本發(fā)明涉及電機領(lǐng)域，尤其涉及一種新型空心杯碳刷永磁電動機及其制造方法。

背景技術(shù)：

空心杯碳刷永磁電動機因其結(jié)構(gòu)緊湊、無鐵損、效率高、結(jié)構(gòu)形式多樣等特點而被廣泛使用。隨著新技術(shù)、新材料的發(fā)展以及人們對電機的壽命、振動、效率等性能指標的提高，迫切需要空心杯有刷永磁電動機在綜合性能上不斷提升，在成本合理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)良的電機性能。尤其是在無人飛行器和機器人領(lǐng)域，需要空心杯碳刷永磁電動機具有高效率、高推重比、長壽命等特性。

此外，現(xiàn)有的空心杯有刷永磁電動機領(lǐng)域上使用的有刷永磁電動機還存在以下不足：(1)使用于無人飛行器的空心杯有刷永磁電動機因金屬刷易磨斷，壽命短無法滿足客戶要求；(2)空心杯有刷永磁電動機通常要求永磁電動機加大負載作業(yè)，導(dǎo)致動力電機處于經(jīng)常性的大電流工作的常態(tài)，大電流帶來的金屬刷過流大，易發(fā)熱燒毀；(3)空心杯有刷永磁電動機使用的金屬刷加工制作成本高，易變形。(4)使用的無刷永磁電動機因控制不方便，導(dǎo)致響應(yīng)速度沒有有刷永磁電動機反應(yīng)速度快。(5)無刷永磁電動機使用鐵芯增加了產(chǎn)品的重量，不利于無人飛行器和機器人輕量化的設(shè)計要求；另外，無刷永磁電動機的鐵芯結(jié)構(gòu)鐵損大并且齒槽轉(zhuǎn)矩大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的以上技術(shù)缺陷提供了一種新型空心杯碳刷永磁電動機，該電動機使用壽命長、轉(zhuǎn)速高、運行平穩(wěn)、體積小、重量輕而且效率高。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種新型空心杯碳刷永磁電動機，包括機殼1、磁鋼3、繞組2、換向器8、碳刷架6和后蓋9，所述磁鋼3設(shè)置在所述機殼1內(nèi)，所述換向器8與所述繞組2連接，所述繞組2設(shè)置在所述磁鋼3與機殼1之間，所述碳刷架6設(shè)置在所述后蓋9上并與所述換向器8連接，所述后蓋9與所述機殼1連接；所述機殼1、換向器8、碳刷架6均為一體化設(shè)計。

優(yōu)選地，所述換向器8包括換向片802、骨架803和轉(zhuǎn)軸801，所述換向片802、骨架803和轉(zhuǎn)軸801依次連接。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸801在與骨架803連接處設(shè)置有滾花8011。

優(yōu)選地，所述骨架803在與繞組2連接處設(shè)置有凹槽8032；所述骨架803上設(shè)置有與換向片802相匹配的換向片槽8031和換向片管8033；所述骨架803中心設(shè)置有轉(zhuǎn)軸孔8034。

優(yōu)選地，所述碳刷架6包括端子601和刷片602，所述端子601和刷片602連接；所述刷片602上設(shè)置有碳晶卡槽6021；所述端子601上設(shè)置有連接孔6011和定位孔6012。

優(yōu)選地，所述機殼1上設(shè)置有軸套101，所述軸套101的一端與機殼端面的中心連接；所述軸套101兩端設(shè)置有軸承室。

優(yōu)選地，所述后蓋9的中心處設(shè)置有軸承室903；所述后蓋9還設(shè)置有端子孔901、定位柱和機殼卡槽902。

優(yōu)選地，還包括墊片5、軸承和碳晶7，所述軸承設(shè)置在軸承室內(nèi)；所述墊片5設(shè)置在所述換向器8與軸套101上軸承室內(nèi)的軸承之間；所述碳晶7設(shè)置所述碳晶卡槽6021內(nèi)。

一種新型空心杯碳刷永磁電動機的制造方法，包括碳刷永磁電動機的加工步驟和碳刷永磁電動機的組裝步驟：

所述碳刷永磁電動機的加工步驟，具體為：

A：通過機臺分別將換向器8、碳刷架6、機殼1整體成型；

B：將軸承組件安裝在機殼1和后蓋9的相應(yīng)的位置，使換向器8連接繞組2，碳刷架6連接后蓋9，然后將繞組2安裝在機殼1內(nèi)，再將后蓋9安裝在機殼1上；

C：通過精密數(shù)控CNC車床加工機殼1或者通過旋壓式加工然后再精加工；

所述碳刷永磁電動機的組裝步驟，包括：

D：將軸承鉚進軸承室內(nèi)，磁鋼3套在軸套101上，定子組件組裝完畢；

這里，所述定子組件包括第一軸承401、第二軸承402、磁鋼3和機殼1。

E：將換向片802、骨架803和轉(zhuǎn)軸801依次連接組成換向器8，換向器8連接于繞組2上，通過膠水加固；

F：將碳晶7設(shè)置于碳刷架6，碳刷架6連接于后蓋9上，碳刷架6和換向器8連接，后蓋9和機殼1連接。

優(yōu)選地，所述軸承組件，包括軸套101及設(shè)置在軸套101內(nèi)的第一軸承401和第二軸承402。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機至少具有以下有益效果：

1)本發(fā)明的碳刷永磁電動機通過將磁鋼設(shè)置在機殼的軸套上，軸承設(shè)置在軸套的軸承室內(nèi)，然后將繞組和換向器連接，再將轉(zhuǎn)軸穿過軸承和軸套，繞組設(shè)置在磁鋼和機殼之間；碳晶設(shè)置碳刷架上，碳刷架設(shè)置在后蓋上，碳晶和換向片連接；后蓋和機殼連接在一起。

2)本發(fā)明的碳刷永磁電動機，結(jié)構(gòu)簡單，部件少，成本低，使用壽命長，運行平穩(wěn)，體積小，效率高；其直徑可以做到Φ13mm以下，填補了小型化空心杯碳刷機種的空白，具有很好的市場前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的整體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；

圖2為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的機殼剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的轉(zhuǎn)子組件爆炸示意圖；

圖4為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的后蓋組件爆炸示意圖；

圖5為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的碳刷架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

圖1為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的整體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機，包括機殼1、空心杯電樞繞組2、磁鋼3、第一軸承401、第二軸承402、第三軸承403、墊片5、碳刷架6、碳晶7、換向器8和后蓋9。其中：

第一軸承401、第二軸承402、磁鋼3和機殼1組成定子組件。第一軸承401和第二軸承402均設(shè)置在軸套101內(nèi)(請同時參考圖2)，組成軸承組件。這種雙軸承結(jié)構(gòu)能夠保障定子組件的同心度，穩(wěn)固軸承結(jié)構(gòu)的強度并且在提供高轉(zhuǎn)速的前提下，降低噪音和振動，同時能夠保證轉(zhuǎn)子雙出力軸的穩(wěn)定性。磁鋼3設(shè)置在機殼1內(nèi)。

換向器8和繞組2組成轉(zhuǎn)子組件。繞組2設(shè)置在磁鋼3和機殼1之間，用來提供磁場；換向器8穿過繞組2和墊片5，墊片5用來對電機可轉(zhuǎn)動部分進行間隙調(diào)節(jié)，可控制轉(zhuǎn)動部分的軸向竄動。換向器8和繞組2之間通過膠水粘接，可滿足高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時的回旋力和拔脫力，使連接更加穩(wěn)定。

第三軸承403、后蓋9、碳刷架6和碳晶7組成后蓋組件，第三軸承403設(shè)置在后蓋9內(nèi)，碳刷架6與后蓋9連接，碳晶7設(shè)置在碳刷架6上，碳晶7用來和換向器8連接。

圖2為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的機殼剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，機殼1內(nèi)包括軸套101；軸套101與機殼1一體化設(shè)計，機殼1可通過精密數(shù)控(Computer Numerical Control，CNC)車床加工、整體注塑或采取旋壓式加工后再進行精加工的方式加工而成，有較好的同心度和精度。軸套101用來連接磁鋼3。傳統(tǒng)式的軸套101和機殼1的的連接方式與一體化設(shè)計的軸套101和機殼1的連接方式相比，傳統(tǒng)式的軸套101與機殼1連接處用膠水加固或者激光點焊機點焊加固，沒有一體化設(shè)計的穩(wěn)定性好，從而滿足電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的回旋力和拔脫力。機殼1內(nèi)的軸套101兩端分別設(shè)置有第一軸承室1011和第二軸承室1012，所述第一軸承室1011和第二軸承室1012分別用來放置第一軸承401和第二軸承402，雙軸承結(jié)構(gòu)能夠保證轉(zhuǎn)子雙出力轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定性。機殼1與軸套101保證了定子組同心度，為轉(zhuǎn)子組件提供穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，保障了轉(zhuǎn)子組件的運轉(zhuǎn)精度。機殼端面上設(shè)置有散熱孔(未示出)，散熱孔用來散發(fā)電機內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，從而避免電機內(nèi)部過熱。

圖3為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的轉(zhuǎn)子組件爆炸示意圖。

如圖3所示，換向器8和空心杯電樞繞組2組成轉(zhuǎn)子組件。換向器8包括換向片802、骨架803和轉(zhuǎn)軸801。轉(zhuǎn)軸801與骨架803連接處設(shè)置有滾花8011，滾花8011用來增加轉(zhuǎn)軸801與骨架803的回旋力和拔脫力，使接觸更加牢固，不易脫落。骨架803上設(shè)置有換向片管8033、換向片槽8031、凹槽8032和轉(zhuǎn)軸孔8034。換向片802通過套在換向片管8033上與骨架803連接，換向片802最后與換向片槽8031相互卡住，然后注塑一體成型，以增加骨架803與換向片802之間的回旋力和拔脫力,使連接更加穩(wěn)固。轉(zhuǎn)軸801穿過轉(zhuǎn)軸孔和骨架803連接，轉(zhuǎn)軸801與骨架803連接處設(shè)置的滾花8011增加了轉(zhuǎn)軸801與骨架803之間的摩擦力、回旋力和拔脫力。骨架803與繞組2的連接處還設(shè)置有凹槽8032，凹槽8032便于膠水浸入，增加骨架803與繞組2之間的回旋力和拔脫力。換向片802、骨架803和轉(zhuǎn)軸801連接為一體，提高了生產(chǎn)效率。

圖4為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的后蓋組件爆炸示意圖。

如圖4所示，第三軸承403、后蓋9、碳刷架6和碳晶7組成后蓋組件。后蓋9上設(shè)置有第三軸承室903、端子孔901、機殼卡槽902和定位柱(圖中未示出)；碳刷架6采用一體式彎折彈片。碳刷架6包括端子601。碳刷架6通過端子601穿過端子孔901連接于后蓋9。碳晶7設(shè)置在碳刷架6上，第三軸承403設(shè)置在后蓋9的第三軸承室903內(nèi)。

圖5為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的碳刷架結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖5所示，碳刷架6包括刷片602和端子601兩部分，不采用傳統(tǒng)的焊接工藝，改良了碳刷與端子的導(dǎo)通性，避免了因虛焊而影響碳刷與端子的電連接性能。刷片602上設(shè)置有碳晶卡槽6021，碳晶7通過碳晶卡槽6021和碳刷架6連接；端子601上設(shè)置有連接孔6011和定位孔6012，連接孔6011用來連接外部電源，固定孔6012用來固定碳刷架6和后蓋9，固定柱(圖中未示出)穿過固定孔6012連接于端子601，然后將固定柱熱熔，熔平后即碳刷架6和后蓋9固定。

圖6為本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖；如圖6所示(請同時參考其他圖)，本發(fā)明包括機殼1、繞組2、磁鋼3、第一軸承401、第二軸承402、第三軸承403、墊片5、碳刷架6、碳晶7、換向器8、軸套101和后蓋9。其中：

機殼1與軸套101一體化設(shè)計，有效保證定子組同心度和穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)；傳統(tǒng)式的機殼1與軸套101組立后，使用點UV膠或使用激光點焊加固，不能有效保證定子組同心度和穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。第一軸承401、第二軸承402設(shè)置在軸套101兩端的軸承室內(nèi)，第三軸承403設(shè)置在后蓋9的軸承室內(nèi)，墊片5設(shè)置在第二軸承402和換向器8的骨架803之間，墊片5對可轉(zhuǎn)動部分進行間隙調(diào)節(jié)，用來控制轉(zhuǎn)動部分的軸向竄動。磁鋼3套在軸套101上，然后通過膠水連接，防止圓周打滑，使固定定位更加穩(wěn)固。換向器8和繞組2固定連接后，繞組2設(shè)置在磁鋼3和機殼1之間，轉(zhuǎn)軸801通過墊片5、第二軸承402、軸套101和第一軸承401連接于機殼1。碳晶7通過碳晶卡槽6021碳刷架6通過端子601穿過后蓋9上的端子孔901連接于后蓋9，定位柱穿過定位孔6012將碳刷架6固定在后蓋9上。碳晶7和換向片8033連接，后蓋9扣在機殼1上，機殼1與后蓋9連接，在機殼卡槽902處將機殼1與后蓋9卡住。

本發(fā)明新型空心杯碳刷永磁電動機的制造方法，包括碳刷永磁電動機的加工步驟和碳刷永磁電動機的組裝步驟，具體為：

所述碳刷永磁電動機的加工步驟，包括：

A：通過機臺分別將換向器8、碳刷架6、機殼1整體成型；

B：將軸承組件安裝在機殼1和后蓋9的相應(yīng)的位置，使換向器連接繞組，碳刷架連接后蓋，然后將繞組安裝在機殼內(nèi)，再將后蓋安裝在機殼上。

這里，所述軸承組件，包括軸套及設(shè)置在軸套內(nèi)的第一軸承和的第二軸承。

C：通過精密數(shù)控CNC車床加工機殼或者通過旋壓式加工然后再精加工。

所述碳刷永磁電動機的組裝步驟，包括：

D：將軸承鉚進軸承室內(nèi)，磁鋼套在軸套上，定子組件組裝完畢；

這里，所述定子組件包括第一軸承、第二軸承、磁鋼和機殼。

E：將換向片、骨架和轉(zhuǎn)軸依次連接組成換向器，換向器連接于繞組上，通過膠水加固；

F：將碳晶設(shè)置與碳刷架，碳刷架連接于后蓋上，碳刷架和換向器連接，后蓋和機殼連接。

以上，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。