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，包括定子组件和框架，定子组件容纳在框架内，其中框架包覆模制到定子组件；其中框架包括多个湍流器。

2、根据本发明的第一方面的无刷电机可能是有利的，因为框架包括多个湍流器，例如用于在使用中在通过无刷电机的气流中产生涡流的多个突出部。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。

3、定子组件可以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，每个定子芯包括背部和从背部延伸的第一和第二臂，其中框架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至少一部分通过框架暴露。

4、无刷电机可能是有利的，因为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。

5、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。

6、然而，定子芯子组件的包覆成型可能将定子芯子组件从使用中穿过无刷电机的气流区域移除，这可能导致定子芯和/或绕组在使用中经历升高的温度。通过将框架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至少一部分通过框架暴露，在使用中每个定子芯的至少一部分可以暴露于通过无刷电机的气流，这可以提供冷却效果，从而减少由于定子组件的包覆成型而导致的温度升高。

7、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c形定子芯可以允许相对较高的绕组填充系数。

8、每个定子芯的至少10％可以通过框架暴露。这可以为使用中的定子芯提供足够的冷却。

9、每个定子芯不超过30％可以通过框架暴露。这可以提供具有足够框架刚度的布置，同时仍然将定子芯暴露于使用中通过无刷电机的气流，这可以提供对定子芯的增强冷却。

10、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，这可以在极面和转子组件的永磁体之间提供改进的磁链。

11、无刷电机可以包括相对于定子组件可旋转的转子组件。转子组件可包括轴、附接到轴的永磁体、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，以及永磁体位于其中的通道。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。

12、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单独部件的布置，使用包覆成型框架来限定护罩可以提供减少的部件数量。

13、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。框架可以包括具有在10-45gpa范围内，例如在25gpa范围内的杨氏模量的材料。

14、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永磁体的步骤数量。

15、多个湍流器可以覆盖定子芯的背部，例如覆盖设置在定子芯背部的绕组。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。

16、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。

17、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。

18、每个湍流器的后端可以比湍流器的前端更靠近轴线。

19、每个湍流器的间距与高度之比可以在6：1至12：1的范围内，例如大约7：1。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。

20、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。

21、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。

22、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。

23、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。

24、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。

25、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。

26、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，每个定子芯包括背部以及从背部延伸的第一和第二臂；以及包覆成型多个定子芯子组件以限定框架，多个定子芯子组件容纳在框架内，使得每个定子芯的背部以及第一和第二臂的至少一部分通过框架暴露。

27、根据本发明第三方面的方法可能是有利的，因为将框架包覆成型到多个定子芯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，将框架包覆成型到多个定子芯子组件可以增加从定子芯子组件到框架的热传递。

28、将框架包覆成型到定子组件上可以提供比例如定子芯子组件单独粘附到框架上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。

29、然而，定子芯子组件的包覆成型可能将定子芯子组件从使用中穿过无刷电机的气流区域移除，这可以导致定子芯和/或绕组在使用中经历升高的温度。通过将框架包覆成型到多个定子芯子组件，使得每个定子芯的背部以及第一和第二臂的至少一部分通过框架暴露，在使用中每个定子芯的至少一部分可以暴露于通过无刷电机的气流中，这可以提供冷却效果，从而减少由于定子组件的包覆成型而导致的温度升高。

30、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多个定子芯子组件旋转。

31、该方法可以包括在包覆成型多个定子芯子组件以限定框架的过程中形成框架的湍流器。湍流器可以在使用中通过无刷电机的气流中产生涡流，从而在使用中提供改进的热量从定子芯传递出去，同时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减少制造无刷电机的步骤数量。

32、该方法可以包括在包覆成型多个定子芯子组件以限定框架的过程中形成框架的支柱，每个支柱从框架的覆盖芯背部的各自区域延伸到框架的护罩。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，同时作为相同包覆成型工艺的一部分形成具有框架的支柱可以减少制造无刷电机的步骤数量。

33、根据本发明的第四方面，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，每个定子芯包括背部和从背部延伸的第一和第二臂，其中框架包覆成型到定子组件，使得框架包括覆盖定子芯背部的多个湍流器。

34、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。