CN206620020U - 轮子及其电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种轮子及其电机，该电机包括壳体、转子组件、定子组件以及固定轴，其中，固定轴依次通过壳体、转子组件、定子组件的中心，且与定子组件固定，转子组件与壳体固定，定子组件为PCB板，转子组件为永磁磁铁，永磁磁铁分别设置在PCB板的两侧，PCB板与永磁磁铁共同作用，使得转子组件带动壳体转动。本实用新型提供的电机由于设有PCB板，将PCB板作为电机的定子组件，与永磁磁铁共同作用，使得永磁磁铁带动电机的壳体转动，该电机结构简单、体积小、重量轻且可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及机电技术领域，特别是涉及一种轮子及其电机。
背景技术
电机作为机电能量转换的重要装置，也是电气传动的基础部件，其应用领域广泛、产品品种众多，是电子设备的重要部件。
电机是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。因此，传统的电机需要多个电绕组，电绕组容易出现涡流，从而导致磁损耗和热损耗，并且绕组是绕在铁芯上，造成电机的体积大、重量重以及转化率低等等缺点。
实用新型内容
本实用新型提供一种轮子及其电机，以解决现有技术中电机需要多个电绕组，电绕组容易出现涡流，从而导致磁损耗和热损耗，并且绕组是绕在铁芯上，造成电机的体积大、重量重以及转化率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种电机，所述电机包括壳体、转子组件、定子组件以及固定轴，其中，
所述固定轴依次通过所述壳体、转子组件、定子组件的中心，且与所述定子组件固定，所述转子组件与所述壳体固定，
所述定子组件为PCB板，所述转子组件为永磁磁铁，所述永磁磁铁分别设置在所述PCB板的两侧，所述PCB板与所述永磁磁铁共同作用，使得所述转子组件带动所述壳体转动。
根据本实用新型一实施例，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体固定连接；
所述转子组件包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁与所述第一壳体固定连接，所述第二磁铁与所述第二壳固定连接；
进一步包括第一轴承和第二轴承，所述第一、第二壳体通过所述第一、第二轴承与所述固定轴连接。
根据本实用新型一实施例，所述固定轴进一步包括中间单元和外围单元，所述中间单元穿过所述定子组件，所述外围单元穿过所述转子组件，所述中间单元的形状为方形或者跑道形；
进一步包括固定组件，所述固定组件将所述PCB板固定在所述固定轴上。
根据本实用新型一实施例，所述第一、二磁铁进一步包括第一、二主磁铁和第一、二固定件，所述第一、二固定件用于将所述第一、二主磁铁固定设置在所述第一、二壳体上，其中，所述第一、二固定件设有第一、二凹槽，所述第一、二主磁铁填充所述第一、二凹槽。
根据本实用新型一实施例，所述第一、二主磁铁的形状为圆环，且所述第一、二主磁铁由多个扇形磁铁组成。
根据本实用新型一实施例，进一步包括保护罩，所述保护罩设置在所述PCB板的至少一侧，所述保护罩设置有容腔，用于容纳所述PCB板。
根据本实用新型一实施例，所述保护罩进一步设有保护垫，所述保护垫贴合在所述容腔的内壁，用于缓和所述保护罩与所述PCB板的刚性连接。
根据本实用新型一实施例，所述保护罩为正多边形。
根据本实用新型一实施例，所述PCB板进一步包括霍尔传感器，所述霍尔传感器用于将所述PCB板上的电流进行切换。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种轮子，所述轮子包括轮胎以及上述所述的电机。
本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型提供的电机由于设有PCB板，将PCB板作为电机的定子组件，与永磁磁铁共同作用，使得永磁磁铁带动电机的壳体转动，该电机结构简单、体积小、重量轻且可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，其中：
图1是本实用新型提供的电机第一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型第一实施例的爆炸结构示意图；
图3是本实用新型第一实施例的剖面结构示意图；
图4是本实用新型第一实施例中第一或第二磁铁的爆炸结构示意图；
图5是本实用新型提供的电机第二实施例的爆炸结构示意图；
图6是本实用新型第二实施例的剖面结构示意图；
图7是本实用新型第二实施例中保护罩的结构示意图；
图8是本实用新型提供的轮子一实施例的结构示意图。
具体实施方式
请一并参阅图1至图4，图1是本实用新型提供的电机第一实施例的结构示意图，图2是本实用新型提第一实施例的爆炸结构示意图，图3是本实用新型提第一实施例的剖面结构示意图，图4是本实用新型第一实施例中第一或第二磁铁的爆炸结构示意图。
如图1至图3所示，该电机100包括壳体120、转子组件140、定子组件160以及固定轴180。
其中，固定轴180依次通过壳体120、转子组件140、定子组件160的中心，且与定子组件160固定，转子组件140与壳体120固定，定子组件160为PCB板，转子组件140为永磁磁铁，永磁磁铁140分别设置在PCB板160的两侧，且不与PCB板160相接触，PCB板160与永磁磁铁140共同作用，使得转子组件140带动壳体120转动，将绕组集成到PCB板160上，集成度高，可靠性好，且节约空间。
本实用新型提供的电机100由于设有PCB板160，将PCB板160作为电机100的定子组件160，与永磁磁铁140共同作用，使得永磁磁铁140带动电机100的壳体120转动，该电机100结构简单、体积小、重量轻且可靠性高，可应用于轴不转而壳体转的电机领域，例如独轮车、电动车、电动汽车、风扇等常见产品。
具体的，壳体120包括第一壳体122和第二壳体124，第一壳体122和第二壳体124固定连接；转子组件140包括第一磁铁142和第二磁铁146，第一磁铁142与第一壳体122固定连接，第二磁铁146与第二壳体124固定连接；固定连接是指在机器中有相当多的零件需要彼此连接，且连接件之间不能作相对运动，固定连接的方式可以具体为螺纹连接，键连接或者销连接；其中，本实施例采用螺纹连接，将两个零件紧紧固定在一起。本实施例中，先将第一磁铁142与第一壳体122固定连接，然后将第二磁铁146与第二壳体124固定连接，最后将第一壳体122和第二壳体124固定连接，形成一体使得转子组件140带动壳体120进行转动。
壳体120的材质为轻质金属材料，具体可以为铝或者铝合金，从而可以进一步降低电机100的重量。
电机100进一步包括第一轴承132和第二轴承134，其中，第一壳体122通过第一轴承132与固定轴180连接，第二壳体124通过第二轴承134与固定轴180连接，才能使壳体120相对固定轴180进行转动。其中，在第一轴承132和/或第二轴承134的内侧还可以设置有密封圈，起到密封和隔离作用。
固定轴180包括中间单元182和外围单元184，中间单元182位于两个外围单元184的中间，中间单元182穿过定子组件160，即PCB板，外围单元184穿过转子组件140和壳体120，其中，外围单元184的形状为圆形，使得壳体120通过轴承相对固定轴180进行转动，而中间单元182的形状为方形或者跑道形，并非圆形，从而可以限制定子组件160相对于固定轴180进行转动，PCB板160的中间通孔与中间单元182的形状一致，并且刚好套设在固定轴180的中间单元182处。
固定轴180进一步包括固定组件190，固定组件190将PCB板160固定在固定轴180上。固定组件190可以与固定轴180焊接固定在一起，或者固定组件190与固定轴180一体成型，固定组件190的面积小于PCB板160的面积，固定组件190的形状为圆形或者正多边形，在固定组件190的周围设有多个螺柱192，PCB板160上设有对应数量的定位孔162，多个螺柱192通过定位孔162，再配合螺母，可以将PCB板160固定在固定轴180上。在其他实施例中，还可以在固定组件190的周围设有多个通孔，PCB板160上设有对应数量和大小的定位孔，用匹配的螺柱通过通孔和定位孔，再配合螺母，同样可以将PCB板160固定在固定轴180上。将PCB板160固定在固定轴180上的固定方式在此不做限制，能将PCB板160固定在固定轴180上即口。
请一并参阅图4，第一磁铁142进一步包括第一主磁铁141和第一固定件143，第一固定件143用于将第一主磁铁141固定设置在第一壳体122上，其中，第一固定件143设有第一凹槽144，第一主磁铁141填充第一凹槽144。对应的，第二磁铁146进一步包括第二主磁铁145和第二固定件147，第二固定件147用于将第二主磁铁145固定设置在第二壳体124上，其中，第二固定件147设有第二凹槽148，第二主磁铁145填充第二凹槽148。本实施例中，第一固定件143和第二固定件147的材质为铁，先将第一凹槽144和第二凹槽148加工完成后，再进行第一主磁铁141和第二主磁铁145的填充，贴合度高且稳定性好。
第一主磁铁141和第二主磁铁145为永久型的强力磁铁，强力磁铁是指钕铁硼磁铁，它相比于铁氧体磁铁、铝镍钴、钐钴的磁性能大大的超越了其他几种磁铁，本实施例中，选择剩磁范围为3700～4000T的强力磁铁。
第一主磁铁141和第二主磁铁145的形状为圆环，且第一主磁铁141和第二主磁铁145由多个扇形磁铁组成。多个扇形磁铁的磁极为轴向磁极，多个扇形磁铁沿环向阵列，形成圆环状的第一主磁铁141和第二主磁铁145，多个扇形磁铁的磁极围绕着圆环阵列且交替极性，在相同位置上，第一主磁铁141和第二主磁铁145的扇形磁铁的极性相反。
为配合第一磁铁142和第二磁铁146，PCB板160包括与扇形磁铁对数相对应的扇块电路板，本实施例具体应用例中，PCB板160为多层线路板，具体可以为四层线路板，四层PCB板上每一相的铜线线圈设在同一层，每一层的电流线圈含有四组扇块电路板，每一组扇块电路板为四砸线圈，与四对磁极的扇形磁铁相对应设置，即八个扇形磁铁；PCB板160上还设置有连接相邻的扇块电路板的电路，以将多个扇块电路板之间电连接；采用交替极性的主磁体的设置与PCB板的线圈形状设计相配合，可以提高电机100的转速和扭矩。
请参阅图5和图7，图5是本实用新型提供的电机第二实施例的爆炸结构示意图，图6是本实用新型第二实施例的剖面结构示意图，图7是本实用新型第二实施例中保护罩的结构示意图。
如图5所示，本实施例的结构与第一实施例的结构基本相同，不同的是，本实施例的PCB板260没有设置定位孔，从而使得电机200的扭矩不会对PCB板260的定位孔产生作用，进步不会对PCB板260产生破坏。因此，电机200进一步包括保护罩270，保护罩270的材质为不导磁的刚性材料，具体可以为不导磁的不锈钢金属材料；保护罩270设置在PCB板260的至少一侧，即可以为一侧，也可以为两侧，本实施例中，保护罩270仅设置在PCB板260的一侧，保护罩270设置有容腔272，用于容纳PCB板260，用于将PCB板260径向固定在固定轴280上。保护罩270的厚度范围为0.5～2mm；进一步的，保护罩270的厚度范围为0.6～1.5mm；更进一步的，保护罩270的厚度范围为0.8～1.2mm，使得能够将PCB板260径向固定在固定轴280上。其中，容腔272的厚度大于等于PCB板260的厚度，具体情况，容腔272的厚度等于两个PCB板260的厚度或者多个PCB板260的厚度。
如图7所示，保护罩270的形状为正多边形，包括但不限于正八边形、正十二边形、正二十边形等等；保护罩270是将固定轴280对PCB板260的扭矩分散到正多边形上，因此PCB板260的边形越多，分散效果越好，保护PCB板260的效果越好。
保护罩270上设有多个透气孔274和穿线孔276，透气孔174的形状包括但不限于圆形、星形、正六边形等等，且透气孔174的面积占据保护罩170的面积的范围为50-80％，其透气孔174是用来减少保护罩270的重量，且能够将PCB板260的热量传递出去，穿线孔276用于将PCB板260上的导线引出。
进一步的，保护罩270设有保护垫278，保护垫278的材质为弹性材质，例如橡胶、硅胶、海绵等等，保护垫278贴合在容腔272的内壁，用于缓和保护罩270与PCB板260的刚性连接，使得保护罩270与PCB板260能紧密贴合连接。
本实施例的固定组件290为一对卡簧，一对卡簧290将PCB板260和保护罩270轴向固定在固定轴280上。固定轴280上设有一对卡槽286，一对卡槽286用于限制一对卡簧290轴向移动，一对卡簧290再限制PCB板260和保护罩270轴向移动，从而将PCB板260和保护罩270轴向固定在固定轴280上。
本实用新型提供的电机200由于设有保护罩270和卡簧290，卡簧290将PCB板260和保护罩270轴向固定在固定轴280上，保护罩270将PCB板260径向固定在固定轴280上，同时保护罩270保护PCB板260不被电机200的扭矩损伤，保护罩270和卡簧290共同作用，既能稳固地固定PCB板260，又能更好地保护PCB板260避免损坏。PCB板260是电机200的重要组成部分，其价格占据电机200总价的比例大，大约为50～70％，保护了PCB板260，降低PCB板260被损坏的几率，即节约资源，降低成本。
固定轴280进一步包括通孔288(剖面图见图6)，通孔288用于将PCB板260上的导线引出，其中，通孔288的一端在中间单元处，通孔288的另一端在外围单元处，从而可以将PCB板260上的导线引出壳体220的外部。
PCB板260进一步包括霍尔传感器(图未示)，霍尔传感器用于将PCB板260上的电流进行切换，具体来说，霍尔传感器探测转子组件旋转磁场的位置，再通过逻辑与驱动电路，给相应的绕组激励，即绕组根据电机永磁体的磁场作出反应，从而产生需要的转矩。其中，整个PCB板260还包括接线端子，接线端子的个数匹配电机的电相的个数，霍尔传感器的个数亦匹配电机的电相的个数，例如，当电机的电相的个数为3个时，霍尔传感器的个数也为3个，再加上正负极接线端子，接线端子的数量为共为8个。
参阅图8，图8是本实用新型提供的轮子一实施例的结构示意图。
如图8所示，该轮子10包括轮胎11和上述的电机100或者电机200，其中，轮胎11包裹在电机200的壳体上，轮胎11还可以进行防滑处理，例如增加不规则花纹等等。轮子10还包括控制板，制动器以及导线等等其他电子元件，不是本实用新型的重点，不再一一赘述。
其中，电机100或者电机200的结构参见上文，此处不再赘述。
综上所述，本领域技术人员容易理解，本实用新型提供的电机由于设有PCB板，将PCB板作为电机的定子组件，与永磁磁铁共同作用，使得永磁磁铁带动电机的壳体转动，该电机结构简单、体积小、重量轻且可靠性高。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电机，其特征在于，所述电机包括壳体、转子组件、定子组件以及固定轴；其中，
所述固定轴依次通过所述壳体、转子组件、定子组件的中心，且与所述定子组件固定，所述转子组件与所述壳体固定；
所述定子组件为PCB板，所述转子组件为永磁磁铁，所述永磁磁铁分别设置在所述PCB板的两侧，所述PCB板与所述永磁磁铁共同作用，使得所述转子组件带动所述壳体转动。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，
所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体固定连接；
所述转子组件包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁与所述第一壳体固定连接，所述第二磁铁与所述第二壳固定连接；
进一步包括第一轴承和第二轴承，所述第一、第二壳体通过所述第一、第二轴承与所述固定轴连接。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，
所述固定轴进一步包括中间单元和外围单元，所述中间单元穿过所述定子组件，所述外围单元穿过所述转子组件，所述中间单元的形状为方形或者跑道形；
进一步包括固定组件，所述固定组件将所述PCB板固定在所述固定轴上。
4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，
所述第一、二磁铁进一步包括第一、二主磁铁和第一、二固定件，所述第一、二固定件用于将所述第一、二主磁铁固定设置在所述第一、二壳体上，其中，所述第一、二固定件设有第一、二凹槽，所述第一、二主磁铁填充所述第一、二凹槽。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，
所述第一、二主磁铁的形状为圆环，且所述第一、二主磁铁由多个扇形磁铁组成。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，
进一步包括保护罩，所述保护罩设置在所述PCB板的至少一侧，所述保护罩设置有容腔，用于容纳所述PCB板。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，
所述保护罩进一步设有保护垫，所述保护垫贴合在所述容腔的内壁，用于缓和所述保护罩与所述PCB板的刚性连接。
8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，
所述保护罩为正多边形。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，
所述PCB板进一步包括霍尔传感器，所述霍尔传感器用于将所述PCB板上的电流进行切换。
10.一种轮子，其特征在于，所述轮子包括轮胎以及如权利要求1至9任一所述的电机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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