CN117642962A - 无刷电机 - Google Patents

Abstract

一种无刷电机具有定子组件和框架，定子组件容纳在框架内。框架包覆成型到定子组件；并且框架包括多个湍流器。

Description

无刷电机

技术领域

本发明涉及无刷电机以及制造无刷电机的方法。

背景技术

人们普遍希望以多种方式改进电动机，例如无刷电机。例如，可能希望在尺寸、重量、功率密度、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，包括定子组件和框架，定子组件容纳在框架内，其中框架包覆模制到定子组件；其中框架包括多个湍流器。

根据本发明的第一方面的无刷电机可能是有利的，因为框架包括多个湍流器，例如用于在使用中在通过无刷电机的气流中产生涡流的多个突出部。这种涡流的产生可以在使用中提供改进的热量从定子芯传递出去。

定子组件可以包括多个定子芯子组件，每个子组件包括定子芯、附接到定子芯的线轴和围绕线轴缠绕的绕组，每个定子芯包括背部和从背部延伸的第一和第二臂，其中框架包覆成型到定子组件，使得每个定子芯的背部以及第一和第二臂的至少一部分通过框架暴露。

无刷电机可能是有利的，因为将框架包覆成型到定子组件可以例如消除将定子芯子组件单独粘附到框架的需要，并且可以提供比将定子芯子组件单独粘附到框架的制造过程具有更少步骤的制造过程。在一些示例中，与定子芯子组件粘附到框架的实施例相比，将框架包覆成型到定子组件可以增加从定子芯子组件到框架的热传递。

将框架包覆成型到定子组件可以提供比例如定子芯子组件单独粘附到框架的无刷电机具有更大整体刚度的无刷电机。与例如框架具有孔的布置相比，将框架包覆成型到定子组件还可以有助于制造具有大致密封轴承筒的无刷电机，单独的定子芯子组件安装在该孔中。密封轴承筒可以阻止气流进入使用中容纳轴承的框架区域，这可以减少排放。

然而，定子芯子组件的包覆成型可能将定子芯子组件从使用中穿过无刷电机的气流区域移除，这可能导致定子芯和/或绕组在使用中经历升高的温度。通过将框架包覆成型到定子组件，使得每个定子芯的背部以及第一和第二臂的至少一部分通过框架暴露，在使用中每个定子芯的至少一部分可以暴露于通过无刷电机的气流，这可以提供冷却效果，从而减少由于定子组件的包覆成型而导致的温度升高。

每个定子芯在形式上可以是大致C形的，并且每个C形定子芯的肩部(例如从背部到第一和第二臂的过渡区域)可以通过框架暴露。使用单独缠绕的单独C形定子芯可以允许相对较高的绕组填充系数。

每个定子芯的至少10％可以通过框架暴露。这可以为使用中的定子芯提供足够的冷却。

每个定子芯不超过30％可以通过框架暴露。这可以提供具有足够框架刚度的布置，同时仍然将定子芯暴露于使用中通过无刷电机的气流，这可以提供对定子芯的增强冷却。

框架可以包覆成型到定子组件，使得定子芯的极面暴露，例如限定转子组件位于其中的通道的边界壁的一部分。与例如极面被包覆成型的布置相比，这可以在极面和转子组件的永磁体之间提供改进的磁链。

无刷电机可以包括相对于定子组件可旋转的转子组件。转子组件可包括轴、附接到轴的永磁体、附接到轴的第一端的第一轴承、以及附接到与轴的第一端相对的轴的第二端的第二轴承。框架可以限定用于相应的第一和第二轴承的第一和第二轴承座，以及永磁体位于其中的通道。以这种方式，框架可以限定支撑结构，转子组件位于和保持在支撑结构内。

转子组件可以包括用于在转子组件旋转时产生气流的叶轮，并且框架可以限定叶轮的护罩。相对于框架和护罩包括单独部件的布置，使用包覆成型框架来限定护罩可以提供减少的部件数量。

框架可以包括热塑性材料。框架可以包括具有至少1.5W/mK的导热率(例如贯穿平面导热率)的材料。框架可以包括具有在10-45GPa范围内，例如在25GPa范围内的杨氏模量的材料。

湍流器可以在将框架包覆成型到定子组件的过程中形成。与例如湍流器粘附到框架的布置相比，作为相同包覆成型工艺的一部分将湍流器与框架一体形成可以降低使用中湍流器与框架分离的风险。作为相同包覆成型工艺的一部分，将湍流器与框架一体形成可减少制造无刷永磁体的步骤数量。

多个湍流器可以覆盖定子芯的背部，例如覆盖设置在定子芯背部的绕组。这可以在定子芯的背部区域中产生涡流，可以有助于热量从定子芯的背部传递出去，例如在使用中热量从设置在定子芯的背部上的绕组传递出去。

多个湍流器可以相对于基本平行于无刷电机的中心纵向轴线的轴线倾斜。这可以在所产生的涡流和通过使用中的无刷电机的大致层流气流之间提供折衷。无刷电机的中心纵向轴线可以从无刷电机的入口端延伸到无刷电机的出口端，并且可以例如穿过转子组件的轴居中定位。

多个湍流器可以相对于轴线成45-75度之间的角度，例如相对于轴线成大约60度的角度。这对于产生涡流以便适当地将热量从定子芯的背部传递出去可能特别有效。该角度可以在每个湍流器的后端(例如每个湍流器离叶轮最远的一端)和轴线之间测量。每个湍流器的后端可以比湍流器的前端更靠近轴线。

每个湍流器的后端可以比湍流器的前端更靠近轴线。

每个湍流器的间距与高度之比可以在6：1至12：1的范围内，例如大约7：1。这对于产生涡流以便适当地将热量从定子芯的背部传递出去可能特别有效。每个湍流器的高度可以在0.3mm到0.9mm的范围内，例如大约0.6mm，这可以提供冷却效果，而不显著阻塞使用中通过无刷电机的气流。

多个湍流器可以包括多对湍流器，每对湍流器以大致V形的形式布置。这对于产生涡流以便适当地将热量从定子芯的背部传递出去可能特别有效。一对湍流器中的第一湍流器可以布置在芯背部的第一侧，一对湍流器中的第二湍流器可以布置在芯背部的第二侧。

框架可以包括具有突起的主体，每个突起覆盖各自的定子芯，并且每个突起包括相对于定子组件的相邻定子芯之间的主体区域半径增大的区域。与例如框架具有恒定半径同时覆盖定子芯的布置相比，这可以在相邻定子芯之间的区域中提供覆盖定子组件的减小厚度的材料体积。主体可以是大致圆柱形的形式，突起从主体向外延伸。

框架可以包括多个支柱，每个支柱从框架的覆盖芯背部的各自区域延伸到护罩。多个支柱可以充当散热器，这可以在使用中为定子芯和/或绕组提供增强的冷却。多个支柱可以各自覆盖各自的绕组。每个支柱的前端可以基本上与支柱覆盖的绕组的前缘对齐。这可以确保由支柱提供的散热器位于与热源(即绕组)基本相同的位置。每个支柱的前端可以包括空气动力学地成形的表面。每个支柱可以位于一对湍流器的第一和第二湍流器之间。

在一些示例中，每个湍流器可以包括大致V形的湍流器。框架可以包括位于支柱任一侧的多个大致V形的湍流器。

框架可以包括多个孔，用于在使用中将气流引入转子组件，例如引入通道。在使用中，这可以通过通道向转子组件提供冷却气流，例如向转子组件的永磁体提供冷却气流。多个孔可以包括成对的各自的入口孔和出口孔，入口孔位于框架的入口端，出口孔位于框架的出口端。入口孔可以位于第一轴承的下游，出口孔可以位于第二轴承的上游。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明第一方面的无刷电机的真空吸尘器。

根据本发明的第三方面，提供了一种制造无刷电机的方法，该方法包括：获得多个定子芯子组件，每个子组件包括定子芯、附接到定子芯的线轴以及围绕线轴缠绕的绕组，每个定子芯包括背部以及从背部延伸的第一和第二臂；以及包覆成型多个定子芯子组件以限定框架，多个定子芯子组件容纳在框架内，使得每个定子芯的背部以及第一和第二臂的至少一部分通过框架暴露。

根据本发明第三方面的方法可能是有利的，因为将框架包覆成型到多个定子芯子组件可以例如消除将定子芯子组件单独粘附到框架的需要，并且可以提供比将定子芯子组件单独粘附到框架的制造过程具有更少步骤的制造过程。在一些示例中，与定子芯子组件粘附到框架的实施例相比，将框架包覆成型到多个定子芯子组件可以增加从定子芯子组件到框架的热传递。

将框架包覆成型到定子组件上可以提供比例如定子芯子组件单独粘附到框架上的无刷电机具有更大整体刚度的无刷电机。与例如框架具有孔的布置相比，将框架包覆成型到定子组件还可以有助于制造具有大致密封轴承筒的无刷电机，单独的定子芯子组件安装在该孔中。密封轴承筒可以阻止气流进入使用中容纳轴承的框架区域，这可以减少排放。

然而，定子芯子组件的包覆成型可能将定子芯子组件从使用中穿过无刷电机的气流区域移除，这可以导致定子芯和/或绕组在使用中经历升高的温度。通过将框架包覆成型到多个定子芯子组件，使得每个定子芯的背部以及第一和第二臂的至少一部分通过框架暴露，在使用中每个定子芯的至少一部分可以暴露于通过无刷电机的气流中，这可以提供冷却效果，从而减少由于定子组件的包覆成型而导致的温度升高。

该方法可以包括将转子组件插入由框架限定的通道中，使得转子组件可以相对于多个定子芯子组件旋转。

该方法可以包括在包覆成型多个定子芯子组件以限定框架的过程中形成框架的湍流器。湍流器可以在使用中通过无刷电机的气流中产生涡流，从而在使用中提供改进的热量从定子芯传递出去，同时作为相同包覆成型工艺的一部分将湍流器与框架一体形成可以减少制造无刷电机的步骤数量。

该方法可以包括在包覆成型多个定子芯子组件以限定框架的过程中形成框架的支柱，每个支柱从框架的覆盖芯背部的各自区域延伸到框架的护罩。支柱可以充当散热器，这可以在使用中为定子芯和/或绕组提供增强的冷却，同时作为相同包覆成型工艺的一部分形成具有框架的支柱可以减少制造无刷电机的步骤数量。

根据本发明的第四方面，提供了一种无刷电机，其包括定子组件和容纳定子组件的框架，其中定子组件包括多个定子芯子组件，每个子组件包括定子芯、附接到定子芯的线轴和围绕线轴缠绕的绕组，每个定子芯包括背部和从背部延伸的第一和第二臂，其中框架包覆成型到定子组件，使得框架包括覆盖定子芯背部的多个湍流器。

在适当的情况下，本发明的方面的可选特征可以等同地应用于本发明的其他方面。

附图说明

图1是无刷永磁电机的透视图；

图2是图1的无刷永磁电机的定子组件的透视图；

图3是图2的定子组件的多个定子芯子组件的透视图；

图4是图2的定子组件的端接组件的透视图；

图5是图2的定子组件的单个定子芯子组件的透视图；

图6是图5的定子芯子组件的横截面图；

图7是图1的无刷永磁电机的转子组件的透视图；

图8是图1的无刷永磁电机的横截面图；

图9是图1的无刷永磁电机的横截面图，其中转子组件和扩散器被移除；

图10是图1的无刷永磁电机的端盖的透视图；

图11是图1的无刷永磁电机入口端的放大横截面图；

图12是说明制造无刷永磁电机的第一种方法的流程图；

图13是说明制造无刷永磁电机的第二种方法的流程图；和

图14是结合了图1的无刷永磁电机的真空吸尘器的示意性透视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的无刷永磁电机，通常用1表示，无刷永磁电机的部件在图2至7中示出。尽管这里描述的是无刷永磁电机，但是本领域技术人员将会理解，本文公开的至少一些教导可以适用于其他类型的无刷电机。

无刷永磁电机包括定子组件10、转子组件12和框架14。

定子组件10在图2中单独示出，并且包括四个定子芯子组件16和端接组件18。四个定子芯子组件在图3中示出为连接在一起，而端接组件18在图4中单独示出。在图5和图6中可以看到单独的定子芯子组件16，并且应理解，每个定子芯子组件16具有基本相同的结构。

定子芯子组件16包括定子芯20、线轴22和围绕线轴22缠绕的绕组24。定子芯20具有背部26以及从背部26延伸的第一臂28和第二臂30。定子芯20具有大致C形的形式，并且可以被称为C芯。第一臂28和第二臂30各自包括各自的第一部分32、34和各自的第二部分36、38。每个第一部分32、34从背部26基本垂直地延伸，每个第二部分36、38相对于各自的第一部分32、34成大约28度的角度。每个第二部分36、38大约是各自第一部分32、34长度的2倍。

第二部分36、38朝向彼此向内倾斜，并且背部26及第一臂28和第二臂30共同限定了绕组24位于其内的绕组通道40。给定背部26与第一臂28和第二臂30的相对方位，绕组通道40具有大致梯形的横截面区域，如图6所示。已发现，提供大致梯形的绕组通道40可以使绕组24的绕组模式实现相对高的填充因数，同时使第一臂28和第二臂30的第二部分36、38向内朝向彼此成角度可以减小定子芯20的高度。

定子芯20包括设置在各自的第二部分36、38端部的极面42、44，极面42、44延伸到各自的第二部分36、38的任一侧。极面42、44彼此间隔开以限定槽隙46，槽隙46限定进入绕组通道40的入口点。极面42、44不对称以提供显著性，并且极面42、44是弯曲的，每个极面42、44具有不同的曲率中心。极面42、44的不对称导致从每个极面42、44到槽隙46的中心线B的距离不同。每个极面42、44相对于另一个极面44、42不对称，但是每个单独的极面42、44也关于该极面的中心线不对称。

为了在使用中使定子芯20和转子组件12之间的磁链最大化，可能希望极面42、44尽可能宽。然而，在向内方向上增加极面42、44的宽度会减小槽隙46的宽度，使得定子芯20的缠绕困难。在向外方向上增加极面42、44的宽度会增加定子组件10中相邻定子芯20之间的磁漏。为了在这些竞争因素之间提供折衷，极面42、44的组合宽度与槽隙46的宽度之比在3：1至7：1的范围内。

定子芯20由多个叠片形成，每个叠片具有前述的形式。突起48位于每个第二部分36、38的外表面上，突起48用于将叠片焊接在一起以形成定子芯20。在其他示例中，叠片被粘合在一起而不是焊接在一起。背部26关于槽隙的中心线B不对称，这使得定子芯20在制造期间能够正确定向。

线轴22包覆成型到定子芯20，使得线轴22覆盖背部26的内表面和外表面、第一臂28和第二臂30的第一部分32、34的内表面以及第一臂28和第二臂30的第二部分36、28的内表面和外表面。由此，线轴22给绕组通道40定界(line)，并允许绕组24围绕定子芯20的背部26缠绕。将线轴22包覆成型到定子芯20使得线轴在绕组通道40中具有0.4mm范围内的壁厚，这可以最大化被绕组24填充的可用横截面积。

线轴22包覆成型到定子芯20，使得定子芯20的肩部，即桥接背部26与第一臂28和第二臂30的第一部分32、34的定子芯的部分，暴露，并且使得极面42、44暴露，其原因将在下文中讨论。

第一臂28的第二部分36的外表面上的线轴22的区域限定了第一连接部分50，第二臂30的第二部分38的外表面上的线轴22的区域限定了第二连接部分52。第一连接部分50包括部分地沿着线轴22的长度延伸的圆形突出部，第二连接部分52包括部分地沿着线轴22的长度延伸的圆形凹部。第一连接部分50和第二连接部分52的形状互补，使得定子组件10中的相邻线轴22可以通过将相关的连接部分50、52轴向滑动到一起而彼此连接。连接部分50、52允许连接的线轴22相对轴向移动，同时阻止线轴22的周向和径向分离。连接部分50、52使得单独定子芯子组件16能够在制造期间连接在一起，这将在下文中描述。

如图6的横截面图所示，线轴22包括位于背部26的外表面区域中的绕组导向件56。绕组导向件56用于在定子芯22的缠绕期间引导绕组24。

当缠绕时，如图6的横截面图所示，绕组24在绕组通道40内具有大致梯形的形式。这可以提供相对高的填充因数。绕组24关于背部26不对称，绕组24的覆盖背部26的外表面的部分限定了与绕组24位于绕组通道40内的部分不同的横截面形状。这可以在绕组通道24内实现相对高的填充因数，同时仍然为连接到端接组件18的端子提供灵活性。

端接组件18包括第一上部端子58、第二下部端子60和套筒62。第一端子58和第二端子60中的每个大致是环形的形式，第一端子58在第二端子60上。套筒62包覆成型到第一端子58和第二端子60，从而维持第一端子58和第二端子60的相对位置。套筒62包括多个孔64，这些孔使得定子芯子组件16的绕组24能够连接到第一端子58和第二端子60。套筒62还包括用于在制造期间相对于线轴22定位套筒62的多个定位特征66，以及形成在定位特征66上的电线导向件68。定位特征66各自位于相应的孔64附近。

图7示出单独的转子组件12。转子组件12包括轴70、永磁体72、第一轴承74和第二轴承76、第一平衡环78、第二平衡环80和第三平衡环82以及叶轮84。

轴70在形式上是细长的，具有入口端86和出口端88，入口和出口通常指使用中通过无刷永磁电机1的气流的方向。永磁体72沿着轴70大致居中安装。第一平衡环78在入口端86安装到轴70，第一轴承74邻近第一平衡环78安装到轴70。第二平衡环80在第一轴承74和永磁体72之间安装到轴70。

叶轮84安装到轴70的出口端88。第二轴承76邻近叶轮84安装到轴70，第三平衡环82在第二轴承76和永磁体72之间安装到轴70。第二轴承76包括用于接收粘合剂的环形凹槽77。

转子组件12还包括用于向第一轴承74施加预载的预载弹簧90、与预载弹簧90和第一轴承74的外圈接触的环形垫圈91、以及位于第一轴承74周围的O形环92，这将在下文中更详细地讨论。

框架14可以在图1、8和9中看到，并且包括主体94、护罩96及在主体94和护罩96之间延伸的多个支柱98。主体94大致是圆柱形的形式，限定了分别用于第一轴承74和第二轴承76的第一轴承座100和第二轴承座102，并且限定了转子组件12接收在其内的通道104。护罩96与主体94径向间隔开，并且具有覆盖叶轮84的中心孔，使得在使用中气流可以与叶轮84相互作用。

为了制造框架14，框架14在包覆成型工艺中被包覆成型到定子组件10。给定缠绕定子芯子组件16的形式，框架14的包覆成型导致框架14的主体94具有突起110，突起110覆盖位于定子芯22的背部26上的绕组24。突起110形成为使得定子芯22的肩部不被框架14覆盖。这允许定子芯22的肩部在使用中暴露于通过无刷永磁电机1的气流，这可以为定子芯22提供冷却效果。框架14也被包覆成型，使得定子芯22的极面42、44暴露于通道的内部。总体上，每个定子芯的至少10％但不超过30％没有被框架14覆盖。

突起110限定了相对于主体94的在相邻定子芯子组件之间的区域半径增大的区域。与具有恒定半径的框架相比，这减少了框架14所需的材料体积，并且可以提供改善的热传递，可以去除不必要的框架材料。

为了在使用中帮助热量从转子组件12和定子组件10传递出去，框架14由具有至少1.5W/mK的贯穿平面导热率的材料形成。为了给无刷永磁电机1提供强度，框架包括在10-45GPa范围内的杨氏模量，例如在25GPa范围内。

为了进一步帮助热量从绕组24传递出去，框架14包括形成在突起110上的多个湍流器112。每个湍流器112是从突起110直立的突出部，湍流器112形成为限定框架14的其余部分的相同包覆成型工艺的一部分。应当理解，在替代的实施例中，湍流器112可以形成为框架14剩余部分的独立部件，并以任何适当的方式附接到框架14，例如通过粘合剂等。

湍流器112沿着每个突出部110的长度成对布置。每个湍流器112相对于平行于无刷永磁电机1的中心纵向轴线的轴线(即平行于轴70的轴线)成大约60度的角度。一对湍流器112共同限定了大致V字形形状，V字形形状指向叶轮84。在替代的实施例中，这里未示出，每个湍流器112本身可以包括V字形状。

在允许湍流器112在突起110的区域中产生涡流以有助于在使用中热量从定子组件10的绕组24传递出去，与避免在使用中阻塞通过无刷永磁电机1的气流相比，可以实现折衷。已发现，在10：1的范围内的每个湍流器的间距与高度之比是有效的折衷，每个湍流器的高度在0.6mm的范围内，例如大约0.58mm。

上述湍流器112的形式可以有效地在突起110的区域中产生涡流，突起110覆盖在定子芯22的背部26上的绕组24，在使用中，这种涡流有助于热量从定子组件10的绕组24传递出去。

支柱98从突起延伸到护罩96，使得支柱98也覆盖定子芯22的背部26上的绕组24。支柱98由此可以充当绕组24的散热器，在使用中气流在支柱98上移动以将热量从支柱98传递走。每个支柱98的前端基本上与支柱覆盖的绕组24的前缘对齐，以确保支柱98与适当的热源(即绕组24)对齐。每个支柱的前端以弯曲的方式空气动力学地成形，以在使用中促进通过无刷永磁电机1的期望的气流特性。

框架14的主体94包括多个入口冷却孔114、多个出口冷却孔116和粘合剂注射孔(未示出)。多个入口冷却孔114位于第一轴承座100下方的区域中，并且围绕主体94的外围间隔开。多个入口冷却孔114成形为在使用中将流过无刷永磁电机1的气流引导到通道104中，这为转子组件12提供了冷却效果。框架14的主体94还包括形成在主体94的外表面中的多个入口引导凹槽或通道115，这些入口引导凹槽115中的每个被布置为在使用中将流过无刷永磁电机1的气流引导到各自的入口冷却孔114中。多个入口引导凹槽115中的每个在平行于无刷永磁电机1的中心纵向轴线的方向上从框架14的主体94的上游端轴向延伸到各自的入口冷却孔114。

多个出口冷却孔116位于第二轴承座102的区域中，并且围绕主体94的外围间隔开。多个出口冷却孔116被成形为在气流穿过叶轮84之前，将流过通道104的气流从框架14向外引导。粘合剂注射孔允许粘合剂穿过框架14插入第二轴承76的环形凹槽77中。

框架主体94的出口端与叶轮84一起限定了迷宫式密封。

图8和9示出了无刷永磁电机1的横截面。可以看出，转子组件12位于框架14内，第一轴承74位于第一轴承座100处，第二轴承76位于第二轴承座102处，永磁体72与定子组件10的定子芯22对齐。第二轴承76通过位于第二轴承76的外圈上形成的环形凹槽77中的粘合剂固定到第二轴承座102。

框架的通道104在第一轴承74的区域中包括不同直径的第一部分120和第二部分122，第一部分120和第二部分122共同限定第一轴承座100。

O形环92沿着第一轴承74的轴向长度基本上位于中心。O形环92在通道104的第一部分120中位于第一轴承74和框架14之间，使得O形环92基本上不被压缩，并且具有基本上圆形的横截面轮廓。O形环具有大约75的肖氏A硬度，并且具有在1.0×10⁶N/m至4.0×10⁶N/m的范围内的径向刚度，例如大约2.5×10⁶N/m。为O形环92提供相对高的径向刚度又可以为转子组件12提供相对高的径向刚度。这允许转子组件12作为亚临界转子组件运行，并且允许无刷永磁电机1在低于转子组件12的所有共振频率的速度范围内运行。O形环92具有至少3W/mK的导热率，这可以在使用中有助于热量从第一轴承74传递出去。

通道104的第一部分120中的第一轴承74和框架14之间的O形环92的低压缩，以及O形环92的大致圆形的横截面轮廓，使得O形环92能够在平行于无刷永磁电机1的中心纵向轴线的方向上轴向滚动。这可以便于预载弹簧90通过环形垫圈91对第一轴承74进行预载。通道104的第一部分120和第二部分122之间的台阶变化限定了轴向止挡，用于约束O形环92朝向叶轮84的运动。

通道104的第三部分124相对于通道104的第一部分120和第二部分122具有减小的直径，永磁体72位于通道104的第三部分124内。通道104的第二部分122和第三部分124之间的台阶变化限定了预载弹簧90的座。通道104的第四部分126相对于通道104的第三部分具有增大的直径，通道104的第四部分126限定第二轴承座102。

虽然O形环92相对较硬，但是在无刷永磁电机1在非正常使用期间受到力的情况下，例如由于无刷永磁电机1或安装有电机的产品掉落，O形环92仍然是可变形的。第一轴承74和第一部分120中的通道104的壁之间的距离大于第一轴承74和第二部分122中的通道104的壁之间的距离。类似地，第一轴承74和第二部分122中的通道104的壁之间的距离大于永磁体72和第三部分124中的通道104的壁之间的距离，并且大于永磁体72和第三部分124中的极面42、44之间的距离。因此，当O形环92在非正常使用期间被压缩时，存在永磁体72将接触极面42、44或第三部分124中的通道104的壁的风险，这可能导致永磁体72损坏。

为了避免这种情况发生，无刷永磁电机1具有端盖128，其在图10中单独示出。

端盖128包括主体130、从主体130延伸的多个指部132和从主体128延伸的多个凸缘133。主体130大致是圆柱形的，并且是中空的。当组装无刷永磁电机1时，主体130覆盖轴70的入口端86和第一平衡环78。多个指部132可弹性变形，并且当没有安装到无刷永磁电机1时，多个指部132从主体128稍微向外张开。多个指部132从主体128沿第一方向延伸，多个凸缘133从主体128沿基本垂直于第一方向的第二方向延伸。多个凸缘133接合框架14的主体94，以防止端盖128过度插入框架14中。

图11示出了位于轴70入口端86的端盖128的放大图。

端盖128位于通道104的第一部分120中，使得指部132接触通道104的第一部分120的壁，以将端盖128保持在第一部分120内。多个指部132位于第一轴承74和通道104的第一部分120的壁之间，多个指部132与第一轴承74间隔开。第一轴承74和多个指部132之间的距离小于永磁体72和第三部分124中的通道104的壁之间的距离，并且小于永磁体72和第三部分124中的极面42、44之间的距离。

因此，当无刷永磁电机1在非正常使用期间受到力时，如果O形环92变形，在永磁体72能够接触极面42、44或第三部分124中的通道104的壁之前，第一轴承74接触多个指部132中的至少一些。因此，多个指部132可以作为止动器来约束第一轴承74的径向运动。

如这里所示，端盖128包括孔135，轴70延伸穿过孔135。在替代的实施例中，端盖128可以不包括孔135，这可以有助于密封轴承筒的形成。类似地，在需要密封轴承筒的情况下，可以省略多个入口冷却孔114和多个出口冷却孔116。密封轴承筒可以阻止气流进入使用中容纳轴承74、76的框架14的区域，这可以减少排放。

无刷永磁电机1还包括位于叶轮84下游的扩散器134。扩散器134附接到护罩96，并且包括多个叶片136，用于在使用中当气流从叶轮84穿过扩散器134时使气流转向。尽管描述为多级扩散器，即具有多于一排叶片的扩散器，但是应该理解，也可以设想其它形式的扩散器，例如单级扩散器。

在使用中，电流通过定子组件10的绕组24，以产生磁场，磁场与永磁体72相互作用以导致转子组件12旋转，并因此导致叶轮84旋转。这导致空气被吸入无刷永磁电机1中，在此空气在经由扩散器134离开无刷永磁电机1之前与叶轮84相互作用。

现在将重复制造无刷永磁电机1所涉及的步骤。

每个定子芯子组件16单独组装，线轴22包覆成型到定子芯20，绕组24缠绕在线轴22周围。单独的定子芯子组件16通过相应的线轴22的第一连接部分50和第二连接部分52相互连接。

套筒62包覆成型到第一端子58和第二端子60，以限定端接组件18，并且绕组24熔合到第一端子58和第二端子60。总体上，定子芯子组件16和端接组件18限定了定子组件10。套筒62和线轴22由不同的材料形成，并且在单独的包覆成型工艺中包覆成型到它们各自的部件。

框架14在针对线轴22和套筒62中的每个单独的包覆成型工艺中被包覆成型到定子组件10，并且框架14由与套筒62相同的材料形成。

转子组件12插入到框架14中，端盖128位于轴70的入口端86上。

图12的流程图示出了制造无刷永磁电机1的第一方法200。

方法200包括获得202多个定子芯子组件16，连接204相邻的定子芯子组件16以形成定子组件10，以及包覆成型206定子组件10以限定容纳定子组件10的框架14。

通过包覆成型定子组件10以限定框架14，可以消除将定子芯子组件16单独粘附到框架14的需要，并且这可以提供比将定子芯子组件16单独粘附到框架14的制造过程具有更少步骤的制造过程。与定子芯子组件16粘附到定子组件10的实施例相比，在一些示例中，将框架14包覆成型到定子组件10可以增加从定子芯子组件16到框架14的热传递。

将框架14包覆成型到定子组件10可以提供无刷永磁电机1，无刷永磁电机1具有比例如其中定子芯子组件单独粘附到框架的无刷永磁电机更大的整体刚度。与例如框架具有单独定子芯子组件安装在其中的孔的布置相比，将框架14包覆成型到定子组件10还可以有助于制造具有大致密封轴承筒的无刷电机。密封轴承筒可以阻止气流进入使用中容纳轴承74、76的框架14的区域，这可以减少排放。

图13的流程图示出了制造无刷永磁电机1的第二方法300。

方法300包括获得302多个定子芯子组件16，以及包覆成型304多个定子芯子组件16以限定框架14，使得每个定子芯20的背部26以及第一臂28和第二臂30的至少一部分通过框架14暴露。

如上所述，通过包覆成型定子芯子组件16以限定框架14，可以消除将定子芯子组件16单独粘附到框架14的需要，并且这可以提供比将定子芯子组件16单独粘附到框架14的制造过程具有更少步骤的制造过程。与定子芯子组件16粘附到框架14的实施例相比，在一些示例中，将框架14包覆成型到定子芯子组件16可以增加从定子芯子组件16到框架14的热传递。

将框架14包覆成型到定子芯子组件16可以提供无刷永磁电机1，无刷永磁电机1具有比例如定子芯子组件单独粘附到框架的无刷永磁电机更大的整体刚度。

然而，定子芯子组件16的包覆成型可能将定子芯子组件16从使用中穿过无刷永磁电机1的气流区域移除，这可能导致定子芯22和/或绕组24在使用中经历升高的温度。通过将框架14包覆成型到定子芯子组件16，使得每个定子芯22的背部26以及第一臂28和第二臂30的至少一部分通过框架14暴露，每个定子芯22的至少一部分可以暴露于使用中通过无刷永磁电机1的气流，这可以提供冷却效果，从而减少由于定子芯子组件16的包覆成型而导致的温度升高。

本文所述的无刷永磁电机1可以在需要小因数但高功率密度的领域中找到特别的用途。作为示例，图14示意性地示出了包括无刷永磁电机的真空吸尘器。

尽管本文描述了特征的组合，但是应该理解，也可以设想无刷电机1的实施例，其中仅实现了上述特征中的一些。例如，湍流器112仍然可以在定子芯22的肩部不被框架14暴露的布置中找到用途。

Claims (19)

1.一种无刷电机，包括定子组件和框架，所述定子组件容纳在所述框架内，其中所述框架包覆成型到所述定子组件；并且其中所述框架包括多个湍流器。

2.根据权利要求1所述的无刷电机，其中所述湍流器在将所述框架包覆成型到所述定子组件的过程期间形成。

3.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多个定子芯子组件、附接到所述定子芯的线轴和围绕所述线轴缠绕的绕组，每个定子芯包括背部及从所述背部延伸的第一臂和第二臂。

4.根据权利要求3所述的无刷电机，其中所述框架包覆成型到所述定子组件，使得每个定子芯的背部及第一臂和第二臂通过所述框架暴露。

5.根据权利要求3或4所述的无刷电机，其中所述多个湍流器覆盖所述定子芯的背部。

6.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述多个湍流器相对于与所述无刷电机的中心纵向轴线基本平行的轴线成角度倾斜。

7.根据权利要求6所述的无刷电机，其中所述多个湍流器相对于所述轴线成45-75度的角度。

8.根据权利要求7所述的无刷电机，其中所述多个湍流器相对于所述轴线成大约60度的角度。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的无刷电机，其中每个湍流器的后端比所述湍流器的前端更靠近所述轴线。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的无刷电机，其中每个湍流器的间距与高度之比在6：1至12：1的范围内。

11.根据权利要求10所述的无刷电机，其中每个湍流器的间距与高度之比约为7：1。

12.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中每个湍流器的高度在0.3-0.9mm的范围内

13.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述多个湍流器包括多对湍流器，每对湍流器以大致V形的形式布置。

14.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述框架包括具有突起的主体，每个突起覆盖各自的定子芯，并且每个突起包括相对于所述定子组件的相邻定子芯之间的主体区域半径增大的区域。

15.根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机，其中所述框架包括多个支柱，每个支柱从所述框架的覆盖芯背部的各自区域延伸到所述框架的护罩。

16.根据权利要求15所述的无刷电机，其中所述多个支柱中的每个覆盖绕组，并且每个支柱的前端基本上与绕组的前缘对齐，所述支柱覆盖绕组的前缘。

17.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转子组件，并且所述框架包括多个孔，用于在使用中将气流引入所述转子组件。

18.根据权利要求17所述的无刷电机，其中所述框架包括形成在所述框架的外表面中的多个凹槽，用于将气流导入所述多个孔中。

19.一种真空吸尘器，包括根据前述权利要求中任一项所述的无刷电机。