相關(guān)和共同待決申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2015年2月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)62/114,446、于2015年8月28日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)62/211,028和于2015年10月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)62/242,143的申請(qǐng)日和公開(kāi)內(nèi)容的權(quán)益，所述專(zhuān)利申請(qǐng)全部以引用方式并入本文，就好像在本文中敘述所有參考文獻(xiàn)一樣。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及一種電機(jī)，并且具體地說(shuō)涉及一種軸向無(wú)刷dc電機(jī)。

發(fā)明背景

對(duì)于更為小巧且更成本有效的軸向無(wú)刷dc電機(jī)存在持續(xù)的需求，所述軸向無(wú)刷dc電機(jī)提供與更為龐大且不太成本有效的軸向無(wú)刷dc電機(jī)相同的輸出性能。本發(fā)明滿足了這個(gè)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明總體涉及一種軸向無(wú)刷dc電機(jī)，所述軸向無(wú)刷dc電機(jī)包括定子；轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括磁鐵；細(xì)長(zhǎng)套筒襯套，所述細(xì)長(zhǎng)套筒襯套延伸穿過(guò)定子，套筒襯套限定內(nèi)部通孔并且包括第一和第二相對(duì)的遠(yuǎn)側(cè)軸承套環(huán)；細(xì)長(zhǎng)軸，所述細(xì)長(zhǎng)軸延伸穿過(guò)套筒襯套的內(nèi)部通孔；第一軸承，所述第一軸承處于套筒襯套中的第一軸承套環(huán)中并且包圍所述軸的第一端，以便允許所述軸相對(duì)于套筒襯套和定子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；以及第二軸承，所述第二軸承處于套筒襯套中的第二軸承套環(huán)中并且包圍所述軸的第二相對(duì)端，以便允許所述軸和轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，第二軸承是推力滾珠軸承，所述推力滾珠軸承包括夾在相對(duì)的上部軸承座圈與下部軸承座圈之間的滾珠，上部軸承座圈和下部軸承座圈包括相應(yīng)的套環(huán)，所述套環(huán)具有相應(yīng)的滾珠軸承鄰接表面，所述滾珠軸承鄰接表面允許軸承座圈相對(duì)于彼此和由推力滾珠軸承支撐的軸的推力、徑向支撐/自對(duì)準(zhǔn)以及角度調(diào)整的組合。

在一個(gè)實(shí)施方案中，第二軸承是推力滾珠軸承，所述推力滾珠軸承包括夾在相對(duì)的上部軸承座圈與下部軸承座圈之間的滾珠，上部軸承座圈和下部軸承座圈包括相應(yīng)的套環(huán)，所述套環(huán)具有相應(yīng)的滾珠軸承鄰接表面，上部和下部軸承鄰接表面中的一個(gè)沿循滾珠的輪廓，并且上部和下部滾珠軸承鄰接表面中的另一個(gè)是成角度放置的平坦表面。

在一個(gè)實(shí)施方案中，上部軸承座圈上的滾珠軸承鄰接表面沿循滾珠的輪廓，并且下部軸承座圈上的滾珠軸承鄰接表面成角度放置并且是平坦的，以允許軸承座圈相對(duì)于彼此和由推力軸承支撐的軸的推力、自定中心、徑向支撐以及對(duì)準(zhǔn)的組合。

在一個(gè)實(shí)施方案中，上部軸承座圈上的滾珠軸承鄰接表面成角度放置并且是平坦的，并且下部軸承表面上的滾珠軸承鄰接表面沿循滾珠的輪廓，以允許軸承座圈相對(duì)于彼此和由推力軸承支撐的軸的推力、徑向支撐和自對(duì)準(zhǔn)的組合。

在一個(gè)實(shí)施方案中，第一軸承和第二軸承以背對(duì)背的關(guān)系定位在第一軸承套環(huán)和第二軸承套環(huán)中。

在一個(gè)實(shí)施方案中，定子包覆模制構(gòu)件包圍線圈并且限定套筒襯套和轉(zhuǎn)子的殼體。

在一個(gè)實(shí)施方案中，定子短路環(huán)包括耦合至相應(yīng)的線圈的相應(yīng)的端子，定子短路環(huán)在定子包覆模制構(gòu)件中延伸。

在一個(gè)實(shí)施方案中，定子包括多個(gè)線圈，所述多個(gè)線圈布置成并聯(lián)連接的相應(yīng)的線圈對(duì)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，定子包括多個(gè)線圈，所述多個(gè)線圈布置成串聯(lián)連接的相應(yīng)的線圈對(duì)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，杯狀磁鐵限定用于盤(pán)狀金屬極片的插座。

在一個(gè)實(shí)施方案中，杯狀磁鐵包括邊緣并且適于產(chǎn)生磁通量，所述磁通量適于行進(jìn)通過(guò)磁鐵的邊緣并且通過(guò)磁通量傳感器。

在一個(gè)實(shí)施方案中，金屬極片在其周邊區(qū)域中限定槽口，所述槽口鄰近磁鐵的邊緣定位以便增強(qiáng)磁鐵的邊緣和磁通量傳感器附近的磁通量的密度。

本發(fā)明還涉及一種軸向無(wú)刷dc電機(jī)，所述軸向無(wú)刷dc電機(jī)包括定子，所述定子包括多個(gè)線圈；定子包覆模制構(gòu)件，所述定子包覆模制構(gòu)件包圍線圈并且限定套筒襯套以及轉(zhuǎn)子的殼體，所述套筒襯套包括第一和第二軸承套環(huán)；轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括磁鐵并且定位在限定于定子包覆模制構(gòu)件中的轉(zhuǎn)子殼體中；電機(jī)軸，所述電機(jī)軸延伸穿過(guò)定子包覆模制組件的套筒襯套并且加以耦合以相對(duì)于并且隨著所述轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以及第一和第二軸承，所述第一和第二軸承安置在定子包覆模制組件的套筒襯套中的相應(yīng)的第一和第二軸承套環(huán)中，并且將電機(jī)軸安裝在電機(jī)中以便連同轉(zhuǎn)子一起相對(duì)于定子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，定子短路環(huán)包括耦合至線圈的端子，定子包覆模制構(gòu)件包圍定子短路環(huán)。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種軸向無(wú)刷dc電機(jī)，所述軸向無(wú)刷dc電機(jī)包括定子；可旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸，所述可旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸延伸穿過(guò)定子；以及轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子覆蓋定子并與其隔開(kāi)，并且加以耦合以與電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子包括磁鐵，所述磁鐵產(chǎn)生適于被磁通量傳感器感測(cè)的磁通量，磁鐵包括邊緣并且磁通量傳感器覆蓋磁鐵的邊緣并與其隔開(kāi)，磁通量適于行進(jìn)通過(guò)磁鐵的邊緣和磁通量傳感器。

在一個(gè)實(shí)施方案中，磁鐵呈杯子的形狀，所述杯子包括邊緣并且還包括金屬極片，所述金屬極片安置在杯狀磁鐵中；并且包括周邊槽口，所述周邊槽口在其中形成在金屬極片鄰近磁鐵的邊緣的區(qū)域中以便增強(qiáng)所述邊緣和磁通量傳感器附近的磁通量的密度。

存在根據(jù)以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案的描述、附圖和所附權(quán)利要求將更容易顯而易見(jiàn)的本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖簡(jiǎn)述

附圖形成說(shuō)明書(shū)的部分，并且貫穿附圖，采用相似數(shù)字來(lái)表示相似部件，在所述附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的透視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的垂直截面圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的分解圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的推力/徑向軸承的一個(gè)實(shí)施方案的放大垂直截面圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的推力/徑向軸承的另一個(gè)實(shí)施方案的放大垂直截面圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的推力/徑向軸承的另一實(shí)施方案的放大垂直截面圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的定子的簡(jiǎn)化俯視平面圖；

圖8是用于并聯(lián)連接和耦合根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的定子的線圈的電路的示意圖；

圖9是用于串聯(lián)連接和耦合根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的定子的線圈的電路的示意圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明的具有定子包覆模制構(gòu)件的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的實(shí)施方案的透視圖；

圖11是圖10所示的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的垂直截面圖；

圖12是圖10所示的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的分解透視圖；

圖13是圖10所示的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的部分透視、部分垂直截面圖；并且

圖14是根據(jù)本發(fā)明的具有杯狀轉(zhuǎn)子磁鐵的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的垂直截面圖。

具體實(shí)施方式

圖1、圖2和圖3展示了根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)10，所述電機(jī)包括定子或定子組件12、轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子組件14、套筒襯套16、滾珠軸承18、推力軸承20以及細(xì)長(zhǎng)電機(jī)軸21。在所示的實(shí)施方案中，軸向無(wú)刷dc電機(jī)10是三相八極六槽軸向無(wú)刷dc電機(jī)。

定子組件12包括呈盤(pán)子的形式和形狀的平坦基座22，所述平坦基座限定中心通孔或孔隙23；內(nèi)部周向臺(tái)肩24，所述內(nèi)部周向臺(tái)肩由基座22中限定其中心通孔23的內(nèi)壁限定；以及多個(gè)周邊電機(jī)安裝支架25，每個(gè)周邊電機(jī)安裝支架限定多個(gè)電機(jī)安裝通孔27。在所示的實(shí)施方案中，基座22由粉末金屬制成。多個(gè)定子電樞柱25(即，在圖1、圖2和圖3的實(shí)施方案中為六個(gè))統(tǒng)一從基座22的內(nèi)表面正交地向上和向外突出。在所示的實(shí)施方案中，電樞柱25的形狀大體是三角形，并且以相對(duì)于彼此和中心通孔或孔隙23間隔開(kāi)的關(guān)系圍繞中心通孔或孔隙23延伸整個(gè)圓周。此外，在所示的實(shí)施方案中，電樞柱25中的每一個(gè)的相應(yīng)的側(cè)面25a和25b向內(nèi)朝向彼此并沿中心通孔或孔隙23的方向會(huì)聚。

定子組件12還包括多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的熱塑性線圈架26，每個(gè)線圈架限定中心細(xì)長(zhǎng)芯體或卷筒27，所述中心細(xì)長(zhǎng)芯體或卷筒限定中心細(xì)長(zhǎng)通孔27a。中心細(xì)長(zhǎng)芯體或卷筒27具有與相應(yīng)的電樞柱25的三角形形狀互補(bǔ)的三角形形狀。

電線圈組28分別圍繞線圈架26的芯體或卷筒27延伸。線圈架26相對(duì)于彼此定位在基座22上，使得狹槽或間隙30被限定于線圈架26和線圈28中的每一個(gè)之間。所示的實(shí)施方案限定了六個(gè)狹槽或間隙30。

轉(zhuǎn)子組件14包括呈盤(pán)子的形式和形狀的平坦基座32，所述平坦基座限定中心通孔或孔隙34。基座32由粉末金屬制成。平坦磁鐵36抵靠轉(zhuǎn)子基座32的底面38的外表面安置。在所示的實(shí)施方案中，磁鐵36呈盤(pán)子的形式和形狀并且限定中心通孔或孔隙39，所述中心通孔或孔隙在直徑上大于限定于轉(zhuǎn)子基座32中的中心通孔或孔隙34并與其隔開(kāi)。在所示的實(shí)施方案中，磁鐵36由壓縮粘結(jié)的neo鐵氧體磁性材料制成，并且包括8個(gè)交替的n-s極。

轉(zhuǎn)子組件14和定子組件12相對(duì)于彼此以重疊關(guān)系定位，其中轉(zhuǎn)子組件14的磁鐵36的外部頂面以與定子組件12的電樞柱25、線圈架26和線圈28的外部頂面相對(duì)、隔開(kāi)且平行的方式定位。在這種關(guān)系中，兩個(gè)線圈28對(duì)(或四個(gè)線圈或兩相)響應(yīng)于轉(zhuǎn)子組件14和磁鐵36在任何換向階段的旋轉(zhuǎn)而受到激勵(lì)。

電機(jī)10的每個(gè)相的估計(jì)峰值轉(zhuǎn)矩常數(shù)為：

kt(nm/at)為約b空氣*(od²-id²)/4

其中：

kt(nm/at)–峰值轉(zhuǎn)矩常數(shù)

b空氣(t)–氣隙中的磁通量密度

od(m)–定子和磁鐵od

id(m)–磁鐵id

套筒襯套16、軸承18和20以及電機(jī)軸21以允許轉(zhuǎn)子組件14響應(yīng)于電機(jī)軸21的旋轉(zhuǎn)而相對(duì)于定子組件12旋轉(zhuǎn)的關(guān)系組裝。

細(xì)長(zhǎng)套管襯套16限定內(nèi)部細(xì)長(zhǎng)的中空?qǐng)A柱形孔40。徑向軸承接納套環(huán)42和44形成在套筒襯套16的相對(duì)端處，并且適于分別接納和安置滾珠軸承18和推力軸承20。徑向套環(huán)42和44的直徑大于套筒襯套16的直徑。上部套環(huán)44包括徑向部分44a，所述徑向部分從套筒襯套16徑向向外且正交地延伸；以及軸向部分44b，所述軸向部分從徑向部分44a的遠(yuǎn)端向外和向上延伸。

套管襯套16以一定關(guān)系延伸穿過(guò)電機(jī)10的中心，其中套筒襯套16被定子電樞柱25、線圈架26和線圈28包圍；套環(huán)42定位在限定于定子組件12的基座22中的中心通孔23中，并且抵靠定子基座22的內(nèi)部臺(tái)肩24安置；并且套環(huán)44定位在限定于磁鐵36中的通孔38中。更確切地說(shuō)，套環(huán)44以一定關(guān)系定位，其中徑向部分44a定位在線圈架26/線圈28與磁鐵36之間并且軸向部分44b延伸到通孔38的內(nèi)部中。因此，套筒襯套16以與電機(jī)10的縱向軸線l共線的關(guān)系延伸穿過(guò)電機(jī)10的中心并且穿過(guò)定子12。

電機(jī)軸21(具有細(xì)長(zhǎng)的且大體呈圓柱形的形狀)延伸穿過(guò)電機(jī)10的中心，并且更確切地說(shuō)延伸穿過(guò)套管襯套16的內(nèi)部孔40。電機(jī)軸21的第一端延伸穿過(guò)限定于定子組件12的基座22的中心中的通孔23，并且相對(duì)的第二端延伸穿過(guò)限定于轉(zhuǎn)子組件14的磁鐵32的中心中的通孔34。

徑向軸承18呈環(huán)的形式和形狀并且限定中心通孔19。徑向軸承18嵌套在套筒襯套16的套環(huán)42中，并且以一定關(guān)系定位和安裝在電機(jī)10中，其中徑向軸承18包圍電機(jī)軸21的下端，并且套筒襯套16的套環(huán)42包圍徑向軸承18，從而將電機(jī)軸21的下端以及因此電機(jī)軸21安裝在電機(jī)10中，以便相對(duì)于套筒襯套16和定子組件12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

軸承20是組合的推力和徑向軸承，所述軸承也呈環(huán)的形式和形狀，所述環(huán)限定中心通孔17；并且以包圍電機(jī)軸21的上端的關(guān)系嵌套和安置在套筒襯套16的上部套環(huán)44的內(nèi)部中，從而安裝電機(jī)軸21的上端以及因此電機(jī)軸21和轉(zhuǎn)子14，以便相對(duì)于套筒襯套16和定子12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

在圖4中更詳細(xì)地示出了軸承20，并且所述軸承包括推力、徑向支撐/自對(duì)準(zhǔn)以及角度調(diào)整特征的組合。

圖5所示的軸承20a是包括以下各項(xiàng)的組合的軸承：推力、自定中心、徑向支撐以及對(duì)準(zhǔn)特征。

圖6所示的軸承20b是包括以下各項(xiàng)的組合的軸承：推力、徑向支撐以及自對(duì)準(zhǔn)特征。

推力軸承20、20a和20b的結(jié)構(gòu)允許推力、徑向支撐、徑向?qū)?zhǔn)以及角度調(diào)整特征的組合結(jié)合到單一軸承中。

推力軸承20必須至少包括推力特征以及圖4、圖5和圖6所示的推力軸承的其他特征之一，以確保轉(zhuǎn)子組件14和軸21響應(yīng)于轉(zhuǎn)子組件14和軸21以相對(duì)較高的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力和加速度而適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，并且因此確保電機(jī)10的適當(dāng)功能。

推力軸承20、20a和20b中的每一個(gè)防止轉(zhuǎn)子組件14和電機(jī)軸21在x-y平面上移動(dòng)，并且因此使得轉(zhuǎn)子組件14和電機(jī)軸21適合于并適應(yīng)于高速和連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

圖4所示的軸承20包括多個(gè)金屬滾珠60，所述金屬滾珠夾在一對(duì)堆疊的且大體呈環(huán)形的上部軸承座圈62與下部軸承座圈64之間，每個(gè)軸承座圈限定相應(yīng)的中心通孔17并且包括相應(yīng)的周邊和周向延伸的套環(huán)63和65，所述套環(huán)具有相應(yīng)的弧形外部側(cè)表面，所述弧形外部側(cè)表面限定相應(yīng)的滾珠軸承接納凹部或凹穴66和68。

在圖4的實(shí)施方案中，座圈62的套環(huán)63延伸到座圈64的套環(huán)65的內(nèi)部17中，并且限定相應(yīng)的凹穴66和68的弧形表面以相對(duì)關(guān)系定位，并且與滾珠軸承60的外表面的相對(duì)區(qū)域的輪廓互補(bǔ)并沿循所述輪廓。在圖4的實(shí)施方案中，限定相應(yīng)的凹穴66和68的相應(yīng)的表面被形成和彎曲成允許相應(yīng)的滾珠60的外表面的大致一半的相對(duì)區(qū)域以一定關(guān)系嵌套在所述凹穴中，其中滾珠60的上部外表面嵌套在座圈62的套環(huán)63的嵌套表面66中，并且滾珠60的下部外表面嵌套在座圈64的套環(huán)65的嵌套表面68中。

在相應(yīng)的軸承座圈62和64上組合使用具有沿循滾珠60的輪廓的形狀的凹穴66和68允許軸承20以及軸承座圈62和64用于相對(duì)于彼此以及由軸承20支撐的電機(jī)軸21和轉(zhuǎn)子14的推力、徑向支撐/自對(duì)準(zhǔn)以及角度調(diào)整功能(如圖4中以虛線所示，其示出了相對(duì)于軸承座圈64和軸承中心垂直軸線以一定角度定位的軸承20的軸承座圈62和軸21)的組合。

圖5所示的軸承20a包括金屬滾珠60a，所述金屬滾珠夾在一對(duì)堆疊的且大體呈環(huán)形的上部軸承座圈62a與下部軸承座圈64a之間，每個(gè)軸承座圈限定相應(yīng)的中心通孔17a并且包括相應(yīng)的周邊和周向延伸的套環(huán)63a和65a，所述套環(huán)具有相應(yīng)的外部側(cè)表面，所述外部側(cè)表面限定相應(yīng)的相對(duì)的滾珠軸承鄰接表面66a和68a。

在圖5的實(shí)施方案中，座圈62a的套環(huán)63a延伸到座圈64a的套環(huán)65a的內(nèi)部通孔17a中；軸承座圈62a上的表面66a呈凹穴的形式和形狀，所述凹穴與滾珠60a的下部外表面的輪廓互補(bǔ)并且沿循所述輪廓，并且更確切地說(shuō)其形式和形狀允許相應(yīng)的滾珠60a的大致一半的下部外表面嵌套在其中；并且軸承座圈64a上的表面68a成角度放置并且是平坦的。

因此，在圖5的實(shí)施方案中，相應(yīng)的滾珠60a以一定關(guān)系嵌套在相應(yīng)的座圈62a與64a之間，其中相應(yīng)的滾珠60a的上部外表面嵌套在座圈62a的套環(huán)63a的外表面66a中，并且相應(yīng)的滾珠60a的下部外表面抵靠在座圈64a的套環(huán)65a的成角度放置的平坦的鄰接外表面68a上。

組合使用具有如圖5所示的形狀和配置的滾珠軸承鄰接表面66a和68a允許軸承20a以及軸承座圈62a和64a用于相對(duì)于彼此以及由軸承20a支撐的電機(jī)軸21和轉(zhuǎn)子14的推力、自定中心、徑向支撐以及對(duì)準(zhǔn)功能的組合。

圖6所示的軸承20b包括金屬滾珠，所述金屬滾珠夾在一對(duì)堆疊的且大體呈環(huán)形的軸承座圈62b與64b之間，每個(gè)軸承座圈限定內(nèi)部通孔17b并且包括相應(yīng)的周邊和周向延伸的套環(huán)63b和65b，所述套環(huán)具有相應(yīng)的外部側(cè)表面，所述外部側(cè)表面限定相應(yīng)的滾珠軸承鄰接表面66b和68b。在圖6的實(shí)施方案中，座圈62b的套環(huán)63b在座圈64b的套環(huán)65b的內(nèi)部中延伸并定位在其中；軸承座圈62b上的表面66b成角度放置并且是平坦的；并且軸承座圈64b上的表面68b呈凹穴的形式和形狀，所述凹穴沿循滾珠60b的外表面的輪廓并且允許滾珠60b的大致四分之一的外表面嵌套在所述凹穴中。

因此，在圖6的實(shí)施方案中，相應(yīng)的滾珠60b以一定關(guān)系嵌套在相應(yīng)的座圈62b與64b之間，其中相應(yīng)的滾珠60b的上部外表面抵靠在座圈62b的套環(huán)63b的外表面66b上，并且相應(yīng)的滾珠60b的下部外表面嵌套在座圈64b的套環(huán)65b的表面68b中。

軸承20b還包括環(huán)形彈簧65，所述環(huán)形彈簧在以下兩者之間延伸并定位在其間：周邊和周向延伸的臺(tái)肩69，所述臺(tái)肩被限定和形成在座圈62b的套環(huán)63b的外表面上；以及周邊和周向延伸的臺(tái)肩71，所述臺(tái)肩被限定和形成在座圈64b的套環(huán)65b的外表面上。

組合使用具有如圖6所示的形狀和配置的滾珠軸承鄰接表面66b和68b允許軸承20b以及軸承座圈62b和64b用于相對(duì)于彼此和由軸承20b支撐的電機(jī)軸21的推力、徑向支撐以及自對(duì)準(zhǔn)功能的組合。

相應(yīng)的軸承20、20a和20b以一定關(guān)系安裝在套筒襯套16的套環(huán)44中，其中在電機(jī)10的操作期間，相應(yīng)的軸承座圈62、62a和62b相對(duì)于相應(yīng)的軸承座圈64、64a和64b旋轉(zhuǎn)，以允許電機(jī)軸21和轉(zhuǎn)子組件14相對(duì)于定子組件12旋轉(zhuǎn)。

圖8展示了圖1、圖2和圖3所示的具有圖7所示的定子線圈布置的軸向電機(jī)10的并聯(lián)電路簡(jiǎn)圖和布置。

確切地說(shuō)，圖8展示了以一定關(guān)系布置在定子12上的線圈28，其中相應(yīng)的線圈28對(duì)限定定子12的相應(yīng)的u、v和w相，其中線圈28對(duì)限定以相對(duì)和共線關(guān)系定位的u相，線圈28對(duì)限定以相對(duì)和共線關(guān)系定位的v相，線圈28對(duì)限定以相對(duì)和共線關(guān)系定位的w相，并且線圈28以交替相關(guān)系圍繞定子12延伸，其中v相線圈28定位在u相與w相線圈28之間。

確切地說(shuō)，圖8示出了兩個(gè)線圈28限定并聯(lián)連接的u相，兩個(gè)線圈28限定并聯(lián)連接的v相，并且兩個(gè)線圈28限定并聯(lián)連接的w相。

圖9展示了用于軸向電機(jī)10的替代串聯(lián)電路簡(jiǎn)圖和布置，其中線圈已按如圖7所示的u、v和w相布置，其中兩個(gè)線圈28限定串聯(lián)連接的u相，兩個(gè)線圈28限定串聯(lián)連接的v相，并且兩個(gè)線圈28限定串聯(lián)連接的w相。

圖9的串聯(lián)電路布置在較高電壓(例如，24v)應(yīng)用中是有利的，而圖8的并聯(lián)電路布置在較低電壓(例如，12v)應(yīng)用中是有利的。

圖10、圖11、圖12和圖13展示了根據(jù)本發(fā)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)110的另一個(gè)實(shí)施方案，所述軸向無(wú)刷dc電機(jī)包括定子組件112、轉(zhuǎn)子組件114、一對(duì)環(huán)形推力/徑向軸承118和120以及細(xì)長(zhǎng)電機(jī)軸121。在所示的實(shí)施方案中，軸向無(wú)刷dc電機(jī)110是三相六極軸向無(wú)刷dc電機(jī)。

定子組件112包括呈盤(pán)子的形式和形狀的平坦基座或電樞122，所述平坦基座或電樞限定中心通孔或孔隙124；以及多個(gè)電機(jī)安裝支架121，每個(gè)電機(jī)安裝支架限定至少一個(gè)電機(jī)安裝通孔123。在所示的實(shí)施方案中，基座122可以由粉末金屬制成。多個(gè)金屬定子電樞柱125(即，在所示的實(shí)施方案中為六個(gè))統(tǒng)一從基座122的內(nèi)表面向上和向外突出。在所示的實(shí)施方案中，柱125的形狀大體是三角形，并且以相對(duì)于彼此和中心通孔或孔隙124間隔開(kāi)的關(guān)系圍繞中心通孔或孔隙124延伸整個(gè)圓周。此外，在所示的實(shí)施方案中，柱125中的每一個(gè)的相應(yīng)的側(cè)面125a和125b(圖12)向內(nèi)朝向彼此并沿中心通孔或孔隙124的方向會(huì)聚。

定子組件112還包括多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的熱塑性線圈架126，每個(gè)線圈架限定中心細(xì)長(zhǎng)芯體或卷筒127，所述中心細(xì)長(zhǎng)芯體或卷筒限定中心細(xì)長(zhǎng)通孔127a。中心細(xì)長(zhǎng)芯體或卷筒127具有與相應(yīng)的電樞柱125的三角形形狀互補(bǔ)的三角形形狀。

電金屬線圈組128圍繞線圈架126中的每一個(gè)的芯體或卷筒127的外表面延伸并且纏繞在所述外表面上。線圈組128中的每一個(gè)包括一對(duì)彎曲的遠(yuǎn)側(cè)終端128a和128b，所述遠(yuǎn)側(cè)終端相對(duì)于彼此以并排且隔開(kāi)的關(guān)系定位并且適于延伸穿過(guò)相應(yīng)的中空的、并排的且隔開(kāi)的線圈架連接器126a和126b的內(nèi)部，所述線圈架連接器形成在線圈架126中的每一個(gè)頂部處。

定子組件112還包括多個(gè)(即，在所示的實(shí)施方案中為六個(gè))電金屬端子129，所述電金屬端子分別適于電耦合和連接至六個(gè)線圈126中的每一個(gè)的遠(yuǎn)端128a。

定子組件112仍然還包括大體環(huán)形的電金屬短路棒或環(huán)131，所述短路棒或環(huán)包括多個(gè)(即，在所示的實(shí)施方案中為六個(gè))間隔開(kāi)的且周向延伸的電金屬端子131b，所述電金屬端子與短路環(huán)31是一體的并且分別適于電耦合和連接至六個(gè)線圈組126中的每一個(gè)的遠(yuǎn)側(cè)終端128b。

定子組件112仍然還包括熱塑性定子包覆模制構(gòu)件170，所述包覆模制構(gòu)件包括中心細(xì)長(zhǎng)且大體呈圓柱形形狀的中空芯體或管子172，所述中空芯體或管子限定內(nèi)部細(xì)長(zhǎng)的圓柱形通孔或孔洞140；上部周邊套環(huán)175，所述上部周邊套環(huán)限定內(nèi)部插座或殼體175a；上部?jī)?nèi)部套環(huán)144，所述上部?jī)?nèi)部套環(huán)包圍管子172并且限定上部環(huán)形的內(nèi)部軸承接納臺(tái)肩或凹窩或凹穴178，所述臺(tái)肩或凹窩或凹穴被限定于管子172的內(nèi)部；以及下部套環(huán)142，所述下部套環(huán)限定下部?jī)?nèi)部軸承接納臺(tái)肩或凹窩或凹穴180。

轉(zhuǎn)子組件114包括大體盤(pán)子和杯子形狀的磁鐵132，所述磁鐵包括盤(pán)狀基座131，所述基座限定中心通孔或孔隙134；以及周邊和周向延伸且直立的壁或唇緣或邊緣135，所述壁或唇緣或邊緣連同基座131一起限定內(nèi)部金屬極片插座137。

墊圈形狀的金屬極片136適于以一定關(guān)系定位和安置在磁鐵132的內(nèi)部插座137中，其中極片136的下部外表面安置和抵靠在基座131的上部外表面中，并且外部側(cè)表面抵靠在磁鐵132的邊緣135的內(nèi)側(cè)外部側(cè)表面上。在所示的實(shí)施方案中，極片136呈盤(pán)子或墊圈的形式和形狀并且限定中心通孔或孔隙138，所述中心通孔或孔隙具有小于限定于磁鐵132中的中心通孔或孔隙134的直徑并與其隔開(kāi)。磁鐵132可以由壓縮粘結(jié)的neo鐵氧體磁性材料制成，并且包括多個(gè)交替的n-s極。

細(xì)長(zhǎng)的且大體呈圓柱形形狀的電機(jī)軸121包括一對(duì)相對(duì)的遠(yuǎn)端121a和121b，其中遠(yuǎn)端121a限定多個(gè)周向延伸的外部齒和內(nèi)部周向延伸的臺(tái)肩121c。

軸向電機(jī)110的各種元件如下文更詳細(xì)所描述般組裝和耦合在一起。

最初，將上面纏繞有相應(yīng)的電線圈組128的相應(yīng)的線圈架126滑到相應(yīng)的定子電樞柱125上。然后將相應(yīng)的端子129插入到相應(yīng)的線圈架連接器126a的內(nèi)部中并且將所述端子耦合至相應(yīng)的線圈128的相應(yīng)的遠(yuǎn)端128a。之后以一定關(guān)系將短路環(huán)131安置在線圈架126的頂部上，其中短路環(huán)131的相應(yīng)的端子131b插入到相應(yīng)的線圈架連接器126b的內(nèi)部中并且耦合至相應(yīng)的線圈組128的相應(yīng)的遠(yuǎn)端128b。

然后經(jīng)由注塑模制或類(lèi)似工藝以一定關(guān)系將定子構(gòu)件170包覆模制在定子組件112上，其中由包覆模制材料限定的中心芯體或管子172延伸穿過(guò)定子組件170的中心，并且其余熱塑性包覆模制材料包圍并包封相應(yīng)的線圈架126的外部側(cè)表面、線圈架連接器126a和126b、線圈128以及短路環(huán)131的所有外表面。

根據(jù)本發(fā)明，包覆模制式定子構(gòu)件170具有中心中空的軸承套筒襯套或管子172，所述套筒襯套或管子具有限定相應(yīng)的上部和下部軸承接納凹窩或凹穴178和180的相應(yīng)的套環(huán)144和142，使用所述包覆模制式定子構(gòu)件170有利地降低了電機(jī)110的成本，簡(jiǎn)化了電機(jī)組裝過(guò)程，使堆疊公差最小化，并且保護(hù)線圈架126、線圈128、端子129以及短路環(huán)131免于振動(dòng)的影響并且提高了導(dǎo)熱性。

然后如下組裝轉(zhuǎn)子組件114：將軸承118安置在限定于定子包覆模制構(gòu)件170的套筒172中的套環(huán)144和頂部軸承凹窩178的內(nèi)部中；以包圍軸承118并與其隔開(kāi)的關(guān)系將磁鐵132插入和安置在限定于定子包覆模制構(gòu)件170中的頂部凹部或插座或殼體175a中；以一定關(guān)系將極片136插入和安置在磁鐵132的內(nèi)部中，其中極片136的下部外表面安置和抵靠在軸承118的頂部外表面上；將電機(jī)軸121插入穿過(guò)電機(jī)110，連續(xù)地穿過(guò)限定于極片136、磁鐵132、軸承118、定子包覆模制構(gòu)件170以及定子組件112中的中心通孔而進(jìn)入到一定關(guān)系，其中軸承118過(guò)盈配合在電機(jī)軸121的遠(yuǎn)端121a周?chē)⑶译姍C(jī)軸121的相對(duì)遠(yuǎn)端121b定位在限定于定子電樞122中的中心通孔124中。

之后以包圍電機(jī)軸121的遠(yuǎn)端121b并過(guò)盈配合至所述遠(yuǎn)端的關(guān)系將下部軸承120插入到限定于定子電樞122中的通孔中，并且進(jìn)入到套環(huán)142和下部定子包覆模制構(gòu)件凹窩或凹穴180中。

相應(yīng)的軸承118和120在結(jié)構(gòu)和功能上與軸承20、20a和20b相似，并且因此先前對(duì)軸承20、20a和20b的元件和特征以及功能的描述相對(duì)于軸承118和120以引用方式并入本文，并且因此應(yīng)理解，相應(yīng)的軸承118和120包括在結(jié)構(gòu)上與軸承20的相應(yīng)的座圈62和64對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的軸承的堆疊的座圈162和164。

根據(jù)本發(fā)明，推力和/或徑向軸承118和120安裝在電機(jī)110中，并且更確切地說(shuō)以相對(duì)的、間隔開(kāi)的而又背對(duì)背的關(guān)系，且仍然更確切地說(shuō)以相應(yīng)的軸承118和120的相應(yīng)的座圈164處于相對(duì)的、間隔開(kāi)的且背對(duì)背的關(guān)系的一定關(guān)系安裝在相應(yīng)的相對(duì)的且間隔開(kāi)的套環(huán)144和142中，以允許軸承118和120承受軸向力(在圖11中大體由箭頭f表示)，所述軸向力被施加至電機(jī)110和電機(jī)軸121，所述套環(huán)被限定于由定子包覆模制構(gòu)件170的中心管172限定的套筒襯套中。

更確切地說(shuō)，推力和/或徑向軸承118和120將電機(jī)軸121安裝在軸向電機(jī)110中，以便轉(zhuǎn)子組件114相對(duì)于定子組件112進(jìn)行徑向移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)；頂部軸承118將電機(jī)軸121的頂部部分或頂端安裝至定子組件112以便相對(duì)于定子組件112進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并且防止電機(jī)110中的電機(jī)軸121響應(yīng)于如圖11所示的電機(jī)軸121上的向下軸向力f的施加而向下軸向滑動(dòng)或移動(dòng)；并且下部軸承120將電機(jī)軸121的下部部分或下端安裝至定子組件112以便相對(duì)于定子組件112進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并且防止電機(jī)110中的電機(jī)軸121響應(yīng)于如圖11所示的電機(jī)軸121上的向上軸向力f的施加而向上軸向滑動(dòng)或移動(dòng)。

軸承118和120還適于承受一些徑向力，并且可以根據(jù)具體電機(jī)應(yīng)用而具有相同或不同的尺寸或樣式。

圖14展示了用于軸向無(wú)刷電機(jī)10和110的轉(zhuǎn)子214的替代實(shí)施方案。

轉(zhuǎn)子214包括由合適的磁性材料制成的大體呈杯子或碗形狀的磁鐵220，并且包括大體平坦且呈盤(pán)子形狀的基座222，所述基座具有相應(yīng)地相對(duì)的頂部和底部外表面222a和222b，并且限定中心孔隙或通孔228。磁鐵220另外包括周邊和周向延伸的壁或唇緣或邊緣230，所述壁或唇緣或邊緣統(tǒng)一從磁鐵220的基座222的周邊頂部外表面222a向外和向上延伸，以限定大體杯子或碗形狀的磁鐵220，所述磁鐵限定內(nèi)部腔室或插座232。在所示的實(shí)施方案中，磁鐵220是多極磁鐵，并且更確切地說(shuō)是八極磁鐵。

轉(zhuǎn)子214還包括大體墊圈形狀的金屬極片234，所述金屬極片安置在磁鐵220中，并且更確切地說(shuō)，金屬極片234以一定關(guān)系安置在杯狀磁鐵220的內(nèi)部腔室或插座232中，其中極片234的底部外表面安置和抵靠在磁鐵220的基座222的頂部外表面222a上，并且極片234的側(cè)部外表面抵靠在磁鐵220的周向壁或唇緣230的內(nèi)表面上。

在所示的實(shí)施方案中，周向延伸的磁通量槽口或成角度的外表面236被形成和限定于磁鐵極片234的頂部周邊邊緣。

盡管在本專(zhuān)利申請(qǐng)中并未以任何細(xì)節(jié)進(jìn)行描述或顯示，但是應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)10和110適于用在致動(dòng)器等等(未示出)中，其包括如圖14所示的平坦的集成電路板216，所述集成電路板以水平關(guān)系安裝，其覆蓋電機(jī)轉(zhuǎn)子214的頂部外表面并且與其隔開(kāi)并與之平行。印刷電路板216包括上面安裝的磁通場(chǎng)傳感器，所述磁通場(chǎng)傳感器在所示的實(shí)施方案中呈霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)/鎖存器218和219的形式，所述開(kāi)關(guān)/鎖存器安裝至印刷電路板216的頂部外表面。其他要求的電子部件(未示出)也適于安裝至印刷電路板216的頂部和/或底部外表面，并且適于感測(cè)磁通量大小和/或方向。電機(jī)軸116延伸穿過(guò)印刷電路板216中的孔隙223。

在所示的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子214以及更確切地說(shuō)是杯狀磁鐵220以以下關(guān)系定位：磁鐵220的壁或唇緣230以既與安裝在印刷電路板216的頂部外表面上的霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)/鎖存器218和219垂直共線，又與其隔開(kāi)的方式定位；并且仍然更確切地說(shuō)是以以下關(guān)系定位：磁鐵220的壁或唇緣230以既與印刷電路板216的底部外表面大體正交，又與其隔開(kāi)的關(guān)系定位。

如圖14所示，磁鐵220產(chǎn)生包括多個(gè)分量或區(qū)段的磁通場(chǎng)，所述多個(gè)分量或區(qū)段包括大體由箭頭240表示的第一磁通場(chǎng)分量或區(qū)段或場(chǎng)，所述第一磁通場(chǎng)分量或區(qū)段或場(chǎng)通常以大體正交于磁鐵基座222的相對(duì)的外表面222a和222b的關(guān)系垂直地向上行進(jìn)通過(guò)磁鐵220的基座222的主體；大體由箭頭242表示的第二磁通場(chǎng)分量或區(qū)段或場(chǎng)，所述第二磁通場(chǎng)分量或區(qū)段或場(chǎng)從磁鐵220的基座222的頂部垂直地向上傳播進(jìn)入磁鐵220的周邊邊緣230的主體中并且垂直地向上通過(guò)所述主體；以及大體由箭頭244表示的第三磁通場(chǎng)分量或區(qū)段，所述第三磁通場(chǎng)分量或區(qū)段從磁鐵220的邊緣230的頂部垂直地向上行進(jìn)通過(guò)磁鐵220之間的間隙并通過(guò)印刷電路板26，并且之后通過(guò)安裝在印刷電路板216的頂部外表面上的霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)/鎖存器218和219的區(qū)或區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明，磁鐵極片234以極片234中的槽口236鄰近磁鐵220的邊緣230的內(nèi)表面并與其相對(duì)地定位的關(guān)系定位在磁鐵220的內(nèi)部中增強(qiáng)了邊緣230的頂部的區(qū)或區(qū)域中的磁通場(chǎng)的密度，并且更確切地說(shuō)允許更多的磁通場(chǎng)向外傳播并遠(yuǎn)離磁鐵220的周邊邊緣230而通過(guò)霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)/鎖存器218和219。

可以在不脫離本發(fā)明的新穎特征的精神和范圍的情況下實(shí)現(xiàn)上文描述的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的許多變化和修改。因此，應(yīng)理解，并不意在或不應(yīng)推斷對(duì)本文說(shuō)明的軸向無(wú)刷dc電機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行限制。當(dāng)然，隨附權(quán)利要求意在覆蓋落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有這類(lèi)修改。