环部的端部设有向下的下凸起。
进一步的，所述上绝缘板设有用于固定所述公共端子和连接端子的插座。
进一步的，所述上绝缘板在其上表面设有走线柱，所述走线柱位于所述环部的上方，所述线圈的电线绕经所述走线柱与所述连接结构连接。
进一步的，所述定子铁芯还包括多个连接于所述环部并向外伸出的法兰，多个所述法兰沿所述环部不均匀分布。
进一步的，所述插座位于所述环部的正上方，所述插座上表面开设有容纳所述公共端子或所述连接端子插入的盲孔，所述插座靠近所述线圈方向的侧面开设有与所述盲孔相通的通孔。
进一步的，所述连接端子包括与所述PCB线路电连接的焊接部和与所述线圈的电线连接的卡接部，所述卡接部包括与所述焊接部连接的卡接部主体、设置在所述卡接部主体两侧的凸块和设置在所述卡接部主体下方且左右设置的两个卡勾，所述凸块与所述盲孔的孔壁抵接，两个所述卡勾中间的间隙比线圈的线芯的直径小。
进一步的，所述三相无刷电机还包括机体，所述定子组件、所述转子组件和所述电机驱动电路均固定在所述机体上，所述公共端子和所述连接端子固定在所述机体上。
本发明提供的三相无刷电机，通过对线圈合理布置和线路设计，在保证高速运转下有效减少定子组件所占用的空间，从而有利于整个电机小型化发展。合理的磁路设计优化了电机的散热，多线圈设置增加了线圈散热表面，有利于辐射散热，此外，六个线圈圆形阵列使得线圈之间具有较大的空余空间，同转子组件和定子组件之间的气隙一起为空气流通散热提供便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一的三相无刷电机的俯视图；
图2是星形接法示意图；
图3是本发明实施例一的三相无刷电机线圈连接示意图；
图4是本发明实施例一的定子组件和转子组件的连接图；
图5是本发明实施例一的定子组件和转子组件另一角度的连接图；
图6是本发明实施例一的定子铁芯的结构示意图；
图7是本发明实施例一的上绝缘板结构示意图；
图8是本发明实施例一的下绝缘板的结构示意图；
图9是本发明实施例一的连接组件与定子组件连接示意图；
图10是本发明实施例一的连接端子和插座的连接示意图，为局部剖切图；
图11是本发明实施例二提供的电机局部示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 定子组件 | 200 | 转子组件 |
| 110 | 定子铁芯 | 210 | 转子轴 |
| 111 | 环部 | 220 | 转子磁芯 |
| 112 | 定子齿 | 300 | 连接组件 |
| 1121 | 侧凸起 | 310 | 公共端子 |
| 113 | 法兰 | 320 | 连接端子 |
| 120 | 上绝缘板 | 321 | 焊接部 |
| 121 | 第一绝缘片 | 322 | 卡接部 |
| 122 | 上凸起 | 3221 | 凸块 |
| 123 | 走线柱 | 3222 | 卡勾 |
| 124 | 插座 | 400 | 机体 |
| 1241 | 盲孔 | 500 | PCB板 |
| 1242 | 通孔 | ||
| 125 | 避让缺口 | ||
| 130 | 下绝缘板 | ||
| 131 | 第二绝缘片 | ||
| 132 | 下凸起 | ||
| 140 | 线圈 |
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
实施例一
请参照图1至图10，本实施例提供一种三相无刷电机，包括定子组件100、转子组件200、电机驱动电路、将电机驱动电路与定子组件100电连接的连接组件300和固定定子组件100、转子组件200和电机驱动电路的机体400。
请一并参照图4和图6，定子组件100包括定子铁芯110、上绝缘板120、下绝缘板130和六个线圈140，上绝缘板120和下绝缘板130分别盖设在定子铁芯110上下表面，定子铁芯110包括环部111和连接环部111并向内伸出的六个定子齿112，六个定子齿112等距分布且中心对称，六个线圈140分别绕设在六个定子齿112上，定子铁芯110和六个线圈140之间用上绝缘板120和下绝缘板130以上下扣合的方式进行隔离，六个线圈140中任两个中心对称的线圈140相互电连接，并分别形成一个相绕组。
请参照图4，转子组件200包括转子轴210和对称固定在转子轴210周侧的转子磁芯220。六个定子齿112的前端连线形成一圆环。转子组件200位于圆环内，且转子组件200和定子组件100之间留有气隙。
请参照图4或图9，连接组件300包括一个公共端子310和三个连接端子 320，各相绕组包括两个电连接端，其中一个电连接端与公共端子310连接，另一电连接端与一个连接端子320连接，一个连接端子320连接一个相绕组。三个连接端子320均与电机驱动电路电连接。
六个线圈140按照星形接法形成三相。图2为星形接法示意图，o为公共端子310，a、b、c为连接端子320，A、B、C为相绕组。a、b、c与电机驱动电路连接，通过控制a、b、c各端点电流输入的开关，使ABC相绕组之间产生相应的磁场。
请一并参照图2和图3，本实施例中的六个线圈140分别顺时针标记为线圈1、线圈2、线圈3、线圈4、线圈5、线圈6，每个线圈140有两个接线头，其中，中心对称的两个线圈140连接，即，线圈1和线圈4连接形成A相绕组，线圈2和线圈5连接形成B相绕组，线圈3和线圈6连接形成C相绕组。三个相绕组的一个接头连接在一起，连接点标记为o，三个相绕组的另一个接头分别标记为a、b、c，与电机驱动电路电连接。对相绕组供电后，圆环内产生与转子组件200磁场方向不同的磁场，从而使转子组件200旋转。
本实施例的三相无刷电机，通过对线圈140合理布置和线路设计，在保证高速运转下有效减少定子组件100所占用的空间，从而有利于整个电机小型化发展。合理的磁路设计优化了电机的散热，多线圈140设置增加了线圈140散热表面，有利于辐射散热，此外，六个线圈140圆形阵列使得线圈140之间具有较大的空余空间，与转子组件200和定子组件100之间的气隙一起为空气流通散热提供便利。
请参照图6，定子齿112在背离环部111的端部设有向水平两侧的侧凸起 1121，相邻两个定子齿112的侧凸起1121间形成容纳线圈140的电线置入的通口。侧凸起1121的设置限制线圈140的圈绕区域，同时，减少了通口的尺寸，从而减少线圈140在该处的漏磁。通口为线圈140绕设的工艺槽口，在满足绕设工艺要求的情况下，尽量减小通口的尺寸。
请再次参照图6，定子铁芯110还包括多个连接于环部111并向外伸出的法兰113，多个法兰113沿环部111不均匀分布。本实施例中，法兰113有三个，在其它实施例中，法兰113可为四个以上，可实现稳定固定连接即可。法兰113不均匀布置目的在于便利安装，具体说来，法兰113是定子组件100固定到电机壳体的固定连接结构，通过不均匀的布置设计，操作人员只需要将法兰113和电机壳体对应的安装孔进行对位，即可进行安装固定，无需分辨定子组件100其它部件的正反面以及位置。
请参照图7和图8，上绝缘板120和下绝缘板130在法兰113的位置区域设有避让缺口125，避让缺口125的设置目的除了为法兰113与电机壳体的连接提供避让空间，还在于限定了上绝缘板120与下绝缘板130和定子铁芯110 的安装位置。结合后述，连接组件300(包括公共端子310和连接端子320)设置在上绝缘板120上，连接端子320与电机驱动电路电连接。避让缺口125与法兰113位置相对应，而避让缺口125与连接端子320的位置是固定的，则，通过法兰113不均匀布置，使定子组件100各零件的相对法兰113的位置为唯一固定，基于该对应性，有效避免定子组件100各零件以及电机驱动电路和连接端子320连接错误的问题。
本实施例中，定子铁芯110为硅钢或软磁铸铁材料制成。优选的，定子铁芯110为彼此绝缘的片状硅钢片叠加制成。片状硅钢片的设置可有效减少涡流损耗，降低了温升。
请参照图4、图5、图7和图8，定子铁芯110和线圈140之间通过上绝缘板120和下绝缘板130实现绝缘隔离。上绝缘板120在与下绝缘板130相交接的位置处设置有第一绝缘片121，下绝缘板130在与上绝缘板120相交接的位置处设置有第二绝缘片131。当上绝缘板120和下绝缘板130上下扣合时，第一绝缘片121与第二绝缘片131相贴合。因为第一绝缘片121和第二绝缘片131 有重合交接部分，确保上绝缘板120和下绝缘板130装配之后的接触配合，以避免在装配过程因转配误差或上绝缘板120和下绝缘板130可能存在个别不良品而造成绝缘不良的情形发生，从而确保定子铁芯110和线圈140之间的绝缘稳定性。
请参照图7和图8，上绝缘板120在远离环部111的端部设有向上的上凸起122，下绝缘板130在远离环部111的端部设有向下的下凸起132。上凸起 122和下凸起132的设置，进一步限定了线圈140的绕设区域。尤其是当侧凸起1121的尺寸较小，而线圈140绕设的圈数较多而使线圈140可能从通口处脱离绕设区域，上凸起122和下凸起132可根据实际需要适当增加高度，从而避免该情况的发生。
请参照图4和图7，上绝缘板120在其上表面设有走线柱123，走线柱123 位于环部111的上方，线圈140的电线绕经走线柱123与连接结构连接。如图所示，线圈140绕设在定子齿112上，线圈140与线圈140的连接走线以及线圈140与公共端子310和连接端子320的连接走线都布置在线圈140外围即环部111的上方，走线柱123的设置引导和确保走线的路线，并对走线进行固定。外围设置可减少走线对磁场的影响，此外，集中设置使整个定子组件100结构布局紧凑，有利于整体结构小型化。
请参照图7或图9，上绝缘板120设有用于固定公共端子310和连接端子 320的插座124。公共端子310和连接端子320同侧固定在上绝缘板120上使电线在同一侧连接作业，提高操作效率。公共端子310和连接端子320固定在上绝缘板120上，方便线圈140的电线连接。插座124和公共端子310或连接端子320的具体结构不受限制，只需实现固定连接即可。
在其中一个实施例中，请参照图9，插座124位于环部111的正上方。插座124上表面开设有容纳公共端子310或连接端子320插入的盲孔1241，插座 124靠近线圈140方向的侧面开设有与盲孔1241相通的通孔1242。线圈140 的电线端插入通孔1242，公共端子310或连接端子320插入盲孔1241，与电线端裸露的现芯连接。通孔1242贯通至插座124背离线圈140方向的另一侧，以方便电线的插入并提供了观察连接结果的窗口。
对公共端子310和连接端子320与电线的连接部分做优化设计，以提高连接的稳固性和操作的便利性。具体设计如下：
请参照图10，连接端子320包括与电机驱动电路焊接的焊接部321和与电线连接的卡接部322。图标500为印刷有电机驱动电路的PCB板500。卡接部 322包括与焊接部321连接的卡接部322主体、设置在卡接部322主体两侧的凸块3221和设置在卡接部322主体下方且左右设置的两个卡勾3222。当卡接部322插入盲孔1241时，卡接部322主体与盲孔1241之间存有空隙，凸块3221 与盲孔1241的孔壁抵接，对孔壁施加一个外力使之变形，从而使得卡接部322 与盲孔1241固定，非经一定外力不可拆卸。左右设置的两个卡勾3222中间留有间隙，两个卡勾3222和卡接部322主体之间留有容纳线芯的容纳空间。连接时，将线芯穿过两个卡勾3222中间的间隙进入到该容置空间。两个卡勾3222 中间的间隙比电线线芯的直径小，从而避免线芯脱离该容置空间，连接端子320 为金属材料，插入时卡勾3222受到线芯的挤压有向两侧的力，使之弹性变形并在线芯到达容置空间后，卡勾3222在弹性恢复力作用下回复原状。卡勾3222 的勾头与卡接部322主体下表面之间的距离小于线芯的直径，线芯被挤压从而实现与连接端子320的紧固。
公共端子310包括三个与电线连接的卡接部322和分别与各卡接部322连接的连接部。卡接部322的结构与连接端子320的卡接部322的结构相同，不再赘述。
在其中一个实施例中，电机还包括套接在转子轴210上随转子轴210转动的叶轮。叶轮的设置加速电机内部空间空气流通，加速散热。
实施例二
请参照图11，本实施例与实施例一差别在于，公共端子310和连接端子320 固定在机体400上而非上绝缘板120上。线圈140的电线引出上绝缘板120之外与连接端子320或公共端子310连接，公共端子310和连接端子320可以根据机体400内部空间进行位置的设置，布置空间选择性大。
相应的，上绝缘板120上无需设置固定连接组件300的插座，并可进一步去掉走线柱并缩减上绝缘板120在环部111的覆盖面积。
相较于连接组件300固定在上绝缘板120上的设计，本设计精简上绝缘板 120的结构，缩小PCB板和上绝缘板120的距离，从而缩小整个电机的尺寸。
本实施例提供的三相无刷电机其它结构请参照实施例一，结构及其所带来的技术效果不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三相无刷电机，其特征在于，包括：
定子组件，包括定子铁芯、上绝缘板、下绝缘板和六个线圈，所述上绝缘板和所述下绝缘板分别盖设在所述定子铁芯的上下表面，所述定子铁芯包括环部和连接所述环部并向内伸出的六个定子齿，六个所述定子齿等距分布且中心对称，六个所述线圈对应绕设在六个所述定子齿上，六个所述定子齿的前端连线形成一圆环，所述定子铁芯和所述线圈之间用所述上绝缘板和所述下绝缘板以上下扣合的方式进行隔离，六个所述线圈中任两个中心对称的所述线圈相互电连接，并分别形成一个相绕组；
转子组件，包括转子轴和对称固定在所述转子轴周侧的转子磁芯，所述转子位于所述圆环内，所述转子组件和所述定子组件之间留有气隙；
连接组件，包括一个公共端子和三个连接端子，各所述相绕组均具有两个电连接端，其中一个电连接端与所述公共端子电连接，而另一电连接端与一个所述连接端子电连接；
电机驱动电路，与三个所述连接端子电连接。
2.如权利要求1所述的三相无刷电机，其特征在于，所述定子齿在背离环部的端部设有向水平两侧的侧凸起，相邻两个所述定子齿的侧凸起间形成容纳所述线圈的电线置入的通口。
3.如权利要求1所述的三相无刷电机，其特征在于，所述上绝缘板在与所述下绝缘板交接的位置设置第一绝缘片，所述下绝缘板在与所述上绝缘板交接的位置设置第二绝缘片，所述上绝缘片和所述下绝缘片相贴合。
4.如权利要求1所述的三相无刷电机，其特征在于，所述上绝缘板在远离所述环部的端部设有向上的上凸起，所述下绝缘板在远离所述环部的端部设有向下的下凸起。
5.如权利要求1至4任一所述的三相无刷电机，其特征在于，所述上绝缘板设有用于固定所述公共端子和连接端子的插座。
6.如权利要求5所述的三相无刷电机，其特征在于，所述上绝缘板在其上表面设有走线柱，所述走线柱位于所述环部的上方，所述线圈的电线绕经所述走线柱与所述连接结构连接。
7.如权利要求5所述的三相无刷电机，其特征在于，所述定子铁芯还包括多个连接于所述环部并向外伸出的法兰，多个所述法兰沿所述环部不均匀分布。
8.如权利要求5所述的三相无刷电机，其特征在于，所述插座位于所述环部的正上方，所述插座上表面开设有容纳所述公共端子或所述连接端子插入的盲孔，所述插座靠近所述线圈方向的侧面开设有与所述盲孔相通的通孔。
9.如权利要求8所述的三相无刷电机，其特征在于，所述连接端子包括与所述电机驱动电路电连接的焊接部和与所述线圈的电线连接的卡接部，所述卡接部包括与所述焊接部连接的卡接部主体、设置在所述卡接部主体两侧的凸块和设置在所述卡接部主体下方且左右设置的两个卡勾，所述凸块与所述盲孔的孔壁抵接，两个所述卡勾中间的间隙比线圈的线芯的直径小。
10.如权利要求1至4所述的三相无刷电机，其特征在于，所述三相无刷电机还包括机体，所述定子组件、所述转子组件和所述电机驱动电路均固定在所述机体上，所述公共端子和所述连接端子固定在所述机体上。
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