CN208369342U

CN208369342U - 电机的定子结构、定子组装结构和电机

Info

Publication number: CN208369342U
Application number: CN201820994112.7U
Authority: CN
Inventors: 陶志杰; 吕锦贤; 张海宁
Original assignee: Shenzhen Dajiang Innovations Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Dajiang Innovations Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: WO2020000667A1; CN110896681A

Abstract

一种电机的定子结构、定子组装结构和电机，电机包括定子结构和相对定子结构进行旋转的转子结构，定子结构与电路板相连接。定子结构包含线圈绕组(2)，线圈绕组(2)包括铁芯(21)和缠绕在铁芯(21)上的线圈(22)，线圈(22)通过多个插针(24)与电路板(4)相连接，电路板(4)是柔性电路板。据此，这种电机的定子结构，结构紧凑，便于电机装配焊接、更加容易实现自动化，提升电机定子结构的稳定性和可靠性，提高生产的效率和良率。

Description

电机的定子结构、定子组装结构和电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机的定子结构、定子组装结构和以及采用该定子组装结构的电机。

背景技术

目前的无刷直流电机，一般主要由定子结构、转子结构、电路部分构成，其中的定子结构包括线圈，给线圈通电后，结合转子结构中的永磁体(磁铁)产生的磁场，根据通电导体在磁场中受力原理，转子结构将产生旋转运动，电机的控制部分是通过芯片控制给到定子结构的线圈的电压电流等参数来实现对电机的转速、转矩等参数的调控，因此定子结构的线圈一般会通过电路板连接到控制电路上面，再将定子结构和电路板整体装配置至电机底座上。

图5是现有技术的电机的立体分解图；图6是图5中转子结构的立体分解图。

如图5、图6所示，现有的转子结构通常由转轴110、磁轭120、保持架130、上盖140、磁铁30等部件组装在一起而构成。

另外，现有的定子结构通常包含由铁芯和线圈构成的多相线圈绕组20，线圈绕组20通过漆包线与其他的电路部分(例如，电路板40) 连接而通电，再整体装配在电机底座50上。

在线圈绕组20中，铁芯是一种性能较好的导磁材料，线圈是在铁芯上面缠绕多层漆包线，所缠绕的线一般分为三相，三相各有进线和出线，一共六根引线。

线圈绕组20中的六根引线需要和电路板40导通，以便连接控制电路。目前无刷直流电机的漆包线连接控制电路主要是采用如下方式：与控制电路连接的电路板40位于线圈绕组20正下方，电路板40上预留六个焊盘以对应六根漆包线，利用治具辅助定位，再人工拿烙铁将漆包线焊接到对应的焊盘上，构成导通电路。另外，在结构上还再需要通过塑胶片80来支撑线圈绕组20和压住电路板40。另外，为了保证转轴正常旋转，分别设有上轴承60和下轴承70。

但是，这种现有的无刷电机的定子组装结构，由于需要手工焊接作业，一方面，焊接良率不高，焊点品质无法管控；另一方面，手工作业的效率低下，而且无法实现自动化组装。另外，组装过程中容易存在断线、短路、误接触等不良情形；整个绕组结构比较松散，没有牢固连结起来，也不够稳定。

另外，采用上述定子组装结构，对于PCB电路板(硬质电路板)，容易导致断线，对于FPC电路板(柔性电路板)更容易产生偏差和变形。

除此之外，定子组装结构还需要另外设置单独的塑胶片，相应地，增加了零件数量，也导致成本增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种新型的电机的定子结构、定子组装结构以及具有该定子组装结构的电机，其结构紧凑，便于电机装配焊接、更加容易实现自动化，提升电机定子结构的稳定性和可靠性，提高生产的效率和良率。

本实用新型提供了一种电机的定子结构，上述电机包括定子结构和相对定子结构进行旋转的转子结构，上述定子结构与电路板相连接，其中：上述定子结构包含线圈绕组，上述线圈绕组包括铁芯和缠绕在上述铁芯上的线圈，上述线圈通过多个插针与上述电路板相连接，上述电路板是柔性电路板。

进一步地，在上述铁芯表面包覆有塑胶绝缘层。

进一步地，在上述铁芯的底部向上述电路板一侧延伸形成有塑胶底部，上述塑胶底部相对于上述电路板支撑上述铁芯，上述塑胶底部上还设有用于安装上述插针的安装部。

进一步地，上述线圈的每一相具有进线端和出线端的二根引线，上述二根引线与一对上述插针分别相对应，上述插针的一端与上述线圈的上述引线相连接，上述插针的另一端与上述电路板上的焊盘相连接。

进一步地，上述安装部上形成有用于***上述插针的小孔，上述插针穿过上述小孔而与上述引线相连接。

进一步地，上述电路板上的焊盘形成有与上述插针相对应的连接孔，上述插针的另一端焊接到上述焊盘的连接孔而实现与上述电路板的电连接。

本实用新型提供了一种定子组装结构，其中：上述定子组装结构包括上述的电机的定子结构和电路板。

进一步地，上述定子组装结构还包括电机底座，上述电路板固定在上述电机底座上。

进一步地，上述电路板的与上述定子结构相对的一侧表面上还形成有用来检测电机转动角度的霍尔传感器和用来过滤电流信号的电容。

本实用新型提供了一种电机，其中，上述电机包括转子结构和上述的定子组装结构。

进一步地，上述转子结构包括成型体和嵌入上述成型体内部用于在电机内部产生磁场的多个磁铁，上述成型体一体具有围绕电机的中心轴进行旋转的转轴、磁轭以及对多个上述磁铁之间的位置关系进行保持的保持架，上述磁铁表面贴合于上述磁轭的内周侧。

另外，根据本实用新型的电机的定子组装结构，极大改善现有电机的装配工艺，便于实现自动化焊接和组装，可以广泛应用于无刷电机的制造装配，提高生产效率和焊接可靠性。

附图说明

为了更完整地理解本实用新型的技术方案及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1是本实用新型的电机的立体分解图；

图2是与图1相对应的电机组装状态下的剖视图；

图3是本实用新型的转子组装状态下的剖视图；

图4是本实用新型的定子组装结构的从上面侧观察的立体分解图；

图5是现有技术的电机的立体分解图；

图6是图5中转子结构的立体分解图。

附图标记：

1-转子结构的成型体，11、110-转轴，12、120-磁轭，13、130- 保持架，14、140-上盖，2、20-定子结构的线圈绕组，21-铁芯，22- 线圈，23-底部，24-插针(插针)，25-安装部，3、30-磁铁，4、40-电路板，41-焊盘，42-霍尔传感器，43-电容，5、50-电机底座，6、60- 上轴承，7、70-下轴承，80-塑胶片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

图1是本实用新型的电机的立体分解图；图2是与图1相对应的电机组装状态下的剖视图；图3是本实用新型的转子结构组装状态下的剖视图；图4是本实用新型的定子组装结构的从上面侧观察的立体分解图。

本实用新型的(有感)无刷直流电机通常包含定子结构、相对定子结构进行旋转的转子结构和对定子结构(线圈绕组)通电以产生电磁的电路部分。

如图1、图2所示，转子结构包括成型体1和嵌入成型体1内部用于在电机内部产生磁场的磁铁3。成型体1中一体具有围绕电机的中心轴进行旋转的转轴11、磁轭12、对磁铁进行保持的保持架13、以及与磁轭12 相连结而与磁轭12一起包覆磁铁3的上盖14。在成形成型体1时，先将电机转轴11和磁轭12放入模具中，通过镶嵌注塑成型的方式一体成形具有转轴11、磁轭12、保持架13以及上盖14的成型品。其中，上盖14和保持架13可为塑胶部件，电机转轴11和磁轭12可为金属部件。另外，本实施例的电机，为了保证转轴正常旋转还设有上轴承6和下轴承7。

一并如图2、图3所示，在转子组装状态下，转轴11与整个成型体1 和磁铁3一起相对于定子结构进行旋转，保持架13位于多个磁铁3之间用来保持多个磁铁之间的位置关系。磁铁3(例如，瓦型磁铁)通过表面贴装方式(SMT)装配于成型体1的内侧(即，磁轭12的内圈)。磁铁3多采用钕铁硼等高矫顽力、高渗磁感应密度的稀土永磁材料制作而成，在电机内部产生一种恒定磁场。

以下，对本实用新型的电机的转子结构的制造工艺进行说明。

首先，事先准备好电机转轴11和磁轭12，其中，电机转轴11通常通过车削加工而成，磁轭12通常通过冲压工艺加工而成；

其次，将准备好的电机转轴11和磁轭12放入模具中，合模，进行注塑成型，据此，利用注入的塑胶成形出上盖14和保持架13的同时，也将金属制的电机转轴11和磁轭12形成为一体(成型体1)；

接着，将得到的成型体1放入治具，再将磁铁3通过治具表面贴合到成型体1(磁轭12)的内侧；

这样，整个转子的组装就完成了。

根据上述转子结构，采用模内注塑的方式，将金属材质的电机转轴和磁轭放入模具中，通过镶嵌成型将转子结构的保持架和转轴、磁轭(以及上盖)一体注塑成型，接下来，只需要在这样的成型体中装入磁铁就可完成转子结构的组装。据此，省去了单个保持架和上盖的物料和组装，装配更加方便，可以实现自动化组装，能够节省大量人工，提升制造效率。

另外，将保持架与转轴、磁轭形成为成型体，结构简单紧凑，转子装配更加可靠。而且，保持架与转轴、磁轭形成一体，一方面可以增强保持架，使其不容易产生变形，另一方面也可以防止保持架因塑胶收缩变形、制造公差等原因而造成与转轴、磁轭之间定位不准的问题，能够使转子一致性更好。

另外，如图4所示，定子组装结构中，包括定子结构(线圈绕组2) 以及电路板4。

定子结构的线圈绕组2通过在铁芯21(齿部)上缠绕多层漆包线(线圈22)而构成，以三相无刷直流电机为例，所缠绕的线圈例如分为三相，每一相线圈具有进线端和出线端的二根引线，与一对插针分别相对应，三相线圈合计一共有六根引线。六根引线通过多个插针24(例如，六个插针)分别与作为电路部分的电路板4的对应的焊盘41连接。

在铁芯21表面包覆有塑胶绝缘层的同时，还在铁芯21的底部向电路板一侧延伸形成有塑胶底部23。塑胶绝缘层起到固定铁芯21以及隔离铁芯21和电路板4的作用，塑胶底部23可以起到相对电路板4的固定支撑作用，塑胶底部23上还设有用于安装插针24的安装部25。

据此，在将线圈绕组2相对于电路板4进行定位时，无需像现有技术那样另外需要一个单独的塑胶片，相比于现有技术，这种在铁芯21 上包覆塑胶绝缘层以设置塑胶底部的方式可以减少组装的部件，且组装更加方便，由于紧密包覆，稳定性也更高。

在本实施例中，插针24的一端与线圈绕组2的引线相连接，另一端与电路板4上的焊盘41相连接，从而实现线圈绕组2与电路板4的导通。

具体如图1所示，铁芯21的塑胶底部23的安装部25上开有六个小孔。在安装部25上的六个小孔中***有插针24，插针材质可以为镀锡铜包钢线，能够起到导通的作用。本实施例中，由于安装部25上的小孔的位置是相对固定的，因此在定子组装结构的组装过程中，可以通过专用插针机将插针24***对应的小孔中，能够有效提高生产效率。

而且，***的插针24与漆包线的引线之间可以采用将线圈22放入锡炉中浸锡而实现导通的方法。

另外，电路板4上面形成有六个中心带连接孔的焊盘41，分别与线圈22上的六个插针24对应，当插针24焊接到电路板4上对应焊盘41 的连接孔后，可以实现引线与电路板4的电连接。

另外，如图4所示，电路板4的与定子结构相对的一侧表面(上面) 还形成有霍尔传感器42和电容43，其中，霍尔传感器42用来检测电机转动角度，电容43用来过滤电流信号。

具体地讲，当将插针24穿过电路板4上对应焊盘41的连接孔后，利用自动点焊机完成插针24与电路板4的焊接，可以实现批量焊接，焊接效率高，且可有效避免焊点不牢的问题，具有较高的焊接良率。

而且，在上述自动焊接的期间，工人可以摆放接下来需要焊接的线圈绕组和电路板等，能够节省时间，提升组装效率。

本实施例中，插针24、安装部25上的小孔以及焊盘41的连接孔的数量可以根据电机的类型来确定，比如三相无刷直流电机，插针24、小孔和连接孔的数量均为六个，其中六个插针24以两个为一组对应一相电路的进线端和出线端。

在本实施例中，如图1和图4所示，定子组装结构还包括电机底座 5，其中电路板4固定在电机底座5上，基于该装配好的定子组装结构，可以进一步通过自动化装配的方式将定子组装结构与其他组件比如转子组件进行组装得到电机。

以下，对本实用新型的无刷直流电机绕组焊接和组装方式进行说明：

首先，铁芯21的表面绝缘层采用注塑工艺，通过在铁芯21表面包塑一层塑胶绝缘，同时在铁芯21的底部成形一个固定用的塑胶底部23，一并在塑胶底部23的安装部25上形成六个小孔；

其次，铁芯注塑好之后在安装部25的六个小孔中由插针机插上插针24；

将插针24***完成后，将铁芯21放到绕线机上开始绕线，每相线圈先在进线端对应插针24上绕几圈，再绕该相的槽线，绕完正常的槽线之后再在出线端的对应插针24上绕几圈，依次重复每一相的动作，直至绕完所有线圈22；

绕完线之后的线圈22放入锡炉浸锡，使漆包线三相(共六根)的进线端和出线端的引线和对应的插针24导通；

然后，将浸完锡的线圈22放到治具里面，再把电路板4放到治具上，线圈22的六个插针24分别与电路板4的焊盘41的六个连接孔对正；

最后，将治具放到自动点焊机上面，定好位置后，启动点焊机，开始自动焊接，焊接完成后，经过洗板、刷绝缘漆后进行内阻、匝间、绝缘、耐压测试，这样，线圈绕组2就组装完成了。

根据上述定子结构和焊接工艺，由于不像现有技术那样线圈和电路板之间柔性连结而比较脆弱，本实用新型采用死固定的方式，结构可靠，可以利用机械手随意抓取，随意摆放。为此，线圈绕组做好之后，可以通过机械手夹取，完成线圈绕组装配到电机底座上的工序。

而且，引入点焊机将插针自动点焊到电路板上，焊点稳定可靠，焊接效率也高，从而，组装结构简单便利，可实现自动化组装，能够节省大量人工，提升装配效率。

在本实施例中，电路板4可以为FPC板。因为相比于使用PCB板， FPC板可以随意弯折，走线更容易。并且，对于FPC电路板，其本身具有柔软性，采用上述定子组装结构，相对于现有技术，更可有效避免虚焊、假焊、焊点不牢等情况，具有较高的焊接良率。

在本实用新型的上述实施例中，以三相无刷直流电机(六根引线) 为例进行了说明，不过，对于本领域的技术员当然可以理解，本实用新型也可以应用到其他类型的电机上。

另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变换都落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims

1.一种电机的定子结构，所述电机包括定子结构和相对定子结构进行旋转的转子结构，所述定子结构与电路板(4)相连接，其特征在于：

所述定子结构包含线圈绕组(2)，所述线圈绕组(2)包括铁芯(21)和缠绕在所述铁芯(21)上的线圈(22)，

所述线圈(22)通过多个插针(24)与所述电路板(4)相连接，

所述电路板(4)是柔性电路板。

2.根据权利要求1所述的电机的定子结构，其特征在于：

在所述铁芯(21)表面包覆有塑胶绝缘层。

3.根据权利要求2所述的电机的定子结构，其特征在于：

在所述铁芯(21)的底部向所述电路板(4)一侧延伸形成有塑胶底部(23)，所述塑胶底部(23)相对于所述电路板(4)支撑所述铁芯，所述塑胶底部(23)上还设有用于安装所述插针(24)的安装部(25)。

4.根据权利要求3所述的电机的定子结构，其特征在于：

所述线圈(22)的每一相具有进线端和出线端的二根引线，所述二根引线与一对所述插针(24)分别相对应，所述插针(24)的一端与所述线圈(22)的所述引线相连接，所述插针(24)的另一端与所述电路板(4)上的焊盘(41)相连接。

5.根据权利要求4所述的电机的定子结构，其特征在于：

所述安装部(25)上形成有用于***所述插针(24)的小孔，所述插针(24)穿过所述小孔而与所述引线相连接。

6.根据权利要求4所述的电机的定子结构，其特征在于：

所述电路板(4)上的焊盘(41)形成有与所述插针(24)相对应的连接孔，所述插针(24)的另一端焊接到所述焊盘(41)的连接孔而实现与所述电路板(4)的电连接。

7.一种定子组装结构，其特征在于：所述定子组装结构包括权利要求1-6中任一项所述的电机的定子结构和电路板(4)。

8.根据权利要求7所述的定子组装结构，其特征在于：

所述定子组装结构还包括电机底座(5)，所述电路板(4)固定在所述电机底座(5)上。

9.根据权利要求7或8所述的定子组装结构，其特征在于：

所述电路板(4)的与所述定子结构相对的一侧表面上还形成有用来检测电机转动角度的霍尔传感器(42)和用来过滤电流信号的电容(43)。

10.一种电机，其特征在于：所述电机包括转子结构和权利要求7-9中任一项所述的定子组装结构。

11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于：

所述转子结构包括成型体(1)和嵌入所述成型体(1)内部用于在电机内部产生磁场的多个磁铁(3)，

所述成型体(1)一体具有围绕电机的中心轴进行旋转的转轴(11)、磁轭(12)以及对多个所述磁铁(3)之间的位置关系进行保持的保持架(13)，

所述磁铁(3)表面贴合于所述磁轭(12)的内周侧。