无刷电机的制作方法

本发明涉及无刷电机以及制造无刷电机的方法。

背景技术：

1、人们普遍希望以多种方式改进电动机，例如无刷电机。例如，可能希望在尺寸、重量、功率密度、制造成本、效率、可靠性和噪声方面进行改进。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种无刷电机，其包括定子组件和容纳定子组件的框架，其中定子组件包括多个定子芯子组件，每个子组件包括定子芯、附接到定子芯的线轴和围绕线轴缠绕的绕组，每个线轴包括用于连接到定子组件中的相邻线轴的连接部分，并且框架包覆成型到定子组件。

2、根据本发明第一方面的无刷电机可能是有利的，因为在制造中，在将框架包覆成型到定子组件期间，线轴的连接部分可以有助于定子芯子组件的对准。

3、将框架包覆成型到定子组件可以例如消除将定子芯子组件单独粘附到框架的需要，并且可以提供比将定子芯子组件单独粘附到框架的制造过程具有更少步骤的制造过程。在一些示例中，与定子芯子组件粘附到框架的实施例相比，将框架包覆成型到定子组件可以增加从定子芯子组件到框架的热传递。

4、将框架包覆成型到定子组件可以提供比例如定子芯子组件单独粘附到框架的无刷电机具有更大整体刚度的无刷电机。与例如框架具有孔(单独的定子芯子组件安装在该孔中)的布置相比，将框架包覆成型到定子组件还可以有助于制造具有大致密封轴承筒的无刷电机。密封轴承筒可以阻止气流进入使用中容纳轴承的框架区域，这可以减少排放。

5、每个线轴可以包括第一和第二连接部分，第一连接部分位于线轴的第一侧，第二连接部分位于线轴的第二相对侧。因此，线轴可以在制造期间连接到定子组件中的相邻线轴。连接部分可以包括相应的凸起和凹部。连接部分可以成形为当连接时约束相邻线轴的径向和/或周向分离。连接部分可以成形为当连接时允许相邻线轴之间的相对轴向移动。如果需要，这可以允许在将框架包覆成型到定子组件期间调整线轴在夹具上的相对轴向定位。

6、每个线轴可以包覆成型到各自的定子芯。将线轴包覆成型到它们各自的定子芯可以使得线轴的壁厚比线轴形成为单独部件然后连接到定子芯的布置更小，由于增加了可用空间，这可以在缠绕定子芯时允许更高的绕组填充系数。

7、线轴可以包括第一材料，框架可以包括不同于第一材料的第二材料。这可以使线轴和框架的材料能够对于它们所需的功能适当的选择。框架可以包括热塑性材料。框架可以包括具有至少1.5w/mk的导热率(例如贯穿平面导热率)的材料。框架可以包括具有至少10-45gpa，例如在25gpa范围内的杨氏模量的材料。每个线轴可以在各自的第一包覆成型工艺中包覆成型到各自的定子芯，并且框架可以在不同于第一包覆成型工艺的第二包覆成型工艺中包覆成型到定子组件。这可以使得在随后将框架包覆成型到定子组件之前，能够产生单独的定子子组件。

8、线轴在由绕组缠绕的区域中可以包括小于0.6mm的壁厚，例如大约0.4mm。线轴可以包括用于在线轴缠绕期间引导绕组的导向件。

9、定子组件可以包括第一和第二端子以及包覆成型到第一和第二端子的套筒，绕组附接到第一和第二端子。将套筒包覆成型到第一和第二端子可以在将绕组附接到端子(例如熔合)期间为端子提供支撑，并且可以在将框架包覆成型到定子组件的期间支撑第一和第二端子，从而在同一装配线上制造的无刷电机之间提供更一致的壁厚。将框架包覆成型到包括绕组以及第一和第二端子的定子组件，可以在制造无刷电机时为绕组和熔合接头提供支撑，这可以减少使用中由于冲击/震动和/或疲劳和/或振动引起的故障。为了爬电距离和间隙的目的，将框架包覆成型到包括绕组以及第一和第二端子的定子组件可以确保组件在第一和第二端子之间绝缘。

10、第一和第二端子可以包括到无刷电机绕组的输入和输出电连接。

11、第一和第二端子可以通过套筒中的孔暴露，并且绕组可以通过孔附接到第一和第二端子。一旦套筒被包覆成型到第一和第二端子，这可以使得绕组能够连接到第一和第二端子。套筒可以在不同于第一和第二包覆成型工艺的第三包覆成型工艺中包覆成型到端子。套筒和框架可以包括相同的材料。

12、套筒可以包括多个绕组导向件，用于将绕组从线轴引导到孔中。这可以确保绕组的正确定位。

13、套筒可以包括用于相对于线轴定位套筒的定位特征。定位特征可以包括突出部，以将第一和第二端子与线轴间隔开。套筒可以包括多个定位特征，每个定位特征包括将第一和第二端子与线轴间隔开的突出部。

14、无刷电机可以包括转子组件，转子组件可以包括轴、附接到轴的转子芯、附接到轴的第一端的第一轴承、以及附接到与轴的第一端相对的轴的第二端的第二轴承。框架可以限定用于相应的第一和第二轴承的第一和第二轴承座，以及转子芯位于其中的通道。以这种方式，框架可以限定支撑结构，转子组件位于和保持在支撑结构内。

15、转子组件可以包括用于在转子组件旋转时产生气流的叶轮，并且框架可以限定叶轮的护罩。相对于框架和护罩包括独立部件的布置，使用包覆成型框架来限定护罩可以提供减少的部件数量。

16、框架可以包覆成型到定子组件，使得定子芯的部分通过框架暴露。这可以提供改善的磁和/或热特性。

17、框架可以包覆成型到定子组件，使得定子芯的极面暴露，例如限定转子组件位于其中的通道的边界壁的一部分。与例如极面被包覆成型的布置相比，这可以减小有效气隙，并且可以在极面和永磁体之间提供改进的磁链。

18、框架可以包括具有突起的主体，每个突起覆盖各自的定子芯，并且每个突起包括相对于定子组件的相邻定子芯之间的主体区域半径增大的区域。与例如框架具有恒定半径同时覆盖定子芯的布置相比，这可以在相邻定子芯之间的区域中提供覆盖定子组件的减小厚度的材料体积。主体可以是大致圆柱形的形式，突起从主体向外延伸。

19、每个定子芯可以包括背部以及从背部延伸的第一和第二臂。框架可以包覆成型到定子组件，使得每个定子芯的背部以及第一和第二臂的部分通过框架暴露。以这种方式，在使用中，每个定子芯的背部部分以及第一和第二臂可以暴露于通过无刷电机的气流，这可以提供定子芯的冷却。在一些示例中，每个定子芯的至少10％通过框架暴露。在一些示例中，每个定子芯的不超过30％通过框架暴露。

20、每个定子芯在形式上可以是大致c形的，并且每个c形定子芯的肩部(例如从背部到第一和第二臂的过渡区域)可以通过框架暴露。使用单独缠绕的单独的c形定子芯可以允许相对较高的绕组填充系数。

21、框架可以包括多个湍流器，例如多个突出部，用于在使用中在通过无刷电机的气流中产生涡流。这种涡流的产生可以在使用中提供改进的热量从定子芯传递出去。

22、湍流器可以在将框架包覆成型到定子组件的过程中形成。与例如湍流器粘附到框架的布置相比，作为相同包覆成型工艺的一部分将湍流器与框架一体形成可以降低使用中湍流器与框架分离的风险。作为相同包覆成型工艺的一部分，将湍流器与框架一体形成可减少制造无刷电机的步骤数量。

23、框架可以包括覆盖在定子芯背部的多个湍流器，例如覆盖在设置在定子芯背部上的绕组。这可以在定子芯的背部区域中产生涡流，可以有助于热量从定子芯的背部传递出去，例如在使用中热量从设置在定子芯的背部上的绕组传递出去。

24、多个湍流器可以相对于基本平行于无刷电机的中心纵向轴线的轴线成角度地倾斜。这可以在所产生的涡流和通过使用中的无刷电机的大致层流气流之间提供折衷。无刷电机的中心纵向轴线可以从无刷电机的入口端延伸到无刷电机的出口端，并且可以例如穿过转子组件的轴居中定位。

25、多个湍流器可以相对于轴线成45-75度之间的角度，例如相对于轴线成大约60度的角度。这对于产生涡流以便适当地将热量从定子芯的背部传递出去可能特别有效。该角度可以在每个湍流器的后端(例如每个湍流器离叶轮最远的一端)和轴线之间测量。每个湍流器的后端可以比湍流器的前端更靠近轴线。

26、每个湍流器的间距与高度之比可以在8：1至12：1的范围内，例如大约10：1。这对于产生涡流以便适当地将热量从定子芯的背部传递出去可能特别有效。每个湍流器的高度可以在0.3mm到0.9mm的范围内，例如大约0.6mm。这可以提供冷却效果，而不显著阻塞使用中通过无刷电机的气流。

27、多个湍流器可以包括多对湍流器，每对湍流器以大致v形的形式布置。这对于产生涡流以便适当地将热量从定子芯的背部传递出去可能特别有效。一对湍流器中的第一湍流器可以布置在芯背部的第一侧，一对湍流器中的第二湍流器可以布置在芯背部的第二侧。

28、框架可以包括多个支柱，每个支柱从框架的覆盖芯背部的各自区域延伸到护罩。多个支柱可以充当散热器，这可以在使用中为定子芯和/或绕组提供增强的冷却。多个支柱可以各自覆盖各自的绕组。每个支柱的前端可以基本上与支柱覆盖的绕组的前缘对齐。这可以确保由支柱提供的散热器位于与热源(即绕组)基本相同的位置。每个支柱的前端可以包括空气动力学地成形的表面。每个支柱可以位于一对湍流器的第一和第二湍流器之间。

29、在一些示例中，每个湍流器可以包括大致v形的湍流器。框架可以包括位于支柱任一侧的多个大致v形的湍流器。

30、框架可以包括多个孔，用于在使用中将气流引入转子组件，例如引入通道。在使用中，这可以通过通道向转子组件提供冷却气流，例如向转子组件的永磁体提供冷却气流。多个孔可以包括成对的各自的入口孔和出口孔，入口孔位于框架的入口端，出口孔位于框架的出口端。入口孔可以位于第一轴承的下游，出口孔可以位于第二轴承的上游。

31、根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明第一方面的无刷电机的真空吸尘器。

32、根据本发明的第三方面，提供了一种制造无刷电机的方法，该方法包括：获得多个定子芯子组件，每个子组件包括定子芯、附接到定子芯的线轴以及围绕线轴缠绕的绕组，每个线轴包括用于连接到定子组件中的相邻线轴的连接部分；经由线轴的连接部分连接相邻的定子芯子组件，以形成定子组件；以及包覆成型定子组件以限定容纳定子组件的框架。

33、根据本发明第三方面的方法可能是有利的，因为在制造中，在将框架包覆成型到定子组件期间，线轴的连接部分可以有助于定子芯子组件的对准。

34、将框架包覆成型到定子组件可以例如消除将定子芯子组件单独粘附到框架的需要，并且可以提供比将定子芯子组件单独粘附到框架的制造过程具有更少步骤的制造过程。在一些示例中，与定子芯子组件粘附到框架的实施例相比，将框架包覆成型到定子组件可以增加从定子芯子组件到框架的热传递。

35、将框架包覆成型到定子组件可以提供比例如定子芯子组件单独粘附到框架的无刷电机具有更大整体刚度的无刷电机。与例如框架具有孔的布置相比，将框架包覆成型到定子组件还可以有助于制造具有大致密封的轴承筒的无刷电机，单独的定子芯子组件安装在该孔中。密封的轴承筒可以阻止气流进入使用中容纳轴承的框架区域，这可以减少排放。

36、该方法可以包括将转子组件插入由框架限定的通道中，使得转子组件可以相对于定子组件旋转。

37、每个线轴可以在各自的第一包覆成型工艺中包覆成型到各自的定子芯，并且框架可以在不同于第一包覆成型工艺的第二包覆成型工艺中包覆成型到定子组件。这可以使得在随后将框架包覆成型到定子组件之前，能够产生单独的定子子组件。

38、该方法可以包括将套筒包覆成型到第一和第二端子，并将绕组附接到端子以形成定子组件。将套筒包覆成型到第一和第二端子可以在将绕组附接到端子(例如熔合)期间为端子提供支撑，并且可以在将框架包覆成型到定子组件的期间支撑第一和第二端子，从而在同一装配线上制造的无刷电机之间提供更一致的壁厚。将框架包覆成型到包括绕组以及第一和第二端子的定子组件，可以在制造无刷电机时为绕组和熔合接头提供支撑，这可以减少使用中由于疲劳和/或振动引起的故障。为了爬电距离和间隙的目的，将框架包覆成型到包括绕组以及第一和第二端子的定子组件可以确保组件在第一和第二端子之间绝缘。

39、套筒可以包括与框架相同的材料，并且套筒和框架可以在单独的包覆成型工艺中形成。这可以允许在将框架包覆成型到定子组件之前制造定子组件，这可以在制造期间控制定子芯子组件的对准。

40、在适当的情况下，本发明的方面的可选特征可以等同地应用于本发明的其他方面。