轮子及其电机的制作方法

本发明涉及机电技术领域，特别是涉及一种轮子及其电机。

背景技术：

电机作为机电能量转换的重要装置，也是电气传动的基础部件，其应用领域广泛、产品品种众多，是电子设备的重要部件。

电机是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。因此，传统的电机需要多个电绕组，电绕组容易出现涡流，从而导致磁损耗和热损耗，并且绕组是绕在铁芯上，造成电机的体积大、重量重以及转化率低等等缺点。

技术实现要素：

本发明提供一种轮子及其电机，以解决现有技术中电机需要多个电绕组，电绕组容易出现涡流，从而导致磁损耗和热损耗，并且绕组是绕在铁芯上，造成电机的体积大、重量重以及转化率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电机，所述电机包括壳体、转子组件、定子组件以及固定轴，其中，

所述固定轴依次通过所述壳体、转子组件、定子组件的中心，且与所述定子组件固定，所述转子组件与所述壳体固定，

所述定子组件为pcb板，所述转子组件为永磁磁铁，所述永磁磁铁分别设置在所述pcb板的两侧，所述pcb板与所述永磁磁铁共同作用，使得所述转子组件带动所述壳体转动。

根据本发明一实施例，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体固定连接；

所述转子组件包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁与所述第一壳体固定连接，所述第二磁铁与所述第二壳固定连接；

进一步包括第一轴承和第二轴承，所述第一、第二壳体通过所述第一、第二轴承与所述固定轴连接。

根据本发明一实施例，所述固定轴进一步包括中间单元和外围单元，所述中间单元穿过所述定子组件，所述外围单元穿过所述转子组件，所述中间单元的形状为方形或者跑道形；

进一步包括固定组件，所述固定组件将所述pcb板固定在所述固定轴上。

根据本发明一实施例，所述第一、二磁铁进一步包括第一、二主磁铁和第一、二固定件，所述第一、二固定件用于将所述第一、二主磁铁固定设置在所述第一、二壳体上，其中，所述第一、二固定件设有第一、二凹槽，所述第一、二主磁铁填充所述第一、二凹槽。

根据本发明一实施例，所述第一、二主磁铁的形状为圆环，且所述第一、二主磁铁由多个扇形磁铁组成。

根据本发明一实施例，进一步包括保护罩，所述保护罩设置在所述pcb板的至少一侧，所述保护罩设置有容腔，用于容纳所述pcb板。

根据本发明一实施例，所述保护罩进一步设有保护垫，所述保护垫贴合在所述容腔的内壁，用于缓和所述保护罩与所述pcb板的刚性连接。

根据本发明一实施例，所述保护罩为正多边形。

根据本发明一实施例，所述pcb板进一步包括霍尔传感器，所述霍尔传感器用于将所述pcb板上的电流进行切换。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种轮子，所述轮子包括轮胎以及上述所述的电机。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的电机由于设有pcb板，将pcb板作为电机的定子组件，与永磁磁铁共同作用，使得永磁磁铁带动电机的壳体转动，该电机结构简单、体积小、重量轻且可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明提供的电机第一实施例的结构示意图；

图2是本发明第一实施例的爆炸结构示意图；

图3是本发明第一实施例的剖面结构示意图；

图4是本发明第一实施例中第一或第二磁铁的爆炸结构示意图；

图5是本发明提供的电机第二实施例的爆炸结构示意图；

图6是本发明第二实施例的剖面结构示意图；

图7是本发明第二实施例中保护罩的结构示意图；

图8是本发明提供的轮子一实施例的结构示意图。

具体实施方式

请一并参阅图1至图4，图1是本发明提供的电机第一实施例的结构示意图，图2是本发明提第一实施例的爆炸结构示意图，图3是本发明提第一实施例的剖面结构示意图，图4是本发明第一实施例中第一或第二磁铁的爆炸结构示意图。

如图1至图3所示，该电机100包括壳体120、转子组件140、定子组件160以及固定轴180。

其中，固定轴180依次通过壳体120、转子组件140、定子组件160的中心，且与定子组件160固定，转子组件140与壳体120固定，定子组件160为pcb板，转子组件140为永磁磁铁，永磁磁铁140分别设置在pcb板160的两侧，且不与pcb板160相接触，pcb板160与永磁磁铁140共同作用，使得转子组件140带动壳体120转动，将绕组集成到pcb板160上，集成度高，可靠性好，且节约空间。

本发明提供的电机100由于设有pcb板160，将pcb板160作为电机100的定子组件160，与永磁磁铁140共同作用，使得永磁磁铁140带动电机100的壳体120转动，该电机100结构简单、体积小、重量轻且可靠性高，可应用于轴不转而壳体转的电机领域，例如独轮车、电动车、电动汽车、风扇等常见产品。

具体的，壳体120包括第一壳体122和第二壳体124，第一壳体122和第二壳体124固定连接；转子组件140包括第一磁铁142和第二磁铁146，第一磁铁142与第一壳体122固定连接，第二磁铁146与第二壳体124固定连接；固定连接是指在机器中有相当多的零件需要彼此连接，且连接件之间不能作相对运动，固定连接的方式可以具体为螺纹连接，键连接或者销连接；其中，本实施例采用螺纹连接，将两个零件紧紧固定在一起。本实施例中，先将第一磁铁142与第一壳体122固定连接，然后将第二磁铁146与第二壳体124固定连接，最后将第一壳体122和第二壳体124固定连接，形成一体使得转子组件140带动壳体120进行转动。

壳体120的材质为轻质金属材料，具体可以为铝或者铝合金，从而可以进一步降低电机100的重量。

电机100进一步包括第一轴承132和第二轴承134，其中，第一壳体122通过第一轴承132与固定轴180连接，第二壳体124通过第二轴承134与固定轴180连接，才能使壳体120相对固定轴180进行转动。其中，在第一轴承132和/或第二轴承134的内侧还可以设置有密封圈，起到密封和隔离作用。

固定轴180包括中间单元182和外围单元184，中间单元182位于两个外围单元184的中间，中间单元182穿过定子组件160，即pcb板，外围单元184穿过转子组件140和壳体120，其中，外围单元184的形状为圆形，使得壳体120通过轴承相对固定轴180进行转动，而中间单元182的形状为方形或者跑道形，并非圆形，从而可以限制定子组件160相对于固定轴180进行转动，pcb板160的中间通孔与中间单元182的形状一致，并且刚好套设在固定轴180的中间单元182处。

固定轴180进一步包括固定组件190，固定组件190将pcb板160固定在固定轴180上。固定组件190可以与固定轴180焊接固定在一起，或者固定组件190与固定轴180一体成型，固定组件190的面积小于pcb板160的面积，固定组件190的形状为圆形或者正多边形，在固定组件190的周围设有多个螺柱192，pcb板160上设有对应数量的定位孔162，多个螺柱192通过定位孔162，再配合螺母，可以将pcb板160固定在固定轴180上。在其他实施例中，还可以在固定组件190的周围设有多个通孔，pcb板160上设有对应数量和大小的定位孔，用匹配的螺柱通过通孔和定位孔，再配合螺母，同样可以将pcb板160固定在固定轴180上。将pcb板160固定在固定轴180上的固定方式在此不做限制，能将pcb板160固定在固定轴180上即口。

请一并参阅图4，第一磁铁142进一步包括第一主磁铁141和第一固定件143，第一固定件143用于将第一主磁铁141固定设置在第一壳体122上，其中，第一固定件143设有第一凹槽144，第一主磁铁141填充第一凹槽144。对应的，第二磁铁146进一步包括第二主磁铁145和第二固定件147，第二固定件147用于将第二主磁铁145固定设置在第二壳体124上，其中，第二固定件147设有第二凹槽148，第二主磁铁145填充第二凹槽148。本实施例中，第一固定件143和第二固定件147的材质为铁，先将第一凹槽144和第二凹槽148加工完成后，再进行第一主磁铁141和第二主磁铁145的填充，贴合度高且稳定性好。

第一主磁铁141和第二主磁铁145为永久型的强力磁铁，强力磁铁是指钕铁硼磁铁，它相比于铁氧体磁铁、铝镍钴、钐钴的磁性能大大的超越了其他几种磁铁，本实施例中，选择剩磁范围为3700～4000t的强力磁铁。

第一主磁铁141和第二主磁铁145的形状为圆环，且第一主磁铁141和第二主磁铁145由多个扇形磁铁组成。多个扇形磁铁的磁极为轴向磁极，多个扇形磁铁沿环向阵列，形成圆环状的第一主磁铁141和第二主磁铁145，多个扇形磁铁的磁极围绕着圆环阵列且交替极性，在相同位置上，第一主磁铁141和第二主磁铁145的扇形磁铁的极性相反。

为配合第一磁铁142和第二磁铁146，pcb板160包括与扇形磁铁对数相对应的扇块电路板，本实施例具体应用例中，pcb板160为多层线路板，具体可以为四层线路板，四层pcb板上每一相的铜线线圈设在同一层，每一层的电流线圈含有四组扇块电路板，每一组扇块电路板为四砸线圈，与四对磁极的扇形磁铁相对应设置，即八个扇形磁铁；pcb板160上还设置有连接相邻的扇块电路板的电路，以将多个扇块电路板之间电连接；采用交替极性的主磁体的设置与pcb板的线圈形状设计相配合，可以提高电机100的转速和扭矩。

请参阅图5和图7，图5是本发明提供的电机第二实施例的爆炸结构示意图，图6是本发明第二实施例的剖面结构示意图，图7是本发明第二实施例中保护罩的结构示意图。

如图5所示，本实施例的结构与第一实施例的结构基本相同，不同的是，本实施例的pcb板260没有设置定位孔，从而使得电机200的扭矩不会对pcb板260的定位孔产生作用，进步不会对pcb板260产生破坏。因此，电机200进一步包括保护罩270，保护罩270的材质为不导磁的刚性材料，具体可以为不导磁的不锈钢金属材料；保护罩270设置在pcb板260的至少一侧，即可以为一侧，也可以为两侧，本实施例中，保护罩270仅设置在pcb板260的一侧，保护罩270设置有容腔272，用于容纳pcb板260，用于将pcb板260径向固定在固定轴280上。保护罩270的厚度范围为0.5～2mm；进一步的，保护罩270的厚度范围为0.6～1.5mm；更进一步的，保护罩270的厚度范围为0.8～1.2mm，使得能够将pcb板260径向固定在固定轴280上。其中，容腔272的厚度大于等于pcb板260的厚度，具体情况，容腔272的厚度等于两个pcb板260的厚度或者多个pcb板260的厚度。

如图7所示，保护罩270的形状为正多边形，包括但不限于正八边形、正十二边形、正二十边形等等；保护罩270是将固定轴280对pcb板260的扭矩分散到正多边形上，因此pcb板260的边形越多，分散效果越好，保护pcb板260的效果越好。

保护罩270上设有多个透气孔274和穿线孔276，透气孔174的形状包括但不限于圆形、星形、正六边形等等，且透气孔174的面积占据保护罩170的面积的范围为50-80％，其透气孔174是用来减少保护罩270的重量，且能够将pcb板260的热量传递出去，穿线孔276用于将pcb板260上的导线引出。

进一步的，保护罩270设有保护垫278，保护垫278的材质为弹性材质，例如橡胶、硅胶、海绵等等，保护垫278贴合在容腔272的内壁，用于缓和保护罩270与pcb板260的刚性连接，使得保护罩270与pcb板260能紧密贴合连接。

本实施例的固定组件290为一对卡簧，一对卡簧290将pcb板260和保护罩270轴向固定在固定轴280上。固定轴280上设有一对卡槽286，一对卡槽286用于限制一对卡簧290轴向移动，一对卡簧290再限制pcb板260和保护罩270轴向移动，从而将pcb板260和保护罩270轴向固定在固定轴280上。

本发明提供的电机200由于设有保护罩270和卡簧290，卡簧290将pcb板260和保护罩270轴向固定在固定轴280上，保护罩270将pcb板260径向固定在固定轴280上，同时保护罩270保护pcb板260不被电机200的扭矩损伤，保护罩270和卡簧290共同作用，既能稳固地固定pcb板260，又能更好地保护pcb板260避免损坏。pcb板260是电机200的重要组成部分，其价格占据电机200总价的比例大，大约为50～70％，保护了pcb板260，降低pcb板260被损坏的几率，即节约资源，降低成本。

固定轴280进一步包括通孔288(剖面图见图6)，通孔288用于将pcb板260上的导线引出，其中，通孔288的一端在中间单元处，通孔288的另一端在外围单元处，从而可以将pcb板260上的导线引出壳体220的外部。

pcb板260进一步包括霍尔传感器(图未示)，霍尔传感器用于将pcb板260上的电流进行切换，具体来说，霍尔传感器探测转子组件旋转磁场的位置，再通过逻辑与驱动电路，给相应的绕组激励，即绕组根据电机永磁体的磁场作出反应，从而产生需要的转矩。其中，整个pcb板260还包括接线端子，接线端子的个数匹配电机的电相的个数，霍尔传感器的个数亦匹配电机的电相的个数，例如，当电机的电相的个数为3个时，霍尔传感器的个数也为3个，再加上正负极接线端子，接线端子的数量为共为8个。

参阅图8，图8是本发明提供的轮子一实施例的结构示意图。

如图8所示，该轮子10包括轮胎11和上述的电机100或者电机200，其中，轮胎11包裹在电机200的壳体上，轮胎11还可以进行防滑处理，例如增加不规则花纹等等。轮子10还包括控制板，制动器以及导线等等其他电子元件，不是本发明的重点，不再一一赘述。

其中，电机100或者电机200的结构参见上文，此处不再赘述。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明提供的电机由于设有pcb板，将pcb板作为电机的定子组件，与永磁磁铁共同作用，使得永磁磁铁带动电机的壳体转动，该电机结构简单、体积小、重量轻且可靠性高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。