专利名称:密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，该电机定子是在一底座四周垂直均匀固定爪极，爪极的中心线与转轴的轴线平行，爪极上套装线圈绕组，电机定子的底座、底座爪极上的线圈绕组，用塑材覆封，形成桶形塑封件，另有罩盖盖封在桶形塑封件上，电机转子的转轴穿过定子底座，垂直固定铁芯，铁芯上均匀固定永磁体磁钢，铁芯的另一个面中心位置，固定一块传感器磁钢，该传感器磁钢与罩盖内壁固定的霍尔传感器相对应。优点是，本发电机采用轴向磁路，力矩大，效率高；同时尺寸空间小，系统集成性强。
【专利说明】密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车发动机应用的电机，例如节气门，废弃再循环，涡轮增压，涡流控制等阀门的控制。
【背景技术】
[0002]随着国民经济和人民生活水平的提高，各种车辆的保有量呈逐年快速增长趋势，汽车发动机控制的电气化不断推进，替代原有的简单机械或液压控制。电气化的精确控制，可以大幅改善汽车的性能，降低油耗，同时控制排放。而这些阀体电气化的控制，需要精密机电产品实施控制，而且这种电机必须能承受发动机环境高温，震动，废弃侵蚀，同时保证长寿命使用。
[0003]电机内部的电子部件是敏感器件，极易受到腐蚀损坏，铁芯表面会锈蚀，内部轴承会污染或锈蚀，严重影响到电机的寿命和可靠性。阀门驱动电机工况时长时间带载工作，在电机密闭情况下，若不进行热设计和散热处理，电机温升会使得磁钢磁性能和线圈绝缘下降，甚至导致高温电机失效。同时汽车发动机周边阀体安装空间有限，需要控制电机整体尺寸。
[0004]电机采用传统径向磁路结构，需要两套轴承进行支撑，再加上普通的传感器安装支架，电机会特别长，不利于系统的集成。
[0005]而如果使用有刷电机布置，不仅有刷电机无法满足发动机高寿命要求，而且他需要齿轮组合扭矩转换，产生额外的布置难度和质量控制复杂性。
【发明内容】
[0006]针对上述汽车发动机应用的电机特殊使用需求，传统结构电机，不能满足要求，本实用新型提供一种密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，该电机定子是在一底座四周垂直均匀固定爪极，爪极的中心线与转轴的轴线平行，爪极上套装线圈绕组，电机定子的底座、底座爪极上的线圈绕组，用塑材覆封，形成桶形塑封件，另有罩盖盖封在桶形塑封件上，电机转子的转轴穿过定子底座，垂直固定一铁芯，铁芯上均匀固定永磁体磁钢，铁芯的另一个面中心位置，固定一块传感器磁钢，该传感器磁钢与罩盖内壁固定的霍尔传感器相对应。
[0007]所述转子上的磁钢为轴向充磁，磁钢表面形成N-S-N-S.....交叉分布的磁场，气隙中磁场方向为轴向。
[0008]所述电机定子爪极为2n, n=l, 2，3…，爪极上的线圈绕组，首尾相连，构成单相电机，或者，将线圈分为二相、三相、四相和五相。
[0009]所述传感器磁钢是轴向充磁，轴向形成两个环形磁钢面上N-S极。
[0010]所述电机转轴采用单轴承支撑，转轴设置有动密封结构。
[0011 ] 所述罩盖端口，有数个卡勾，与该卡勾相对应位置，桶形塑封件端口有数个卡槽，罩盖盖合桶形塑封件后，卡勾卡进卡槽内。
[0012]所述塑材为导热绝缘材料。
[0013]所述罩盖盖封桶形塑封件，还有“ O ”形密封圈。
[0014]本实用新型的优点是，本实用新型的电机进行了双重密封设计和导热设计，环境适应性强，降低腐蚀失效概率，可靠性高，寿命长；本实用新型电机采用轴向磁路，磁钢作用面积大，气隙磁密高，力矩大，效率高，同时尺寸空间小，系统集成性强；本实用新型电机采用爪极结构，通过控制爪极的个数和控制脉冲数，可有效控制不同阀门的开启角度，与不同车型的控制阀适配性强。本实用新型轴承采用轴向推力轴承，轴承受轴向力。电机传感器采用霍尔传感器和驱动电路一体的封装形式，有效减少安装空间。市场前景广阔。
【附图说明】
[0015]附图1是本实用新型结构剖视图。
[0016]附图2是电机定子结构立体图。
[0017]附图3是电机转子立体结构图。
[0018]附图4是电机转子立体结构另一面立体图。
[0019]附图5是传感器磁钢充磁方向示意图。
[0020]图中标号说明:
[0021]I—爪极；2—线圈；3—底座；4一转子永磁体磁钢；5—转子铁芯；6—轴承；7—转轴；8—传感器磁钢；9一线圈骨架，10—导热塑料，11 一静密封圈，12—罩盖，13—动密封圈，14一插针，15-霍尔传感器，16-安装螺钉，17-卡勾。
【具体实施方式】
[0022]请阅附图所示，本实用新型电机定子是在一底座3四周垂直均勾固定爪极1，爪极I的中心线与转轴7的轴线平行，爪极I上套装线圈绕组2，电机定子的底座3、底座爪极I上的线圈绕组2，用塑材10覆封，形成桶形塑封件，另有罩盖12盖封在桶形塑封件上，电机转子的转轴7穿过定子底座3，垂直固定一铁芯5，铁芯5上均匀固定永磁体磁钢4，铁芯5的另一个面中心位置，固定一块传感器磁钢8，该传感器磁钢8与罩盖12内侧固定的霍尔传感器15相对应，本实用新型采用的传感器为无PCB板结构，一体封装霍尔传感器，避免了一般PCB板电子件暴露在环境中的失效风险，而且更加紧凑集成。
[0023]所述转子上的磁钢4为轴向充磁，磁钢4表面形成N-S-N-S.....交叉分布的磁场，气隙中磁场方向为轴向。
[0024]所述电机定子爪极I为2n, n=l, 2，3…，爪极I上的线圈绕组2，首尾相连，构成单向电机，或者，将线圈分为二相、三相、四相和五相。
[0025]所述传感器磁钢8是轴向充磁，轴向形成两个环形磁钢面上N-S极。
[0026]所述电机转轴7采用单轴承支撑，转轴7设置有动密封结构13。
[0027]所述罩盖12端口，有数个卡勾17，与该卡勾17相对应位置，桶形塑封件端口有数个卡槽，罩盖12盖合桶形塑封件后，卡勾17卡进卡槽内。
[0028]所述塑材10为导热绝缘材料，比如但不限于导热绝缘PA66加玻纤，导热绝缘PA46加玻纤，导热绝缘PPS (PBT，PA6T…)加玻纤等。
[0029]所述罩盖12盖封桶形塑封件，还有“O”形密封圈11。
[0030]定子铁芯爪极数为2n，(n=l、2、3……η为任意整数)；线圈依次套在各定子爪极上(图2所示)，所有线圈可以首尾相连形成单相电机，亦可将线圈分为2相、3相(η为3的倍数)、4相(η为4的倍数)、5相(η为5的倍数)，以此类推；
[0031 ] 如图3所示，转子永磁体磁钢4粘结在转子铁芯5上，定子爪极I，底座3和转子铁芯5均为硅钢或磁钢片等软磁材料；定子铁芯爪极I与底座3可以为整块软磁材料一体加工而成，也可分别加工成形后衔接。
[0032]按图4所示，在转子铁芯5背靠气隙一面粘接传感器磁钢8。
[0033]按图1所示，在罩盖12内壁安装霍尔传感器检测电路15，传感器磁钢8到检测电路15的磁场方向也是轴向的。
[0034]按图1所示，电机轴承6采用轴向推力轴承，轴承受轴向力。
[0035]按图1所示，电机定子铁芯爪极1、爪极安装用底座3和线圈2整体塑压保护，或者罩盖12四周直接激光塑料焊接密封，塑料为导热绝缘塑料10。有效增强电机的散热性能5-8倍，从而可以承受更苛刻的高温使用环境，降低潜在高温下磁铁消磁现象发生，和高温对内部电子部件的损害。电机轴7采用动密封圈13保护，能有效防止高温气体对铁芯和线圈的腐蚀，提高可靠性。电机罩盖12采用静密封圈11和转轴动密封13双层保护，大大提高电机使用寿命和可靠性。避免外部可能的水，热气，或其他环境液体的腐蚀。
[0036]按图1所示，采用单轴承6支撑方式，节省电机轴向长度；该轴承采用轴向推力轴承，轴承受轴向力。电机传感器15采用霍尔传感器和驱动电路一体的封装形式，有效减少安装空间。降低腐蚀失效概率。
[0037]下面参照【附图说明】
本实用新型的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机的实施形态。从图2可以看出，各相绕组按照对称分布的方式套在各个定子铁芯爪极上。现以两相电机为例来说，如A相线圈依次套在编号为1、II1、V、Vn的爪极上，B相线圈依次套在编号为I1、IV、V1、VDI的爪极上。当A相线圈通直流电后将在编号为1、111、V、VE的爪极表面分别产生N、S、N、S的轴向磁场，该磁场将吸引转子转过一定角度使其与转子磁场对齐。若A相断电，B相线圈通直流电，将在编号为I1、IV、V1、VDI的爪极表面分别产生N、S、N、S的轴向磁场，该轴向磁场将吸引转子继续转过一定角度使其与转子磁场对齐。本实用新型在转子铁芯背靠气隙的一面安装有传感器磁钢8，用于发射磁场，该磁场反映了转子的位置信息。在罩盖12上安装有霍尔位置传感器15，该位置传感器检测到转子的位置信息后，输出反馈控制信号到电机控制器，通过控制绕组换向，可以使得电机继续旋转。而通过对传感器反馈控制信号进行计数，并以此来控制电绕组换向的次数，即可控制转子转动的总角度，从而可以控制阀门开启程度，最终目的控制流量。
[0038]上述结构若单相供电，则可以设定定子铁芯爪极数为4，这4个爪极360度圆周均布，编号定为1、II1、V、Vn。单相的4个线圈依次套在上述4个爪极上，绕组通正电后，这4个爪极表面分别产生N、S、N、S的轴向磁场；当流经该单相绕组的电流方向改变后，这4个爪极表面则产生S、N、S、N的轴向磁场。若转子铁芯表面也均布4个S、N交替的磁钢。这样当单相绕组电流换相时，即可实现输出轴90度的偏转，通过带动轴上的阀片，亦即实现了全开和全闭两种阀门状态。罩盖上的传感器则提供了阀全开或全闭的准确信息。
[0039]同时在小于90度角的工作区间内，通过设定物理限位(一般汽车用阀体应用转角小于90度)，分别对应阀体的全开和全闭状态。通过输入信号对电机输入电流的调节，以及位置传感器的位置信号反馈，通过控制模块的PID控制，可以驱动阀体转动到任何需要的精确位置。同时也对应阀体一定的开度或流量。
[0040]上述结构相数，不限于举例的单相和两相，定子铁芯爪极数也不限于4个和8个，在尺寸空间允许下，相数和定子铁芯爪极数可以是任意的。
[0041]以上对密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机的实施方案作了说明。本实用新型不局限于图示的实例，在本实用新型的基本结构范围内，可以对结构作出多种变更。
【权利要求】
1.一种密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，电机定子是在 一底座四周垂直均匀固定爪极，爪极的中心线与转轴的轴线平行，爪极上套装线圈绕组，电机定子的底座、底座爪极上的线圈绕组，用塑材覆封，形成桶形塑封件，另有罩盖盖封在桶形塑封件上，电机转子的转轴穿过定子底座，垂直固定一铁芯，铁芯上均匀固定永磁体磁钢，铁芯的另一个面中心位置，固定一块传感器磁钢，该传感器磁钢与罩盖内壁固定的霍尔传感器相对应。2.按权利要求1所述的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，所述转子上的磁钢为轴向充磁，磁钢表面形成N-S-N-S.....交叉分布的磁场，气隙中磁场方向为轴向。3.按权利要求1所述的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，所述电机定子爪极为2η，η=1，2，3…，爪极上的线圈绕组，首尾相连，构成单向电机，或者，将线圈分为二相、三相、四相和五相。4.按权利要求1所述的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，所述传感器磁钢是轴向充磁，轴向形成两个环形磁钢面上N-S极。5.按权利要求1所述的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，所述电机转轴采用单轴承支撑，转轴设置有动密封结构。6.按权利要求1所述的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，所述罩盖端口，有数个卡勾，与该卡勾相对应位置，桶形塑封件端口有数个卡槽，罩盖盖合桶形塑封件后，卡勾卡进卡槽内。7.按权利要求1所述的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，所述塑材为导热绝缘材料。8.按权利要求1所述的密封爪极轴向磁路永磁无刷直流电动机，其特征在于，所述罩盖盖封桶形塑封件，还有“O”形密封圈。
【文档编号】H02K1-12GK204271763SQ201420762230
【发明者】金钢 [申请人]苏州福格纳机电有限公司