專利名稱：無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機領(lǐng)域，尤其涉及一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機及其制造工藝。
背景技術(shù)：
目前，常規(guī)的無刷電機均采用沖制硅鋼片疊鉚成電機定、轉(zhuǎn)子鐵芯，然后將銅線繞于鐵芯齒槽內(nèi)構(gòu)成電機的電磁結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)的無刷電機，由于電機的磁場為徑向磁場，整體磁回路較長，電機轉(zhuǎn)動時鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁路，導致鐵芯產(chǎn)生磁滯與渦流損耗進而影響電機效率，而且由于存在鐵芯的齒槽而產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩波動，使電機不能滿足某些精密儀器儀表領(lǐng)域的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其不使用鐵芯以徹底消除鐵芯損耗和齒槽轉(zhuǎn)矩波動，并采用軸向磁場以減小磁回路長度，從而減少磁路損耗，提高磁材料利用率，整體提高了電機的效率。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述定子組件包括定子繞組、空心軸、電源線，所述定子繞組與所述空心軸垂直設(shè)置且固設(shè)于所述空心軸上，所述電源線從所述空心軸的內(nèi)孔穿入并從所述空心軸的側(cè)孔穿出，穿出后的所述電源線電連接到所述定子繞組上；所述轉(zhuǎn)子組件包括前端蓋、后端蓋、磁鐵，所述前端蓋和后端蓋固定配合；所述磁鐵分別固設(shè)于所述前端蓋和后端蓋的內(nèi)壁且與所述定子繞組相對設(shè)置；所述前端蓋和后端蓋分別套設(shè)于所述空心軸上且轉(zhuǎn)動連接；所述定子繞組與所述磁鐵之間設(shè)有間隙。具體地，所述定子繞組為環(huán)狀，由多個線圈首尾連接、環(huán)繞形成。具體地，所述單個線圈呈扇形、圓形或多邊形。具體地所述多個磁鐵分別在所述前端蓋和后端蓋的內(nèi)壁組合排列成環(huán)形。具體地，所述單個磁鐵呈扇形、圓形或多邊形。具體地，所述前端蓋上開設(shè)有一軸向前端蓋通孔，所述前端蓋通孔內(nèi)固設(shè)有一前端蓋軸承，所述空心軸穿設(shè)于所述前端蓋軸承上。具體地，所述后端蓋上開設(shè)有一軸向后端蓋通孔，所述后端蓋通孔內(nèi)固設(shè)有一后端蓋軸承，所述空心軸穿設(shè)于所述后端蓋軸承上。進一步地，所述定子繞組表面包覆有一塑膠層。與常規(guī)的無刷電機相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明的定子組件無鐵芯，避免了采用硅鋼片制作的鐵芯，徹底消除了使用鐵芯會產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗，提高了產(chǎn)品的效率。
2.本發(fā)明的定子組件無鐵芯，也無鐵芯齒槽，徹底消除了常規(guī)鐵芯電機無法避免的齒槽轉(zhuǎn)矩波動，使得電機運轉(zhuǎn)更平滑，特別適合低速平滑運行，常規(guī)鐵芯電機低速運行跳動明顯甚至可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。3.本發(fā)明將磁鐵與定子繞組相對設(shè)置，使常規(guī)的徑向磁場改為軸向磁場，減短了磁回路長度，亦減小了該磁回路中產(chǎn)生的磁損耗，提高了磁材料利用率。4.本發(fā)明將線圈制作成定子繞組并對其注塑加固，使其不但堅固耐用，且運行時線圈無振動，運行噪音更低。5.由于存在以上優(yōu)點，本發(fā)明可替代常規(guī)的無刷電機，相對更為節(jié)能，并能擴大應(yīng)用領(lǐng)域，尤其可滿足某些精密儀器儀表領(lǐng)域的使用要求，市場前景極為廣闊。本發(fā)明還提供了一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機的制造工藝，包括如下步驟(1)將導線繞制成預設(shè)的線圈形狀；(2)將多個線圈首尾連接、組合排列成環(huán)形，制成定子繞組；(3)將定子繞組送入成型模具內(nèi)壓制成型；(4)再將壓制成型后的定子繞組送入注塑模具內(nèi)注塑成型，在定子繞組整個表面覆蓋上一塑膠層，并在定子繞組中心成型出定子通孔；(5)將空心軸套入注塑成型后的定子通孔內(nèi)使空心軸與定子通孔緊配合；(6)將電源線從空心軸的內(nèi)孔穿入，并從空心軸的側(cè)孔穿出，然后焊接到注塑成型后的定子繞組預留的焊腳上；(7)將磁鐵按環(huán)形排列方式分別固定于前端蓋和后端蓋的內(nèi)壁；(8)將前端蓋軸承固設(shè)于前端蓋上的前端蓋通孔內(nèi)，將后端蓋軸承固設(shè)于后端蓋上的后端蓋通孔內(nèi)；(9)將空心軸的兩端分別穿設(shè)于前端蓋軸承和后端蓋軸承上。本發(fā)明的制造工藝，流程簡單、容易操作，生產(chǎn)效率高，制成的無刷電機的定子組件無鐵芯，徹底消除了鐵芯損耗和齒槽轉(zhuǎn)矩波動，并采用軸向磁場以減小磁回路長度，從而減少磁路損耗，提高磁材料利用率，整體提高了電機的效率，擴大了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明實施例提供的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機的剖視圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的線圈的示意圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的定子繞組的示意圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的磁鐵的示意圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的磁鐵環(huán)繞固設(shè)于前端蓋上的示意圖；圖6是本發(fā)明實施例提供的磁鐵環(huán)繞固設(shè)于后端蓋上的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，其中，所述定子組件包括定子繞組1、空心軸2、電源線3，定子繞組1與空心軸2垂直設(shè)置且固設(shè)于空心軸2上，電源線3與外部電源連接，電源線3從空心軸2的內(nèi)孔21穿入并從空心軸2的側(cè)孔22穿出，穿出后的電源線3電連接到定子繞組1上；所述轉(zhuǎn)子組件包括前端蓋4、后端蓋5、磁鐵6，前端蓋4和后端蓋5固定配合，磁鐵 6分別固設(shè)于前端蓋4和后端蓋5的內(nèi)壁且與定子繞組1相對設(shè)置；所述前端蓋4和后端蓋5分別分別套設(shè)于空心軸2上且轉(zhuǎn)動連接；所述定子繞組1與磁鐵6之間設(shè)有間隙，從而使得整個轉(zhuǎn)子組件可相對于定子組件自由地轉(zhuǎn)動。本領(lǐng)域中，定子繞組1和磁鐵6之間的間隙通常稱為氣隙，它是磁場的通路， 是能量轉(zhuǎn)換的通路，可以引起磁路和磁阻的變化，一般情況下氣隙為0. 2 0. 5mm。本發(fā)明提供的無刷電機工作時，首先將電機的空心軸2固定于外部支撐架上，并將電源線3接上驅(qū)動電源，通電后電機即開始工作，電流從電源線3輸送到定子繞組1上， 依據(jù)電磁感應(yīng)原理，通電后的定子繞組1產(chǎn)生軸向磁場，磁力垂直穿入固定于前端蓋4和后端蓋5上的磁鐵6，使磁鐵6受力，驅(qū)動前端蓋4和后端蓋5轉(zhuǎn)動，從而使整個轉(zhuǎn)子組件繞空心軸2轉(zhuǎn)動，達到功率輸出的目的。與常規(guī)的無刷電機相比，本發(fā)明的定子組件無鐵芯，避免了采用硅鋼片制作的鐵芯，徹底消除了使用鐵芯會產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗，提高了產(chǎn)品的效率；本發(fā)明的定子組件無鐵芯，也無鐵芯齒槽，徹底消除了常規(guī)鐵芯電機無法避免的齒槽轉(zhuǎn)矩波動，使得電機運轉(zhuǎn)更平滑，特別適合低速平滑運行，常規(guī)鐵芯電機低速運行跳動明顯甚至可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象； 本發(fā)明將常規(guī)的徑向磁場改設(shè)計為軸向磁場，減短了磁回路長度，亦減小了該磁回路中產(chǎn)生的磁損耗，提高了磁材料利用率。因此，本發(fā)明可替代常規(guī)的無刷電機，相對更為節(jié)能，并能擴大應(yīng)用領(lǐng)域，尤其可滿足某些精密儀器儀表領(lǐng)域的使用要求，市場前景極為廣闊。如圖2和圖3所示，本實施例中，定子繞組1為環(huán)狀，由多個線圈11按指定的電磁場順序首尾連接、環(huán)繞形成；單個線圈11的形狀為扇形、圓形或多邊形等形狀。如圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，多個磁鐵6分別在前端蓋4和后端蓋5的內(nèi)壁組合排列成環(huán)形，并以前端蓋4和后端蓋5的中心點為環(huán)形排列的圓心。單個磁鐵6的形狀為扇形、圓形或多邊形等形狀。如圖1所示，本實施例中，前端蓋4和空心軸2之間的轉(zhuǎn)動連接方式為前端蓋4 上開設(shè)有一軸向前端蓋通孔41，前端蓋通孔41內(nèi)固設(shè)有一前端蓋軸承42，空心軸2穿設(shè)于前端蓋軸承42上，從而實現(xiàn)前端蓋4和空心軸2之間轉(zhuǎn)動連接的目的。如圖1所示，本實施例中，后端蓋5和空心軸2之間的轉(zhuǎn)動連接方式為后端蓋5 上開設(shè)有一軸向后端蓋通孔51，后端蓋通孔51內(nèi)固設(shè)有一后端蓋軸承52，空心軸2穿設(shè)于后端蓋軸承52上，從而實現(xiàn)后端蓋5和空心軸2之間轉(zhuǎn)動連接的目的。如圖1所示，本實施例中，前端蓋4和后端蓋5之間固定連接的方式為前端蓋4 和后端蓋5的邊緣分別對應(yīng)開設(shè)有多個螺釘孔43、53，前端蓋4和后端蓋5通過多個穿設(shè)于螺釘孔43、53內(nèi)的螺釘7實現(xiàn)固定連接。如圖1所示，本實施例中，電源線3和定子繞組1之間的電連接方式為電源線3 焊接到定子繞組1的預留焊腳(未示出)上。
如圖1 圖6所示，本發(fā)明還提供了一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機的制造工藝，包括如下步驟(1)將導線繞制成預設(shè)的線圈形狀，線圈11可以為扇形、圓形或多邊形等形狀；(2)將多個線圈11按指定的電磁場順序首尾連接、組合排列成環(huán)形，制成定子繞組1 ；(3)將定子繞組1送入成型模具內(nèi)壓制成型；(4)再將壓制成型后的定子繞組1送入注塑模具內(nèi)注塑成型，在定子繞組1整個表面覆蓋上一塑膠層，并在定子繞組1中心成型出定子通孔12，通過將線圈11制作成定子繞組1并對其注塑加固，使其不但堅固耐用，且運行時線圈11無振動，運行噪音更低；(5)將空心軸2套入注塑成型后的定子通孔12內(nèi)，使空心軸2與定子通孔12緊配合；(6)將電源線3從空心軸2的內(nèi)孔21穿入，并從空心軸2的側(cè)孔22穿出，然后焊接到注塑成型后的定子繞組1預留的焊腳上，實現(xiàn)電源線3和定子繞組1電連接的目的；(7)將磁鐵6按環(huán)形排列方式分別固定于前端蓋4和后端蓋5的內(nèi)壁，并以前端蓋 4和后端蓋5的中心點為環(huán)形排列的圓心；(8)將前端蓋軸承42固設(shè)于前端蓋4上的前端蓋通孔41內(nèi)，將后端蓋軸承52固設(shè)于后端蓋5上的后端蓋通孔51內(nèi)；(9)將空心軸2的兩端分別穿設(shè)于前端蓋軸承42和后端蓋軸承52上，從而使得空心軸2分別與前端蓋4和后端蓋5轉(zhuǎn)動連接，進而完成整個電機的制造過程。本發(fā)明的制造工藝，流程簡單、容易操作，生產(chǎn)效率高，制成的無刷電機的定子組件無鐵芯，徹底消除了鐵芯損耗和齒槽轉(zhuǎn)矩波動，并采用軸向磁場以減小磁回路長度，從而減少磁路損耗，提高磁材料利用率，整體提高了電機的效率，擴大了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，其特征在于所述定子組件包括定子繞組、空心軸、電源線，所述定子繞組與所述空心軸垂直設(shè)置且固設(shè)于所述空心軸上，所述電源線從所述空心軸的內(nèi)孔穿入并從所述空心軸的側(cè)孔穿出， 穿出后的所述電源線電連接到所述定子繞組上；所述轉(zhuǎn)子組件包括前端蓋、后端蓋、磁鐵，所述前端蓋和后端蓋固定配合；所述磁鐵分別固設(shè)于所述前端蓋和后端蓋的內(nèi)壁且與所述定子繞組相對設(shè)置；所述前端蓋和后端蓋分別套設(shè)于所述空心軸上且轉(zhuǎn)動連接；所述定子繞組與所述磁鐵之間設(shè)有間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其特征在于所述定子繞組為環(huán)狀，由多個線圈首尾連接、環(huán)繞形成。
3.如權(quán)利要求2所述的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其特征在于所述單個線圈呈扇形、圓形或多邊形。
4.如權(quán)利要求1所述的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其特征在于所述多個磁鐵分別在所述前端蓋和后端蓋的內(nèi)壁組合排列成環(huán)形。
5.如權(quán)利要求1或4所述的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其特征在于所述單個磁鐵呈扇形、圓形或多邊形。
6.如權(quán)利要求1所述的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其特征在于所述前端蓋上開設(shè)有一軸向前端蓋通孔，所述前端蓋通孔內(nèi)固設(shè)有一前端蓋軸承，所述空心軸穿設(shè)于所述前端蓋軸承上。
7.如權(quán)利要求1所述的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其特征在于所述后端蓋上開設(shè)有一軸向后端蓋通孔，所述后端蓋通孔內(nèi)固設(shè)有一后端蓋軸承，所述空心軸穿設(shè)于所述后端蓋軸承上。
8.如權(quán)利要求1所述的無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，其特征在于所述定子繞組表面包覆有一塑膠層。
9.一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機的制造工藝，其特征在于包括如下步驟(1)將導線繞制成預設(shè)的線圈形狀；(2)將多個線圈首尾連接、組合排列成環(huán)形，制成定子繞組；(3)將定子繞組送入成型模具內(nèi)壓制成型；(4)再將壓制成型后的定子繞組送入注塑模具內(nèi)注塑成型，在定子繞組整個表面覆蓋上一塑膠層，并在定子繞組中心成型出定子通孔；(5)將空心軸套入注塑成型后的定子通孔內(nèi)，使空心軸與定子通孔緊配合；(6)將電源線從空心軸的內(nèi)孔穿入，并從空心軸的側(cè)孔穿出，然后焊接到注塑成型后的定子繞組預留的焊腳上；(7)將磁鐵按環(huán)形排列方式分別固定于前端蓋和后端蓋的內(nèi)壁；(8)將前端蓋軸承固設(shè)于前端蓋上的前端蓋通孔內(nèi)，將后端蓋軸承固設(shè)于后端蓋上的后端蓋通孑L內(nèi)；(9)將空心軸的兩端分別穿設(shè)于前端蓋軸承和后端蓋軸承上。
全文摘要
本發(fā)明適用于電機領(lǐng)域，提供了一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機，本發(fā)明的無刷電機的定子組件無鐵芯，徹底消除了鐵芯損耗和齒槽轉(zhuǎn)矩波動，并采用軸向磁場以減小磁回路長度，從而減少磁路損耗，提高磁材料利用率，整體提高了電機的效率，擴大了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明還提供了一種無鐵芯盤式繞組軸向磁場無刷電機的制造工藝，該工藝流程簡單、容易操作，生產(chǎn)效率高，制成的無刷電機的定子組件無鐵芯。
文檔編號H02K15/02GK102255403SQ20111020037
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者劉晉權(quán), 吳化新 申請人:深圳市雙環(huán)全新機電股份有限公司