專利名稱：無刷電機和電動工具的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種電機，具體涉及ー種無刷電機。本發明還涉及ー種安裝該無刷電機的電動工具。
背景技術：
傳統的無刷電機，采用沖壓、清洗、鉚壓成型等多道エ序將多片沖壓好的無取向硅鋼片壓制成鉄心，再在其上繞制漆包線制作成電機定子。這種方案使用的硅鋼材料多，重量重，沖壓和繞線設備昂貴，加工環節多，成本居高不下。由于使用鉄心，鐵損不可避免，電機總效率難以提得更高。由于所有線包中磁路相通，故難以實現針對獨立線包的高效率低成本分布式數字化控制。又由于硅鋼片沖壓成型エ藝，使得制造較大尺寸的電機定、轉子以達到在相同線包驅動電流下獲得更大力矩的技術方案的成本急劇上升。還由于鉄心與永久磁鐵之間巨大的吸引力，導致啟動阻カ大。這種結構的電機一般只用作為普通發電機，難以做成最高效率而又最低成本的發電機。如果要作為高性能的半導體功率器件以及嵌入式智能化控制系統，成本高，推廣阻カ大。因此，針對現有技術中存在的問題，需要設計ー種解決上述不足之處的無刷電機。此外，電動工具的功率與電機的轉速和扭矩的乘積成正比。傳動的電動工具的電機因其扭矩較小，因此需要通過減速機構增大轉矩。傳統的電動工具因設置減速機構體積較大。因此，針對現有技術中存在的問題，需要設計ー種解決上述不足之處的電動工具。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供ー種無刷電機，該無刷電機包括盤狀的定子和盤狀的轉子以及與轉子配合的電機軸，其特征在干:所述定子和轉子半徑相當、交替排列、相對耦合、同軸裝配在一起，定 子具有N個，轉子具有M個，N > I，M = N+1。優選的，所述轉子具有供電機軸穿過的安裝孔，所述無刷電機還包括將轉子裝配于電機軸上或從電機軸上拆下的裝配件。優選的，所述轉子的安裝孔孔徑自轉子的一側向另一側沿軸向梯度變化，所述安裝孔內壁上設有階梯，所述裝配件包括軸向限位轉子的鎖軸件和可收容于安裝孔的緊固件、設于安裝孔上防止緊固件散開的蓋子，該緊固件包括與電機軸連接的環套和自環套向外呈輻射狀設置的弾性片。優選的，所述裝配件包括一個環形柱狀的輪轂、連接輪轂一端的法蘭以及軸向限位法蘭的鎖軸件，該輪轂內部填充有膠狀或液狀的流體，該輪轂位于安裝孔和電機軸之間的間隙內并可在法蘭受到擠壓的情形下向安裝孔和電機軸方向變形。優選的，所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向平行于電機軸。優選的，所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向與電機軸的夾角大于O度并且小于30度。優選的，所述線包具有多個，多個線包呈環狀均勻分布于定子架上。優選的，所述定子的數量N > I時，多個定子架上對應位置的線包對齊成一直線。優選的，所述定子架由非鐵磁性材料制成。優選的，所述轉子為ー個整體的盤狀磁體。優選的，所述轉子包括轉子架和安裝于轉子架上的多個磁體単元。優選的，所述磁體単元呈環狀均勻分布于轉子架上。優選的，多個所述轉子架上對應位置的磁體單元對齊成一直線。優選的，所述轉子的磁極方向與電機軸的夾角小于30°。優選的，所述轉子設有風ロ，該風ロ沿轉子徑向的邊沿向外傾斜凸出迎風檐。該無刷電機至少具有如下有益效果:定子和轉子半徑相當、交替排列、相對耦合、同軸裝配在一起使得磁損少、耦合系數高、發熱少、省電。針對現有技術的不足，本發明提供一種電動工具，該電動工具包括工作頭，所述電動工具包括用于驅動工作頭的上述的無刷電機，無刷電機和工作軸之間的不具有減速結構該電動工具不再設置減速結構，重量輕、結構簡便、體積小。


下面結合附圖及本發明的優選實施例作進ー步詳細說明。圖1是本發明具體實施例的無刷電機的立體圖。圖2是本發明具體實施例的定子和轉子配合的示意圖。圖3是本發明具體實施例的定子的示意圖。圖4是本發明具體實施例的轉子的示意圖。圖5是本發明具體實施例的轉子的另ー個角度的示意圖。圖6是本發明具體實施例第一實施方式的裝配件配合時ー個角度的示意圖。圖7是本發明具體實施例第一實施方式的裝配件配合時另ー個角度的示意圖。圖8是本發明具體實施例第二實施方式的裝配件配合時ー個角度的示意圖。圖9是本發明具體實施例第二實施方式的裝配件配合時另ー個角度的示意圖。其中，相關元件對應編號如下:100 無刷電機 23 風ロ521 環套I定子 231 迎風檐 522 彈性片

11定子架 24 安裝孔 53 蓋子111 繞線軸241 階梯 54 輪轂12線包 3 電機軸 55 法蘭2轉子 4 安裝座21轉子架 5 裝配件211 安裝槽51 鎖軸件22磁體單元 52 緊固件
具體實施方式
如圖1所示，ー種無刷電機100包括盤狀的定子1、盤狀的轉子2、與轉子2配合的電機軸3以及定子I的安裝座4。本領域技術人員公知定子1與轉子2是ー個相対的概念。定子I和轉子2其中之ー繞制供電流通過的漆包線，另ー則由磁體構成。為表述簡要，本發明技術方案以繞制漆包線形成的定子I為例來說明本發明的實施方式，但是不應理解為定子1限定于繞制漆包線的部件。如圖1至圖3所示，定子I與安裝座4的位置相對固定。定子I與安裝座4可以一體制造，也可以分體制造通過裝配結合在一起。為表述清楚以承載安裝座4的水平面為基準面，定子I的軸向定義為X向即定子I的厚度方向，由基準面指向定子I的軸線且具有最小距離的方向定義為Z向,基準面內與X向和Z向相垂直定義為Y向。定子I的數量為N，N≥1。當N > I時，定子I在X向同軸排列。定子I包括定子架11和由漆包線纏繞于定子架11上形成的線包12。定子架11由非鐵磁性材料制成以減少損耗。漆包線是ー種優選的繞制材料，但不應理解為對線包12的限定。定子架11可以為空心的套筒，漆包線直接纏繞其上。定子架11也可以設置若干平行于X向延伸的繞制漆包線的繞線軸111。該繞線軸111也可以根據實際的需要設置成與X向形成大于0度并且小于30度夾角的位置，例如根據散熱的需要。繞線軸111延伸的方向為線包12的軸線方向。該繞線軸111以定子I的軸線為中心線中心對稱地分布于定子架11上。對應的，定子架11上的多個線包12呈環狀均勻分布于定子架11上。當N > 1吋，多個定子架11上具有同一相位的繞線軸111，該同一相位的繞線軸111上的線包12對齊成一直線。對線包12內通過的電流進行控制可以實現無刷電機100的精確控制。線包12電性連接ー個集成電路板。集成電路板上每過ー個或者幾個脈沖信號，使得電流流向發生轉換。如圖2和圖4、圖5所示，轉子2與電機軸3裝配在一起進行動カ輸出。轉子2可以為ー個整體的盤狀磁體，也可以包括轉子架21和安裝于轉子架21上的多個磁體単元22。轉子2為整體的磁體時具有較大的扭矩輸出，而當轉子2由磁體單元22組合而成時則具有良好的定位精度。整體的磁體相對組合形成的多個磁體単元22在相同條件下參與相互作用的面積較大，能夠實現大的扭矩輸出。磁體單元22組合形成轉子2時，集成電路板控制定子I上的線包12內電流每過ー個相位轉子2對應地轉過ー個磁體單元22,因此便于精確實現無刷電機100的轉動。轉子2由磁體單元22組合而成吋，以轉子2的軸線為中心線中心對稱地分布于若干收容磁體單元22的安裝槽211。多個轉子架21上具有同一相位的安裝槽211，該同一相位的安裝槽211內的磁體單元22對齊成一直線。無論是由整體磁體構成的轉子2還是由多個磁體単元22組合而成的轉子2，其中磁極的方向與X向平行。當然，磁極的方向還可以根據實際需要設置成與X向形成小于30度夾角的位置，例如根據散熱的需要線包12的軸線方向傾斜設置時，為了磁體單元22與線包12正對，磁極也對應的需要傾斜設置。
轉子2上設有風ロ 23，該風ロ 23以轉子2的軸線為中心線中心対稱的分布于轉子2上。該風ロ 23在X向上貫通轉子2的兩側以驅使氣流經過定子I時帶走定子I產生的熱量。該風ロ 23至少有一段沿轉子2徑向延伸的邊沿，迎風檐231自該邊沿向外側傾斜凸出。當轉子2轉動時，迎風檐231壓迫氣流向風ロ 23內流動。優選的，該迎風檐231與轉子2垂直于X向的平面成30度至60度之間的夾角，最好為45度夾角。為進ー步提高無刷電機100傳遞的扭矩，可以設置多個定子I和轉子2，定子I具有N個，轉子2具有M個，N彡1，M = N+1。定子I和轉子2半徑相當、交替排列、相對耦合、同軸裝配在一起時可以獲得在一定體積下最優的效果，磁損少、耦合系數高、發熱少、省電。請參見圖6至圖9，為增減轉子2方便、快速，無刷電機100還包括將轉子2裝配于電機軸3上或從電機軸3上拆下的裝配件5。請參見圖6和圖7，第一種裝配件5的結構及裝配原理如下詳述。轉子2具有供電機軸3穿過安裝孔24。該安裝孔24的孔徑自轉子2的一側向另一側沿軸向梯度變化。安裝孔24內壁上設有階梯241。裝配件5包括軸向限位轉子2的鎖軸件51和可收容于安裝孔24的緊固件52、設于安裝孔24上防止緊固件52散開的蓋子53。緊固件52包括與電機軸3連接的環套521和自環套521向外呈輻射狀設置的彈性片522。蓋子53由兩個半殼扣合而成。

安裝時，將轉子2向緊固件52方向軸向移動，并收容緊固件52于安裝孔24內。旋轉轉子2，緊固件52的彈性片522在階梯241的導引下貼近環套521被壓緊，并且階梯241防止彈性片522散開。將蓋子53扣合到一起，并蓋到安裝孔24上。在徑向上，由內向外電機軸3、環套521、壓緊的彈性片522以及轉子2固定在一起。在軸向上蓋子53、緊固件52、轉子2、鎖軸件51依次抵靠固定在一起。

拆卸時，揭下蓋子53并卸下鎖軸件51，將轉子2向設置鎖軸件51的方向推動，緊固件52相對安裝孔24脫離，轉子2與電機軸3的鎖定被解除。請參見圖8和圖9，第二種裝配件5的結構及裝配原理如下詳述。裝配件5包括一個環形柱狀的輪轂54、連接輪轂54 —端的法蘭55以及軸向限位法蘭55的鎖軸件51。該輪轂54內部填充有膠狀或液狀的流體，該輪轂54位于安裝孔24和電機軸3之間的間隙內并可在法蘭55受到擠壓的情形下向安裝孔24和電機軸3方向變形。安裝吋，將輪轂54插入安裝孔24和電機軸3之間的間隙內，并推動法蘭55使輪轂54設置法蘭55的相對端抵靠到另一裝配件5的法蘭55上。兩側法蘭55的擠壓使得膠狀或液狀的流體徑向運動從而使得輪轂54徑向緊配電機軸3和安裝孔24。徑向上電機軸
3、輪轂54、轉子2固定在一起。軸向上鎖軸件51、法蘭55、轉子2依次固定在一起。拆卸時，拆下鎖軸件51，拉動法蘭55，即可將裝配件5拆下，電機軸3和轉子2解除鎖定。容易拆卸的原因是:拉動法蘭55后，輪轂54內流體受到的軸向擠壓カ消除，流體可以軸向流動，進而徑向的壓緊カ消除。電動工具，包括工作頭和上述無刷電機100，無刷電機100和工作頭之間的不具有減速結構。電動工具不再設置減速結構，因此電動工具重量輕、結構簡便、體積小。
權利要求
1.種無刷電機，包括盤狀的定子和盤狀的轉子以及與轉子配合的電機軸，其特征在干:所述定子和轉子半徑相當、交替排列、相對耦合、同軸裝配在一起，定子具有N個，轉子具有M個，N彡1，M = N+1。
2.根據權利要求1所述的無刷電機，其特征在于:所述轉子具有供電機軸穿過的安裝孔，所述無刷電機還包括將轉子裝配于電機軸上或從電機軸上拆下的裝配件。
3.根據權利要求2所述的無刷電機，其特征在于:所述轉子的安裝孔孔徑自轉子的一側向另一側沿軸向梯度變化，所述安裝孔內壁上設有階梯，所述裝配件包括軸向限位轉子的鎖軸件和可收容于安裝孔的緊固件、設于安裝孔上防止緊固件散開的蓋子，該緊固件包括與電機軸連接的環套和自環套向外呈輻射狀設置的弾性片。
4.根據權利要求2所述的無刷電機，其特征在于:所述裝配件包括一個環形柱狀的輪轂、連接輪轂一端的法蘭以及軸向限位法蘭的鎖軸件，該輪轂內部填充有膠狀或液狀的流體，該輪轂位于安裝孔和電機軸之間的間隙內并可在法蘭受到擠壓的情形下向安裝孔和電機軸方向變形。
5.根據權利要求1所述的無刷電機，其特征在于:所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向平行于電機軸。
6.根據權利要求1所述的無刷電機，其特征在于:所述定子包括定子架和纏繞于定子架上的線包，線包的軸線方向與電機軸的夾角大于O度并且小于30度。
7.根據權利要求5或6所述的無刷電機，其特征在于:所述線包具有多個，多個線包呈環狀均勻分布于定子架上。
8.根據權利要求7所述的無刷電機，其特征在于:所述定子的數量N> I時，多個定子架上對應位置的線包對齊成一直線。
9.根據權利要求7所述的無刷電機，其特征在于:所述定子架由非鐵磁性材料制成。
10.根據權利要求1所述的無刷電機，其特征在于:所述轉子為ー個整體的盤狀磁體。
11.根據權利要求1所述的無刷電機，其特征在于:所述轉子包括轉子架和安裝于轉子架上的多個磁體單元。
12.根據權利要求11所述的無刷電機，其特征在于:所述磁體単元呈環狀均勻分布于轉子架上。
13.根據權利要求11所述的無刷電機，其特征在于:多個所述轉子架上對應位置的磁體單兀對齊成一直線。
14.根據權利要求10或11所述的無刷電機，其特征在于:所述轉子的磁極方向與電機軸的夾角小于30°。
15.根據權利要求1所述的無刷電機，其特征在于:所述轉子設有風ロ，該風ロ沿轉子徑向的邊沿向外傾斜凸出迎風檐。
16.一種電動工具，包括工作頭，其特征在于:所述電動工具包括用于驅動工作頭的如權利要求1中所述的無刷電機，無刷電機和工作頭之間的不具有減速結構。
全文摘要
一種無刷電機，包括盤狀的定子和盤狀的轉子以及與轉子配合的電機軸，定子和轉子半徑相當、交替排列、相對耦合、同軸裝配在一起，定子具有N個，轉子具有M個，N≥1，M＝N+1，該種無刷電機磁損少、耦合系數高、發熱少、省電。
文檔編號H02K1/18GK103095076SQ20111033509
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者強尼·鮑瑞那圖 申請人:蘇州寶時得電動工具有限公司