CN109861461A - 马达以及包含该马达的电气设备 - Google Patents

Abstract

一种马达及包含该马达的电气设备，所述马达具有：轴，其被配置为能够沿中心轴线为中心进行旋转，两个转子，其以空出规定间隔的方式沿轴向配置，至少其中一个转子具有磁铁，定子，其配置在所述两个转子之间，具有沿周向配置的多个定子铁芯和缠绕于所述多个定子铁芯的线圈，以及电路板，其设于所述定子与具有磁铁的所述转子之间，其特征在于，所述电路板具有沿周向配置的多个槽孔，所述多个槽孔在轴向上贯通所述电路板，所述多个定子铁芯嵌入所述多个槽孔内。由此马达的电路板的结构，能够辅助定子铁芯的组装定位，简化构造与组装的复杂度。

Description

马达以及包含该马达的电气设备

技术领域

本发明涉及马达领域，尤其涉及一种马达以及包含该马达的电气设备。

背景技术

现有的马达中，马达的定子组件的线圈需要先拉出至转子外部，再与电路板进行连接，并在该电路板上安装感测元件来与转子另一侧上的额外安装磁极感应。如此一来，增加了马达的轴向空间以及组装难度。

为了解决上述问题，一种解决方案是：将电路板设置于定子组件的内部，并且在电路板上配置感测元件。但如此一来，需要考虑感测元件所需要的空间，加长了气隙，降低了马达特性，或者增大了马达的轴向长度，或者耗去了定子组件的线圈可用的空间。

为了解决上述问题，另一种解决方案是：将电路板配置在定子上，但不在转子磁极的旋转范围内，并在电路板上靠近磁铁处布置磁极感测元件。然而，这样将会面临磁铁感测不精确，且电路可用空间较少，无法布置其他感测作用的元件的问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

为了解决上述问题的至少一个，本发明实施例提供了一种马达及包含该马达的电气设备，以减小马达的轴向尺寸。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种马达，具有：

轴，其被配置为能够沿中心轴线为中心进行旋转，

两个转子，其以空出规定间隔的方式沿轴向配置，至少其中一个转子具有磁铁，定子，其配置在所述两个转子之间，具有沿周向配置的多个定子铁芯和缠绕于所述多个定子铁芯的线圈，以及

电路板，其设于所述定子与具有磁铁的所述转子之间，

其特征在于，

所述电路板具有沿周向配置的多个槽孔，所述多个槽孔在轴向上贯通所述电路板，所述多个定子铁芯嵌入所述多个槽孔内。

在一个实施例中，所述电路板的轴向一侧的表面所在的平面与所述定子的轴向一侧的表面所在的平面相同，或者比所述定子的轴向一侧的表面更靠近轴向另一侧。

在一个实施例中，在所述电路板的周向边缘还设置有多个贯通孔，在所述多个贯通孔内安装有感测磁极元件。

在该实施例中，所述多个贯通孔位于所述电路板的相邻的两个槽孔之间靠近径向外侧的位置。

在一个实施例中，在所述电路板的围绕至少一个所述槽孔的位置布置有线路，所述线路与所述定子的所述线圈轴向对置。

在该实施例中，所述线路为螺旋状。

在一个实施例中，在所述电路板的、与所述磁铁的径向内侧或径向外侧对应的位置还设置有感测元件。

在一个实施例中，所述电路板还具有向径向外侧延伸的端子部，所述感测元件设置在靠近所述端子部的位置。

在一个实施例中，所述感测元件为位置感测元件，所述位置感测元件具有发送端和接收端。

在一个实施例中，所述磁铁为多个，所述转子还具有支撑多个所述磁铁的转子架，在所述转子架上配置有光学编码盘。

在一个实施例中，所述光学编码盘位于多个所述磁铁的径向内侧或者位于多个所述磁铁的径向外侧。

在一个实施例中，所述光学编码盘由反射材料构成。

在一个实施例中，所述光学编码盘与所述转子架一体形成或者分体形成。

在一个实施例中，当所述光学编码盘与所述转子架分体形成的情况下，所述光学编码盘通过粘接剂与所述转子架粘接。

在一个实施例中，每个所述槽孔的形状与每个所述定子铁芯的形状相当。

在一个实施例中，所述槽孔的数量为12个。

在一个实施例中，所述电路板和所述定子通过树脂封灌固化。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电气设备，其特征在于，该电气设备包含前述第一方面所述的马达。

本发明实施例的有益效果在于：通过在马达(例如薄型轴向磁通马达)的内定子中置入电路板来连接马达线圈线路并且配置各种所需的感测元件，不增加气隙或马达轴向高度，减小了所占用的定子高度空间，进而减小了马达的轴向尺寸，保证了马达薄型化。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在本发明实施例的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是实施例1的马达的分解示意图；

图2是实施例1的马达的剖视图；

图3是实施例1的马达的定子和电路板的示意图；

图4是实施例1的马达的感测磁极元件未安装到电路板的贯通孔的示意图；

图5是实施例1的马达的感测磁极元件安装到电路板的贯通孔的示意图；

图6是具有磁铁的转子的示意图；

图7是实施例1的马达的线圈的设置位置示意图；

图8是实施例1的马达的感测元件的一个设置位置的示意图；

图9是实施例1的马达的感测元件的另一个设置位置的示意图；

图10是设置有编码盘的转子的一个示意图；

图11是设置有编码盘的转子的另一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明实施例的前述以及其它特征将变得明显。在下面的说明和附图中，具体公开了本发明实施例的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明实施例的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明实施例不限于所描述的实施方式，相反，本发明实施例包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

在本发明实施例中，为了说明的方便，将与沿轴延伸的方向平行的方向称为“轴向”，将以轴为中心的半径方向称为“径向”，将以轴为中心的圆周方向称为“周向”，但这只是为了说明的方便，并不限定马达使用和制造时的朝向。

下面结合附图对本发明实施例的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明实施例的限制。

实施例1

本实施例提供了一种马达。图1是该马达的分解示意图，图2是该马达的剖视图。

如图1和图2所示，该马达具有：

轴(图未示)，其被配置为能够沿中心轴线C为中心进行旋转；

两个转子100、200，其以空出规定间隔的方式沿轴向配置，至少其中一个转子100或200具有磁铁(图中未示出)，在本实施例中，以转子100具有磁铁为例，该磁铁的配置方式可以参考现有技术；

定子300，其配置在上述两个转子100、200之间，具有沿周向配置的多个定子铁芯301和缠绕于该多个定子铁芯301的线圈302；

电路板400，其设于定子300与具有磁铁的转子100之间。在本实施例中，该电路板400与转子100正对，也即，电路板400的主体(也即圆盘状的部分)在与轴垂直的面上的投影和转子100在与轴垂直的面上的投影重叠。

图3是本实施例的马达的定子300和电路板400的示意图，如图3所示，在本实施例中，电路板400具有沿周向配置的多个槽孔401，该多个槽孔401在轴向上贯通电路板400，上述多个定子铁芯301嵌入该多个槽孔401内。在本实施例中，为了方便说明，将电路板400上槽孔401的径向外侧的一圈称为电路板400的外环，标记为404，将电路板400上槽孔401的径向内侧的一圈称为电路板400的内环，标记为405。

由此结构，电路板上配合定子铁芯的外形预留适当的槽孔来容置定子铁芯，使得定子铁芯嵌入到电路板内，可以帮助定子铁芯进行定位，且不增加定子的轴向高度，减小了马达的轴向尺寸，降低了安装的复杂度。

在本实施例中，该马达是轴向磁通马达，其具有双边气隙外转子内定子的构造，该内定子由各个独立的定子铁芯和缠绕于各定子铁芯上的线圈构成。一般情况下，该内定子的各个独立的定子铁芯在组装时需要适当治具或方式来使其安装排列为预先设计的位置，通过本实施例的结构，电路板可以预设适当的槽孔来容置该定子铁芯并帮助定位。

在本实施例中，如图1和图2所示，该马达还具有前盖500和后盖600，其结构和功能可以参考现有技术，本实施例对此不做限制。

在本实施例中，如图1和图3所示，每个槽孔401的形状与每个定子铁芯301的形状相当。例如，槽孔401和定子铁芯301都设置为如图1和图3所示的大致扇形，如此，使两者在组装时可以互相吻合，有利于定子铁芯301埋入槽孔401内。

在本实施例中，对槽孔401的个数不做限制，以与定子铁芯301的个数相当为佳。例如，在电路板400上设置12个槽孔401，以与定子铁芯301的个数(12个)相吻合，能够提高马达性能。

在本实施例中，电路板400和定子300可以通过树脂封灌而被固化。例如，将定子铁芯301的线圈302与电路板400一起用树脂加以封灌而固化，以提高刚性。

在本实施例中，电路板400的轴向一侧的表面所在的平面可以与定子300的轴向一侧的表面所在的平面相同，也可以比定子300的轴向一侧的表面更靠近轴向另一侧。也就是说，当将电路板400放置于定子300上之后，定子铁芯301的表面与电路板400的表面位于同一平面上，或者定子铁芯301的表面高于电路板400的表面，使得电路板400的设置不额外占用定子的轴向高度，并且，定子与转子之间的间隙变小，能够提高转矩。

在本实施例中，在电路板400的周向边缘还可以设置多个贯通孔，如图4和图5所示的贯通孔402，在该多个贯通孔402内可以安装感测磁极元件700。图4是感测磁极元件700未安装到电路板400的贯通孔402的示意图，图5是感测磁极元件700安装到电路板400的贯通孔402的示意图。由此结构，通过在电路板上预留贯通孔来容置感测磁极元件，仅将感测磁极元件的焊脚保留在电路板上，安装时使感测磁极元件埋入此贯通孔中，而磁极感测元件的焊脚与电路板脚位连接。

一般来说，电路板常用来连接线圈电路，而如果将感测磁极元件，如Hall IC等装设在电路板的正对转子磁铁的表面，则因为马达气隙需要大于元件高度而不符合实际效益，而如果将感测磁极元件装设在电路板的背对转子磁铁的表面，则容易与定子铁芯的线圈干涉，而需要做特别的绝缘保护，增加了工序和组装的复杂度。

通过本实施例的方案，在电路板的装设感测磁极元件的位置，通过预留贯通孔的方式来容置该感测磁极元件，而仅将元件的焊脚保留在电路板上，降低了安装感测磁极元件所需要的高度，并使得感测磁极元件与电路板处在相同层的高度位置，从而减小了马达的轴向高度。

在本实施例中，如图4和图5所示，上述多个贯通孔402可以位于电路板400的相邻的两个槽孔401之间并且靠近径向外侧的位置。也就是说，上述多个贯通孔402位于电路板400的内环405和外环404之间并且靠近外环404的位置。由此结构，由于槽孔404的位置对应转子100的磁铁，可以将磁铁内径侧的长度增加以弥补感测精度不准确的问题，相较于在磁铁外径侧增加会有过度增加磁铁用量与增加马达外径的缺点，有利于马达小型化。在图4和图5的示例中，以贯通孔402为三个为例，但本实施例对此不作限制，在具体实施过程中，可以根据实际需要设置贯通孔402的数量以及位置。此外，在本实施例中，以转子100具有多个磁铁为例，图6是该转子100的一个实施方式的示意图，如图6所示，转子100具有多个磁铁101，分别对应前述槽孔401。

在本实施例中，在电路板400的围绕至少一个槽孔401的位置还可以布置线路，如图7所示的线路800，该线路800可以与定子300的前述线圈302轴向对置。以侦测其围绕的定子铁芯301在运转时所感应得到的电感信号，借此传递到外部控制器，经由特定的逻辑运算，估计出马达的转子的速度、位置甚至电流状态。

图7示出了在电路板400的围绕三个槽孔401的位置布置线路800的情况，但本实施例对此不做限制，线路800也可以布置为围绕其他数量的槽孔401，或者围绕其他位置的槽孔401。在本实施例中，如图7所示，线路800可以是螺旋状的电路线圈，也可以是其他类型的电路线圈，本实施例对此不做限制。

在本实施例中，在电路板400上的与磁铁101的径向内侧或径向外侧对应的位置还可以设置感测元件，例如感温IC、热敏电阻等。图8示出了在电路板400的与磁铁101的径向外侧对应的位置(电路板400的外环404)设置感测元件901的情况，图9示出了在电路板400的与磁铁101的径向内侧(电路板400的内环405)对应的位置设置感测元件902的情况。图8和图9中设置感测元件的位置只是示例，在具体实施过程中，感测元件也可以设置于电路板400的内环405或外环404的其他位置。由此，由于感测元件901不是配置在磁极对应的区域，也不是配置在易产生干涉的区域，通过该感测元件901可以侦测反应马达运转时定子内部的温度。

在本实施例中，如图8和图9所示，电路板400还可以具有向径向外侧延伸的端子部403，感测元件901可以设置在电路板400的靠近该端子部403的位置。同样能实现上述效果。

在本实施例中，该感测元件也可以是位置感测元件，例如位置感测IC，其具有发送端和接收端。

在本实施例中，如图6所示，上述转子100可以具有多个磁铁101，此外，如图10所示，该转子100还具有支撑该多个磁铁101的转子架102，在该转子架102上可以配置光学编码盘。图10和图11分别示出了光学编码盘103的配置位置。

在本实施例中，如图10和图11所示，该光学编码盘103可以位于上述多个磁铁101的径向内侧(图11)或者位于上述多个磁铁101的径向外侧(图10)。由此，配置于电路板400上的位置感测IC的发送端(光学发送头)发送光源至该编码盘103上，经该编码盘103上的条纹缺刻(刻痕)而反射出明暗相间差异的信号，被该位置感测IC的接收端(光学读取头)接收，以进行角度位置的判读，由此信号来换算转子100角度与速度的信息。在本实施例中，上述信号可以通过前述端子部403传递到外部或者传递到电路板400上的马达控制单元(图未示)以进行相应处理。由此结构，尽管在马达的构造空间内装设了编码盘103和对应的位置感测元件，也不会增加马达的轴向高度。并且，由于编码盘103和位置感测元件均可以设置于电路板400的外环404或内环405，提供了低成本和高精密两种客制化选择方案。

在本实施例中，该光学编码盘103可以由反射材料构成，便于对位置感测IC的光学发送头发出的光源进行反射。

在本实施例中，光学编码盘103和转子架102可以一体形成，也可以分体形成。在分体形成的情况下，该光学编码盘103可以通过粘接剂与转子架103粘接，但本实施例不限于此，由此提供了更多灵活的选择。

在以上的实施例中，电路板的设计可以辅助定子铁芯的组装定位，简化构造与组装复杂度。并且，通过在转子磁铁正对的范围内安装磁极感测元件，能够确实侦测转子位置，并且最小化电路板与元件所耗用的空间。此外，通过在电路板的槽孔周围布置螺旋线圈，可以额外侦测铁芯电感，供后端控制器分析与记录，作为故障或错误预先估测感知之用。并且，通过在电路板的其他位置布置各种所需感测元件，能够传输记录马达运作状态，供后端控制器分析与记录，作为故障或错误预先估测感知之用。

通过本实施例的马达的结构，使得该马达既能保持紧密薄型与高性能的特征，又具备智能马达可回授多种物理状态信号的功能，以符合未来机器人、车载、家用以及商用的应用领域产品。

实施例2

本实施例提供了一种电气设备，该电气设备具有实施例1所述的马达，还具有其他常规部件。本实施例对该常规部件结构、设置方式和功能不作限制，可以参考现有技术。

在本实施例中，基于实施例1的马达的结构，通过在马达(例如薄型轴向磁通马达)的内定子中置入电路板来连接马达线圈线路并且配置各种所需的感测元件，不增加气隙或马达轴向高度，减小了所占用的定子高度空间，进而减小了马达的轴向尺寸。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种马达，具有：

轴，其被配置为能够沿中心轴线为中心进行旋转，

两个转子，其以空出规定间隔的方式沿轴向配置，至少其中一个转子具有磁铁，

定子，其配置在所述两个转子之间，具有沿周向配置的多个定子铁芯和缠绕于所述多个定子铁芯的线圈，以及

电路板，其设于所述定子与具有磁铁的所述转子之间，

其特征在于，

所述电路板具有沿周向配置的多个槽孔，所述多个槽孔在轴向上贯通所述电路板，所述多个定子铁芯嵌入所述多个槽孔内。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，所述电路板的轴向一侧的表面所在的平面与所述定子的轴向一侧的表面所在的平面相同，或者比所述定子的轴向一侧的表面更靠近轴向另一侧。

3.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，在所述电路板的周向边缘还设置有多个贯通孔，在所述多个贯通孔内安装有感测磁极元件。

4.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，所述多个贯通孔位于所述电路板的相邻的两个槽孔之间靠近径向外侧的位置。

5.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

在所述电路板的围绕至少一个所述槽孔的位置布置有线路，所述线路与所述定子的所述线圈轴向对置。

6.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，所述线路为螺旋状。

7.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，在所述电路板的、与所述磁铁的径向内侧或径向外侧对应的位置还设置有感测元件。

8.根据权利要求7所述的马达，其特征在于，所述电路板还具有向径向外侧延伸的端子部，所述感测元件设置在靠近所述端子部的位置。

9.根据权利要求7所述的马达，其特征在于，所述感测元件为位置感测元件，所述位置感测元件具有发送端和接收端。

10.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，所述磁铁为多个，所述转子还具有支撑多个所述磁铁的转子架，在所述转子架上配置有光学编码盘。

11.根据权利要求10所述的马达，其特征在于，所述光学编码盘位于多个所述磁铁的径向内侧或者位于多个所述磁铁的径向外侧。

12.根据权利要求10所述的马达，其特征在于，所述光学编码盘由反射材料构成。

13.根据权利要求10所述的马达，其特征在于，所述光学编码盘与所述转子架一体形成或者分体形成。

14.根据权利要求13所述的马达，其特征在于，当所述光学编码盘与所述转子架分体形成的情况下，所述光学编码盘通过粘接剂与所述转子架粘接。

15.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，每个所述槽孔的形状与每个所述定子铁芯的形状相当。

16.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，所述槽孔的数量为12个。

17.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，所述电路板和所述定子通过树脂封灌而固化。

18.一种电气设备，其特征在于，所述电气设备包含权利要求1-17任一项所述的马达。