專利名稱：具有安裝在電機殼體側壁上的電容器的無刷電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子換向無刷電機，例如開關磁阻電機、高頻感應電機、無刷交流電機和無刷直流電機。特別是本發明還涉及一種電子換向無刷電機設計和組裝工藝，用以提供一種堅固的無刷電機，這種電機能夠滿足各種應用條件下的獨特功能要求，比如便攜式臺鋸、斜切鋸、現場鋸和組合鋸。特別地，本發明涉及一種電子換向的無刷電機設計，該電機設計包括形成在電機殼體側壁上的凸出部分，電容器組件容納在其中，進而提供了一個具有相對較短軸長的電子換向無刷電機。
背景技術：
現有技術的電子換向無刷電機受到多種限制。一種限制是在氣流通過電機方面的限制。在典型的常規電機殼體中，空氣通過端蓋上的通孔吸入，經過電刷齒輪組和繞組，通過風扇排到電機的另一端。
在一個電子換向無刷電機中，空氣也是通過端蓋吸入，但是在該空氣能夠經過電機其它部分之前，其必須首先經過固定在殼體軸向端部的電子控制模塊的周圍。因此，由于導致空氣首先經過電子控制模塊，所以該電子控制模塊將阻礙氣流，其中該電子控制模塊包括一個容納了封裝的印刷電路板(PCB)的封裝盤。經過電子控制模塊之后，空氣向下流經由鋁制吸熱設備的突出散熱片所形成的通道，從而冷卻放在吸熱設備上的電子元件。隨后空氣繼續流到定子繞組處，穿過定子的四周，通過風扇排到電機端部。因此，在電子換向無刷電機中，電子控制模塊限制了氣流通過電機。
在電子換向無刷電機中，殼體鑄模工藝進一步增加了對氣流的阻礙作用。為了有效地模鑄并生產出該殼體，必須在其內部側(鐵芯)和外部側(空腔)上都具有斜度。由于通過采用現有的產品安裝接觸面所需件使得殼體開口的幾何尺寸是固定的，所以這種偏斜使殼體與電子控制模塊之間的距離相靠近(例如變窄)，進而進一步阻礙了氣流分布到電子控制模塊周圍并通過電機。
公知的電子換向無刷電機的第二種限制之處在于這種電機一般比傳統電機要長。由于其過長，電子換向無刷電機很難利用于許多種電力工具中，在這些電力工具中需要電機或殼體的整個軸向長度盡可能的短。這對于鋸來說尤其如此，例如斜切鋸和其它鋸，由于鋸(以及與該鋸連接的電機)以一定角度傾斜時，特別長的電機殼體會造成受到防護物或鋸臺的妨礙。例如，在一個TGS型組合鋸中，電機殼體的軸向長度必須足夠短，以使其不會突出超過鋸的框架。如果超出了鋸的框架，它將妨礙工作臺翻轉。
另一個例子，小型便攜式臺鋸中的電機的軸向長度應該足夠短，這樣當其與鋸齒輪相連時，電機殼體應該適于安裝到構成工作臺基底的外緣中。還有另外一個例子，在斜切鋸中，斜角以及斜切功能將要求電機的端部朝著工作臺傾斜，這樣電機的軸向長度應該足夠短，以使得當電機鏈接到一個斜角或斜切的傾斜位置時，電機不會接觸到工作臺上的防護物。
公知的電子換向無刷電機第三個受限之處在于在組裝過程中，不能夠保證轉子軸上的配準裝置與轉子極精確對準，以及不能保證位置傳感器與定子精確對準。該配準裝置可以為任何合適的寄存裝置，比如斷續器或磁鐵，位置傳感器可以為任何合適的傳感器，比如光傳感器或霍爾效應傳感器。在典型的電子換向無刷電機中，配準裝置相對于傳感器的位置可確定轉子相對于定子的位置。在電子換向無刷電機中，在電子控制器發出用于轉變電機繞組中磁通方向的電子轉換信號時，了解轉子的準確位置是極其重要的。如果配準裝置與轉子極沒有對準，或者位置傳感器與定子沒有精確對準，那么由位置傳感器檢測的配準裝置的位置將提供一個轉子相對于定子的不準確的位置指示。如果轉子位置沒有得到精確的測定，那么電子開關電機將會立即失去功率和轉矩。
公知的電子換向無刷電機的第四種受限之處在于要滿足由保險商實驗所(UL)以及其它下屬代理商所描述的雙絕緣結構的要求。這種無需在電源線中需要接地線的雙絕緣電機設計已經在一般的電機中實現了。對于手持和工作臺安裝電力工具，由于這種交替的、接地的工具需要可以在工作地點獲得固定的接地連接，而通常在工作地點又并非如此，所以雙絕緣結構對于手持和工作臺安裝電力工具是優選結構。基本需求就是這種設計必須可以在諸如繞組的工作元件和諸如軸或螺釘的任何用戶容易碰觸到的金屬元件之間提供至少兩級絕緣。公知的電子換向無刷電機沒有實施雙絕緣結構設計。
因此，希望提供一種可提供加強的氣流通過電機的電子換向無刷電機設計。進一步也希望提供一種電子換向無刷電機，其具有適于應用到需要更短電機中的整體軸向長度。更進一步，還希望提供一種電子換向無刷電機設計，該設計可以確保在電機組裝期間，光編碼器與轉子極精確對準，確保光傳感器與定子精確對準。另外，還希望提供一種電子換向無刷電機，該電機可以應用雙絕緣設計而不會大幅增加成本或令制造和/或組裝整個電機復雜。

發明內容
本發明涉及一種電子換向無刷電機設計，其克服了前述各種缺點。在優選方式中，本發明涉及一種無刷交流電機，但是，本發明也可應用于無刷直流電機。
本發明的一個方面在于電機的殼體具有偏斜角度，這可以加強通過電機的氣流以使得更有效地冷卻電機。
本發明的第二個方面在于，該電子換向無刷電機設計提供了一種電容器安裝布置，其使得電機整個軸向長度變得更短。薄膜電容與電機的電子控制系統相連，安裝在一個獨立的電路板上。該電路板適合滑動插入殼體的突起或凸出部分中，該突起或凸出部分形成在殼體側壁上而不是在殼體的軸端。因此，這使殼體的整個軸向長度可以變得更短，進而使電機有更廣泛的應用，在這些應用中，該電機必須能夠處于不同的位置而不會妨礙到與之關聯的工具的其它元件。
本發明的第三個方面在于，電子換向無刷電機提供一種殼體，該殼體可以使定子與諸如光傳感器的位置傳感器相對彼此精確對準。這利用殼體模鑄鐵芯可以實現，這種模鑄鐵芯產生一個含有橋和定子定位凸緣的殼體，其中，位置傳感器安裝在所述的橋上。典型地，殼體的模鑄鐵芯在殼體的內表面上形成定位凸緣，定位凸緣用于在插入到殼體中時精確對準定子，但是模鑄鐵芯不包括位置傳感器的安裝橋。通過模鑄殼體以含有一個位置傳感器安裝橋和定子定位凸緣，可以避免位置傳感器的位置相對于定子變化。因此，位置傳感器和定子可以在安裝時可以精確對準，而無需在組裝電機過程中在對準過程或檢驗上浪費時間。
本發明的第四個方面在于，電子換向無刷電機包括一個雙絕緣(DI)特征，從而不再需要電源線中的直接接地電纜。該DI設計包括定子和定子繞組之間的絕緣帶，和設置在轉子軸和轉子疊片之間的絕緣套筒。因此，在用戶容易接觸到的金屬部分與電流流經電機的部分之間具有兩個絕緣層。可選擇地，該支撐定子的電機殼體也可以由不導電材料構成。


從詳細說明和附圖中可以更充分地理解本發明，其中圖1是本發明優選實施例中的電子換向無刷電機的透視圖；圖2是圖1中的電機的分解圖，示出了電機組件是如何組裝的。
圖3是圖2中的電機殼體頂端內部的分解圖；圖4是圖2中的電機頂端的分解圖，示出了電機頂端的組件是如何組裝的；圖5是圖4中的殼體的分解圖，示出了薄膜電容器是如何滑動插入到電機殼體凸出部分中的；圖6是圖5所示電容器組件的另一實施方式；
圖7是圖5所示的電機殼體凸出部分的截面圖；圖8是圖2所示的定子疊片組的分解圖；圖9是圖2所示的定子和轉子組件的分解圖；圖10是圖1所示的電機的截面圖；圖11是圖1所示的電機殼體的示意圖，示出了用于模鑄殼體的鐵芯和空腔的分隔線位置。
具體實施例方式
圖1是本發明優選實施例中的電子換向無刷電機10的透視圖。電機10是整裝電機，其可以直接用螺栓固定到齒輪箱或其它產品，比如電力工具，的支持裝置上。電機10包括一個塑料電機殼體14，該塑料電機殼體14具有一個從電機殼體的側壁外表面突出的一體形成的凸出部分18，其中，多個電容器(未示出)嵌入其中。殼體14在頂端通過一個具有通風孔的端蓋22閉合，并在相對的近端利用一個軸承端蓋26閉合。
圖2是電機10(圖1中示出)的分解圖，示出了電機10組件是如何組裝的。定子疊片組30、轉子34和隔板38環狀地裝配到殼體14中。定子疊片組30包括一個安裝有定子繞組的鋼疊片組(將在下文參考圖8描述)。該定子繞組順次通入電流，進而形成旋轉磁場。利用多個形成在殼體14的側壁內表面14a上的定位凸緣40，將定子疊片組30準確地定位在殼體14中。定位凸緣40安裝在定子疊片組30內部所整體形成的定子通道42中。定子疊片組30隨后壓入殼體14中，具有一個過盈配合，并在適當位置采用兩個螺絲(未示出)緊固。
轉子34沒有繞組，并且被支撐在第一軸承44和第二軸承46之間，其中，第一軸承44由軸承端蓋26支撐，第二軸承46由一整個軸承座(未示出)支撐，裝入電機殼體14。轉子34包括一個軸50，一個絕緣管或套筒54，一個鋼疊片組58和一個有助于引導空氣通過電機10的冷卻風扇62。利用互鎖、焊接、楔入或者壓焊將鋼疊片組裝在一起，形成疊片組58。絕緣套管54被壓放在軸50上，轉子疊片組58壓放在絕緣管54上。軸50與一個產品齒輪箱(未示出)連接，齒輪箱接著與一個諸如鏈條的工具元件連接。定子繞組產生的旋轉磁場對轉子疊片組58施加一個力，使轉子疊片組58繞軸50的中心線旋轉，從而傳遞轉矩給軸50，接著軸50將轉矩傳遞給產品齒輪箱中的齒輪。轉子疊片組58包括多個四轉子極68，盡管并入更大或更小的多轉子極68會更有利。
轉子34還包括一個配準裝置66，例如斷續器。用在這里的配準裝置66指的是斷續器，但是，配準裝置66可以為任何合適的配準裝置，比如磁體。斷續器66具有多個四個葉片66a，在圖2中只能看到其中的三個。斷續器66為塑料部分，安裝在軸50的末梢或后面或端部，并與位置傳感器(下文參考附圖3描述)接觸以給電子控制器提供與轉子位置有關的數據和轉子速度。利用安裝在軸承46外徑和軸承支撐臂之間的柔性材料(未示出)，例如橡膠塞或橡膠套，可以防止第二軸承46的外徑(OD)滑動或轉動。在定子30、隔板38和轉子34環狀裝配到殼體14中之后，軸承端蓋26裝配到第一軸承44上面并裝到殼體開口的定位點上，隨后用四個螺釘(未示出)固定到塑料殼體14上。
圖3是電機殼體14(見圖2)頂端內部的分解圖。在殼體14的一體軸承支撐(未示出)后面是一個橋70，該橋70支撐著位置傳感器74。在優選實施方式中，位置傳感器74包括一個光傳感器，這里指的是光傳感器74。然而，位置傳感器74可以為任何其它適合的傳感器，例如霍爾效應傳感器。橋70與殼體14的端壁72一體形成并從端壁72上突出出來。光傳感器74插到橋70的上部70a的下方，這樣它能夠大體裝配到橋內部的中空區71中。光傳感器74包括翼片74a和74b，翼片74a包括孔75，翼片74b包括孔77。光傳感器74在翼片74b處利用緊固件(未示出)與橋70連接，這個緊固件延伸穿過形成在橋70上部70a的孔80并穿過孔77。端壁72包括一對向外突出的安裝突起72a和72b，安裝突起72a包括一個盲孔72c，安裝突起72b包括一個通孔72d。光傳感器74的翼片74a位于安裝突起72b的上面，這樣孔75與通孔72d可以對準。
一旦裝配到橋70中，如前所述，光傳感器74由一個中空塑料的傳感器蓋78覆蓋。光傳感器74向上受到蓋78的限制而向下受到第二軸承46的限制，這為殼體光傳感器74形成了一個密封的腔。這個密封腔保護光傳感器74不會受到污垢、灰塵、油和潮氣的污染，并能防止外部光源的意外觸發。另外，電機殼體14的頂端包括突起81，用于將通風端蓋22(圖1中示出)放到電機殼體14的頂端上。
光傳感器74與斷續器66(圖2中示出)接觸以提供與轉子34位置和速度有關的數據。在軸50和斷續器66轉動的時候，斷續器66的葉片66a的經過由光傳感器74來檢測，從而向主控制PCB(下文參考圖4描述)提供數據。主控制PCB利用該數據確定電機10正確運行的關鍵性信息，例如轉子疊片組58相對于定子疊片組30(圖2中示出)的相對位置和轉子疊片組58的速度。因此，斷續器葉片66a與轉子極68(圖2中示出)的對準，以及定子疊片組30與光傳感器74的對準對于準確的電機操作是非常重要的。
通過從與定子定位凸緣40處在鑄件同一鐵芯側來模鑄出橋70，可實現定子疊片組30與光傳感器74的精確對準。橋70包括傳感器安裝結構，比如孔80和安裝突起72b，以精確地將光傳感器74定位在橋70中。定子定位凸緣40鍵連接到定子疊片組溝槽42(圖2中示出)中，這樣定子疊片組30沿精確方向裝配到殼體14中。因此，在橋70中限定出傳感器安裝特征的加工也限定出了定位凸緣40。橋70和定子定位凸緣40都并入模件的鐵芯側，這確保了這些重要的結構組件一體地形成在同一部分(即殼體14)上。這足以確保光傳感器74相對于定子疊片組30位置的對準可以受到非常精確的控制，并進一步降低了在電機10組裝期間定子疊片組30未對準的可能性。有利的是，由于不再需要花時間試著手動對準這些組件，所以可以顯著地降低組裝時間。
圖4是電機10(圖2示出)頂端的分解圖，該圖給出了電機10頂端組件是如何組裝的。一個主控制PCB82裝配在光傳感器74的后面，同時，優選一對電容器86，例如大薄膜電容器，安裝在電容器PCB94上并容納在凸出部分18中，突出部分18與電機殼體14的側面是一體的。
主控制PCB82在塑料封裝盤98中裝入環氧樹脂，塑料封裝盤裝配到塑料突起81上，并裝配到另一個從電機殼體14延伸出來的塑料突起(未示出)上。另外，主控制PCB82具有兩個裝配在主控制PCB82相對外圍邊緣上的翼形鋁散熱片102和106。四個開關裝置，在一種優選結構中包括絕緣柵極雙極性晶閘管(IGBTs)，它們被固定在散熱片102和106之中的一個上，并且焊接到主控制PCB82上。另外，四個二極管被安裝到散熱片102和106之中的另外一個上。在全部組件74、78、82、94和98插入到殼體14中后，將通風端蓋22置于這些組件的上面并固定在殼體14上。
有多個連接(未示出)連接到主控制PCB82上，包括輸入交流電源、到電機引線的連接、到光傳感器74的連接和從產品上各種開關引出的最終信號電平引線，例如觸發開關，工作臺位置鎖存開關或速度控制電位器。這些連接可以直接焊接到主控制PCB82上并采用封裝化合物連接，或者，也可利用端子連接。所有的外部引線，比如交流電源和信號電平開關輸入引線，被扎成一個單獨的、多導體線纜(未示出)，從相對凸出18的側面離開電機殼體14。
圖5是電機殼體14(圖4中示出)的分解圖，示出了如何將電容器86可滑動地插入到電機殼體凸出部分18中。為了實現無刷電機10應用到通常典型電機的使用條件下，電機的整個軸向長度必須與典型通用電機的軸向長度相似。
在優選實施方式中，電機殼體14包括一體形成的凸出部分18，它形成在殼體14的一個側面。突出部分18容納著電容器組件108，進而使電機10的整個軸向長度最小化。電容器組件108包括電容器86、電容器PCB94、緊固件110和加強桿114。電容器86焊接到電容器PCB94上，并隨后利用緊固件110，例如尼龍電纜帶，固定到電容器PCB94上。加強桿114最好包括含有縱向槽的塑料段，加強桿114裝入電容器PCB94的兩個相對縱向邊緣上，進而為電容器PCB94增加結構剛性。在一種實施方式中，加強桿114可暫時連接到電容器PCB94上，例如利用夾子或撳鈕裝置。在另一種實施方式中，加強桿114永久地固定在電容器PCB94上，例如利用粘膠劑或鉚接到電容器PCB94和加強桿114的固定夾。加強桿114沿電機殼體凸出部分18的內壁裝配到相應的溝槽116中。在優選實施方式中，加強桿114要偏斜，所以具有錐形形狀。
加強桿114滑動插入到相應的溝槽116中，溝槽也要偏斜，然而加強桿114和對應溝槽116的形狀不會受到限制。在電機殼體凸出部分18基部上和通風端蓋22中的端槽117(圖7中示出)可獲得電容器PCB94的端部。電容器PCB94利用柔性引線118與主控制PCB82電連接，柔性引線118是插入到殼體14側壁中的孔120中的。引線118優選包括帶狀線纜，但也可以是任何合適的電連接元件。
圖6是電容器組件108(圖5中示出)的另一實施方式，其中電容器PCB94和加強桿114由托架代替。在這個實施方式中，電容器86的電路包含在主控制電路PCB82(圖4中示出)上，電容器86與主控制電路PCB82經由柔性引線118連接。托架121由任何合適材料制成，如塑料，并成形為具有一個可貼附電容器86的平面，一對縱向側條，其允許電容器組件108按照與加強桿114相同的方式滑動插入到溝槽116中，這種方式參考圖5已經在前面描述過了。或者，托架120成形為具有一個帶有縱向邊的平面，該縱向邊滑動插入到溝槽116中。電容器86可以按任何合適方式貼附到托架121上。例如，電容器86可以具有擰到托架121上凸臺上的接線片，或者具有可使電容器86嵌入托架121或利用線纜帶可使電容器86貼緊托架119的鎖定特征。
在另一實施方式中，托架121為盤形，并具有一對縱向邊或一對縱向側條，允許電容器組件108滑動插入到溝槽116中。電容器86在盤形托架121內部裝入環氧樹脂，并與主控制PCB82上的電容器電路經由柔性引線118電連接。在另一實施方式中，電容器86的電路位于PCB上，其沿電容器86裝到盤形托架121的內部，并與主控制PCB82經由柔性引線118電連接。
圖7是凸起部分18(圖5中示出)的截面圖，示出了在電容器組件108(圖5中示出)滑動插入到凸起部分18中時可捕獲PCB94端的端槽117。如前所述，端槽117位于電機殼體凸起部分18的基部并在通風端蓋22中。當電容器組件108經由溝槽116完全插入到凸起部分18中時，PCB94的引導邊在位于凸起部分18基部的端槽117中露出。另外，當通風端蓋22與連接到殼體14時，PCB94的延伸邊緣在位于端蓋22中的端槽117中露出。當組裝電機10時，端槽117又增加了PCB94的剛性和電容器組件108的穩定性。
圖8是定子疊片組30(圖2中示出)的分解圖。在優選實施方式中，定子疊片組30包括一個疊片組，稱作“統一疊片組”，疊片組彼此互鎖、焊接、用楔子加固和粘接。將多個第一絕緣帶122制成定子槽124的形狀，它們在繞組或線圈126插入到定子槽124中之前插入到定子槽124中的，并在定子疊片組30的每一端延伸。多個第二絕緣帶128(圖9中示出)，通常稱作“頂條”或“線圈支柱”，在繞組126插入到定子槽124中之后，它們被楔入繞組126和定子槽124開口之間，并在定子疊片組30的每一端延伸。第一絕緣帶122和第二絕緣帶128在電機10的電流輸送組件和電機10的金屬部分之間提供了一個電絕緣層，其中電機的金屬部分用戶通常可以接觸到，這里稱為“易接觸到的金屬”。例如，如果電機10用于手持電鋸中時，轉子軸50則被認為是易接觸到的金屬，原因在于其通過與鋸齒輪箱接觸的金屬對金屬導電而連接，該鋸齒輪箱通過與鋸刀片的金屬對金屬導電而連接。
圖9是定子疊片組30(圖8中示出)、轉子疊片組58和軸50(圖2中示出)的分解圖，示出了根據本發明電機10優選實施方式而實現的雙絕緣特征。電子換向無刷電機10(圖2中示出)在易接觸到的金屬和電流流經的電機10部分之間包括兩個絕緣層。一個絕緣層包括一個處于軸50和轉子疊片組58之間的絕緣套管54。絕緣套管54由不導電的、諸如玻璃纖維的電絕緣材料制成。絕緣套管54被壓到軸50上，轉子疊片組58隨后被壓到絕緣套管54上。
另一個絕緣層包括多個第一絕緣帶122和多個第二絕緣帶128。第一絕緣帶122由電絕緣材料制成并在定子繞組126裝到定子槽124之前裝配到定子槽124中，這樣第一絕緣帶在定子繞組126和定子疊片30之間提供了的第一部分電絕緣。第二絕緣帶128也由電絕緣材料制成，并在繞組126插入到定子槽124中之后裝配到定子槽124中，這樣第二絕緣帶128在定子繞組126和定子疊片30之間提供了第二部分電絕緣。第一絕緣帶122和第二絕緣帶128的組合完全包圍住了定子繞組126插入定子槽124中的那部分，進而在繞組126和定子疊片組30之間提供了徹底的電絕緣。用于構成第一絕緣帶122和第二絕緣帶128的材料可以是任何適合絕緣的材料，比如，聚酯薄膜或由聚酯薄膜與其它諸如碎布紙或高熔點芳香族聚酰胺的材料組成的薄片。
因此，絕緣管54設置在軸50和轉子疊片58之間，第一絕緣帶122和第二絕緣帶128一起設置在定子疊片組30和繞組126之間，并提供了可抵抗可能發生的電沖擊的雙絕緣阻擋，這種可能的電沖擊指的是如果電機發生故障用戶可能會與易接觸到的金屬接觸，因此將引起電流流到工具的易接觸到的金屬部分上。
在另一個實施方式中，殼體14由不導電材料構成，進而在電機10內部提供了一個除前述雙絕緣阻擋之外的補充絕緣層。在另一個實施方式中，定子疊片組30利用諸如模鑄塑料支架、殼體或套筒(未示出)的非導電中間裝置而插入到電機殼體中，其中，在定子疊片組30安裝到殼體14里之前定子疊片組30插入到這個中間裝置中。在這個實施方式中，塑料支架將容納定子疊片組30并隨后裝配到殼體14中，進而在電流流經的電機10的部分與易接觸到的金屬之間提供了一個可替換的補充絕緣層。
圖10是電機10(圖2中示出)的截面圖。在電子換向無刷電機10中，空氣從通風端蓋22抽入，分散到封裝盤98和主控制PCB82的周圍，經過由鋁散熱片102和106的突出翼片所形成的通道，繼續流到定子繞組126上，經過并分散到定子疊片組30的周圍，經過冷卻風扇62，再自軸承端蓋26排出。
封裝盤98和主PCB82通過阻礙更多的空氣直通流量流入散熱片102和106中而阻止了這種氣流。對氣流的阻礙進一步還包括殼體14的模鑄工藝。為了有效的模鑄和生產出殼體14，必須在模鑄件的內部鐵心和外部腔側增加偏斜結構。這個偏斜結構閉合了殼體14內壁和封裝盤98之間的空間，進而進一步限制了氣流分散到電機中。
圖11是殼體14(圖2中示出)的示意圖，示出了用于模鑄殼體14的鐵心和空腔的分隔線的位置。殼體14設計成在殼體14的頂端或后部具有比公知的電子換向無刷電機殼體更大的面積。所增加的面積在封裝盤98(圖4中示出)周圍提供更大的空間，這將會允許增強的氣流通過電機10(圖1中示出)。
通常，當為諸如電機殼體14的電機殼體設計模制工具時，要在模制工具上設計成鐵心上具有特定的偏斜角度θ，以及在空腔中具有特定偏斜角度α，以使殼體可以更輕易地從模鑄件上卸下。并入鐵心和空腔中的斜度在殼體的側壁上形成錐度，殼體側壁從鐵心和空腔之間的分隔線處延伸出去。明確地說，空腔中的偏斜角度α在殼體的外表面上形成了錐度。
在模鑄過程中，鐵心和空腔結合和分開處的接觸面被稱為分隔線。偏斜角度θ和α是相對垂直于分隔線的平面測得的。由于偏斜角度α在外部表面上形成了錐度，因此，分隔線離殼體頂端越遠，或者分隔線離基部端越近，則殼體的頂端外徑也會越小。殼體頂端的內徑直接與該外徑有關。因此，分隔線離殼體的頂端越遠，頂端的內部直徑將越小，從而為空氣在殼體頂端的流動提供更少的范圍。
參考圖11，殼體14的分隔線位于更靠近殼體14頂端“D”的位置，而不是像公知的電機殼體那樣處于或鄰近殼體14的基部端“P”。將分隔線更靠近殼體14頂端D將減少外表面130的錐度量，因此提供了增大的頂端外徑，進而提供了增大的殼體14的頂端內徑。增大的內徑增加了頂端處的面積，從而為空氣在封裝盤98(圖4中示出)周圍的流動提供更大的空間。
因此，電子換向無刷電機10提供了一種標準電機，其可以裝配到針對典型通用電機的現有安裝配置中。電機10包括一個具有凸出部分的殼體，其中兩個大電容設置在凸出部分中，從而提供了一種無刷電機，該無刷電機具有與典型通用電機可以相比的整體軸向長度。另外，位置傳感器與定子的精確對準通過模鑄安裝特性得以實現，這種模鑄安裝特性是采用同一模制鐵心針對位置傳感器和定子的安裝特性。另外，電機10實現了電子換向無刷電機中的雙絕緣設計。再有，電機10的設計通過移動模制鐵心和空腔的分隔線的位置而改善了氣流通過電機，從而允許殼體采用更小的錐度進行模鑄，進而為空氣在電機的電子控制模塊周圍的流動提供更多的空間。
雖然本發明已經描述了幾種實施方式，但是，對本領域技術人員來說，本發明可以在權利要求的范圍和精神內進行調整改變。
權利要求
1.一種電子換向無刷電機，包括一個電機殼體，限定了一個腔，該腔成形為至少部分地接收轉子，該電機殼體包括一個一體形成的側壁，該側壁上具有一個凸起部分，該凸起部分限定了一個中空區，這個中空區偏離該腔，以沿該腔的徑向朝外方向的側壁設定該中空區的界限；和一個電容組件，包括一個印刷電路板和至少一個電容器，所述電容器組件容納在所述凸起部分中，并對電子換向無刷電機的換向進行電控制。
2.根據權利要求1的電機，其中所述電容器組件滑動插入到所述凸起部分中。
3.根據權利要求1的電機，其中所述凸起部分包括多個沿所述凸起部分側壁內表面定位的溝槽。
4.根據權利要求3的電機，其中所述電容器組件包括一個包括多個縱向邊的電容器印刷電路板(PCB)；和至少一個安裝在所述電容器PCB上的電容器。
5.根據權利要求4的電機，其中所述電容器PCB的所述縱向邊滑動插入到所述溝槽中。
6.根據權利要求4的電機，其中所述電容器組件進一步包括多個加強桿，所述加強桿中的一個連接到所述電容器PCB的每個所述縱向邊，并且，所述加強桿滑動插入到所述溝槽中。
7.根據權利要求6的電機，其中所述加強桿具有錐形形狀，所述溝槽具有相應的錐形形狀。
8.一種構造電子換向無刷電機的方法，該方法包括提供一個電機殼體，該電機殼體具有形成在該電機殼體側壁上的凸起部分；提供一個電容器組件；和將該電容器組件滑動插入到該凸起部分中。
9.根據權利要求8的方法，其中提供一個電容器組件包括提供一個電容器印刷電路板(PCB)，該電容器印刷電路板具有多個縱向邊；和將至少一個電容器安裝到該電容器PCB上。
10.權利要求9的方法，其中滑動插入包括沿該凸起部分側壁的內表面提供多個溝槽；和將該電容器PCB的縱向邊滑動插入溝槽中。
11.根據權利要求8的方法，其中提供一個電容器組件包括提供一個具有多個縱向邊的電容器PCB；在該電容器PCB上安裝至少一個電容器；和將加強桿連接到每個縱向邊。
12.根據權利要求11的方法，其中滑動插入包括沿該凸出部分側壁的內表面提供多個溝槽；和將該加強桿滑動插入到溝槽中。
13.根據權利要求11的方法，其中連接一個加強桿包括將一個具有錐形形狀的偏斜加強桿連接到每個縱向邊。
14.根據權利要求13的方法，其中滑動插入包括提供多個沿該凸出部分側壁的內表面定位的溝槽，該溝槽具有對應于偏斜加強桿錐形形狀的錐形形狀；和將該偏斜加強桿滑動插入到偏斜溝槽中。
15.一個電子換向無刷電機，包括一個電機殼體，包括一個形成在所述電機殼體側壁上的凸出部分；多個沿所述凸出部分側壁的內表面定位的溝槽；利用所述溝槽滑動插入到所述凸出部分中的一個電容器組件。
16.根據權利要求15的電機，其中所述電容器組件包括一個電容器印刷電路板(PCB)，包括多個縱向邊，所述縱向邊滑動插入到所述溝槽中；和至少一個安裝在所述電容器PCB上的電容器。
17.根據權利要求15的電機，其中所述電容器組件包括一個電容器PCB，包括多個縱向邊，至少一個安裝在所述電容器PCB上的電容器；一個與所述電容器PCB的每個縱向邊連接的加強桿，所述加強桿滑動地插入到所述溝槽中。
18.根據權利要求15的電機，其中所述電容器組件包括一個包括多個縱向邊的電容器PCB，至少一個安裝在所述電容器PCB上的電容器，和具有錐形形狀的偏斜加強桿，該偏斜加強桿連接到所述電容器PCB的每個所述縱向邊。
19.根據權利要求18的電機，其中所述溝槽具有一個對應于所述偏斜加強桿錐形形狀的錐形形狀，其中所述偏斜加強桿滑動插入到所述偏斜溝槽中。
全文摘要
一種電子換向無刷電機(10)，包括一個電機殼體(14)、一個形成在電機殼體(14)側壁上的凸出部分(18)，和一個容納在該凸出部分(18)中電容器(86)組件。該電容器(86)組件包括一個電容器印刷電路板(PCB)(94)，該電容器印刷電路板(94)具有多個縱向邊和至少一個安裝在該PCB上的電容器(86)。該凸出部分(18)包括多個沿凸出部分側壁內表面定位的溝槽(116)，電容器(86)的縱向邊緣滑動插入到該溝槽中。
文檔編號H02K29/08GK1606820SQ02825653
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月20日 優先權日2001年12月20日
發明者邁克爾·杰弗里·艾格尼斯, 加勒特·帕特里克·麥考密克, 理查德·托馬斯·沃爾特, 克里斯多佛·賴安·雅恩科 申請人:布萊克和戴克公司