CN213484595U - 一种无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无刷直流电机，定子组件、转子组件、前端盖组件、后端盖组件以及线束，前端盖组件与后端盖组件配合，前端盖组件内插入定子组件，定子组件内插设有转子组件，转子组件两端伸出前端盖组件和后端盖组件，后端盖组件与定子组件之间设有控制板组件，线束安装在后端盖组件上；定子组件包括定子铁芯和线圈骨架，所述定子铁芯的内孔周壁上设有若干齿槽，每个齿槽的前端部分分别朝两侧延伸形成齿部，每个齿槽的齿部的外侧壁上设有以齿槽中心对称分布设置的气隙槽，取消传统有刷直流电机中的电刷和换向器，取而代之的是半导体开关元器件，从而实现机械换向转为电子换向；使得原有有刷电机上存在的缺点得到很大的改善。

Description

一种无刷直流电机

技术领域

本实用新型涉及用于智能升降系统的一种无刷直流电机。

背景技术

电动升降立柱被广泛应用于家居、医疗等领域。如US13831319公开的一种线性驱动器和升降台，又如CN111237416A所述的一种智能升降柱传动系统。所述的电动升降系统包括管体、驱动电机、与驱动电机配套的减速箱总成。

目前提供给电动升降系统动力的驱动电机主要是有刷直流电机。有刷直流电机的工作原理及结构为定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器，直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，带动减速箱使其低扭矩高转速的电机输出高转矩低转速来驱动管体升降。

现有的有刷直流电机由于有刷直流电机中电刷和换向器的存在，使得电机的结构比较复杂，且电刷在运行的过程中存在较大的磨损，造成电机的运行可靠性较差，故障较多，后期维护的成本较高，同时电刷在换向的过程中会产生电火花，所以会存在较大的电磁干扰。电刷与换向器相对运行时接触电阻很大，导致电机很大一部分能量用来发热做功，使得电机的效率比较低；

而且相对现有的无刷直流电机存在谐波次数较低，影响转子组件在一个旋转周期内齿槽转矩的变化频率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种使得原有有刷电机上存在的可靠性差、噪音高、维护成本高、电磁干扰、效率低等缺点得到很大的改善，在电动升降系统领域意义重大的无刷直流电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无刷直流电机，包括定子组件、转子组件、前端盖组件、后端盖组件以及线束，前端盖组件与后端盖组件配合，前端盖组件内插入定子组件，定子组件内插设有转子组件，转子组件两端伸出前端盖组件和后端盖组件，后端盖组件与定子组件之间设有控制板组件，线束安装在后端盖组件上；

定子组件包括定子铁芯和线圈骨架，所述定子铁芯的内孔周壁上设有若干齿槽，每个齿槽的前端部分分别朝两侧延伸形成齿部，每个齿槽的齿部的外侧壁上设有以齿槽中心对称分布设置的气隙槽。

进一步的，气隙槽为偶数，气隙槽的弧长L为0.1a＜L＜0.3a，其宽度D为0.1b＜D＜0.5b，a为齿部的弧长，b为齿部的宽度。进一步的，无刷直流电机采用分数槽集中绕组结构，使用分数槽集中绕组结构的好处在于：a、能削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波；b、能削弱齿谐波电势的幅值，改善电动势的波形；c、能减小因气隙磁导变化引起的每极磁通的脉振幅值，减少磁极表面的脉振损耗。

进一步的，为了解决插针在插入插针孔时插针孔底部的气体排出问题，定子铁芯的轴向两端上安装有线圈骨架，定子铁芯上端面的线圈骨架上开设有插针孔，插针孔内插设有插针，插针与插针孔配合后形成干涉区域和排气孔，插针连接线圈绕组和控制板组件，且插针与插针孔为过盈配合。

进一步的，定子组件还包括线圈绕组，所述线圈绕组插入齿槽中，且线圈绕组绕制在线圈骨架的容纳槽内。

进一步的，线圈骨架包括上骨架和下骨架，所述上骨架和下骨架分别套设在定子铁芯轴向上下两端面上，上骨架上设有与插针配合的插针孔。

进一步的，转子组件包括转子铁芯、转轴以及永磁体，所述转子铁芯内孔中插入转轴，转子铁芯的外周壁上开设有若干槽孔，槽孔内安装有永磁体，永磁体粘结在槽孔内。

进一步的，前端盖组件包括前端盖、轴承以及减速箱总成，所述的前端盖的容纳腔的上部设有上端板，上端板上开设有轴承孔，轴承铆压在轴承孔内，前端盖的容纳腔底部安装有减速箱总成。

进一步的，后端盖组件包括后端盖和后端盖轴承，所述后端盖的内腔中开设有后端盖轴承孔，后盖轴承安装在后端盖轴承孔内。

进一步的，控制板组件分为内置集成式控制板组件或外置式控制板组件。

本实用新型的有益效果是：本实用新型取消传统有刷直流电机中的电刷和换向器，取而代之的是半导体开关元器件，从而实现机械换向转为电子换向；

使得原有有刷电机上存在的可靠性差、噪音高、维护成本高、电磁干扰、效率低等缺点得到很大的改善，在电动升降系统领域意义重大；

且气隙槽是转子组件在一个旋转周期内齿槽转矩的变化频率增加，使其主要作用的谐波次数增加达到降低齿槽转矩的作用；

同时，也解决了插针在插入插针孔时插针孔底部的气体排出问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的爆炸图；

图2是本实用新型定子铁芯局部示意图；

图3是本实用新型插针与插针孔配合示意图；

图4是本实用新型定子组件的爆炸图；

图5是本实用新型转子组件的结构示意图；

图6是本实用新型前端盖组件的剖视图；

图7是本实用新型后端盖组件的爆炸图。

图中：1.定子组件，11.定子铁芯，111.齿槽，1111.齿部，1112.气隙槽，1113.第二齿部，12.线圈骨架，121.上骨架，122.下骨架，1211插针孔，1212.干涉区域，1213.排气孔，13.线圈绕组，14.插针，

2.转子组件，21.转子铁芯，22.转轴，23.永磁体，

3.前端盖组件，31.前端盖，311.轴承孔，312.容纳腔，32.轴承，33.减速箱总成，

4.后端盖组件，41.后端盖，411.后端盖轴承孔，42.后盖轴承，

5.控制板组件，6.线束，7.紧固螺钉。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1～7所示的一种无刷直流电机，包括定子组件1、转子组件2、前端盖组件3、后端盖组件4以及线束6，前端盖组件3与后端盖组件4配合并通过紧固螺钉7锁紧，前端盖组件3内插入定子组件1，定子组件1内插设有转子组件2，转子组件2两端伸出前端盖组件3和后端盖组件4，后端盖组件4与定子组件1之间设有控制板组件5，线束6安装在后端盖组件4上；

如图2所示定子组件1包括定子铁芯11和线圈骨架12，定子铁芯11的内孔周壁上设有若干齿槽111，定子铁芯11的齿槽111的槽数Z＝6，转子极数p＝2或4，电机相数m＝3；

每个齿槽111的前端部分分别朝两侧延伸形成齿部1111，每个齿槽111的齿部111的外侧壁上设有以齿槽中心对称分布设置的气隙槽1112；

气隙槽1112为偶数，气隙槽1112的弧长L为0.1a＜L＜0.3a，其宽度D为0.1b＜D＜0.5b，a为齿部1111的弧长，b为齿部1111的宽度，增加气隙槽1112的作用类似于增加了定子铁芯的槽数Z，从而可以使转子组件在一个旋转周期内齿槽转矩的变化频率增加，使其主要作用的谐波次数增加。根据齿槽转矩频谱的特性可知，各频次成分中基波成分幅值最大，所以基波频次越高将会有效降低基波幅值，从而达到降低齿槽转矩的作用。

如图3所示定子铁芯11的轴向两端上安装有线圈骨架12，定子铁芯11上端面的线圈骨架12上开设有插针孔1211，插针孔1211内插设有插针14，插针孔1211为圆形，插针14为方形，插针14与插针孔1211过盈配合后形成干涉区域1212和排气孔1213，该区域靠插针14的直角边切削或挤压线圈骨架12的上骨架121,被切削或挤压变形的骨架材料会被推移到排气孔1213内，排气孔的好处是既能达到排气效果又能储存多余材料的问题，插针14连接线圈绕组13和控制板组件5。

如图4所示的定子组件1的外径D1≤45mm，其细长比λ＝L1/D1，L1为定子组件1的高度，λ为0.6～1.6，定子铁芯11上有6个齿槽111；

定子组件1还包括线圈绕组13，线圈绕组13上设有与定子铁芯11齿槽数相同的容纳槽，线圈绕组13插入齿槽111中，且线圈绕组13绕制在线圈骨架12的容纳槽内，用于线圈绕组13绕制。

线圈骨架12包括上骨架121和下骨架122，所述上骨架121和下骨架122分别套设在定子铁芯11轴向上下两端面上，上骨架121上设有与插针14配合的插针孔1211。

如图5所示转子组件2包括转子铁芯21、转轴22以及永磁体23，所述转子铁芯21内孔中插入转轴22，转子组件2由于定子铁芯11尺寸的限制使得转子组件2的外径较小，所以为考虑产品的生产工艺性，转子铁芯21的外周壁上开设有若干槽孔，槽孔内安装有永磁体23，选用2对永磁体23，永磁体23粘结在槽孔212内，转子铁芯21采用导磁性能较好的硅钢片材料，永磁体23采用稀土永磁材料。

如图6所示前端盖组件3包括前端盖31、轴承32以及减速箱总成33，所述的前端盖31的容纳腔312的上部设有上端板，上端板上开设有轴承孔311，轴承32铆压在轴承孔311内，前端盖31的容纳腔312底部(即在轴承32的对立面设置的容纳腔)安装有减速箱总成33。

如图7所示的后端盖组件4包括后端盖41和后端盖轴承42，所述后端盖41的内腔中开设有后端盖轴承孔411，后盖轴承42铆压在后端盖轴承孔411内。

如图1所示的控制板组件5根据客户需求设置分为内置集成式控制板组件或外置式控制板组件，内置式主要由单片机、主控电路、功率管前级驱动电路、电子换向器、霍尔信号检测电路组成，内置集成式只需外部供驱动电源及升降指令(电机正反转信号)即可，将电机驱动控制部分完全设置在电机内部，更利于客户的模块化设计；

外置式主要由霍尔信号检测电路组成，用于输出转子的位置信号，外置式是在控制板上只设置用于接收转子磁极位置的霍尔元器件，对外输出转子位置信号，该方案更倾向于同一控制单元同时控制多个独立的电动升降系统。

工作原理：

线圈绕组13绕在定子铁芯11上形成定子组件1，永磁体23固定在转子铁芯21上然后与转轴22固定从而形成转子组件2；

直流电源的电能通过控制板组件5中控制器处理后依靠改变输出到定子线圈上的电流波交变频率及波形，在线圈绕组13的线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场，该磁场驱动固定在转轴22上的永磁体23，所以线圈绕组13产生的磁场驱动转子组件2旋转从而实现了电机的运行。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。

Claims (10)

1.一种无刷直流电机，包括定子组件(1)、转子组件(2)、前端盖组件(3)、后端盖组件(4)以及线束(6)，其特征在于：所述的前端盖组件(3)与后端盖组件(4)配合，前端盖组件(3)内插入定子组件(1)，定子组件(1)内插设有转子组件(2)，转子组件(2)两端伸出前端盖组件(3)和后端盖组件(4)，后端盖组件(4)与定子组件(1)之间设有控制板组件(5)，线束(6)安装在后端盖组件(4)上；

所述定子组件(1)包括定子铁芯(11)和线圈骨架(12)，所述定子铁芯(11)的内孔周壁上设有若干齿槽(111)，每个齿槽(111)的前端部分分别朝两侧延伸形成齿部(1111)，每个齿部(1111)的外侧壁上设有以齿槽中心对称分布设置的气隙槽(1112)。

2.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的气隙槽(1112)为偶数，气隙槽(1112)的弧长L为0.1a＜L＜0.3a，其宽度D为0.1b＜D＜0.5b，a为齿部(1111)的弧长，b为齿部(1111)的宽度。

3.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：无刷直流电机采用分数槽集中绕组结构。

4.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的定子铁芯(11)的轴向两端上安装有线圈骨架(12)，定子铁芯(11)上端面的线圈骨架(12)上开设有插针孔(1211)，插针孔(1211)内插设有插针(14)，插针(14)与插针孔(1211)配合后形成干涉区域(1212)和排气孔(1213)，插针(14)连接线圈绕组(13)和控制板组件(5)。

5.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的定子组件(1)还包括线圈绕组(13)，所述线圈绕组(13)插入齿槽(111)中，且线圈绕组(13)绕制在线圈骨架(12)的容纳槽内。

6.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的线圈骨架(12)包括上骨架(121)和下骨架(122)，所述上骨架(121)和下骨架(122)分别套设在定子铁芯(11)轴向上下两端面上，上骨架(121)上设有与插针(14)配合的插针孔(1211)。

7.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的转子组件(2)包括转子铁芯(21)、转轴(22)以及永磁体(23)，所述转子铁芯(21)内孔中插入转轴(22)，转子铁芯(21)的外周壁上开设有若干槽孔，槽孔内安装有永磁体(23)。

8.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的前端盖组件(3)包括前端盖(31)、轴承(32)以及减速箱总成(33)，所述的前端盖(31)的容纳腔(312)的上部设有上端板，上端板上开设有轴承孔(311)，轴承(32)安装在轴承孔(311)内，前端盖(31)的容纳腔(312)底部安装有减速箱总成(33)。

9.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的后端盖组件(4)包括后端盖(41)和后端盖轴承(42)，所述后端盖(41)的内腔中开设有后端盖轴承孔(411)，后盖轴承(42)安装在后端盖轴承孔(411)内。

10.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述的控制板组件(5)分为内置集成式控制板组件或外置式控制板组件。

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