密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)定子是在一底座四周垂直均勻固定爪極，爪極的中心線與轉(zhuǎn)軸的軸線平行，爪極上套裝線圈繞組，電機(jī)定子的底座、底座爪極上的線圈繞組，用塑材覆封，形成桶形塑封件，另有罩蓋蓋封在桶形塑封件上，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸穿過定子底座，垂直固定鐵芯，鐵芯上均勻固定永磁體磁鋼，鐵芯的另一個(gè)面中心位置，固定一塊傳感器磁鋼，該傳感器磁鋼與罩蓋內(nèi)壁固定的霍爾傳感器相對(duì)應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)電機(jī)采用軸向磁路，力矩大，效率高；同時(shí)尺寸空間小，系統(tǒng)集成性強(qiáng)。
【專利說明】密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的電機(jī)，例如節(jié)氣門，廢棄再循環(huán)，渦輪增壓，渦流控制等閥門的控制。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的提高，各種車輛的保有量呈逐年快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制的電氣化不斷推進(jìn)，替代原有的簡(jiǎn)單機(jī)械或液壓控制。電氣化的精確控制，可以大幅改善汽車的性能，降低油耗，同時(shí)控制排放。而這些閥體電氣化的控制，需要精密機(jī)電產(chǎn)品實(shí)施控制，而且這種電機(jī)必須能承受發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境高溫，震動(dòng)，廢棄侵蝕，同時(shí)保證長(zhǎng)壽命使用。
[0003]電機(jī)內(nèi)部的電子部件是敏感器件，極易受到腐蝕損壞，鐵芯表面會(huì)銹蝕，內(nèi)部軸承會(huì)污染或銹蝕，嚴(yán)重影響到電機(jī)的壽命和可靠性。閥門驅(qū)動(dòng)電機(jī)工況時(shí)長(zhǎng)時(shí)間帶載工作，在電機(jī)密閉情況下，若不進(jìn)行熱設(shè)計(jì)和散熱處理，電機(jī)溫升會(huì)使得磁鋼磁性能和線圈絕緣下降，甚至導(dǎo)致高溫電機(jī)失效。同時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊閥體安裝空間有限，需要控制電機(jī)整體尺寸。
[0004]電機(jī)采用傳統(tǒng)徑向磁路結(jié)構(gòu)，需要兩套軸承進(jìn)行支撐，再加上普通的傳感器安裝支架，電機(jī)會(huì)特別長(zhǎng)，不利于系統(tǒng)的集成。
[0005]而如果使用有刷電機(jī)布置，不僅有刷電機(jī)無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高壽命要求，而且他需要齒輪組合扭矩轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生額外的布置難度和質(zhì)量控制復(fù)雜性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的電機(jī)特殊使用需求，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電機(jī)，不能滿足要求，本發(fā)明提供一種密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)定子是在一底座四周垂直均勻固定爪極，爪極的中心線與轉(zhuǎn)軸的軸線平行，爪極上套裝線圈繞組，電機(jī)定子的底座、底座爪極上的線圈繞組，用塑材覆封，形成桶形塑封件，另有罩蓋蓋封在桶形塑封件上，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸穿過定子底座，垂直固定一鐵芯，鐵芯上均勻固定永磁體磁鋼，鐵芯的另一個(gè)面中心位置，固定一塊傳感器磁鋼，該傳感器磁鋼與罩蓋內(nèi)壁固定的霍爾傳感器相對(duì)應(yīng)。
[0007]所述轉(zhuǎn)子上的磁鋼為軸向充磁，磁鋼表面形成N-S-N-S.....交叉分布的磁場(chǎng)，氣隙中磁場(chǎng)方向?yàn)檩S向。
[0008]所述電機(jī)定子爪極為2n，n=l，2，3…，爪極上的線圈繞組，首尾相連，構(gòu)成單相電機(jī)，或者，將線圈分為二相、三相、四相和五相。
[0009]所述傳感器磁鋼是軸向充磁，軸向形成兩個(gè)環(huán)形磁鋼面上N-S極。
[0010]所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸采用單軸承支撐，轉(zhuǎn)軸設(shè)置有動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。
[0011 ] 所述罩蓋端口，有數(shù)個(gè)卡勾，與該卡勾相對(duì)應(yīng)位置，桶形塑封件端口有數(shù)個(gè)卡槽，罩蓋蓋合桶形塑封件后，卡勾卡進(jìn)卡槽內(nèi)。
[0012]所述塑材為導(dǎo)熱絕緣材料。
[0013]所述罩蓋蓋封桶形塑封件，還有“O”形密封圈。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明的電機(jī)進(jìn)行了雙重密封設(shè)計(jì)和導(dǎo)熱設(shè)計(jì)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，降低腐蝕失效概率，可靠性高，壽命長(zhǎng)；本發(fā)明電機(jī)采用軸向磁路，磁鋼作用面積大，氣隙磁密高，力矩大，效率高，同時(shí)尺寸空間小，系統(tǒng)集成性強(qiáng)；本發(fā)明電機(jī)采用爪極結(jié)構(gòu)，通過控制爪極的個(gè)數(shù)和控制脈沖數(shù)，可有效控制不同閥門的開啟角度，與不同車型的控制閥適配性強(qiáng)。本發(fā)明軸承采用軸向推力軸承，軸承受軸向力。電機(jī)傳感器采用霍爾傳感器和驅(qū)動(dòng)電路一體的封裝形式，有效減少安裝空間。市場(chǎng)前景廣闊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0016]附圖2是電機(jī)定子結(jié)構(gòu)立體圖。
[0017]附圖3是電機(jī)轉(zhuǎn)子立體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]附圖4是電機(jī)轉(zhuǎn)子立體結(jié)構(gòu)另一面立體圖。
[0019]附圖5是傳感器磁鋼充磁方向不意圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào)說明:
I一爪極；2—線圈；3—底座；4一轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼；5—轉(zhuǎn)子鐵芯；6—軸承；7—轉(zhuǎn)軸；8一傳感器磁鋼；9一線圈骨架，10一導(dǎo)熱塑料，11 一靜密封圈，12一罩蓋，13一動(dòng)密封圈，14一插針，15-霍爾傳感器，16-安裝螺釘，17-卡勾。

【具體實(shí)施方式】
[0021]請(qǐng)閱附圖所示，本發(fā)明電機(jī)定子是在一底座3四周垂直均勻固定爪極1，爪極I的中心線與轉(zhuǎn)軸7的軸線平行，爪極I上套裝線圈繞組2，電機(jī)定子的底座3、底座爪極I上的線圈繞組2，用塑材10覆封，形成桶形塑封件，另有罩蓋12蓋封在桶形塑封件上，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸7穿過定子底座3，垂直固定一鐵芯5，鐵芯5上均勻固定永磁體磁鋼4，鐵芯5的另一個(gè)面中心位置，固定一塊傳感器磁鋼8,該傳感器磁鋼8與罩蓋12內(nèi)側(cè)固定的霍爾傳感器15相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明采用的傳感器為無PCB板結(jié)構(gòu)，一體封裝霍爾傳感器，避免了一般PCB板電子件暴露在環(huán)境中的失效風(fēng)險(xiǎn)，而且更加緊湊集成。
[0022]所述轉(zhuǎn)子上的磁鋼4為軸向充磁,磁鋼4表面形成N-S-N-S.....交叉分布的磁場(chǎng)，氣隙中磁場(chǎng)方向?yàn)檩S向。
[0023]所述電機(jī)定子爪極I為2n，n=l，2，3…，爪極I上的線圈繞組2，首尾相連，構(gòu)成單向電機(jī)，或者，將線圈分為二相、三相、四相和五相。
[0024]所述傳感器磁鋼8是軸向充磁，軸向形成兩個(gè)環(huán)形磁鋼面上N-S極。
[0025]所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸7采用單軸承支撐，轉(zhuǎn)軸7設(shè)置有動(dòng)密封結(jié)構(gòu)13。
[0026]所述罩蓋12端口，有數(shù)個(gè)卡勾17，與該卡勾17相對(duì)應(yīng)位置，桶形塑封件端口有數(shù)個(gè)卡槽，罩蓋12蓋合桶形塑封件后，卡勾17卡進(jìn)卡槽內(nèi)。
[0027]所述塑材10為導(dǎo)熱絕緣材料，比如但不限于導(dǎo)熱絕緣PA66加玻纖，導(dǎo)熱絕緣PA46加玻纖，導(dǎo)熱絕緣PPS (PBT，PA6T…)加玻纖等。
[0028]所述罩蓋12蓋封桶形塑封件，還有“O”形密封圈11。
[0029]定子鐵芯爪極數(shù)為2n，(n=l、2、3……η為任意整數(shù))；線圈依次套在各定子爪極上(圖2所示)，所有線圈可以首尾相連形成單相電機(jī)，亦可將線圈分為2相、3相(η為3的倍數(shù))、4相(η為4的倍數(shù))、5相(η為5的倍數(shù))，以此類推；
如圖3所示，轉(zhuǎn)子永磁體磁鋼4粘結(jié)在轉(zhuǎn)子鐵芯5上，定子爪極1，底座3和轉(zhuǎn)子鐵芯5均為硅鋼或磁鋼片等軟磁材料；定子鐵芯爪極I與底座3可以為整塊軟磁材料一體加工而成，也可分別加工成形后銜接。
[0030]按圖4所示，在轉(zhuǎn)子鐵芯5背靠氣隙一面粘接傳感器磁鋼8。
[0031]按圖1所示，在罩蓋12內(nèi)壁安裝霍爾傳感器檢測(cè)電路15，傳感器磁鋼8到檢測(cè)電路15的磁場(chǎng)方向也是軸向的。
[0032]按圖1所示，電機(jī)軸承6采用軸向推力軸承，軸承受軸向力。
[0033]按圖1所示，電機(jī)定子鐵芯爪極1、爪極安裝用底座3和線圈2整體塑壓保護(hù)，或者罩蓋12四周直接激光塑料焊接密封，塑料為導(dǎo)熱絕緣塑料10。有效增強(qiáng)電機(jī)的散熱性能5-8倍，從而可以承受更苛刻的高溫使用環(huán)境，降低潛在高溫下磁鐵消磁現(xiàn)象發(fā)生，和高溫對(duì)內(nèi)部電子部件的損害。電機(jī)軸7采用動(dòng)密封圈13保護(hù)，能有效防止高溫氣體對(duì)鐵芯和線圈的腐蝕，提高可靠性。電機(jī)罩蓋12采用靜密封圈11和轉(zhuǎn)軸動(dòng)密封13雙層保護(hù)，大大提高電機(jī)使用壽命和可靠性。避免外部可能的水，熱氣，或其他環(huán)境液體的腐蝕。
[0034]按圖1所示，采用單軸承6支撐方式，節(jié)省電機(jī)軸向長(zhǎng)度；該軸承采用軸向推力軸承，軸承受軸向力。電機(jī)傳感器15采用霍爾傳感器和驅(qū)動(dòng)電路一體的封裝形式，有效減少安裝空間。降低腐蝕失效概率。
[0035]下面參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)施形態(tài)。從圖2可以看出，各相繞組按照對(duì)稱分布的方式套在各個(gè)定子鐵芯爪極上?，F(xiàn)以兩相電機(jī)為例來說，如A相線圈依次套在編號(hào)為1、II1、V、VII的爪極上，B相線圈依次套在編號(hào)為I1、IV、VKVDI的爪極上。當(dāng)A相線圈通直流電后將在編號(hào)為1、II1、V、VII的爪極表面分別產(chǎn)生N、S、N、S的軸向磁場(chǎng),該磁場(chǎng)將吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定角度使其與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)對(duì)齊。若A相斷電，B相線圈通直流電，將在編號(hào)為I1、IV、V1、VDI的爪極表面分別產(chǎn)生N、S、N、S的軸向磁場(chǎng)，該軸向磁場(chǎng)將吸引轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)過一定角度使其與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)對(duì)齊。本發(fā)明在轉(zhuǎn)子鐵芯背靠氣隙的一面安裝有傳感器磁鋼8,用于發(fā)射磁場(chǎng),該磁場(chǎng)反映了轉(zhuǎn)子的位置信息。在罩蓋12上安裝有霍爾位置傳感器15，該位置傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的位置信息后，輸出反饋控制信號(hào)到電機(jī)控制器，通過控制繞組換向，可以使得電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。而通過對(duì)傳感器反饋控制信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并以此來控制電繞組換向的次數(shù)，即可控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的總角度，從而可以控制閥門開啟程度，最終目的控制流量。
[0036]上述結(jié)構(gòu)若單相供電，則可以設(shè)定定子鐵芯爪極數(shù)為4，這4個(gè)爪極360度圓周均布，編號(hào)定為1、m、v、vn。單相的4個(gè)線圈依次套在上述4個(gè)爪極上，繞組通正電后，這4個(gè)爪極表面分別產(chǎn)生N、S、N、S的軸向磁場(chǎng)；當(dāng)流經(jīng)該單相繞組的電流方向改變后，這4個(gè)爪極表面則產(chǎn)生S、N、S、N的軸向磁場(chǎng)。若轉(zhuǎn)子鐵芯表面也均布4個(gè)S、N交替的磁鋼。這樣當(dāng)單相繞組電流換相時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)輸出軸90度的偏轉(zhuǎn)，通過帶動(dòng)軸上的閥片，亦即實(shí)現(xiàn)了全開和全閉兩種閥門狀態(tài)。罩蓋上的傳感器則提供了閥全開或全閉的準(zhǔn)確信息。
[0037]同時(shí)在小于90度角的工作區(qū)間內(nèi)，通過設(shè)定物理限位(一般汽車用閥體應(yīng)用轉(zhuǎn)角小于90度)，分別對(duì)應(yīng)閥體的全開和全閉狀態(tài)。通過輸入信號(hào)對(duì)電機(jī)輸入電流的調(diào)節(jié)，以及位置傳感器的位置信號(hào)反饋，通過控制模塊的PID控制，可以驅(qū)動(dòng)閥體轉(zhuǎn)動(dòng)到任何需要的精確位置。同時(shí)也對(duì)應(yīng)閥體一定的開度或流量。
[0038]上述結(jié)構(gòu)相數(shù)，不限于舉例的單相和兩相，定子鐵芯爪極數(shù)也不限于4個(gè)和8個(gè)，在尺寸空間允許下，相數(shù)和定子鐵芯爪極數(shù)可以是任意的。
[0039]以上對(duì)密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)施方案作了說明。本發(fā)明不局限于圖示的實(shí)例，在本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，可以對(duì)結(jié)構(gòu)作出多種變更。
【權(quán)利要求】
1.一種密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，電機(jī)定子是在 一底座四周垂直均勻固定爪極，爪極的中心線與轉(zhuǎn)軸的軸線平行，爪極上套裝線圈繞組，電機(jī)定子的底座、底座爪極上的線圈繞組，用塑材覆封，形成桶形塑封件，另有罩蓋蓋封在桶形塑封件上，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸穿過定子底座，垂直固定一鐵芯，鐵芯上均勻固定永磁體磁鋼，鐵芯的另一個(gè)面中心位置，固定一塊傳感器磁鋼，該傳感器磁鋼與罩蓋內(nèi)壁固定的霍爾傳感器相對(duì)應(yīng)。
2.按權(quán)利要求1所述的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子上的磁鋼為軸向充磁，磁鋼表面形成N-S-N-S.....交叉分布的磁場(chǎng)，氣隙中磁場(chǎng)方向?yàn)檩S向。
3.按權(quán)利要求1所述的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)定子爪極為2η，η=1，2，3…，爪極上的線圈繞組，首尾相連，構(gòu)成單向電機(jī)，或者，將線圈分為二相、三相、四相和五相。
4.按權(quán)利要求1所述的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述傳感器磁鋼是軸向充磁，軸向形成兩個(gè)環(huán)形磁鋼面上N-S極。
5.按權(quán)利要求1所述的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸采用單軸承支撐，轉(zhuǎn)軸設(shè)置有動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求1所述的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述罩蓋端口，有數(shù)個(gè)卡勾，與該卡勾相對(duì)應(yīng)位置，桶形塑封件端口有數(shù)個(gè)卡槽，罩蓋蓋合桶形塑封件后，卡勾卡進(jìn)卡槽內(nèi)。
7.按權(quán)利要求1所述的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述塑材為導(dǎo)熱絕緣材料。
8.按權(quán)利要求1所述的密封爪極軸向磁路永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述罩蓋蓋封桶形塑封件，還有“O”形密封圈。
【文檔編號(hào)】H02K29/08GK104377843SQ201410738701
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】金鋼 申請(qǐng)人:蘇州福格納機(jī)電有限公司