[发明专利]无槽无刷直流马达/致动器

说明书

一种转矩传递装置，包括：具有多边形横截面的定子本体，定子本体具有在相反的轴向端面之间延伸的成偶数个的多个外侧面，定子包括在相反的轴端之间延伸且以定子本体的中心轴线为中心的筒形孔；具有筒形横截面的转子组件，转子组件的尺寸设定成用于在筒形孔内绕中心轴线旋转并且转子组件具有至少一个永磁体以及联接至磁体以旋转的轴；以及多个螺线管线圈，每个线圈均具有多个绕组并且布线成具有沿着所述多个外侧面中的相反的外侧面平行地延伸的部段；其中，所述多个线圈中的每个线圈均构造成选择性地接收电流并且在定子中产生磁场，该磁场被施加至转子磁体，转子在筒形孔内经受磁转矩以使永磁体的磁场旋转并与所产生的磁场对准。

技术领域

本公开总体上涉及直流马达/致动器，并且更具体地涉及具有沿着接纳有转子的定子的相反侧部缠绕在定子的外侧部的线圈的无槽无刷直流马达/致动器。

背景技术

无刷直流(“BLDC”)马达是已知的。除其他物件以外，无刷直流马达还包括定子和转子。定子通常由层压的钢冲压件制成，所述钢冲压件堆叠以形成具有用于接纳转子的中央开口的筒形形状。定子中的钢层压件可以是带槽的或无槽的。无槽定子具有较低的电感，并且因此可以以非常高的速度运转。形成槽的“齿”的不存在允许减少对齿槽转矩的要求，由此使无槽无刷直流马达也适用于低速用途。然而，无槽无刷直流马达可能比带槽无刷直流马达昂贵，原因在于可能需要更多的绕组来补偿转子与定子之间的较大的气隙。

更具体地，许多现有的无槽马达设计包括外部壳或壳体、定子、转子和绕组，转子以某种方式组装有永磁体并且相对于壳和定子轴向地固定成能够在定子的中央开口或孔内旋转，绕组设置有定子并且对定子进行激励和磁化以向附至转子或者包括转子的永磁体构件施加转矩。定子可以由中空的钢柱状件构成，该钢柱状件由实心铁芯、被堆叠以形成柱状件(如上所指出的)的具有圆形截面的钢层压件、或通过轧制或连续成层而组装的非晶铁合金带构成的同心环构成。随后，负责用于定子的驱动和磁化的绕组通常以两种方式中的一种方式缠绕到定子上。在第一种方法中，定子构造成具有用作臂部的外突出部，线圈可以绕外突出部缠绕并且布置在围绕定子的外部的指定系列的角位置处。在另一种方法中，定子是普通的柱状件，而不具有超出用于使定子与其他部件互相作用所需的特征以外的外部特征或内部特征。绕组使用线筒或粘合剂而被直接附接至定子的内孔。

这种无槽马达消除了普通带槽电枢缠绕马达中存在的优选磁路以及通常存在于基于永磁转子的马达中的齿槽转矩和槽损耗。理论上，与典型的带槽定子马达设计相比，无槽马达应该能够在更大范围的操作条件下实现更高的效率。此外，简化的定子使得马达的制造更简单并且因此成本更低。磁场线圈缠绕过程的简化也提高了可制造性。

尽管无槽马达具有前述优势，但传统设计仍然需要改进。外突出部设计是有效的，但是通过柱状件的直径产生一些优选的磁化方向，这产生一些“槽损耗”和齿槽转矩。这些设计还因将一种电枢回加到制造和组装过程中而使制造难度增大，从而使无槽马达的许多制造优势失效。

然而，这种设计确实具有允许在孔内的非常紧密公差的优势，从而使定子与转子之间的气隙最小化，使无槽马达设计的效率最大化并且相对于尺寸而言给予这种马达较大量的转矩。

内部线圈绕组无槽马达设计具有一组相反的问题——定子与传统的带槽定子或外电枢无槽定子相比极容易设计和制造，并且线圈更容易缠绕。然而，将线圈包括在定子的内部需要定子与转子之间存在大的气隙，从而通过增大形成在存在于转子和定子材料中的磁性元件之间的磁路的磁阻而使该无槽设计的效率和可用电力相比于传统的带槽马达大大降低。当考虑到简单地粘附至定子的壁的线圈距离快速旋转的转子仅几毫米时，也存在明显的可靠性和加热问题。存在替代性的附接方法；然而，由于气隙的增大，以上效率降低并没有消除。

因此，确实需要如易于作为内部线圈设计但保持外部线圈设计的紧密公差和较高效率的无槽无刷直流马达/致动器设计。

发明内容