无刷电机及其制造方法技术

每相线圈包含“Ｓ”片平坦空心线圈（Ｓ为大于或等于２的整数）并且相对圆盘状转子的转轴对称排列。而且制造无刷电机定子（定子包含一对电耦合线圈）的设备被用来一次制造Ｎ片定子，每相内线圈数为Ｓ／Ｎ（Ｎ为大于或等于２的整数，Ｓ／Ｎ为整数），并且构成包含线圈的定子的所有元件在３６０／Ｎ度区域内相对圆盘状转子的转轴排列。因此无需追加制造设备的投资，可以获得“Ｎ”倍的生产率并是普通方法成本的１／Ｎ。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及线圈的布局。
技术介绍
为了以较小的机身获得较高的功率，无刷电机需要更大的单位电流转矩(用电机常数“Kt”表示)。为此，在普通电机内，线圈占据的面积通常不小于永磁体占据的面积，因而每一相内的线圈数(用S表示)更大。但是在将多个平坦空心线圈放置于印刷电路板上时，增加线圈数“S”将导致制造成本和工艺步骤的增加。因此，在许多情况下无刷电机的产量低并且价格昂贵。在通常情况下，定子的每一相内采用“S”片线圈的无刷电机在每一相内只用S/N片线圈时工作得也很好(“N”和“S/N”都是整数)。因此显而易见，减少线圈数量就降低了部件的成本。但是当总数为3×S/N片的线圈(每一相包含S/N片线圈)在期间等间距地围绕转轴放置时，需要建造另一制造装置，用于将线圈固定在印刷电路板上共同构成定子。这要求昂贵的装置成本并且不利于大量生产便宜的无刷电机。图4(a)和4(b)是常规无刷电机的剖面图与透视图。在图4(a)的剖面图中，总共6只线圈(即相数为3，每相线圈数1-3乘以2)固定在印刷电路板上24，因此线圈面朝圆盘状转子8，转子包含了磁化为多个极性的永磁体。在线圈1-3的另一侧，放置了由软磁性材料构成并且与永磁体共轴的平坦圆盘状磁轭28，用来聚合来自永磁体的磁通量。磁轭28占据的面积不小于永磁体占据的面积，并且与构成定子的印刷电路板24整合为一体。螺丝13将磁轭28和印刷电路板24固定在底盘12上。图4(b)透视图所示无刷电机从圆盘状转子8经各个部件观察。线圈1-3放置在转子的整个周边，其排列位置对应永磁体位置。印刷电路板24占据的面积不小于线圈占据的面积，并且覆盖了整个周边。图2示出了将线圈接合到印刷电路板上的机器，该机器是制造上述无刷电机的其中一种机器。若干夹具底座15固定在转动台14边缘。图5(b)的剖面示出了线圈1-3和印刷电路板24固定在机器夹具底座15上的状态。图5(a)的透视图示出了与图5(b)一样的状态，其观察视角从印刷电路板24侧开始经各个部件。在图2中，几十个夹具底座15被放置在转动台14的边缘，在边缘外侧，定子引出机16、线圈固定器17、涂胶机18和印刷电路板固定器19按照该次序沿转动台14的转动方向紧密排列。从印刷电路板固定器19到定子引出机16都保留有足够的空间。转动台14的转动使夹具底座15依次停靠到定子引出机16、线圈固定器17、涂胶机18和印刷电路板固定器19，并且当夹具底座15停靠这些机器时，各台机器将完成所指定的工作。首先，线圈固定器17将两组线圈1-3(即总共6只线圈)固定在夹具底座15上。其次，涂胶机18将充足的胶水涂覆在每只线圈的上表面而使每只线圈都被胶水覆盖。第三，印刷电路板固定器19将印刷电路板24固定在覆盖胶水的线圈上，随后印刷电路板24与线圈1-3(它们被放置在夹具底座15上压紧)都提供给定子引出机16，从而以足够的强度使二者接合。在定子引出机16之前，释放施加在夹具底座15上的线圈与印刷电路板上的压力，随后机器16引出由线圈和印刷电路板构成的定子。空白的夹具底座15随后送至线圈固定器17，并且开始另一循环过程。通过上述循环过程，一个夹具底座1 5产生一个定子，并且夹具底座15重复转动，由此制造出大量定子。在图4所示的无刷电机中，包含永磁体的圆盘状转子8相对固定在底盘12的磁轭28转动，从而产生涡流损耗。而且，带永磁体的圆盘状转子8在磁力作用下吸引固定在底盘12上的磁轭28，因此推受部件23压向止推轴承部件22。与此同时，止推轴承部件22被提供给支撑圆盘状转子8上转轴20的轴承21，转子8固定在底座12上，并且在圆盘状转子8上提供推受部件23。这种压迫力在部件22与23之间产生滑动摩擦。上述涡流损耗和滑动摩擦产生了转矩损耗，从而使无刷电机无法提供合适的转矩。当设计无刷电机时，应该考虑由涡流损耗和滑动摩擦引起的这种转矩损耗，并且必须在电机内建立更大的转矩。例如，增加线圈数或线圈匝数，或者增大电机的外径和厚度；但是这些措施都增加了成本。对于高速旋转的无刷电机这特别明显。如果通过减少线圈数量使普通无刷电机得以精简，则无法使用包含线圈接合机的普通设备，并且增加了成本。这不利于降低无刷电机的成本。而且，降低了每相内线圈的匝数，从而降低电机转矩。
技术实现思路
本专利技术的无刷电机着手解决上述问题，并且线圈相对圆盘状转子轴对称排列。而且，制造无刷电机的定子(包含一对电耦合的线圈)的设备被用于一次制造N片定子，每相内线圈数为S/N(N为大于或等于2的整数，S/N为整数)，并且构成包含线圈的定子的所有元件在360/N度区域内相对圆盘状转子的转轴排列。本专利技术制造无刷电机的方法包含以下步骤(a)将多个线圈相对电机转轴呈圆形等间距地固定在印刷电路板上；(b)沿着穿越转轴的分裂线将印刷电路板划分为多个子板；以及(c)将各个子板用作定子。本专利技术使得制造普通无刷电机的设备产生“N”倍定子并且无需重大修改，因此可以制造成本为1/N的带定子的无刷电机。按照如权利要求1所述的本专利技术，在无刷电机中，包含多相平坦空心线圈的定子面对包含有多个极性对的永磁体的圆盘状转子，构成定子的各个元件在360/N度区域内相对圆盘状转子的转轴排列(N为大于或等于2的整数)。因此，可以降低包含线圈并构成定子的元件的成本。按照权利要求2所述的本专利技术，每相线圈包含“S”片平坦空心线圈(S为大于或等于2的整数)并且相对圆盘状转子的转轴对称排列。而且，制造无刷电机定子(定子包含一对电耦合线圈)的设备被用来一次制造N片定子，每相内线圈数为S/N(N为大于或等于2的整数，S/N为整数)，并且构成包含线圈的定子的所有元件在360/N度区域内相对圆盘状转子的转轴排列。因此，无需追加制造设备的投资，并且定子可以获得“N”倍的生产率并是普通方法成本的1/N。按照如权利要求3所述的本专利技术，除了权利要求2所述以外，在无刷电机中，包含多相平坦空心线圈的定子面对包含有多个极性对的永磁体的圆盘状转子，线圈的匝数增加，从而使每相内S片线圈的总电阻等于线圈的总电阻，线圈数减少为1/N。然而，由软磁性材料组成并且面积大于或等于永磁体占据面积的平坦圆盘放置在线圈第一侧并与转子共轴，它与包含永磁体的圆盘状转子同步转动，在线圈第二侧有多对极性。线圈数量减少至1/N，从而延缓了电机特性的变差。按照如权利要求4所述的本专利技术，除了权利要求2所述以外，在无刷电机中，包含多相平坦空心线圈的定子面对包含有多个极性对的永磁体的圆盘状转子，线圈与印刷电路板粘贴部分耦合，从相对圆盘状转子转轴的跨越360/N度范围粘合，并且印刷电路板包含对应粘合部分的凹口部分。这种布局避免了N片定子由于焊接线圈端子占据较大空间而无法放入制造设备的情况。如权利要求5所述的方法是一种制造无刷电机的方法，无刷电机包含下列元件包含带多个极性对永磁体的圆盘状转子；以及包含多个构成多相绕组的线圈的定子，绕组等间距地排列在印刷电路板上。该方法包含以下步骤将多个线圈等间距地固定在印刷电路板上，从而使线圈围绕准电机旋转中心为环形；沿穿越中心的分裂线将印刷电路板划分为多个子印刷电路板；以及将各子板用作定子。按照该方法，生产率与普通方法相比提高为“N”倍，并且降低了制造成本。如权利要求6所述的专利技术进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷电机，包含在各相内带平坦空心线圈的定子和含带有多个极性对的永磁体的圆盘状转子，其特征在于所述定子面向所述转子，在所述电机中，构成所述定子的各个元件排列在相对所述转子转轴的跨越３６０度／Ｎ的区域内，Ｎ为整数并且大于或等于２。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：福岛慎治，八木一栄，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]