CN218633499U - 一种直流无刷电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种直流无刷电机，通过在定子架中开设安装槽并且在安装槽内轴向设置绕线架，线包组可以沿绕线架轴向绕线，线包组绕线后形成的绕组在通电后可以产生轴向磁场，轴向磁场的N极、S极可分别与上盖、下盖的永磁体相互作用给外壳同时提供两个推力，两个推力共同作用推动电机外壳周向转动，本申请增强了磁场对外壳的推力大小，在输入同等大小电流的前提下，电机的转动速度更快，输出的扭力更大，提升了电机的运转效率，并且，由于本申请的永磁体是设置在外壳的上、下两端的内侧面的，相比于现有的将永磁体设置在外壳侧壁上的电机，本申请的电机轴向高度可以设置的更低，可以降低电机的重心，使运转更加稳定，并且，可以减小制造电机时的材料成本。

Description

一种直流无刷电机

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，尤其涉及一种直流无刷电机。

背景技术

电机(英文：Electricmachinery，俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，主要作用是利用机械能转化为电能。具体的，电机包括：外壳、电机轴芯、铁芯、线包组以及磁铁，现有的电机线包组一般是沿着铁芯定子齿的径向绕卷在定子齿上形成绕组，并且磁铁一般是贴附于外壳的内侧壁上的，绕组与永磁体之间只有一个工作气隙，当绕组通电后绕组产生的磁场通过工作气隙与磁铁相互作用，推动外壳转动，但是现有的这种电机产生的工作磁场是径向的，并且其工作气隙只有一个，无法充分利用绕组的激磁，导致电机整体运转效率低且产生的扭力较小，无法满足吊扇等需要高速转动的电器以及无法满足大扭力输出的设备需求，并且由于现有的电机绕组需要绕入到铁芯定子齿内部的，受定子齿空间限制，机器设备难以深入到铁芯定子齿内部进行作业，绕线时往往还需要人工手动绕线，导致电机生产效率较低。

实用新型内容

(一)实用新型目的

为了克服以上不足，本实用新型的目的在于提供一种直流无刷电机，以解决现有的直流无刷电机运转效率较低、产生的扭力较小以及生产效率低的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种直流无刷电机，包括：外壳，外壳的上、下两端的内侧面上分别设置有一个磁性相反的环形的永磁体，设置在外壳内的定子架，定子架上周向间隔开设有多个贯通的安装槽，分别轴向设置在一个安装槽内的多个绕线架，绕卷在每个绕线架上的线包组以及贯穿外壳以及定子架并且与外壳转动配合的电机轴芯，其中，每个线包组的上、下两端分别与对应的永磁体形成一个工作气隙；

本申请通过在定子架中开设安装槽并且在安装槽内轴向设置绕线架，线包组可以沿绕线架轴向绕线，线包组绕线后形成的绕组在通电后可以产生轴向的磁场，轴向磁场的N极、S极可分别与上、下设置的两个永磁体相互作用同时产生两个推力，两个推力共同形成的合力推动电机外壳周向转动，本申请充分提高了线包组激磁的利用率，使得磁场的上下两端均可以同时作用于外壳的两个永磁体上，增强了磁场对外壳的推力大小，工作时，在输入同等大小的电流时，本申请的电机相比于现有的电机转动速度更快，提升了电机的运转效率，并且本申请的输出的扭力更大，可以适配大扭力输出的设备的需求，另外，由于本申请的永磁体是设置在外壳的上、下两端的内侧面的，相比于现有的将永磁体设置在外壳侧壁上的电机，本申请的电机轴向高度可以设置的更低，重心降低后的电机运转更加稳定，并且，可以减少电机制造时的材料成本，进一步的，本申请绕线时可以将绕线架放入到绕线设备中进行机械绕线，绕线完毕后组装到电机上，如此可以实现机械化绕线，无需人工绕线，可以提升电机生产的效率。

在一些实施例中，绕线架为中空结构，还包括：套设于绕线架内部的导磁柱，通过设置导磁柱，导磁柱能够将线包组通电后产生的磁场沿轴向集中进行上、下导向，能够对上、下两个永磁体集中施加作用力，避免磁场过于分散导致永磁体受力较小，影响电机运行效率以及输出扭力。

在一些实施例中，还包括：多组导磁片，每组导磁片包括分别盖设在一个安装槽的上、下两槽口上；

通过设置多组导磁片，线包组通电后产生的磁场从导磁柱开始通过导磁片分别均匀分散到上、下两个工作气隙中，使得整个工作气隙均匀布满磁力线，与分别固定在外壳上的永磁体相互作用，通过导磁片增加了磁力的作用面积，进一步提高电机输出扭力，另外，导磁片盖设在安装槽内可以对安装槽进行封闭，避免产生漏磁现象，提高了磁场的利用率。

在一些实施例中，每个导磁片上均开设有一个安装孔，导磁柱的两端分别突出于限位部并且分别与两个导磁片的安装孔相互套合，导磁柱的两端与导磁片相互套合，组装方便。

在一些实施例中，导磁柱两端分别与对应的导磁片固定连接，导磁柱与导磁片一体化设置，后期无需组装，生产方便。

在一些实施例中，每个导磁柱包括：每个绕线架包括供线包组进行绕线的呈柱形结构的绕线部以及分别设置在绕线部两端并且沿径向向外延伸对绕卷在绕线部上的线包组的两端进行阻挡的限位部。

在一些实施例中，线包组为9个，每个永磁体上均匀间隔充磁形成10个磁极，这样在整个运转过程中可以降低静态磁滞力，降低电机电磁异音。

在一些实施例中，定子架采用塑胶制成，电机制造过程中，可以将完成绕线的多个绕线架间隔放置到注塑模具预定位置上，然后通过注塑机向注塑模具内注入塑料，待塑料冷却成型后形成塑胶的定子架，并且定子架与绕线架固定为一体，通过上述方式本实施例省去传统意义上的定子铁芯，用塑胶来固定线包组以及绕线架，相较于现有的电机大幅度降低制造成本。

在一些实施例中，还包括：接线PCB板，设置在外壳内，供多个线包组的线头以及线尾按预定绕线方式的同时焊接在其上，接线PCB板还与外部电源电连接为多个线包组同时供电，通过设置接线PCB板，接线过程中线包组的线头以及线尾可以按预定的接线方式焊接到接线PCB板上，再由接线PCB板向外引线到电源中为线包组供电，相较于现有的线包组绕线过程中需要线包组在多个定子齿中来回绕线的复杂接线方式，本申请只需统一在接线PCB板上接线即可，接线方便。

附图说明

图1是本实用新型的直流无刷电机的结构示意图；

图2是本实用新型的直流无刷电机的爆炸图；

图3是本实用新型的直流无刷电机的剖面图；

图4是图3中A部分的局部放大图；

图5是导磁柱以及导磁片安装于定子架上的组装图；

图6是永磁体安装于上盖的组装图；

图7是本实用新型的直流无刷电机的定子架的结构示意图；

图8是导磁柱、绕线架以及两导磁片的爆炸图；

图9是导磁柱、绕线架以及两导磁片的组装图；

图10是绕线架的结构示意图。

附图标记：

1、外壳；101、上盖；102、下盖；2、永磁体；3、定子架；301、安装槽；4、电机轴芯；5、导磁柱；6、导磁片；7、轴承；8、绕线架；801、绕线部；802、限位部；9、线包组；10、接线PCB板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

请参阅图1-图7，本实用新型提供的一种直流无刷电机，包括：外壳1，外壳1的上、下两端的内侧面上分别设置有一个磁性相反的环形的永磁体2，设置在外壳1内的定子架3，定子架3上周向间隔开设有多个贯通的安装槽301，分别轴向设置在一个安装槽301内的多个绕线架8，每个导磁柱5的两端分别与永磁体2形成预定间隙，绕卷在每个绕线架8上的线包组9以及贯穿外壳1以及定子架3并且与外壳1转动配合的电机轴芯4，其中，每个线包组9的上、下两端分别与对应的永磁体2形成一个工作气隙；

具体的，外壳1包括：上盖101以及下盖102，上盖101、下盖102的内侧面分别设置了一个永磁体2。电机轴芯4的上、下两端分别设置了一个轴承7，分别与上盖101以及下盖102转动配合。具体的，电机的上盖101以及下盖102为共模设计，两个盖体结构相同，可以减少多次开模的成本，降低开发成本。

具体的，永磁体2不限结构形式，可以是整体的环形结构，或者是由多个片状或瓦状的永磁体2块围成环形结构，永磁体2也不限材料，可以采用铁氧体或钕铁硼等材料，永磁体2不限于磁性材料生产方式，可以采用压延，注塑或烧接的方式，电机两端盖永磁体2可以用相同的材料，也可用不同的材料。

优选的，为了提高永磁体2的利用率及降低永磁体加工的难度，可以将永磁体2设置成多个弯曲弧度相同且等长度的分永磁体2，多个分永磁体2共同围成环形结构，分别粘接在上盖101或下盖102上。

优选的，定子架3采用塑胶制成，制造过程中，可以将完成绕线的多个绕线架8间隔放置到注塑模具预定位置上，然后通过注塑机向注塑模具内注入塑料，待塑料冷却成型后形成塑胶的定子架3，并且定子架3与绕线架8固定为一体，通过上述方式本实施例省去传统意义上的定子铁芯，用塑胶来固定线包组9以及绕线架8，相较于现有的电机大幅度降低制造成本。具体的，定子架3可以是普通塑胶或热固性塑胶，也可通过类似铝合金预制件加胶的方式。具体的，注塑模具形状与定子架3的形状相互匹配，可参考图7中的定子架3结构。

具体的，线包组9绕卷在绕线架8上可以形成绕组，绕组的上、下两端分别与上、下两个永磁体2之间形成一个工作气隙，本申请的电机共形成两个工作气隙(如图4中工作气隙I和工作气隙II)，当绕组通电后可以产生轴向磁场，轴向磁场包括：N极、S极，N极、S极产生的磁力线通过两个工作气隙(工作气隙I和工作气隙II)分别作用于上、下两个永磁体2上，分别给两个永磁体2同时提供一个推力，两个推力共同形成合力，推动电机外壳1周向转动。现有的电机由于永磁体2是设置于外壳1侧壁上的，绕组与永磁体2之间只有一个工作气隙，绕组通电后产生的磁场为横向磁场，该磁场的磁极通过该工作气隙只能给磁极提供一个推力，运转效率低且产生的扭力小，具体的，两个工作气隙大小可以相同，也可以不同。

优选的，本申请设置了导磁柱5，导磁柱5采用铁材制成，具体的，绕线架8为中空结构，导磁柱5套设于绕线架8内部，当线包组9通电后，线包组9产生的磁场会沿着导磁柱5轴集中轴向延伸，避免磁场过于分散，影响电机运行效率以及输出扭力。

优选的，本申请在每个安装槽301上设置了一组导磁片6。具体的，每组导磁片6包括两个导磁片6，两个导磁片6分别盖设在一个安装槽301的上、下两槽口处，每个导磁片6均呈弧形结构，多个弧形共同围成环形结构，导磁片6的作用是将对应安装槽301内的线包组9所产生的磁场向四周进行均匀分散，使得整个定子架3对应永磁体2的位置处均匀布满磁力线，增加了磁力的作用面积，进一步提高电机输出扭力。

请参阅图8-图10，具体的，每个绕线架8包括：绕线部801以及分别设置在绕线部801两端的限位部802，绕线部801呈中空的柱形结构，供导磁柱5套入迫紧并且供线包组9进行绕线，限位部802沿径向向外延伸对绕卷在绕线部801上的线包组9的两端进行阻挡。

请参阅图9，在第一实施例中，每个导磁片6上均开设有一个安装孔，导磁柱5的两端分别突出于限位部802并且分别与两个导磁片6的安装孔相互套合。具体的，绕线时可以将套入了导磁柱5的绕线架8放入到绕线设备中进行机械绕线，绕线完毕后可以将两个导磁片6的安装孔分别套入到导磁柱的上、下两端并且进行迫紧，然后将组装了导磁片6的导磁柱5以及绕线架8放入到注塑模具中，通过注塑机向注塑模具内注入塑料，待塑料冷却成型后形成塑胶的定子架3，定子架3可以将上下两个导磁片6进行固定，由于导磁片6与导磁柱5上下两端固定，整个绕组实现了固定。

在第二实施例中，导磁柱5两端分别与对应的导磁片6固定连接，一体形成工字形结构。

优选的，本申请的线包组为9个，每个永磁体2上均匀间隔充磁形成10个磁极，这样在整个运转过程中可以降低静态磁滞力，降低电机电磁异音。具体的，线包组9的个数以及永磁体2上的磁极个数可以根据实际情况进行调整。

具体的，为了组装方便，本申请设置了一个接线PCB板10，接线时各线包组的线头以及线尾可以按照预定接线方式(如Y形接法)焊接到接线PCB板10上，然后再从接线PCB板10上引出三相电源线到电机外部与电机驱动PCB板连接，外部电流流入到电机驱动PCB板然后进入到接线PCB板10最后流入到各线包组中进行工作，进一步的，可将接线PCB板10与电机驱动PCB板合在一起形成一整块电路板，以达到降成本的目的。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种直流无刷电机，其特征在于，包括：外壳(1)，所述外壳(1)的上、下两端的内侧面上分别设置有一个磁性相反的环形的永磁体(2)，设置在所述外壳(1)内的定子架(3)，所述定子架(3)边缘上周向间隔开设有多个贯通的安装槽(301)，分别轴向设置在一个所述安装槽(301)内的多个绕线架(8)，绕卷在每个所述绕线架(8)上的线包组(9)以及贯穿所述外壳(1)、所述定子架(3)并且与所述外壳(1)转动配合的电机轴芯(4)，其中，每个所述线包组(9)的上、下两端分别与对应的所述永磁体(2)形成一个工作气隙。

2.根据权利要求1所述的直流无刷电机，其特征在于，所述绕线架(8)为中空结构，还包括：套设于所述绕线架(8)内部的用于将线包组(9)通电后产生的磁场沿轴向进行导向的导磁柱(5)。

3.根据权利要求2所述的直流无刷电机，其特征在于，还包括：多组导磁片(6)，每组导磁片(6)包括分别盖设在一个所述安装槽(301)的上、下两槽口处用于将对应所述安装槽(301)内的线包组(9)所产生的磁场向四周进行均匀分散的两个导磁片(6)。

4.根据权利要求3所述的直流无刷电机，其特征在于，每个所述导磁片(6)上均开设有一个安装孔，所述导磁柱(5)的两端分别与两个所述导磁片(6)的所述安装孔相互套合。

5.根据权利要求3所述的直流无刷电机，其特征在于，所述导磁柱(5)两端分别与对应的所述导磁片(6)固定连接。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的直流无刷电机，其特征在于，每个所述绕线架(8)包括：供线包组(9)进行绕线的呈柱形结构的绕线部(801)以及分别设置在所述绕线部(801)两端并且沿径向向外延伸对绕卷在所述绕线部(801)上的线包组(9)的两端进行阻挡的限位部(802)。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的直流无刷电机，其特征在于，所述线包组(9)为9个，每个所述永磁体(2)上均匀间隔充磁形成10个磁极。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的直流无刷电机，其特征在于，所述定子架(3)采用塑胶制成。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的直流无刷电机，其特征在于，还包括：接线PCB板(10)，设置在所述外壳(1)内，所述接线PCB板(10)的一端供多个所述线包组(9)的线头以及线尾按预定的绕线方式同时焊接在其上，另一端与外部电源电连接为多个所述线包组(9)同时供电。

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