层叠式直流无刷电机制造技术

本发明专利技术公开了一种层叠式直流无刷电机，包括外壳、通过轴承固定在外壳内的转轴，所述转轴上间隔均匀地固定着至少一块磁石板，所述磁石板垂直于转轴的两个平面均具有2n个磁极区，同一平面上相邻的两个磁极区的极性相反，两个平面相对位置的两个磁极区极性相反，所述n为大于等于2的自然数；所述侧壳上固定着与所述磁石板均匀穿插设置的至少一块线圈板，所述线圈板上的线圈为围绕转轴排布的至少一圈齿轮状或花瓣状的平面线圈，其具有n个凸齿形状或花瓣形状以及一个入线头和一个出线头，所述线圈相邻两组沿径向方向的导线分别位于相邻的磁极区内。本发明专利技术通过磁石板和线圈板交叠相互作用，可以实现具备小电流大扭矩且散热效果好等优点的电机。

Laminated brushless DC motor

The invention discloses a cascade brushless DC motor, which comprises a shell, the shaft bearing is fixed in the casing, the rotating shaft is fixed with evenly spaced at least one magnetic stone, two plane perpendicular to the axis of rotation of the magnetic stone has a 2n pole area, with a flat two poles the surface area of the adjacent opposite polarity, two pole area relative position of two plane opposite polarity, the n is a natural number greater than or equal to 2; the side shell is fixed with the magnetic stone uniformly interspersed with at least one coil plate, the coil plate on the line circle around the rotating shaft arranged at least one ring gear shaped or petal shaped planar coil, which has a n convex tooth shape or petal shape and a thread and a thread pole area adjacent to the two coils along the radial direction of the wire are located adjacent to inside . The invention can realize the motor with the advantages of small current, large torque and good heat dissipation effect by overlapping the magnetic stone plate and the coil plate.

【技术实现步骤摘要】
层叠式直流无刷电机
本专利技术涉及层叠式直流无刷电机。
技术介绍
无刷直流电机的应用十分广泛，如无人机、汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等等。总的来说，无刷直流电机可以分为三种主要应用用途：一时持续负载应用，二是可变负载应用，三是定位应用。持续负载主要是应用于需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域，比如风扇、吹风机等，成本较低且多为开环控制。可变负载主要是应用于转速需要在某个范围内变化的应用，对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如甩干机和压缩机等，汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发动机控制等，成本相对更高。大多数工业控制和自动控制方面的应用属于定位应用，往往会完成能量的输送，所以对转速的动态响应和转矩有特别的要求，对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。但是，现有技术中的直流无刷电机还存在一些问题，例如：功率重量比偏低。无法实现小电流大扭矩。用于发电的效率不高。大功率的电机发热量过大，能量浪费多，散热构成很大问题等等。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种层叠式直流无刷电机，包括由前、后盖以及侧壳组成的外壳、两端分别通过轴承安装在外壳内的转轴，所述转轴上间隔均匀地固定着至少一块磁石板，所述磁石板垂直于转轴的两个平面均具有2n个磁极区，同一平面上相邻的两个磁极区的极性相反，两个平面相对位置的两个磁极区极性相反，所述n为大于等于2的自然数；所述侧壳上固定着与所述磁石板均匀穿插设置的至少一块线圈板，所述线圈板上的线圈为围绕转轴排布的至少一圈齿轮状或花瓣状的平面线圈，其具有n个凸齿形状或花瓣形状以及一个入线头和一个出线头，所述线圈相邻两组沿径向方向的导线分别位于相邻的磁极区内。本专利技术采用磁石板作为转子的一部分，利用线圈作为定子的一部分，通过线圈通电切割磁力线，产生沿切线方向的力从而推动转子转动，加工方法简单，非常适合量产。由于线圈板和磁石板由多个分布式的小线圈和小磁石均匀分布构成，因此电机外壳内的空间得到了充分利用，对于相同功率和扭矩的现有技术中的电机来说，本专利技术可以实现电机体积的大幅缩小。与其他现有技术中的电机相比，本专利技术的电机不使用铁芯，重量大幅减轻，同时，采用了最有效率的方式利用了永磁体的磁场，永磁体的总使用量并不高，因此电机总重量进一步轻量化。也正是因为利用了永磁铁所产生的最强磁场，配合相应的线圈板，两者结合的特殊的结构使得通电线圈永远工作于磁场最强的区域，可以获得最大机电转换效率。因此，本专利技术由于有效工作磁场强度高，线圈多，线圈有效长度很长，因此通电后会产生非常大的旋转力矩，而线圈中的通电电流只需要小电流即可，发热量小，而且可实现小电流大扭矩，更进一步因为线圈分布得比较均匀，因此发热量显著下降，而且多层的均匀分布结构也十分有利于散热。附图说明图1为本专利技术一实施例的装配图；图2为本专利技术一实施例的爆炸图；图3为本专利技术转轴的结构示意图；图4为本专利技术霍尔元件装配后与磁石对应的位置俯视示意图；图5为本专利技术电机工作时的气流走向图；图6是本专利技术线圈板一实施例的结构示意图；图7为本专利技术图6的局部细节放大图；图8为本专利技术一层线圈与磁石板的位置关系示意图；图9为本专利技术两层线圈与磁石板的位置关系示意图。标号说明：1、前盖，2、后盖，3、侧壳，4、轴承、5、转轴，6、磁石板，7、线圈板，8、防尘盖，9、隔套，10、键，11、霍尔元件板，12、霍尔元件，13、隔杆，14、焊点。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的原理及方法进行详细说明。图1、图2给出了本专利技术层叠式直流无刷电机的一个具体的组成实施例，该实施例中前盖1、后盖2和侧壳3组成电机的外壳，前盖1和后盖2的内侧分别设有两个十字形的支架8，两个轴承4分别安装在支架8的中心，转轴5的两端通过轴承4固定在外壳内的支架上，且转轴5的一端穿过前盖1伸出至外壳外，另一端的端部设有限位圆盘51，限位圆盘51位于支架的外侧，轴承4的内圈与转轴5固定，外圈与轴承安装部固定，内圈与外圈之间设有滚珠，使内外圈可以相对转动。转轴5上固定至少一个圆形的磁石板，在该实施例中，转轴上间隔均匀地固定了六块磁石板6，磁石板6之间通过隔套9均匀隔开，保证间距相同的相对间隙，参考图3，转轴沿其轴向方向在其外壁上设有键10，磁石板6和隔套9上分别设有对应的卡槽，通过键10和卡槽进行限位防止磁石板6相对转轴运动。如图4所示，磁石板6垂直于转轴的两个平面均具有2n个等分排列的磁极区，本专利技术中n为大于等于2的自然数，即有4个或者更多偶数个等分排列的磁极区，且相邻磁极区的磁性相反，磁石板6两个平面相对位置的极性相反。在本实施例中，磁石板6的一个平面上具有16个磁极区，8个S极和8个N极依次间隔排布，该磁石板6可以由8个形状大小相同的独立的扇形磁铁拼接而成，也可以采用平面两极注磁的工艺在磁石板的两面上分别形成16个磁极区。如图5所示，在转子转动时，将会产生一定的离心力，导致空气往四周跑。本实施例中，在前、后盖上靠近转轴的地方设置了进风孔，转子在转动时，产生的离心力使气流向四周散开，并在靠近转轴的区域形成相对真空。该真空又将外部的气体从靠近转轴的进风孔吸入，进入到电机外壳内，高速旋转的磁石板继续将气流打向四周，从侧壳上设置的出风孔流出，完成气流循环。这样，电机线圈板产生的热量可以借助该流动的气流迅速散到电机外，保证电机的工作环境温度。因此，电机可以以很大的功率工作，实现很大的能量密度。如图6至图7所示，侧壳3的内壁上固定至少一块线圈板7，支架之间靠近侧壳的位置固定了四根隔杆13，四根隔杆13上相同的位置都设置了间隔均匀的卡槽，四根隔杆位于同一平面内的四个卡槽可以对一块线圈板的边缘进行限位，保障线圈板的间隔均匀。线圈板7也具有垂直于转轴的两个平面，这两个平面当中至少有一个平面设有线圈来与一磁石板的一个平面上的磁极相互作用，线圈板7的中间开设了可供转轴转动的转动孔，转动孔的内径只需要略大于转轴的外径即可，因此，让线圈板和磁石板有较大的相对面积，可以来设置相互作用的磁石和线圈。线圈板上的线圈为围绕转轴排布的至少一圈齿轮状或花瓣状的平面线圈，其具有n个凸齿形状或花瓣形状，也就是具有2n个沿径向方向的导线可以分别位于2n个磁极区内，且相邻两组导线的电流方向必然相反，例如位于N极内的导线的电流自沿着径向方向由内至外时，位于S极内的导线的电流则沿着径向方向由外至内，因此其产生的作用力将一致。在本专利技术中，线圈可以由一根螺线进行绕线形成多圈齿轮状或花瓣状的平面线圈。或者还可以采用毫米或亚毫米量级整块薄铜板通过垂直刻蚀或者激光切割或者其他方法形成多圈齿轮状或花瓣状的平面线圈，可以使线圈的圈数倍增，达到相应的阻抗要求，且每一个线圈仅具有一个入线头和一个出线头（参考图6），焊点非常少，非常易于量产，其中入线头与侧壳上的焊点连接，该焊点将电连接至电机的电源，出线头与线圈板上的焊点连接，各线圈板上的焊点之间可以通过平行于转轴的一根或多根导线进行并联或者串联。如图8所示，线圈板7和磁石板6同圆心设置，即磁石板6、线圈板7的中心均在转轴的中心轴线上，线圈板7与磁石板6均匀穿插设置，即线圈板7可以与磁石板为一一对应关系，或者是多块线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠式直流无刷电机，包括由前、后盖以及侧壳组成的外壳、两端分别通过轴承安装在外壳内的转轴，其特征在于：所述转轴上间隔均匀地固定着至少一块磁石板，所述磁石板垂直于转轴的两个平面均具有2n个磁极区，同一平面上相邻的两个磁极区的极性相反，两个平面相对位置的两个磁极区极性相反，所述n为大于等于2的自然数；所述侧壳上固定着与所述磁石板均匀穿插设置的至少一块线圈板，所述线圈板上的线圈为围绕转轴排布的至少一圈齿轮状或花瓣状的平面线圈，其具有n个凸齿形状或花瓣形状以及一个入线头和一个出线头，所述线圈相邻两组沿径向方向的导线分别位于相邻的磁极区内。

【技术特征摘要】
1.一种层叠式直流无刷电机，包括由前、后盖以及侧壳组成的外壳、两端分别通过轴承安装在外壳内的转轴，其特征在于：所述转轴上间隔均匀地固定着至少一块磁石板，所述磁石板垂直于转轴的两个平面均具有2n个磁极区，同一平面上相邻的两个磁极区的极性相反，两个平面相对位置的两个磁极区极性相反，所述n为大于等于2的自然数；所述侧壳上固定着与所述磁石板均匀穿插设置的至少一块线圈板，所述线圈板上的线圈为围绕转轴排布的至少一圈齿轮状或花瓣状的平面线圈，其具有n个凸齿形状或花瓣形状以及一个入线头和一个出线头，所述线圈相邻两组沿径向方向的导线分别位于相邻的磁极区内。2.如权利要求1所述的层叠式直流无刷电机，其特征在于，所述线圈采用整块导电金属板通过刻蚀或激光切割形成齿轮状或花瓣状的平面线圈，或者线圈由一根螺线绕线形成齿轮状或花瓣状的平面线圈。3.如权利要求2所述的层叠式直流无刷电机，其特征在于，所述线圈板上设有两层相互绝缘的所述平面线圈，两层平面线圈之间的驱动电流相差90度相位，两层平面线圈的位置相差90/n度。4.如权利要求2所述的层叠式直流无刷电机，其特征在于，所述线圈板上设有三层相互绝缘的所述平面线圈，三层平面线圈之间的驱动电流相差60度相位，三层平面线...

【专利技术属性】
技术研发人员：钞晨，
申请(专利权)人：深圳市世尊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44