專利名稱：具有雙絕緣的無刷電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子換向無刷電機(jī)，比如開關(guān)磁阻電機(jī)、高頻感應(yīng)電機(jī)、無刷交流(AC)電機(jī)和無刷直流(DC)電機(jī)。特別的，本發(fā)明涉及一種電子換向無刷電機(jī)的設(shè)計和組裝工藝，可提供一種能滿足比如便攜式臺鋸、斜切鋸、現(xiàn)場鋸和TGS型組合鋸等各種應(yīng)用條件下的功能要求的堅固的無刷電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的電子換向無刷電機(jī)受到多種限制，其中一種限制是對通過電機(jī)的氣流的限定。在典型的常規(guī)電機(jī)殼體中，空氣通過端蓋上的通孔吸入，經(jīng)過電刷齒輪組和繞組，通過風(fēng)扇排到電機(jī)的另一端。
在電子換向無刷電機(jī)中，空氣也是通過端蓋吸入，但是在空氣經(jīng)過電機(jī)其它部分之前，空氣必須首先經(jīng)過固定在殼體軸向端部的電子控制模塊的周圍，其中該電子控制模塊包括一個容納了封裝印刷電路板(PCB)的封裝盤。因此，由于空氣首先經(jīng)過電子控制模塊，所以電子控制模塊將阻礙氣流。經(jīng)過電子控制模塊之后，空氣向下流經(jīng)由鋁制吸熱設(shè)備的突出散熱片形成的通道，因此冷卻了放在吸熱設(shè)備上的電子元件。隨后空氣繼續(xù)流到定子繞組處，流經(jīng)并分散到定子中，通過風(fēng)扇排到電機(jī)端部。因此，在電子換向無刷電機(jī)中，電子控制模塊限制了氣流通過電機(jī)。
殼體鑄造工藝進(jìn)一步增加了電子換向無刷電機(jī)中對氣流的阻礙作用。為了有效地模鑄并生產(chǎn)出殼體，必須在其內(nèi)部側(cè)(鐵芯)和外部側(cè)(空腔)上都具有斜度。由于安裝接觸面需要現(xiàn)成的產(chǎn)品而使得殼體開口的幾何尺寸是固定的，所以這種偏斜封閉了(即限制了)殼體中電子控制模塊，因此進(jìn)一步阻礙了氣流分布到電子控制模塊周圍和通過電機(jī)。
公知的電子換向無刷電機(jī)的第二個局限點(diǎn)在于這種電機(jī)一般比傳統(tǒng)電機(jī)要長。由于電機(jī)較長，所以很難將電子換向無刷電機(jī)應(yīng)用到許多需要電機(jī)或殼體的整個軸向長度盡可能的短的電力工具中。這點(diǎn)對于諸如斜切鋸或其它鋸的鋸尤其如此。當(dāng)鋸(以及與該鋸配合的電機(jī))以一定角度傾斜時，特別長的電機(jī)殼體會造成受到防護(hù)物或鋸臺的妨礙。例如，在一個TGS型組合鋸中，電機(jī)殼體的軸向長度必須足夠短，以使其不會突出鋸的框架。如果超出了鋸的框架，它將妨礙工作臺翻轉(zhuǎn)。在另一個例子中，應(yīng)該設(shè)置小型便攜式臺鋸中的電機(jī)的軸向長度為在將該電機(jī)放到鋸齒輪箱上的時候，電機(jī)殼體應(yīng)該適于安裝到構(gòu)成工作臺基底的外緣中。還有另外一個例子，斜切鋸中的斜角以及斜切功能將使電機(jī)的端部朝著工作臺傾斜，電機(jī)的軸向長度應(yīng)該設(shè)置成電機(jī)不會接觸到工作臺的防護(hù)物上。
公知的電子換向無刷電機(jī)第三個局限點(diǎn)在于不能夠保證轉(zhuǎn)子軸上的寄存裝置與轉(zhuǎn)子極精確對準(zhǔn)，以及在安裝過程中不能保證位置傳感器與定子精確對準(zhǔn)。寄存裝置可以為任何合適的寄存裝置，比如斷續(xù)器或磁鐵。位置傳感器可以為任何合適的傳感器，比如光傳感器或霍爾效應(yīng)傳感器。在典型的電子換向無刷電機(jī)中，寄存裝置相對于傳感器的位置可確定轉(zhuǎn)子相對于定子的位置。在電子換向無刷電機(jī)中，當(dāng)電子控制器發(fā)出用于轉(zhuǎn)變電機(jī)繞組中磁通方向的電子轉(zhuǎn)換信號時，了解轉(zhuǎn)子的準(zhǔn)確位置是極其重要的。如果寄存裝置與轉(zhuǎn)子極沒有對準(zhǔn)，或者位置傳感器與定子沒有精確對準(zhǔn)，那么由位置傳感器檢測的寄存裝置位置將提供一個錯誤的轉(zhuǎn)子相對于定子的位置指示。如果轉(zhuǎn)子位置沒有得到精確的測定，那么電子開關(guān)電機(jī)將會立即失去功率和轉(zhuǎn)矩。
公知的電子換向無刷電機(jī)的第四個局限點(diǎn)在于需要滿足由保險商實(shí)驗(yàn)所(UL)以及其它下屬機(jī)構(gòu)所描述的雙絕緣結(jié)構(gòu)的要求。已經(jīng)在一般的電機(jī)中實(shí)現(xiàn)了這種電源線不再需要接地線的雙絕緣電機(jī)設(shè)計。由于交替接地的工具需要可以在工作地點(diǎn)獲得固定的接地連接，而通常并不是這樣的情況。所以對于手持和工作臺安裝電力工具來說，這種結(jié)構(gòu)是非常有利的結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計的基本需求就是必須可以在諸如繞組的工作元件和諸如軸或螺釘?shù)扔脩羧菀着雒降娜魏谓饘僭g提供至少兩種絕緣等級。公知的電子換向無刷電機(jī)沒有實(shí)施雙絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計。
因此，期望提供一種可加強(qiáng)氣流通過電機(jī)的電子換向無刷電機(jī)。進(jìn)一步期望提供一種其全部軸向長度適于應(yīng)用到需要更短電機(jī)的應(yīng)用中的電子換向無刷電機(jī)。另外，期望提供一種可確保光編碼器與轉(zhuǎn)子極精確對準(zhǔn)，并在電機(jī)組裝期間確保光傳感器與定子精確對準(zhǔn)的電子換向無刷電機(jī)。還有，期望提供一種可以實(shí)現(xiàn)雙絕緣設(shè)計，而不會大幅增加成本或者使得制造和/或組裝整個電機(jī)復(fù)雜的電子換向無刷電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種克服了前述各種缺點(diǎn)的電子換向無刷電機(jī)設(shè)計。在優(yōu)選方式中，本發(fā)明涉及一種無刷交流電機(jī)，而且本發(fā)明也可應(yīng)用于無刷直流電機(jī)。
本發(fā)明的一個方面在于電機(jī)的殼體具有偏斜角度，這可以加強(qiáng)氣流通過電機(jī)以更有效地冷卻電機(jī)。
在本發(fā)明的第二個方面，該電子換向無刷電機(jī)設(shè)計提供了一種使電機(jī)的整個軸向長度變得更短的電容器座架裝置設(shè)備。電容器安裝在電路板上，該電路板適合輕輕地放入形成在殼體側(cè)壁上而不是形成在殼體軸端的殼體突起或凸出部分中。因此，殼體的整個軸向長度可以變得更短，進(jìn)而使電機(jī)有更廣泛的應(yīng)用，其中該電機(jī)必須能夠處于不同的位置而不會妨礙到其它關(guān)聯(lián)工具元件。
在本發(fā)明的第三個方面，電子換向無刷電機(jī)提供一種可使定子與諸如光傳感器的位置傳感器相對彼此精確對準(zhǔn)的殼體。利用殼體模鑄鐵芯可以實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，殼體模鑄鐵芯從含有橋和定子定位凸緣的殼體上突出，位置傳感器安裝在這個橋上。特別地，殼體的模鑄鐵芯在殼體的內(nèi)表面上形成定位凸緣，但不包括位置傳感器的安裝橋，其中定位凸緣用于在插入到殼體中時精確對準(zhǔn)定子。通過模鑄殼體以含有一個位置傳感器安裝橋和定子定位凸緣，可以避免位置傳感器的位置相對于定子變化。因此，位置傳感器和定子可以在安裝時精確對準(zhǔn)，而無需在組裝電機(jī)過程中浪費(fèi)時間于對準(zhǔn)過程或檢驗(yàn)上。
在本發(fā)明的第四個方面中，電子換向無刷電機(jī)包括一個雙絕緣(DI)特征，進(jìn)而不再需要電源線中的直接接地電纜。該DI設(shè)計包括定子和電子繞組之間的絕緣帶和設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子疊片之間的絕緣套筒。因此，在用戶容易碰摸到的金屬部分和電流流經(jīng)的電機(jī)部分之間具有兩個絕緣層?？蛇x擇地，該支撐著定子的電機(jī)殼體也可以由不導(dǎo)電材料構(gòu)成。


從詳細(xì)說明和附圖中可以更充分地理解本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的電子換向無刷電機(jī)的透視圖；圖2是圖1中的電機(jī)的分解圖，示出了如何組裝電機(jī)組件。
圖3是圖2中的電機(jī)殼體頂端內(nèi)部的分解圖；圖4是圖2中的電機(jī)頂端的分解圖，示出了如何組裝電機(jī)頂端的組件；圖5是圖4中的殼體的分解圖，示出了如何滑動插入薄膜電容器到電機(jī)殼體凸出部分中；圖6是圖2中的定子疊片組的分解圖；圖7是圖2中的定子和轉(zhuǎn)子組件的分解圖；圖8是圖1中的電機(jī)的截面圖；圖9是圖1中的電機(jī)殼體的示意圖，示出了用于模鑄殼體的鐵芯和空腔的分隔線位置。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的電子換向無刷電機(jī)10的透視圖。電機(jī)10是可以直接用螺栓固定到齒輪箱或諸如電力工具等其它產(chǎn)品的支持裝置上的整裝電機(jī)。電機(jī)10包括一個塑料電機(jī)殼體14，塑料電機(jī)殼體14具有一個從電機(jī)殼體的側(cè)壁外表面突出的一體形成的凸出部分18，其中有多個電容器(未示出)嵌入其中。殼體14在頂端利用一個具有通風(fēng)孔的端蓋22閉合，并在相對的基部端利用一個軸承端蓋26閉合。
圖2是電機(jī)10(圖1中示出)的分解圖，示出了如何組裝電機(jī)10的組件。定子疊片組30、轉(zhuǎn)子34和隔板38環(huán)狀地裝配到殼體14中。定子疊片組30為安裝有定子繞組的鋼疊片組(將在下文參考圖6描述)。順次通入電流到定子繞組，進(jìn)而形成旋轉(zhuǎn)磁場。利用形成在殼體14的側(cè)壁內(nèi)表面14a上的多個定位凸緣40將定子疊片組30準(zhǔn)確地定位在殼體14中。定位凸緣40安裝到一體形成在定子疊片組30上的定子溝槽42中。然后將定子疊片組30壓入殼體14中，并確保在帶有兩個螺絲的地方(圖中未示出)。定子疊片組30具有干涉配合。
轉(zhuǎn)子34沒有繞組，并被支撐在第一軸承44和第二軸承46之間，其中第一軸承44由軸承端蓋26支撐，第二軸承46由整個軸承座(未示出)支撐，轉(zhuǎn)子34裝入電機(jī)殼體14。轉(zhuǎn)子34包括一個軸50、一個絕緣管或套筒54、一個鋼疊片組58和一個有助于引導(dǎo)空氣通過電機(jī)的冷卻風(fēng)扇62。利用互鎖、焊接、楔入或者壓焊將鋼疊片組裝在一起形成疊片組58。絕緣套管54壓放在軸50上，轉(zhuǎn)子疊片組58壓放在絕緣套管54上。軸50與產(chǎn)品齒輪箱(未示出)連接，產(chǎn)品齒輪箱接著與諸如鏈條的工具元件連接。定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子疊片組施加一個使轉(zhuǎn)子疊片組繞軸50旋轉(zhuǎn)的力，從而向軸50傳遞轉(zhuǎn)矩，接著軸50將轉(zhuǎn)矩傳遞給產(chǎn)品齒輪箱中的齒輪。轉(zhuǎn)子疊片組58包括四個轉(zhuǎn)子極68，可意識到可以并入更大或更小的多轉(zhuǎn)子極68。
轉(zhuǎn)子34進(jìn)一步包括一個寄存裝置66，例如斷續(xù)器。用在此處的寄存裝置66指的是斷續(xù)器，但是可以意識到寄存裝置66可以為諸如磁體等任何合適的寄存裝置。斷續(xù)器66具有四個葉片66a，其中在圖2只能看到三個。斷續(xù)器66為塑料部分，它安裝在軸50的末梢或后面或端部并與位置傳感器(參考下文附圖3描述)接觸以給電子控制器提供與轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)子速度有關(guān)的數(shù)據(jù)。利用安裝在軸承46外徑(OD)和軸承支撐臂之間的柔性材料(未示出)，例如橡膠塞或橡膠套，可以防止第二軸承46的OD滑動或轉(zhuǎn)動。在定子30、隔板38和轉(zhuǎn)子34環(huán)狀裝配到殼體14中之后，裝配軸承端蓋26到第一軸承44上面并安裝到殼體開口的定位點(diǎn)上，隨后用四個螺釘(未示出)以確保塑料殼體14。
圖3是電機(jī)殼體14頂端內(nèi)部的分解圖。在殼體14的一體軸承支撐(未示出)后面是支撐位置傳感器74的橋70。在優(yōu)選實(shí)施方式中，位置傳感器74是一個光傳感器，并且這里指的就是光傳感器74。然而，可以意識到位置傳感器74可以為任何適合的傳感器，例如霍爾效應(yīng)傳感器。橋70從殼體14的端壁72上突出出來，并與端壁72形成一體。光傳感器74插到橋70的上部70a的下方，這樣它能夠充分地裝配到橋內(nèi)部的中空區(qū)71中。光傳感器74包括翼片74a和74b，翼片74a包括孔75，翼片74b包括孔77。光傳感器74在翼片74b處利用緊固件(未示出)連在橋70上，該緊固件延伸穿過形成在橋70上部70a的孔80并穿過孔77。端壁72包括一對向外突出的安裝突起72a和72b，每個安裝突起分別具有一個盲孔72c和一個通孔72d。光傳感器74的翼片74a位于安裝突起72b的上面，從而孔75與通孔72d可以對準(zhǔn)。
如前所述，一旦裝配到橋70中，光傳感器74由一個中空塑料傳感器蓋78覆蓋。光傳感器74上面受到蓋78的限制，在下面受到第二軸承46的限制，這就為殼體傳感器74形成了一個密封的腔。這個密封腔保護(hù)光傳感器74不會受到污垢、灰塵、油和潮氣的污染以及外部光源的意外觸發(fā)。另外，電機(jī)殼體14的頂端包括用于將通風(fēng)端蓋22(圖1中示出)放到電機(jī)殼體14的頂端上的突起81。
光傳感器74與斷續(xù)器66(圖2中示出)接觸以提供與轉(zhuǎn)子34位置和速度有關(guān)的數(shù)據(jù)。當(dāng)軸50和斷續(xù)器66轉(zhuǎn)動的時，光傳感器74檢測斷續(xù)器66的翼片66a是否經(jīng)過，傳感器74向主控制PCB(下文參考圖4描述)提供數(shù)據(jù)。主控制PCB利用數(shù)據(jù)確定對電機(jī)10的正確操作的重要信息，例如轉(zhuǎn)子疊片組58相對于定子疊片組30(圖2中示出)的位置和轉(zhuǎn)子疊片組58的速度。因此，斷續(xù)器翼片66a與轉(zhuǎn)子極68(圖2中示出)對準(zhǔn)和定子疊片組30與光傳感器74對準(zhǔn)對于準(zhǔn)確的電機(jī)操作是非常重要的。
從與定子定位凸緣40相同的鐵芯側(cè)，形成橋70以實(shí)現(xiàn)定子疊片組30與光傳感器74的精確對準(zhǔn)。橋70包括精確地將光傳感器74在橋70中確定方向的傳感器安裝結(jié)構(gòu)，比如孔80和安裝突起72b。定子定位凸緣40用鍵固定到定子疊片組溝槽42(圖2中示出)中，這樣定子疊片組30裝配到殼體14中精確定向。因此，在橋70中限定傳感器安裝特征的加工也限定出了定位凸緣40。橋70和定子定位凸緣40都并入模子的鐵芯側(cè)，這確保了這些重要的結(jié)構(gòu)組件一體地形成在同一部分(即殼體14)上。這足以確保光傳感器74相對于定子疊片組位置的對準(zhǔn)可以受到非常精確的控制，并進(jìn)一步降低在電機(jī)10組裝期間定子疊片組30未對準(zhǔn)的可能性。由于不再需要特別關(guān)注手動對準(zhǔn)這些組件，所以這也可以顯著地降低組裝時間。
圖4是電機(jī)10(圖2示出)頂端的分解圖，示出了如何組裝電機(jī)10頂端組件。主控制PCB82裝配在光傳感器74的后面，優(yōu)選一對電容器86，例如安裝在電容器PCB94上并容納在與電機(jī)殼體14側(cè)面一體的凸出部分18中的大薄膜電容器。
在塑料封裝盤98中裝入環(huán)氧樹脂到主控制PCB82，塑料封裝盤裝配到塑料突起81和另一個從電機(jī)殼體14延伸出來的塑料突起(未示出)上。另外，主控制PCB82具有兩個裝配在主控制PCB82相對外圍邊緣上的翼形鋁散熱片102和106。在一種包括絕緣柵極雙極性晶閘管(IGBTs)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，四個開關(guān)裝置與散熱片102和106中的一個貼緊，并焊接到主控制PCB82上。另外，四個二極管裝到散熱片102和106中的另一個上。在全部組件74、78、82、94和98插入到殼體14中后，將通風(fēng)端蓋22置于這些組件的上面并與殼體14貼緊。
主控制PCB82上有多個連接(未示出)，這些連接包括輸入交流電源、到電機(jī)引線的連接、到光傳感器74的連接和從諸如觸發(fā)開關(guān)、工作臺位置鎖存開關(guān)或速度控制電位器等各種開關(guān)引出的最后來自于各種產(chǎn)品的開關(guān)的信號電平引線，例如這些開關(guān)為觸發(fā)開關(guān)、工作臺位置鎖存開關(guān)或速度控制電位器。這些連接可以直接焊接到主控制PCB82上，并與封裝化合物貼緊或利用端子連接。諸如交流電源和信號電平開關(guān)輸入引線等所有的外部引線都扎成一個單獨(dú)的、多導(dǎo)體線纜(未示出)，這個線纜以同凸出部分18相反的方向從電機(jī)殼體14引出。
圖5是電機(jī)殼體14(圖4中示出)的分解圖，示出了電容器86如何滑動地插入到電機(jī)殼體凸出部分18中。為了將無刷電機(jī)10應(yīng)用到通常由典型通用電機(jī)使用的應(yīng)用下，電機(jī)的整個軸向長度必須與典型通用電機(jī)的軸向長度差不多。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，電機(jī)殼體14包括容納著電容器86的凸出部分18，進(jìn)而使電機(jī)10的整個軸向長度最小化。電容器86焊接到電容器PCB94上并隨后利用諸如尼龍電纜帶的緊固件110固定到電容器PCB94上。加強(qiáng)桿114放到電容器PCB94的兩個相對縱向邊緣上，進(jìn)而為電容器PCB94增加了結(jié)構(gòu)剛性。在一種實(shí)施方式中，加強(qiáng)桿114暫時設(shè)置在電容器PCB94上，例如利用夾子或用爪安裝。在一種可選實(shí)施方式中，永久地固定加強(qiáng)桿114在電容器PCB94上，例如利用粘膠劑或固定夾將電容器PCB94和加強(qiáng)桿114固定。加強(qiáng)桿114沿著電機(jī)殼體凸出部分18的內(nèi)壁裝配到相應(yīng)的溝槽116中。在優(yōu)選實(shí)施方式中，加強(qiáng)桿114要偏斜，所以具有錐形形狀。
加強(qiáng)桿114滑動插入到相應(yīng)的也要偏斜的溝槽116中，然而加強(qiáng)桿114和對應(yīng)溝槽116并不會受到如此限制。在電機(jī)殼體凸出部分18基部上和通風(fēng)端蓋22(圖1中示出)中的端槽(未示出)獲得電容器PCB94的端部。電容器PCB94利用插入到殼體14側(cè)壁中的孔120中的柔性引線118與主控制PCB82電連接。引線118優(yōu)選是帶狀線纜，但也可以是任何合適的電連接元件。
圖6是定子疊片組30(圖2中示出)的分解圖。在優(yōu)選實(shí)施方式中，定子疊片組30包括一個稱作“統(tǒng)一疊片組”的疊片組，該疊片組互相互鎖、焊接、用楔子加固和粘接。多個第一絕緣帶122設(shè)置到定子槽124的輪廓中。在繞組或線圈126插入到定子槽124中之前，插入多個第一絕緣帶122到定子槽124中，并且多個第一絕緣帶122在定子疊片組30的每一端延伸。多個通常稱作“頂條”或“線圈支柱”的第二絕緣帶128(圖7中示出)。在繞組126插入到定子槽124中之后，第二絕緣帶128楔入繞組126和定子槽124開口之間，并在定子疊片組30的每一端延伸。第一絕緣帶122和第二絕緣帶128在電機(jī)10的電流輸送組件和電機(jī)10的金屬部分之間提供了一個電絕緣層，其中電機(jī)10的金屬部分通常是用戶可能碰觸到的，這里指的是“易碰觸金屬”。例如，如果電機(jī)10用于手持電鋸中時，因?yàn)檗D(zhuǎn)子軸50通過與鋸齒輪箱的金屬對金屬的接觸導(dǎo)電而連接，所以認(rèn)為轉(zhuǎn)子軸50是易碰觸金屬，其中該鋸齒輪箱通過與鋸刀片的金屬對金屬接觸導(dǎo)電而連接。
圖7是定子疊片組30(圖6中示出)、轉(zhuǎn)子疊片組58和軸50(圖2中示出)的分解圖，示出了根據(jù)本發(fā)明電機(jī)10優(yōu)選實(shí)施方式而實(shí)現(xiàn)的雙絕緣特征。電子換向無刷電機(jī)10(圖2中示出)在易碰觸金屬和電流流經(jīng)的電機(jī)10部分之間包括兩個絕緣層。一個絕緣層包括處于軸50和轉(zhuǎn)子疊片組58之間的絕緣套管54。絕緣套管54由不導(dǎo)電的、諸如玻璃纖維的電絕緣材料制成。絕緣套管54壓到軸50上，轉(zhuǎn)子疊片組58隨后壓到絕緣套管54上。
另一個絕緣層包括多個第一絕緣帶122和多個第二絕緣帶128。第一絕緣帶122由電絕緣材料制成，并在定子繞組126裝到定子槽124之前裝配到定子槽124中，從而第一絕緣帶在定子繞組126和定子疊片30之間提供第一部分電絕緣。第二絕緣帶128也由電絕緣材料制成，并在繞組126插入到定子槽124中之后裝配到定子槽124中，這樣第二絕緣帶在定子繞組126和定子疊片30之間提供了第二部分電絕緣。第一絕緣帶122和第二絕緣帶128的組合完全包圍住了定子繞組126中插入定子槽124的部分，從而在繞組126和定子疊片組30之間提供了徹底的電絕緣。用于構(gòu)成第一絕緣帶122和第二絕緣帶128的材料可以是任何適合絕緣的材料，例如，聚酯薄膜或由聚酯薄膜與其它諸如碎布紙或高熔點(diǎn)芳香族聚酰胺的材料組成的薄片。
因此，絕緣套管54設(shè)置在軸50和轉(zhuǎn)子疊片58之間，而且第一絕緣帶122和第二絕緣帶128一起設(shè)置在定子疊片組30和繞組126之間，并提供抵抗可能發(fā)生的電沖擊的雙絕緣阻擋，這種可能的電沖擊指的是如果電機(jī)發(fā)生故障用戶可能會與易碰觸金屬接觸，而故障時會引起電流流到工具的易碰觸金屬部分上。
在另一個可選實(shí)施方式中，殼體14由不導(dǎo)電材料構(gòu)成，從而在電機(jī)10內(nèi)部提供了一個除前述雙絕緣阻擋之外的補(bǔ)充絕緣層。在另一個可選實(shí)施方式中，在定子疊片組30安裝到殼體14里之前，插入定子疊片組30到諸如模鑄塑料支架、殼體或套筒(未示出)的非導(dǎo)電中間裝置中。利用將定子疊片組30插入到該中間裝置而將定子疊片組30插入到電機(jī)殼體中。在這個實(shí)施方式中，塑料支架將容納定子疊片組30，并隨后裝配塑料支架到殼體14中，從而在電流流經(jīng)的電機(jī)10部分和易碰觸金屬之間提供一個可替換的補(bǔ)充絕緣層。
圖8是電機(jī)10(圖2中示出)的截面圖。在電子換向無刷電機(jī)10中，空氣從通風(fēng)端蓋22進(jìn)入，分散到封裝盤98和主控制PCB82的周圍，經(jīng)過由散熱片102和106的突出翼片形成的通道，繼續(xù)流到定子繞組126上，經(jīng)過并分散到定子疊片組30的周圍，經(jīng)過冷卻風(fēng)扇62，再排出軸承端蓋26。
封裝盤98和主PCB82由于阻礙了更多的空氣直通流入散熱片102和106中而阻止了這種氣流。殼體14的模鑄工藝進(jìn)一步造成了對氣流的阻礙。為了有效的模鑄和生產(chǎn)出殼體14，必須在模制物的內(nèi)部鐵心和外部腔側(cè)增加偏斜結(jié)構(gòu)。該偏斜結(jié)構(gòu)閉合了殼體14內(nèi)壁和封裝盤98之間的空間，從而進(jìn)一步限制了氣流分散到電機(jī)中。
圖9是殼體14(圖2中示出)的示意圖，示出了用于模鑄殼體14的鐵心和空腔的分隔線的位置。殼體14設(shè)計成在殼體14的頂端或后部具有比公知的電子換向無刷電機(jī)殼體更大的面積，而所增加的面積在封裝盤98(圖4中示出)的周圍提供更大的空間，這將會增強(qiáng)氣流通過電機(jī)10(圖1中示出)。
通常，當(dāng)為諸如電機(jī)殼體14的電機(jī)殼體設(shè)計模制工具時，要在模制工具上設(shè)計成鐵心上具有指定的偏斜角度θ，以及在空腔中具有指定偏斜角度α，以使可以輕易從模子上卸下殼體。并入鐵心和空腔中的斜度在殼體的側(cè)壁上形成錐度，殼體側(cè)壁從鐵心和空腔之間的分隔線處延伸出去。明確地說，空腔中的偏斜角度α在殼體的外表面上形成了錐度。
在模鑄過程中鐵心和空腔結(jié)合和分開處的接觸面用分隔線表示。偏斜角度θ和α是由相對垂直于分隔線的平面所測得。由于偏斜角度α在外部表面上形成了錐度，還有分隔線偏離殼體頂端或分隔線靠近基部端，所以殼體的頂端外徑將會更小。殼體頂端的內(nèi)徑直接與外徑有關(guān)。因此，分隔線越偏離殼體的頂端，頂端的內(nèi)部直徑將越小，從而為空氣在殼體頂端的流動提供更少的范圍。
參考圖9，殼體14的分隔線位于更靠近殼體頂端“D”，而不是處于或鄰近殼體的基部端“P”，公知的電機(jī)殼體通常是這樣的情況。具有位于靠近殼體14頂端D的分隔線將減少了外部表面130的錐度量，因此提供了增大的頂端外徑，進(jìn)而提供了增大的殼體14頂端內(nèi)徑。增大的內(nèi)徑增加了頂端處的面積，進(jìn)而為空氣在封裝盤98(圖4中示出)周圍的流動提供更大的空間。
因此，電子換向無刷電機(jī)10提供了一種可裝配到針對典型通用電機(jī)的現(xiàn)有安裝配置中的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)。電機(jī)10包括一個具有凸出部分的殼體，兩個大電容設(shè)置在該凸出部分中，從而提供了一種具有比得上典型通用電機(jī)的整體軸向長度的無刷電機(jī)。另外，通過對位置傳感器和定子采用同一模制鐵心的安裝特性得以實(shí)現(xiàn)位置傳感器與定子的精確對準(zhǔn)。進(jìn)一步，電機(jī)10實(shí)現(xiàn)了電子換向無刷電機(jī)中的雙絕緣設(shè)計。再有，電機(jī)10的設(shè)計通過移動了模制鐵心和空腔的分隔線的位置而改善了氣流通過電機(jī)，從而允許殼體采用更小錐度進(jìn)行模鑄，進(jìn)而為空氣在電機(jī)的電子控制模塊周圍的流動提供更多的空間。
本發(fā)明已經(jīng)描述了幾種實(shí)施方式，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以在權(quán)利要求范圍和精神內(nèi)進(jìn)行調(diào)整改變。
權(quán)利要求
1.一種電子換向無刷電機(jī)，包括電機(jī)殼體；與所述電機(jī)殼體匹配的軸承端蓋，所述電機(jī)殼體適于將所述電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品相匹配；和環(huán)狀裝配到所述殼體中的雙絕緣轉(zhuǎn)子和定子組件，所述雙絕緣轉(zhuǎn)子和定子組件構(gòu)成一個轉(zhuǎn)子組件，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括一個配置為向所述電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品傳遞力矩的軸；與所述軸匹配的轉(zhuǎn)子疊片組；和設(shè)置在所述軸和所述轉(zhuǎn)子疊片組之間的所述軸上的不導(dǎo)電絕緣套管，以提供第一電絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述雙絕緣轉(zhuǎn)子和定子組件包括一個定子組件，其中所述定子組件包括一個包括多個定子槽的定子疊片組；繞在所述定子槽中的多個繞組；和設(shè)置在所述定子槽中的所述繞組周圍的不導(dǎo)電絕緣材料，以提供第二電絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其中所述絕緣材料包括在所述繞組插入到所述定子槽中之前插入到所述定子槽中的多個第一絕緣材料帶；和在所述繞組插入到所述定子槽中之后插入到所述定子槽的開口中的多個第二絕緣材料帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述絕緣套管包括玻璃纖維套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述電機(jī)殼體由不導(dǎo)電材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述定子組件利用一種不導(dǎo)電中間裝置安裝到所述定子殼體中。
7.一種當(dāng)用戶接觸電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品的易碰觸金屬時提供抵抗電沖擊的保護(hù)方法，該電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品與電子換向無刷電機(jī)相匹配，該電機(jī)包括一個電機(jī)殼體、一個具有轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子疊片的轉(zhuǎn)子組件，和一個環(huán)狀裝配到該殼體中的定子組件，所述方法包括在定子組件中提供第一絕緣層；在轉(zhuǎn)子組件中提供第二絕緣層，其中該第二絕緣層包括一個設(shè)置在所述軸和所述轉(zhuǎn)子疊片之間的所述轉(zhuǎn)子軸上的不導(dǎo)電絕緣套管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中提供第一絕緣層包括提供一個含有多個定子槽的定子疊片組；提供用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的多個定子繞組，這些定子繞組繞到該多個定子槽中；和使用該定子疊片組和定子繞組之間的電絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中使用電絕緣包括提供多個形成在定子槽輪廓中和在頂子繞組繞到定子槽中之前插入到該定子槽中的第一絕緣帶，該絕緣帶由不導(dǎo)電絕緣材料制成；和提供多個在該繞組插入到定子槽中之后插入到定子槽的開口中的第二絕緣帶，該絕緣帶由不導(dǎo)電材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中提供多個第一絕緣帶包括提供從定子疊片組每一端延伸出的第一絕緣帶，其中提供多個第二絕緣帶包括提供從定子疊片組每一端延伸出的第二絕緣帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中提供第二絕緣層包括提供玻璃纖維絕緣套管。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括提供一個補(bǔ)充絕緣層，該補(bǔ)充絕緣層包括由不導(dǎo)電材料制成的電機(jī)殼體。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括提供一個補(bǔ)充絕緣層，該補(bǔ)充絕緣層包括安裝到所述由不導(dǎo)電材料制成的電機(jī)殼體中的定子組件。
14.一種構(gòu)成與電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品匹配的結(jié)構(gòu)的電子換向無刷電機(jī)，所述電機(jī)包括一個包括含有多個定子槽的鋼疊片組的定子疊片組；多個繞在所述定子槽中的繞組，所述繞組構(gòu)成產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的結(jié)構(gòu)；一個在所述電機(jī)的電流運(yùn)輸組件和所述電機(jī)的易碰觸金屬之間的第一電絕緣層，所述第一層包括設(shè)置到所述定子槽中并在所述定子槽中包圍所述繞組的不導(dǎo)電絕緣材料；一個配置為向所述電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品傳遞力矩的軸；一個包括鋼疊片組的轉(zhuǎn)子疊片組，該鋼疊片組構(gòu)成在所述旋轉(zhuǎn)磁場中轉(zhuǎn)動并向所述軸傳遞力矩的結(jié)構(gòu)；和一個在所述電機(jī)的電流運(yùn)輸組件和所述電機(jī)的易碰觸金屬之間的第二電絕緣層，所述第二層包括設(shè)置在所述軸和所述轉(zhuǎn)子疊片組之間的所述軸上的不導(dǎo)電套管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其中所述第一層的所述不導(dǎo)電絕緣材料包括多個在所述繞組插入到所述定子槽中之前插入到所述定子槽中的第一絕緣材料帶；多個在所述繞組插入到所述定子槽中之后插入到所述定子槽開口中的第二絕緣材料帶。
全文摘要
一種與電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品的齒輪箱匹配的雙絕緣電子換向無刷電機(jī)。該電機(jī)包括多個形成在定子槽(124)輪廓中，并在繞組繞到定子槽中之前插入到定子槽中的絕緣帶(122)的第一絕緣層。另外，該第一電絕緣層包括多個在繞組插入之后綁在繞組和繞組槽開口之間的絕緣帶。該電機(jī)進(jìn)一步包括由壓到軸(50)和轉(zhuǎn)子疊片組(58)之間的軸(50)上的絕緣套管(54)組成的第二電絕緣層。
文檔編號H02K1/18GK1602573SQ02824813
公開日2005年3月30日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
發(fā)明者邁克爾·杰弗里·艾格尼斯, 加勒特·帕特里克·麥考密克, 理查德·托馬斯·沃爾特, 克里斯多佛·賴安·雅恩科 申請人:布萊克和戴克公司