CN1330079C - 电子换向无刷电机、壳体、组装方法及其传感器对准定子方法 - Google Patents

电子换向无刷电机、壳体、组装方法及其传感器对准定子方法 Download PDF

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Abstract

一种电子换向无刷电机(10)包括一个将位置传感器(74)相对于定子(30)位置精确角对准的壳体(14)。该壳体(14)包括一个整体地形成的桥(70)，用于将位置传感器(74)准确定位在桥(70)中；以及多个整体形成在壳体的圆周壁部分的内表面上的定位凸缘(40)，用于将定子(30)定位在壳体中。由于定位凸缘(40)和桥(70)都是整体形成在壳体上，所以在组装电机(10)过程中消除了位置传感器(74)相对于定子(30)对不准的可能性。

Description

电子换向无刷电机、壳体、组装方法及其传感器对准定子方法
技术领域
本发明涉及电子换向无刷电机，比如开关磁阻电机、高频感应电机、无刷交流(AC)电机和无刷直流(DC)电机。更具体地，本发明涉及一种电子换向无刷电机的设计和组装工艺，可提供一种能满足比如便携式台锯、斜切锯、现场锯(site saw)和TGS型组合锯等各种应用条件下的功能要求的坚固的无刷电机。特别地，本发明涉及一种电子换向无刷电机设计方法，该设计方法从与定子定位凸缘处在同一铁芯侧铸模一个传感器桥以使定子叠片组精确地对准转子位置，其中在该传感器桥中安装一个光传感器。
背景技术
现有技术的电子换向无刷电机受到多种限制。其中一种是对通过电机的气流的限制。在典型的常规电机壳体中，空气通过端盖上的通孔吸入，经过电刷齿轮组和绕组，通过风扇排到电机的另一端。
在电子换向无刷电机中，空气也是通过端盖吸入，但是在空气经过电机其它部分之前，空气必须首先经过固定在壳体轴向端部的电子控制模块的周围，其中该电子控制模块包括一个容纳了封装印刷电路板(PCB)的封装盘。因此，由于空气首先经过电子控制模块，所以电子控制模块将阻碍气流。经过电子控制模块之后，空气向下流经由铝制吸热设备的突出散热片形成的通道，因此冷却了放在吸热设备上的电子元件。随后空气继续流到定子绕组处，流经并分散到定子中，通过风扇排到电机端部。因此，在电子换向无刷电机中，电子控制模块限制了气流通过电机。
壳体铸造工艺进一步增加了电子换向无刷电机中对气流的阻碍作用。为了有效地模铸并生产出该壳体，必须在其内部侧(铁芯)和外部侧(空腔)上都具有细长拨销。由于安装接触面需要现成的产品而使得壳体开口的几何尺寸是固定的，所以这种细长拨销封闭了(即限制了)壳体中电子控制模块，因此进一步阻碍了气流分布到电子控制模块周围并通过电机。
公知的电子换向无刷电机的第二种限制之处在于这种电机一般比传统电机要长。由于电机较长，所以很难将电子换向无刷电机应用到许多需要电机或壳体的整个轴向长度尽可能的短的电力工具中。这点对于诸如斜切锯或其它锯尤其如此。当锯(以及与该锯配合的电机)以一定角度倾斜时，特别长的电机壳体会造成受到防护物或锯台的妨碍。例如，在一个TGS型组合锯中，电机壳体的轴向长度必须足够短，以使其不会突出锯的框架。如果超出了锯的框架，它将妨碍工作台翻转。
另一个例子，小型便携式台锯中的电机的轴向长度应该足够短，这样当其与锯齿轮相连时，电机壳体应该适于安装到构成工作台基底的外缘中。还有另外一个例子，斜切锯中的斜角以及斜切功能将使电机的端部朝着工作台倾斜，电机的轴向长度应该足够短，以使得当连接的斜角或斜切被倾斜到一个位置时，电机不会接触到工作台上的防护物。
公知的电子换向无刷电机第三个局限点在于不能够保证转子轴上的配准装置(registering means)与转子极精确对准，以及在组装过程中不能保证位置传感器与定子精确对准。该配准装置可以为任何合适的配准装置，比如断续器或磁铁。位置传感器可以为任何合适的传感器，比如光传感器或霍尔效应传感器。在典型的电子换向无刷电机中，配准装置相对于传感器的位置可确定转子相对于定子的位置。在电子换向无刷电机中，当电子控制器发出用于转变电机绕组中磁通的方向的电子转换信号时，了解转子的准确位置是极其重要的。如果配准装置与转子极没有对准，或者位置传感器与定子没有精确对准，那么由位置传感器检测的配准装置位置将提供一个错误的转子相对于定子的位置指示。如果转子位置没有得到精确的测定，那么电子开关电机将会立即失去功率和转矩。
公知的电子换向无刷电机的第四种受限之处在于需要满足由保险商实验所(UL)以及其它下属机构所描述的双绝缘结构的要求。已经在一般的电机中实现了这种电源线不再需要接地线的双绝缘电机设计。由于交替接地的工具需要可以在工作地点获得固定的接地连接，而通常并不是这样的情况，所以对于手持和工作台安装电力工具来说，这种结构是很有利的结构。这种设计的基本需求就是必须可以在诸如绕组的工作元件和诸如轴或螺钉等用户容易碰摸到的任何金属元件之间提供至少两种绝缘等级。公知的电子换向无刷电机没有实施双绝缘结构设计。
因此，期望提供一种可加强气流通过电机的电子换向无刷电机。进一步期望提供一种其全部轴向长度适于应用到需要更短电机的应用中的电子换向无刷电机。另外，期望提供一种可确保光编码器与转子极精确对准，并在电机组装期间确保光传感器与定子精确对准的电子换向无刷电机。还有，期望提供一种可以实现双绝缘设计，而不会大幅增加成本或者使得制造和/或组装整个电机复杂的电子换向无刷电机。
发明内容
本发明涉及一种克服了前述第三缺点的电子换向无刷电机设计。在优选方式中，本发明涉及一种无刷交流电机，而且可意识到本发明也可应用于无刷直流电机。
根据本发明的一个方面，一种电子换向无刷电机，包括：一个具有圆周内壁的单一模制壳体，定子完全容纳在该壳体的圆周内壁内；至少一个位置传感器，用于在电机工作时检测所述电机的转子的位置；一个整体地形成在所述壳体一个轴端的桥，该桥被配置为在所述桥的内部中空区内支撑所述位置传感器；多个整体地形成在所述壳体内壁上的定位凸缘，所述定位凸缘被配置为与形成在定子外表面上的沟槽啮合；其中，所述定位凸缘和所述桥都整体地形成在所述壳体上，消除在所述电机的组装过程中所述位置传感器对不准所述定子的可能性。
根据本发明的另一方面，提供一种将电子换向电机的位置传感器相对于电机定子位置对准的方法，该方法包括：形成一个具有圆周内壁的单一模制壳体、多个整体地形成在圆周内壁上的定位凸缘、一个整体地形成的端壁和一个整体地形成在端壁上的位置传感器桥；将至少一个位置传感器固定到位置传感器桥上；和插入定子到壳体中，通过定位凸缘与形成在定子外表面上的沟槽啮合的方式，将定子完全容纳在该单一壳体的圆周内壁内，以利用定位凸缘将定子的角方向相对于位置传感器桥对准，从而消除在电机组装过程中定子相对于位置传感器对不准的可能性。
根据本发明的又一方面，提供一种电子换向无刷电机，包括：一个单一模制壳体，该壳体包括：具有至少一个定位凸缘的圆周内壁，定子完全容纳在该壳体的圆周内壁内；整体地形成的端壁；至少一个整体地形成在所述端壁的位置传感器桥，所述位置传感器桥具有一个内部中空区；该电机还包括：一个位置传感器，其固定在所述位置传感器桥上，以使该位置传感器放置在所述内部中空区里；一个定子，该定子的外表面具有在所述定子插入到所述壳体时适于与定位凸缘啮合的沟槽；其中，所述定位凸缘和所述桥都整体地形成在所述壳体上，消除在所述电机的组装过程中所述定子与所述位置传感器对不准的可能性。
根据本发明的再一方面，提供一种无刷电机的模制壳体，在组装过程中，该壳体可使定子和至少一个转子位置传感器元件相对于彼此对准，所述壳体包括：圆周壁部分，其形成可完全插入定子的内部区，所述圆周壁部分包括至少一个整体地形成在其内表面上的定位凸缘，其中所述定位凸缘适于与形成于所述定子的外表面一部分上的沟槽啮合，以便在将定子插入到所述圆周壁部分时，所述定子在所述壳体内角定位；整体地形成在圆周壁部分上的端壁，其限定出所述定子界限的一部分；所述的端壁具有一个开口，用于允许在所述定子内的转子轴突出穿过所述定子；与所述端壁整体地形成的位置传感器桥部分，该部分紧挨所述开口，所述位置传感器桥适于相对所述端壁固定地支撑至少一个位置传感器；其中，所述定位凸缘和所述位置传感器桥都整体形成在所述壳体上，消除在所述电机的组装过程中所述定子相对于所述转子对不准的可能性。
根据本发明的再又一方面，提供一种组装无刷电机的方法，包括：提供具有圆周壁部分的单一模制壳体，定子完全容纳在该壳体的圆周壁部分内，至少一个整体地形成在该圆周壁部分的内表面上的定位元件，具有开口的端壁，紧挨着开口并整体地形成在端壁上的安装桥；提供定子，该定子的外表面具有在将定子插入所述圆周壁部分时适于与定位元件啮合的沟槽；提供至少一个用于检测位于定子内的转子轴位置的位置传感器；将所述定子插入到所述圆周壁部分中，以让形成于定子的外表面上的沟槽与定位元件啮合，并以角方向将定子放入到壳体内；将转子插入定子中，以让转子轴突出通过端壁上的开口并紧挨着该安装桥；固定位置传感器在安装桥上；其中安装桥将位置传感器相对于定子角对准。
本发明还在于电机的壳体具有偏斜角度，这可以加强气流通过电机以更有效地冷却电机。
本发明的电子换向无刷电机设计提供了一种使电机的整个轴向长度变得更短的电容器座架装置。与电机的电子控制系统相连的薄膜电容安装在一个独立的电路板上。该电路板适应于轻轻地放入形成在壳体侧壁上而不是形成在壳体轴端的壳体突起或凸出部分中。因此，壳体的整个轴向长度可以变得更短，进而使电机有更广泛的应用，其中该电机必须能够处于不同的位置而不会妨碍到其它关联工具元件。
因此，本发明的电子换向无刷电机提供一种可使定子与诸如光传感器的位置传感器相对彼此精确对准的壳体。利用壳体模铸铁芯可以实现这点，壳体模铸铁芯从含有桥和定子定位凸缘的壳体上突出，位置传感器安装在这个桥上。特别地，壳体的模铸铁芯在壳体的内表面上形成定位凸缘，但不包括位置传感器的安装桥，其中定位凸缘用于在插入到壳体中时精确对准定子。通过模铸壳体以含有一个位置传感器安装桥和定子定位凸缘，可以避免位置传感器的位置相对于定子变化。因此，位置传感器和定子可以在组装时精确对准，而无需在组装电机过程中浪费时间于对准过程或检验上。
在本发明中，电子换向无刷电机包括一个双绝缘(DI)特征，进而不再需要电源线中的直接接地电缆。该DI设计包括定子和电子绕组之间的绝缘带和设置在转子轴和转子叠片之间的绝缘套筒。因此，在用户容易碰摸到的金属部分和电流流经的电机部分之间具有两个绝缘层。可选择地，该支撑着定子的电机壳体也可以由不导电材料构成。
附图说明
从详细说明和附图中可以更充分地理解本发明，其中：
图1是本发明优选实施例中的电子换向无刷电机的透视图；
图2是图1中的电机的分解图，示出了如何组装电机组件。
图3是图2中的电机壳体顶端内部的分解图；
图4是图2中的电机顶端的分解图，示出了如何组装电机顶端的组件；
图5是图4中的壳体的分解图，示出了如何滑动插入薄膜电容器到电机壳体凸出部分中；
图6是图2中的定子叠片组的分解图；
图7是图2中的定子和转子组件的分解图；
图8是图1中的电机的截面图；
图9是图1中的电机壳体的示意图，示出了用于模铸壳体的铁芯和空腔的分隔线位置。
具体实施方式
图1是本发明优选实施例中的电子换向无刷电机10的透视图。电机10是可以直接用螺栓固定到齿轮箱或电力工具等其它产品的支持装置上的整装电机。电机10包括一个塑料电机壳体14，塑料电机壳体14具有一个从电机壳体的侧壁外表面突出的一体形成的凸出部分18，有多个电容器(未示出)嵌入凸出部分18。壳体14在顶端利用一个具有通风孔的端盖22闭合，并在相对的基部端利用一个轴承端盖26闭合。
图2是电机10(图1中示出)的分解图，示出了如何组装电机10的组件。环状地装配定子叠片组30、转子34和隔板38到壳体14中。定子叠片组30包括一个安装有定子绕组(将在下文参考图6描述)的钢叠片组。顺次通入电流到定子绕组，进而形成旋转磁场。利用形成在壳体14的侧壁内表面14a上的多个定位凸缘40将定子叠片组30准确地定位在壳体14中。在优选的实施例中，将定子叠片组30压入壳体14中并具有一个静配合，这可以使定位凸缘40安装在定子叠片组30上整体形成的定子沟槽42中，因此保持定子叠片组30和壳体14角对准。用两个螺丝(图中未示出)将定子叠片组30固定。在另一个可选的实施例中，将定子叠片组30压入壳体14中并有一个静配合，将定子叠片组30的几何结构安装成紧紧地抵靠定位凸缘40，维持定子叠片组30和壳体14角对准。
转子34没有绕组，并被支撑在第一轴承44和第二轴承46之间。其中第一轴承44由轴承端盖26支撑，第二轴承46由整个轴承座(未示出)支撑，转子34装入电机壳体14。转子34包括一个轴50、一个绝缘管或套筒54、一个钢叠片组58和一个有助于引导空气通过电机的冷却风扇62。利用互锁、焊接、楔入或者压焊将钢叠片组装在一起形成叠片组58。绝缘套管54压放在轴50上，转子叠片组58压放在绝缘套管54上。轴50与产品齿轮箱(未示出)连接，产品齿轮箱与诸如链条的工具元件连接。定子绕组产生的旋转磁场对转子叠片组施加一个使转子叠片组绕轴50旋转的力，从而向轴50传递转矩，接着轴50将转矩传递给产品齿轮箱中的齿轮。转子叠片组58包括四个转子极68，但是可意识到可以并入更多或更少的多转子极68。
转子34进一步包括一个配准装置66，例如断续器。用在此处的配准装置66指的是断续器，但是可意识到配准装置66可以为诸如磁体等任何合适的配准装置。断续器66具有多个四叶片66a，其中在图2只能看到三个。断续器66为塑料部分，它安装在轴50的末梢或后面或端部并与位置传感器(参考下文附图3描述)接触以向电子控制器提供与转子位置和转子速度有关的数据。利用安装在轴承46外径(OD)和轴承支撑臂之间的诸如橡胶塞或橡胶套的柔性材料(未示出)可以防止第二轴承46的OD滑动或转动。在定子30、隔板38和转子34环状装配到壳体14中之后，装配轴承端盖26到第一轴承44上面，并安装轴承端盖26到壳体开口的定位点上，随后用四个螺钉(未示出)固定轴承端盖26在塑料壳体14。
图3是电机壳体14(见图2)顶端内部的分解图。在壳体14的整体轴承支撑(未示出)后面是一个支撑着位置传感器74并且基本上被密封的桥70。在优选实施方式中，位置传感器74包括一个光传感器，并且这里指的就是光传感器74。然而，可以意识到位置传感器74可以为任何合适的传感器，例如霍尔效应传感器。桥70从壳体14的端壁72上突出出来，并与端壁72形成整体。光传感器74插到桥70的上部70a的下方，这样它能够充分地装配到桥内部的中空区71中。光传感器74包括翼片74a和74b，翼片74a包括孔75，翼片74b包括孔77。光传感器74在翼片74b处利用紧固件(未示出)连在桥70上，该紧固件延伸穿过形成在桥70上部70a的孔80并穿过孔77。端壁72包括一对向外突出的安装突起72a和72b，安装突起72a包括一个盲孔72c，安装突起72b包括一个通孔72d。光传感器74的翼片74a位于安装突起72a的上面，这样孔75与通孔72d可以对准。
如前所述，一旦装配到桥70中，光传感器74便被一个中空塑料传感器盖78所覆盖。光传感器74上面受到盖78的限制，下面受到第二轴承46的限制，这就为壳体传感器74形成了一个密封的腔。这个密封腔保护光传感器74免于受到污垢、灰尘、油和潮气的污染以及外部光源的意外触发。另外，电机壳体14的顶端包括用于将通风端盖22(图1中示出)放到电机壳体14的顶端上的突起81。
光传感器74与断续器66(图2中示出)接触以提供与转子34位置和速度有关的数据。当轴50和断续器66转动时，光传感器74检测断续器66的翼片66a是否经过，传感器74向主控制PCB(下文参考图4描述)提供数据。主控制PCB利用该数据确定正确操作电机10的所需的重要信息，例如转子叠片组58相对于定子叠片组30(图2中示出)的位置和转子叠片组58的速度。因此，断续器翼片66a与转子极68(图2中示出)对准和定子叠片组30与光传感器74对准对于准确的电机操作是非常重要的。
通过模铸出桥70和处在铸件同一铁芯侧的定子定位凸缘40可在组装电机10的过程中实现定子叠片组30与光传感器74的精确对准。桥70包括精确地将光传感器74在桥70中确定方向的传感器安装结构，比如孔80和安装突起72b。定子定位凸缘40用键固定到定子叠片组沟槽42(图2中示出)中，这样定子叠片组30在精确定向中装配到壳体14。因此，在桥70中限定传感器安装特征的加工也限定了定位凸缘40。桥70和定子定位凸缘40都并入模子的铁芯侧，这确保了这些重要的结构组件整体地形成在同一部分(即壳体14)上。这足以确保光传感器74相对于定子叠片组位置的对准可以受到非常精确的控制，并进一步降低在电机10组装期间定子叠片组30未对准的可能性。可以意识到，由于不再需要在组装电机10的过程中特别关注对准这些组件，所以这也可以显著地降低组装时间。
在一个可选实施方式中，桥70支撑多个位置传感器74，正如被使用到多相无刷电机中一样。在这个实施例中，插入多个位置传感器74到桥70的下方。多个位置传感器74上面覆盖着传感器盖78，并在下方与前述单独的位置传感器74相同的方式受到第二轴承46的限制。因此，桥70相对于每个别的位置传感器74精确对准每个位置传感器74，模铸桥70和处于铸件同一铁心侧的定子定位凸缘40相对于定子叠片组30精确对准全部位置传感器74。
图4是电机10(图2示出)顶端的分解图，示出了如何组装电机10顶端组件。主控制PCB82装配在光传感器74的后面，优选是一对电容器86。例如安装在电容器PCB94上并容纳在凸出部分18中的大薄膜电容器，其中凸出部分18与电机壳体14侧面形成一个整体。
在塑料封装盘98中装入环氧树脂到主控制PCB82，塑料封装盘装配到塑料突起81和另一个从电机壳体14延伸出来的塑料突起(未示出)上。另外，主控制PCB82具有两个装配在主控制PCB82相对外围边缘上的翼形铝散热片102和106。在一种包括绝缘栅极双极性晶闸管(IGBTs)的优选结构中，四个开关装置与散热片102和106中的一个散热片贴紧，并焊接到主控制PCB82上。另外，四个二极管装到散热片102和106中的另一个散热片上。在全部组件74、78、82、94和98插入到壳体14中后，将通风端盖22置于这些组件的上面并与壳体14贴紧。
主控制PCB82上有多个连接(未示出)，这些连接包括输入交流电源、到电机引线的连接、到光传感器74的连接和从诸如触发开关、工作台位置锁存开关或速度控制电位器等各种开关引出的最后来自于各种产品的开关的信号电平引线，例如这些开关为触发开关、工作台位置锁存开关或速度控制电位器。这些连接可以直接焊接到主控制PCB82上，并与封装化合物贴紧或利用端子连接。诸如交流电源和信号电平开关输入引线等所有的外部引线都扎成一个单独的多导体线缆(未示出)，这个线缆以同凸出部分18相反的方向从电机壳体14引出。
图5是电机壳体14(图4中示出)的分解图，示出了电容器86如何滑动地插入到电机壳体凸出部分18中。为了将无刷电机10应用到通常由典型通用电机使用的应用下，电机的整个轴向长度必须与典型通用电机的轴向长度差不多。
在优选实施方式中，电机壳体14包括整体地形成在壳体14的侧面的凸出部分18。突出部分18容纳着电容器86，进而使电机10的整个轴向长度最小化。电容器86焊接到电容器PCB94上并随后利用诸如尼龙电缆带的紧固件110固定到电容器PCB94上。加强杆114放到电容器PCB94的两个相对纵向边缘上，进而为电容器PCB94增加了结构刚性。优选地，加强杆114包括含有纵向槽的塑料段。在一种实施方式中，加强杆114暂时设置在电容器PCB94上，例如利用夹子或用爪安装。在一种可选实施方式中，永久地固定加强杆114在电容器PCB94上，例如利用粘胶剂或固定夹将电容器PCB94和加强杆114固定。加强杆114沿着电机壳体凸出部分18的内壁装配到相应的沟槽116中。在优选实施方式中，加强杆114要偏斜，所以具有锥形形状。
加强杆114滑动插入到相应的和需要偏斜的沟槽116中，然而加强杆114和对应沟槽116的形状并不受如此限制。电机壳体凸出部分18基部上和通风端盖22(图1中示出)中的端槽(未示出)获得电容器PCB94的端部。电容器PCB94通过插入到壳体14侧壁中的孔120中的柔性引线118与主控制PCB82电连接。引线118优选的包括带状线缆，但也可以是任何合适的电连接元件。
图6是定子叠片组30(图2中示出)的分解图。在优选实施方式中，定子叠片组30包括一个称作“统一叠片组”的叠片组，该叠片组互相互锁、焊接、用楔子加固和粘接。多个第一绝缘带122设置到定子槽124的轮廓中。在绕组或线圈126插入到定子槽124中之前，插入多个第一绝缘带122到定子槽124中，并且多个第一绝缘带122在定子叠片组30的每一端延伸。在绕组126插入到定子槽124中之后，多个通常称作“顶条”或“线圈支柱”的第二绝缘带128(图7中示出)楔入绕组126和定子槽124开口之间，并在定子叠片组30的每一端延伸。第一绝缘带122和第二绝缘带128在电机10的电流输送组件和电机10的金属部分之间提供了一个电绝缘层，其中电机10的金属部分通常是用户可能碰触到的，这里指的是“易碰触金属”。例如，如果将电机10应用于手持电锯，因为转子轴50通过与锯齿轮箱的金属接触导电而连接，所以认为转子轴50是易碰触金属，其中该锯齿轮箱通过与锯刀片的金属对金属接触导电而连接。
图7是定子叠片组30(图6中示出)、转子叠片组58和轴50(图2中示出)的分解图，示出了根据本发明电机10优选实施方式而实现的双绝缘特征。电子换向无刷电机10(图2中示出)在易碰触金属和电流流经的电机10部分之间包括两个绝缘层。一个绝缘层包括一个处于轴50和转子叠片组58之间的绝缘套管54。绝缘套管54由诸如玻璃纤维的不导电电绝缘材料制成。绝缘套管54被压到轴50上，转子叠片组58随后被压到绝缘套管54上。
另一个绝缘层包括多个第一绝缘带122和多个第二绝缘带128。第一绝缘带122由电绝缘材料制成，并在定子绕组126装到定子槽124之前被装配到定子槽124中，这样第一绝缘带在定子绕组126和定子叠片30之间提供了第一部分电绝缘。第二绝缘带128也由电绝缘材料制成，并在绕组126插入到定子槽124中之后被装配到定子槽124中，这样第二绝缘带在定子绕组126和定子叠片30之间提供了第二部分电绝缘。第一绝缘带122和第二绝缘带128的组合完全包围住了定子绕组126中插入定子槽124的部分，进而在绕组126和定子叠片组30之间提供了彻底的电绝缘。用于构成第一绝缘带122和第二绝缘带128的材料可以是任何适合绝缘的材料，例如，聚酯薄膜或由聚酯薄膜与其它诸如碎布纸或高熔点芳香族聚酰胺的材料组成的薄片。
因此，绝缘管54设置在轴50和转子叠片58之间，而且第一绝缘带122和第二绝缘带128一起设置在定子叠片组30和绕组126之间，并提供抵抗可能发生的电冲击的双绝缘阻挡。可能的电冲击指的是如果电机发生故障用户可能会与易碰触金属接触，而故障时会引起电流流到工具的易碰触金属部分上。
在另一个实施方式中，壳体14由不导电材料构成，从而在电机10内部提供了一个除前述双绝缘阻挡之外的补充绝缘层。在另一个可选实施方式中，在定子叠片组30安装到壳体14之前，插入定子叠片组30到诸如模铸塑料支架、壳体或套筒(未示出)的非导电中间装置中。利用将定子叠片组30插入到该中间装置而将定子叠片组30插入到电机壳体中。在这个实施方式中，塑料支架容纳定子叠片组30，并随后装配到壳体14中，进而在电流流经的电机10部分与易碰触金属之间提供一个可替换的补充绝缘层。
图8是电机10(图2中示出)的截面图。在电子换向无刷电机10中，空气从通风端盖22进入，分散到封装盘98和主控制PCB82的周围，经过由散热片102和106的突出翼片形成的通道，继续流到定子绕组126上，经过并分散到定子叠片组30的周围，经过冷却风扇62，再排出轴承端盖26。
由于封装盘98和主PCB82阻碍了更多的空气直通流入散热片102和106，从而阻止了这种气流。壳体14的模铸工艺进一步造成了对气流的阻碍。为了有效地模铸和生产出壳体14，必须在模制物的内部铁心和外部腔侧增加偏斜结构。这个偏斜结构闭合了壳体14内壁和封装盘98之间的空间，从而进一步限制了气流分散到电机中。
图9是壳体14(图2中示出)的示意图，示出了用于模铸壳体14的铁心和空腔的分隔线的位置。将壳体14设计成在壳体14的顶端或后部具有比公知的电子换向无刷电机壳体更大的面积。增加的面积在封装盘98(图4中示出)的周围提供更大的空间，这将会增强气流通过电机10(图1中示出)。
通常，当为诸如电机壳体14的电机壳体设计模制工具时，要在模制工具上设计成铁心上具有指定的偏斜角度θ，以及在空腔中具有指定偏斜角度α，以可以轻易从模子上卸下壳体。并入铁心和空腔中的斜度在壳体的侧壁上形成锥度，壳体侧壁从铁心和空腔之间的分隔线处延伸出去。明确地说，空腔中的偏斜角度α在壳体的外表面上形成了锥度。
在模铸过程中，铁心和空腔结合和分开处的接触面被称为分隔线。偏斜角度θ和α是相对垂直于分隔线的平面所测得。由于偏斜角度α在外部表面上形成了锥度，还有分隔线偏离壳体顶端或者分隔线越靠近基部端，所以壳体的顶端外径将会更小。壳体顶端的内径直接与外径有关。因此，分隔线越偏离壳体的顶端，顶端的内部直径将越小，从而为空气在壳体顶端的流动提供更少的范围。
参考图9，壳体14的分隔线位于更靠近壳体顶端“D”，而不是处于或邻近壳体的基部端“P”，公知的电机壳体通常是这样的情况。具有位于靠近壳体14顶端D的分隔线将减少外部表面130的锥度量，因此提供了增大的顶端外径，进而提供了增大的壳体14顶端内径。增大的内径将增加顶端处的面积，进而为空气在封装盘98(图4中示出)周围的流动提供更大的空间。
因此，电子换向无刷电机10提供了一种可装配到针对典型通用电机的现有安装配置中的标准电机。电机10包括一个具有凸出部分的壳体，其中两个大电容设置在凸出部分中，从而提供了一种具有比得上典型通用电机的整体轴向长度的无刷电机。另外，通过对位置传感器和定子采用同一模制铁心的安装特性得以实现位置传感器与定子的精确对准。进一步，电机10实现了电子换向无刷电机中的双绝缘设计。再有，对电机10的设计中，通过移动模制铁心和空腔的分隔线的位置而改善了气流通过电机，从而允许壳体采用更小锥度进行模铸，进而为空气在电机的电子控制模块周围的流动提供更多的空间。
本发明已经描述了几种实施方式，对本领域技术人员来说，可以在权利要求的精神范围内对本发明进行调整改变。

Claims (20)

1、一种电子换向无刷电机，包括：
一个具有圆周内壁的单一模制壳体，定子完全容纳在该壳体的圆周内壁内；
至少一个位置传感器，用于在电机工作时检测所述电机的转子的位置；
一个整体地形成在所述壳体一个轴端的桥，该桥被配置为在所述桥的内部中空区内支撑所述位置传感器；
多个整体地形成在所述壳体内壁上的定位凸缘，所述定位凸缘被配置为与形成在定子外表面上的沟槽啮合；
其中，所述定位凸缘和所述桥都整体地形成在所述壳体上，消除在所述电机的组装过程中所述位置传感器对不准所述定子的可能性。
2、根据权利要求1的电机，进一步包括配置为覆盖所述桥顶部的传感器盖。
3、根据权利要求2的电机，进一步包括配置为支撑转子并覆盖所述桥的底部的轴承。
4、根据权利要求3的电机，其中所述的传感器盖和所述的轴承进一步配置为形成包围所述位置传感器的密封腔，以保护所述传感器不受污染。
5、根据权利要求3的电机，其中所述传感器盖和所述轴承进一步配置为形成包围所述位置传感器的密封腔，以保护所述传感器免于因为外部光源的影响而引起误触发。
6、根据权利要求1的电机，其中所述定子包括多个整体地形成在所述定子上的定子沟槽，所述的沟槽配置为当定子压入壳体时与所述多个定位凸缘啮合，从而在所述壳体内将所述定子按角度定位。
7、一种将电子换向电机的位置传感器相对于电机定子位置对准的方法，该方法包括：
形成一个具有圆周内壁的单一模制壳体、多个整体地形成在圆周内壁上的定位凸缘、一个整体地形成的端壁和一个整体地形成在端壁上的位置传感器桥；
将至少一个位置传感器固定到位置传感器桥上；和
插入定子到壳体中，通过定位凸缘与形成在定子外表面上的沟槽啮合的方式，将定子完全容纳在该单一壳体的圆周内壁内，以利用定位凸缘将定子的角方向相对于位置传感器桥对准，从而消除在电机组装过程中定子相对于位置传感器对不准的可能性。
8、根据权利要求7的方法，其中插入定子包括压入定子到壳体，并当压入定子到壳体时，多个定位凸缘与多个定子沟槽啮合。
9、根据权利要求7的方法，进一步包括保护位置传感器不受污染。
10、根据权利要求9的方法，其中保护位置传感器不受污染包括提供一个包围该位置传感器的密封腔。
11、根据权利要求10的方法，其中提供一个密封腔包括：
用传感器盖覆盖桥的顶部；和
用轴承覆盖桥的底部。
12、根据权利要求7的方法，进一步包括保护位置传感器免于因为外部光源的影响而引起误触发。
13、根据权利要求12的方法，其中保护位置传感器免于误触发包括提供一个包围该位置传感器的密封腔。
14、根据权利要求13的方法，其中提供一个密封腔包括：
用传感器盖覆盖桥的顶部；和
用轴承覆盖桥的底部。
15、一种电子换向无刷电机，包括：
一个单一模制壳体，该壳体包括：
具有至少一个定位凸缘的圆周内壁，定子完全容纳在该壳体的圆周内壁内；
整体地形成的端壁；
至少一个整体地形成在所述端壁的位置传感器桥，所述位置传感器桥具有一个内部中空区；
一个位置传感器，其固定在所述位置传感器桥上，以使该位置传感器放置在所述内部中空区里；
一个定子，该定子的外表面具有在所述定子插入到所述壳体时适于与定位凸缘啮合的沟槽；
其中，所述定位凸缘和所述桥都整体地形成在所述壳体上，消除在所述电机的组装过程中所述定子与所述位置传感器对不准的可能性。
16、根据权利要求15的电机，其中利用所述整体地形成的桥和所述多个整体地形成的定位凸缘，所述壳体配置为将所述位置传感器相对于所述定子的位置对准。
17、根据权利要求15的电机，进一步包括包围位置传感器的密封腔，所述密封腔包括：
配置为覆盖所述桥顶部的传感器盖；和
配置为支撑转子和覆盖所述桥底部的轴承。
18、根据权利要求17的电机，其中所述的密封腔配置为保护所述位置传感器不受污染和不会被外界光源引起误触发。
19、一种无刷电机的模制壳体，在组装过程中，该壳体可使定子和至少一个转子位置传感器元件相对于彼此对准，所述壳体包括：
圆周壁部分，其形成可完全插入定子的内部区，所述圆周壁部分包括至少一个整体地形成在其内表面上的定位凸缘，其中所述定位凸缘适于与形成于所述定子的外表面一部分上的沟槽啮合，以便在将定子插入到所述圆周壁部分时，所述定子在所述壳体内角定位；
整体地形成在圆周壁部分上的端壁，其限定出所述定子界限的一部分；
所述的端壁具有一个开口，用于允许在所述定子内的转子轴突出穿过所述定子；
与所述端壁整体地形成的位置传感器桥部分，该部分紧挨所述开口，所述位置传感器桥适于相对所述端壁固定地支撑至少一个位置传感器；
其中，所述定位凸缘和所述位置传感器桥都整体形成在所述壳体上，消除在所述电机的组装过程中所述定子相对于所述转子对不准的可能性。
20、一种组装无刷电机的方法，包括：
提供具有圆周壁部分的单一模制壳体，定子完全容纳在该壳体的圆周壁部分内；至少一个整体地形成在该圆周壁部分的内表面上的定位元件，具有开口的端壁，紧挨着开口并整体地形成在端壁上的安装桥；
提供定子，该定子的外表面具有在将定子插入所述圆周壁部分时适于与定位元件啮合的沟槽；
提供至少一个用于检测位于定子内的转子轴位置的位置传感器；
将所述定子插入到所述圆周壁部分中，以让形成于定子的外表面上的沟槽与定位元件啮合，并以角方向将定子放入到壳体内；
将转子插入定子中，以让转子轴突出通过端壁上的开口并紧挨着该安装桥；
固定位置传感器在安装桥上；
其中安装桥将位置传感器相对于定子角对准。
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