專利名稱：具有安裝在電機(jī)殼體側(cè)壁上的電容器的無(wú)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(wú)刷電機(jī)，例如開關(guān)磁阻電機(jī)、高頻感應(yīng)電機(jī)、無(wú)刷交流電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)。特別是本發(fā)明還涉及一種電子換向無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)和組裝工藝，用以提供一種堅(jiān)固的無(wú)刷電機(jī)，這種電機(jī)能夠滿足各種應(yīng)用條件下的獨(dú)特功能要求，比如便攜式臺(tái)鋸、斜切鋸、現(xiàn)場(chǎng)鋸和組合鋸。特別地，本發(fā)明涉及一種電子換向的無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)，該電機(jī)設(shè)計(jì)包括形成在電機(jī)殼體側(cè)壁上的凸出部分，電容器組件容納在其中，進(jìn)而提供了一個(gè)具有相對(duì)較短軸長(zhǎng)的電子換向無(wú)刷電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的電子換向無(wú)刷電機(jī)受到多種限制。一種限制是在氣流通過(guò)電機(jī)方面的限制。在典型的常規(guī)電機(jī)殼體中，空氣通過(guò)端蓋上的通孔吸入，經(jīng)過(guò)電刷齒輪組和繞組，通過(guò)風(fēng)扇排到電機(jī)的另一端。
在一個(gè)電子換向無(wú)刷電機(jī)中，空氣也是通過(guò)端蓋吸入，但是在該空氣能夠經(jīng)過(guò)電機(jī)其它部分之前，其必須首先經(jīng)過(guò)固定在殼體軸向端部的電子控制模塊的周圍。因此，由于導(dǎo)致空氣首先經(jīng)過(guò)電子控制模塊，所以該電子控制模塊將阻礙氣流，其中該電子控制模塊包括一個(gè)容納了封裝的印刷電路板(PCB)的封裝盤。經(jīng)過(guò)電子控制模塊之后，空氣向下流經(jīng)由鋁制吸熱設(shè)備的突出散熱片所形成的通道，從而冷卻放在吸熱設(shè)備上的電子元件。隨后空氣繼續(xù)流到定子繞組處，穿過(guò)定子的四周，通過(guò)風(fēng)扇排到電機(jī)端部。因此，在電子換向無(wú)刷電機(jī)中，電子控制模塊限制了氣流通過(guò)電機(jī)。
在電子換向無(wú)刷電機(jī)中，殼體鑄模工藝進(jìn)一步增加了對(duì)氣流的阻礙作用。為了有效地模鑄并生產(chǎn)出該殼體，必須在其內(nèi)部側(cè)(鐵芯)和外部側(cè)(空腔)上都具有斜度。由于通過(guò)采用現(xiàn)有的產(chǎn)品安裝接觸面所需件使得殼體開口的幾何尺寸是固定的，所以這種偏斜使殼體與電子控制模塊之間的距離相靠近(例如變窄)，進(jìn)而進(jìn)一步阻礙了氣流分布到電子控制模塊周圍并通過(guò)電機(jī)。
公知的電子換向無(wú)刷電機(jī)的第二種限制之處在于這種電機(jī)一般比傳統(tǒng)電機(jī)要長(zhǎng)。由于其過(guò)長(zhǎng)，電子換向無(wú)刷電機(jī)很難利用于許多種電力工具中，在這些電力工具中需要電機(jī)或殼體的整個(gè)軸向長(zhǎng)度盡可能的短。這對(duì)于鋸來(lái)說(shuō)尤其如此，例如斜切鋸和其它鋸，由于鋸(以及與該鋸連接的電機(jī))以一定角度傾斜時(shí)，特別長(zhǎng)的電機(jī)殼體會(huì)造成受到防護(hù)物或鋸臺(tái)的妨礙。例如，在一個(gè)TGS型組合鋸中，電機(jī)殼體的軸向長(zhǎng)度必須足夠短，以使其不會(huì)突出超過(guò)鋸的框架。如果超出了鋸的框架，它將妨礙工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)。
另一個(gè)例子，小型便攜式臺(tái)鋸中的電機(jī)的軸向長(zhǎng)度應(yīng)該足夠短，這樣當(dāng)其與鋸齒輪相連時(shí)，電機(jī)殼體應(yīng)該適于安裝到構(gòu)成工作臺(tái)基底的外緣中。還有另外一個(gè)例子，在斜切鋸中，斜角以及斜切功能將要求電機(jī)的端部朝著工作臺(tái)傾斜，這樣電機(jī)的軸向長(zhǎng)度應(yīng)該足夠短，以使得當(dāng)電機(jī)鏈接到一個(gè)斜角或斜切的傾斜位置時(shí)，電機(jī)不會(huì)接觸到工作臺(tái)上的防護(hù)物。
公知的電子換向無(wú)刷電機(jī)第三個(gè)受限之處在于在組裝過(guò)程中，不能夠保證轉(zhuǎn)子軸上的配準(zhǔn)裝置與轉(zhuǎn)子極精確對(duì)準(zhǔn)，以及不能保證位置傳感器與定子精確對(duì)準(zhǔn)。該配準(zhǔn)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(wú)刷電機(jī)中，配準(zhǔn)裝置相對(duì)于傳感器的位置可確定轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置。在電子換向無(wú)刷電機(jī)中，在電子控制器發(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(hào)時(shí)，了解轉(zhuǎn)子的準(zhǔn)確位置是極其重要的。如果配準(zhǔn)裝置與轉(zhuǎn)子極沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，或者位置傳感器與定子沒(méi)有精確對(duì)準(zhǔn)，那么由位置傳感器檢測(cè)的配準(zhǔn)裝置的位置將提供一個(gè)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的不準(zhǔn)確的位置指示。如果轉(zhuǎn)子位置沒(méi)有得到精確的測(cè)定，那么電子開關(guān)電機(jī)將會(huì)立即失去功率和轉(zhuǎn)矩。
公知的電子換向無(wú)刷電機(jī)的第四種受限之處在于要滿足由保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所(UL)以及其它下屬代理商所描述的雙絕緣結(jié)構(gòu)的要求。這種無(wú)需在電源線中需要接地線的雙絕緣電機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)在一般的電機(jī)中實(shí)現(xiàn)了。對(duì)于手持和工作臺(tái)安裝電力工具，由于這種交替的、接地的工具需要可以在工作地點(diǎn)獲得固定的接地連接，而通常在工作地點(diǎn)又并非如此，所以雙絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)于手持和工作臺(tái)安裝電力工具是優(yōu)選結(jié)構(gòu)?；拘枨缶褪沁@種設(shè)計(jì)必須可以在諸如繞組的工作元件和諸如軸或螺釘?shù)娜魏斡脩羧菀着鲇|到的金屬元件之間提供至少兩級(jí)絕緣。公知的電子換向無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有實(shí)施雙絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
因此，希望提供一種可提供加強(qiáng)的氣流通過(guò)電機(jī)的電子換向無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)。進(jìn)一步也希望提供一種電子換向無(wú)刷電機(jī)，其具有適于應(yīng)用到需要更短電機(jī)中的整體軸向長(zhǎng)度。更進(jìn)一步，還希望提供一種電子換向無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可以確保在電機(jī)組裝期間，光編碼器與轉(zhuǎn)子極精確對(duì)準(zhǔn)，確保光傳感器與定子精確對(duì)準(zhǔn)。另外，還希望提供一種電子換向無(wú)刷電機(jī)，該電機(jī)可以應(yīng)用雙絕緣設(shè)計(jì)而不會(huì)大幅增加成本或令制造和/或組裝整個(gè)電機(jī)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種電子換向無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)，其克服了前述各種缺點(diǎn)。在優(yōu)選方式中，本發(fā)明涉及一種無(wú)刷交流電機(jī)，但是，本發(fā)明也可應(yīng)用于無(wú)刷直流電機(jī)。
本發(fā)明的一個(gè)方面在于電機(jī)的殼體具有偏斜角度，這可以加強(qiáng)通過(guò)電機(jī)的氣流以使得更有效地冷卻電機(jī)。
本發(fā)明的第二個(gè)方面在于，該電子換向無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)提供了一種電容器安裝布置，其使得電機(jī)整個(gè)軸向長(zhǎng)度變得更短。薄膜電容與電機(jī)的電子控制系統(tǒng)相連，安裝在一個(gè)獨(dú)立的電路板上。該電路板適合滑動(dòng)插入殼體的突起或凸出部分中，該突起或凸出部分形成在殼體側(cè)壁上而不是在殼體的軸端。因此，這使殼體的整個(gè)軸向長(zhǎng)度可以變得更短，進(jìn)而使電機(jī)有更廣泛的應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，該電機(jī)必須能夠處于不同的位置而不會(huì)妨礙到與之關(guān)聯(lián)的工具的其它元件。
本發(fā)明的第三個(gè)方面在于，電子換向無(wú)刷電機(jī)提供一種殼體，該殼體可以使定子與諸如光傳感器的位置傳感器相對(duì)彼此精確對(duì)準(zhǔn)。這利用殼體模鑄鐵芯可以實(shí)現(xiàn)，這種模鑄鐵芯產(chǎn)生一個(gè)含有橋和定子定位凸緣的殼體，其中，位置傳感器安裝在所述的橋上。典型地，殼體的模鑄鐵芯在殼體的內(nèi)表面上形成定位凸緣，定位凸緣用于在插入到殼體中時(shí)精確對(duì)準(zhǔn)定子，但是模鑄鐵芯不包括位置傳感器的安裝橋。通過(guò)模鑄殼體以含有一個(gè)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(duì)于定子變化。因此，位置傳感器和定子可以在安裝時(shí)可以精確對(duì)準(zhǔn)，而無(wú)需在組裝電機(jī)過(guò)程中在對(duì)準(zhǔn)過(guò)程或檢驗(yàn)上浪費(fèi)時(shí)間。
本發(fā)明的第四個(gè)方面在于，電子換向無(wú)刷電機(jī)包括一個(gè)雙絕緣(DI)特征，從而不再需要電源線中的直接接地電纜。該DI設(shè)計(jì)包括定子和定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，在用戶容易接觸到的金屬部分與電流流經(jīng)電機(jī)的部分之間具有兩個(gè)絕緣層。可選擇地，該支撐定子的電機(jī)殼體也可以由不導(dǎo)電材料構(gòu)成。


從詳細(xì)說(shuō)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(wú)刷電機(jī)的透視圖；圖2是圖1中的電機(jī)的分解圖，示出了電機(jī)組件是如何組裝的。
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，示出了電機(jī)頂端的組件是如何組裝的；圖5是圖4中的殼體的分解圖，示出了薄膜電容器是如何滑動(dòng)插入到電機(jī)殼體凸出部分中的；圖6是圖5所示電容器組件的另一實(shí)施方式；
圖7是圖5所示的電機(jī)殼體凸出部分的截面圖；圖8是圖2所示的定子疊片組的分解圖；圖9是圖2所示的定子和轉(zhuǎn)子組件的分解圖；圖10是圖1所示的電機(jī)的截面圖；圖11是圖1所示的電機(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(wú)刷電機(jī)10的透視圖。電機(jī)10是整裝電機(jī)，其可以直接用螺栓固定到齒輪箱或其它產(chǎn)品，比如電力工具，的支持裝置上。電機(jī)10包括一個(gè)塑料電機(jī)殼體14，該塑料電機(jī)殼體14具有一個(gè)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，多個(gè)電容器(未示出)嵌入其中。殼體14在頂端通過(guò)一個(gè)具有通風(fēng)孔的端蓋22閉合，并在相對(duì)的近端利用一個(gè)軸承端蓋26閉合。
圖2是電機(jī)10(圖1中示出)的分解圖，示出了電機(jī)10組件是如何組裝的。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包括一個(gè)安裝有定子繞組的鋼疊片組(將在下文參考圖8描述)。該定子繞組順次通入電流，進(jìn)而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。利用多個(gè)形成在殼體14的側(cè)壁內(nèi)表面14a上的定位凸緣40，將定子疊片組30準(zhǔn)確地定位在殼體14中。定位凸緣40安裝在定子疊片組30內(nèi)部所整體形成的定子通道42中。定子疊片組30隨后壓入殼體14中，具有一個(gè)過(guò)盈配合，并在適當(dāng)位置采用兩個(gè)螺絲(未示出)緊固。
轉(zhuǎn)子34沒(méi)有繞組，并且被支撐在第一軸承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由一整個(gè)軸承座(未示出)支撐，裝入電機(jī)殼體14。轉(zhuǎn)子34包括一個(gè)軸50，一個(gè)絕緣管或套筒54，一個(gè)鋼疊片組58和一個(gè)有助于引導(dǎo)空氣通過(guò)電機(jī)10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被壓放在軸50上，轉(zhuǎn)子疊片組58壓放在絕緣管54上。軸50與一個(gè)產(chǎn)品齒輪箱(未示出)連接，齒輪箱接著與一個(gè)諸如鏈條的工具元件連接。定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子疊片組58施加一個(gè)力，使轉(zhuǎn)子疊片組58繞軸50的中心線旋轉(zhuǎn)，從而傳遞轉(zhuǎn)矩給軸50，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包括多個(gè)四轉(zhuǎn)子極68，盡管并入更大或更小的多轉(zhuǎn)子極68會(huì)更有利。
轉(zhuǎn)子34還包括一個(gè)配準(zhǔn)裝置66，例如斷續(xù)器。用在這里的配準(zhǔn)裝置66指的是斷續(xù)器，但是，配準(zhǔn)裝置66可以為任何合適的配準(zhǔn)裝置，比如磁體。斷續(xù)器66具有多個(gè)四個(gè)葉片66a，在圖2中只能看到其中的三個(gè)。斷續(xù)器66為塑料部分，安裝在軸50的末梢或后面或端部，并與位置傳感器(下文參考附圖3描述)接觸以給電子控制器提供與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)的數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)子速度。利用安裝在軸承46外徑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的外徑(OD)滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。在定子30、隔板38和轉(zhuǎn)子34環(huán)狀裝配到殼體14中之后，軸承端蓋26裝配到第一軸承44上面并裝到殼體開口的定位點(diǎn)上，隨后用四個(gè)螺釘(未示出)固定到塑料殼體14上。
圖3是電機(jī)殼體14(見(jiàn)圖2)頂端內(nèi)部的分解圖。在殼體14的一體軸承支撐(未示出)后面是一個(gè)橋70，該橋70支撐著位置傳感器74。在優(yōu)選實(shí)施方式中，位置傳感器74包括一個(gè)光傳感器，這里指的是光傳感器74。然而，位置傳感器74可以為任何其它適合的傳感器，例如霍爾效應(yīng)傳感器。橋70與殼體14的端壁72一體形成并從端壁72上突出出來(lái)。光傳感器74插到橋70的上部70a的下方，這樣它能夠大體裝配到橋內(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)與橋70連接，這個(gè)緊固件延伸穿過(guò)形成在橋70上部70a的孔80并穿過(guò)孔77。端壁72包括一對(duì)向外突出的安裝突起72a和72b，安裝突起72a包括一個(gè)盲孔72c，安裝突起72b包括一個(gè)通孔72d。光傳感器74的翼片74a位于安裝突起72b的上面，這樣孔75與通孔72d可以對(duì)準(zhǔn)。
一旦裝配到橋70中，如前所述，光傳感器74由一個(gè)中空塑料的傳感器蓋78覆蓋。光傳感器74向上受到蓋78的限制而向下受到第二軸承46的限制，這為殼體光傳感器74形成了一個(gè)密封的腔。這個(gè)密封腔保護(hù)光傳感器74不會(huì)受到污垢、灰塵、油和潮氣的污染，并能防止外部光源的意外觸發(fā)。另外，電機(jī)殼體14的頂端包括突起81，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。
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)。在軸50和斷續(xù)器66轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，斷續(xù)器66的葉片66a的經(jīng)過(guò)由光傳感器74來(lái)檢測(cè)，從而向主控制PCB(下文參考圖4描述)提供數(shù)據(jù)。主控制PCB利用該數(shù)據(jù)確定電機(jī)10正確運(yùn)行的關(guān)鍵性信息，例如轉(zhuǎn)子疊片組58相對(duì)于定子疊片組30(圖2中示出)的相對(duì)位置和轉(zhuǎn)子疊片組58的速度。因此，斷續(xù)器葉片66a與轉(zhuǎn)子極68(圖2中示出)的對(duì)準(zhǔn)，以及定子疊片組30與光傳感器74的對(duì)準(zhǔn)對(duì)于準(zhǔn)確的電機(jī)操作是非常重要的。
通過(guò)從與定子定位凸緣40處在鑄件同一鐵芯側(cè)來(lái)模鑄出橋70，可實(shí)現(xiàn)定子疊片組30與光傳感器74的精確對(duì)準(zhǔn)。橋70包括傳感器安裝結(jié)構(gòu)，比如孔80和安裝突起72b，以精確地將光傳感器74定位在橋70中。定子定位凸緣40鍵連接到定子疊片組溝槽42(圖2中示出)中，這樣定子疊片組30沿精確方向裝配到殼體14中。因此，在橋70中限定出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都并入模件的鐵芯側(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(duì)于定子疊片組30位置的對(duì)準(zhǔn)可以受到非常精確的控制，并進(jìn)一步降低了在電機(jī)10組裝期間定子疊片組30未對(duì)準(zhǔn)的可能性。有利的是，由于不再需要花時(shí)間試著手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)這些組件，所以可以顯著地降低組裝時(shí)間。
圖4是電機(jī)10(圖2示出)頂端的分解圖，該圖給出了電機(jī)10頂端組件是如何組裝的。一個(gè)主控制PCB82裝配在光傳感器74的后面，同時(shí)，優(yōu)選一對(duì)電容器86，例如大薄膜電容器，安裝在電容器PCB94上并容納在凸出部分18中，突出部分18與電機(jī)殼體14的側(cè)面是一體的。
主控制PCB82在塑料封裝盤98中裝入環(huán)氧樹脂，塑料封裝盤裝配到塑料突起81上，并裝配到另一個(gè)從電機(jī)殼體14延伸出來(lái)的塑料突起(未示出)上。另外，主控制PCB82具有兩個(gè)裝配在主控制PCB82相對(duì)外圍邊緣上的翼形鋁散熱片102和106。四個(gè)開關(guān)裝置，在一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)中包括絕緣柵極雙極性晶閘管(IGBTs)，它們被固定在散熱片102和106之中的一個(gè)上，并且焊接到主控制PCB82上。另外，四個(gè)二極管被安裝到散熱片102和106之中的另外一個(gè)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固定在殼體14上。
有多個(gè)連接(未示出)連接到主控制PCB82上，包括輸入交流電源、到電機(jī)引線的連接、到光傳感器74的連接和從產(chǎn)品上各種開關(guān)引出的最終信號(hào)電平引線，例如觸發(fā)開關(guān)，工作臺(tái)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上并采用封裝化合物連接，或者，也可利用端子連接。所有的外部引線，比如交流電源和信號(hào)電平開關(guān)輸入引線，被扎成一個(gè)單獨(dú)的、多導(dǎo)體線纜(未示出)，從相對(duì)凸出18的側(cè)面離開電機(jī)殼體14。
圖5是電機(jī)殼體14(圖4中示出)的分解圖，示出了如何將電容器86可滑動(dòng)地插入到電機(jī)殼體凸出部分18中。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)刷電機(jī)10應(yīng)用到通常典型電機(jī)的使用條件下，電機(jī)的整個(gè)軸向長(zhǎng)度必須與典型通用電機(jī)的軸向長(zhǎng)度相似。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，電機(jī)殼體14包括一體形成的凸出部分18，它形成在殼體14的一個(gè)側(cè)面。突出部分18容納著電容器組件108，進(jìn)而使電機(jī)10的整個(gè)軸向長(zhǎng)度最小化。電容器組件108包括電容器86、電容器PCB94、緊固件110和加強(qiáng)桿114。電容器86焊接到電容器PCB94上，并隨后利用緊固件110，例如尼龍電纜帶，固定到電容器PCB94上。加強(qiáng)桿114最好包括含有縱向槽的塑料段，加強(qiáng)桿114裝入電容器PCB94的兩個(gè)相對(duì)縱向邊緣上，進(jìn)而為電容器PCB94增加結(jié)構(gòu)剛性。在一種實(shí)施方式中，加強(qiáng)桿114可暫時(shí)連接到電容器PCB94上，例如利用夾子或撳鈕裝置。在另一種實(shí)施方式中，加強(qiáng)桿114永久地固定在電容器PCB94上，例如利用粘膠劑或鉚接到電容器PCB94和加強(qiáng)桿114的固定夾。加強(qiáng)桿114沿電機(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(dòng)插入到相應(yīng)的溝槽116中，溝槽也要偏斜，然而加強(qiáng)桿114和對(duì)應(yīng)溝槽116的形狀不會(huì)受到限制。在電機(jī)殼體凸出部分18基部上和通風(fēng)端蓋22中的端槽117(圖7中示出)可獲得電容器PCB94的端部。電容器PCB94利用柔性引線118與主控制PCB82電連接，柔性引線118是插入到殼體14側(cè)壁中的孔120中的。引線118優(yōu)選包括帶狀線纜，但也可以是任何合適的電連接元件。
圖6是電容器組件108(圖5中示出)的另一實(shí)施方式，其中電容器PCB94和加強(qiáng)桿114由托架代替。在這個(gè)實(shí)施方式中，電容器86的電路包含在主控制電路PCB82(圖4中示出)上，電容器86與主控制電路PCB82經(jīng)由柔性引線118連接。托架121由任何合適材料制成，如塑料，并成形為具有一個(gè)可貼附電容器86的平面，一對(duì)縱向側(cè)條，其允許電容器組件108按照與加強(qiáng)桿114相同的方式滑動(dòng)插入到溝槽116中，這種方式參考圖5已經(jīng)在前面描述過(guò)了?；蛘?，托架120成形為具有一個(gè)帶有縱向邊的平面，該縱向邊滑動(dòng)插入到溝槽116中。電容器86可以按任何合適方式貼附到托架121上。例如，電容器86可以具有擰到托架121上凸臺(tái)上的接線片，或者具有可使電容器86嵌入托架121或利用線纜帶可使電容器86貼緊托架119的鎖定特征。
在另一實(shí)施方式中，托架121為盤形，并具有一對(duì)縱向邊或一對(duì)縱向側(cè)條，允許電容器組件108滑動(dòng)插入到溝槽116中。電容器86在盤形托架121內(nèi)部裝入環(huán)氧樹脂，并與主控制PCB82上的電容器電路經(jīng)由柔性引線118電連接。在另一實(shí)施方式中，電容器86的電路位于PCB上，其沿電容器86裝到盤形托架121的內(nèi)部，并與主控制PCB82經(jīng)由柔性引線118電連接。
圖7是凸起部分18(圖5中示出)的截面圖，示出了在電容器組件108(圖5中示出)滑動(dòng)插入到凸起部分18中時(shí)可捕獲PCB94端的端槽117。如前所述，端槽117位于電機(jī)殼體凸起部分18的基部并在通風(fēng)端蓋22中。當(dāng)電容器組件108經(jīng)由溝槽116完全插入到凸起部分18中時(shí)，PCB94的引導(dǎo)邊在位于凸起部分18基部的端槽117中露出。另外，當(dāng)通風(fēng)端蓋22與連接到殼體14時(shí)，PCB94的延伸邊緣在位于端蓋22中的端槽117中露出。當(dāng)組裝電機(jī)10時(shí)，端槽117又增加了PCB94的剛性和電容器組件108的穩(wěn)定性。
圖8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(gè)疊片組，稱作“統(tǒng)一疊片組”，疊片組彼此互鎖、焊接、用楔子加固和粘接。將多個(gè)第一絕緣帶122制成定子槽124的形狀，它們?cè)诶@組或線圈126插入到定子槽124中之前插入到定子槽124中的，并在定子疊片組30的每一端延伸。多個(gè)第二絕緣帶128(圖9中示出)，通常稱作“頂條”或“線圈支柱”，在繞組126插入到定子槽124中之后，它們被楔入繞組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(gè)電絕緣層，其中電機(jī)的金屬部分用戶通常可以接觸到，這里稱為“易接觸到的金屬”。例如，如果電機(jī)10用于手持電鋸中時(shí)，轉(zhuǎn)子軸50則被認(rèn)為是易接觸到的金屬，原因在于其通過(guò)與鋸齒輪箱接觸的金屬對(duì)金屬導(dǎo)電而連接，該鋸齒輪箱通過(guò)與鋸刀片的金屬對(duì)金屬導(dǎo)電而連接。
圖9是定子疊片組30(圖8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(wú)刷電機(jī)10(圖2中示出)在易接觸到的金屬和電流流經(jīng)的電機(jī)10部分之間包括兩個(gè)絕緣層。一個(gè)絕緣層包括一個(gè)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被壓到軸50上，轉(zhuǎn)子疊片組58隨后被壓到絕緣套管54上。
另一個(gè)絕緣層包括多個(gè)第一絕緣帶122和多個(gè)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，這樣第一絕緣帶在定子繞組126和定子疊片30之間提供了的第一部分電絕緣。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128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插入定子槽124中的那部分，進(jìn)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，比如，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，絕緣管54設(shè)置在軸50和轉(zhuǎn)子疊片58之間，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，并提供了可抵抗可能發(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(huì)與易接觸到的金屬接觸，因此將引起電流流到工具的易接觸到的金屬部分上。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，殼體14由不導(dǎo)電材料構(gòu)成，進(jìn)而在電機(jī)10內(nèi)部提供了一個(gè)除前述雙絕緣阻擋之外的補(bǔ)充絕緣層。在另一個(gè)實(shí)施方式中，定子疊片組30利用諸如模鑄塑料支架、殼體或套筒(未示出)的非導(dǎo)電中間裝置而插入到電機(jī)殼體中，其中，在定子疊片組30安裝到殼體14里之前定子疊片組30插入到這個(gè)中間裝置中。在這個(gè)實(shí)施方式中，塑料支架將容納定子疊片組30并隨后裝配到殼體14中，進(jìn)而在電流流經(jīng)的電機(jī)10的部分與易接觸到的金屬之間提供了一個(gè)可替換的補(bǔ)充絕緣層。
圖10是電機(jī)10(圖2中示出)的截面圖。在電子換向無(wú)刷電機(jī)10中，空氣從通風(fēng)端蓋22抽入，分散到封裝盤98和主控制PCB82的周圍，經(jīng)過(guò)由鋁散熱片102和106的突出翼片所形成的通道，繼續(xù)流到定子繞組126上，經(jīng)過(guò)并分散到定子疊片組30的周圍，經(jīng)過(guò)冷卻風(fēng)扇62，再自軸承端蓋26排出。
封裝盤98和主PCB82通過(guò)阻礙更多的空氣直通流量流入散熱片102和106中而阻止了這種氣流。對(duì)氣流的阻礙進(jìn)一步還包括殼體14的模鑄工藝。為了有效的模鑄和生產(chǎn)出殼體14，必須在模鑄件的內(nèi)部鐵心和外部腔側(cè)增加偏斜結(jié)構(gòu)。這個(gè)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，進(jìn)而進(jìn)一步限制了氣流分散到電機(jī)中。
圖11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(jì)成在殼體14的頂端或后部具有比公知的電子換向無(wú)刷電機(jī)殼體更大的面積。所增加的面積在封裝盤98(圖4中示出)周圍提供更大的空間，這將會(huì)允許增強(qiáng)的氣流通過(guò)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(jì)模制工具時(shí)，要在模制工具上設(shè)計(jì)成鐵心上具有特定的偏斜角度θ，以及在空腔中具有特定偏斜角度α，以使殼體可以更輕易地從模鑄件上卸下。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(shuō)，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(guò)程中，鐵心和空腔結(jié)合和分開處的接觸面被稱為分隔線。偏斜角度θ和α是相對(duì)垂直于分隔線的平面測(cè)得的。由于偏斜角度α在外部表面上形成了錐度，因此，分隔線離殼體頂端越遠(yuǎn)，或者分隔線離基部端越近，則殼體的頂端外徑也會(huì)越小。殼體頂端的內(nèi)徑直接與該外徑有關(guān)。因此，分隔線離殼體的頂端越遠(yuǎn)，頂端的內(nèi)部直徑將越小，從而為空氣在殼體頂端的流動(dòng)提供更少的范圍。
參考圖11，殼體14的分隔線位于更靠近殼體14頂端“D”的位置，而不是像公知的電機(jī)殼體那樣處于或鄰近殼體14的基部端“P”。將分隔線更靠近殼體14頂端D將減少外表面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的頂端內(nèi)徑。增大的內(nèi)徑增加了頂端處的面積，從而為空氣在封裝盤98(圖4中示出)周圍的流動(dòng)提供更大的空間。
因此，電子換向無(wú)刷電機(jī)10提供了一種標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，其可以裝配到針對(duì)典型通用電機(jī)的現(xiàn)有安裝配置中。電機(jī)10包括一個(gè)具有凸出部分的殼體，其中兩個(gè)大電容設(shè)置在凸出部分中，從而提供了一種無(wú)刷電機(jī)，該無(wú)刷電機(jī)具有與典型通用電機(jī)可以相比的整體軸向長(zhǎng)度。另外，位置傳感器與定子的精確對(duì)準(zhǔn)通過(guò)模鑄安裝特性得以實(shí)現(xiàn)，這種模鑄安裝特性是采用同一模制鐵心針對(duì)位置傳感器和定子的安裝特性。另外，電機(jī)10實(shí)現(xiàn)了電子換向無(wú)刷電機(jī)中的雙絕緣設(shè)計(jì)。再有，電機(jī)10的設(shè)計(jì)通過(guò)移動(dòng)模制鐵心和空腔的分隔線的位置而改善了氣流通過(guò)電機(jī)，從而允許殼體采用更小的錐度進(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(dòng)提供更多的空間。
雖然本發(fā)明已經(jīng)描述了幾種實(shí)施方式，但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以在權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)進(jìn)行調(diào)整改變。
權(quán)利要求
1.一種電子換向無(wú)刷電機(jī)，包括一個(gè)電機(jī)殼體，限定了一個(gè)腔，該腔成形為至少部分地接收轉(zhuǎn)子，該電機(jī)殼體包括一個(gè)一體形成的側(cè)壁，該側(cè)壁上具有一個(gè)凸起部分，該凸起部分限定了一個(gè)中空區(qū)，這個(gè)中空區(qū)偏離該腔，以沿該腔的徑向朝外方向的側(cè)壁設(shè)定該中空區(qū)的界限；和一個(gè)電容組件，包括一個(gè)印刷電路板和至少一個(gè)電容器，所述電容器組件容納在所述凸起部分中，并對(duì)電子換向無(wú)刷電機(jī)的換向進(jìn)行電控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電機(jī)，其中所述電容器組件滑動(dòng)插入到所述凸起部分中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電機(jī)，其中所述凸起部分包括多個(gè)沿所述凸起部分側(cè)壁內(nèi)表面定位的溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電機(jī)，其中所述電容器組件包括一個(gè)包括多個(gè)縱向邊的電容器印刷電路板(PCB)；和至少一個(gè)安裝在所述電容器PCB上的電容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電機(jī)，其中所述電容器PCB的所述縱向邊滑動(dòng)插入到所述溝槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的電機(jī)，其中所述電容器組件進(jìn)一步包括多個(gè)加強(qiáng)桿，所述加強(qiáng)桿中的一個(gè)連接到所述電容器PCB的每個(gè)所述縱向邊，并且，所述加強(qiáng)桿滑動(dòng)插入到所述溝槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電機(jī)，其中所述加強(qiáng)桿具有錐形形狀，所述溝槽具有相應(yīng)的錐形形狀。
8.一種構(gòu)造電子換向無(wú)刷電機(jī)的方法，該方法包括提供一個(gè)電機(jī)殼體，該電機(jī)殼體具有形成在該電機(jī)殼體側(cè)壁上的凸起部分；提供一個(gè)電容器組件；和將該電容器組件滑動(dòng)插入到該凸起部分中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中提供一個(gè)電容器組件包括提供一個(gè)電容器印刷電路板(PCB)，該電容器印刷電路板具有多個(gè)縱向邊；和將至少一個(gè)電容器安裝到該電容器PCB上。
10.權(quán)利要求9的方法，其中滑動(dòng)插入包括沿該凸起部分側(cè)壁的內(nèi)表面提供多個(gè)溝槽；和將該電容器PCB的縱向邊滑動(dòng)插入溝槽中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中提供一個(gè)電容器組件包括提供一個(gè)具有多個(gè)縱向邊的電容器PCB；在該電容器PCB上安裝至少一個(gè)電容器；和將加強(qiáng)桿連接到每個(gè)縱向邊。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中滑動(dòng)插入包括沿該凸出部分側(cè)壁的內(nèi)表面提供多個(gè)溝槽；和將該加強(qiáng)桿滑動(dòng)插入到溝槽中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中連接一個(gè)加強(qiáng)桿包括將一個(gè)具有錐形形狀的偏斜加強(qiáng)桿連接到每個(gè)縱向邊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中滑動(dòng)插入包括提供多個(gè)沿該凸出部分側(cè)壁的內(nèi)表面定位的溝槽，該溝槽具有對(duì)應(yīng)于偏斜加強(qiáng)桿錐形形狀的錐形形狀；和將該偏斜加強(qiáng)桿滑動(dòng)插入到偏斜溝槽中。
15.一個(gè)電子換向無(wú)刷電機(jī)，包括一個(gè)電機(jī)殼體，包括一個(gè)形成在所述電機(jī)殼體側(cè)壁上的凸出部分；多個(gè)沿所述凸出部分側(cè)壁的內(nèi)表面定位的溝槽；利用所述溝槽滑動(dòng)插入到所述凸出部分中的一個(gè)電容器組件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電機(jī)，其中所述電容器組件包括一個(gè)電容器印刷電路板(PCB)，包括多個(gè)縱向邊，所述縱向邊滑動(dòng)插入到所述溝槽中；和至少一個(gè)安裝在所述電容器PCB上的電容器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的電機(jī)，其中所述電容器組件包括一個(gè)電容器PCB，包括多個(gè)縱向邊，至少一個(gè)安裝在所述電容器PCB上的電容器；一個(gè)與所述電容器PCB的每個(gè)縱向邊連接的加強(qiáng)桿，所述加強(qiáng)桿滑動(dòng)地插入到所述溝槽中。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的電機(jī)，其中所述電容器組件包括一個(gè)包括多個(gè)縱向邊的電容器PCB，至少一個(gè)安裝在所述電容器PCB上的電容器，和具有錐形形狀的偏斜加強(qiáng)桿，該偏斜加強(qiáng)桿連接到所述電容器PCB的每個(gè)所述縱向邊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的電機(jī)，其中所述溝槽具有一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述偏斜加強(qiáng)桿錐形形狀的錐形形狀，其中所述偏斜加強(qiáng)桿滑動(dòng)插入到所述偏斜溝槽中。
全文摘要
一種電子換向無(wú)刷電機(jī)(10)，包括一個(gè)電機(jī)殼體(14)、一個(gè)形成在電機(jī)殼體(14)側(cè)壁上的凸出部分(18)，和一個(gè)容納在該凸出部分(18)中電容器(86)組件。該電容器(86)組件包括一個(gè)電容器印刷電路板(PCB)(94)，該電容器印刷電路板(94)具有多個(gè)縱向邊和至少一個(gè)安裝在該P(yáng)CB上的電容器(86)。該凸出部分(18)包括多個(gè)沿凸出部分側(cè)壁內(nèi)表面定位的溝槽(116)，電容器(86)的縱向邊緣滑動(dòng)插入到該溝槽中。
文檔編號(hào)H02K29/08GK1606820SQ02825653
公開日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20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(qǐng)人:布萊克和戴克公司