專利名稱：內(nèi)散熱式直流無刷電機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電機，尤其涉及一種直流無刷電機。
背景技術(shù)：
無刷直流電機是同步電機的一種，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)(P)的影響n=60* f/P。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(控制器)，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率并將電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復校正，以期達到接近直流電機特性的方式。即直流無刷電機能夠在額定負載范圍內(nèi)當負載變化時仍可以控制電機轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)有的無刷直流電機存在以下不足
轉(zhuǎn)子都是實心的，重量大，成本高而且控制精度低。如專利公告號為CN201341075Y的一種雙定子無刷直流電機，包括嵌入了磁場繞組的第一定子、空心杯轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子位置傳感器，特征是還包括設置在空心杯轉(zhuǎn)子內(nèi)腔的第二定子，該第二定子的一端軸伸穿出空心杯轉(zhuǎn)子在同一端的密封蓋固定在電機的一個端蓋的中央部位，第二定子的另一端則借助軸承可轉(zhuǎn)動地支承在空心杯轉(zhuǎn)子主軸的內(nèi)端同軸線鑲嵌的細軸上，第二定子上設置有勵磁繞組并布滿空心杯轉(zhuǎn)子內(nèi)腔。通過在轉(zhuǎn)軸上外裝風扇來散熱，導致電機的結(jié)構(gòu)緊湊性差。如在中國專利申請?zhí)枮?0101057784
公開日為2012年5月30號、名稱為“一種直流無刷電機結(jié)構(gòu)”的專利文獻中公開了一種通過外裝風扇來進行散熱的直流無刷電機。電機的過載保護是通過在電路上設置熱保護來實現(xiàn)的。熱保護的工作方式為過載導致電流上升、電流上升導致發(fā)熱加劇、發(fā)熱加劇而引起溫度上升，溫度上升到超過設定值時則電路斷開而停止供電，即產(chǎn)生保護動作。因此通過熱保護進行過載保護使有以下不足溫度升高會導致電線及電子元器件的老化加速、及時性差、可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一個目的旨在提供一種轉(zhuǎn)子質(zhì)量輕且轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生散熱排風作用的內(nèi)散熱式直流無刷電機，既解決了現(xiàn)有的直流無刷電機轉(zhuǎn)子重量重、慣量大而造成控制器控制精度低的問題，又解決了現(xiàn)有的直流無刷電機通過外裝風扇進行散熱所導致的結(jié)構(gòu)緊湊性差的問題。本發(fā)明的第二個目的旨在提供一種通過機械結(jié)構(gòu)進行過載保護的直流無刷電機，解決了現(xiàn)有的直流無刷電機通過電氣元件進行過載保護所存在的會導致電線及電子元器件的老化加速、及時性差、可靠性差的問題。以上技術(shù)問題是通過下列技術(shù)方案解決的一種內(nèi)散熱式直流無刷電機，包括電機本體和連接在電機本體上的控制器，所述電機本體包括外殼、設置于外殼的外定子和位于外定子內(nèi)的通過轉(zhuǎn)軸支撐于外殼的內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)設有散熱腔，所述散熱腔的壁上設有若干散熱排風葉片，所述外殼設有同散熱腔相連通的進風通道和出風通道。由于在內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)設置有散熱腔，故內(nèi)轉(zhuǎn)子較之現(xiàn)有的實心的結(jié)構(gòu)而言，重量輕，重量的降低能夠起到降低內(nèi)轉(zhuǎn)子的慣量的作用，從而提高控制器的控制精度。本發(fā)明的電機轉(zhuǎn)動時，在散熱排風葉的作用下，使空氣經(jīng)進風通孔進入散熱腔，再從出風通道流出，從而將電機工作時所產(chǎn)生的熱量散失掉。作為優(yōu)選，外殼內(nèi)設有容置腔，所述控制器設置在所述容置腔內(nèi)，所述進風通道貫通所述容置腔。通過內(nèi)轉(zhuǎn)子給控制器進行散熱，無需外加散熱機構(gòu)，進一步提高結(jié)構(gòu)的緊湊性。容置腔設置為位于進風通道上，而進風的溫度較低，對控制器的散熱效果好，且控制器所產(chǎn)生的熱量而導致的流入散熱腔的空氣的溫度的上升較小，對電機的散熱效果影響小。如果安裝在出風通道上，則流經(jīng)控制器的氣流的溫度較高，不能夠?qū)刂破鬟M行良好的散熱。
作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)軸通過所述散熱排風葉片嵌設在轉(zhuǎn)軸上的方式同內(nèi)轉(zhuǎn)子固定在一起。該結(jié)構(gòu)既巧妙地解決了內(nèi)轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)軸之間的連接問題，同時轉(zhuǎn)軸同內(nèi)轉(zhuǎn)子之間為類似于花鍵的連接方式，連接傳遞效果好。作為優(yōu)選，所述散熱排風葉片僅出風端同所述轉(zhuǎn)軸相連接，所述散熱排風葉片、轉(zhuǎn)軸和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間形成沿內(nèi)轉(zhuǎn)子徑向向外傾斜的出風口，出風口同出風通道相連通。轉(zhuǎn)軸同葉片只一端連接，能提高葉片的面積，工作時的排風量大。出風口的該結(jié)構(gòu)形式能夠有效地防止出風反彈回散熱腔，能使散熱腔內(nèi)的空氣及時流暢地排出。作為優(yōu)選，所述出風通道的出口設置在外殼的周面上，所述出風通道出口端朝遠離外定子方向傾斜?？諝饨?jīng)出風通道流出的過程中能加速外殼表面的空氣的流通，起到提高電機的散熱效果的作用。作為優(yōu)選，所述進風通道的進口設置在外殼的端面上。電機端面的空氣的溫度較低，進風通道的進口設置在端面上，使得被吸入的空氣的溫度較低，對電機的散熱效果好。本發(fā)明還包括液壓式過載保護器，所述轉(zhuǎn)軸包括同軸的第一軸和第二軸，所述液壓式過載保護器包括安裝架、曲軸和一對液壓缸，一對液壓缸中的兩個缸體之間設置有連通管，連通管上設置有雙向壓力閥，所述曲軸包括主軸和連桿軸，所述主軸同所述安裝架轉(zhuǎn)動連接在一起，所述第一軸同所述安裝架固接在一起，所述第二軸同所述主軸固接在一起，所述連桿軸通過油缸同所述安裝架連接在一起?！半p向壓力閥”是指當閥芯兩側(cè)的壓力差達到設定值時能夠朝向壓力低的一側(cè)開啟的閥。使用過程中，第一軸和第二軸二者中的一者同內(nèi)轉(zhuǎn)子連接在一起、另一種同被電機驅(qū)動的負載相連接；當?shù)谝惠S和第二軸之間的扭力達到使雙向壓力閥開啟時，曲軸同安裝架之間會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，也即第一軸和第二軸之間能夠產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，當?shù)谝惠S和第二軸之間的扭力回復到低于雙向壓力閥開啟壓力時，則曲軸同安裝架之間停止相對轉(zhuǎn)動，也即第一軸和第二軸之間恢復同步轉(zhuǎn)動，從而起到負載過大時而自動切斷負載的作用。作為優(yōu)選，所述液壓缸包括缸體和活塞桿，所述缸體固接在所述安裝架上，所述活塞桿和連桿軸通過連桿連接在一起。過載保護器的的外觀尺寸可以較小。作為優(yōu)選，所述安裝架包括左支撐座、右支撐座和將左支撐座與右支撐座連接在一起的連接架，左支撐座、右支撐座和連接架三者圍成框體結(jié)構(gòu)，所述曲軸和液壓缸位于所述安裝架內(nèi)部，所述主軸包括左主軸頸和右主軸頸，左主軸頸轉(zhuǎn)動連接在左支撐座上，第一軸固接在左支撐座上，右主軸頸轉(zhuǎn)動連接在右支撐座上，第二軸同右主軸頸固接在一起。曲軸的兩端都轉(zhuǎn)動連接在安裝架上，固定曲軸時方便，曲軸同安裝架之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動時的平穩(wěn)性好；液壓缸設計為位于安裝架內(nèi)部，液壓缸不易被碰壞，提高本發(fā)明的可靠性。作為優(yōu)選，所述雙向壓力閥包括閥體和位于閥體內(nèi)的閥芯，所述閥體上設有兩個閥口，所述閥體內(nèi)設有可同所述閥芯密封滑接的平直段，所述平直段和閥芯位于所述兩個閥口之間，所述閥芯的兩側(cè)都通過彈簧同所述閥體相連接。使用過程中，當閥芯兩側(cè)的壓力差大于彈簧的彈力而將閥芯推離平直段，則兩個閥口連通，液壓缸內(nèi)的液體經(jīng)閥體從壓力高的一側(cè)流向壓力地的一側(cè)。彈簧的彈力使閥芯朝向平直段移動，當壓力差不能克服彈簧的彈力而使閥芯離開平直段(即壓力差小于開啟值)時，則閥芯位于平直段內(nèi)并同平直段密封連接在一起，兩個液壓缸內(nèi)的液體不能流通。本發(fā)明具有下述優(yōu)點，由于在內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)設置有散熱腔，故內(nèi)轉(zhuǎn)子較之現(xiàn)有的實心的結(jié)構(gòu)而言，重量輕，重量的降低能夠起到降低內(nèi)轉(zhuǎn)子的慣量的作用，從而起到提高控制器 的控制精度的作用；散熱排風葉片的設置提聞了內(nèi)轉(zhuǎn)子的表面積，表面積提聞能起到提聞散熱面積的作用；轉(zhuǎn)動過程中，散熱排風葉片能起到加速內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)的空氣流通的作用，對電機的散熱效果好，因此無需設置風扇既能具有良好的散熱性能，提高了電機的結(jié)構(gòu)緊湊性。


圖I為本發(fā)明實施例一的軸向剖視示意圖。圖2為圖I的A—A截面不意圖。圖3為本發(fā)明實施例一的工作狀態(tài)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例二中的液壓式過載保護器的分體狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為液壓式過載保護器中的雙向壓力閥的剖視示意圖。圖中電機本體1，外殼11，出風通道111，出風通道的出口 1111，容置腔112，進風通道113，進風通道的進口 1131，外定子12，轉(zhuǎn)軸13，第一軸131，第二軸132，內(nèi)轉(zhuǎn)子14，散熱腔141，散熱排風葉片142，出風口 143，軸承15，安裝架21、左支撐座211、右支撐座212，連接架213，曲軸22，主軸221，左主軸頸2211，右主軸頸2212，連桿軸222，液壓缸23，缸體231，活塞桿232，左支撐軸承24，右支撐軸承25，連桿26，連通管28，雙向壓力閥27，閥體271，閥芯272，第一閥口 273，第二閥口 274，平直段275，彈簧276，風3，控制器4。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例一,參見圖I, 一種內(nèi)散熱式直流無刷電機，包括電機本體和控制器4。電機本體包括外殼11、設置于外殼11的外定子12和位于外定子12內(nèi)的通過轉(zhuǎn)軸13支撐于外殼11的內(nèi)轉(zhuǎn)子14。外殼11和轉(zhuǎn)軸13的連接處設有軸承15。轉(zhuǎn)軸13從外殼11的右端伸入到外殼11內(nèi)。外殼11的右端上設有多個出風通道
111。出風通道111沿外殼11的周向分布。出風通道的出口 1111設置在外殼11的周面上。出風通道111為出口端朝遠離外定子12方向傾斜的斜通道。外殼11的左端設有容置腔112?？刂破?設置在容置腔112內(nèi)。外殼11的左端設有貫通容置腔112的進風通道113。進風通道的進口 1131設置在外殼11的端面上。
內(nèi)轉(zhuǎn)子14內(nèi)設有散熱腔141。散熱腔141的壁上設有若干散熱排風葉片142。散熱腔141的左端同進風通道113相連通。散熱腔141的右端同出風通道111相連通。散熱排風葉片142的右端嵌設在轉(zhuǎn)軸13的左端上來實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸13同內(nèi)轉(zhuǎn)子14的固定。散熱排風葉片142、轉(zhuǎn)軸13和內(nèi)轉(zhuǎn)子14之間形成出風口 143。出風口 143沿內(nèi)轉(zhuǎn)子14徑向向外傾斜。散熱腔141的右端通過出風口 143同出風通道111相連通。參見圖2，散熱排風葉片142共有5片。散熱排風葉片142同內(nèi)轉(zhuǎn)子14為一體結(jié)構(gòu)。一體結(jié)構(gòu)可以通過一體澆注成型，能通過生產(chǎn)時的方便性。參見圖3，當內(nèi)轉(zhuǎn)子14轉(zhuǎn)動時，在散熱排風葉片142的作用下，外部的空氣3經(jīng)進風通道的進口 1131進入后流經(jīng)進風通道113及容置腔112后到達散熱腔141，然后經(jīng)出風口 143和出風通道111而流出。空氣3流動起到對控制器4和電機本體散熱的作用。散熱排風葉片142還起到增大電機本體的散熱面積的作用。實施例二，參見圖4，同實施例一的不同之處為還包括液壓式過載保護器。轉(zhuǎn)軸13包括第一軸131和第二軸132。第一軸131和第二軸132同軸。液壓式過載保護器包括安裝架21、曲軸22和一對液壓缸23。
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安裝架21包括左支撐座211、右支撐座212和將左支撐座211與右支撐座212連接在一起的連接架213。左支撐座211、右支撐座212和連接架213三者構(gòu)成框體結(jié)構(gòu)。曲軸22和液壓缸23位于安裝架21內(nèi)部。曲軸22包括主軸221和連桿軸222。主軸221包括左主軸頸2211和右主軸頸2212。主軸221和連桿軸222之間的距離為4厘米。液壓缸23包括缸體231和活塞桿232。第一軸131的右端同左支撐座211焊接在一起。左主軸頸2211轉(zhuǎn)動連接在左支撐座211上。左主軸頸2211和左支撐座211之間設置有左支撐軸承24。右主軸頸2212轉(zhuǎn)動連接在右支撐座212上。右主軸頸2212和右支撐座212之間設置有右支撐軸承25。右主軸頸2212同第二軸132同軸且為一體結(jié)構(gòu)。—對液壓缸23對向設置。一對液壓缸23位于同一直線上。缸體231固接在連接架213上?；钊麠U232通過連桿26同連桿軸222連接在一起。一對液壓缸23中的兩個缸體231之間設置有連通管28。連通管28上設置有雙向壓力閥27。參見圖5，雙向壓力閥包括閥體271和位于閥體271內(nèi)的閥芯272。閥體271上設有第一閥口 273、第二閥口 274和平直段275。平直段275和閥芯272 二者都位于第一閥口 273和第二閥口 274之間。閥芯272的左右側(cè)各通過一根彈簧276同閥體271連接在一起。參見圖5并結(jié)合圖4，雙向壓力閥的工作過程為使用過程中第一閥口 273和第二閥口 274通過連通管28分別同一對液壓缸中的兩個缸體231相連通。當閥芯272左側(cè)的壓力大于右側(cè)的壓力，且該力差大到克服彈簧276的彈力使閥芯272向右移離平直段275時，則向右開啟；反之，如閥芯272右側(cè)的壓力大于左側(cè)的壓力，且該力差大到克服彈簧276的彈力使閥芯272向左移離平直段275時，則向左開啟。如果閥芯272位于平直段275內(nèi)時，則由于閥芯272同平直段275之間是密封連接的，閥芯272左右兩側(cè)被隔開，即雙向壓力閥是關(guān)閉的。參見圖4并結(jié)合圖1，使用過程中第一軸131同內(nèi)轉(zhuǎn)子14連接在一起的，第二軸132同負載連接在一起(當然是第二軸132同內(nèi)轉(zhuǎn)子14連接而使第一軸131連接負載也是可以的)。當內(nèi)轉(zhuǎn)子14轉(zhuǎn)動時，內(nèi)轉(zhuǎn)子14帶動第一軸131轉(zhuǎn)動，第一軸131帶動安裝架21同步轉(zhuǎn)動，安裝架21帶動液壓缸23同步轉(zhuǎn)動，液壓缸23通過連桿26帶動曲軸22轉(zhuǎn)動，曲軸22帶動第二軸132同步轉(zhuǎn)動，第二軸132驅(qū)動負載。在工作過程中，曲軸22會對一對液壓缸23中的一個液壓缸有壓縮的趨勢、另一個液壓缸有拉升的趨勢，從而在雙向壓力閥27的兩端產(chǎn)生壓力差，當?shù)诙S132受到的阻力增大即過載時，該壓力差會隨之增大，增大到能使雙向壓力閥27開啟時，雙向壓力閥27會開啟，開啟的結(jié)果為曲軸22相對于安裝架21產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(即二者之間存在轉(zhuǎn)速差)。一旦壓力差不能夠使雙向壓力閥27開啟，則雙向壓力閥27關(guān)閉，雙向壓力閥27關(guān)閉時，則第一軸131和第二軸132同步轉(zhuǎn)動。從而使得當負載過載時，電機本體不會過載而燒毀，從而起到過載保護作用，且轉(zhuǎn)軸13也不會產(chǎn)生因過載時電機本體沒有及時停止轉(zhuǎn)動而導致的折斷現(xiàn)象產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)散熱式直流無刷電機，包括電機本體和連接在電機本體上的控制器，所述電機本體包括外殼、設置于外殼的外定子和位于外定子內(nèi)的通過轉(zhuǎn)軸支撐于外殼的內(nèi)轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)設有散熱腔，所述散熱腔的壁上設有若干散熱排風葉片，所述外殼設有同散熱腔相連通的進風通道和出風通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，外殼內(nèi)設有容置腔，所述控制器設置在所述容置腔內(nèi)，所述進風通道貫通所述容置腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸通過所述散熱排風葉片嵌設在轉(zhuǎn)軸上的方式同內(nèi)轉(zhuǎn)子固定在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，所述散熱排風葉片僅出風端同所述轉(zhuǎn)軸相連接，所述散熱排風葉片、轉(zhuǎn)軸和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間形成沿內(nèi)轉(zhuǎn)子徑向向外傾斜的出風口，出風口同出風通道相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，所述出風通道的出口設置在外殼的周面上，所述出風通道出口端朝遠離外定子方向傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，所述進風通道的進口設置在外殼的端面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，還包括液壓式過載保護器，所述轉(zhuǎn)軸包括同軸的第一軸和第二軸，所述液壓式過載保護器包括安裝架、曲軸和一對液壓缸，一對液壓缸中的兩個缸體之間設置有連通管，連通管上設置有雙向壓力閥，所述曲軸包括主軸和連桿軸，所述主軸同所述安裝架轉(zhuǎn)動連接在一起，所述第一軸同所述安裝架固接在一起，所述第二軸同所述主軸固接在一起，所述連桿軸通過油缸同所述安裝架連接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，所述液壓缸包括缸體和活塞桿，所述缸體固接在所述安裝架上，所述活塞桿和連桿軸通過連桿連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，所述安裝架包括左支撐座、右支撐座和將左支撐座與右支撐座連接在一起的連接架，左支撐座、右支撐座和連接架三者圍成框體結(jié)構(gòu)，所述曲軸和液壓缸位于所述安裝架內(nèi)部，所述主軸包括左主軸頸和右主軸頸，左主軸頸轉(zhuǎn)動連接在左支撐座上，第一軸固接在左支撐座上，右主軸頸轉(zhuǎn)動連接在右支撐座上，第二軸同右主軸頸固接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)散熱式直流無刷電機，其特征在于，所述雙向壓力閥包括閥體和位于閥體內(nèi)的閥芯，所述閥體上設有兩個閥口，所述閥體內(nèi)設有可同所述閥芯密封滑接的平直段，所述平直段和閥芯位于所述兩個閥口之間，所述閥芯的兩側(cè)都通過彈簧同所述閥體相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及電機。一種內(nèi)散熱式直流無刷電機，包括電機本體和連接在電機本體上的控制器，所述電機本體包括外殼、設置于外殼的外定子和位于外定子內(nèi)的通過轉(zhuǎn)軸支撐于外殼的內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)設有散熱腔，所述散熱腔的壁上設有若干散熱排風葉片，所述外殼設有同散熱腔相連通的進風通道和出風通道。本發(fā)明第一個目的旨在提供一種轉(zhuǎn)子質(zhì)量輕且轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生散熱排風作用的內(nèi)散熱式直流無刷電機，既解決了現(xiàn)有的直流無刷電機轉(zhuǎn)子重量重、慣量大而造成控制器控制精度低的問題，又解決了現(xiàn)有的直流無刷電機通過外裝風扇進行散熱所導致的結(jié)構(gòu)緊湊性差的問題。
文檔編號H02K1/32GK102916550SQ20121028294
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者楊開生 申請人:杭州奧泰電器有限公司