CN204794626U - 电动工具无刷电机控制器散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种电动工具无刷电机控制器散热结构，有效改善了现有技术中无刷电机控制器使用寿命较短，可靠性较低的问题。该散热结构应用于无刷电机控制系统，系统包括壳体、控制器、转子和定子；转子包括芯轴、转子铁芯和风叶；定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯上环形均布有槽，绕组固定设置在槽内；定子与转子间隙配合，控制器上设置有交流电接入端和直流电输出端，定子与直流电输出端相连；所述散热结构为在所述风叶转动时，带动空气流动所形成的通风道，所述控制器设置在所述通风道中。该电动工具无刷电机控制器散热结构设计巧妙，显著提高了无刷电机控制器的使用寿命和可靠性，实施方便，易于推广应用。

Description

电动工具无刷电机控制器散热结构

技术领域

本实用新型涉及电机控制器散热技术领域，具体而言，涉及一种电动工具无刷电机控制器散热结构。

背景技术

无刷电机又称无刷直流电机，主要由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。经研究发现，现有的无刷直流电机的控制器没有设置在合理的通风道内，这种设计结构，整体散热效果较差，过高的温度使得无刷电机控制器的使用寿命较短，可靠性较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种电动工具无刷电机控制器散热结构，以改善现有技术中无刷电机控制器的使用寿命较短，可靠性较低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电动工具无刷电机控制器散热结构，应用于无刷电机控制系统，所述控制系统包括壳体、控制器，以及设置于所述壳体内的转子和定子；

所述转子包括芯轴、转子铁芯和风叶，所述风叶和转子铁芯固定套设在所述芯轴上；

所述定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯上环形均布有槽，所述绕组固定设置在所述槽内；

所述定子与所述转子间隙配合，所述控制器上设置有交流电接入端和直流电输出端，所述定子与所述直流电输出端相连；

所述散热结构为在所述风叶转动时，带动空气流动所形成的通风道，所述控制器设置在所述通风道中。

其中，优选控制器由外壳与线路板组成，交流电接入端和直流电输出端连接在线路板上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述散热结构包括设置于所述壳体上的通风槽，所述控制器设置在所述风叶转动时，带动空气在所述通风槽中流动所形成的通风道中。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述壳体顶部设有顶盖，底部设有后罩，所述顶盖和后罩上均设置有所述通风槽，所述控制器设置在所述风叶转动时，带动空气在所述顶盖上的通风槽与所述后罩上的通风槽中流通所形成的通风道中。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述顶盖与所述后罩之间设有中间盖，所述转子的顶部设有第一轴承，所述中间盖与所述第一轴承固定连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述控制器设于所述后罩与所述定子之间，所述通风槽包括设于所述后罩上的下通风槽。

本实用新型实施例中，优选所述壳体由铝制材料制造而成，为了进一步提高散热效果，优选所述壳体上还安装有散热块。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制器设于所述中间盖与所述转子之间，所述通风槽包括多个上通风槽，所述多个上通风槽均布在所述中间盖和所述顶盖上。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述控制器设于所述定子与所述转子之间，所述通风槽为多个，多个所述通风槽均布在所述中间盖、所述顶盖和所述后罩上。

结合第一方面，或第一方面的第一种～第六种任意一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述定子铁芯的上下表面贴附有绝缘片，沿所述定子铁芯环形均布的槽中设有绝缘型定子槽衬。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述转子铁芯上嵌入设置有多个磁瓦。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述转子铁芯的上端和下端分别设有端板。

本实用新型实施例中，通过对无刷电机的壳体、转子、定子等结构的巧妙设计，以及对交直流转换线路板的巧妙集成，无需如现有技术般采用换向器碳刷进行换向，通过交直流转换线路板即可完成交直流变换，通过对壳体、风叶等的巧妙设计，使得风叶在转动时带动空气流动形成通风道，作为控制器散热结构，将控制器设置在“通风道”内，从而实现了快速散热，显著提高了无刷电机，特别是无刷电机中的控制器的使用寿命和可靠性。

进一步地，本实用新型实施例中，控制器包括交直流转换线路板，通过对交直流转换线路板的巧妙集成，改善了现有技术中的无刷电机一般只能使用直流电源的局限，线路板可以直接接入交流电源，将交流电源转换为直流电源供电，使用更为方便，符合实际需求。

本实用新型实施例中的电动工具无刷电机控制器散热结构结构简单、实施方便、能提高无刷电机控制器的散热性能，从而提高无刷电机控制器的使用寿命和可靠性，符合实际需求，具有实质性特点和进步，适合大规模推广应用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型实施例的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种转子的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种转子的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种定子的主视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种定子的俯视图；

图5是本实用新型实施例提供的一种控制器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种电机的整体结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的另一种电机的整体结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种电机的整体结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的另一种电机的整体结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的另一种转子的结构示意图；

图11是本实用新型实施例提供的一种后罩的主视图；

图12是本实用新型实施例提供的一种后罩的俯视图；

图13是本实用新型实施例提供的一种顶盖的主视图；

图14是本实用新型实施例提供的一种顶盖的俯视图；

图15是本实用新型实施例提供的一种中间盖的主视图；

图16是本实用新型实施例提供的一种中间盖的俯视图。

上述附图中，附图标志对应的名称为：

转子100；定子200；线路板300；壳体400；电缆线500；芯轴101；中间盖102；风叶103；第一轴承104；齿形凹槽105；端板106；第二轴承107；磁瓦108；定子铁芯201；绕组202；绝缘片203；槽204；定子槽衬205；引出线206；顶盖301；后罩302；交流电接入端303；直流电输出端304；护套305；控制器306，下通风槽307，外壳308，上通风槽309。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

为了改善现有技术中因散热效果较差，高温使得电动工具无刷电机控制器的使用寿命较短，可靠性较低的问题，本实用新型实施例提供了一种电动工具无刷电机控制器散热结构，应用于无刷电机控制系统，所述控制系统包括壳体400、控制器306，以及设置于所述壳体400内的转子100和定子200，所述转子100包括芯轴101、转子铁芯和风叶103，所述风叶103和转子铁芯固定套设在所述芯轴101上；所述定子200包括定子铁芯201和绕组202，所述定子铁芯201上环形均布有槽204，所述绕组202固定设置在所述槽204内，如图3、图4所示；所述定子200与所述转子100间隙配合，所述控制器306上设置有交流电接入端303和直流电输出端304，如图5所示，所述定子200与所述直流电输出端304相连；所述散热结构为在所述风叶103转动时，带动空气流动所形成的通风道，本实施例中，优选所述散热结构包括设置于所述壳体400上的通风槽，所述控制器306设置在所述风叶103转动时，带动空气在所述通风槽中流动所形成的通风道中，如图6～图9所示。优选控制器306包括外壳308和线路板300，交流电接入端303和直流电输出端304设置在线路板300上；优选所述芯轴101的上端设有齿形凹槽105，如图1、图2所示。

其中，为了确保无刷直流电机的可靠运行，优选所述定子铁芯201的上下表面贴附有绝缘片203，沿所述定子铁芯201环形均布的槽204中设有绝缘型定子槽衬205。所述转子铁芯的上端和下端分别设有端板106，如图10所示。

在上述基础上，参阅图1～图10，本实用新型实施例中的电动工具无刷电机控制系统包括转子100、定子200和交直流转换线路板300；其中，转子100套设在定子200内，所述定子200与所述线路板300之间采用电连接，为了确保线路板300正常工作，在实施时线路板300可连接其他组件；所述转子100包括芯轴101、转子铁芯和风叶103，所述风叶103和转子铁芯固定套设在所述芯轴101上，所述芯轴101的上端设有齿形凹槽105；考虑到实际情况，优选所述芯轴101的底部套设有第二轴承107；所述定子200包括定子铁芯201、绕组202、绝缘片203和定子槽衬205，所述绝缘片203贴附在所述定子铁芯201的上下表面；所述定子铁芯201上环形均布有槽204，所述绕组202固定设置在所述槽204内；所述定子200与所述转子100采用间隙配合；线路板300及其组件设置于所述壳体400内，所述线路板300上设置有交流电接入端303和直流电输出端304。

散热结构的设计方式有多种，为了实现有效散热及隔热，如图6～图9所示，优选所述壳体400顶部设有顶盖301，底部设有后罩302，所述顶盖301和后罩302上均设置有所述通风槽，所述控制器306设置在所述风叶103转动时，带动空气在所述顶盖301上的通风槽与所述后罩302上的通风槽中流通所形成的通风道中。

优选所述顶盖301与所述后罩302之间设有中间盖102，根据实际需求，中间盖102可与顶盖301一体式设计，所述转子100的顶部设有第一轴承104，所述中间盖102与所述第一轴承104固定连接。

由于散热结构主要用于实现控制器306散热，在实施时，优选根据控制器306设置位置的不同，将散热结构设在壳体400不同位置处。例如：所述控制器306设于所述后罩302与所述定子200之间，所述通风槽307设于所述后罩302上；控制器306设于所述中间盖102与所述转子100之间，所述通风槽可包括多个上通风槽309和多个下通风槽307，所述多个上通风槽309均布在所述中间盖102和所述顶盖301上或壳体400上方；所述控制器306设于所述定子200与所述转子100之间，多个所述下通风槽307均布在所述后罩302上或壳体400下方；如图6所示，控制器306具体设于定子200与第二轴承之间107；如图7所示，控制器306具体设于后罩302与第二轴承之间107；又例如：所述控制器306设于所述中间盖102与所述转子100之间，所述上通风槽309为多个，多个所述上通风槽309均布在所述中间盖102、所述顶盖301或所述壳体400上方，如图8所示，所述控制器306具体设于所述风叶103与所述转子100之间。又例如：所述控制器306设于所述定子200与所述转子100之间，所述下通风槽307为多个，多个所述下通风槽307均布在所述后罩302或所述壳体400下方，如图9所示，所述控制器306具体设于所述第一轴承104与所述定子200之间。

上述中，顶盖301、后罩302和中间盖102的设计结构有多种，本实用新型实施例中提供了其中一种设计结构，如图11～图16所示。

在上述散热结构的基础上，为了进一步提高无刷电机控制器的散热效果，优选所述壳体400由散热效果较好的铝制材料制造而成，优选所述壳体400上还安装有散热块。散热结构和散热块的设计，以及铝制材料的选取，能够充分确保电机中控制器306运行的可靠性，从而确保电机运行的可靠性。

为了确保无刷直流电机性能的稳定性，优选所述转子铁芯上嵌入设置有多个磁瓦108，磁瓦108能替代励磁线圈产生恒定磁势源，使无刷直流电机具有结构简单、维修方便、重量轻、体积小等优点。考虑到实际需求，磁瓦108可为两个或两个以上，以通过多个磁瓦108给转子100提供足够的磁力，足够数量的磁瓦108能够保证转子100转动的平稳性。优选转子铁芯两端设有端板106，芯轴101上端连接第一轴承104、下端连接第二轴承107，如图1所示。

考虑到实施的便捷性，优选所述定子200通过引出线206与所述直流电输出端304相连。

考虑到实施时控制器的使用寿命和安全性，在连接有电缆线500时，优选电缆线500出线口处设有绝缘护套305。

为了确保连接的便捷性，如图4所示，优选所述绕组202上设置有引出线206，所述引出线206与所述线路板300上的直流电输出端304电连接。

为了使得本实用新型实施例的工作原理更为清楚，本实用新型实施例提供了其中一种工作方式：

电动工具无刷电机控制器散热结构在工作时，线路板300主要起电源的适配器控制作用，线路板300上的交流电接入端303与外界的交流电源相连，为电机提供动力；线路板300的第一个主要作用是将外界的交流电源转换为直流电源，第二个主要作用为在所述线路板300上设置有一套电子电路，该电子电路能够识别电机绕组202的反电动势零点，并得出转子100的位置信息，从而实现绕组202里电流的通、断和方向的改变。优选定子200上设置的为三相Y型连接的电枢绕组202，当电源接通时，任何时候都有两相绕组202同时通电，绕组202上电流的导通与截止则是通过线路板300控制实现。

控制器工作过程中产生的热量通过通风槽307形成的通风道快速散发，确保控制器处于正常工作温度范围内。

本实用新型实施例中，通过对无刷电机的壳体400、转子100、定子200等结构的巧妙设计，以及对交直流转换线路板300的巧妙集成，无需如现有技术般采用换向器碳刷进行换向，通过交直流转换线路板300即可完成交直流变换，控制器306设于下通风槽307与上通风槽309形成的“通风道”内，从而实现了快速散热，摒弃了现有技术中在转子100芯轴101上设齿轮的设计结构，无需在转子100芯轴101上设齿轮，通过在转子100芯轴101端部设齿形凹槽105来完成齿轮的相应功能，齿形凹槽105与转子100芯轴101一体式设置，这种结构能够有效减小转子100体积，节约成本，避免了现有技术中因另设齿轮导致的在使用过程中齿轮与转子100芯轴101之间松动，影响系统正常工作，可靠性较高，设计十分巧妙。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型实施例某些功能可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的现有程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型的功能实现不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电动工具无刷电机控制器散热结构，应用于无刷电机控制系统，其特征在于，所述控制系统包括壳体、控制器，以及设置于所述壳体内的转子和定子；

所述转子包括芯轴、转子铁芯和风叶，所述风叶和转子铁芯固定套设在所述芯轴上；

所述定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯上环形均布有槽，所述绕组固定设置在所述槽内；

所述定子与所述转子间隙配合，所述控制器上设置有交流电接入端和直流电输出端，所述定子与所述直流电输出端相连；

所述散热结构为在所述风叶转动时，带动空气流动所形成的通风道，所述控制器设置在所述通风道中。

2.根据权利要求1所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述散热结构包括设置于所述壳体上的通风槽，所述控制器设置在所述风叶转动时，带动空气在所述通风槽中流动所形成的通风道中。

3.根据权利要求2所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述壳体顶部设有顶盖，底部设有后罩，所述顶盖和后罩上均设置有所述通风槽，所述控制器设置在所述风叶转动时，带动空气在所述顶盖上的通风槽与所述后罩上的通风槽中流通所形成的通风道中。

4.根据权利要求3所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述顶盖与所述后罩之间设有中间盖，所述转子的顶部设有第一轴承，所述中间盖与所述第一轴承固定连接。

5.根据权利要求3所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述控制器设于所述后罩与所述定子之间，所述通风槽包括设于所述后罩上的下通风槽。

6.根据权利要求4所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述控制器设于所述中间盖与所述转子之间，所述通风槽包括多个上通风槽，所述多个上通风槽均布在所述中间盖和所述顶盖上。

7.根据权利要求4所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述控制器设于所述定子与所述转子之间，所述通风槽为多个，多个所述通风槽均布在所述中间盖、所述顶盖和所述后罩上。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述定子铁芯的上下表面贴附有绝缘片，沿所述定子铁芯环形均布的槽中设有绝缘型定子槽衬。

9.根据权利要求8所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述转子铁芯上嵌入设置有多个磁瓦。

10.根据权利要求9所述的电动工具无刷电机控制器散热结构，其特征在于，所述转子铁芯的上端和下端分别设有端板。