CN111801874A - 无刷电机 - Google Patents

Abstract

无刷电机(10)具有转子组件(12)，转子组件包括轴(30)、叶轮(42)、轴承组件38，40和转子芯(32)。无刷电机(10)具有定子组件16、18、20、22和框架(14)，框架具有外部部分(90)和位于外部部分(90)的径向内部的内部部分(92)。内部部分(92)支撑转子组件(12)和定子组件(16、18、20、22)中的至少一个。无刷电机(10)具有在外部部分(90)和内部部分(92)之间延伸的支柱(94、96、98、100)。支柱(94、96、98、100)至少部分地延伸到形成在定子组件(16、18、20、22)中的凹槽(120)中。

Description

无刷电机

技术领域

本发明涉及无刷电机。

背景技术

人们普遍希望以多种方式改进电机。特别地，希望在尺寸、重量、制造成本、效率、可靠性和噪声方面进行改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种无刷电机，其包括：转子组件，包括轴、叶轮、轴承组件和转子芯部；以及定子组件；框架，包括外部部分和位于外部部分的径向内部的内部部分，内部部分支撑转子组件和定子组件中的至少一个；支柱，在外部部分和内部部分之间延伸，其中该支柱至少部分地延伸入在定子组件中形成的凹槽中。

根据本发明的第一方面，无刷电机是有利的，主要因为无刷电机包括在外部部分和内部部分之间延伸的支柱，其中该支柱至少部分地延伸入在定子组件中形成的凹槽中。特别地，支柱可以起到将外部部分固定到内部部分的作用，但是支柱至少部分地延伸入在定子组件中形成的凹槽中，在定子组件的端部和支柱的端部之间没有间隙，例如在轴向方向上没有任何间隙。这可能会抑制定子组件的端部处的流动分离，可能会抑制空气在定子组件和支柱之间进行涡流，并可能有助于减少叶轮入口处的导致整体压缩机压力上升的湍流。

支柱可以延伸入凹槽中使得支柱和定子组件之间轴向重叠。例如，支柱和定子组件可以在基本平行于叶轮的旋转轴线的方向上重叠。定子组件和支柱可轴向对准，例如沿基本平行于叶轮的旋转轴线的方向对准。定子组件和支柱可共享共同的中心轴线。

支柱可延伸入凹槽直到支柱的侧表面被定位在定子组件的端部处，支柱的侧表面是例如支柱在基本平行于叶轮旋转轴线的轴向方向上延伸的表面。因为气流已经绕着定子组件流动，因此气流不需要明显改变方向或者根本不需要改变方向，以绕支柱流动。这有助于减少电机内的湍流和噪声。

定子组件和支柱位于叶轮的上游。这可能是有益的，因为这可以在使用时向叶轮提供更直的气流。这可以提高无刷电机的效率和/或有助于减少使用时电机的噪声。在使用时，空气可以流过定子组件然后朝向叶轮流过支柱。这可能是有益的，因为空气可以为定子组件提供冷却效果，例如，与位于叶轮下游的定子组件(流过定子组件的空气已经在叶轮上)相比，可以提供增强的冷却效果。

定子组件包括线轴和定子芯部，凹槽在线轴中形成。例如相比于凹槽形成在定子芯部的布置，这是有利的，因为在定子芯部中形成凹槽以容纳支柱可能会干扰定子芯部的所需磁性。

线轴包括第一臂和第二臂，并且第一臂和第二臂间隔开以限定凹槽。凹槽限定用于接收定子组件的绕组的空间和用于接收支柱的空间。这可能是有益的，因为它可以利用接收绕组的现有空间来接收支柱。绕组和支柱可以在凹槽内间隔开。

支柱可以包括翼型轮廓。支柱包括前缘，例如上游边缘，并且当在平行于使用中穿过电机的气流方向的平面中观察时，前缘具有弯曲的轮廓。这可能是有益的，因为这可以促进空气绕支柱的流动，并且可以避免在穿过电机的气流内提供锋利的边缘。当沿使用中穿过电机的气流方向观察时，前缘可限定凸面。

支柱的整个前缘可以基本上被接收在凹槽内，例如，使得当沿使用中穿过电机的气流的方向观察时，支柱的前缘是不可见的，并且该前缘被定子组件覆盖。这可能是有益的，因为前缘可能不会直接延伸到在使用中穿过电机的气流中。这可以提高电机的效率和/或降低噪声。

支柱的至少一部分可以在轴向方向上逐渐缩小，例如在平行于叶轮的旋转轴线的方向上，使得支柱的宽度朝向支柱的后缘减小。这可能是有益的，因为它可以促进穿过电机的层流，这可以提高效率和/或降低噪声。支柱在例如周向方向上在前缘和/或后缘的宽度可小于支柱在基本上平行于叶轮的旋转轴线的轴向方向上的长度的50％、小于40％、小于20％或小于10％，例如在基本上平行于叶轮的旋转轴线的轴向上。

支柱包括后缘，例如下游边缘，并且当在平行于在使用中穿过电机的气流的方向的平面观察时，后缘具有弯曲的轮廓。这可能是有益的，因为这可以促进空气绕支柱的流动，并且可以避免在穿过电机的气流内提供锋利的边缘。当沿在使用中穿过电机的气流的方向相反的方向观察时，后缘限定凸面。

定子组件的至少一部分，例如定子组件在凹槽区域中的一部分，朝向支柱倾斜。这可能是有益的，因为在使用中，流过定子组件的空气可被导向支柱。这意味着气流不需要明显改变方向就可以绕支柱流动，并且可有助于减少电机内的湍流和噪声。定子组件的外表面，例如定子组件的线轴臂的外表面可以朝向着支柱的相应外表面向内倾斜。

支柱延伸入凹槽，使得支柱没有接触定子组件。这可能是有益的，因为它可能会抑制振动从定子组件到支柱的传递，并与例如支柱接触定子组件的布置相比减少噪声。

无刷电机包括多个定子组件和多个支柱，每个定子组件具有凹槽，并且每个支柱延伸入相应的定子组件的凹槽中。因此，在具有多个定子组件的电机中，可以使用多个支柱来互连框架的不同部分，从而提高强度和稳定性。每个支柱可延伸入相应的定子组件的凹槽中，以有助于减少电机内的湍流和噪声。

附图说明

为了更好地理解本发明，并更清楚地示出如何实施本发明，现在将通过示例性地参考一下附图来描述本发明：

图1是根据本发明的无刷电机的分解透视图；

图2是图1的无刷电机的转子组件的分解透视图；

图3是图1的无刷电机的定子组件的分解透视图；

图4是图1的无刷电机沿叶轮旋转轴线截取的剖视图；

图5是图1的无刷电机的沿与叶轮的旋转轴线正交的方向截取的剖视图；

图6是图1的无刷电机的电机框架的透视图；

图7是图1的无刷电机的电机框架和定子组件的端视图；和

图8是图1的无刷电机的电机框架和定子组件的剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的电机10的分解透视图。为了清晰起见，未示出某些部件，例如控制电子设备和外壳。电机10包括转子组件12、框架14和四个定子组件16、18、20和22。当组装电机10时，转子组件12定位并安装于框架14内，定子组件16、18、20、22位于框架14的相应槽中。例如，定子组件20位于框架14的槽24中。框架14是一件式结构，例如模制为单个物体，并且包括如图4所示的覆盖叶轮42的叶轮护罩26。电机10还包括扩散器28。

图2示出了转子组件12的分解透视图。转子组件12包括轴30，转子芯永磁体32、第一平衡环34和第二平衡环36安装在轴上。当转子组件12被组装时，一对轴承38、40在芯32和平衡环34、36的两侧被安装在轴30上。叶轮42安装在轴30的一端，而传感器磁体44安装在另一端。

图3示出了定子组件50的分解透视图。定子组件50是图1中所示的定子组件16、18、20、22中的任一。定子组件50包括C型定子芯部52、第一C型线轴部分54和第二C型线轴部分56。

定子芯部52包括背部58、第一臂60和第二臂62。每个臂60、62在定子芯部52的外表面上包括相应的突起64、66。突起64、66沿着定子芯部52的轴向长度延伸。

第一线轴部分54包括限定第一槽68的臂。类似地，第二线轴部分56包括限定第二槽70的臂。线轴部分54、56滑动到定子芯部52上，使得在组装时，槽68、70可以容纳定子芯部52的背部58，如图1、4和5所示。线轴部分54、56具有大致H形横截面，使得定子线圈(未示出)缠绕在组装的定子组件中的线轴部分周围，并因此缠绕在定子芯部52的背部58周围。

图4示出了穿过一平面的组装的电机10的横截面，该平面包括转子组件12的旋转轴线。可看出，转子组件12的轴承38、40直接安装到框架14并且安装在框架14内。还显示了定子组件16、20插入它们在框架14中各自的槽中。可以看到，在每个定子组件上，线轴部分54、56包围定子芯部52的背部58。

图5示出了穿过一平面的组装的电机10的横截面，该平面正交于转子组件12的旋转轴线。定子组件16、18、20、22显示为包括它们各自的绕组72。定子组件16、18、20、22显示为被插入到它们在框架14中的各自的槽中。例如，定子组件16被插入槽80中，而定子组件20显示为被插入槽24中。

定子组件被插入它们的槽中，直到定子芯部52的臂60、62上的突起64、66接触到框架14的相应表面。例如，定子组件16的定子芯部52的突起64、66分别接触框架14中的槽80的表面82、84。因此，在电机10的组装期间，每个定子组件可被插入其各自的槽中并沿径向方向朝转子组件12滑动，直到突起接触到框架14的合适部分，例如槽的边缘。例如，定子16显示为处于其完全插入位置，使得突起64、66接触槽80的边缘82，84。其他定子部分18、20和22可以类似的方式插入它们各自的槽中。

此时，阻止定子组件进一步插入槽中，因此，阻止定子组件朝向转子组件12进一步径向移动到槽中。当定子组件16、18、20、22已经完全插入它们各自的槽中时，可以将定子组件固定到位。例如，可以将粘合剂施加到突起64和/或66与框架14接触的区域，以防止定子组件相对于框架14的进一步移动。

因此，在组装的电机10中，基于定子组件与框架14之间接触来设定定子芯部52的径向位置。此外，基于转子组件12与框架14之间的接触来设定转子组件12的径向位置。结果，严格控制了定子芯部52的极尖与转子组件12的转子芯部32之间的间隙，因为这取决于很少部件的公差。因此，可以使间隙变小而没有定子芯部极尖接触转子芯部32的风险。

图6示出了框架14的透视图，并且图7示出了从包括护罩26的框架14的端部沿着轴向方向观察框架14和定子组件16、18、20、22的视图。为了清晰起见，图7中示出了没有绕组的定子组件。示出了框架14包括外部部分90和内部部分92，内部部分92径向地位于外部部分90内并且与外部部分90基本同心。内部部分92可以支撑图4所示的轴承38、40。外部部分90可以包括护罩26，并且可以直接或间接地支撑其他部件，例如电机壳体或外部壳体(未示出)。

多个支柱94、96、98和100沿径向方向延伸到外部部分90和内部部分92之间，以支撑内部部分92。在所示示例中，有四个支柱绕框架14的周边等距地间隔开，但是在其它实施例中，可以有一个或多个支柱，和/或支柱不必等距地间隔开或不必大小相等。框架14的外部部分90包括引导部分114，其朝向叶轮42的一端(图8所示)引导气流110。

如图4、6、7和8所示，支柱94、96、98、100轴向地伸入框架14中用于定子组件的槽(例如槽24和80)中。每个定子组件16、18、20、22具有由相对的线轴臂之间的间隙限定的凹槽120，使得当定子组件16、18、20、22插入其各自的槽中时，每个支柱94、96、98伸入相应定子组件16、18、20、22的凹槽120中。

如此，每个支柱在轴向方向上与相应的定子组件对准，使得支柱和定子组件沿着基本平行于转子组件12的旋转轴线的线布置。

在使用中时，当电机10的转子组件12旋转时，在所示的实施例中，空气在外部部分90和内部部分92之间并朝向叶轮42在轴向方向上流过定子组件16、18、20、22和支柱94，96，98，100。需要空气绕过例如定子组件或支柱的任何障碍物流动，这可能导致电机内的湍流和噪声。通过沿着轴向线对准支柱和定子组件，气流不需要改变方向就可以在其中一个上流动，因为它已经在另一个上流动了。实际上，其中一个位于另一个的滑流内。例如，在附图中示出的电机10中，支柱94，96，98，100分别位于定子组件16、18、20和22的滑流内。与支柱和定子组件未沿轴向方向对准的电机相比，这可以减少湍流和噪声。

此外，通过布置支柱94、96、98、100，使得每个支柱延伸到对应的定子组件16、18、20、22的凹槽120中，沿轴向方向在定子组件16、18、20、22的端部和支柱94、96、98、100之间没有间隙。例如，定子组件16、18、20、22的端部位于对应的支柱94、96、98、100的侧表面附近。这会抑制定子组件16、18、20、22端部处的流动分离，并且与例如定子组件16、18、20、22和支柱94、96、98、100在轴向方向上间隔开的布置相比，抑制了在定子组件16、18、20、22上的气流在定子组件的端部上进行涡流。

定子组件16的端部的形式和相应支柱94可以在图8的横截面中看到。定子组件16的端部，特别是线轴臂的端部，朝向支柱94向内倾斜，使得线轴臂的外表面朝向支柱94的侧表面引导气流。因此，当空气流过定子组件16的端部时，空气不会自由地进行涡流，取而代之的是，支柱94的侧表面促进朝向叶轮42的层流。

如图8所示，支柱94的前缘122和后缘124本质上都是弯曲的，使得当沿穿过电机10的气流方向观察时，前缘122呈现出凸面(箭头110表示穿过电机10的气流方向)，而沿与穿过电机10的气流方向相反的方向观察时，后缘124呈现出凸面。这些弯曲表面可以提供声学益处，并且可以使电机10更有效。

从图8中还可以看出，支柱94的宽度在朝向后缘124减小之前远离前缘122增加。一旦空气已经流过支柱94，这可以为支柱94提供空气动力学轮廓并且减少湍流和噪声的发生。尽管未在图中示出，但是基本上整个前缘122容纳在凹槽120内，使得前缘122在使用中不会直接延伸到穿过电机10的气流中。这可以提高电机10的效率和/或降低噪声。

Claims (12)

1.一种无刷电机，包括：

转子组件，包括轴、叶轮、轴承组件和转子芯部；

定子组件；

框架，包括外部部分和在外部部分的径向内部的内部部分，内部部分支撑转子组件和定子组件中的至少一个；和

支柱，在外部部分和内部部分之间延伸，其中该支柱至少部分延伸入在定子组件中形成的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的无刷电机，其中所述支柱延伸入凹槽中使得支柱的侧表面定位在定子组件的端部处。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的无刷电机，其中所述定子组件和所述支柱定位在所述叶轮的上游。

4.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述定子组件包括线轴和定子芯部，凹槽形成在线轴中。

5.根据权利要求4所述的无刷电机，其中所述线轴包括第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂间隔开以限定凹槽，该凹槽限定用于接收定子组件的绕组的空间和用于接收支柱的空间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述支柱包括前缘，当沿在使用时穿过无刷电机的气流的方向观察时，前缘限定出凸面。

7.根据权利要求6所述的无刷电机，其中所述支柱的整个前缘被接收在凹槽内。

8.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述支柱的至少一部分沿轴向方向逐渐缩小，使得支柱的宽度朝向支柱的后缘减小。

9.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述支柱包括后缘，当沿与在使用中穿过电机的气流的方向相反的方向观察时，后缘限定出凸面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述定子组件的至少一部分朝向支柱倾斜。

11.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述支柱延伸入凹槽，使得支柱不接触到定子组件。

12.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述无刷电机包括多个定子组件和多个支柱，每个定子组件具有凹槽，并且每个支柱延伸入相应的定子组件的凹槽中。

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