无刷直流电动机制造技术

一种无刷直流电动机（图１Ａ和３），包括一磁性转子（５）和一定子（１）。定子（１）具有至少一个电路板（３），其上排列有蚀刻于电路板金属层的线圈绕组（２）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本项专利技术与电机工程，尤其是电磁机械相关，可用于多种用途的电子设备生产，例如通风设备，压缩机，机泵，电动汽车的方向盘等等。
技术介绍
端面上转子定子交互模式的机械是众所周知的，在这种模式中，转子是一个圆盘，交变磁性的永磁铁的底面位于圆周上；定子被做成盘(环)形，与转子同轴安装，电磁定子卷被安装在定子的端面上。举例来说，美国专利第5440185号，IPC 6 H02K 21/12描述的直流无刷电动机(电动)就属于这种机械。已知的这种装置至少包括一个安装在轴上的转子，该转子是一个多极电磁盘，其圆周上分成若干区域，这些区域可以交互变换极性。该装置还包括至少一个盘形定子元件以决定转子的位置，一个将转子和定子固定在某一轮轴的装置，一个根据定子元件定位多极电磁盘的传感器，和一个识别定子元件中电磁域的装置。定子元件上缠绕着两组线圈，直流电输入其中一组，决定定子的极性。这种已知的装置制造起来并非易事，最大的难题在于制造带有可变极性电磁极的盘形转子。这种电子设备的转子由安装在一根轴上的两个圆盘组成，磁极分布在圆周外缘上，两盘之间有一个圆柱形的磁铁，以轴向发生磁化，通过这种方式，一张盘上的电极是一种极性，相对的，另一张盘上的电极是另一种极性。由线圈组成的定子散布在圆周上，与专利技术相一致，转子的磁极由圆盘外缘上的齿状物组成，面内垂直于设备轴线，定子线圈这样排列是为了使其端面与转子磁极相接触。这种设备的转子已在美国申请专利第09/621,104号，同种类型的产品没有这种爪状的磁极角(磁极)。转子磁极由位于圆盘外缘的齿状物组成，其作用同磁路。这保证了转子的流水线生产和其结构的稳定性。转子磁极位于两盘的外圆周，与设备的轴线面内垂直，定子线圈这样排列是为了使其端面与转子磁极相接触。这里存在一个可能，如果缩小设备半径，定子磁极就可以放到前面提及的圆盘转子磁极之间。这样就有可能提高驱动功率，因为转子磁极间的电磁区域达到最大密度。原先的组合电动通风机体积很大，因为它有两个分开的部分——电动机和叶轮。现在的专利技术利用了连接电磁叶轮的两个定子电路，节省了空间。最终这项专利技术将会有更简单的结构和安装过程，大大节约生产成本。
技术实现思路
此项专利技术的目标，是研制一种新型无刷直流电动机，并根据这项设计，可能开发出组合无刷直流电动机/吹气机或者电动机/气泵。这种组合了吹气机或气泵叶轮的电动机的体积有可能大大缩小。为了达到这个目标，这种研发中的电动机由包含电路板的定子、转子或转子/叶轮、机架和一个控制设备组成。附图说明图1A，1B分别是定子板一侧线圈的平面图，和另一侧透视平面图；图2A，2B分别是定子板1A和1B上线圈的截面图；图3是电动机的截面图；图4是图3中电动机A点的截面图；图5是图3中电动机加上铁金属板的截面图；图6是图5中电动机C点的截面图；图7是图3中电动机只带有一个定子板时的截面图；图8是联合电动机/吹气机的截面图；图9是图8中联合电动机/吹气机中A点的截面图。具体实施例方式下面要说明的是一种使用印刷电路板的定子线圈的新型无刷直流电动机。以下我们的说明中，将把这种印刷电路板称为定子板或电路板。磁性转子由永久磁性物质制成，可能是一个整体的部分，或者是一系列拥有相同磁极的机组。以下将把这个整体或机组称为转子轮盘或转子/叶轮。下面的简单说明分为六个部分定子板，转子，电动机说明，联合电动机/吹气机，电动机控制器和操作说明。定子板这里要说明的定子板如此构造是为了供一个H桥形控制器使用。图1A是定子板1的前侧面，包括在电路板基片3上，位于定子板圆周的线圈2，由金属，通常是铜蚀刻而成。图1B是定子板1的后侧面(透视)，包括在电路板基片3上，位于定子板圆周的线圈2a，由金属，通常是铜蚀刻而成。图1A中，线圈10是断开的(中断)，用以提供动力，使11和12到达控制设备13。这两条分别引自两个定子板的线圈可以串联或并联。图2A，图2B中分别是图1A，1B中定子板前侧面，后侧面(透视)的一个部分。定子板的各侧面上都有两层线圈2和2a。这两层都各由数对线圈组成，每一对形成一个螺旋。图2a中，螺旋从起始线圈6的中心5延伸至终结线圈8的中心9，按照中心5和9的绕向旋绕。线圈层2和2a在透视图中完全一样，并以一定角度加以移动，使得定子板一侧起始线圈的中心5，通过电路板内部的镀铜孔7，与定子板另一侧中心5a电流相通。线圈6a在定子板前侧面上与线圈6以相同的方式连接。定子板上环绕的所有线圈2和2a都以这种方式连接，形成连续的线圈串联。这些线圈可以镀镍以保持转子拥有永久磁性，可以正常启动。(镍在开氏温度627度以下具有磁性。)转子图3中的转子5，可由磁性塑料，或别的磁性材料制成，也可以采用无磁性材料，但是要嵌入或附加上永久性磁铁12。它由平行于定子板13，垂直于旋转轴7的圆盘5组成，被安装在定子板的中心，被9，10两道间隔分开。甚至数块磁铁12也附着排列在圆周上，最好是圆盘5的外缘上，每相邻的两块磁铁间距离相等。每块磁铁的磁极2，3都依轴向定位，在转子轮盘一侧保持相同磁极。图4是图3中电动机A点的截面图。电路板13上的线圈4每隔一个依照圆盘5上的每块磁铁排列。圆盘一侧的相邻磁极具有相同的极性。单极转子5拥有的最大磁化圆盘磁极数，是一个定子电路板13上定子线圈4数目的一半，如图4所示。这种转子轮盘磁极的结构能使转子5和定子13间最大程度的发生磁性相互作用。电动机说明图3表示的是一台包括一个磁转子5，定子13和机架11的无刷直流电动机。磁转子包括一个垂直于其旋转轴7的转子轮盘5，轮盘圆周上还排列着磁极2和3。转子轮盘5两侧的磁极2和3具有相反磁性。定子包括两块平行的电路板13，每一块圆周上都排列着线圈绕组1和4。两块电路板上各有一个线圈绕组共用一根平行于轴7的轴15。而两块电路板上相对的定子线圈绕组，则对应的具有相反磁性。图4所示是图3中电动机A点的截面图。线圈绕组4环绕轴7径向排列，并依转子轮盘磁铁11做至少部分的径向排列。这种排列方式使得转子磁极2、3和定子线圈绕组1、4之间分别发生磁互作用。图3中，电动机架11也包括定子板13和轴承支架14。电动机架11保证了转子轮盘5和定子板13之间的排列，与轴承支架14相连。轴承支架14支撑起轴承6，使得转子轮盘5和轴7可以自由旋转。转子轮盘5通过垫片8保证定子电路板的排列。图5所示是图3中电动机的另一个版本。完全相同的电动机，添加了与每块定子电路板13外侧轴7稳固相连的铁金属板16。带有径向齿状物17的金属板16与转子轮盘5同步旋转，缩短了，从而也集中了转子磁极2、3分别通过线圈绕组1、4到达个相邻轮盘齿状物17的磁路，这种设计使电动机效率更高。图6所示是图5中电动机中的C点。线圈绕组1环绕轴7做径向排列，并依轮盘齿状物17做至少部分的径向排列。这种排列方式使得转子磁极2、3和定子线圈绕组1、4之间分别发生磁互作用。图7所示是图3中电动机一个定子板的截面图。这种电动机只有一块定子板13，否则就与图3所示的电动机完全一样。联合电动机/吹风机这种电动机的独特设计结构使其非常适合用于制造电动机/吹风机的联合体。转子/叶轮既可用作电动机的转子，也可用作流动流体的吹风机叶轮。除了以下一些特别之处，这种联合电动机/吹风机的操作与图3中说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷直流电动机，包含一个磁性转子、定子和罩子；上述的磁性转子包含一个垂直安装于转轴的转盘，并具有圆周排列的磁极；上述的定子包含至少一个与上述转盘平行的电路板；所述的电路板为罩子的一部分，并具有圆周排列的线圈绕组，用来产生电磁场；所述的线圈绕组在转轴周围，沿一径向排列，至少与转盘的磁极部分地轴向对准，以在所述磁极和线圈绕组之间提供电磁相互作用从而使磁性转子转动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华洛帕京斯基，丹尼尔谢弗，沙韦伊罗森菲尔德，列夫费多谢耶夫，
申请(专利权)人：先进转动系统联合公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]