CN117118156B - 一种三相六线直流无刷电机 - Google Patents

一种三相六线直流无刷电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三相六线直流无刷电机,包括转子和环绕所述转子的定子,其特征在于,所述定子包括:分离线圈,三组所述分离线圈的两端互不相连;所述电机还包括:全桥驱动器,与每组所述分离线圈的两端分别电连接,以分别驱动三组所述分离线圈;散热模组,包括:延伸入相邻两所述分离线圈之间以吸收热量的第一导热部、与所述全桥驱动器相接触以吸收热量的第二导热部,以及分别与所述第一导热部和所述第二导热部相接触并将热量释放至电机外的第三导热部。在具有大扭矩、大转速的同时,具备良好的散热性能,保证电机持续、高效、精确的运转。

Description

一种三相六线直流无刷电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域,尤其涉及三相六线直流无刷电机。
背景技术
三相六线电机,应用于需要大扭矩、大转速以及精细控制的领域,例如汽车或高级机器人用的电机。与常见的三相电机不同,三相六线电机的每个线圈的两个端子独立地连接到驱动电路,而不是通过星形或三角形配置进行固定连接。且通过全桥对每组线圈驱动,可以提供更大的扭矩、更大的转速以及更精细的控制。但是,更高的控制频率和更大的电流变化会导致电机或驱动器产生更多的热量,因此,有必要提供一种三相六线直流无刷电机,在具有大扭矩、大转速的同时,具备良好的散热性能,保证电机持续、高效、精确的运转。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种三相六线直流无刷电机,在具有大扭矩、大转速的同时,具备良好的散热性能,保证电机持续、高效、精确的运转。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种三相六线直流无刷电机,包括转子和环绕所述转子的定子,所述定子包括:
分离线圈,三组所述分离线圈的两端互不相连;所述电机还包括:
全桥驱动器,与每组所述分离线圈的两端分别电连接,以分别驱动三组所述分离线圈;
散热模组,包括:延伸入相邻两所述分离线圈之间以吸收热量的第一导热部、与所述全桥驱动器相接触以吸收热量的第二导热部,以及分别与所述第一导热部和所述第二导热部相接触并将热量释放至电机外的第三导热部。
更优地,全桥驱动器包括:
线路板,与所述第二导热部相接触,以将热量传导给第二导热部;
驱动线路,集成于所述线路板上,所述驱动线路包括:第一全桥开关、第二全桥开关,三组所述分离线圈包括:分离线圈L1、分离线圈L2和分离线圈L3,所述第一全桥开关分别与所述分离线圈L1、所述分离线圈L2、所述分离线圈L3的一端相连,所述第二全桥开关分别与所述分离线圈L1、所述分离线圈L2、所述分离线圈L3的另一端相连。
更优地,所述第一全桥开关包括:三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6;其中,
所述分离线圈L1的一端分别与所述三极管Q1的集电极以及三极管Q2的发射极相连;
所述分离线圈L2的一端分别与所述三极管Q3的集电极以及三极管Q4的发射极相连;
所述分离线圈L3的一端分别与所述三极管Q5的集电极以及三极管Q6的发射极相连;
所述三极管Q1的发射极、所述三极管Q3的发射极以及三极管Q5的发射极三者相互连接;
所述三极管Q2的集电极、所述三极管Q4的集电极以及三极管Q6的集电极三者相互连接;
所述第二全桥开关包括:三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、三极管Q10、三极管Q11、三极管Q12;其中,
所述分离线圈L1的另一端分别与所述三极管Q7的集电极以及三极管Q8的发射极相连;
所述分离线圈L2的另一端分别与所述三极管Q9的集电极以及三极管Q10的发射极相连;
所述分离线圈L3的另一端分别与所述三极管Q11的集电极以及三极管Q12的发射极相连;其中,
所述三极管Q7的发射极、所述三极管Q9的发射极以及三极管Q11的发射极三者相互连接;
所述三极管Q8的集电极、所述三极管Q10的集电极以及三极管Q12的集电极三者相互连接。
更优地,所述电机还包括:
壳体,所述定子和转子设于所述壳体内,所述全桥驱动器设于所述壳体外;
所述第三导热部包括:
散热肋,所述散热肋为环状,多条散热肋并排且等间距地设置于所述壳体的外壁,且部分所述散热肋背离所述壳体的一面与所述第二导热部相接触;
波形散热片,所述波形散热片设于相邻两所述散热肋之间,且部分所述波形散热片背离所述壳体的一面与所述第二导热部相接触。
导热壁,所述导热壁内嵌于所述壳体上,所述散热肋形成于所述导热壁背离所述定子的一面,所述波形散热片靠近所述壳体的一面与所述导热壁相接触,所述导热壁背离所述波形散热片和所述散热肋的一面与所述第一导热部相接触。
更优地,所述波形散热片为波浪形的片状结构,且波峰与一散热肋相抵接,波谷与相邻的另一散热肋相抵接;
所述波形散热片环绕所述壳体的外壁设置,且首尾之间留有间隙,起到减振作用的同时,为热变形留有形变空间。
更优地,所述第二导热部包括:
导热块,固定于所述壳体的外壁上,且所述导热块背离所述壳体的一侧与所述线路板相接触,所述导热块靠近所述壳体的一侧分别与部分所述散热肋和部分所述波形散热片相接触,所述线路板的热量经所述导热块传导至所述散热肋和所述波形散热片上进行散热。
更优地,所述线路板包括:
接线柱,与所述分离线圈的任一端相连;
线路板正面,所述接线柱设置于所述线路板正面;
线路板背面,与所述线路板正面正对,并与所述导热块背离所述壳体的一面相接触;
线路板侧面,所述导热块背离所述壳体的一面形成有线板槽,所述线路板设置于所述线板槽内,且所述线路板侧面与所述线板槽的侧壁相接触;
所述第二导热部还包括:
螺旋散热件,所述螺旋散热件的一端与所述导热块相接触,另一端设于所述线路板正面安装有接线柱的位置;其中,
所述螺旋散热件为螺旋环状的导热环,所述接线柱位于所述导热环的中空区域,所述分离线圈与所述接线柱相连时,高频驱动导致接点发热产生的热量经螺旋环状的螺旋散热件传导至导热块,再经导热块传导至第三导热部以实现散热。
更优地,所述电机还包括:
转轴,
所述转子包括:
转子座,所述转轴位于所述转子座的中空轴孔内;
永磁铁,设于所述转子座的外壁上;
所述定子还包括:
定子座,为沿所述转轴的轴向延伸的环状结构,所述定子座上形成有T型肋,所述T型肋自所述定子座的内壁向靠近所述转子的方向延伸形成,所述分离线圈缠绕与所述T型肋上;
所述第一导热部设于所述定子座上,且所述第一导热部包括:
第一导热件,与所述定子座的顶面相接触;
第二导热件,连接于所述第一导热件背离所述转子一端,并分别与所述定子座的外壁和所述导热壁相接触;
第三导热件,连接于所述第一导热件靠近所述转子一端,并伸入相邻两所述分离线圈之间;所述第三导热件吸收两相邻的所述分离线圈之间的热量,并依次通过第一导热件、第二导热件将热量传导至第三导热部进行散热。
更优地,所述第三导热件包括:
第一导热片,矩形片状结构,并与所述第一导热件相连;
第二导热片,蛇形片状结构,并与所述第一导热片相连;
第三导热片,矩形片状结构,并与所述第二导热片相连,其中,
所述第一导热片、所述第二导热片和所述第三导热片位于相邻两所述分离线圈之间,并分别与所述分离线圈互不接触。
更优地,所述第三导热件还包括:
绝缘簧,分别设置于所述第一导热片和所述第三导热片的正反两面,以顶开两侧的分离线圈,避免所述分离线圈与所述第一导热片、所述第二导热片以及所述第三导热片相接触。
本发明的技术效果在于:
通过将三组分离线圈设置成两端互不相连,且全桥驱动器分别与三组分离线圈的两端电连接,以分别驱动三组所述分离线圈;从而获得更大的扭矩、更大的转速、以及更高精度的控制。大扭矩和大转速意味着线圈通过的电流更大,发热更严重,全桥驱动器与六根火线(三组分离线圈的两端)相连,且控制频率比传统的星形接法和Y形接法更高,导致连接点发热问题更严重,通过延伸入相邻两所述分离线圈之间以吸收热量的第一导热部、与所述全桥驱动器相接触以吸收热量的第二导热部以及分别与所述第一导热部和所述第二导热部相接触并将热量释放至电机外的第三导热部,将发热问题最严重的线圈和驱动器的热量进行释放,以保证电机持久稳定地运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式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发明的一些实施方式,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为本发明一实施方式所述的驱动线路的电路原理图;
图2为本发明一实施方式所述的电机的立体结构示意图;
图3为本发明一实施方式所述的电机的线路板侧面结构示意图;
图4为本发明一实施方式所述的电机的一内部机构剖面示意图;
图5为本发明一实施方式所述的第三导热件伸入相邻两分离线圈之间的原理示意图;
图6为本发明一实施方式所述的第三导热件伸入相邻两T型肋之间的原理示意图;
图7为本发明一实施方式所述的第二导热部设置在线路板上的结构示意图;
图8为本发明一实施方式所述的电机定子与转子配合的结构示意图;
图9为本发明一实施方式所述的散热模组的结构框图。
附图标号说明:
100、电机;10、转子;11、永磁铁;12、转子座;20、定子;21、分离线圈;22、定子座;221、T型肋;30、全桥驱动器;31、线路板;32、驱动线路;321、第一全桥开关;322、第二全桥开关;33、驱动端盖;311、线路板正面;312、线路板背面;313、线路板侧面;314、接线柱;40、散热模组;41、第一导热部;42、第二导热部;43、第三导热部;431、波形散热片;432、散热肋;433、导热壁;421、导热块;422、螺旋散热件;411、第一导热件;412、第二导热件;413、第三导热件;4131、第一导热片;4132、第二导热片;4133、第三导热片;4134、绝缘簧;4211、线板槽;50、壳体;60、转轴;F1、轴向。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施方式。但是,本发明可以容许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考图1-图9,本发明一实施方式提供了一种三相六线直流无刷电机100,包括:转子10和环绕转子10的定子20,定子20包括:分离线圈21。电机100还包括:全桥驱动器30和散热模组40。
其中,转子10是电机100的旋转部分,而定子20是环绕在转子10周围的静止部分。定子20包括三组分离线圈21,定子20还包括定子座22,转子10包括了转子座12和固定在转子座12靠近定子20一端的永磁铁11。三组分离线圈21分别缠绕在定子座22上。分离线圈21由导线制成,并且喷涂了绝缘胶,避免彼此之间相互短路。分离线圈21通过电流产生磁场,磁场与转子座12上的永磁铁11互相作用,从而产生旋转力。全桥驱动器30用于控制分离线圈21的电流,从而控制电机100的转动。本实施方式中,全桥驱动器30与每组分离线圈21的两端分别电连接,以便分别驱动这三组线圈。
具体地,三组分离线圈21缠绕于定子20上,且两端互不相连。全桥驱动器30与每组分离线圈21的两端分别电连接,以分别驱动三组分离线圈21。通过将三组分离线圈21设置成两端互不相连,且全桥驱动器30分别与三组分离线圈21的两端相连,以分别驱动三组分离线圈21;从而获得更大的扭矩、更大的转速、以及更高精度的控制。
具体地,散热模组40包括:第一导热部41、第二导热部42和第三导热部43。第一导热部41延伸入相邻两分离线圈21之间以吸收热量。第二导热部42与全桥驱动器30相接触以吸收热量。第三导热部43分别与第一导热部41和第二导热部42相接触,以将第一导热部41和第二导热部42的热量释放至电机100外。其中,大扭矩和大转速意味着线圈通过的电流更大,发热更严重,全桥驱动器30与六根火线(三组分离线圈21的两端)相连,且控制频率比传统的星形接法和Y形接法更高,导致连接点发热问题更严重,通过延伸入相邻两分离线圈21之间以吸收热量的第一导热部41、与全桥驱动器30相接触以吸收热量的第二导热部42、以及分别与第一导热部41和第二导热部42相接触并将热量释放至电机100外的第三导热部43,将发热问题最严重的线圈和驱动器的热量进行释放,以保证电机100持久稳定地运行。
更优地,全桥驱动器30包括:线路板31、驱动线路32。
具体地,线路板31与第二导热部42相接触,以将热量传导给第二导热部42。
其中,在电机100运行时,电流通过线路板31上的驱动线路32,驱动分离线圈21产生磁场。然而,这个过程会伴随着一定的电流损耗,从而产生热量。尤其在本实施方式中,区别于传统的三相三线电机100的三根火线,本发明的三相六线电机100有六根火线同时与线路板31相连,且区别于传统的三相三线电机100的半桥驱动,本发明的三相六线电机100采用全桥驱动,具有更高的控制频率,这意味着线路板31会产生更高的热量。为了防止过多的热量积累,需要将这些热量有效地散发出去,以避免电机100过热而损坏。本实施方式中,通过将线路板31与第二导热部42相接触,线路板31上的热量能够迅速传导到第二导热部42。第二导热部42再与第三导热部43相接触,从而为热量的传导和散热提供了有效的途径。这种热传导机制有助于防止线路板31过热,从而维护电机100的正常运行和寿命。
具体地,驱动线路32集成于线路板31上,驱动线路32包括:第一全桥开关321、第二全桥开关322,三组分离线圈21具体包括:分离线圈L1、分离线圈L2和分离线圈L3,第一全桥开关321分别与分离线圈L1、分离线圈L2、分离线圈L3的一端电连接,第二全桥开关322分别与分离线圈L1、分离线圈L2、分离线圈L3的另一端电连接。
其中,驱动线路32负责控制电流流向分离线圈2110,从而驱动电机100运转。第一全桥开关321与分离线圈L1、分离线圈L2和分离线圈L3的一端相连,第一全桥开关321用于控制电流的流向。第二全桥开关322则与分离线圈L1、分离线圈L2和分离线圈L3的另一端相连,第二全桥开关322也用于控制电流的流向。此外,使用全桥驱动方式,相比传统的半桥驱动,能够提供更高的控制频率,进一步提高电机100的性能和精度。
更优地,第一全桥开关321包括:三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6;其中,分离线圈L1的一端分别与三极管Q1的集电极以及三极管Q2的发射极相连;分离线圈L2的一端分别与三极管Q3的集电极以及三极管Q4的发射极相连;分离线圈L3的一端分别与三极管Q5的集电极以及三极管Q6的发射极相连;三极管Q1的发射极、三极管Q3的发射极以及三极管Q5的发射极三者相互连接;三极管Q2的集电极、三极管Q4的集电极以及三极管Q6的集电极三者相互连接;通过这种连接方式,第一全桥开关321能够控制分离线圈L1、分离线圈L2和分离线圈L3的电流流向,从而实现电机100的正常运转。第二全桥开关322包括:三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、三极管Q10、三极管Q11、三极管Q12;其中,分离线圈L1的另一端分别与三极管Q7的集电极以及三极管Q8的发射极相连;分离线圈L2的另一端分别与三极管Q9的集电极以及三极管Q10的发射极相连;分离线圈L3的另一端一端分别与三极管Q11的集电极以及三极管Q12的发射极相连;其中,三极管Q7的发射极、三极管Q9的发射极以及三极管Q11的发射极三者相互连接;三极管Q8的集电极、三极管Q10的集电极以及三极管Q12的集电极三者相互连接。通过这种连接方式,第二全桥开关322同样能够控制分离线圈L1、分离线圈L2和分离线圈L3的电流流向。
需要注意的是,三相三线常用SpaceVectorModulation(空间向量调变)产生的PWM(控制脉冲宽度调变)驱动三组半桥,而三相六线则利用SinusoidalPWM驱动三组全桥。全桥以纯正弦波PWM进行单极变频。
更优地,所述电机100还包括:壳体50,所述第三导热部43包括:散热肋432、波形散热片431、导热壁433。
具体地,所述定子20和转子10设于所述壳体50内,所述全桥驱动器30设于所述壳体50外。定子20和转子10置于壳体50内,以提供保护和隔离,防止外部环境对这些部件产生影响,同时也有助于集中管理内部的热量。将全桥驱动器30放置于壳体50外,有助于降低全桥驱动器30内部的热量和电磁干扰,同时也方便维护和连接。
具体地,所述散热肋432为环状,多条散热肋432并排且等间距地设置于所述壳体50的外壁,且部分所述散热肋432背离所述壳体50的一面与所述第二导热部42相接触。多条环状散热肋432的设置在壳体50的外壁上,增加了表面积,提高了散热效率,可以更快地将热量释放到电机100外的空气中。
具体地,所述波形散热片431设于相邻两所述散热肋432之间,且部分所述波形散热片431背离所述壳体50的一面与所述第二导热部42相接触。波形散热片431位于环状散热肋432之间,形成波浪状结构,不仅增加了表面积,还可以在波峰和波谷之间提供额外的形变空间,减缓热变形对散热效果的影响。
具体地,所述导热壁433内嵌于所述壳体50上,所述散热肋432形成于所述导热壁433背离所述定子20的一面,所述波形散热片431靠近所述壳体50的一面与所述导热壁433相接触,所述导热壁433背离所述波形散热片431和所述散热肋432的一面与所述第一导热部41相接触。
由此可知,所述第一导热部41与导热壁433相接触,第一导热部41的热量通过导热壁433传递至所述散热肋432和所述波形散热片431进行散热,所述第二导热部42与部分散热肋432和部分波形散热片431相接触,第二导热部42的热量通过所述散热肋432、所述波形散热片431进行散热。
更优地,所述波形散热片431为波浪形的片状结构,且波峰与一散热肋432相抵接,波谷与相邻的另一散热肋432相抵接。所述波形散热片431环绕所述壳体50的外壁设置,且首尾之间留有间隙,起到减振作用的同时,为热变形留有形变空间。第一导热部41和第二导热部42的热量传导至波形散热片431、导热壁433和散热肋432上。波形散热片431和散热肋432的设置增加了热传导的表面积,从而更有效地将热量散发到周围环境中。
更优地,所述第二导热部42包括:导热块421。所述全桥驱动器30还包括:驱动端盖33。
具体地,驱动端盖33设于导热块421背离壳体50的一侧,并与导热块421形成容置空间,线路板31设于导热块421背离壳体50的一侧,并与导热块421相接触,且位于容置空间内。
具体地,导热块421固定于所述壳体50的外壁上,且所述导热块421背离所述壳体50的一侧与所述线路板31相接触,所述导热块421靠近所述壳体50的一侧分别与部分所述散热肋432和部分所述波形散热片431相接触,进而,所述线路板31的热量经所述导热块421传导至所述散热肋432和所述波形散热片431上进行散热。
其中,导热块421创建了一个有效的热量传导路径,从线路板31传导到散热肋432和波形散热片431,可以迅速将产生的热量从线路板31传递到第三导热部43进行散热。
更优地,所述线路板31包括:接线柱314、线路板正面311、线路板背面312、线路板侧面313。所述第二导热部42还包括:螺旋散热件422。
具体地,接线柱314与所述分离线圈21的任一端相连。所述接线柱314设置于所述线路板正面311。线路板背面312与所述线路板正面311正对,并与所述导热块421背离所述壳体50的一面相接触。所述导热块421背离所述壳体50的一面形成有线板槽4211,所述线路板31设置于所述线板槽4211内,且所述线路板侧面313与所述线板槽4211的侧壁相接触。
其中,接线柱314与分离线圈21的端子相连,确保电流能够流经分离线圈21。接线柱314被设置在线路板正面311,方便与分离线圈21连接。线路板背面312与导热块421背离壳体50的一面相接触,有效地增加了线路板31与导热块421之间的接触面积,从而提升了热量传导效率。
其中,导热块421背离壳体50的一面形成了线板槽4211,而线路板31则被放置在这个线板槽4211内,一定程度上隔离了线路板31与壳体50之间的热传导,从而可以更好地控制热量的流向。线路板31的侧面与线板槽4211的侧壁相接触,这有助于固定线路板31的位置,避免不必要的移动或摇摆,同时增加了线路板31与导热块421热传导的面积,提高了热传导效率。
具体地,所述螺旋散热件422的一端与所述导热块421相接触,另一端设于所述线路板正面311安装有接线柱314的位置;其中,所述螺旋散热件422为螺旋环状的导热环,所述接线柱314位于所述导热环的中空区域,所述分离线圈21与所述接线柱314相连时,高频驱动导致接点发热产生的热量经螺旋环状的螺旋散热件422传导至导热块421,再经导热块421传导至第三导热部43以实现散热。
其中,螺旋环状的结构相对于简单的直线结构来说,具有更多的接触表面积。这意味着更多的热量可以在单位时间内从一个地方传递到另一个地方,因为更多的表面可以用于传导热量。螺旋环状的结构能够最大限度地增加导热件与其他部分的接触面积,从而提高热传导效率。
其中,螺旋环状的结构可以提供较长的热传导路径。通过增加传导路径,热量可以在更长的距离内传递,这有助于降低热量的浓度,从而减缓热量在局部区域的积累。在紧凑的装置中,通常会存在有限的空间。螺旋环状的设计可以更好地适应这种有限的空间,因为它可以在有限的空间内弯曲和延伸,从而增加了导热路径,而不会占据过多的物理空间。
其中,螺旋环状的结构可以帮助将热量更均匀地分布到散热件的整个表面。这有助于防止热点的形成,使得热量能够更均匀地传递到周围环境中,从而提高散热效率。
其中,在高频驱动的情况下,接线柱314会因为电流通过而产生一定的热量。将接线柱314放置在螺旋散热件422的导热环中空区域内,可以将接线柱314从散热件的主要热区分离开来,避免直接将热量传递到接线柱314,从而降低接线柱314的温度。
其中,螺旋散热件422的导热环中空区域内的设计可以用来优化热传导路径。通过将接线柱314置于这个区域,可以确保高频驱动产生的热量经过导热件的传导路径,进而传递至散热部件,从而有效地实现散热。
其中,高频驱动时,接线柱314周围可能会有电磁干扰的问题。将接线柱314放置在螺旋散热件422的导热环中空区域内,可以在一定程度上隔离接线柱314与其他部件之间的电磁干扰,有助于保持电机100的稳定工作。
更优地,所述电机100还包括:转轴60。所述转子10包括:转子座12、永磁铁11。所述定子20还包括:定子座22。所述第一导热部41包括:第一导热件411、第二导热件412、第三导热件413。
具体地,所述转轴60位于所述转子座12的中空轴孔内。永磁铁11设于所述转子座12的外壁上。定子座22为沿所述转轴60的轴向F1延伸的环状结构,所述定子座22上形成有T型肋221,所述T型肋221自所述定子20座的内壁向靠近所述转子10的方向延伸形成,所述分离线圈21缠绕与所述T型肋221上。所述第一导热部41设于所述定子20座上。
具体地,第一导热件411与所述定子座22的顶面相接触。第二导热件412连接于所述第一导热件411背离所述转子10一端,并分别与所述定子座22的外壁和所述导热壁433相接触。第三导热件413连接于所述第一导热件411靠近所述转子10一端,并伸入相邻两所述分离线圈21之间。所述第三导热件413吸收两相邻的所述分离线圈21之间的热量,并依次通过第一导热件411、第二导热件412将热量传导至第三导热部43进行散热。
更优地,所述第三导热件413包括:第一导热片4131、第二导热片4132、第三导热片4133。
具体地,第一导热片4131为矩形片状结构,并与所述第一导热件411相连。第二导热片4132为蛇形片状结构,并与所述第一导热片4131相连。第三导热片4133为矩形片状结构,并与所述第二导热片4132相连。其中,所述第一导热片4131、所述第二导热片4132和所述第三导热片4133位于相邻两所述分离线圈21之间,并分别与所述分离线圈21互不接触。
其中,第一导热片4131和第三导热片4133为矩形片状结构是因为,矩形片状结构相对来说较易制造和安装,也更容易与其他组件连接。
其中,第二导热片4132被设置成蛇形片状结构的主要目的是增加热传导路径的长度和表面积,从而提高热传导的效率。蛇形片状结构具有一系列弯曲和交错的形状,这种设计可以在有限的空间内延长热传导路径,并增加导热片的表面积,从而增强热量的传递能力。
其中,第二导热片4132位于第一导热片4131的底部,与之紧密接触。蛇形结构的弯曲和交错形状使得导热片在有限空间内可以延伸得更长,这样就能够在较小的尺寸内实现更多的热传导表面,从而提高热传导效率。
其中,蛇形片状结构能够适应不同形状的安装空间,因为它可以在不同的方向上延伸和弯曲。这种灵活性可以使导热片适应各种电机设计,并在有限的空间内最大限度地提高热传导效率。
电流通过分离线圈31时会产生热量,如果分离线圈21直接与导热件相接触,这些热量会被传导到导热件中,导致导热件过热。而导热件通常位于电机100的磁路中,高温会导致导热件内部的材料磁性特性发生变化,会影响电机100的磁场分布,进而影响电机100的输出性能和效率。同时,高温会使导热件材料的绝缘性能下降,增加了电气绝缘破坏的风险。这可能导致电机100内部不同部件之间的电气短路,从而影响电机100的正常工作。同时,高温环境可能导致导热件材料的劣化,包括结构疲劳、氧化和化学变化。这些变化可能导致材料强度下降,增加了组件破裂或失效的风险。另外,如果分离线圈21与第一导热片4131、第二导热片4132和第三导热片4133之间有直接接触,可能会导致不必要的热交叉,即热量从一个部件传导到另一个部件,导致热量传递的混淆和不稳定性。因此,需要避免导热件与分离线圈21直接接触。
为了防止分离线圈与第三导热件413接触,所述第三导热件413还包括:绝缘簧4134。绝缘簧4134分别设置于所述第一导热片4131和所述第三导热片4133的正反两面,以顶开两侧的分离线圈21,避免所述分离线圈21与所述第一导热片4131、所述第二导热片4132以及所述第三导热片4133相接触。
这样的设计保持了明确的热传导路径,确保热量从内部逐级传递到外部环境,也可以更好地控制热量在每个导热片之间的传递速率,避免热量在路径中被过度分散或集中。
通过将三组分离线圈21设置成两端互不相连,且全桥驱动器30分别与三组分离线圈21的两端电连接,以分别驱动三组所述分离线圈21;从而获得更大的扭矩、更大的转速、以及更高精度的控制。大扭矩和大转速意味着线圈通过的电流更大,发热更严重,全桥驱动器30与六根火线(三组分离线圈21的两端)相连,且控制频率比传统的星形接法和Y形接法更高,导致连接点发热问题更严重,通过延伸入相邻两所述分离线圈21之间以吸收热量的第一导热部41、与所述全桥驱动器30相接触以吸收热量的第二导热部42以及分别与所述第一导热部41和所述第二导热部42相接触并将热量释放至电机100外的第三导热部43,将发热问题最严重的线圈和驱动器的热量进行释放,以保证电机100持久稳定地运行。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种三相六线直流无刷电机,包括转子和环绕所述转子的定子,其特征在于,所述定子包括:
分离线圈,三组所述分离线圈的两端互不相连;所述电机还包括:
全桥驱动器,与每组所述分离线圈的两端分别电连接,以分别驱动三组所述分离线圈;
散热模组,包括:延伸入相邻两所述分离线圈之间以吸收热量的第一导热部、与所述全桥驱动器相接触以吸收热量的第二导热部,以及分别与所述第一导热部和所述第二导热部相接触并将热量释放至电机外的第三导热部;所述电机还包括:
壳体,所述定子和转子设于所述壳体内,所述全桥驱动器设于所述壳体外;
所述第三导热部包括:
散热肋,所述散热肋为环状,多条散热肋并排且等间距地设置于所述壳体的外壁,且部分所述散热肋背离所述壳体的一面与所述第二导热部相接触;
波形散热片,所述波形散热片设于相邻两所述散热肋之间,且部分所述波形散热片背离所述壳体的一面与所述第二导热部相接触;
导热壁,所述导热壁内嵌于所述壳体上,所述散热肋形成于所述导热壁背离所述定子的一面,所述波形散热片靠近所述壳体的一面与所述导热壁相接触,所述导热壁背离所述波形散热片和所述散热肋的一面与所述第一导热部相接触。
2.根据权利要求1所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,全桥驱动器包括:
线路板,与所述第二导热部相接触,以将热量传导给第二导热部;
驱动线路,集成于所述线路板上,所述驱动线路包括:第一全桥开关、第二全桥开关,三组所述分离线圈包括:分离线圈L1、分离线圈L2和分离线圈L3,所述第一全桥开关分别与所述分离线圈L1、所述分离线圈L2、所述分离线圈L3的一端相连,所述第二全桥开关分别与所述分离线圈L1、所述分离线圈L2、所述分离线圈L3的另一端相连。
3.根据权利要求2所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,
所述第一全桥开关包括:三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6;其中,
所述分离线圈L1的一端分别与所述三极管Q1的集电极以及三极管Q2的发射极相连;
所述分离线圈L2的一端分别与所述三极管Q3的集电极以及三极管Q4的发射极相连;
所述分离线圈L3的一端分别与所述三极管Q5的集电极以及三极管Q6的发射极相连;
所述三极管Q1的发射极、所述三极管Q3的发射极以及三极管Q5的发射极三者相互连接;
所述三极管Q2的集电极、所述三极管Q4的集电极以及三极管Q6的集电极三者相互连接;
所述第二全桥开关包括:三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、三极管Q10、三极管Q11、三极管Q12;其中,
所述分离线圈L1的另一端分别与所述三极管Q7的集电极以及三极管Q8的发射极相连;
所述分离线圈L2的另一端分别与所述三极管Q9的集电极以及三极管Q10的发射极相连;
所述分离线圈L3的另一端分别与所述三极管Q11的集电极以及三极管Q12的发射极相连;其中,
所述三极管Q7的发射极、所述三极管Q9的发射极以及三极管Q11的发射极三者相互连接;
所述三极管Q8的集电极、所述三极管Q10的集电极以及三极管Q12的集电极三者相互连接。
4.根据权利要求3所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,
所述波形散热片为波浪形的片状结构,且波峰与一散热肋相抵接,波谷与相邻的另一散热肋相抵接;
所述波形散热片环绕所述壳体的外壁设置,且首尾之间留有间隙,起到减振作用的同时,为热变形留有形变空间。
5.根据权利要求4所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,
所述第二导热部包括:
导热块,固定于所述壳体的外壁上,且所述导热块背离所述壳体的一侧与所述线路板相接触,所述导热块靠近所述壳体的一侧分别与部分所述散热肋和部分所述波形散热片相接触,所述线路板的热量经所述导热块传导至所述散热肋和所述波形散热片上进行散热。
6.根据权利要求5所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,所述线路板包括:
接线柱,与所述分离线圈的任一端相连;
线路板正面,所述接线柱设置于所述线路板正面;
线路板背面,与所述线路板正面正对,并与所述导热块背离所述壳体的一面相接触;
线路板侧面,所述导热块背离所述壳体的一面形成有线板槽,所述线路板设置于所述线板槽内,且所述线路板侧面与所述线板槽的侧壁相接触;
所述第二导热部还包括:
螺旋散热件,所述螺旋散热件的一端与所述导热块相接触,另一端设于所述线路板正面安装有接线柱的位置;其中,
所述螺旋散热件为螺旋环状的导热环,所述接线柱位于所述导热环的中空区域,所述分离线圈与所述接线柱相连时,高频驱动导致接点发热产生的热量经螺旋环状的螺旋散热件传导至导热块,再经导热块传导至第三导热部以实现散热。
7.根据权利要求6所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,所述电机还包括:
转轴,
所述转子包括:
转子座,所述转轴位于所述转子座的中空轴孔内;
永磁铁,设于所述转子座的外壁上;
所述定子还包括:
定子座,为沿所述转轴的轴向延伸的环状结构,所述定子座上形成有T型肋,所述T型肋自所述定子座的内壁向靠近所述转子的方向延伸形成,所述分离线圈缠绕与所述T型肋上;
所述第一导热部设于所述定子座上,且所述第一导热部包括:
第一导热件,与所述定子座的顶面相接触;
第二导热件,连接于所述第一导热件背离所述转子一端,并分别与所述定子座的外壁和所述导热壁相接触;
第三导热件,连接于所述第一导热件靠近所述转子一端,并伸入相邻两所述分离线圈之间;所述第三导热件吸收两相邻的所述分离线圈之间的热量,并依次通过第一导热件、第二导热件将热量传导至第三导热部进行散热。
8.根据权利要求7所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,所述第三导热件包括:
第一导热片,矩形片状结构,并与所述第一导热件相连;
第二导热片,蛇形片状结构,并与所述第一导热片相连;
第三导热片,矩形片状结构,并与所述第二导热片相连,其中,
所述第一导热片、所述第二导热片和所述第三导热片位于相邻两所述分离线圈之间,并分别与所述分离线圈互不接触。
9.根据权利要求8所述的三相六线直流无刷电机,其特征在于,所述第三导热件还包括:
绝缘簧,分别设置于所述第一导热片和所述第三导热片的正反两面,以顶开两侧的分离线圈,避免所述分离线圈与所述第一导热片、所述第二导热片以及所述第三导热片相接触。
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