一种电动车PCB定子永磁差速电机的制作方法

本发明涉及一种电动车PCB定子永磁差速电机，属于电动车电机领域。

背景技术：

永磁无刷差速电机与传统的电励磁电机或永磁有刷直流电机相比，具有结构简单、运行可靠、体积小、质量小、损耗少，效率高等特点。目前应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域，尤其适用于大功率三轮电动车。

近些年来这种永磁无刷差速电机的结构没有显著变化，转子主要采用径向磁极分块式永磁体，定子由绕制在叠压硅钢片中的线圈组成。这种结构的电机由于采用手工绕制铜线，工艺复杂、人工和材料成本高且质量不稳定；叠压的硅钢片的质量约占电机总质量的三分之一，从而导致体积大、重量大、涡流损耗大、效率低。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种电动车PCB定子永磁差速电机，结构简单，体积小、重量小，效率高、运行可靠且成本便宜。

为了实现上述目的，本发明采用的种电动车PCB定子永磁差速电机，包括定子、安装在定子上的转子、及用于将转子耦合在定子上的转轴；

所述定子为PCB板；

所述转子为设置在PCB板两侧的转盘，转盘内部镶嵌永磁体；

所述转轴穿过PCB板和转盘，且转轴上设有定位台，用于固定镶嵌在两个转盘中永磁体的间距。

作为改进，所述永磁体为整体或分块组成的圆环形。

作为改进，所述永磁体的磁场方向为轴向，磁极数为多磁极，且沿圆环均匀分布。

作为进一步改进，所述转盘内嵌的永磁体为轴向充磁八磁极，永磁体中设有交替排列的永磁体N极和永磁体S极，所述永磁体N极和永磁体S极沿圆环均匀分布。

作为改进，所述PCB板上具有两层及两层以上层数的导体，且每层导体间设有连接过孔。

作为改进，所述PCB板上设有用于测量转盘转速和转向的霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器通过霍尔效应传感器接线端子安装在PCB板上。

作为改进，所述PCB板为圆形。

作为改进，两个永磁体中的每个磁极分别与对侧的永磁体中的磁极磁性相对，通过磁性相对的两磁极提供贯穿PCB板的轴向磁场。

本发明采用PCB代替传统绕组，使得电机定子设计灵活多变，实现高精度布线；PCB板上分布有多层排布线圈，提高了载流量，进而提高了电机功率；该电机中无需铁心，消除了涡流损耗，使效率提高，且整体结构精简，有利于流水线装配，有效提高生产效率。

附图说明

图1A为本发明一个实施例的电动车PCB定子永磁差速电机的俯视图；

图1B为本发明一个实施例的电动车PCB定子永磁差速电机的侧视图；

图2为本发明一个实施例中转盘的表面结构示意图；

图3A为本发明一个实施例中PCB板的前表面结构示意图；

图3B为本发明一个实施例中PCB板的后表面结构示意图；

图4A为本发明一个实施例中PCB板上A相绕组的结构示意图；

图4B为本发明一个实施例中PCB板上B相绕组的结构示意图；

图4C为本发明一个实施例中PCB板上C相绕组的结构示意图；

图中：10、PCB板，11、转盘，12、转轴，13、永磁体，21、永磁体N极，22、永磁体S极，30、绕组接线端子，31、霍尔效应传感器接线端子，32、单根导线，33、外圈连接线，34、内圈连接线，40、A相绕组，41、B相绕组，42、C相绕组。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1A、图1B所示，一种电动车PCB定子永磁差速电机，包括定子、安装在定子上的转子、及用于将转子耦合在定子上的转轴12；

所述定子为PCB板10；

所述转子为设置在PCB板10两侧的转盘11，转盘11内部镶嵌永磁体13；

所述转轴12穿过PCB板10和转盘11，且转轴12上设有定位台，用于固定镶嵌在两个转盘11中永磁体13的间距,使每个永磁体13磁极面与PCB板10上绕组平行且间隙相等。

作为实施例的改进，所述永磁体13为整体或分块组成的圆环形，进一步的，所述永磁体13的磁场方向为轴向，磁极数为多磁极，且沿圆环均匀分布。如图2所示，所述转盘11内嵌的永磁体13为轴向充磁八磁极，永磁体13中设有交替排列的永磁体N极21和永磁体S极22，所述永磁体N极21和永磁体S极22沿圆环均匀分布。

作为实施例的改进，所述PCB板10上具有两层及两层以上层数的导体，且每层导体间设有连接过孔。本发明电机采用PCB替代传统铁心线圈绕组，其主要包括A、B、C三相线圈，所述PCB板10为圆形，其平面圆形均匀分布四组线圈，每组线圈包括3相线圈，每相线圈含8根导线，共96根导线，每相线圈由在PCB内部连接层内圈与外圈的导体连接，串联形成4个绕组回路，且A、B、C三相的一端在PCB内部连接层连接成中性点。

PCB板10上具体三相绕组的结构，如图4A、图4B、图4C所示：

单层A相绕组40由四个线圈串联组成，通以电流时，四个线圈产生相同的定子磁场，与永磁体13相同位置的磁极相互作用，产生旋转动力，使转盘11转动，当转盘11内永磁体13磁极转动到与定子A相磁极相反时，控制器通过霍尔效应传感器产生的控制信号使A相绕组40内通以相反电流，进而继续产生持续旋转动力。B相绕组41、C相绕组42工作原理与之相同。

作为实施例的改进，所述PCB板10上设有用于测量转盘11转速和转向的霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器通过霍尔效应传感器接线端子31安装在PCB板10上。如图3A所示，PCB板10前表面包括绕组接线端子30、霍尔效应传感器接线端子31、单根导线32，单根导线32在PCB板10上沿径向均匀排列，并且是三相绕组中的有效工作导体。电机控制器在正确的时刻通过绕组接线端子30将电流通向正确的绕组，绕组中的单根导线32通以电流，将会产生定子磁场，此定子磁场与转盘11中永磁体13的磁极相互作用，产生旋转力，使转子转动。定子PCB中的霍尔效应传感器检测到永磁体磁极，产生控制信号，通过霍尔效应传感器接线端子31通往电机控制器，用于检测转子的转速和转向等。

如图3B所示，单相绕组内的单根导线32由外圈连接线33和内圈连接线34串联形成定子磁极。由于电机在正常工作状态时，外圈连接线33和内圈连接线34承载比单根导线32高数倍的工作电流，因而导体截面积较单根导线的截面积大。

作为实施例的改进，两个永磁体13中的每个磁极分别与对侧的永磁体13中的磁极磁性相对，通过磁性相对的两磁极提供贯穿PCB板10的轴向磁场。

本发明的PCB包括的多个霍尔效应传感器检测当前时刻永磁体磁极位置，其控制信号导通相应A、B、C三相中其中两相，使其通过一定方向的电流，使PCB上绕组产生磁场，此磁场与永磁体贯穿PCB的磁场相作用，使得永磁体借助其旋转力而旋转，其中，所述有效作功导体为PCB每层的中间环形径向单根导体。

嵌入环形永磁体的转盘11通常采用导磁性强的钢，所述磁路扩展到该转盘的前表面，耦合到转盘背面的转轴12以及作为定子的PCB板上，定子轴向两侧的永磁体产生贯穿PCB的单向磁路，由于永磁体为八磁极，因此两侧的转盘中的永磁体在径向互相偏离45°，使得两侧永磁体N极与S极相对。

本发明采用PCB代替传统绕组，使得电机定子设计灵活多变，实现高精度布线；PCB板上分布有多层排布线圈，提高了载流量，进而提高了电机功率；该电机中无需铁心，消除了涡流损耗，使效率提高，且整体结构精简，有利于流水线装配，有效提高生产效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。