径向铁芯型双转子无刷直流电动机及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种配置有内外双转子、定子铁芯可被完全分割、且线圈缠绕容易的径向铁芯型双转子无刷直流电动机。本发明专利技术的电动机包括可转动地设置于机架上的转轴、内部与外部转子、及设置在内部与外部转子之间的定子。该内部与外部转子包括内部与外部磁轭及多个磁铁，该内部与外部磁轭呈圆筒状，设置于外壳的中心部位，且通过转轴可转动。该多个磁铁在内部磁轭的外侧面及外部磁轭的内侧面分别设置为相反的极性；定子由在多个组件形成为一体，该多个定子铁芯组件通过在多个分割型铁芯上分别缠绕线圈而制成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种径向铁芯型无刷直流(BLDC)电动机，特别涉及一种径向铁芯型双转子无刷直流电动机，通过在径向铁芯型电动机上采用在定子的内外两侧配置两层转子的双转子结构，实现定子铁芯的完全分割，并提高了线圈缠绕的生产率和电动机输出。
技术介绍
根据是否存在定子铁芯将BLDC电动机分类，通常可分为具有杯状(圆筒)结构的铁芯型(或称径向型)和无芯型(或称轴向型)。铁芯型结构的BLDC电动机因为在其内周部分形成的多个突起具有电磁铁结构，分为图2所示的内部磁铁型与图1所示的外部磁铁型。该内部磁铁型包括由缠绕有线圈的圆筒形的定子与圆筒形的永久磁铁构成的转子，该外部磁铁型则构成为将定子的形成于外周部位上的多个突起沿着上下方向缠绕线圈、其转子则由外部被多极磁化的圆筒形的永久磁铁构成。在如图1所示的外部磁铁型的情况下，缠绕有线圈(未图示)的定子铁芯101a通过支持座设置于基座上作为固定体，圆筒形的旋转体101c在中心部位利用转轴101d而设置，通过设置于上述固定体的中心的轴承而自由转动，在旋转体的内侧面设置的永久磁铁101b呈圆筒状，相对上述的固定体形成一定的空间，即空隙G。接通电源，使缠绕在作为固定体的定子铁芯101a上的线圈形成磁场，利用设置于旋转体101c上的永久磁铁101b的磁力线的相互作用，由此使旋转体外壳(case)装置旋转。如上所述的现有技术的BLDC电动机的磁力线的主要通路从作为旋转体的永久磁铁开始，经过空隙，通过作为固定体的定子再回到永久磁铁和磁轭的方向，从而形成磁力线回路。在如图2所示的内部磁铁型的情况下，缠绕有线圈的定子铁芯202a的多个“T型”铁芯部202C从外部向内部突出形成，各铁芯部的内侧的终端部形成具有一定直径的圆，在其内部的空间中设置旋转体202f，该旋转体202f是包括转轴202d的圆筒形永久磁铁、或者是在中心设有转轴的圆筒形磁轭202c上安装环形永久磁铁202b的结构。上述的铁芯型BLDC电动机的磁回路以轴为中心径向对称，所以，轴向的振动噪音小，适于低速转动，相对磁路的方向，空隙占有部分极少。所以，即使使用性能低的磁铁或者减少磁铁量，也能得到高密度的磁力线，因此，具有转矩大、效率高的谈判优点。但是，对于上述的磁轭结构，在制造定子时，磁轭的材料损失大，在批量生产时，由于磁铁结构复杂，在磁铁上缠绕线圈必须使用特殊的高价的专用绕线机，并且，在制造固定体时，模具的投资费高，所以设备的投资费用高。另一方面，为改善上述的铁芯型BLDC电动机的缺点，本申请人在美国专利第五,945,766号中公开了一种作为现有技术的无芯型BLDC电动机，作为一种轴向型BLDC电动机的例子，它提出了一种双转子方式，在旋转体转动时，能相互抵消发生的轴向的振动，同时将转矩增加两倍以上。上述BLDC电动机的定子在第一及第二转子之间设置一定的空隙，根据施加的DC电流，在上述第一及第二转子上缠绕用于产生电磁力的多个无线轴的线圈。另外，在上述线圈具有与第一及第二转子对应的磁铁相反的极性时，产生具有相同轴方向上的极性的磁通量，提供能产生与上述第一及第二转子反向的电磁力的电流。上述轴向型双转子的BLDC电动机在第一及第二转子之间配置定子，形成相对于定子及转轴为对称结构的磁回路。利用第一及第二转子及定子，其定子线圈相对于单一的转子结构增加了两倍，场磁铁(field magnet)也增加两倍，所以，驱动电流及磁力线密度增加两倍。因此，与同样的轴向型的单一转子结构相比，能得到两倍以上的转矩。上述的轴向铁芯式的电动机具有多种优点。但是，由于在空隙中形成电枢绕线的占用部分，所以，与磁铁数量相比，磁阻性高，其空隙的磁力线密度低。换言之，如图3所示，在由磁铁(m1～m4)形成的磁路中，在磁铁m1和磁铁m2、磁铁m3和磁铁m4之间形成的空隙G部分的磁阻大大增加，发生磁通损失，所以，电动机的效率低下。另外，为了真正实现转矩高的电动机，如果增加电枢绕线的匝数，必须进一步增加空隙，所以反而带来减少磁力线密度而更加减小功率的后果。由此，轴向铁芯方式的电动机与同等输出的径向铁芯类型的电动机相比，必须使用高性能磁铁或增加磁铁数量，增加产品的成本。上述的没有铁芯的轴向空隙型的电动机尽管具有上面列举的各种优点，但是，在轴向振动面上比轴向型的电动机更为不利。另外，在径向铁芯型的电动机上，上述的一体成型的定子对应的线圈绕线必须使用特殊用途的专用绕线机。所以，其初期的设备投资费用非常高。因此，人们提出了多种方案来试图解决相对于定子铁芯的线圈绕线的生产效率低的问题。例如，采用在内部磁铁型铁芯电动机上将形成铁芯的内/外轮分离的方式，将定子从一体成型改变为分割形而容易进行线圈绕线，或者不改变一体成型的铁芯结构，而改变相对铁芯的线圈绕线方法，从而提高线圈绕线的加工性能。另外，在径向铁芯型电动机上，曾提出过具有内/外两层转子结构的电动机的方案。但是，该电动机只是试图简单地增加永久磁铁的数量、有效利用空余空间、和增加电动机的输出，其定子依然具有一体成型的结构。所以，仍然存在现有技术中线圈绕线加工性能低、材料损失大、绕线机投资费用高等问题，并且，在线圈绕线方面也存在必须在定子的内外侧双重进行的问题。另外，用于铁芯内侧的绕线设备与用于铁芯外侧的绕线设备不能通用。所以，电动机的输出越增加，绕线机的投资费用就越高。除上述的现有技术外，在径向铁芯型的电动机方面，为增加定子的线圈绕线的生产率和降低绕线机等设备的投资费用，也有很多种分割型铁芯结构的方案。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的上述问题而提出，本专利技术的目的在于提供一种径向铁芯型的双转子型的BLDC电动机，在定子的内侧及外侧同时配置永久磁铁转子，由内侧和外侧的永久磁铁及转子磁轭形成磁路，从而能完全分割定子，大大提高与各个定子相应的线圈绕线的生产率及电动机的输出。本专利技术的另一目的在于提供一种能有效利用轴向双转子类型与径向铁芯类型的优点、并改善其缺点的径向铁芯型的双转子型的BLDC电动机。本专利技术的又一目的在于提供一种径向铁芯型的双转子型的BLDC电动机，在采用双转子及分割型定子结构时，能在铁芯支撑板上自动设定多个定子组合并固定，将线圈连线，利用这种定子结构能大大提高定子组装的生产率。本专利技术的又一目的在于提供一种径向铁芯型的双转子型的BLDC电动机，以使用热固化树脂的夹物模压(insert molding)方式，将内部、外部转子及轴套一体成型，从而具有提高耐久性与可靠性的形成为一体的双转子结构。本专利技术的又一目的在于提供一种径向铁芯型的双转子型的BLDC电动机，以使用热固化树脂的夹物模压方式，将上述定子一体成型，与上述一体成型的双转子组装在一起，适用于要求防水性的洗衣机用转筒驱动源。本专利技术的又一目的在于提供一种径向铁芯型的双转子型的BLDC电动机的制造方法。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供一种径向铁芯型双转子无刷直流电动机，其包括可转动地设置于设备的机架上的转轴、由内部与外部转子组成的双转子、及固定于设备的机架上的一体成型的定子，该双转子的中心部分通过轴套与上述转轴结合，并被可转动地支撑，分别在不同的同心圆上交替设置有成圆环状多个N极与S极磁铁，且内/外部之间隔开一定的距离，各相对的磁铁具有相反的极性；在设备的机架上固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向铁芯型双转子无刷直流电动机，包括：可转动地设置于设备的机架上的转轴；由内部与外部转子组成的双转子，该双转子的中心部分通过轴套与所述转轴结合，并被可转动地支撑，在不同的同心圆上成圆环状地交替设置有多个Ｎ极与Ｓ极磁铁，且 内／外部之间隔开一定的距离，各相互面对的磁铁具有相反的极性；在设备的机架上固定的一体成型的定子，与所述内部与外部转子之间有相同的间隙，其包含有多个定子铁芯，其中定子铁芯组件被安装在能自动定位的圆环状的铁芯支撑板上，并用热硬化树脂通过 夹物模压方法一体地形成为圆环状，各个所述定子铁芯组件内部的线轴上绕有线圈，通过在所述内部转子与外部转子中配置的极性相反的磁铁、及位于所述内部转子与外部转子之间的分割型定子铁芯，形成磁路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金炳圭，丁奎赫，宋衡根，李相翰，
申请(专利权)人：阿莫泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]