TWM604076U - 電動馬達 - Google Patents

Abstract

本創作係關於電動馬達。一種電動馬達包含一定子總成，其包括一疊片堆疊體，一印刷電路板總成(PCBA)，與複數個繞組。該PCBA在該定子總成之一第一軸向端處耦接至該疊片堆疊體。該等繞組圍繞該疊片堆疊體以形成數個線圈。各繞組包括繞著該定子總成之一部份圓周延伸以連接數對相對線圈的數個跨接線部份。該等跨接線部份位在該定子總成與該第一軸向端相對的一第二軸向端處。

Description

電動馬達

本申請案主張申請於2018年11月29日在共審查中之美國臨時專利申請案序號62/772,934，其全部內容併入本文作為參考資料。

本創作係關於電動馬達。本創作係有關於例如動力工具的工具，且更特別的是，有關於包括有纏繞於定子上之數個繞組之電動馬達的動力工具。

例如動力工具的工具可包括有產生磁場之定子的電動馬達。該定子可包括纏繞於狹槽中以形成線圈的數個繞組，與使線圈電氣連接至電源的數個端子。

本創作係提出電動馬達。在一構造中，一種電動馬達包括一定子總成，其包括一疊片堆疊體(lamination stack)，一印刷電路板總成(PCBA)，與複數個繞組。該PCBA在該定子總成之第一軸向端處耦接至該疊片堆疊體。該等繞組圍繞該疊片堆疊體以形成線圈。各繞組包括繞著該定子總成之一部份圓周延伸以連接數對相對線圈的數個跨接線部份(crossover portion)。該等跨接 線部份位在該定子總成與該第一軸向端相對的一第二軸向端處。

在另一構造中，一種電動馬達包括一定子總成，其包括有一外表面的一疊片堆疊體，一印刷電路板總成(PCBA)，圍繞該疊片堆疊體以形成數個線圈的複數個繞組，與耦接至該疊片堆疊體之該外表面的數個端子。該PCBA在該定子總成之一第一軸向端處耦接至該疊片堆疊體。各繞組包括位在該定子總成與該第一軸向端相對之一第二軸向端處的數個跨接線部份。該等跨接線部份繞著該定子總成之一部份圓周延伸以連接數對相對線圈。各個端子在該第一軸向端與該第二軸向端之間縱向延伸以使該等跨接線部份電氣連接至該PCBA。

在另一構造中，一種電動馬達包括一定子總成，其包括有一外表面的一疊片堆疊體，圍繞該定子總成以形成數個線圈的複數個繞組，與耦接至該疊片堆疊體之該外表面的數個端子。各繞組包括繞著該定子總成之一部份圓周延伸以連接數對相對線圈的數個跨接線部份。該等端子在該疊片堆疊體的相對第一及第二軸向端之間從經組配為可電氣連接至一電源的一連接部縱向延伸到經組配為可電氣連接至該等跨接線部份中之至少一者的一柄腳(tang)。

100:電動馬達

102:實質圓柱形定子總成

106:疊片堆疊體

108:旋轉軸線

110:環形軛鐵

112:PCBA

114:跨接線

116:風扇側

118:板側

120:鉤部或柄腳

120':第二柄腳

122:環狀引線

124:開始引線

126:結束引線

128:冠頂部

130:本體部

132:分界線

134:縱軸

200:電動馬達

202:定子總成

206:疊片堆疊體

212:PCBA

214:跨接線

216:風扇側

218:板側

220:鉤部或柄腳

222:環狀引線

224、226:開始及結束引線

236:縱向部份

238:連接部

240:外表面

242:附接構件

244:絕緣構件

A1、A2:角度

B1、B2:狹槽面積

C:中心點

C1-C6:線圈

C1'-C6':線圈

S1、S2:狹槽

T、T':端子

T1:第一端子

T2:第二端子

T3:第三端子

TT1、TT2:齒狀物

W、W':繞組

W1:第一繞組

W2:第二繞組

W3:第三繞組

由詳細說明及附圖可明白本申請案的其他方面。

圖1的前視圖圖示根據本創作之一具體實施例的電動馬達。

圖2的示意橫截面圖圖示圖1之電動馬達的定子總成。

圖3示意圖示先前技術繞組組態。

圖4示意圖示圖1之電動馬達的繞組組態。

圖5為圖1電動馬達之一部份的詳圖。

圖6為圖1電動馬達之一部份的另一詳圖。

圖7示意圖示圖4的繞組組態。

圖8的前視圖圖示根據本創作之另一具體實施例的電動馬達。

在詳細解釋本申請案的任何具體實施例之前，應瞭解，本申請案在應用上不受限於在以下說明提及或圖示於附圖的構造細節及組件配置。本申請案能夠有其他具體實施例以及用不同的方式來實施或實行。

圖1、圖2及圖4至圖7圖示電動馬達100，它可使用於各種不同的工具，例如動力工具(例如，轉錘、管螺紋機、切削工具等等)、戶外工具(例如，修剪器、高枝鋸、鼓風機等等)、及其他電子裝置(例如，電動化裝置等等)。

電動馬達100經組配成為無刷直流馬達。在一些具體實施例中，馬達100可接收來自板上電源(例如，未圖示的電池)的電力。該電池可包括許多不同標稱電壓中 之任一(例如，12V、18V等等)，且可經組配成有許多不同化學物(例如，鋰離子、鎳鎘等等)中之任一。替換地，馬達100可通過電力線由遠端電源(例如，家用電源插座)供電。馬達100包括可運作以產生磁場的實質圓柱形定子總成102，與經支撐成可相對於定子總成102旋轉的轉子總成(未圖示)。

定子總成102包括由沿著旋轉軸線108堆疊之複數個疊片形成的疊片堆疊體106。在圖示具體實施例中，6個定子齒狀物TT1、TT2(圖2)大體在徑向從疊片堆疊體106的環形軛鐵110向內延伸。數對相鄰齒狀物TT1、TT2在其間形成狹槽S1、S2。雖然圖示具體實施例的定子總成102包括環形軛鐵110，然而在其他具體實施例中(未圖示)，軛鐵可形成其他非圓形形狀(例如，方形、六角形等等)。

繞組W(圖1)佈線穿過狹槽S1、S2(圖2)且纏繞各個齒狀物TT1、TT2以形成線圈C1、C2、C3、C4、C5及C6(圖7)。繞組W電氣連接至端子T(圖1)(例如，藉由直接接觸)，彼等接著電氣連接至經由端子T選擇性地供給電流給線圈C1-C6的PCBA 112(例如，霍爾效應感測器板)。

在如圖3所示的一些先前技術設計中，該等繞組佈線成串聯組態，其中單一繞組W從第一端子延伸到第一齒狀物且形成第一線圈，然後從第一線圈延伸到在對面的第二齒狀物且形成第二線圈，然後從第二線圈延伸到 第二端子且與其附接。在體現於圖1、圖2及圖4至圖7的建議電動馬達100中，繞組W組配為並聯△型組態(parallel delta configuration，圖4)。具體言之，各個個別繞組W各自在一對電性相對線圈C1-C4、C2-C5及C3-C6(圖4)之間延伸。每一對相對線圈C1-C4、C2-C5及C3-C6在各個端子T之間並聯連接。

由於每一對線圈C1-C4、C2-C5及C3-C6彼此相對，繞組W部份環繞定子總成102的圓周延伸以連接每一對線圈C1-C4、C2-C5及C3-C6。該等繞組W的這些部份在此被稱為跨接線114(圖1)。在圖示具體實施例中，跨接線114沿著電動馬達100的風扇側116佈線，且PCBA112在電動馬達100與風扇側116相反的板側118耦接至馬達100。在圖示具體實施例中，端子T在與跨接線114相反的板側118耦接至定子總成102。在一些具體實施例中，電動馬達100進一步包括被轉子總成(未圖示)旋轉的風扇(未圖示)，且該風扇鄰近風扇側116。

各端子T包括鉤部或柄腳120(圖5)，且繞組W圍繞柄腳120以在繞組W、端子T之間形成電氣連接。這允許用針式繞線機(needle winder)自動實作繞組組態。該繞組組態也允許針式繞線機一次繞3個線圈C1-C6，這可改善繞組製程的生產能力。請參考圖5，柄腳120從定子總成102在徑向向外延伸，且繞組W的環狀引線(looped lead)122可纏繞柄腳120以在繞組W、端子T之間形成電氣連接。在一些具體實施例中，除了柄腳120以外，第二柄 腳120’可沿著周向延伸遠離端子T，如圖6所示。

繞組W可包括各自纏繞定子總成102成圖7所示之組態的第一繞組W1、第二繞組W2、與第三繞組W3。同樣，端子T可包括第一端子T1、第二端子T2、與第三端子T3。各個繞組W1、W2及W3包括各自連接至各個端子T1、T2或T3的開始引線124與結束引線126。

例如，如圖7所示，第一繞組W1始於在第二端子T2的開始引線124，縱向穿過狹槽S1，且圍繞定子總成102以形成第一線圈C1。第一繞組W1在風扇側116離開第一線圈C1且繞著定子總成102的圓周(經由跨接線114)朝向第四線圈C4的位置延伸。然後，第一繞組W1縱向延伸穿過鄰近第四線圈C4的狹槽S1以形成環繞第一端子T1之柄腳120的環狀引線122(圖5)，藉此使第一繞組W1電氣連接至第一端子T1。然後，第一繞組W1反轉方向，在縱向向後穿過狹槽S1，且圍繞定子總成102以形成第四線圈C4。第一繞組W1在風扇側116離開第四線圈C4，且環繞定子總成102的圓周(經由跨接線114)朝向第一線圈C1向後行進。然後，第一繞組W1縱向穿過鄰近第一線圈C1的狹槽S1，且在連接至端子T2的結束引線126處結束。以此方式，第一及第四線圈C1、C4在第一及第二端子T1、T2之間並聯連接。第二及第三繞組W2、W3的纏繞方式與在說明W1時提及的組態類似，如圖7所示。

繼續參考圖7，開始及結束引線124、126和各繞組W1、W2及W3的環狀引線122全都在風扇側116、 板側118之間縱向穿過狹槽S1。結果，各狹槽S1包含比各狹槽S2更多的導體。為了考慮到這些額外的導體，疊片堆疊體106設有面積大於狹槽S2的狹槽S1，這在下文會進一步詳述。狹槽S1的較大面積有助於避免定子總成102的不均勻狹槽填充。

參考圖2，疊片堆疊體106的各齒狀物TT1、TT2包括冠頂部128與使冠頂部128連接至軛鐵110的本體部130。冠頂部128在周向彼此等距地隔開。不過，齒狀物TT1、TT2的本體部130在徑向交替地偏移或偏斜，使得每個後續齒狀物TT1、TT2交替地在順時鐘方向或反時鐘方向偏移或偏斜。例如，齒狀物TT1在周向稍微順時鐘偏斜，同時齒狀物TT2在周向稍微反時鐘偏斜。

為了圖解說明，分界線132把疊片堆疊體106分成相等的半部且延伸穿過兩個對立齒狀物TT1及TT2之冠頂部128的中心點C。縱軸134延伸穿過齒狀物TT1的本體部130且與分界線132相交。分界線132與齒狀物TT1之縱軸134形成角度A1。在圖示構造中，角度A1大約為166度。因此，齒狀物TT1在順時鐘方向大約以166度的角度A1偏斜或偏移。同樣，每個其餘齒狀物TT1也在順時鐘方向以大約166度的角度A1(未圖示)偏移，同時交替齒狀物TT2在反時鐘方向以大約166度的角度A2(未圖示)偏移。在其他具體實施例中，角度A1、A2可大於90度且小於180度。

由於齒狀物TT1、TT2交替地偏斜或偏移， 界定於成對相鄰齒狀物TT1、TT2之間的狹槽S1、S2界定兩個不同狹槽面積B1及B2。狹槽面積B1大於狹槽面積B2。在圖示具體實施例中，狹槽面積B1大約為70平方毫米(mm2)，同時狹槽面積B2大約為60平方毫米。在其他具體實施例中(未圖示)，這兩個狹槽面積B1、B2可各自大於或小於70平方毫米及60平方毫米，且可隨著角度A1、A2改變而有所不同。這兩個不同狹槽面積B1及B2有助於在不同個數的繞組W交替地應用於齒狀物TT1、TT2時避免不均勻的狹槽填充。

圖8圖示與上述電動馬達100類似之電動馬達200的另一具體實施例，其中類似的特徵以加「100」的元件符號表示，或字母元件符號表加角分符號「(’)」表示。電動馬達200包括可運作以產生磁場的定子總成202，與經支撐成可相對於定子總成202旋轉的轉子總成(未圖示)。定子總成202同樣包括疊片堆疊體206與佈線穿過狹槽S1、S2以形成線圈C1’、C2’、C3’、C4’、C5’及C6’的繞組W’。繞組W’電氣連接至端子T’，彼等接著電氣連接至經由端子T’選擇性地供給電流給線圈C1’-C6’的PCBA 212(例如，霍爾效應感測器板)。

在圖示具體實施例中，繞組W’組配為並聯△型組態，其中，各個個別繞組W’各自在一對電性相對線圈C1’-C4’、C2’-C5’及C3’-C6’之間延伸。每一對相對線圈C1’-C4’、C2’-C5’與C3’-C6’在各個端子T’之間並聯連接。跨接線214沿著電動馬達200的風扇側216佈線，且 PCBA 212在馬達200與風扇側216相反的板側218耦接至電動馬達200。

電動馬達200的端子T’呈長形，致使端子T’在板側218與風扇側216之間沿著疊片堆疊體206的外表面240縱向延伸。各個長形端子T’包括縱向部份236，其具有在電動馬達200之板側218電氣耦接至PCBA 212的連接部238。縱向部份236沿著疊片堆疊體206的外表面240從連接部238延伸到鄰近風扇側216的鉤部或柄腳220。各個柄腳220沿著疊片堆疊體206的外表面240朝向風扇側216延伸，然後在鄰近疊片堆疊體206之一軸向端的位置處朝向板側218向後彎曲。繞組W’的開始及結束引線224、226在鄰近風扇側216的柄腳220處連接至端子T’。同樣，繞組W’的環狀引線222也連接至鄰近風扇側216的柄腳220。長形端子T’使線圈C1’-C6’電氣連接至PCBA 212。

此組態允許顯著減少疊積(stack-up)以最小化馬達200的長度且減少材料及製程成本，而且也允許用針式繞線機自動實作繞組組態。該繞組組態也允許針式繞線機一次繞3個線圈C1’-C6’，這可改善繞組製程的生產能力。此外，長形端子T’縮小在位於板側218之PCBA 212與位於風扇側216之跨接線214之間的定子總成202長度。因此，長形端子使得如以上在說明電動馬達100時所述穿過狹槽S1’的開始及結束引線224、226和環狀引線222不需要。這減少繞組W’的全長從而進一步減少材料成本。

在圖示具體實施例中，電動馬達200包括在 周向間隔大體相等地互相隔開的3個長形端子T’。各端子T’經由附接構件242附接至疊片堆疊體206的外表面240。定子總成202也包括由絕緣材料(例如，塑膠)形成以使繞組W’與疊片堆疊體206絕緣的絕緣構件244。在圖示具體實施例中，附接構件242為分別由絕緣構件244形成的分離元件。在其他具體實施例中(未圖示)，附接構件242可形成為絕緣構件244的部份，使得長形端子T’經由絕緣構件244固定於電動馬達200。

儘管已參考一些較佳具體實施例來詳述本申請案，然而在如本文所述的申請案之一或多個獨立方面的精神及範疇內仍然存在變異及修改。

100:電動馬達

102:實質圓柱形定子總成

106:疊片堆疊體

108:旋轉軸線

112:PCBA

114:跨接線

116:風扇側

118:板側

W:繞組

Claims (20)

1. 一種電動馬達，其包含： 一定子總成，其包括： 一疊片堆疊體， 在該定子總成之一第一軸向端處耦接至該疊片堆疊體的一印刷電路板總成(PCBA)，與 圍繞該疊片堆疊體以形成數個線圈的複數個繞組，各繞組包括了繞著該定子總成之一部份圓周延伸以連接數對相對線圈的數個跨接線部份； 其中，該等跨接線部份位在該定子總成之與該第一軸向端相對的一第二軸向端處。
2. 如請求項1之電動馬達，其進一步包括：鄰近該第二軸向端的一風扇。
3. 如請求項1之電動馬達，其中，該定子總成包括了在該第一軸向端處電氣連接至該PCBA的數個端子，各端子包括一柄腳，且其中，該等繞組包括了圍繞該等柄腳以使該等線圈電氣連接至該PCBA的環狀引線。
4. 如請求項1之電動馬達，其中，該疊片堆疊體包括一環形軛鐵與從該軛鐵向內延伸的複數個齒狀物，該等齒狀物界定在其間的狹槽。
5. 如請求項4之電動馬達，其中，各齒狀物包括一冠頂部與使該冠頂部連接至該軛鐵的一本體部，且其中，各齒狀物的本體部沿著一周向遠離徑向地偏斜，且其中，相鄰齒狀物的本體部沿著該周向交替地互相偏斜靠近及遠離對方。
6. 如請求項4之電動馬達，其中，該等狹槽包括複數個第一狹槽與複數個第二狹槽，各個第一狹槽有第一狹槽面積，各個第二狹槽有第二狹槽面積，該第一狹槽面積大於該第二狹槽面積。
7. 如請求項6之電動馬達，其中，該定子總成包括了在該第一軸向端處電氣連接至該PCBA的數個端子，且其中，該等繞組包括了接觸該等端子以使該等線圈電氣連接至該PCBA的數條引線，且其中，該等引線在該第一軸向端與該第二軸向端之間縱向延伸以使該等端子連接至該等跨接線部份，且其中，該等引線只延伸穿過該等第一狹槽。
8. 一種電動馬達，其包含： 一定子總成，其包括: 有一外表面的一疊片堆疊體， 在該定子總成之一第一軸向端處耦接至該疊片堆疊體的一印刷電路板總成(PCBA)， 圍繞該疊片堆疊體以形成數個線圈的複數個繞組，各繞組包括了位在該定子總成之與該第一軸向端相對之一第二軸向端處的數個跨接線部份，該等跨接線部份繞著該定子總成之一部份圓周延伸以連接數對相對線圈，與 耦接至該疊片堆疊體之該外表面的數個端子，各個端子在該第一軸向端與該第二軸向端之間縱向延伸以使該等跨接線部份電氣連接至該PCBA。
9. 如請求項8之電動馬達，其進一步包括：鄰近該第二軸向端的一風扇。
10. 如請求項8之電動馬達，其中，該定子總成包括了使各個端子各自耦接至該疊片堆疊體之該外表面的數個附接構件。
11. 如請求項8之電動馬達，其中，該疊片堆疊體包括一環形軛鐵與從該軛鐵向內延伸的複數個齒狀物，該等齒狀物界定在其間的狹槽。
12. 如請求項8之電動馬達，其中，各端子包括了鄰近該第二軸向端的一柄腳，且其中，該等繞組包括了接觸該等柄腳以使該等線圈電氣連接至該PCBA的數條引線。
13. 如請求項12之電動馬達，其中，各柄腳彎向該第一軸向端。
14. 如請求項8之電動馬達，其中，該等繞組經組配為一並聯△型組態。
15. 一種電動馬達，其包含： 一定子總成，其包括: 有一外表面的一疊片堆疊體， 圍繞該定子總成以形成數個線圈的複數個繞組，各繞組包括了繞著該定子總成之一部份圓周延伸以連接數對相對線圈的數個跨接線部份，與 耦接至該疊片堆疊體之該外表面的數個端子，該等端子在該疊片堆疊體的相對第一及第二軸向端之間從一連接部縱向延伸到一柄腳，該連接部經組配為可電氣連接至一電源，該柄腳經組配為可電氣連接至該等跨接線部份中之至少一者。
16. 如請求項15之電動馬達，其中，該等連接部緊鄰該第一軸向端，且該等柄腳與該等繞組緊鄰該第二軸向端。
17. 如請求項15之電動馬達，其中，該定子總成進一步包括了在該第一軸向端處耦接至該疊片堆疊體的一印刷電路板總成(PCBA)，且其中，該等連接部電氣連接至該PCBA。
18. 如請求項15之電動馬達，其進一步包括：鄰近該第二軸向端的一風扇。
19. 如請求項15之電動馬達，其中，該定子總成包括：使各個端子各自耦接至該疊片堆疊體之該外表面的數個附接構件。
20. 如請求項15之電動馬達，其中，該等繞組經組配為一並聯△型組態。

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