專利名稱：無刷電機(jī)和電動(dòng)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電機(jī)，具體涉及ー種無刷電機(jī)。本發(fā)明還涉及ー種安裝該無刷電機(jī)的電動(dòng)工具。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無刷電機(jī)，采用沖壓、清洗、鉚壓成型等多道エ序?qū)⒍嗥瑳_壓好的無取向硅鋼片壓制成鉄心，再在其上繞制漆包線制作成電機(jī)定子。這種方案使用的硅鋼材料多，重量重，沖壓和繞線設(shè)備昂貴，加工環(huán)節(jié)多，成本居高不下。由于使用鉄心，鐵損不可避免，電機(jī)總效率難以提得更高。由于所有線包中磁路相通，故難以實(shí)現(xiàn)針對(duì)獨(dú)立線包的高效率低成本分布式數(shù)字化控制。又由于硅鋼片沖壓成型エ藝，使得制造較大尺寸的電機(jī)定、轉(zhuǎn)子以達(dá)到在相同線包驅(qū)動(dòng)電流下獲得更大力矩的技術(shù)方案的成本急劇上升。還由于鉄心與永久磁鐵之間巨大的吸引力，導(dǎo)致啟動(dòng)阻カ大。這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)一般只用作為普通發(fā)電機(jī)，難以做成最高效率而又最低成本的發(fā)電機(jī)。如果要作為高性能的半導(dǎo)體功率器件以及嵌入式智能化控制系統(tǒng)，成本高，推廣阻カ大。因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，需要設(shè)計(jì)ー種解決上述不足之處的無刷電機(jī)。此外，電動(dòng)工具的功率與電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩的乘積成正比。傳動(dòng)的電動(dòng)工具的電機(jī)因其扭矩較小，因此需要通過減速機(jī)構(gòu)增大轉(zhuǎn)矩。傳統(tǒng)的電動(dòng)工具因設(shè)置減速機(jī)構(gòu)體積較大。因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，需要設(shè)計(jì)ー種解決上述不足之處的電動(dòng)工具。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供ー種無刷電機(jī)，該無刷電機(jī)包括盤狀的定子和盤狀的轉(zhuǎn)子以及與轉(zhuǎn)子配合的電機(jī)軸，其特征在干:所述定子和轉(zhuǎn)子半徑相當(dāng)、交替排列、相對(duì)耦合、同軸裝配在一起，定 子具有N個(gè)，轉(zhuǎn)子具有M個(gè)，N > I，M = N+1。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子具有供電機(jī)軸穿過的安裝孔，所述無刷電機(jī)還包括將轉(zhuǎn)子裝配于電機(jī)軸上或從電機(jī)軸上拆下的裝配件。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子的安裝孔孔徑自轉(zhuǎn)子的一側(cè)向另一側(cè)沿軸向梯度變化，所述安裝孔內(nèi)壁上設(shè)有階梯，所述裝配件包括軸向限位轉(zhuǎn)子的鎖軸件和可收容于安裝孔的緊固件、設(shè)于安裝孔上防止緊固件散開的蓋子，該緊固件包括與電機(jī)軸連接的環(huán)套和自環(huán)套向外呈輻射狀設(shè)置的弾性片。優(yōu)選的，所述裝配件包括一個(gè)環(huán)形柱狀的輪轂、連接輪轂一端的法蘭以及軸向限位法蘭的鎖軸件，該輪轂內(nèi)部填充有膠狀或液狀的流體，該輪轂位于安裝孔和電機(jī)軸之間的間隙內(nèi)并可在法蘭受到擠壓的情形下向安裝孔和電機(jī)軸方向變形。優(yōu)選的，所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向平行于電機(jī)軸。優(yōu)選的，所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向與電機(jī)軸的夾角大于O度并且小于30度。優(yōu)選的，所述線包具有多個(gè)，多個(gè)線包呈環(huán)狀均勻分布于定子架上。優(yōu)選的，所述定子的數(shù)量N > I時(shí)，多個(gè)定子架上對(duì)應(yīng)位置的線包對(duì)齊成一直線。優(yōu)選的，所述定子架由非鐵磁性材料制成。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子為ー個(gè)整體的盤狀磁體。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子架和安裝于轉(zhuǎn)子架上的多個(gè)磁體単元。優(yōu)選的，所述磁體単元呈環(huán)狀均勻分布于轉(zhuǎn)子架上。優(yōu)選的，多個(gè)所述轉(zhuǎn)子架上對(duì)應(yīng)位置的磁體單元對(duì)齊成一直線。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子的磁極方向與電機(jī)軸的夾角小于30°。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子設(shè)有風(fēng)ロ，該風(fēng)ロ沿轉(zhuǎn)子徑向的邊沿向外傾斜凸出迎風(fēng)檐。該無刷電機(jī)至少具有如下有益效果:定子和轉(zhuǎn)子半徑相當(dāng)、交替排列、相對(duì)耦合、同軸裝配在一起使得磁損少、耦合系數(shù)高、發(fā)熱少、省電。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電動(dòng)工具，該電動(dòng)工具包括工作頭，所述電動(dòng)工具包括用于驅(qū)動(dòng)工作頭的上述的無刷電機(jī)，無刷電機(jī)和工作軸之間的不具有減速結(jié)構(gòu)該電動(dòng)工具不再設(shè)置減速結(jié)構(gòu)，重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、體積小。
下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的無刷電機(jī)的立體圖。圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的定子和轉(zhuǎn)子配合的示意圖。圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例的定子的示意圖。圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的示意圖。圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的另ー個(gè)角度的示意圖。圖6是本發(fā)明具體實(shí)施例第一實(shí)施方式的裝配件配合時(shí)ー個(gè)角度的示意圖。圖7是本發(fā)明具體實(shí)施例第一實(shí)施方式的裝配件配合時(shí)另ー個(gè)角度的示意圖。圖8是本發(fā)明具體實(shí)施例第二實(shí)施方式的裝配件配合時(shí)ー個(gè)角度的示意圖。圖9是本發(fā)明具體實(shí)施例第二實(shí)施方式的裝配件配合時(shí)另ー個(gè)角度的示意圖。其中，相關(guān)元件對(duì)應(yīng)編號(hào)如下:100 無刷電機(jī) 23 風(fēng)ロ521 環(huán)套I定子 231 迎風(fēng)檐 522 彈性片
11定子架 24 安裝孔 53 蓋子111 繞線軸241 階梯 54 輪轂12線包 3 電機(jī)軸 55 法蘭2轉(zhuǎn)子 4 安裝座21轉(zhuǎn)子架 5 裝配件211 安裝槽51 鎖軸件22磁體單元 52 緊固件
具體實(shí)施方式
如圖1所示，ー種無刷電機(jī)100包括盤狀的定子1、盤狀的轉(zhuǎn)子2、與轉(zhuǎn)子2配合的電機(jī)軸3以及定子I的安裝座4。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知定子1與轉(zhuǎn)子2是ー個(gè)相対的概念。定子I和轉(zhuǎn)子2其中之ー繞制供電流通過的漆包線，另ー則由磁體構(gòu)成。為表述簡(jiǎn)要，本發(fā)明技術(shù)方案以繞制漆包線形成的定子I為例來說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但是不應(yīng)理解為定子1限定于繞制漆包線的部件。如圖1至圖3所示，定子I與安裝座4的位置相對(duì)固定。定子I與安裝座4可以一體制造，也可以分體制造通過裝配結(jié)合在一起。為表述清楚以承載安裝座4的水平面為基準(zhǔn)面，定子I的軸向定義為X向即定子I的厚度方向，由基準(zhǔn)面指向定子I的軸線且具有最小距離的方向定義為Z向,基準(zhǔn)面內(nèi)與X向和Z向相垂直定義為Y向。定子I的數(shù)量為N，N≥1。當(dāng)N > I時(shí)，定子I在X向同軸排列。定子I包括定子架11和由漆包線纏繞于定子架11上形成的線包12。定子架11由非鐵磁性材料制成以減少損耗。漆包線是ー種優(yōu)選的繞制材料，但不應(yīng)理解為對(duì)線包12的限定。定子架11可以為空心的套筒，漆包線直接纏繞其上。定子架11也可以設(shè)置若干平行于X向延伸的繞制漆包線的繞線軸111。該繞線軸111也可以根據(jù)實(shí)際的需要設(shè)置成與X向形成大于0度并且小于30度夾角的位置，例如根據(jù)散熱的需要。繞線軸111延伸的方向?yàn)榫€包12的軸線方向。該繞線軸111以定子I的軸線為中心線中心對(duì)稱地分布于定子架11上。對(duì)應(yīng)的，定子架11上的多個(gè)線包12呈環(huán)狀均勻分布于定子架11上。當(dāng)N > 1吋，多個(gè)定子架11上具有同一相位的繞線軸111，該同一相位的繞線軸111上的線包12對(duì)齊成一直線。對(duì)線包12內(nèi)通過的電流進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)無刷電機(jī)100的精確控制。線包12電性連接ー個(gè)集成電路板。集成電路板上每過ー個(gè)或者幾個(gè)脈沖信號(hào)，使得電流流向發(fā)生轉(zhuǎn)換。如圖2和圖4、圖5所示，轉(zhuǎn)子2與電機(jī)軸3裝配在一起進(jìn)行動(dòng)カ輸出。轉(zhuǎn)子2可以為ー個(gè)整體的盤狀磁體，也可以包括轉(zhuǎn)子架21和安裝于轉(zhuǎn)子架21上的多個(gè)磁體単元22。轉(zhuǎn)子2為整體的磁體時(shí)具有較大的扭矩輸出，而當(dāng)轉(zhuǎn)子2由磁體單元22組合而成時(shí)則具有良好的定位精度。整體的磁體相對(duì)組合形成的多個(gè)磁體単元22在相同條件下參與相互作用的面積較大，能夠?qū)崿F(xiàn)大的扭矩輸出。磁體單元22組合形成轉(zhuǎn)子2時(shí)，集成電路板控制定子I上的線包12內(nèi)電流每過ー個(gè)相位轉(zhuǎn)子2對(duì)應(yīng)地轉(zhuǎn)過ー個(gè)磁體單元22,因此便于精確實(shí)現(xiàn)無刷電機(jī)100的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子2由磁體單元22組合而成吋，以轉(zhuǎn)子2的軸線為中心線中心對(duì)稱地分布于若干收容磁體單元22的安裝槽211。多個(gè)轉(zhuǎn)子架21上具有同一相位的安裝槽211，該同一相位的安裝槽211內(nèi)的磁體單元22對(duì)齊成一直線。無論是由整體磁體構(gòu)成的轉(zhuǎn)子2還是由多個(gè)磁體単元22組合而成的轉(zhuǎn)子2，其中磁極的方向與X向平行。當(dāng)然，磁極的方向還可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置成與X向形成小于30度夾角的位置，例如根據(jù)散熱的需要線包12的軸線方向傾斜設(shè)置時(shí)，為了磁體單元22與線包12正對(duì)，磁極也對(duì)應(yīng)的需要傾斜設(shè)置。
轉(zhuǎn)子2上設(shè)有風(fēng)ロ 23，該風(fēng)ロ 23以轉(zhuǎn)子2的軸線為中心線中心対稱的分布于轉(zhuǎn)子2上。該風(fēng)ロ 23在X向上貫通轉(zhuǎn)子2的兩側(cè)以驅(qū)使氣流經(jīng)過定子I時(shí)帶走定子I產(chǎn)生的熱量。該風(fēng)ロ 23至少有一段沿轉(zhuǎn)子2徑向延伸的邊沿，迎風(fēng)檐231自該邊沿向外側(cè)傾斜凸出。當(dāng)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迎風(fēng)檐231壓迫氣流向風(fēng)ロ 23內(nèi)流動(dòng)。優(yōu)選的，該迎風(fēng)檐231與轉(zhuǎn)子2垂直于X向的平面成30度至60度之間的夾角，最好為45度夾角。為進(jìn)ー步提高無刷電機(jī)100傳遞的扭矩，可以設(shè)置多個(gè)定子I和轉(zhuǎn)子2，定子I具有N個(gè)，轉(zhuǎn)子2具有M個(gè)，N彡1，M = N+1。定子I和轉(zhuǎn)子2半徑相當(dāng)、交替排列、相對(duì)耦合、同軸裝配在一起時(shí)可以獲得在一定體積下最優(yōu)的效果，磁損少、耦合系數(shù)高、發(fā)熱少、省電。請(qǐng)參見圖6至圖9，為增減轉(zhuǎn)子2方便、快速，無刷電機(jī)100還包括將轉(zhuǎn)子2裝配于電機(jī)軸3上或從電機(jī)軸3上拆下的裝配件5。請(qǐng)參見圖6和圖7，第一種裝配件5的結(jié)構(gòu)及裝配原理如下詳述。轉(zhuǎn)子2具有供電機(jī)軸3穿過安裝孔24。該安裝孔24的孔徑自轉(zhuǎn)子2的一側(cè)向另一側(cè)沿軸向梯度變化。安裝孔24內(nèi)壁上設(shè)有階梯241。裝配件5包括軸向限位轉(zhuǎn)子2的鎖軸件51和可收容于安裝孔24的緊固件52、設(shè)于安裝孔24上防止緊固件52散開的蓋子53。緊固件52包括與電機(jī)軸3連接的環(huán)套521和自環(huán)套521向外呈輻射狀設(shè)置的彈性片522。蓋子53由兩個(gè)半殼扣合而成。
安裝時(shí)，將轉(zhuǎn)子2向緊固件52方向軸向移動(dòng)，并收容緊固件52于安裝孔24內(nèi)。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子2，緊固件52的彈性片522在階梯241的導(dǎo)引下貼近環(huán)套521被壓緊，并且階梯241防止彈性片522散開。將蓋子53扣合到一起，并蓋到安裝孔24上。在徑向上，由內(nèi)向外電機(jī)軸3、環(huán)套521、壓緊的彈性片522以及轉(zhuǎn)子2固定在一起。在軸向上蓋子53、緊固件52、轉(zhuǎn)子2、鎖軸件51依次抵靠固定在一起。
拆卸時(shí)，揭下蓋子53并卸下鎖軸件51，將轉(zhuǎn)子2向設(shè)置鎖軸件51的方向推動(dòng)，緊固件52相對(duì)安裝孔24脫離，轉(zhuǎn)子2與電機(jī)軸3的鎖定被解除。請(qǐng)參見圖8和圖9，第二種裝配件5的結(jié)構(gòu)及裝配原理如下詳述。裝配件5包括一個(gè)環(huán)形柱狀的輪轂54、連接輪轂54 —端的法蘭55以及軸向限位法蘭55的鎖軸件51。該輪轂54內(nèi)部填充有膠狀或液狀的流體，該輪轂54位于安裝孔24和電機(jī)軸3之間的間隙內(nèi)并可在法蘭55受到擠壓的情形下向安裝孔24和電機(jī)軸3方向變形。安裝吋，將輪轂54插入安裝孔24和電機(jī)軸3之間的間隙內(nèi)，并推動(dòng)法蘭55使輪轂54設(shè)置法蘭55的相對(duì)端抵靠到另一裝配件5的法蘭55上。兩側(cè)法蘭55的擠壓使得膠狀或液狀的流體徑向運(yùn)動(dòng)從而使得輪轂54徑向緊配電機(jī)軸3和安裝孔24。徑向上電機(jī)軸
3、輪轂54、轉(zhuǎn)子2固定在一起。軸向上鎖軸件51、法蘭55、轉(zhuǎn)子2依次固定在一起。拆卸時(shí)，拆下鎖軸件51，拉動(dòng)法蘭55，即可將裝配件5拆下，電機(jī)軸3和轉(zhuǎn)子2解除鎖定。容易拆卸的原因是:拉動(dòng)法蘭55后，輪轂54內(nèi)流體受到的軸向擠壓カ消除，流體可以軸向流動(dòng)，進(jìn)而徑向的壓緊カ消除。電動(dòng)工具，包括工作頭和上述無刷電機(jī)100，無刷電機(jī)100和工作頭之間的不具有減速結(jié)構(gòu)。電動(dòng)工具不再設(shè)置減速結(jié)構(gòu)，因此電動(dòng)工具重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、體積小。
權(quán)利要求
1.種無刷電機(jī)，包括盤狀的定子和盤狀的轉(zhuǎn)子以及與轉(zhuǎn)子配合的電機(jī)軸，其特征在干:所述定子和轉(zhuǎn)子半徑相當(dāng)、交替排列、相對(duì)耦合、同軸裝配在一起，定子具有N個(gè)，轉(zhuǎn)子具有M個(gè)，N彡1，M = N+1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子具有供電機(jī)軸穿過的安裝孔，所述無刷電機(jī)還包括將轉(zhuǎn)子裝配于電機(jī)軸上或從電機(jī)軸上拆下的裝配件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子的安裝孔孔徑自轉(zhuǎn)子的一側(cè)向另一側(cè)沿軸向梯度變化，所述安裝孔內(nèi)壁上設(shè)有階梯，所述裝配件包括軸向限位轉(zhuǎn)子的鎖軸件和可收容于安裝孔的緊固件、設(shè)于安裝孔上防止緊固件散開的蓋子，該緊固件包括與電機(jī)軸連接的環(huán)套和自環(huán)套向外呈輻射狀設(shè)置的弾性片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述裝配件包括一個(gè)環(huán)形柱狀的輪轂、連接輪轂一端的法蘭以及軸向限位法蘭的鎖軸件，該輪轂內(nèi)部填充有膠狀或液狀的流體，該輪轂位于安裝孔和電機(jī)軸之間的間隙內(nèi)并可在法蘭受到擠壓的情形下向安裝孔和電機(jī)軸方向變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向平行于電機(jī)軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向與電機(jī)軸的夾角大于O度并且小于30度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述線包具有多個(gè)，多個(gè)線包呈環(huán)狀均勻分布于定子架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述定子的數(shù)量N> I時(shí)，多個(gè)定子架上對(duì)應(yīng)位置的線包對(duì)齊成一直線。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述定子架由非鐵磁性材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子為ー個(gè)整體的盤狀磁體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子架和安裝于轉(zhuǎn)子架上的多個(gè)磁體單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述磁體単元呈環(huán)狀均勻分布于轉(zhuǎn)子架上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無刷電機(jī)，其特征在于:多個(gè)所述轉(zhuǎn)子架上對(duì)應(yīng)位置的磁體單兀對(duì)齊成一直線。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子的磁極方向與電機(jī)軸的夾角小于30°。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子設(shè)有風(fēng)ロ，該風(fēng)ロ沿轉(zhuǎn)子徑向的邊沿向外傾斜凸出迎風(fēng)檐。
16.一種電動(dòng)工具，包括工作頭，其特征在于:所述電動(dòng)工具包括用于驅(qū)動(dòng)工作頭的如權(quán)利要求1中所述的無刷電機(jī)，無刷電機(jī)和工作頭之間的不具有減速結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種無刷電機(jī)，包括盤狀的定子和盤狀的轉(zhuǎn)子以及與轉(zhuǎn)子配合的電機(jī)軸，定子和轉(zhuǎn)子半徑相當(dāng)、交替排列、相對(duì)耦合、同軸裝配在一起，定子具有N個(gè)，轉(zhuǎn)子具有M個(gè)，N≥1，M＝N+1，該種無刷電機(jī)磁損少、耦合系數(shù)高、發(fā)熱少、省電。
文檔編號(hào)H02K1/18GK103095076SQ20111033509
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
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