一种大力矩空心杯永磁电动机及扁平电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种大力矩空心杯永磁电动机及扁平电机。


背景技术：

2.目前市面使用的空心杯永磁有刷电机一般采用一对极永磁体，其永磁体的有效磁通利用率虽然高于铁芯有刷电机，但仍然存在进一步提升的空间。
3.另常规的铁芯有刷电机结构，在一些低端应用领域应用较为广泛。由于存在比较明显的齿槽转矩，电机运行过程中的振动、噪声比较显著，并且电机的换向火花大，缩短了电刷使用寿命。因此，更多的应用场合都使用空心杯永磁有刷直流电动机，以消除齿槽转矩的影响，尤其在高端应用领域优势明显。
4.因此，如何提高电机的功率密度/效率成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于如何提高电机的功率密度/效率。
6.为此，根据第一方面，本实用新型实施例公开了一种大力矩空心杯永磁电动机，包括：机壳，所述机壳内设有用于输出转动力矩的转子组件，所述转子组件包括换向器、空心杯电枢绕组以及转子支架，所述换向器与所述空心杯电枢绕组均粘接于所述转子支架，所述换向器安装于所述转子支架上，所述机壳内设有用于提供磁场的电机永磁体，所述电机永磁体包括第一永磁体与第二永磁体，所述第一永磁体与所述第二永磁体的磁极相反，所述电机永磁体上粘接有位于所述机壳内且用于固定所述电机永磁体的法兰，所述机壳的一端设有用于封闭所述机壳开口的后盖，所述机壳与所述后盖上均设有用于支撑所述换向器转动的轴承，所述轴承与所述后盖铆合固定，所述后盖上设有用于方便电机碳刷活动的四个碳刷室，所述碳刷室呈两两90度设置，所述后盖上设有电机端子。
7.可选地，所述法兰与所述机壳铆合固定。
8.可选地，所述第一永磁体与所述第二永磁体的数量均为两个，所述一永磁体与所述第二永磁体间隔设置并通过高强度胶水进行粘接。
9.可选地，所述第一永磁体与所述第二永磁体均为烧结钕铁硼永磁体。
10.可选地，所述空心杯电枢绕组采用波形绕组线圈或叠绕绕组线圈，所述空心杯电枢绕组的槽数为6槽。
11.可选地，所述电机碳刷的数量设为两个或四个。
12.根据第二方面，本实用新型实施例公开了一种扁平电机，包括：机壳，所述机壳内设有用于输出转动力矩的转子组件，所述转子组件包括换向器、pcb板、空心杯电枢绕组以及垫片，所述pcb板与所述换向器焊接，所述空心杯电枢绕组与所述pcb板粘接，所述机壳内设有用于提供磁场的电机永磁体，所述电机永磁体包括第一永磁体与第二永磁体，所述第一永磁体与所述第二永磁体的磁极相反，所述机壳的一端设有用于封闭所述机壳开口的后
盖，所述机壳与所述后盖上均设有用于支撑所述换向器转动的轴承，所述轴承与所述后盖铆合固定，所述后盖上设有电刷组，所述后盖上设有电机端子，所述机壳上设有紧固环。
13.可选地，所述空心杯电枢绕组通过精密模具定位将多个线圈拼接在一起，使其构成一个花瓣式绕组。
14.可选地，所述第一永磁体与所述第二永磁体的数量均为两个，所述第一永磁体与所述第二永磁体间隔设置并通过高强度胶水进行粘接。
15.可选地，所述后盖通过导磁板与尼龙塑胶注塑成型。
16.本实用新型具有以下有益效果：本实用新型采用的2对极结构，此结构使得电动机气隙磁密极大地提高，提升了有效磁通利用率，进而获得较高的功率密度/效率；本实用新型线圈的排布结构满足整距整槽的分布式绕组结构，使得线圈产生的电磁转矩最大，进而使电机功率密度最大化。在电磁结构上具有对称性、整距整数绕线排布、并且只有六个线头，结构简单易于制作，电机功率密度最大化和以及线头少工艺简单利于生产，使得效率更高。同体积情况下，具有更大的功率密度、更高的运行效率和更低的机壳漏磁。从而，使电机的功率密度/效率能够进一步提高。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
18.图1是本实施例公开的一种大力矩空心杯永磁电动机的爆炸结构示意图；
19.图2是本实施例公开的一种大力矩空心杯永磁电动机的剖面结构示意图；
20.图3是本实施例公开的一种大力矩空心杯永磁电动机中磁极设置示意图；
21.图4是本实施例公开的一种大力矩空心杯永磁电动机中空心杯电枢绕组的结构示意图；
22.图5是本实施例公开的另一种大力矩空心杯永磁电动机中空心杯电枢绕组的结构示意图；
23.图6是本实施例公开的一种扁平电机的剖面结构示意图；
24.图7是本实施例公开的一种扁平电机中的转子组件示意图；
25.图8是本实施例公开的一种扁平电机的局部爆炸结构示意图；
26.图9是本实施例公开的一种扁平电机的局部爆炸结构示意图。
27.附图标记：1、机壳；2、转子组件；21、换向器；22、空心杯电枢绕组；23、转子支架；24、pcb板；25、垫片；3、电机永磁体；31、第一永磁体；32、第二永磁体；4、法兰；5、后盖；6、轴承；7、电机碳刷；8、电机端子；9、电刷组；10、紧固环。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
32.本实用新型实施例公开了一种大力矩空心杯永磁电动机，如图1
‑
3所示，包括：机壳1，机壳1内设有用于输出转动力矩的转子组件2，转子组件2包括换向器21、空心杯电枢绕组22以及转子支架23，换向器21与空心杯电枢绕组22均粘接于转子支架23，换向器21安装于转子支架23上，机壳1内设有用于提供磁场的电机永磁体3，电机永磁体3包括第一永磁体31与第二永磁体32，第一永磁体31与第二永磁体32的磁极相反，电机永磁体3上粘接有位于机壳1内且用于固定电机永磁体3的法兰4，机壳1的一端设有用于封闭机壳1开口的后盖5，机壳1与后盖5上均设有用于支撑换向器21转动的轴承6，轴承6与后盖5铆合固定，后盖5上设有用于方便电机碳刷7活动的四个碳刷室，碳刷室呈两两90度设置，后盖5上设有电机端子8。在具体实施过程中，机壳1与法兰4均采用导磁性能较高的软磁材料制成。电机端子8由高导电铜材料制成，便于电源电流通过，减少电损耗。电机碳刷7上设有方便与电机端子8连接的铜辫子。
33.需要说明的是，本实用新型采用的2对极结构，此结构使得电动机气隙磁密极大地提高，提升了有效磁通利用率，进而获得较高的功率密度/效率；本实用新型线圈的排布结构满足整距整槽的分布式绕组结构，使得线圈产生的电磁转矩最大，进而使电机功率密度最大化。在电磁结构上具有对称性、整距整数绕线排布、并且只有六个线头，结构简单易于制作，电机功率密度最大化和以及线头少工艺简单利于生产，使得效率更高。同体积情况下，具有更大的功率密度、更高的运行效率和更低的机壳1漏磁。从而，使电机的功率密度/效率能够进一步提高。
34.如图1
‑
3所示，法兰4与机壳1铆合固定。
35.如图1
‑
3所示，第一永磁体31与第二永磁体32的数量均为两个，一永磁体与第二永磁体32间隔设置并通过高强度胶水进行粘接。
36.如图所示，第一永磁体31与第二永磁体32均为烧结钕铁硼永磁体。
37.如图1、图4和图5所示，空心杯电枢绕组22采用波形绕组线圈或叠绕绕组线圈，空心杯电枢绕组22的槽数为6槽。
38.如图1
‑
3所示，电机碳刷7的数量设为两个或四个。根据直流电动机的电磁转矩原理得出：
39.①
.电磁力矩t
em
由电区电流i和磁场φ产生；
40.②
.电磁力矩的大小有t
em
＝c
t
*φ*i
a
(n.m)；
41.③
.c
t
为转矩常数，(p为极对数，n为电机绕组总导体数，a为电枢线圈并联支路对数)。
42.本实用新型实施例公开了一种扁平电机，如图6
‑
9所示，包括：机壳1，机壳1内设有用于输出转动力矩的转子组件2，转子组件2包括换向器21、pcb板24、空心杯电枢绕组22以及垫片25，pcb板24与换向器21焊接，空心杯电枢绕组22与pcb板24粘接，机壳1内设有用于提供磁场的电机永磁体3，电机永磁体3包括第一永磁体31与第二永磁体32，第一永磁体31与第二永磁体32的磁极相反，机壳1的一端设有用于封闭机壳1开口的后盖5，机壳1与后盖5上均设有用于支撑换向器21转动的轴承6，轴承6与后盖5铆合固定，后盖5上设有电刷组9，后盖5上设有电机端子8，机壳1上设有紧固环10。在具体实施过程中，轴承6可采用滚珠轴承6或含油滑动轴承6。在具体实施过程中，换向器21包括换向片、骨架和转轴，换向片和转轴两个注塑在骨架内，形成一个整体。换向片设有外露焊盘。
43.如图6
‑
9所示，空心杯电枢绕组22通过精密模具定位将多个线圈拼接在一起，使其构成一个花瓣式绕组。
44.如图6和图8所示，第一永磁体31与第二永磁体32的数量均为两个，第一永磁体31与第二永磁体32间隔设置并通过高强度胶水进行粘接。
45.如图6和图9所示，后盖5通过导磁板与尼龙塑胶注塑成型。
46.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。