CN111969799A - 一种永磁式直流微电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种永磁式直流微电机，包括轴以及依次套装于轴上的转子组件、定子组件、刷架和专用线路板，刷架上开设专用槽用于放置热敏电阻PTC，专用线路板上开设用于连接PTC引线的引脚孔，专用线路板的外侧安放整流桥。本发明结构简单紧凑，摒弃了传统的交流单相串励电机，通过设置专用线路板来安放整流桥，使得交流电转化为直流电更便捷；将PTC放置在电机内部的专用槽内，方便安放，不会影响电机内部其他零件的放置，更不会干涉换向器的运行。该电机体积精小，结构简单实用，内部零件集成一体，可靠性高、鲁棒性好，对于整机结构越来越紧凑、安装空间越来越狭小的电器非常适用。尤其对缩小家电中气泵的安装空间效果明显。

Description

一种永磁式直流微电机

技术领域

本发明涉及微电机技术领域，特别是涉及一种永磁式直流微电机。

背景技术

目前，在全球尤其是欧美工业发达国家中，家用气泵的电机普遍使用交流单相串励电机。交流单相串励电机的体积较大，而目前家用气泵的整机体积越来越小，整机结构越来越紧凑，在此背景下，气泵的生产商和终端客户要求电机的体积亦愈来愈精巧，零件尺寸和安装空间不断被压缩。并且，传统电机的工作电压为直流电，而家用及类似用途的电机普遍采用交流电供电，且家庭中直流电源不易得来，如果将电机应用于气泵，还需在气泵整机内另外放置线路板，进一步导致气泵中安装空间的不足。

除此之外，气泵类用途的微电机，通常需要有电机过流过载的保护，行业中一般用热敏电阻PTC。陶瓷PTC在居里温度以下具有低电阻，适合电机正常运行，当电机过载过流时，PTC温度急剧上升，PTC电阻呈阶跃性增加达到居里温度以上时动作，从而保护电机线路不受损坏。在实际案例中，PTC的放置一直是整机所关注的焦点，放置位置的高低以及离发热源的远近、露出冷却介质的面积等均会影响PTC的动作时间和复位时间。传统的做法是将PTC放在电机的外面或是放在气泵等电器整机上，这样将大大增加整机的体积和空间，不利于行业的发展。

因此，如何缩小电机体积、解决整机安装的空间瓶颈问题是本发明亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型微电机，摒弃传统的交流单相串励电机，采用结构简单的永磁式直流电动机，结构紧凑，简单实用，安装空间越来越狭小的电器非常适用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种永磁式直流微电机，包括轴以及依次套装于所述轴上的转子组件、磁钢、刷架和专用线路板，所述磁钢套设于所述转子组件的外部，所述刷架上开设专用槽用于放置热敏电阻PTC，且所述专用槽和放置好的所述PTC均不影响电机内部零件的安装；所述专用线路板上开设用于连接PTC引线的引脚孔，所述专用线路板的外侧用于安放整流桥，以使交流电转化为直流电。

可选的，所述整流桥为4管脚集成贴片式整流桥。

可选的，所述热敏电阻PTC为陶瓷PTC。

可选的，所述刷架两侧安装有碳刷组件。

可选的，所述刷架内设置有用于容纳轴承的轴承室，所述轴承通过紧圈固定于所述轴承室内。

可选的，还包括设置于所述轴后端的PCB保护罩，用于对线路板起保护作用。

可选的，所述PCB保护罩上设置有引线槽和向外凸出的倒钩角，所述PCB保护罩通过所述倒钩角卡接于所述刷架上。

可选的，还包括设置于所述轴前端的机壳，所述机壳与所述刷架对接。

可选的，所述转子组件包括依次紧配穿过所述轴的端板、转子铁芯和换向器，所述转子铁芯上均匀缠绕有漆包线，所述转子铁芯的槽内设置有槽楔和槽纸，用于将所述漆包线与所述转子铁芯分离构成独立的绝缘系统。

可选的，所述磁钢设置为两块，两块所述磁钢之间留有间隙，所述间隙内安装有U型弹簧，所述U型弹簧的两弹片分别抵靠于两块所述磁钢上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的永磁式直流微电机，结构简单紧凑，摒弃了传统的交流单相串励电机，通过设置专用线路板来安放整流桥，使得交流电转化为直流电更便捷；将PTC放置在电机内部的专用槽内，方便安放，不会影响电机内部其他零件的放置，更不会干涉换向器的运行。该电机体积精小，结构简单实用，内部零件集成一体，可靠性高、鲁棒性好，对于整机结构越来越紧凑、安装空间越来越狭小的电器非常适用，尤其对缩小家电中气泵的安装空间效果明显，对于其它领域的微电机也可以借鉴和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明电机的整体结构示意图；

图2为本发明电机的爆炸图；

图3为本发明电机中专用线路板的结构示意图；

图4为本发明电机中专用线路板的主视图；

图5为本发明电机中刷架的结构示意图；

图6为本发明电机中刷架的主视图；

图7为本发明电机中刷架的安装示意图；

图8为本发明电机中刷架的剖面示意图；

图9为本发明PTC放置效果图；

图10为本发明PTC电气接线原理图；

图11为本发明电机中PCB保护罩的结构示意图；

图12为本发明电机中PCB保护罩的侧视图；

图13为本发明实施例二中过EMC电气接线原理图；

图14为本发明实施例二中EMC线路板的结构示意图；

图15为本发明实施例二中EMC线路板的安装示意图；

其中，附图标记为：1-机壳、2-磁钢、3-U型弹簧、4-漆包线、5-轴承、6-轴、7-转子铁芯、8-端板、9-换向器、10-紧圈、11-轴承、12-刷架、12-1-专用槽、12-2-安装孔、13-接电片、14-专用线路板、14-1-引脚孔、14-2-绝缘槽、14-3-整流桥、14-4-定位孔、14-5-端子孔、15-PTC、16-PTC引线、17-PCB保护罩、17-1-引线槽、17-2-倒钩角、18-扭簧、19-碳刷、20-槽楔、21-槽纸；22-EMC线路板、22-1-X电容。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-12所示，本实施例提供一种永磁式直流微电机，包括轴6以及依次套装于轴6上的转子组件、磁钢2、刷架12和专用线路板14，磁钢2套设于转子组件的外部，刷架12上开设专用槽12-1用于放置热敏电阻PTC，且专用槽12-1以及放置PTC15后的专用槽12-1均不会影响电机内部其他零件的安装，具体专用槽的设置位置如图6所示；专用线路板14上开设用于连接PTC引线16的引脚孔14-1，专用线路板14的外侧用于安放整流桥14-3，以使交流电转化为直流电更加便利。

本实施例中，如图3和4所示，在电机后端增加设计一块专用线路板14，用于安放整流桥14-3，使得交流电转化为直流电更便捷；同时整机也不需要另外放置线路板。作为优选方案，本实施例中采用4管脚集成贴片式整流桥，以利于线路板的空间压缩。其中，整流桥14-3的工作原理以及所需的电路连接方式均为本领域公知，在此不再赘述。

本实施例中，作为气泵类用途的微电机，通常需要有电机过流过载的保护，行业中一般用热敏电阻PTC。陶瓷PTC在居里温度以下具有低电阻，适合电机正常运行，当电机过载过流时，PTC温度急剧上升，PTC电阻呈阶跃性增加达到居里温度以上时动作，从而保护电机线路不受损坏。并且，PTC放置位置的高低以及离发热源的远近、露出冷却介质的面积等均会影响PTC的动作时间和复位时间。在充分验证性能的基础上，本实施例将PTC 15放置在电机的内部，同时PTC引线16焊接在上述专用线路板14的引脚孔14-1内。如图3和4所示，专用线路板14上开设有引脚孔(连接PTC引线)14-1、绝缘槽14-2、端子孔(两侧对称的孔)14-5和定位孔14-4。同时，为方便安放PTC15，本实施例还在电机后端盖，即刷架12上开设了专用槽12-1，PTC 15的本体放置在此槽中。其中，专用槽不得影响电机内部其他零件的放置，例如碳刷19、扭簧18、接电片13等，PTC15放入该专用槽后也不得影响电机内部各零件的放置，更不得干涉换向器9的运行。本实施例中PTC电气接线原理如图10所示。

本实施例中，如图7所示，刷架12两侧安装有碳刷19；刷架12内侧中心设置有用于容纳轴承11的轴承室，轴承11通过紧圈10固定于轴承室内，如图8所示。本实施例中刷架的其他结构描述，以及碳刷等其他组件的安装形式可参见专利CN208424037U。

本实施例中，如图1所示，为了增加线路板的可靠性，减少外力以及外界的导电介质、灰尘进入线路板，增设了专用的线路板罩，以下称PCB保护罩17。PCB保护罩17对线路板能起到很好的保护作用，其安装同样要节约空间并尽量减小体积。作为优选方案，本实施例在刷架12上开有安装孔12-2(图6中两个对角的方孔)，如图11-12所示，PCB保护罩17的底部设置有倒勾脚17-2倒勾脚17-2插入安装孔12-2，与刷架12之间形成卡接，紧固且不会脱出，安装方便，省时省力。同时，PCB保护罩17上还设置有引线槽17-1，对PTC引线16可以起到固定作用。为方便客户对轴伸端负载的安装，PCB保护罩17中心设置有负载安装工艺孔。

本实施例中，如图1和2所示，电机还包括设置于轴6前端的机壳1，机壳1与刷架12的前端面对接，以对转子组件和定子组件起保护作用，并形成电机完整外壳结构。

本实施例中，如图2所示，转子组件包括依次紧配穿过轴6的端板8、转子铁芯7和换向器9，转子铁芯7上均匀缠绕有漆包线4，转子铁芯7的槽内设置有槽楔20和槽纸21，用于将漆包线4与转子铁芯7分离构成独立的绝缘系统。

本实施例中，如图2所示，磁钢2为两块，两块磁钢2均匀分布在机壳1内壁上并通过胶水胶合在机壳内壁；两块磁钢2之间留有间隙，间隙内安装有U型弹簧3，U型弹簧3的两弹片分别抵靠于两块磁钢2，紧固磁钢，防止磁钢松动、脱离，避免磁钢产生径向移动。

电机各部的安装过程如下：

首先将端板8、转子铁芯7、换向器9依次紧配穿过轴6，漆包线4均匀地放置在转子铁芯7的槽内部，槽楔20、槽纸21均布放置在转子铁芯7槽内，且将漆包线4与转子铁芯7分离构成独立的绝缘系统，以上各部件构成转子组件；定子组件的磁钢2套设于转子组件外部构成电机主体结构，并将电机主体结构装入机壳1内，使轴6前端通过轴承5支承在机壳1内。之后将轴6后端装入后端盖组件(刷架12)，并将刷架12与机壳1铆接紧固，使前、后支架、定子组件、转子组件形成一体；其中，各轴承中孔与轴6形成紧配关系，轴向固定且径向支撑转子圆周方向运转。再之后装入上述专用线路板14，并通过定位柱(设置于刷架12)、定位孔14-4、端子孔14-5以及接电片13对齐安装，通过限位柱接触线路板的定位孔14-4使之水平放置再通过焊接接电片13进行导通连接加以固定，使线路板完全固定。最后安装PCB保护罩17，将PCB保护罩17的两个倒钩角17-2插入安装孔12-2中，零件被完全固定且不松脱。该电机结构非常适用于微型化、集成化、轻便化方向发展的各类行业尤其是气泵类行业，该新结构的微型电机预计在短期几年内会出现井喷式发展。

实施例二：

实施例一是电机无电磁兼容要求的优选方案，对于有电磁兼容要求的电机以下称EMC要求，本实施例进行了设计优化。整改满足EMC要求的主要手段是通过增加X电容、Y电容以及电感等元件来滤除不同频段的电磁杂波，过EMC电气接线原理图如图13所示。

如图14所示，本实施例在EMC线路板22中布局有X电容22-1、整流桥、端子、电感、绝缘槽等，零件密度大，结构紧凑，安装方便快捷。安装了该线路板的电机总体外形图如图15所示。该电机结构仅是对此类结构的延伸，基本原理、定位方式、安装手法、工艺操作与实施例一均是一致的。该电机结构非常适用于微型化、集成化、轻便化方向发展的各类行业尤其是气泵类行业，该新结构的微型电机预计在短期几年内会出现井喷式发展。

需要说明的是，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囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种永磁式直流微电机，其特征在于：包括轴以及依次套装于所述轴上的转子组件、磁钢、刷架和专用线路板，所述磁钢套设于所述转子组件的外部，所述刷架上开设专用槽用于放置热敏电阻PTC，且所述专用槽和放置好的所述PTC均不影响电机内部零件的安装；所述专用线路板上开设用于连接PTC引线的引脚孔，所述专用线路板的外侧用于安放整流桥，以使交流电转化为直流电。

2.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：所述整流桥为4管脚集成贴片式整流桥。

3.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：所述热敏电阻PTC为陶瓷PTC。

4.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：所述刷架两侧安装有碳刷组件。

5.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：所述刷架内设置有用于容纳轴承的轴承室，所述轴承通过紧圈固定于所述轴承室内。

6.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：还包括设置于所述轴后端的PCB保护罩，用于对线路板起保护作用。

7.根据权利要求6所述的永磁式直流微电机，其特征在于：所述PCB保护罩上设置有向外凸出的倒钩角，所述PCB保护罩通过所述倒钩角卡接于所述刷架上。

8.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：还包括设置于所述轴前端的机壳，所述机壳与所述刷架对接。

9.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：所述转子组件包括依次紧配穿过所述轴的端板、转子铁芯和换向器，所述转子铁芯上均匀缠绕有漆包线，所述转子铁芯的槽内设置有槽楔和槽纸，用于将所述漆包线与所述转子铁芯分离构成独立的绝缘系统。

10.根据权利要求1所述的永磁式直流微电机，其特征在于：所述磁钢设置为两块，两块所述磁钢之间留有间隙，所述间隙内安装有U型弹簧，所述U型弹簧的两弹片分别抵靠于两块所述磁钢上。

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