CN218335642U - 一种薄壁机壳的空心杯无刷电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种薄壁机壳的空心杯无刷电机，包括机壳、固定在机壳内壁上的定子和位于定子内部的转子，定子包括铁芯以及固定在铁芯内侧的空心杯绕组，转子包括转子轴和固定在转子轴外围的永磁体；铁芯呈圆筒形，由硅钢片组成，铁芯的内壁上附有绝缘盾膜，利用高分子胶体层和真空镀膜层的双层膜代替传统的单层派瑞林膜，降低了绝缘膜的厚度；转子沿轴向包括普通段和引流段，引流段的径向外围设有扇齿，在转子和定子之间的气隙之间形成散热流道，在不增加电机直径的前提下提高了散热能力。在满足电机功率、绝缘性和散热性要求的前提下，空心杯无刷电机尽可能缩小了电机直径，满足了空心杯无刷电机在小空间内的安装需求。

Description

一种薄壁机壳的空心杯无刷电机

技术领域

本实用新型涉及微型电机制造领域，具体涉及一种薄壁机壳的空心杯无刷电机。

背景技术

在医疗设备、无人机等需要高端精密驱动的行业中，经常会使用到微型空心杯无刷电机。空心杯无刷电机具有起动和制动迅速、响应快、运行稳定等特点，能够满足对电机的控制性、节能性和拖动性要求。

由于微电机尺寸小，在满足一定的输出功率要求下，很难在有限的空间内解决绝缘和散热的问题。现有的微型空心杯无刷电机主要通过在空心杯绕组表面镀上一层派瑞林膜，以加强其与定子铁芯或外壳之间的绝缘性，并主要依靠自身外壳来自然散热。但是派瑞林膜的厚度一般需要在50微米以上，会较大的增加电机直径。另外微型电机的外壳比较小，通过自然散热效率很低。也有一些微电机产品在外壳表面增加散热翅片、散热环等结构增大其散热面积，但这种做法对散热的提升效果不明显，而且也会增大电机直径。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型提出了一种薄壁机壳的空心杯无刷电机，能够在小直径尺寸下，满足电机功率、绝缘性和散热性的要求。

本实用新型提出了一种薄壁机壳的空心杯无刷电机，包括机壳、固定在机壳内壁上的定子和位于定子内部的转子，定子包括铁芯以及固定在铁芯内侧的空心杯绕组，转子包括转子轴和固定在转子轴外围的永磁体；

铁芯呈圆筒形，由硅钢片组成，铁芯的内壁与空心杯绕组之间设有绝缘盾膜。

优选的，绝缘盾膜包括通过喷涂附着在铁芯表面的高分子胶体层和通过气相沉积附着在高分子胶体层表面的真空镀膜层。

优选的，转子沿轴向包括普通段和引流段，引流段的径向外围设有扇齿。

优选的，扇齿与永磁体一体连接。

优选的，机壳包括筒形的机壳主体，机壳主体的前端设有前端盖、后端设有后端盖；

前端盖上设有用于安装转子轴的前轴承，后端盖上设有用于安装转子轴的后轴承。

优选的，前端盖上开设有前通风孔，后端盖上开设有后通风孔。

优选的，转子设有一段引流段和一段普通段，引流段靠近前端盖一侧。

优选的，机壳主体靠近前端盖一侧的侧壁上开设有侧通风孔。

优选的，引流段沿轴向间隔设置有至少两组扇齿，相邻的两组扇齿之间错位排列。

优选的，空心杯无刷电机还包括电路板，电路板设置在后端盖和转子之间的机壳内腔中，电路板上开设有用于通过气流的透孔；

电路板的表面附有绝缘盾膜。

本实用新型的有益效果：

利用高分子胶体层和真空镀膜层的双层膜代替传统的单层派瑞林膜，降低了绝缘膜的厚度；通过在转子表面设置扇齿，在转子和定子之间的气隙之间形成散热流道，在不增加电机直径的前提下提高了散热能力；

因此，本实用新型在满足电机功率、绝缘性和散热性要求的前提下，尽可能缩小了电机直径，满足了空心杯无刷电机在小空间内的安装需求。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是本实用新型薄壁机壳的空心杯无刷电机的立体图。

图2是本实用新型薄壁机壳的空心杯无刷电机的结构爆炸图。

图3是本实用新型机壳、定子和转子三者组合体的前视图。

图4是本实用新型转子的立体图。

图5是本实用新型转子的径向剖面图。

图6是本实用新型电路板镀绝缘盾膜后的结构示意图。

附图标记：

1-机壳，11-前端盖，111-前轴承，112-前通风孔，113-侧通风孔，12-后端盖，121-后轴承，122-后通风孔，2-定子，21-铁芯，22-空心杯绕组，3-转子，30-转子轴，31-普通段，32-引流段，33-扇齿，33a-A组扇齿，33b-B组扇齿，34-磁钢，35-转子支架，4-绝缘盾膜，41-高分子胶体层，42-真空镀膜层，5-气隙，6-电路板，61-透孔，基板-62，63-元器件。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图及实施例对本实用新型的原理进行详细说明。

本实用新型提出了一种薄壁机壳的空心杯无刷电机，如图1-2所示，包括机壳1、固定在机壳内壁上的定子2和位于定子2内部的转子3，定子2包括铁芯21以及固定在铁芯21内侧的空心杯绕组22，转子3包括转子轴30和固定在转子轴30外围的永磁体；

铁芯21呈圆筒形，由硅钢片组成，铁芯21的内壁与空心杯绕组22之间设有绝缘盾膜4。此处的绝缘盾膜4用于提高铁芯21与空心杯绕组22之间的绝缘性，允许空心杯绕组22通过更大的电流以提高输出功率。

绝缘盾膜4的厚度关系到空心杯无刷电机整体的直径尺寸。本实施例的绝缘盾膜4不同于普通空心杯无刷电机中空心杯绕组22与铁芯21之间的绝缘层。绝缘盾膜4包括高分子胶体层41和真空镀膜层42。高分子胶体层41采用精密喷涂的工艺附着在空心杯绕组22的表面，受工艺的影响，高分子胶体层41在基材尖角或缝隙处容易产生缝隙。真空镀膜层42是由高分子材料在真空环境下通过气相沉积形成在高分子胶体层41的表面。真空气相沉积是利用热蒸发或辉光放电、弧光放电等物理过程，在基材表面沉积所需涂层的技术。真空镀膜层42会填补这些缝隙，使绝缘盾膜4整体的厚度更均匀、表面更光滑，不仅可以避免空心杯绕组22在通过大电流时击穿与铁芯21之间的绝缘层，还提高保护空心杯绕组22的防潮、防尘性能。

由于绝缘盾膜4具有比普通空心杯无刷电机中空心杯绕组22与铁芯21之间的绝缘层更好的绝缘效果，因此在同等功率要求下，可以做的所述绝缘层做的更薄。空心杯绕组22、铁芯21以及机壳1紧贴固定在一起，因此空心杯绕组22与铁芯21之间的绝缘盾膜4更加薄化，也意味着空心杯绕组22、铁芯21以及机壳1的组合可以做的更薄。

由于空心杯无刷电机体积小、表面积小，因此高功率的空心杯无刷电机的散热更加困难。为了解决散热问题对空心杯无刷电机直径尺寸的限制，本实施例中的转子3沿轴向包括普通段31和引流段32，引流段32的径向外围设有扇齿33。扇齿33位于转子3与定子2之间的气隙5中，随着转子3旋转，扇齿33会引起气隙5中的气流单向流动，从而帮助空心杯绕组22散热。即本实施例中的空心杯绕组22，既可以通过铁芯21和机壳1向外部散热，也可以通过气隙5内的空气流动进行散热。

如图3所示，机壳1、铁芯21和空心杯绕组22组合在一起，最外围是机壳1，铁芯21套在机壳内壁上，空心杯绕组22套在铁芯21内壁上。绝缘盾膜4镀在空心杯绕组22表面，因此铁芯21和空心杯绕组22之间夹了一层绝缘盾膜4。

如图4所示，本实施例转子轴30外围的永磁体为三片磁钢34，三片磁钢34与转子轴30之间通过转子支架35固定，扇齿33的根部与磁钢34一体连接。由于气隙5比较狭窄，不可能通过较大风量，并且转子3的转速极高，因此扇齿33可以设计的很短。扇齿33很短也可以避免转子3高速转动时发生抖动。

本实施例中，机壳1包括筒形的机壳1主体，机壳1主体的前端设有前端盖11、后端设有后端盖12。其中前端盖11上设有用于安装转子轴30的前轴承111，后端盖12上设有用于安装转子轴30的后轴承121，前后两个轴承有利于转子3在高速旋转时保持稳定。

前端盖11上开设有前通风孔112，后端盖12上开设有后通风孔122。本实施例将转子3沿轴向设计为两段，一段为引流段32，一段为普通段31。普通段31部分转子外形为圆柱形，引流段32部分的转子外部布设扇齿33。引流段32靠近前端盖11一侧，前通风孔112用于排气，后通风孔122用于进气。

转子轴30外周的磁钢34仍为三片，即每一片磁钢34的一部分位于普通段31，另一部分位于引流段32。

当然，也可以在将普通段31和引流段32的磁钢34断开，或者设计不止一段的引流段32。本实施例为了尽可能缩小空心杯无刷电机的体积，仅设有一段的引流段32和一段的普通段31。

本实施例中，机壳1主体靠近前端盖11一侧的侧壁上开设有侧通风孔113。侧通风孔113用于增强排气能力，加快气隙5间空气的流速，以提高电机的散热能力。

本实施例中，为了进一步加快气隙5间空气流速，引流段32沿轴向间隔设置有至少两组扇齿33，包括A组扇齿33a和B组扇齿33b。如图5所示，相邻的A组扇齿33a和B组扇齿33b之间错位排列，在转子3的任一径向平面上，A组扇齿33a和B组扇齿33b在该平面上的正投影呈齿轮状，扇齿均匀分布在转子3周围，以保证转子3在高速旋转时的稳定性。

本实施例中，空心杯无刷电机还包括用于控制电机工作的电路板6，电路板6设置在后端盖12的转子3之间的机壳1内腔中，电路板6上开设有用于通过气流的透孔61。

散热气流从后通风孔122进入空心杯无刷电机内部，经过电路板6上的透孔61之后进入转子3与定子2之间的气隙5，然后从前通风孔112流出。为了保护电路板6，本实施例在电路板6表面镀有绝缘盾膜4，以提高电路板6的绝缘、防潮和防尘性能。

电路板6固定在后端盖12上，受电机体积限制，其径向周侧与机壳1距离很近。电路板6的表面附有绝缘盾膜4，可以加强电路板6与机壳1之间的绝缘性。另外绝缘盾膜4还可以提高电路板6的防潮、防尘性能，避免电路板6长期处于通风环境中影响使用寿命。图6给出了电路板6镀绝缘盾膜4后的局部结构示意，如图所示，在电路板6的基板62上安装有元器件63，高分子胶体层41通过喷涂覆盖在基板62上，材料粒径更小的真空镀膜层42通过气相沉积覆盖在高分子胶体层41上。空心杯绕组22表面的绝缘盾膜4与电路板6表面的绝缘盾膜4结构相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁机壳的空心杯无刷电机，包括机壳、固定在所述机壳内壁上的定子和位于所述定子内部的转子，其特征在于，所述定子包括铁芯以及固定在所述铁芯内侧的空心杯绕组，所述转子包括转子轴和固定在所述转子轴外围的永磁体；

所述铁芯呈圆筒形，由硅钢片组成，所述铁芯的内壁与所述空心杯绕组之间设有绝缘盾膜。

2.如权利要求1所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述绝缘盾膜包括通过喷涂附着在所述铁芯表面的高分子胶体层和通过气相沉积附着在所述高分子胶体层表面的真空镀膜层。

3.如权利要求2所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述转子沿轴向包括普通段和引流段，所述引流段的径向外围设有扇齿。

4.如权利要求3所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述扇齿与所述永磁体一体连接。

5.如权利要求3所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述机壳包括筒形的机壳主体，所述机壳主体的前端设有前端盖、后端设有后端盖；

所述前端盖上设有用于安装转子轴的前轴承，所述后端盖上设有用于安装转子轴的后轴承。

6.如权利要求5所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述前端盖上开设有前通风孔，所述后端盖上开设有后通风孔。

7.如权利要求6所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述转子设有一段引流段和一段普通段，所述引流段靠近所述前端盖一侧。

8.如权利要求7所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述机壳主体靠近所述前端盖一侧的侧壁上开设有侧通风孔。

9.如权利要求7所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述引流段沿轴向间隔设置有至少两组扇齿，相邻的两组扇齿之间错位排列。

10.如权利要求6所述的薄壁机壳的空心杯无刷电机，其特征在于，所述空心杯无刷电机还包括电路板，所述电路板设置在所述后端盖和所述转子之间的机壳内腔中，所述电路板上开设有用于通过气流的透孔；

所述电路板的表面附有绝缘盾膜。

Images