CN212343445U - 无刷外转子电机 - Google Patents

Abstract

一种无刷外转子电机，包括内定子和外转子，所述内定子包括定子铁芯，所述外转子包括轴向延伸的转轴及固定于所述转轴上的机壳。所述机壳包括外圆侧壁及位于所述外圆侧壁一端的端壁，所述外圆侧壁与所述端壁围设有收容腔，所述定子铁芯在径向上位于所述转轴与所述外圆侧壁之间，所述外转子包括一体成型且固持于所述机壳上的保持架，所述保持架收容于所述收容腔内，且设有凸伸入所述收容腔内的数个风叶。所述风叶沿周向均匀分布以形成风扇，所述风扇邻近所述定子铁芯，从而使得所述无刷外转子电机的散热效果好且电机性能可以发挥的更充分；同时，所述保持架具有容纳磁极的磁极槽，以固定支撑所述磁极，从而提高所述磁极的固定精度。

Description

无刷外转子电机

[技术领域]

本实用新型涉及一种无刷外转子电机，特别涉及一种散热效果好的无刷外转子电机。

[背景技术]

无刷外转子电机因其功率密度大、体积小而被广泛应用在各个领域，例如电链锯、吹风机、打草机也是目前无刷外转子电机应用的设备之一。电链锯、吹风机、打草机中的无刷外转子电机包括内定子与外转子，内定子安装在机壳内且具有定子绕组，外转子的主体环绕内定子外周且具有磁极。然而，无刷外转子电机散热通常通过在铸铝结构件上设计带风扇结构，使得电机整体尺寸大，工艺复杂，成本高。

中国实用新型专利公告第CN209217852U号揭露了一种直驱电机，所述直驱电机包括定子和转子，所述转子具有一体成型的机壳，所述机壳上具有底壁以及与底壁相连的周壁。所述机壳的底壁上开设有通风孔以形成风扇，该风扇结构一定程度上解决了电机整体尺寸大、成本高的问题。然而，该风扇是自机壳的底壁上冲压成型，使得所述风扇的叶片受底壁限制不能做成复杂结构，且叶片的高度与数量也不能进行有效的设计；并且电机的尺寸增大到一定尺寸时，机壳的厚度也会增大到一定数值，此时，机壳的底壁上冲压成型风扇会有较大的难度，从而该风扇结构的使用具有很大的局限性，不具有广泛的适用性。

鉴于此，确有必要提供一种改进的无刷外转子电机，以克服先前技术存在的缺陷。

[实用新型内容]

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种散热效果好的无刷外转子电机，该无刷外转子电机在保证其性能的同时降低了其成本。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种无刷外转子电机，包括内定子和外转子，所述内定子包括定子铁芯，所述外转子包括轴向延伸的转轴及固定于所述转轴上的机壳。所述机壳包括外圆侧壁及位于所述外圆侧壁一端的端壁，所述外圆侧壁与所述端壁围设有收容腔，所述定子铁芯在径向上位于所述转轴与所述外圆侧壁之间，所述外转子包括一体成型且固持于所述机壳上的保持架，所述保持架收容于所述收容腔内，且设有凸伸入所述收容腔内的数个风叶。

进一步改进方案为：所述保持架设有固定于所述外圆侧壁的内壁面的外环，数个所述风叶自所述外环的内壁面向内延伸。

进一步改进方案为：所述风叶沿周向均匀分布以形成风扇，所述风扇邻近所述定子铁芯，且所述风扇到所述内定子的距离为2.5～5mm。

进一步改进方案为：所述风叶在轴向方向上位于所述定子铁芯与所述端壁之间，且所述风叶的轴向一端邻近所述定子铁芯，而轴向另一端则延伸至所述端壁的内壁面。

进一步改进方案为：所述保持架与所述转轴未连接，且所述风叶与所述转轴之间的间距不小于0.5mm。

进一步改进方案为：所述外转子包括贴合于所述外圆侧壁的内壁面且沿周向均匀分布的数个磁极，所述保持架在轴向上位于所述磁极与所述端壁之间，且所述保持架设有自所述外环邻近所述磁极的一端凹陷形成的磁极槽，所述磁极槽对应所述磁极设置且至少部分容纳所述磁极，以固定所述磁极。

进一步改进方案为：所述机壳设有自所述端壁末端向所述内定子凸伸的內缘部，所述保持架设置于所述內缘部与所述外圆侧壁之间。

进一步改进方案为：所述保持架设有内环，所述风叶连接于所述内环上，且所述内环位于所述內缘部与所述外圆侧壁之间。

进一步改进方案为：所述机壳包括位于所述端壁中央的轴孔，所述内缘部自所述轴孔的内侧沿轴向延伸，所述转轴穿过所述轴孔且与所述内缘部配合，以将所述机壳固定至所述转轴上。

进一步改进方案为：所述外转子还包括固定于所述转轴上的平衡环，所述平衡环贴靠于所述机壳的所述端壁的外壁面，且所述平衡环与所述保持架分别位于所述端壁的轴向两端。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：所述机壳包括外圆侧壁及位于外圆侧壁一端的端壁，所述外圆侧壁与端壁围设有收容腔，所述外转子包括一体成型且固持于机壳上的保持架，所述保持架收容于收容腔内且设有凸伸入收容腔内的数个风叶。所述风叶沿周向均匀分布以形成风扇，所述风扇邻近定子铁芯，从而使得所述无刷外转子电机的散热效果好且电机性能可以发挥的更充分；所述保持架具有容纳磁极的磁极槽，以固定支撑磁极，从而提高所述磁极的固定精度。同时，所述保持架为注塑成型件，其叶片的形状、数量及高度等可进行多样化设计，满足产品多样化的需求；进一步的，所述平衡环设置于机壳的外侧，便于电机平衡量的修正。

[附图说明]

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细的说明:

图1是本实用新型较佳实施例的无刷外转子电机的立体示意图；

图2是图1所示的无刷外转子电机的部分分解图；

图3是图1所示的无刷外转子电机沿轴向的剖视图；

图4是图2所示的无刷外转子电机中外转子的分解示意图；

图5是图4所示的外转子中保持架的立体示意图；

图6是图5所示的保持架的主视图；

图7是图本实用新型中保持架的第二实施例的立体示意图。

图中附图标记的含义：

100、无刷外转子电机 10、外转子 11、转轴 12、机壳 120、轴孔 121、外圆侧壁 122、端壁 123、通孔 124、内缘部 125、收容腔 13、保持架 131、外环 132、内环133、叶片 134、磁极槽 135、通道 14、磁极 15、平衡环 16、保持架 161、外环 163、叶片 164、磁极槽 20、内定子

[具体实施方式]

请参阅图1至图6所示为本实用新型涉及的一种无刷外转子电机100，其应用于一电动工具上且具有效率高、寿命长等特点。所述无刷外转子电机100包括外转子10及内定子20，所述外转子10包覆于内定子20的外侧且相对于内定子20转动。

请参阅图2所示，所述内定子20包括定子铁芯，也就是定子冲片；优选的，所述定子铁芯的外径为50～95mm。本实施方式中，所述定子铁芯具有12个定子槽，每个定子槽用来绕放定子线圈，通过定子槽上绕线形成3相绕组，所述定子槽的槽与槽之间存在着定子齿用来提供磁密，从而产生电磁转矩，定子槽与定子冲片的内孔之间构成定子轭用来提供轭部磁密。

请参阅图3及图4所示，所述外转子10包括轴向延伸的转轴11、固定于转轴11上的机壳12及固持于机壳12内的保持架13与数个磁极14。所述机壳12为一体成型的金属件且包括外圆侧壁121及位于外圆侧壁121一端的圆形端壁122，所述外圆侧壁121与端壁122围设有收容腔125，所述定子铁芯在径向上位于转轴11与外圆侧壁121之间。所述机壳12包括位于端壁122中央的轴孔120及自轴孔120的内侧沿轴向延伸的内缘部124，所述内缘部124自端壁122末端向内定子20凸伸形成。所述转轴11穿过轴孔120且与内缘部124配合，以将所述机壳12固定至转轴11上，此时，所述转轴11带动机壳12共同旋转。

结合图5所示，所述保持架13为一体成型的注塑件且收容于收容腔125内，所述保持架13包括固定于外圆侧壁121的内壁面的外环131、位于內缘部124与外圆侧壁121之间的内环132及位于外环131与内环132之间的数个风叶133，所述风叶133自外环131的内壁面向内延伸且风叶133远离外环131的一侧连接固定至内环132上。所述保持架13设置于內缘部124与外圆侧壁121之间，且所述保持架13与转轴11未连接，所述风叶133与转轴11之间的间距不小于0.5mm，从而避免所述风叶133与转轴11之间的干涉。同时，所述风叶133凸伸入收容腔125内且沿周向均匀分布以形成风扇，所述风扇邻近内定子20的定子铁芯，从而使得所述无刷外转子电机100的散热效果好且电机性能可以发挥的更充分。

由于所述保持架13采用的是为密度1.0～1.4g/cm^3左右的注塑件，相较于传统设计中的压铸铝材件而言重量轻，外转子10在工作时由于转动惯量小会减小起动电流，从而提高开关的响应速度。同时，对于有刹车需求的工况中可以降低电路中的刹车电流，从而提高无刷外转子电机100的刹车寿命；并且可以适当降低电机的绝缘材料的耐热选择以及漆包线的耐温等级。

所述保持架13的风叶133的数量可以根据产品的不同要求以及外转子内部的空间结构进行灵活选择，本实施方式中所述风叶的数量为15个；所述风叶133的形状也可以进行多种设计，以对应产品的需求，例如：所述风叶133可朝向转轴11的轴线延伸且偏斜设置以形成轴流式风扇，且所述风叶的偏斜角度为10度，以进一步提高所述无刷外转子电机100的风量。本实用新型的保持架13的风扇结构相较于传统设计中机壳上成型风扇结构而言，所述保持架13的风扇设计具有广泛的适用性；尤其是所述无刷外转子电机100的外径为60～110mm且为低转速无刷外转子电机时有明显改善。

本实施方式中，所述风叶133在轴向方向上位于定子铁芯与端壁122之间，且所述风叶133的轴向一端邻近定子铁芯，而轴向另一端则延伸至端壁122的内壁面。所述端壁122设有沿周向均匀分布的数个通孔123，所述保持架13的风叶133之间形成通道135，所述通孔123与通道133相连通以形成风道，在所述外转子10工作时，保证风扇形成的气流流经外转子10以吹向内定子20的定子铁芯。同时，所述风扇到内定子20的距离为2.5～5mm，此时所述无刷外转子电机100达到最好的散热效果。在实际应用中，所述机壳12的端壁122可根据需求而冲压成型不同形状和数量的通孔123，本实施方式中，所述通孔123的数量为4个。

结合图6所示，所述磁极14贴合于机壳12的外圆侧壁122的内壁面且沿周向均匀分布，本实施方式中，所述磁极14的数量为8个，且所述磁极14由铝铁硼材料制成。所述保持架13在轴向上位于磁极14与端壁122之间，且所述保持架13设有自外环131邻近磁极14的一端凹陷形成的磁极槽134，所述磁极槽134对应磁极14设置且至少部分容纳磁极14，以固定支撑所述磁极14，从而保证所述磁极14的固定精度。是以，所述保持架13具有固定支撑磁极14作用的同时还兼具有风扇散热的功效。

本实用新型的保持架13可根据磁极14的数量及形状以设计出相应的磁极槽134，通过相关的公差配合，使磁极14牢固地设置在机壳12的内壁面上；并且，由于所述保持架13为注塑成形，拥有较高的尺寸和位置精度，使得所述磁极14能够根据需要均匀的分布在机壳12的外圆侧壁121上，这有助于所述磁极14能够在一个周期中提供均匀一致的磁场，使得电机的性能得到保障。同时，这对于使用有感传感器(例如霍尔传感器)的无刷电机能够精确的提供磁极位置，使控制器的驱动能量得到最有效的输出利用，从而提高无刷外转子电机100的转速精度且减小负载转矩波动。

同时，所述无刷外转子电机100在运行过程中会提供相应的转矩输出来驱动相关的部件进行工作，由于力的相互作用，会使磁极14在外转子10的机壳12内沿外圆侧壁121的内壁面产生相应的切向力，所述保持架13的磁极槽134的两侧会对磁极14进行周向固定并提供支撑，这可以大大减小对固定磁极14的胶水品质特性的要求，对于胶水的选择应用范围更广泛；并且所述磁极槽134两侧的高度可以根据电机输出功率的大小和磁极14的高度进行设计。

所述外转子10还包括固定于转轴11上的平衡环15，所述平衡环15贴靠于机壳12的端壁122的外壁面，且所述平衡环15与保持架13分别位于端壁122的轴向两端。所述平衡环15设置于机壳12的外侧，便于电机平衡量的修正；同时，所述平衡环15替代了现有铸铝结构件的风扇上铣削修正平衡量的设计，从而避免了对风扇铣削造成风量减小的弊端。

本实用新型中，所述机壳12包括外圆侧壁121及位于外圆侧壁121一端的端壁122，所述外圆侧壁121与端壁122围设有收容腔125，所述外转子10包括一体成型且固持于机壳12上的保持架13，所述保持架13收容于收容腔125内且设有凸伸入收容腔125内的数个风叶133。所述风叶133沿周向均匀分布以形成风扇，所述风扇邻近定子铁芯，从而使得所述无刷外转子电机100的散热效果好且电机性能可以发挥的更充分；所述保持架13具有容纳磁极14的磁极槽134，以固定支撑磁极14，从而提高所述磁极14的固定精度。同时，所述保持架13为注塑成型件，其叶片的形状、数量及高度等可进行多样化设计，满足产品多样化的需求；进一步的，所述平衡环15设置于机壳12的外侧，便于电机平衡量的修正。

请参阅图7所示，所述第二实施例与第一实施例相比，区别在于保持架16为一体成型的注塑件且包括固定于外圆侧壁121的内壁面的外环161、自外环161的内壁面向内延伸的风叶163及用于容纳磁极14的磁极槽164，而不具有上述内环。所述风叶163沿周向均匀分布以形成风扇，所述风扇邻近内定子20的定子铁芯，从而使得所述无刷外转子电机100的散热效果好且电机性能可以发挥的更充分。本实施方式中，所述风叶163具有足够的强度以使其自由末端无需内环固定。同时，所述风叶163向内延伸时也可不朝向转轴11的轴线延伸，只需能在外转子10工作时产生足够的气流吹向内定子20即可。

本实用新型不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本实用新型原理和范畴的前提下，本实用新型的无刷外转子电机还有很多的替代方案。本实用新型的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (10)

1.一种无刷外转子电机，包括内定子和外转子，所述内定子包括定子铁芯，所述外转子包括轴向延伸的转轴及固定于所述转轴上的机壳；其特征在于：所述机壳包括外圆侧壁及位于所述外圆侧壁一端的端壁，所述外圆侧壁与所述端壁围设有收容腔，所述定子铁芯在径向上位于所述转轴与所述外圆侧壁之间，所述外转子包括一体成型且固持于所述机壳上的保持架，所述保持架收容于所述收容腔内，且设有凸伸入所述收容腔内的数个风叶。

2.根据权利要求1所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述保持架设有固定于所述外圆侧壁的内壁面的外环，数个所述风叶自所述外环的内壁面向内延伸。

3.根据权利要求2所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述风叶沿周向均匀分布以形成风扇，所述风扇邻近所述定子铁芯，且所述风扇到所述内定子的距离为2.5～5mm。

4.根据权利要求3所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述风叶在轴向方向上位于所述定子铁芯与所述端壁之间，且所述风叶的轴向一端邻近所述定子铁芯，而轴向另一端则延伸至所述端壁的内壁面。

5.根据权利要求2所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述保持架与所述转轴未连接，且所述风叶与所述转轴之间的间距不小于0.5mm。

6.根据权利要求2所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述外转子包括贴合于所述外圆侧壁的内壁面且沿周向均匀分布的数个磁极，所述保持架在轴向上位于所述磁极与所述端壁之间，且所述保持架设有自所述外环邻近所述磁极的一端凹陷形成的磁极槽，所述磁极槽对应所述磁极设置且至少部分容纳所述磁极，以固定所述磁极。

7.根据权利要求1所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述机壳设有自所述端壁末端向所述内定子凸伸的內缘部，所述保持架设置于所述內缘部与所述外圆侧壁之间。

8.根据权利要求7所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述保持架设有内环，所述风叶连接于所述内环上，且所述内环位于所述內缘部与所述外圆侧壁之间。

9.根据权利要求7所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述机壳包括位于所述端壁中央的轴孔，所述内缘部自所述轴孔的内侧沿轴向延伸，所述转轴穿过所述轴孔且与所述内缘部配合，以将所述机壳固定至所述转轴上。

10.根据权利要求1所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述外转子还包括固定于所述转轴上的平衡环，所述平衡环贴靠于所述机壳的所述端壁的外壁面，且所述平衡环与所述保持架分别位于所述端壁的轴向两端。

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