CN113131679B - 电机线架及电机 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电机技术领域,提供一种电机线架及电机,电机线架包括基板和卡勾,基板具有内表面,基板的顶部设有相邻设置的两个凹槽,凹槽的底面及侧面均与内表面圆弧过渡连接,且凹槽的底面和侧面之间圆弧过渡连接,相邻两所述凹槽之间的所述基板形成第一弹性臂;卡勾包括第二弹性臂和勾部,第二弹性臂竖直地设于第一弹性臂的顶部且第二弹性臂的宽度小于第一弹性臂的宽度,勾部设于第二弹性臂靠近内表面的一侧;电路板可自上而下地挤压勾部并抵靠于勾部的底部。采用上述结构的电机线架,电机线架既能够通过卡勾采用卡扣连接的方式简单方便地与电路板进行连接,且由于卡勾具有较大的形变量,电机线架和电路板之间的连接同时又十分牢固可靠。
Description
技术领域
本申请涉及电机技术领域,特指一种电机线架及电机。
背景技术
电机线架是应用在电机上的一种注塑件,电路板是带有电子元器件用于控制电机的控制板,电路板一般通过卡扣连接或者螺纹连接等方式被固定在电机线架上。电路板通过螺纹连接的方式连接至电机线架时,所需要使用的零部件多,装配工序繁琐,操作不方便,且螺纹连接件(如螺钉)在电机安装和运行过程中均容易掉入电机,影响设备的安全性能;电路板通过卡扣连接的方式连接至电机线架时,操作较为方便,但是卡勾在电机运行过程中,容易因为振动产生松脱,而造成电路板安装的牢固性差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电机线架及电机,以解决现有技术中存在的电机线架与电路板进行连接时,不能兼顾便捷性和连接牢固性的技术问题。
为实现上述目的,本申请采用的技术方案是:提供一种电机线架,用于与电路板卡扣连接,所述电机线架包括基板和卡勾,所述基板具有内表面,所述基板的顶部设有相邻设置的两个凹槽;所述凹槽的底面及侧面均与所述内表面圆弧过渡连接,且所述凹槽的底面和侧面之间圆弧过渡连接;相邻的两所述凹槽之间的所述基板形成第一弹性臂,所述卡勾包括第二弹性臂和勾部,所述第二弹性臂竖直地设于所述第一弹性臂的顶部且所述第二弹性臂的宽度小于所述第一弹性臂的宽度,所述勾部设于所述第二弹性臂靠近所述内表面的一侧;所述电路板可自上而下地挤压所述勾部并抵靠于所述勾部的底部。
在其中一个实施例中,所述勾部设有导入面,所述导入面用于引导所述电路板自上而下地挤压所述勾部并抵靠于所述勾部的底部,所述导入面与所述第二弹性臂的夹角为19°~21°。
在其中一个实施例中,所述勾部设有用于与所述电路板抵靠的卡接面,所述卡接面与所述导入面连接并与所述第二弹性臂垂直,所述电机线架设有用于与外部定子铁芯配合的管脚,所述管脚的外壁的半径为R0,所述卡接面的外边缘与所述第二弹性臂的距离为
在其中一个实施例中,所述凹槽靠近对应的所述卡勾的侧面与所述凹槽的底面之间设有半径为的第三圆弧面;所述凹槽远离对应的所述卡勾的侧面与所述凹槽的底面之间设有第四圆弧面;所述凹槽的底面与所述内表面之间以及所述凹槽的侧面与所述内表面之间均连接有半径为的第五圆弧面。
为实现上述目的,本申请还提供一种电机,所述电机包括上述电机线架和用于与所述电机线架卡扣连接的电路板。
在其中一个实施例中,所述电路板外周设有用于容置所述第二弹性臂的卡槽;所述电路板自上而下地挤压所述勾部后,所述电路板的顶部抵靠于所述勾部的底部,所述电路板的底部抵靠于所述第一弹性臂的顶部和所述基板的顶部,所述卡槽与所述第二弹性臂卡合。
在其中一个实施例中,所述基板为圆筒形,所述基板沿其周向设有多对所述凹槽和多个所述卡勾,各卡勾设于对应的每对所述凹槽之间,所述电路板设有分别用于与对应的所述卡勾卡扣连接的多个所述卡槽。
本申请提供的电机线架的有益效果在于:与现有技术相比,本申请提供的电机线架及电机,在电路板扣入勾部的底部的过程中,电路板受外部作用力由上至下地挤压勾部,第二弹性臂先产生变形,在第二弹性臂达到一定的形变量后,第一弹性臂开始产生变形,进一步增大形变量,使形变量可满足电路板与电机线架卡扣连接时对结合力的要求,进而使两者连接之后不能轻易解除连接,且通过将第一弹性臂和第二弹性臂采用阶梯式的结构进行设计,使卡勾大形变量导致的应力得到二次释放,以及通过将凹槽的底面和侧面、凹槽的底面和内表面以及凹槽的侧面与内表面设置成圆弧过渡连接,减少卡勾的结构突变,使卡勾在产生较大的形变量时,依然能够具有较好的应力分布状态,不易折断,采用上述结构的电机线架,电机线架既能够通过卡扣连接的方式简单方便地与电路板进行连接,且由于卡勾具有较大的形变量,电机线架和电路板之间的连接同时又十分牢固可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例,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。
图1为本申请实施例提供的电机的爆炸结构示意图;
图2为图1所示电机的A处局部放大结构示意图;
图3为图1所示电机在电路板和电机线架装配好时的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的电机在其电路板卡入卡勾时电路板受到的压力与时间的关系图;
图5为本申请实施例提供的电机的卡勾发生最大变形时的应力分布状态图;
图6为实施例二提供的电机的卡勾发生最大变形时的形变量分布状态图;
图7为本申请实施例提供的第一对比电机线架的结构示意图;
图8为本申请实施例提供的第二对比电机线架的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的第一对比电机线架的卡勾发生最大变形时的应力分布状态图;
图10为本申请实施例提供的第一对比电机线架的卡勾发生最大变形时的形变量分布状态图;
图11为本申请实施例提供的第二对比电机线架的卡勾发生最大变形时的应力分布状态图;
图12为本申请实施例提供的第二对比电机线架的卡勾发生最大变形时的形变量分布状态图。
其中,图中各附图标记:
100-电机线架;110-基板;111-内表面;112-凹槽;113-第三圆弧面;114-第四圆弧面;115-第五圆弧面;120-卡勾;121-第一弹性臂;122-第二弹性臂;123-勾部;1231-导入面;1232-卡接面;1233-第一圆弧面;1234-第二圆弧面;130-内侧板;140-支撑板;150-管脚;200-电路板;210-卡槽;300-第一对比电机线架;400-第二对比电机线架。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
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。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图3,现对本申请实施例提供的电机线架100进行说明。电机线架100用于与电路板200卡扣连接,电机线架100包括基板110和卡勾120,基板110具有内表面111,基板110的顶部设有相邻设置的两个凹槽112;凹槽112的底面及侧面均与内表面111圆弧过渡连接,且凹槽112的底面和侧面之间圆弧过渡连接,相邻的两凹槽112之间的基板110形成第一弹性臂121,卡勾120包括第二弹性臂122和勾部123,第二弹性臂122竖直地设于第一弹性臂121的顶部且第二弹性臂122的宽度小于第一弹性臂121的宽度,勾部123设于第二弹性臂122靠近内表面111的一侧;电路板200可自上而下地挤压勾部123并抵靠于勾部123的底部。
值得说明的是,电路板200自上而下地挤压勾部123,可以理解为电路板200在外力作用下沿凹槽112的顶部至底部方向挤压勾部123。
需要说明的是,电路板200卡入勾部123的底部之后可通过多种方式稳定地抵靠于勾部123的底部,在此不作唯一限定,比如在第一弹性臂121的高度等于凹槽112的深度时,电路板200的底部可同时抵靠于第一弹性臂121的顶部和基板110的顶部,再比如可以在电机线架100上设置其他的固定的支撑件对电路板200的底部进行支撑等方式。
本实施例提供的电机线架100的有益效果在于,与现有技术相比,本申请提供的电机线架100及电机,在电路板200扣入勾部123的底部的过程中,电路板200受外部作用力由上至下地挤压勾部123,第二弹性臂122先产生变形,在第二弹性臂122达到一定的形变量后,第一弹性臂121开始产生变形,进一步增大形变量,使形变量可满足电路板200与电机线架100卡扣连接时对结合力的要求,进而使两者连接之后不能轻易解除连接,且通过将第一弹性臂121和第二弹性臂122采用阶梯式的结构进行设计,使卡勾120大形变量导致的应力得到二次释放,以及通过将凹槽112的底面和侧面、凹槽112的底面和内表面111以及凹槽112的侧面与内表面111设置成圆弧过渡连接,减少卡勾120的结构突变,使卡勾120在产生较大的形变量时,依然能够具有较好的应力分布状态,不易折断,采用上述结构的电机线架100,电机线架100既能够通过卡扣连接的方式简单方便地与电路板200进行连接,且由于卡勾120具有较大的形变量,电机线架100和电路板200之间的连接同时又十分牢固可靠。
在本申请另一个实施例中,请参阅图2,勾部123设有导入面1231,导入面1231用于引导电路板200自上而下地挤压勾部123并抵靠于勾部123的底部,导入面1231与第二弹性臂122的夹角为19°~21°。
可以理解,导入面1231与第二弹性臂122之间的夹角为导入面1231与第二弹性臂122靠近内表面111的表面之间的夹角,导入面1231与第二弹性臂122的夹角过大时,电路板200卡入过程中卡勾120根部的应力较大。导入面1231与第二弹性臂122的夹角过小时,造成安装不牢固,容易松脱。
本实施例提供的电机线架100,其电路板200在扣入勾部123下方时具有较优的角度,可以避免出现卡勾120根部的应力过大,卡勾120的顶部发生塑性屈服,以及安装不牢固的现象。
可选地,导入面1231与第二弹性臂122的夹角为20°。
在本申请另一个实施例中,请参阅图1和图2,勾部123设有用于与所述电路板200抵靠的卡接面1232,所述卡接面1232与导入面1231连接并与第二弹性臂122垂直,电机线架100设有用于与外部定子铁芯配合的管脚150,所述管脚150的外壁的半径为R0,卡接面1232的外边缘与第二弹性臂122的距离为
需要说明的是,电机线架100用于安装电机的定子铁芯和绕线,电机线架100与不同的电子铁芯配合时具有不同尺寸,与此同时,电机线架100连接的电路板200的尺寸往往也会发生变化,为了使尺寸变化后的电机线架100和电路板200牢固地连接,这就要求电机线架100尺寸改变后,卡勾123的形变量等尺寸也需重新调整至合适的值。
由于电机线架100与定子铁芯配合时,是由其管脚150的外壁与定子铁芯的内壁贴合,所以管脚150的外壁的半径R0能够直接反映电机线架100的尺寸变化,能为电机线架100的整体尺寸设计提供较为合理的参考。
本实施例提供的电机线架100,将卡接面1232的外边缘与第二弹性臂122的距离通过上述公式与管脚150的外壁半径R0关联,能够避免对不同尺寸的电机线架100的卡勾进行多次设计,使电机线架100在具有不同的尺寸时,其卡勾120均具有合适的形变量,从而避免形变量过大导致卡勾120出现断裂或者卡勾120的形变量过小而导致电机线架100与电路板200不能牢固连接。
本实施例提供的电机线架100与电路板200进行连接时,电路板200先沿第一圆弧面1233进入导入面1231,在导入面1231上向凹槽112的底部移动以挤压勾部123,并沿第二圆弧面1234进入卡接面1232,在电路板200挤压卡勾120的整个过程中不会出现线线接触,可避免卡勾120在装配过程中出现较大幅度的振动,使装配操作更加平稳且零件不易出现损坏。且将第一圆弧面1233和第二圆弧面1234的半径与管脚150的外壁半径R0进行关联,可避免对勾部123进行多次设计,使电机线架100在具有不同的尺寸时,其第一圆弧面1233和第二圆弧面1234均具有合适的尺寸。
本实施例提供的电机线架100,通过将第一弹性臂121的宽度、第二弹性臂122的厚度及宽度与管脚150的外壁半径R0进行关联,可避免对第一弹性臂121和第二弹性臂122尺寸进行多次设计,并使电机线架100在具有不同的尺寸时,其第一弹性臂121和第二弹性臂122尺寸均具有合适的尺寸和强度,能够承受对应尺寸的卡勾120变形所产生的应力。
本实施例提供的电机线架100,通过将凹槽112的深度和宽度与管脚150的外壁半径R0进行关联,可避免对凹槽112的尺寸进行多次设计,并使电机线架100在具有不同的尺寸时,其凹槽112均具有合适的尺寸,能够避应力集中。
在本申请另一个实施例中,请参阅图2,凹槽112靠近对应的卡勾120的侧面与凹槽112的底面之间设有半径为的第三圆弧面113;凹槽112远离对应的卡勾120的侧面与凹槽112的底面之间设有第四圆弧面114;凹槽112的底面与内表面111之间以及凹槽112的侧面与内表面111之间均连接有半径为的第五圆弧面115。
需要说明的是,第五圆弧面115距离卡勾120的距离较远,对应力的卸载作用有限,故可选择不与管脚150的外壁半径R0进行关联,降低对零件的约束,使得零件加工更容易。
本实施例提供的电机线架100,通过将第三圆弧面113和第五圆弧面115的半径与管脚150的外壁半径R0进行关联能够表面对上述圆弧面的尺寸进行多次设计,保证电机线架100在不同尺寸下,第三圆弧面113和第五圆弧面115具有合适的尺寸,能够减少电机线架100卡勾120处的结构突变,便于应力卸载。
本实施例还提供一种电机,电机包括上述的电机线架100和用于与电机线架100卡扣连接的电路板200。
本实施例提供的电机,包括上述实施例公开的电机线架100,因此至少具有上述实施例的所有有益效果,在此不再一一赘述。
在本申请另一个实施例中,请参阅图1,电路板200外周设有用于容置第二弹性臂122的卡槽210,电路板200自上而下地挤压勾部123后,电路板200的顶部抵靠于勾部123底部,电路板200的底部抵靠于第一弹性臂121的顶部和基板110的顶部,卡槽210与第二弹性臂122卡合。
本实施例提供的电机线架100,在电路板200扣入勾部123下方后,可直接抵靠于基板110或者第一弹性臂121上,使电路板200和电机线架100进行卡扣连接的所需的元件减少,电机线架100的结构得到简化。
在本申请另一个实施例中,请参阅图1,基板110为圆筒形,基板110沿其轴向设有多对凹槽112和多个卡勾120,各卡勾120设于对应的每对凹槽112之间,电路板200设有分别用于与对应的卡勾120卡合的多个卡槽210。
需要说明的是,凹槽112的数量可以设置两个、四个等,其中每对凹槽112中的两个相邻设置,凹槽112的数量和位置,可以根据电路板200的尺寸和形状进行设置,在此不作唯一限定。
本实施例提供的电机线架100,由于其基板110为圆筒形,且沿周向设有多个卡勾120,在电路板200上的卡槽210均与对应的卡勾120卡扣连接之后,无需采用其他的固定工具,即可实现电路板200与电机线架100的连接,操作简单方便。
进一步地,管脚150的外壁半径R0时,基板110的内径为厚度为电机线架100还包括内侧板130、支撑板140,内侧板130与基板110同轴心设置,内侧板130的内径为支撑板140连接内侧板130和基板110的同一端,支撑板140突出于外侧板的距离为
为了更清楚地解释本申请的原理,本实施例还提供了一种电机线架100,电机线架100整体由PET-GF30(PET为聚对苯二甲酸乙二醇脂,GF30为30%玻璃纤维)材料制成,其管脚150的外壁半径为21mm,基板110为圆筒形,基板110的厚度n为1.25mm,内径为41mm,勾部123的导入面1231与第二弹性臂122之间的夹角为20°,卡接面1232与电路板接触的面在厚度方向的尺寸为0.59mm,第一圆弧面1233的半径为0.3mm,第二圆弧面1234的半径为0.2mm,第二弹性臂122的宽度为2.8mm,第一弹性臂121的宽度为3.8mm,凹槽112的深度为5mm,凹槽112的宽度为3mm,第三圆弧面113的半径为2mm,第四圆弧面114的半径为0.3mm,第五圆弧面115的半径为0.3mm。
对具有上述尺寸的电机线架100进行有限元分析,采用图4中的压力曲线使电路板200沿凹槽112的顶部至底部方向扣入勾部123的底部,从5和图6可以看出,卡勾120处于最大形变量为1.0275mm状态下时,卡勾120的应力分布状态良好,最大应力为188.17MPa,未超过PET-GF30材料的屈服极限200MPa。
除此之外,本实施例还提供了第一对比电机线架300和第二对比电机线架400,请参阅图7和图8,第一对比电机线架300与电机线架100的主要区别在于第一对比电机线架300的第一弹性臂121和第二弹性臂122未采用阶梯式设计,第二对比电机线架400与电机线架100的主要区别在于第二电机线架400未设置第五圆弧面115,电机线架100、第一对比电机线架300以及第二对比电机线架400的仿真分析结果如下表1以及图9至图12所示。
表1:本申请、第一对比电机线架以及第二对比电机线架仿真分析结果
最大形变量 | 最大应力 | 是否超出材料的屈服极限 | |
本申请 | 1.0275mm | 188.17MPa | 否 |
第一对比电机线架 | 1.2285mm | 237.25MPa | 是 |
第二对比电机线架 | 1.0274mm | 219.8MPa | 是 |
可以看出,第一弹性臂121和第二弹性臂122采用阶梯式设计以及设置第五圆弧面115均有益于降低卡勾120和第一弹性臂121在弯曲的过程中受到的应力。另外,为了确定尺寸的变化范围,发明人还对下述范围内的尺寸进行了多组验证,管脚150的外壁半径在16mm~70mm之间取值,基板110为圆筒形,基板的厚度n在1mm~2mm之间取值,内径在32mm~136mm之间取值,勾部123的导入面1231与第二弹性臂122之间的夹角在19°~21°之间取值,卡接面1232与电路板接触的面在厚度方向的尺寸在0.5mm~2mm之间取值,第一圆弧面1233的半径在0.2mm~1mm之间取值,第二圆弧面1234的半径在0.15mm~1mm之间取值,第二弹性臂122的宽度在2.6mm~8mm之间取值,第一弹性臂121的宽度为在3mm~13mm之间取值,凹槽112的深度在4mm~17mm之间取值,凹槽112的宽度在2.3mm~10mm之间取值,第三圆弧面113的半径在2mm~6mm之间取值,第五圆弧面115的半径在0.3mm~1.2mm之间取值。
对具有上述范围内尺寸的电机线架进行仿真分析,得到的效果较好,均未超过PET-GF30材料的屈服极限。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电机线架,用于与电路板卡扣连接,其特征在于:所述电机线架包括基板和卡勾,所述基板具有内表面,所述基板的顶部设有相邻设置的两个凹槽;所述凹槽的底面及侧面均与所述内表面圆弧过渡连接,且所述凹槽的底面和侧面之间圆弧过渡连接;相邻的两所述凹槽之间的所述基板形成第一弹性臂,所述卡勾包括第二弹性臂和勾部,所述第二弹性臂竖直地设于所述第一弹性臂的顶部且所述第二弹性臂的宽度小于所述第一弹性臂的宽度,所述勾部设于所述第二弹性臂靠近所述内表面的一侧;所述电路板可自上而下地挤压所述勾部并抵靠于所述勾部的底部;
所述勾部设有导入面,所述导入面用于引导所述电路板自上而下地挤压所述勾部并抵靠于所述勾部的底部,所述导入面与所述第二弹性臂的夹角为19°~21°;
6.一种电机,其特征在于:所述电机包括权利要求1-5任一项所述的电机线架和用于与所述电机线架卡扣连接的电路板。
7.根据权利要求6所述的电机,其特征在于:所述电路板外周设有用于容置所述第二弹性臂的卡槽;所述电路板自上而下地挤压所述勾部后,所述电路板的顶部抵靠于所述勾部的底部,所述电路板的底部抵靠于所述第一弹性臂的顶部和所述基板的顶部,所述卡槽与所述第二弹性臂卡合。
8.根据权利要求7所述的电机,其特征在于:所述基板为圆筒形,所述基板沿其周向设有多对所述凹槽和多个所述卡勾,各所述卡勾设于对应的每对所述凹槽之间,所述电路板设有分别用于与对应的所述卡勾卡扣连接的多个所述卡槽。
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