外转子无刷电机及其外转子的制作方法

本实用新型涉及电机领域，尤其是涉及一种外转子无刷电机及其外转子。

背景技术：

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机，又称无换向器电机，区别于有刷直流电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上比一般的传统直流有刷电机有很大优势，它的优势在于高效率、低能耗、低噪音、超长寿命、高可靠性、可伺服控制、无级变频调速、相对低成本且简单易用，是当今最理想的调速电机。直流无刷电机广泛地应用于园林工具、电动工具、汽车水泵、工业自动化、医疗器械、等诸多行业。

参见图1-4，目前，市场上的外转子无刷电机的结构由定子组件400、转子组件300，两大部分组成。转子组件300通常包括环形壳体302、设在环形壳体302前侧的端盖301和设在环形壳体302中的磁体303，还包括转轴304和卡簧305，转轴304与端盖301连接并穿出端盖301，端盖301与环形壳体302过盈配合连接，依靠胶水粘接。电机成品在产品整机中使用时，长期在高转速的条件运行下，转子转动惯量大，电机震动大，电机温升逐渐上升，胶水在高温状态下，胶水有失效隐患，端盖301与环形壳体302的配合可靠性差，有脱落隐患。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对相关技术中的上述缺陷，提供一种磁体固定强度高的无刷电机外转子。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：构造一种无刷电机外转子，包括机壳、转轴以及设在所述机壳中的多个磁体，所述机壳包括侧壳部、设在所述侧壳部前侧并与所述转轴连接的前壳部以及设在所述前壳部前侧的输出轴，所述机壳是一体成型的并且呈后部敞开的形状，所述转轴的前端在所述机壳容腔中与所述前壳部连接，所述输出轴与所述转轴同轴。

进一步，还包括保持架和挡板，所述保持架周向和轴向固定地设在所述机壳内腔的前部，所述挡板周向和轴向固定地设在所述机壳的后部，所述保持架的后侧设有多个第一磁体定位槽，所述挡板固定在所述机壳的后部，所述挡板的前侧设有多个第二磁体定位槽，所述多个磁体的前端与所述多个第一磁体定位槽一一对应配合而后端与所述多个第二磁体定位槽一一对应配合，以限制所述多个磁体的位置。

进一步，所述机壳和所述保持架的两者中之一者上设有至少一个第一定位凸起，另一者上设有与所述第一定位凸起配合的至少一个第一定位凹部，以让所述保持架周向固定。

进一步，所述至少一个第一定位凸起和所述至少一个第一定位凹部位于所述转轴外围。

进一步，所述第一定位凸起与所述第一定位凹部过盈配合。

进一步，所述保持架的外壁与所述机壳的内壁过盈配合。

进一步，所述机壳和所述挡板的两者中之一者上设有第二定位凸起，另一者上设有与所述第二定位凸起配合的第二定位凹部，以使所述挡板周向固定。

进一步，所述挡板的外壁与所述机壳的内壁过盈配合。

进一步，所述机壳还包括设在所述输出轴上的输出齿轮。

进一步，在所述机壳中，所述前壳部设有连接孔，所述转轴的前端插入所述连接孔中并与所述输出轴同轴。

进一步，所述机壳还设有轴向的工艺通孔，所述工艺通孔穿过所述输出轴中心并连通所述连接孔与所述机壳外部。

进一步，所述转轴的前端和所述连接孔分别设有对应的扁位。

进一步，所述磁体的贴合在所述机壳的内侧，所述磁体与所述机壳的接触面为与所述机壳内壁对应的弧形，所述接触面的反面为平面。

进一步，所述机壳上设有至少一个机壳散热孔，所述保持架上设有与所述机壳散热孔位置对应的保持架散热孔，以供所述机壳的内部与外部空气流通。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案还包括：构造一种外转子无刷电机，包括定子以及与所述定子组合的上述的无刷电机外转子。

实施本实用新型的技术方案，至少具有以下的有益效果：该无刷电机外转子在工作时，转轴带动机壳旋转，由于机壳是一体成型的，所以在电机较高转速和较大震动的工作情况下，机壳都具有很高的可靠性；并且机壳直接包括输出轴，方便与外部负载连接，输出动力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是背景技术中的外转子无刷电机的右视图。

图2是背景技术中的外转子无刷电机的外转子组件的主视图。

图3是背景技术中的外转子无刷电机的外转子组件的右视图。

图4是图2中a-a位置的剖视图。

图5是本实用新型的一种实施方式的外转子无刷电机的右视图。

图6是图5中的外转子的爆炸图。

图7-8是图5中的外转子的立体图。

图9-10是图5中的外转子的立体剖视图。

图11是本实用新型的一种实施方式的外转子的机壳的立体图。

图12是图11中的机壳的立体剖视图。

图13-14是本实用新型的一种实施方式的外转子的保持架的立体图。

图15是本实用新型的一种实施方式的外转子的挡板的立体图。

图16是本实用新型的一种实施方式的外转子的转轴的立体图。

图17是本实用新型的一种实施方式的磁体14的立体图。

图中的标号表示：无刷电机外转子1，机壳11，前壳部111，侧壳部112，输出轴113，输出齿轮114，连接孔115，工艺通孔116，机壳散热孔117，保持架12，第一定位凹部121，第一定位凸起122，第一磁体定位槽123，保持架散热孔124，挡板13，第二定位凹部131，第二定位凸起132，第二磁体定位槽133，磁体14，141弧面，142平面，转轴15，定位凸台151，扁位152，无刷电机定子2。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

参见图5-16，本实用新型的一种实施方式中的无刷电机外转子1，包括机壳11、转轴15以及沿周向设在机壳11内侧的多个磁体14，机壳11包括侧壳部112、设在侧壳部112前侧并与转轴15连接的前壳部111以及以及设在所述前壳部111前侧的输出轴113，机壳11是一体成型的并且呈后部敞开的形状，也即前壳部111、侧壳部112和输出轴113是一体成型的，输出轴113可与外部负载连接。转轴15的前端在机壳11容腔中与前壳部111连接，输出轴113与转轴15同轴。该无刷电机外转子1在工作时，转轴15带动机壳11旋转。由于机壳11是一体成型的，所以相对于上述目前市场上的转子组件，在电机较高转速和较大震动的工作情况下，机壳11都具有很高的可靠性，不会有端盖脱落的隐患；并且机壳11直接包括输出轴113，方便与外部负载连接，输出动力。

此外，参见图1-4，目前市场上的外转子无刷电机，在转子的磁体303固定方式方面，端盖301上设有磁体槽，端盖301与环形壳体302进行过盈加胶配合，然后通过端盖301的磁体槽对磁体303进行定位，磁体303与环形壳体302使用胶水粘接固定。然而电机在高转速和震动较大的工况下运行时，磁体303粘接的可靠性差，容易出现磁体303脱落的隐患。

所以，在本实用新型一种实施方式中，无刷电机外转子1还可包括保持架12和挡板13，保持架12周向和轴向固定地设在机壳11内腔的前部，挡板13周向和轴向固定地设在机壳11的后部，保持架12的后侧设有多个第一磁体定位槽123，挡板13固定在机壳11的后部以挡住所述多个磁体14，挡板13的前侧设有多个第二磁体定位槽133，所述多个磁体14的前端与所述多个第一磁体定位槽123一一对应配合而后端与多个第二磁体定位槽133一一对应配合，以限制多个磁体14的位置。其中，磁体14通常可采用磁钢或其它适用于电机外转子的磁体14，不作限定。该无刷电机外转子1由于磁体14通过一前一后的保持架12和挡板13来固定，实现轴向与径向的双向定位，极大的提升两者在轴向及径向上配合的强度，增强了磁体14的固定强度，在电机高转速和震动较大的工况下，具有很高的可靠性，磁体14不易脱落。

此外，磁体14与机壳11、保持架12以及挡板13之间可同时加入胶水之类的粘接剂，以进一步增强磁体14的固定强度。

机壳11和保持架12的两者中之一者上可设有至少一个第一定位凸起122，另一者上可设有与第一定位凸起122配合的至少一个第一定位凹部121，以使保持架12周向固定，例如，机壳11上设有第一定位凸起122而保持架12上设有第一定位凹部121，或者机壳11上设有第一定位凹部121而保持架12上设有第一定位凸起122。关于第一定位凸起122和第一定位凹部121的数量和位置，第一定位凸起122和第一定位凹部121可位于转轴15的外围，其数量可以是一个或更多个，例如两个、三个、四个等等都可以，当第一定位凸起122和第一定位凹部121的数量为两个或多个时，第一定位凸起122和第一定位凹部121沿周向围绕转轴15间隔分布。关于第一定位凸起122与第一定位凹部121的配合优选采用过盈配合，以增强保持架12的轴向固定。具体而言，参见图7-14所示的实施例，第一定位凹部121为两个或更多个沿周向围绕转轴15间隔分布的定位孔，第一定位凸起122为两个或更多个设在保持架12前侧的与所述两个定位孔一一对应匹配的定位柱，定位柱插入定位孔中并且过盈配合。

保持架12材料可使用pa6+30％gf，该材料机械强度和硬度很高，刚性很大，耐温高，可模具成型制造，成本低。

保持架12的外壁可以与机壳11的内壁过盈配合，以让保持架12周向和轴向固定。具体而言，参见图7-14所示的实施例，保持架12的外形与机壳11的容腔相适应，设在机壳11内腔的前部，其整体呈环形并且中央空出部分用以避让转轴15和/或无刷电机的其它结构，保持架12的外壁与机壳11的内壁过盈配合。

机壳11上可设有至少一个机壳散热孔117，保持架12上设有与机壳散热孔117位置对应的保持架散热孔124，以供机壳11的内部与外部空气流通，便于电机散热，降低电机温升，提高电机寿命。优选地，多个机壳散热孔117设在前壳部111和/或侧壳部112，又或者设在机壳11的前壳部111和后壳部连接的拐角处(参见图7-12)，并且绕转轴15周向间隔分布，保持架散热孔124的数量和位置与机壳散热孔117对应。

机壳11和挡板13的两者中之一者上可设有第二定位凸起132，另一者上可设有与第二定位凸起132配合的第二定位凹部131，通过第二定位凸起132和第二定位凹部131的凹凸配合，使挡板13周向固定。关于挡板13与机壳11的配合，挡板13的外形与机壳11的径向外形对应，挡板13嵌在机壳11内侧，也即机壳11与挡板13之间采用嵌入式；挡板13的外壁与机壳11的内壁过盈配合，以让挡板13轴向固定。关于挡板13的结构，挡板13呈环形并且中间空出部分用以避让转轴15和/或无刷电机的其它结构，第二定位凹部131可以呈凹槽状。第二定位凸起132设在挡板13外缘，机壳11与挡板13的配合面上设有第二定位凹部131，也可以反过来，第二定位凹部131设在挡板13外缘，机壳11与挡板13的配合面上设有第二定位凸起132，于是第二定位凸起132卡在第二定位凹部131中。第二定位凸起132可以有至少一个并且沿挡板13外缘周向间隔设置，第二定位凹部131的数量和位置与第一定位凸起122对应，例如参见图7-10和15的实施例，第二定位凸起132有两个。

磁体14的贴合在机壳11的内侧，磁体14与机壳11的接触面为与机壳11内壁对应的弧形，接触面的反面为平面，以降低磁体14材料成本，同时降低磁体14齿槽转矩，提高电机效率。

参见图1-4，目前市场上的外转子无刷电机在使用时，有些情况对电机扭力要求高，尤其是在电动、园林工具上，为增大电机的输出扭力，通常会在电机的转轴的输出端，装配齿轮，降低电机转速，增大扭力。齿轮内孔与转轴是过盈配合，齿轮与电机轴升装配时，轴升容易受径向力的影响挤压轴承，导致电机轴承声音不良和寿命减短。

所以，本实用新型的一种实施方式中，无刷电机外转子1的机壳11还可包括设在输出轴113上的同轴的输出齿轮114，也即前壳部111、侧壳部112、输出轴113和输出齿轮114是一体成型的。输出齿轮114可直接与减速器配套安装，增大电机在整机装配后的输出扭力，可实现小体积，大扭力的运用需求，并且由于输出齿轮114与机壳11是一体成型的，所以大大增加了输出的可靠性；而且由于无需另外装配输出齿轮，所以避免了齿轮与电机轴升装配所导致的轴升容易受径向力的影响挤压轴承以及导致电机轴承声音不良和寿命减短的问题。

进一步，在机壳11中，前壳部111内侧可设有与输出轴113同轴的连接孔115，转轴15的前端插入连接孔115中并与输出轴113同轴；输出轴113的径向尺寸可大于所述转轴15的径向尺寸，连接孔115深入到输出轴113中，从而让转轴15有足够的插入深度。优选地，机壳11还可设有轴向的工艺通孔116，工艺通孔116穿过输出轴113中心并连通连接孔115，用于使连接孔115内的气体压力排出，能避免机壳11内孔与轴配合时，由于密封的气压，导致轴难于压入机壳11内孔的问题；不仅能增大过盈量，还降低了转轴15与机壳11的工艺装配难度，增大径向扭松力，提高配合强度与可靠性。此外，转轴15的前端和连接孔115分别可设有对应的扁位152，转轴15前端插入连接孔115时，转轴15前端的扁位152与连接孔115的扁位152对应，可防止轴与机壳11在大扭力运用时出现径向扭松现象，提升可靠性。转轴15可设有定位凸台151，转轴15前端插入连接孔115，定位凸起的前侧抵住机壳11，便于轴升管控。

本实用新型的一种实施方式的外转子无刷电机，包括定子2以及与定子2组合的上述实施方式中的无刷电机外转子1，电机工作时，转子1相对于定子2旋转。

综上，本实用新型的外转子无刷电机及其外转子，由于外转子的由于机壳11是一体成型的，所以在电机较高转速和较大震动的工作情况下，机壳11都具有很高的可靠性；并且机壳11直接包括输出轴113，方便与外部负载连接，输出动力；磁体14通过一前一后的保持架12和挡板13来固定，极大的增强了磁体14的固定强度，在电机高转速和震动较大的工况下，具有很高的可靠性，磁体14不易脱落；机壳11还可包括一体成型的输出轴113甚至输出齿轮114，用于与外部负载连接，可直接与减速器配套安装，增大电机在整机装配后的输出扭力，可实现小体积，大扭力的运用需求，可靠性很高；而且由于无需另外装配输出齿轮114，所以避免了齿轮与电机轴升装配所导致的轴升容易受径向力的影响挤压轴承以及导致电机轴承声音不良和寿命减短的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、组合和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。