CN206432799U - 一种轻量紧凑型电机及其所应用的轻量紧凑型一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻量紧凑型电机及其所应用的轻量紧凑型一体机，包括至少具有一个单相叠板的PCB板定子，单相叠板包括上、下层板，上、下层板上沿其圆周分别设有若干第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元，上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端所在位置均相同，任一位置相对应的第一螺旋线圈单元端部和第二螺旋线圈单元的端部分别作为进、出线端，除进、出线端外相同位置的第一螺旋线圈单元端部与第二螺旋线圈单元的端部相连，该轻量紧凑型电机，一单相叠板即形成一独立的单相线圈绕组，其独立性好，制作简单、效率高。

Description

一种轻量紧凑型电机及其所应用的轻量紧凑型一体机

技术领域

本实用新型涉及一种电机，特别是指一种轻量紧凑型电机及其所应用的轻量紧凑型一体机。

背景技术

航空或航海领域，通常要求所使用的电机体积小、质量轻，以减小飞机或船只的载重。然而传统电机，其定子绕组的制作大都是在铁芯上绕上导线，不仅定子绕组加工繁琐，且因定子绕组匝数多，电机整体体积、质量均较大。为解决上述问题，中国专利申请公开说明书CN 105896760 A中，公开了一种应用模块化PCB定子的盘式无铁芯永磁电机，包括转子和定子，定子由PCB电路板沿轴向叠置而成，每个PCB电路板至少均分为两个模块，每个模块上沿周向均匀印制有相同的绕组线圈，周向上相邻两个所述模块的绕组线圈串联或并联连接，轴向上相邻两个PCB电路板的绕组线圈串联或并联连接。该应用模块化PCB定子的盘式无铁芯永磁电机，将多相线路即多个绕组线圈集成于同一模块上，周向上相邻的模块串连接，多个绕组线圈在同一模块上，易造成连线错误，且一旦定好绕组线圈相数并制作好后，无法作相数更换。

发明内容

本实用新型的目的之一在于提供一种轻量紧凑型电机。

一种轻量紧凑型电机，包括PCB板定子、分布于PCB板定子两侧同轴设置的磁钢转子、以及电子模块，所述PCB板定子包括至少一个单相叠板，所述单相叠板包括上、下层板，上、下层板上沿其圆周分别设有若干第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元，所述上层板上第一螺旋线圈单元的数量和分布位置与下层板上第二螺旋线圈单元的数量和分布位置均相同，上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端所在位置均相同，上层板上任意一第一螺旋线圈单元的一端以及下层板上与该端位置相对应的第二螺旋线圈单元的一端分别作为进、出线端，除进、出线端外其余上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端均通过过线柱相连。

进一步地，单相叠板的数量为若干，若干单相叠板同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置。该设置可形成数量相对应的多相轻量紧凑型电机。

进一步地，电子模块集成于PCB板定子上。该设置，可进一步减小轻量紧凑型电机整体积和质量。

进一步地，PCB板定子的两侧面上分别固定有加强环。PCB板定子的材质使其不耐高温，即高温下的PCB板定子较易变形损坏，加强环的设置，增加了PCB板定子的结构强度，可有效避免磁钢PCB板定子的变形损坏，提高了轻量紧凑型电机整体的使用寿命。

进一步地，PCB板定子为若干，若干PCB板定子同轴设置，每个PCB板定子的两侧均分别同轴设置有磁钢转子。多个PCB板定子与两侧磁钢转子的组合，可增大轻量紧凑型电机的输出功率，进而使其可满足各种不同的应用场所。

进一步地，两相邻PCB板定子间的两磁钢转子为一体结构。相比两相邻PCB板定子间的两磁钢转子单独设置，该结构，可使轻量紧凑型电机的整体体积和质量更小。

本实用新型的目的之二在于提供了本实用新型的目的之一提供的轻量紧凑型电机所应用的一种轻量紧凑型一体机。

一种轻量紧凑型一体机，包括本实用新型目的之一提供的轻量紧凑型电机、散热壳和端盖，所述端盖中部设有第一安装槽，单侧的散热壳位于与其同侧的端盖的第一安装槽内，所述散热壳靠近端盖的一侧面上沿其圆周设有若干径向散射分布的第一隔板，端盖第一安装槽的端面上沿其圆周贯通设有若干进风口，所述进风口由若干第二隔板分隔而成，端盖第一安装槽圆周侧壁上设有若干贯通的出风口，所述散热壳和端盖中其一可转动设置、另一固定设置，固定设置的散热壳或端盖上设有第二安装槽，所述电子模块位于第二安装槽内，所述两端盖固定连接。

进一步地，所述磁钢转子沿可转动设置的散热壳或端盖圆周均匀分布并固定。将磁钢转子与起散热作用的第一隔板（或第二隔板）设置于同一安装结构散热壳（或端盖）上，可转动设置的散热壳（或端盖）一方面用于磁钢转子的固定，另一方面使转动时在其上第一隔板（或第二隔板）的作用下可形成径向风，对同侧端盖（或散热壳）进行散热，其结构更简单、紧凑。

进一步地，散热壳可转动设置、端盖固定设置，PCB板定子为环形结构，PCB板定子两侧的散热壳为磁性材料，两散热壳间、PCB板定子内同轴设有一导磁块，所述导磁块套固于一转轴上，导磁块上套固有一位于PCB板定子内的非导磁环，所述两散热壳套固于转轴上并与导磁块接触，固定于散热壳上的磁钢转子为散热壳靠近PCB板定子侧的侧面向外凸出的凸块，所述PCB板定子与端盖固定连接。为磁性材料的两散热壳与中间的导磁块接触后形成一磁体，在导磁块内外环边外漏磁场被转轴和非导磁环屏蔽后，两散热壳上靠近PCB板定子侧的侧面外凸且位置相对应的凸块间路径最短，形成磁路，用作磁钢转子，即该种结构下，磁钢转子与散热壳为一体结构，避免了小体积散热壳上磁钢转子的繁琐安装，其结构简单、牢固。

进一步地，端盖可转动设置、散热壳固定设置，两散热壳通过轴承轴与PCB板定子固定连接，所述两端盖可转动地固定于轴承轴上，两端盖上沿其圆周设有用于安装磁钢转子的安装孔，磁钢转子分别位于安装孔内，端盖侧面固定有与其上若干钢磁钢转子形成的环形位置相对应的压环。压环用于限制磁钢转子的轴向移动，使磁钢转子固定于端盖的安装孔内，相比于将磁钢转子焊于或端盖上，该设置使磁钢转子可灵活拆装，进而使电机组装方便。

本实用新型轻量紧凑型电机，通过上、下层板上第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元结构与位置的合理设置，实现上、下层板上第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元的依次连接，进而形成带有单相线圈绕组的单相叠板，该轻量紧凑型电机，一单相叠板即形成一独立的单相线圈绕组，制作简单，特别是制作三相或多相PCB板电机时，只需将三个或多相单相叠板同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置即可，各单相叠板上的线圈绕组无全部或部分共用组成PCB板定子的单相叠板，独立性好，PCB板定子制作简单、效率高。

附图说明

图1为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的侧视结构示意图；

图3为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的单块PCB板定子和加强环的结构示意图；

图4为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的单块PCB板定子和加强环的装配结构示意图；

图5为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的单块PCB板定子的装配结构示意图；

图6为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的单相叠板的上层板的结构示意图；

图7为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的单相叠板的下层板的结构示意图；

图8为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的单相叠板的第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元的连接结构示意图；

图9为本实用新型轻量紧凑型电机一种实施方式的若干单相叠板的第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元的连接结构示意图；

图10为本实用新型轻量紧凑型一体机第一种实施方式的结构示意图；

图11为本实用新型轻量紧凑型一体机第一种实施方式的装配结构示意图；

图12为本实用新型轻量紧凑型一体机第一种实施方式不包括端盖的半剖结构示意图；

图13为本实用新型轻量紧凑型一体机第二种实施方式的结构示意图；

图14为本实用新型轻量紧凑型一体机第二种实施方式的装配结构示意图；

图15为本实用新型轻量紧凑型一体机第二种实施方式的不包括端盖和磁钢转子的结构示意图；

图16为本实用新型轻量紧凑型一体机第三种实施方式的装配结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型轻量紧凑型电机及其所应用的轻量紧凑型一体机的具体实施方式作详细的说明：

如图1、图2、图5至图9，本实用新型轻量紧凑型电机，包括PCB板定子1、分布于PCB板定子1两侧同轴设置的磁钢转子2、以及电子模块3，所述PCB板定子1包括至少一个单相叠板10，所述单相叠板10包括上、下层板（11，12），上、下层板（11，12）上沿其圆周分别设有若干第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121，所述上层板11上第一螺旋线圈单元111的数量和分布位置与下层板12上第二螺旋线圈单元121的数量和分布位置均相同，上层板11上第一螺旋线圈单元111的内端与下层板12上相对应位置第二螺旋线圈单元121的内端、上层板11上第一螺旋线圈单元111的外端与下层板12上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元121的外端所在位置均相同，上层板11上任意一第一螺旋线圈单元111的一端以及下层板12上与该端位置相对应的第二螺旋线圈单元121的一端分别作为进、出线端（112、122），除进、出线端（112、122）外其余上层板11上第一螺旋线圈单元111的内端与下层板12上相对应位置第二螺旋线圈单元121的内端、上层板11上第一螺旋线圈单元111的外端与下层板12上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元121的外端均通过过线柱13相连。

如图5和图8所示，单相叠板10的数量为若干，若干单相叠板10同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置。该设置可形成数量相对应的多相轻量紧凑型电机。

如图1和图3，电子模块4集成于PCB板定子1上。该设置，可进一步减小轻量紧凑型电机整体积和质量。

如图4所示，PCB板定子1的两侧面上分别固定有加强环14。PCB板定子1的材质使其不耐高温，即高温下的PCB板定子1较易变形损坏，加强环14的设置，增加了PCB板定子1的结构强度，可有效避免磁钢PCB板定子1的变形损坏，提高了轻量紧凑型电机整体的使用寿命。

如图1和图2所示，PCB板定子1为若干，若干PCB板定子1同轴设置，每个PCB板定子1的两侧均分别同轴设置有磁钢转子2。多个PCB板定子1与两侧磁钢转子2的组合，可增大轻量紧凑型电机的输出功率，进而使其可满足各种不同的应用场所。

如图2，两相邻PCB板定子1间的两磁钢转子2为一体结构。相比两相邻PCB板定子1间的两磁钢转子2单独设置，该结构，可使轻量紧凑型电机的整体体积和质量更小。

本实用新型轻量紧凑型电机，通过上、下层板（11，12）上第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈单元121结构与位置的合理设置，实现上、下层板（11，12）上第一螺旋线圈单元111和第二螺旋线圈121单元的依次连接，进而形成带有单相线圈绕组的单相叠板10，该轻量紧凑型电机，一单相叠板10即形成一独立的单相线圈绕组，制作简单，特别是制作三相或多相PCB板电机时，只需将三个或多相单相叠板10同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置即可，各单相叠板10上的线圈绕组无全部或部分共用组成PCB板定子的单相叠板，独立性好，PCB板定子制作简单、效率高。

本实用新型还提供了一种轻量紧凑型一体机。

图10至图12示出了本实用新型轻量紧凑型一体机的第一种实施方式。如图3至图12所示，一种轻量紧凑型机电一体机，包括本实用新型轻量紧凑型电机、散热壳4和端盖5，所述端盖5中部设有第一安装槽51，单侧散热壳4位于与其同侧的端盖5的第一安装槽51内，所述散热壳4靠近端盖5的一侧面上沿其圆周设有若干径向散射分布的第一隔板41，端盖第一安装槽51的端面上沿其圆周设有若干进风口52，所述进风口52由若干第二隔板53分隔而成，端盖第一安装槽51圆周侧壁上设有若干贯通的出风口54，所述散热壳4可转动设置、端盖5固定设置，固定设置的散热壳4上设有第二安装槽45，所述电子模块3位于第二安装槽45内，所述两端盖5固定连接。

如图11和图12所示，所述磁钢转子2沿可转动设置的散热壳4圆周均匀分布并固定。将磁钢转子2与起散热作用的第一隔板41设置于同一安装结构散热壳4上，可转动设置的散热壳4一方面用于磁钢转子2的固定，另一方面使转动时在其上第一隔板41的作用下可形成径向风，对同侧端盖5进行散热，其结构更简单、紧凑。

如图11和图12所示，PCB板定子1为环形结构，PCB板定子1两侧的散热壳4为磁性材料，两散热壳4间、PCB板定子1内同轴设有一导磁块6，所述导磁块6套固于一转轴7上，导磁块6上套固有一位于PCB板定子1内的非导磁环8，所述两散热壳4套固于转轴7上并与导磁块6接触，固定于散热壳4上的磁钢转子2为散热壳4靠近PCB板定子1侧的侧面向外凸出的凸块，所述PCB板定子1与端盖5固定连接。为磁性材料的两散热壳4与中间的导磁块6接触后形成一磁体，在导磁块6内外环边外漏磁场被转轴7和非导磁环8屏蔽后，两散热壳4上靠近PCB板定子1侧的侧面外凸且位置相对应的凸块间路径最短，形成磁路，用作磁钢转子2，即该种结构下，磁钢转子2与散热壳4为一体结构，避免了小体积散热壳4上磁钢转子2的繁琐安装，其结构简单、牢固。

如图11和图12所示，两加强环14均位于PCB板定子1径向内部边缘处。该设置，使PCB板定子1径向上的内、外部加强固定，PCB板定子1牢固性更好。

在本发明的第一种实施例中，主要产热的电子模块3置于固定设置的端盖5的第二安装槽45内，并将热量传导给两侧端盖5，以增大散热面；同侧可转动设置的散热壳4转动时，在其上第一隔板41的作用下可形成径向风；同侧散热壳4位于同侧端盖5的第一安装槽51内，以便散热壳4产生的径向风流至端盖5，实现对同侧端盖5的散热。具体地，风由端盖5上的进风口52进，在散热壳4的作用下，由端盖5上出风口54出。

图13至图15示出了本实用新型轻量紧凑型一体机的第二种实施方式。本实用新型的第二种实施方式与第一种实施方式的区别是，所述端盖5可转动设置、散热壳4固定设置，固定设置的散热壳4上设有第二安装槽45。

如图14所示，所述磁钢转子2沿可转动设置的端盖5圆周均匀分布并固定。将磁钢转子2与起散热作用的第二隔板53设置于同一安装结构端盖5上，可转动设置的端盖5一方面用于磁钢转子2的固定，另一方面使转动时在其上第二隔板53的作用下可形成径向风，对同侧散热壳4进行散热，其结构更简单、紧凑。

如图14和图15所示，两散热壳4通过轴承轴9与PCB板定子1固定连接，所述两端盖5可转动地固定于轴承轴9上，两端盖5上沿其圆周设有用于安装磁钢转子2的安装孔21，磁钢转子2分别位于安装孔21内，端盖5侧面固定有与其上若干钢磁钢转子2形成的环形位置相对应的压环22。压环22用于限制磁钢转子2的轴向移动，使磁钢转子2固定于端盖5的安装孔21内，相比于将磁钢转子2焊于或端盖5上，该设置使磁钢转子2可灵活拆装，进而使电机组装方便。

如图14所示，端盖安装孔21为内侧表面积小外侧表面积大的梯形体，所述磁钢转子2形状与安装孔21形状相对应。一方面，梯形体的结构使磁钢转子2可更方便地安装于端盖安装孔21内，另一方面，梯形体的端盖安装孔21本身可限制磁钢转子2轴向向内的移动，即端盖5仅外侧面设置一压环22即可，而无需两侧面均设置压环22，进而使结构更简单，质量更轻。

如图14和图15所示，两加强环14均位于PCB板定子1径向外部边缘处。该设置，使PCB板定子1径向上的内、外部加强固定，PCB板定子1牢固性更好。

在本实用新型的第二种实施例中，主要产热的电子模块3置于固定设置的散热壳4的第二安装槽45内，并将热量传导给两侧散热壳4，带有第一隔板41的散热壳4可大大增大散热面；同侧可转动设置的端盖5转动时，在其上第二隔板53的作用下形成径向风；同侧散热壳4位于同侧端盖5的第一安装槽51内，以便端盖5产生的径向风将散热壳4上的热量带走，实现对同侧散热壳4的散热。具体地，风由端盖5上的进风口52进，在端盖5第二隔板53的作用下，经第一安装槽51同侧散热壳4后由端盖5上的出风口54出。

图16示出了本实用新型轻量紧凑型机电一体机的第三种实施方式。本实用新型的第三种实施方式与第一种实施方式的区别是，PCB板定子1为若干，若干PCB板定子1同轴设置，每个PCB板定子1的两侧均分别同轴设置有磁钢转子2。

在本实用新型的第三种实施例中，多个PCB板定子1与两侧磁钢转子2的组合，可增大轻量紧凑型电机的输出功率，进而使其可满足各种不同的应用场所。

Claims (10)

1.一种轻量紧凑型电机，包括PCB板定子、分布于PCB板定子两侧同轴设置的磁钢转子、以及电子模块，其特征在于：所述PCB板定子包括至少一个单相叠板，所述单相叠板包括上、下层板，上、下层板上沿其圆周分别设有若干第一螺旋线圈单元和第二螺旋线圈单元，所述上层板上第一螺旋线圈单元的数量和分布位置与下层板上第二螺旋线圈单元的数量和分布位置均相同，上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端所在位置均相同，上层板上任意一第一螺旋线圈单元的一端以及下层板上与该端位置相对应的第二螺旋线圈单元的一端分别作为进、出线端，除进、出线端外其余上层板上第一螺旋线圈单元的内端与下层板上相对应位置第二螺旋线圈单元的内端、上层板上第一螺旋线圈单元的外端与下层板上同一旋转方向上相邻第二螺旋线圈单元的外端均通过过线柱相连。

2.根据权利要求1所述的轻量紧凑型电机，其特征在于：单相叠板的数量为若干，若干单相叠板同轴且于圆周上均匀错开一角度叠置。

3.根据权利要求1所述的轻量紧凑型电机，其特征在于：电子模块集成于PCB板定子上。

4.根据权利要求1所述的轻量紧凑型电机，其特征在于：PCB板定子的两侧面上分别固定有加强环。

5.根据权利要求1所述的轻量紧凑型电机，其特征在于：PCB板定子为若干，若干PCB板定子同轴设置，每个PCB板定子的两侧均分别同轴设置有磁钢转子。

6.根据权利要求5所述的轻量紧凑型电机，其特征在于：两相邻PCB板定子间的两磁钢转子为一体结构。

7.一种轻量紧凑型一体机，其特征在于：包括权利要求1至权利要求6中任一项权利要求所述的轻量紧凑型电机、散热壳和端盖，所述端盖中部设有第一安装槽，单侧的散热壳位于与其同侧的端盖的第一安装槽内，所述散热壳靠近端盖的一侧面上沿其圆周设有若干径向散射分布的第一隔板，端盖第一安装槽的端面上沿其圆周贯通设有若干进风口，所述进风口由若干第二隔板分隔而成，端盖第一安装槽圆周侧壁上设有若干贯通的出风口，所述散热壳和端盖中其一可转动设置、另一固定设置，固定设置的散热壳或端盖上设有第二安装槽，所述电子模块位于第二安装槽内，所述两端盖固定连接。

8.根据权利要求7所述的轻量紧凑型一体机，其特征在于：所述磁钢转子沿可转动设置的散热壳或端盖圆周均匀分布并固定。

9.根据权利要求7所述的轻量紧凑型一体机，其特征在于：散热壳可转动设置、端盖固定设置，PCB板定子为环形结构，PCB板定子两侧的散热壳为磁性材料，两散热壳间、PCB板定子内同轴设有一导磁块，所述导磁块套固于一转轴上，导磁块上套固有一位于PCB板定子内的非导磁环，所述两散热壳套固于转轴上并与导磁块接触，固定于散热壳上的磁钢转子为散热壳靠近PCB板定子侧的侧面向外凸出的凸块，所述PCB板定子与端盖固定连接。

10.根据权利要求7所述的轻量紧凑型一体机，其特征在于：端盖可转动设置、散热壳固定设置，两散热壳通过轴承轴与PCB板定子固定连接，所述两端盖可转动地固定于轴承轴上，两端盖上沿其圆周设有用于安装磁钢转子的安装孔，磁钢转子分别位于安装孔内，端盖侧面固定有与其上若干钢磁钢转子形成的环形位置相对应的压环。