一种直流无刷电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种直流无刷电机。


背景技术：

2.激光雷达探测在多年前就被普遍使用于飞机场躲避障碍物、侦察显像、巡航导弹制导技术等行业。随着无人驾驶技术的日趋完善及人们对无人驾驶、自动驾驶需求的增加，车载激光雷达越来越被需要。
3.车载激光雷达主要作用是测距，大多数激光雷达传感器会连接到一个旋转它们的驱动马达，激光雷达的视场完全取决于电机转动它的角度。
4.现有的车载激光雷达电机可以在控制系统的驱动下驱动车载激光雷的棱镜按要求的精度旋转，为车载激光雷达提供转动力。但是现有的车载激光雷达编码器、电机与激光雷达是三个独立的部件，编码器与电机本体分离，编码器没有与电机高度集成，车载激光雷的棱镜安装在电机的转子外周进而随着转子旋转，结构比较复杂，安装比较困难。且车载激光雷达电机体积比较大，电机的输出转矩不够。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述背景技术中提及的相关技术存在的至少一个缺陷：编码器与直流无刷电机本体分离，直流无刷电机的集成度不高，提供一种直流无刷电机。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种直流无刷电机，包括转子组件、内定子组件、外定子组件和编码器；
7.所述转子组件、所述内定子组件和所述编码器设于所述外定子组件内部，所述内定子组件设于所述转子组件的腔体中，并驱动所述转子组件旋转；
8.所述编码器包括码盘、光源和光敏元件；所述码盘插接在所述转子组件上，由所述转子组件带动旋转；
9.所述内定子组件上设有电路板；所述光源和所述光敏元件设于所述电路板上。
10.在一些实施例中，所述直流无刷电机还包括固定座；所述码盘安装在所述固定座上，所述固定座插装在所述转子组件上。
11.在一些实施例中，所述内定子组件包括定子铁芯、至少两个轴承和定子支撑座，所述轴承分别置于所述定子支撑座的内部两端，所述定子铁芯套装在所述定子支撑座上。
12.在一些实施例中，所述定子铁芯包括定子齿组件、线圈组件和定子扼，所述线圈组件围绕在所述定子齿组件上，与所述电路板实现电连接；所述定子齿组件插接在所述定子扼外围；
13.所述定子支撑座包括至少一滑轨和至少两个凸台；所述滑轨设于所述定子支撑座一端的外表面，用于插接固定所述定子扼；所述凸台设于所述定子支撑座的另一端的外表面上，用于安装所述电路板。
14.在一些实施例中，所述定子铁芯还包括固定件，所述固定件安装在所述定子齿组件的两侧。
15.在一些实施例中，所述线圈组件包括定子线架、线圈和接线柱；所述接线柱一端安装在所述定子线架上，另一端插入所述电路板中；所述线圈的引线绕在所述接线柱上，与所述电路板电连接；所述定子齿组件穿过所述定子线架安装在所述定子扼上。
16.在一些实施例中，所述定子线架包括在轴向上的限位板和位于所述限位板一侧两端并在径向上的两个支撑板；
17.所述限位板设有第一安装孔，供所述定子齿组件穿过；靠近所述电路板的所述支撑板设有第二安装孔，用于插装所述接线柱；远离所述电路板的所述支撑板为仿形板，其与所述定子齿组件形状相仿。
18.在一些实施例中，所述定子扼为中空环体，其外周设有多个安装槽以及内周设有至少一安装台；所述安装槽设于所述定子扼外周，用于安装所述定子齿组件；所述安装台凸出所述定子扼内侧壁，用于插接在所述滑轨上。
19.在一些实施例中，所述安装槽为燕尾槽；所述定子齿组件为定子齿叠片，其设有燕尾形状的底部，所述底部插入所述燕尾槽内以安装所述定子齿叠片。
20.在一些实施例中，所述转子组件包括转子机壳、转子端盖、磁钥和转轴；所述磁钥安装在所述转子端盖上，所述转子机壳套装在所述转子端盖上；所述转轴贯穿并固定连接所述转子端盖和所述码盘。
21.通过实施本实用新型，具有以下有益效果：
22.本实用新型的直流无刷电机本体与编码器合为一体，体积小重量轻，且提高了集成度和直流无刷电机的输出转矩，解决了传统内转子直流无刷电机不能提供的转矩密度与功率要求。自带编码器，确保有高精度转速输出。转矩密度与功率密度比同体积的内转子直流无刷电机提高了30％以上。
23.采用双定子结构，内定子组件作为直流无刷电机磁路的一部分提供电磁场与转子永磁体耦合产生需要的转矩，外定子组件作为直流无刷电机的安装与支撑的外壳与客户棱镜支架安装连接确保直流无刷电机的稳固性与可安装性。内定子组件采用密槽分体结构，保证在低速低扭矩状态下运转平稳，齿槽转矩小于1mnm，低压起动稳定性好。
附图说明
24.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
25.图1是本实用新型直流无刷电机的整体结构示意图；
26.图2是本实用新型直流无刷电机的截面图；
27.图3是本实用新型内定子组件的结构示意图；
28.图4是本实用新型定子铁芯的结构示意图；
29.图5是本实用新型定子铁芯的局部结构示意图一；
30.图6是本实用新型定子铁芯的局部结构示意图二；
31.图7是本实用新型定子支撑座的结构示意图；
32.图8是本实用新型转子组件的结构示意图。
具体实施方式
33.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是化学连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.参见图1至图8，本实用新型公开了一种直流无刷电机，包括转子组件1、内定子组件2、外定子组件3和编码器。
38.转子组件1、内定子组件2和编码器设于外定子组件3内部，内定子组件2设于转子组件1的腔体中，并驱动转子组件1旋转。
39.编码器包括码盘4、光源和光敏元件；码盘4插接在转子组件1上，由转子组件1带动旋转。优选地，编码器为光电编码器。
40.内定子组件2上设有电路板5；光源和光敏元件设于电路板5上。
41.内定子组件作为直流无刷电机磁路的一部分提供电磁场与转子永磁体耦合产生需要的转矩。外定子组件作为直流无刷电机的安装与支撑的外壳与棱镜支架安装连接确保直流无刷电机的稳固性与可安装性。
42.在一些实施例中，直流无刷电机还包括固定座6；码盘4安装在固定座6上，固定座6插装在转子组件1上，由转子组件1带动固定座6旋转，从而带动码盘4旋转。码盘4上设有同心圆孔以及周缘设有多个大小不一的长方形孔。长方形孔分别分布在多个不同直径的圆弧上。固定座6为中空结构，以便转子组件1插入安装。固定座6靠近码盘4一端上设有两个同心不同直径的圆台，较小的圆台直径与码盘4圆孔直径相同，码盘4的圆孔可套装在该圆台上。较大的圆台用于承托码盘4，固定座6靠近电路板5的一端具有一定高度，将码盘4与电路板5及其各元器件隔开一段距离，以便码盘4旋转。优选地，电路板5上还包括其他霍尔元件，供直流无刷电机正常运行。电路板5靠近码盘4一侧上设有输入输出接口，以便数据传输。
43.如图3所示，在一些实施例中，内定子组件2包括定子铁芯21、至少两个轴承22和定子支撑座23，轴承22分别置于定子支撑座23的内部两端，定子铁芯21套装在定子支撑座23上。
44.如图4所示，在一些实施例中，定子铁芯21包括定子齿组件211、线圈组件212、定子扼213和固定件214，线圈组件212围绕在定子齿组件211上，与电路板5实现电连接，定子齿组件211插接在定子扼213外围，固定件214安装在定子齿组件211的两侧，用于固定定子齿组件211。采用定子拼装结构，由于绕线线径过小，该拼装结构有利于绕线工艺实施。优选地，定子铁芯21包括12个定子齿组件211围成一周。当然，在其他实施例中定子齿组件211的个数可以为其他数量，在此不作限定。
45.在一些实施例中，定子齿组件211为定子齿叠片，优选地，每个定子齿组件211由10个定子齿叠片组成。当然，在其他实施例中定子齿叠片的个数可以为其他数量。定子齿叠片为t形，其设有燕尾形状的底部。固定件214安装在定子齿的t形两侧。
46.如图5所示，在一些实施例中，线圈组件212包括定子线架2121、线圈2122和接线柱2123。接线柱2123一端安装在定子线架2121上，另一端插入电路板5中。线圈2122绕在定子齿组件211外周，线圈2122的引线绕在接线柱2123上，引线一端连接线圈2122，另一端与电路板5电连接。定子齿组件211穿过定子线架2121安装在定子扼213上。
47.如图6所示，在一些实施例中，定子线架2121包括在轴向上的限位板2121a和位于限位板2121a一侧两端并在径向上的两个支撑板2121b。限位板2121a设有第一安装孔，供定子齿组件211穿过。靠近电路板5的支撑板2121b在远离限位板2121a的一端设有第二安装孔2121c，用于插装接线柱2123，第二安装孔2121c轴向与限位板2121a平行。优选地，每个靠近电路板5的支撑板2121b在远离限位板2121a的一端设有两个第二安装孔2121c，每个第二安装孔2121c插装有一个接线柱2123。远离电路板5的支撑板2121b为仿形板，其与定子齿组件211形状相仿，完全贴合定子齿组件211，为定子齿组件211提供保护。
48.如图7所示，在一些实施例中，定子支撑座23包括至少一滑轨231和至少两个凸台232；滑轨231设于定子支撑座23一端的外表面，用于插接固定定子扼213；凸台232设于定子支撑座23的另一端的外表面上，用于安装电路板5。优选地，直流无刷电机还包括两个轴承22，在定子支撑座23内部两端设有轴承22室，用于安装轴承22。
49.在一些实施例中，定子扼213为中空环体，其外周设有多个安装槽2131以及内周设有至少一安装台2132。安装槽2131设于定子扼213外周，用于安装定子齿组件211。安装台2132凸出定子扼213内侧壁，用于插接在滑轨231上。优选地，定子扼213外周设有与定子齿组件211的数量相对应的安装槽2131。安装槽2131为燕尾槽，定子齿组件211为定子齿叠片。定子齿叠片设有燕尾形状的底部，底部插入燕尾槽内以安装定子齿叠片。内定子组件2定子采用密槽分体结构，保证在低速低扭矩状态下运转平稳，齿槽转矩小于1mnm，低压起动稳定性好。
50.在一些实施例中，外定子组件3包括机壳31、定位板32和端盖33；机壳31与定位板32固定连接；端盖33与机壳31卡扣连接。机壳31侧壁的顶端设有卡槽，用于安装电路板5。端盖33设有让位槽和空腔，让位槽设于端盖33侧壁上，用于让位安装输入输出接口。空腔为码盘4、固定座6以及电路板5凸起的元器件创造容置空间，保护编码器。端盖33与码盘4之间预留一定空间，以便码盘4旋转。优选地，机壳31与定位板32通过激光焊接连接在一起，为直流无刷电机安装提供方便。外定子组件3作为直流无刷电机的安装与支撑的外壳与棱镜支架安装连接确保直流无刷电机的稳固性与可安装性。
51.如图8所示，在一些实施例中，转子组件1包括转子机壳11、转子端盖12、磁钥13和
转轴14；磁钥13安装在转子端盖12上，转子机壳11套装在转子端盖12上；转轴14贯穿并固定连接转子端盖12和码盘4。优选地，转子端盖12一侧上设有间隔均匀的若干个安装柱，磁钥13插入两安装柱之间进行安装固定。优选地，磁钥13数量可以是16个。当然，在其他实施例中磁钥13的个数可以为其他数量，在此不作限定。
52.转子组件1是直流无刷电机唯一可以旋转的部件，转轴14与转子机壳11通过过盈配合压装为一体，整个直流无刷电机的定位部分在这个转子端盖12的两侧。靠近磁钥13端的转轴14先贯穿轴承22、定子支撑座23、轴承22后插入固定座6。远离磁钥13端的转轴14贯穿机壳31和定位板32，延伸至定位板32外侧，进而与车载激光雷达的棱镜相连，安装及操作更方便。
53.通过实施本实用新型，具有以下有益效果：
54.本实用新型的直流无刷电机本体与编码器合为一体，体积小重量轻，且提高了集成度和直流无刷电机的输出转矩，解决了传统内转子无刷直流无刷电机不能提供的转矩密度与功率要求。自带编码器，确保有高精度转速输出。转矩密度与功率密度比同体积的内转子无刷直流无刷电机提高了30％以上。
55.采用双定子结构，内定子组件作为直流无刷电机磁路的一部分提供电磁场与转子永磁体耦合产生需要的转矩，外定子组件作为直流无刷电机的安装与支撑的外壳与客户棱镜支架安装连接确保直流无刷电机的稳固性与可安装性。内定子组件采用密槽分体结构，保证在低速低扭矩状态下运转平稳，齿槽转矩小于1mnm，低压起动稳定性好。
56.可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述实施例或技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围，即“在一些实施例”所描述的实施例可与上下任一实施例进行自由组合；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。