一种单相轴向磁路无刷直流电机定子及执行器的制作方法

1.本发明涉及一种单相轴向磁路无刷直流电机定子及执行器，属于无刷直流电机领域，特别涉及一种单绕组轴向磁路定子结构，以及具有相应结构的执行器。


背景技术：

2.常见的轴向磁路电机定子、转子圆面相对，定子通常包括铁芯、以及缠绕于铁芯上的线圈绕组，以及用于对铁芯磁路进行闭环的基座。转子通常也包含用于磁路闭环的碟片以及相对定子定位旋转的结构，比如转轴。定子结构通常包含2n个铁芯，n至少为1。每个铁芯上通常通过套装骨架后绕线形成2n个绕组。相邻绕组绕线方向相反，最后2n个线组首尾相连从而形成单相结构。对于n=2的四相结构，分别有4个绕组，为了确保产品的可靠性，这样的绕组通常需要连续缠绕而成，同时为了充分利用空间，增大槽满率，每个绕组之间的间隙尽量小，其工艺具有很大的挑战，工艺难度大，工艺成本高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是基于上述背景，提出一种单相轴向磁路无刷直流电机定子及执行器，所述单相轴向磁路无刷直流电机定子包括：两个扇柱；一个铁芯；定子基座；单个线圈；其中，所述扇柱和铁芯均具有一端处的扩展的扇形冠部和另一端处的横截面相对于所述冠部缩小的本体，所述单个线圈保持在所述铁芯上，所述定子基座与所述两个扇柱的本体和所述一个铁芯本体拼合形成闭合磁路；所述扇柱布置在所述铁芯的两侧；所述两个扇柱冠部和所述一个铁芯冠部分别作为一个圆的组成部分。
4.根据一个可选实施例，所述两个扇柱冠部和所述一个铁芯冠部拼合成一个大致圆形；所述铁芯的外侧和扇柱的内侧本体相对于其冠部径向向内凹陷。
5.根据一个可选实施例，所述单相轴向磁路无刷直流电机定子还包括骨架，所述一个铁芯本体套装于所述骨架内，所述单个线圈缠绕在所述骨架上。
6.根据一个可选实施例，所述定子基座被构造成使所述两个扇柱和所述一个铁芯在相应本体的底面与所述定子基座平面贴合。
7.根据一个可选实施例，所述铁芯、所述扇柱和所述定子基座为软磁材料。
8.根据一个可选实施例，所述单相轴向磁路无刷直流电机定子包覆成型为一体结构；所述定子包覆成型同时形成多个定子法兰凸出结构，以用于与相应的装配界面进行固定。
9.根据一个可选实施例，所述单相轴向磁路无刷直流电机定子的中心处包覆成型埋入用于接收动子的轴的衬套。
10.一种单相轴向磁路无刷直流执行器，包括上述单相轴向磁路无刷直流电机定子。此外还包括转子、推力轴承和罩盖。所述转子包含轴、转子碟片、磁钢和发射器，所述轴与转子碟片同轴固定，所述转子碟片与定子相对的一面固定有环形磁钢，所述发射器与所述轴同轴定位，且固定于转子碟片的背向定子的另一面，所述转子套装推力轴承后插入所述定
子的中心通孔定位，所述罩盖与所述定子相连，用于封闭插入转子的定子开口面，所述罩盖内侧布置有接收器，所述接收器的探测中心布置于所述转子的轴的同轴线上并与发射器间隔开一定距离，用于探测转子相对定子旋转的角度信号。
11.本发明的有益效果是：所述执行器定子结构通过铁芯、扇柱、线圈、骨架、定子基座的特殊设计，采用单线圈绕组实现4个相邻铁芯冠部n/s交替4极的磁场效果，而无需原来每极必须布置独立线圈绕组，并通过一串4个线圈绕组拼合而形成n/s相邻交替的4极定子结构。使得线圈绕线工艺大大简化，效率提高。同时由于无需考虑预留4个绕组之间拼接工艺间隙而牺牲实际绕线空间，可以提高槽满率，提高执行器空间利用率。
12.执行器的定子通过一体包覆成型，不但可以固定定位定子的所有组件，且包覆过程中包覆材料可以填充线圈间隙，从而可以有效的将线圈的发热快速的通过铁芯、包覆材料传导到外部散热。散热性能的提升不但可以提升执行器的有效性能，同时可以提高其可靠性，尤其是在高温应用环境下的可靠性。
13.本发明的执行器定子采用更少的部件，更简单可靠的装配工艺方案，更容易实现大规模稳定工业化，且使得产品部件成本以及装配工艺成本大大降低，对于大批量应用具有极高的经济价值。
附图说明
14.图1是本发明的实施例的执行器的等轴视图。
15.图2是本发明的实施例的执行器的正视图。
16.图3是本发明的实施例的执行器的左视图。
17.图4是本发明的实施例的执行器的沿图2中的a-a的截面图。
18.图5是本发明的实施例的执行器的沿图3中的b-b的截面图。
19.图6是本发明的实施例的执行器定子的等轴视图（便于说明只保留了扇柱、铁芯、线圈和定子基座）。
20.图7是现有技术的执行器定子部分结构的正视图（便于说明只保留了扇柱、铁芯、线圈和定子基座）。
21.图8是现有技术的执行器定子部分结构的沿图7中的c-c的截面图。
22.附图标记列表：
23.1-定子， 112-扇柱，1121-扇柱冠部，1122-扇柱本体，113-铁芯，1131-铁芯冠部，1132-铁芯本体，122-骨架，132-线圈，142-定子基座，1421-定子基座的法兰凸出结构，15-包覆材料，16-定子的法兰凸出结构，17-衬套，18-卡爪，19-胶槽，21-轴，22-转子碟片，23-磁钢，24-发射器，3-罩盖，31-接插件，32-卡扣，33-pcb定位柱， 4-pcb，41-接收器，5-轴承。
具体实施方式
24.为了对本发明的单相轴向磁路无刷直流电机定子做详细的说明，便于更好的理解，首先对本发明的执行器的定子以及整体执行器实施方式进行说明，图1、图2、图3分别是本发明的实施例的执行器的等轴视图、正视图和左视图。图4、图5分别是本发明的实施例的执行器的沿图2中的a-a的截面图和沿图3中的b-b的截面图。其具体实施方式如下：执行器包括定子1、转子（没有在图中标注）、罩盖3、pcb 4、轴承5。其定子1包括一个铁芯113、一对
扇柱112（可参看图8）、骨架122、线圈132、定子基座142、衬套17、包覆材料15；所述转子包括转轴21、转子碟片22、磁钢23和发射器24。
25.所述铁芯113具有冠部1131和本体1132，所述冠部1131与所述转子的磁钢23相对。所述骨架122套装于所述一个铁芯113的本体1132的四周，所述线圈132布置于所述骨架122内。定子的上述部件（以及可能的其它部件）进一步通过包覆材料15进行一体包覆，且包覆工艺同时将衬套17埋入定子1的中央，成为定子整体的一部分。所述包覆可以是注塑、环氧灌胶等任何类似工艺。包覆成型后，定子1同时形成用于将执行器与执行器所要安装到的安装结构连接的若干法兰凸出结构16，所述法兰凸出结构16至少为两个；定子1同时形成有若干个卡爪18，用于与罩盖3的卡扣32连接。当然，对本领域的技术人员而言，定子1和罩盖3可以是很多种其他可能的连接方式，比如螺栓固定、胶粘接、激光焊接等任何起到贴合固定的结构设计和工艺方案。
26.所述轴21与转子碟片22同轴固定连接，所述磁钢23与所述转子碟片22的一面同轴固定连接，所述发射器24同轴固定于所述轴21并位于转子碟片22的另一面，优选地，发射器24可以与转子碟片22贴合固定。所述发射器24可以是圆柱或圆环形。以上组成的转子的布置磁钢23的一侧套装轴承5后，插入定子1的衬套17的内孔，与扇柱和铁芯冠部相对。
27.所述罩盖3通过卡扣32扣装于定子1的开口一端，所述卡扣32与定子1的卡爪18卡接连接。胶槽19内布置密封圈或者胶，用于实现罩盖3与定子1的密封连接。所述罩盖3内部同时布置有pcb 4，所述pcb上布置有接收器41，所述接收器41通常为霍尔类探测传感器，用于探测计算转子相对于定子1的角度。所述接收器41布置于与发射器24相对的一侧并保持一定间隔距离，所述接收器41的探测中心布置于发射器24的对称中心轴，即与轴21同轴线。接收器41通过探测发射器24在接收器41的探测点发出的与发射器24平面平行的平面内的两个垂直分量，以计算转子相对定子1的角度。
28.以下将对本发明的单相轴向磁路无刷直流电机定子核心结构的实施方式做进一步说明，图6、图7、图8分别是本发明的实施例的执行器定子只保留了扇柱、铁芯、线圈和定子基座的等轴视图、正视图和沿图7中的c-c的截面图。所述扇柱112布置于所述铁芯113的两侧。所述线圈132布置于所述一个铁芯113的本体部分的外侧四周，并穿过铁芯113和扇柱112之间，便于说明，其中骨架没有在图中示出。所述铁芯113中央有一通孔，用于容纳衬套17。所述铁芯113、扇柱112的本体底面与所述定子基座142的一侧的平面完全贴合。所述定子基座142具有四个法兰凸起1421，所述法兰凸起1421将在定子包覆过程中作为定子的法兰凸出结构16的埋件。
29.本发明的有益效果是：所述执行器定子结构通过铁芯、扇柱、线圈、骨架、定子基座的特殊设计，采用单线圈绕组实现4个相邻铁芯冠部n/s交替4极的磁场效果，而无需原来每极必须布置独立线圈绕组，并通过一串4个线圈绕组拼合而形成n/s相邻交替的4极定子结构。使得线圈绕线工艺大大简化，效率提高。同时由于无需考虑预留4个绕组之间拼接工艺间隙而牺牲实际绕线空间，可以提高槽满率，提高执行器空间利用率。
30.执行器的定子通过一体包覆成型，不但可以固定定位定子的所有组件，且包覆过程中包覆材料可以填充线圈间隙，从而可以有效的将线圈的发热快速的通过铁芯、包覆材料传导到外部散热。散热性能的提升不但可以提升执行器的有效性能，同时可以提高其可靠性，尤其是在高温应用环境下的可靠性。
31.本发明的执行器定子采用更少的部件，更简单可靠的装配工艺方案，更容易实现大规模稳定工业化，且使得产品部件成本以及装配工艺成本大大降低，对于大批量应用具有极高的经济价值。
32.以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的单相轴向磁路无刷直流电机定子及其执行器并不限定于上述的实施方式，也不因此限制本发明的专利范围。凡是在以上发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的结构衍生变换，直接或间接运用在其他技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。