CN220156383U - 一种高速多相多对极无刷电机 - Google Patents

Abstract

一种高速多相多对极无刷电机，包括外壳、定子铁芯、转轴、转子磁环、风叶和PCB板；外壳内部设有圆筒状的中心安装通道，中心安装通道包括定子通道和轴承通道；定子铁芯上设有用于绕设线圈的槽道，定子铁芯中间设有磁环通道，磁环通道内穿设有转子磁环，转子磁环固定于转轴的第一端部，定子铁芯、转子磁环和转轴安装于定子通道内；转轴套有轴承，转轴上的轴承安装于外壳的轴承通道内；轴承前端部延伸至外壳外，与风叶的中心孔固定连接；定子铁芯内设有多个绕线槽的绕线结构，线圈为三相线圈结构；转子磁环为沿圆周方向均匀分布有极对数至少为两对的磁环。本实用新型能够达到高转速要求，具有发热低、更平顺和噪音低的优点。

Description

一种高速多相多对极无刷电机

技术领域

本实用新型涉及一种电动机，尤其是涉及一种高速多相多对极无刷电机。

背景技术

最近几年，运用于电吹风和吸尘器的小型高速电机发展迅速，其典型代表中，小型(低于750瓦，外径小于100mm)高速(6万转/分钟以上转速，可高达十几万转/分钟)无刷(相对于传统的有刷)电机逐步进入民用领域，以其明显的高功率密度优势，颠覆了很多传统应用，并不断催生很多新的应用。

英国的戴森率先采用了单相多对极的电机方案，其它的同行业竞争者受限于绕线、动平衡、良率和成本等生产工艺问题；尺寸、转速、功率、发热等带来的性能表现问题和控制难度问题(根据电机转速与频率的公式：n＝60f/p，其中n为电机的转速(转/分钟)，f为频率(赫兹)，p为电机的极对数)，电机转速越高、极对数越多，其频率就越高；国内同行业竞争者采用的是多相单对极的小型高速电机，易于控制，但性能一般。

传统市电电机，其频率就是工频50赫兹，因此电机1对极对应3000转/分钟额定转速，电机2对极对应1500转/分钟额定转速，电机4对极对应750转/分钟额定转速；后来随着电力电子技术的发展，频率可以改变，也就是所谓的变频器被发明出来，一般工业变频器设定的最高频率是600赫兹，也就是1对极最高对应36000转/分钟；而国内生产的高速小型电机基本上采用的是多相单对极的形式，从控制上来说，要比较容易一些。但是其存在性能不足问题，比如振动大，噪音高，特别是效率低导致发热量较大。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种高速多相多对极无刷电机，能够达到高速电机的转速要求，具有发热低、更平顺和噪音低的优点。

本实用新型的技术解决方案是：

一种高速多相多对极无刷电机，其中，包括外壳、定子铁芯、转轴、转子磁环、风叶和PCB板；所述外壳内部设有圆筒状的中心安装通道，所述中心安装通道包括定子通道和轴承通道；

所述定子铁芯上设有用于绕设线圈的槽道，所述定子铁芯中间设有磁环通道，所述磁环通道内穿设有转子磁环，所述转子磁环套设固定于所述转轴上，所述定子铁芯、转子磁环安装于所述外壳的定子通道内；

所述转轴上套装有轴承，所述转轴轴承安装于所述外壳的轴承通道内；

所述转轴的前端部延伸至所述外壳外，与风叶的中心孔固定连接；

所述定子铁芯内设有多个绕线槽的绕线结构，所述线圈为三相线圈结构；

所述转子磁环为沿圆周方向均匀分布有极对数至少两对的磁环。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述转子磁环套设固定于所述转轴的前端的第一端部上，所述转轴的第二端部套有前轴承和后轴承，所述前轴承和后轴承中间设有缓冲件，所述转轴的第二端部上的前轴承、缓冲件和后轴承安装于所述外壳的轴承通道内。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述外壳的中心安装通道外设有风道，所述中心安装通道的侧壁经由连接筋固定在所述外壳内侧；所述风叶包括盖部和叶部，所述叶部包括多个叶片，各所述叶片分别均匀地分布于所述盖部的外周缘，所述盖部中部设有所述中心孔，所述中心孔内固定穿设有所述转轴，所述盖部扣于所述中心安装通道的末端，所述叶片位于所述风道的位置。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述转子磁环套设固定于所述转轴上，所述转轴于所述转子磁环的两侧分别设有前轴承和后轴承，所述转子磁环安装于所述定子通道内的定子铁芯的磁环通道内，所述前轴承和后轴承分别安装于所述定子通道两端的两个轴承通道内，所述轴承通道包括前轴承支架和后轴承支架的中心限位通道，所述前轴承支架和后轴承支架固定于所述外壳内部。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述外壳的中心安装通道外设有风道，所述中心安装通道的侧壁经由连接筋、前轴承支架和后轴承支架固定在所述外壳内侧；所述风叶为叶轮结构，包括周缘的进风通道部和中间的出风通道部，所述进风通道部包括多个螺旋排列的叶片通道，所述出风通道部的中心设有所述中心孔，所述中心孔内固定穿设有所述转轴，所述进风通道部的外侧与所述风道连通；所述叶轮结构外设有前盖，所述前盖固定在所述外壳末端，所述前盖对应所述出风通道部的位置设有出风口。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述定子铁芯的第一端部外设有后绝缘骨架，所述后绝缘骨架外侧固定有所述PCB板，所述PCB板上设有接线端子，所述PCB板上设有与所述线圈的连接点。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述PCB板设有盖板，所述盖板的周缘设有多个插孔，所述后绝缘骨架凸设有与所述插孔对应的插针，所述PCB板经由所述插针和插孔插接固定在所述定子铁芯上。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述外壳和/或风叶为塑料材质的结构。

如上所述的高速多相多对极无刷电机，其中，所述外壳和/或风叶为金属材质的结构。

由以上说明得知，本实用新型与现有技术相比较，确实可达到如下的功效：

本实用新型的高速多相多对极无刷电机，设有外壳、定子铁芯、转轴、转子磁环、风叶和PCB板；所述外壳内部设有圆筒状的中心安装通道，所述中心安装通道包括定子通道和轴承通道；通过将定子铁芯上设计为多个绕线槽的结构，分别用以绕制三相的线圈结构，并且通过转轴一端的双轴承的固定，转轴的另一端经由悬空的方式将转子磁环安装在所述定子铁芯内的磁环通道上，而且，所述转子磁环为具有极对数至少为两对的磁极结构，与所述定子铁芯的三相线圈组合构成了多相多对极的电机线圈驱动结构，使得电机转子的转动更加流畅和平顺，能够轻易地达到更高转速的要求，降低了振动和噪音，同时减少了发热量，这使得塑料材质的能够被应用到高速电机当中，提升电机性能的同时，还可以简化生产工艺，并降低产品成本。

附图说明

图1为本实用新型的较佳实施例的电机剖面结构示意图；

图2为本实用新型的较佳实施例的电机的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型的较佳实施例的线圈和转子磁环的结构示意图；

图4为本实用新型的另一较佳实施例的电机剖面结构示意图；

图5为本实用新型的另一较佳实施例的电机的爆炸结构示意图。

主要元件标号说明：

本实用新型：

1、1'：转轴 2、2'：转子磁环 3、3'：线圈

4、4'：外壳 5、5'：定子铁芯 6、6'：PCB板

7、7'：风叶 8、8'：前轴承 9、9'：后轴承

10、10'：缓冲件 11、11'：前绝缘骨架 12、12'：后绝缘骨架

13、13'：后轴承支架 14：前盖 15：后盖

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型所提出的多相多对极，指的是定子绕设的线圈为至少两相以上的线圈结构，同时，转子磁环的极性至少有两对或以上的磁环的结构。

本实用新型的一种高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，请参照图1至图5所示，本实用新型的高速多相多对极无刷电机包括外壳4、4'、定子铁芯5、5'、转轴1、1'、转子磁环2、2'、风叶7、7'和PCB板6、6'；所述外壳4、4'内部设有圆筒状的中心安装通道，所述中心安装通道包括定子通道和轴承通道。如图所示，较佳的，所述外壳4、4'为圆柱状的外壳4、4'结构，其内部设有中心安装通道，且中心安装通道分别设有两部分，所述定子通道用于固定定子铁芯5、5'，而轴承通道则用于限位固定轴承，以便于轴承能够支撑转轴1、1'转动。

所述定子铁芯5、5'上设有用于绕设线圈3、3'的槽道，所述定子铁芯5、5'、中间设有磁环通道，所述磁环通道内穿设有转子磁环2、2'，所述转子磁环2、2'套设固定于所述转轴1、1'上，所述定子铁芯5、5'、转子磁环2、2'安装于所述外壳4、4'的定子通道内。所述转轴1、1'上套装有轴承，所述转轴1、1'轴承安装于所述外壳4、4'的轴承通道内。如图所示，较佳的，所述转轴1、1'穿过所述中心安装通道，并经由所述轴承固定在轴承通道内，同时，转子磁环2、2'固定在转轴1、1'上，并容置在所述定子铁芯5、5'的磁环通道内，使得转子磁环2、2'和所述定子铁芯5、5'上的线圈3、3'能对应配合设置。

所述转轴的前端部延伸至所述外壳4、4'外，与风叶7、7'的中心孔固定连接；所述风叶7、7'的中心孔固定在所述转轴1、1'的前端部上，使得风叶7、7'能够随着转轴1、1'的转动而转动。

较佳的，如图3所示，所述定子铁芯5、5'内设有多个绕线槽的绕线结构，所述线圈3、3'为三相线圈结构；所述转子磁环2、2'为沿圆周方向均匀分布有极对数至少为两对的磁环。通过设置有多个绕线槽的绕线结构，较佳的为设有三个绕线槽或者是六个绕线槽，用以提供三相电源的三相绕线需求，从而绕线构成三相线圈结构，而转子磁环2、2'为均匀分布的至少两对磁极的结构，且每对磁极的两极交错排列在转子磁环2、2'的圆柱状表面上，用以与通电后的所述三相线圈结构相互配合作用，实现高速转动。采用三相多对极的结构，即形成多相多对极的电机驱动结构，具有更高的频率，能够提高转轴1、1'的运转效果，能够更容易地满足高转速(六万转至几十万转每分钟)的要求。同时由于多相多对极的设计，其工作中更平顺和安静，发热量大幅降低。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，请参照图1至图3所示，为一种主要用于电吹风中的电机结构。较佳的，所述转子磁环套设固定于所述转轴的前端的第一端部上，所述转轴1的第二端部套有前轴承8和后轴承9，所述前轴承8和后轴承9中间设有缓冲件10，较佳的所述缓冲件可以是弹簧，或其他它弹性材料，例如硅胶等。所述转轴1的第二端部上的前轴承8、缓冲件10和后轴承9安装于所述外壳4的轴承通道内。通过双轴承和中间缓冲件10的设置，使得转轴1的转动更加稳定，并且在转动过程中经由缓冲件10的缓冲，能够更好降低轴承偏移的情况，也减少了噪声的产生。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，所述外壳4的中心安装通道外设有风道，中心安装通道的侧壁经由连接筋固定在所述外壳4内侧；所述风叶7包括盖部和叶部，所述叶部包括多个叶片，各所述叶片分别均匀地分布于所述盖部的外周缘，所述盖部中部设有所述中心孔，所述中心孔内固定穿设有所述转轴1，所述盖部扣于所述中心安装通道的末端，所述叶片位于所述风道的位置。本实用新型的风叶7通过转轴1驱动，在转动后，叶片位于风道处，能够将气流从电机的一侧向另一侧送出，满足了电吹风和吸尘器在使用此类电机的结构需求，能够很好地实现从电机内部通风散热的效果，节省电机安装的空间。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，请参照图3至图5所示，为一种主要用于吸尘器的电机结构。较佳的，所述转子磁环2'套设固定于所述转轴1'上，所述转轴1'于所述转子磁环2'的两侧分别设有前轴承8'和后轴承9'，所述转子磁环2'安装于所述定子通道内的定子铁芯5'的磁环通道内，所述前轴承8'和后轴承9'分别安装于所述定子通道两端的两个轴承通道内，所述轴承通道包括前轴承支架和后轴承支架13'的中心限位通道，所述前轴承支架和后轴承支架13'固定于所述外壳4'内部。通过前轴承8'和后轴承9'的支撑，所示转轴1'能够在轴承通道内转动。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，所述外壳4'的中心安装通道外设有风道，所述中心安装通道的侧壁经由连接筋、前轴承支架和后轴承支架13'固定在所述外壳4'内侧；所述风叶7'为叶轮结构，包括周缘的进风通道部和中间的出风通道部，所述进风通道部包括多个螺旋排列的叶片通道，所述出风通道部的中心设有所述中心孔，所述中心孔内固定穿设有所述转轴1'，所述进风通道部的外侧与所述风道连通；所述叶轮结构外设有前盖14，所述前盖14固定在所述外壳4'末端，所述前盖14对应所述出风通道部的位置设有出风口。所述叶轮结构为一种将叶轮结构外周缘的气体通过进风通道导入至出风通道的结构，而所述叶轮结构的周缘则与外壳内的风道连通，借此，外壳后端的空气会被吸入至前端的出风口出，从而排出电机外。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，无论是上述主要用于电吹风还是吸尘器的电机结构。较佳的，所述定子铁芯5、5'的第一端部外设有后绝缘骨架12、12'，所述后绝缘骨架12、12'外侧固定有所述PCB板6、6'，所述PCB板6、6'上设有接线端子，所述PCB板6、6'上设有与所述线圈3、3'的连接点。较佳的，在所述定子铁芯5、5'前端还设有前绝缘骨架11、11'。本实用新型在定子铁芯5、5'外侧端设有PCB板6、6'，PCB板6、6'上设有电机控制芯片以及外插接端子，用于提供电源和控制电机的转子磁环2、2'和线圈3、3'之间的转动配合，提高电机转动的精确控制效果。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，所述PCB板6、6'设有盖板，所述盖板的周缘设有多个插孔，所述后绝缘骨架12、12'凸设有与所述插孔对应的插针，所述PCB板6、6'经由所述插针和插孔插接固定在所述定子铁芯5、5'上。所述PCB板6、6'是通过后绝缘骨架12、12'安装在所述定子铁芯5、5'上的，具有更高的安全性能。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，所述外壳4、4'和风叶7、7'为塑料材质的结构。较佳的，由于本实用新型的电机采用了多相多对极的驱动结构，其产生的热量大幅降低，因此当本实用新型的电机用于电吹风或吸尘器时，外壳4、4'和/或风叶7、7'可以采用塑料材质来制作，极大地降低了本实用新型的高速多相多对极无刷电机制作工艺难度，也降低了整机的成本。

如上所述的本实用新型的高速多相多对极无刷电机，其较佳的实施例中，所述外壳4、4'和/或风叶7、7'为金属材质的结构。较佳的，本实用新型的高速多相多对极无刷电机根据使用的场景的性能需求，可以采用金属材质的结构，使其具有更高耐热效果，更稳定的运行效果。

本实用新型的高速多相多对极无刷电机，设有外壳4、定子铁芯5、转轴1、转子磁环2、风叶7和PCB板6；所述外壳4内部设有圆筒状的中心安装通道，所述中心安装通道包括定子通道和轴承通道；通过将定子铁芯5上设计为多个绕线槽的结构，分别用以绕制三相的线圈结构，并且通过转轴1一端的轴承的固定，转轴1的另一端经由悬空的方式将转子磁环2安装在所述定子铁芯5内的磁环通道上，而且，所述转子磁环2为具有至少两对以上的磁极结构，与所述定子铁芯5的三相线圈结构组合构成了多相多对极的电机线圈驱动结构，使得转轴1的转动更加流畅和平顺，能够轻易地达到更高转速，同时减少了发热量，提高了电机的运行效果，使风叶7能够产生更大的风量。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一种高速多相多对极无刷电机，其特征在于，包括外壳、定子铁芯、转轴、转子磁环、风叶和PCB板；所述外壳内部设有圆筒状的中心安装通道，所述中心安装通道包括定子通道和轴承通道；

所述定子铁芯上设有用于绕设线圈的槽道，所述定子铁芯中间设有磁环通道，所述磁环通道内穿设有转子磁环，所述转子磁环套设固定于所述转轴上，所述定子铁芯、转子磁环安装于所述外壳的定子通道内；

所述转轴上套装有轴承，所述转轴轴承安装于所述外壳的轴承通道内；

所述转轴的前端部延伸至所述外壳外，与风叶的中心孔固定连接；

所述定子铁芯内设有多个绕线槽的绕线结构，所述线圈为三相线圈结构；

所述转子磁环为沿圆周方向均匀分布有极对数至少两对的磁环。

2.如权利要求1所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述转子磁环套设固定于所述转轴的前端的第一端部上，所述转轴的第二端部套有前轴承和后轴承，所述前轴承和后轴承中间设有缓冲件，所述转轴的第二端部上的前轴承、缓冲件和后轴承安装于所述外壳的轴承通道内。

3.如权利要求2所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述外壳的中心安装通道外设有风道，所述中心安装通道的侧壁经由连接筋固定在所述外壳内侧；所述风叶包括盖部和叶部，所述叶部包括多个叶片，各所述叶片分别均匀地分布于所述盖部的外周缘，所述盖部中部设有所述中心孔，所述中心孔内固定穿设有所述转轴，所述盖部扣于所述中心安装通道的末端，所述叶片位于所述风道的位置。

4.如权利要求1所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述转子磁环套设固定于所述转轴上，所述转轴于所述转子磁环的两侧分别设有前轴承和后轴承，所述转子磁环安装于所述定子通道内的定子铁芯的磁环通道内，所述前轴承和后轴承分别安装于所述定子通道两端的两个轴承通道内，所述轴承通道包括前轴承支架和后轴承支架的中心限位通道，所述前轴承支架和后轴承支架固定于所述外壳内部。

5.如权利要求4所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述外壳的中心安装通道外设有风道，所述中心安装通道的侧壁经由连接筋、前轴承支架和后轴承支架固定在所述外壳内侧；所述风叶为叶轮结构，包括周缘的进风通道部和中间的出风通道部，所述进风通道部包括多个螺旋排列的叶片通道，所述出风通道部的中心设有所述中心孔，所述中心孔内固定穿设有所述转轴，所述进风通道部的外侧与所述风道连通；所述叶轮结构外设有前盖，所述前盖固定在所述外壳末端，所述前盖对应所述出风通道部的位置设有出风口。

6.如权利要求2或4所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述定子铁芯的第一端部外设有后绝缘骨架，所述后绝缘骨架外侧固定有所述PCB板，所述PCB板上设有接线端子，所述PCB板上设有与所述线圈的连接点。

7.如权利要求6所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述PCB板设有盖板，所述盖板的周缘设有多个插孔，所述后绝缘骨架凸设有与所述插孔对应的插针，所述PCB板经由所述插针和插孔插接固定在所述定子铁芯上。

8.如权利要求7所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述外壳和/或风叶为塑料材质的结构。

9.如权利要求7所述的高速多相多对极无刷电机，其特征在于，所述外壳和/或风叶为金属材质的结构。