一种双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构的制作方法
【专利摘要】本发明属于电机设计技术。涉及对双余度直流无刷电机霍尔传感器安装结构的改进。其特征在于：在电机壳体(6)的前端口内有一个环形止口，在该环形止口内安装着霍尔元件组件，在电机轴(2)上安装着磁钢组件，霍尔元件组件和磁钢组件构成霍尔传感器组件。本发明提出了一种改进的双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构，减小了电机的尺寸和重量，简化了电机引线结构，增强电机密封性，提高了电机的电磁兼容性及可靠性。
【专利说明】一种双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构
【技术领域】
[0001]本发明属于电机设计技术。涉及对双余度直流无刷电机霍尔传感器安装结构的改进。
【背景技术】
[0002]现有的一种双余度直流无刷电机霍尔传感器安装结构参见图1，其结构由固定螺钉1、电机轴2、电机轴承3、前端盖4、霍尔传感器导线5、电机壳体6、带霍尔兀件的传感器电路板7、传感器磁钢座8、传感器磁钢9组成；上述的第一组带霍尔元件的传感器电路板7固定在前端盖4内表面上，同样还有第二组带霍尔元件的传感器电路板7固定在后端盖内表面上；传感器磁钢9固定在传感器磁钢座8前端面槽内组成传感器磁钢单元，传感器磁钢单元同电机轴同心固定，电机后端盖内侧电机轴上同样安装着相同一组传感器磁钢单元，分别与前后端盖上的传感器电路板相对应；前端盖4上的霍尔传感器导线5从电机前端部引出，后端盖上的霍尔传感器导线从电机后端部引出。
[0003]其工作原理是:上述双余度无刷直流电机有两个电机绕组，两组霍尔位置传感器构件，第一组电机绕组与电机前端的第一组霍尔位置传感器构件相对应，同时通电工作构成第一余度；第二组电机绕组与电机后端的第二组霍尔位置传感器构件相对应，同时通电工作构成第二余度；当第一余度工作时，第二余度不工作；当第一余度不工作或故障时，可由第二余度进行工作。
[0004]其缺点是:第一、电机的轴向尺寸大，重量沉、密封性差。现有的双余度直流无刷电机霍尔传感器安装结构在电机轴前后各安装着一组传感器磁钢单元以及带霍尔元件传感器电路板的端盖，增大了电机的轴向安装尺寸以及电机的重量，同时增加的电机后端盖使电机的密封性差；第二、电机引线结构复杂、线路长。该无刷直流电机为双绕组式两端部位设置霍尔传感器结构，需要从电机两端引出霍尔传感器导线，安装在电机前端的霍尔传感器导线从电机前端引出，安装在电机后端的霍尔传感器导线从电机后端引出，需要从电机外部固定后合二为一，再进行电气连接。这样使电机的导线分开引出，结构复杂，引出导线长；第三、电磁兼容性及可靠性差。现有的双余度直流无刷电机霍尔传感器安装结构使得电机有后端盖零件的安装，螺钉固定缝隙及配合面间隙以及引线长度均影响了电机的电磁兼容性，同时使得可靠性差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提出一种改进的双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构，以便减小电机的尺寸和重量，简化电机引线结构，增强电机密封性，提高电机的电磁兼容性及
可靠性。
[0006]本发明的技术方案是:一种双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构，包括前端盖固定螺钉1、前端盖4、电机轴2、前轴承3和电机壳体6 ;前端盖4和电机壳体6的前端通过前端盖固定螺钉I连接为整体，电机壳体6是一个后端封闭、前端开口的圆筒，在电机壳体6靠近前端口的位置有引线孔，前轴承3安装在前端盖4中心的轴承座内，电机轴2从前轴承3内圈的中心穿出；其特征在于:在电机壳体6的前端口内有一个环形止口，在该环形止口内安装着霍尔元件组件，在电机轴2上安装着磁钢组件，霍尔元件组件和磁钢组件构成霍尔传感器组件；
[0007]霍尔传感器组件由第一霍尔电路板10、第一霍尔元件安装盘11、第二霍尔电路板12、第二霍尔元件安装盘13、固定环14、第一连接螺钉15和第二连接螺钉组成；第一霍尔元件安装盘11是一个带有中心孔的圆盘，第一霍尔元件安装盘11的圆周上有4个沿圆周均布的矩形的螺钉让位缺口 lld，在相邻两个螺钉让位缺口 Ild中间有一个第一霍尔元件安装盘圆弧孔llb，4个第一霍尔元件安装盘圆弧孔Ilb沿圆周均布，在第一霍尔元件安装盘11的后表面上有一个第一霍尔元件安装盘环形凸台11c，第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc与第一霍尔元件安装盘11的中心孔同轴，在第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc上有一个贯通的圆弧形的第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔He，在第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc的外侧有一个第一霍尔元件安装盘引线孔llf，第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔lie和第一霍尔元件安装盘引线孔Ilf沿径向贯通；第二霍尔元件安装盘13是一个圆环，第二霍尔元件安装盘13的环面上有8个沿圆周均布的第二霍尔元件安装盘圆弧孔13d，其中4个第二霍尔元件安装盘圆弧孔13d的位置与第一霍尔元件安装盘圆弧孔Ilb的位置对应，另外4个第二霍尔元件安装盘圆弧孔13d的位置与第一霍尔元件安装盘11上4个螺钉让位缺口 Ild的位置对应，在第二霍尔元件安装盘11的后表面上有一个第二霍尔元件安装盘环形凸台13b，第二霍尔元件安装盘环形凸台13b与第二霍尔元件安装盘13的中心孔同轴，在第二霍尔元件安装盘13中心孔的圆周上有一个贯通的缺口 13c，第二霍尔元件安装盘13的中心孔13a套在第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc的外面并保持间隙配合，第二霍尔元件安装盘13中心孔的缺口 13c的位置与第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔Ile的位置对应；第一霍尔电路板12是一个由印刷电路板制成的圆环,在第一霍尔电路板12的后表面焊接着沿圆周均布的三个长方体外形的第一霍尔电路板霍尔元件12b，三个第一霍尔电路板霍尔兀件12b的后表面共面,在第一霍尔电路板12的环面上有一个第一霍尔电路板引线孔12c，第一霍尔电路板12的中心孔12a的孔径与第二霍尔元件安装盘11的中心孔13a相等，第一霍尔电路板12的外径不大于第二霍尔元件安装盘环形凸台13b的外径，第一霍尔电路板12采用螺钉或者粘接的方式固定在第二霍尔元件安装盘环形凸台13b的表面上，第一霍尔电路板引线孔12c的位置与第二霍尔元件安装盘11中心孔的缺口 13c的位置对应；第二霍尔电路板10是一个由印刷电路板制成的圆环，在第二霍尔电路板10的后表面焊接着沿圆周均布的三个长方体外形的第二霍尔电路板霍尔元件10b，三个第二霍尔电路板霍尔元件IOb的后表面共面，在第二霍尔电路板10的环面上有一个第二霍尔电路板弓I线孔10c，第二霍尔电路板10的中心孔IOa的孔径与第一霍尔元件安装盘11的中心孔Ila相等，第二霍尔电路板10的外径不大于第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc的外径，第二霍尔电路板10采用螺钉或者粘接的方式固定在第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc的表面上，第二霍尔电路板引线孔IOc的位置与第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔lie的位置对应；固定环14是一个横截面为矩形的圆环，在固定环14的环面上有8个沿圆周均布的贯通的螺纹孔，上述螺纹孔的位置与，固定环14安装在电机壳体6前端的止口内，固定环14与止口过盈配合，通过4个第二连接螺钉将第二霍尔元件安装盘13固定在固定环14的前端面上，通过4个第一连接螺钉15将第一霍尔元件安装盘11和第二霍尔元件安装盘13固定在固定环14的前端面上，第二连接螺钉的螺钉头位于第一霍尔元件安装盘11的螺钉让位缺口 Ild内，二个第一霍尔电路板霍尔兀件12b和二个第二霍尔电路板霍尔兀件IOb的后表面共面；
[0008]磁钢组件由4个结构相同的、圆弧形的、横截面为矩形的第一磁钢7、4个结构相同的、圆弧形的、横截面为矩形的第二磁钢8和磁钢座9组成；磁钢座9由前边的圆盘和后边的圆柱9b连接组成，磁钢座9的中心孔9a套在电机轴2上，通过花键连接或者过盈配合与电机轴2连接为整体，在磁钢座9圆盘的前表面上有两圈同轴的、横截面为矩形的环形槽，直径大的环形槽是第一磁钢安装环形槽9c，直径小的环形槽是第二磁钢安装环形槽9d，4个第一磁钢7对合形成环形的第一磁钢单元，第一磁钢单元通过粘接固定在第一磁钢安装环形槽9c内，相邻两个第一磁钢7的极性相反，4个第二磁钢8对合形成环形的第二磁钢单元，第二磁钢单元通过粘接固定在第二磁钢安装环形槽9d内，相邻两个第二磁钢8的极性相反；
[0009]霍尔传感器组件的后表面和磁钢组件的前表面相对，第一磁钢单元与第一霍尔电路板霍尔元件12b的位置对应；第二磁钢单元与第二霍尔电路板霍尔元件IOb的位置对应。
[0010]本发明的优点是:提出了一种改进的双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构，减小了电机的尺寸和重量，简化了电机引线结构，提高了电机的电磁兼容性及可靠性。本发明的一个实施例，与现有结构相比，电机的重量减少了 30%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1现有的一种双余度直流无刷电机霍尔传感器安装结构的示意图。
[0012]图2是本发明的结构示意图。
[0013]图3是本发明中霍尔传感器组件的结构示意图。
[0014]图4是本发明中磁钢组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面对本发明做进一步详细说明。参见图2至图4，一种双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构，包括前端盖固定螺钉1、前端盖4、电机轴2、前轴承3和电机壳体6 ;前端盖4和电机壳体6的前端通过前端盖固定螺钉I连接为整体，电机壳体6是一个后端封闭、前端开口的圆筒，在电机壳体6靠近前端口的位置有引线孔，前轴承3安装在前端盖4中心的轴承座内，电机轴2从前轴承3内圈的中心穿出；其特征在于:在电机壳体6的前端口内有一个环形止口，在该环形止口内安装着霍尔元件组件，在电机轴2上安装着磁钢组件，霍尔元件组件和磁钢组件构成霍尔传感器组件；
[0016]霍尔传感器组件由第一霍尔电路板10、第一霍尔元件安装盘11、第二霍尔电路板12、第二霍尔元件安装盘13、固定环14、第一连接螺钉15和第二连接螺钉组成；第一霍尔元件安装盘11是一个带有中心孔的圆盘，第一霍尔元件安装盘11的圆周上有4个沿圆周均布的矩形的螺钉让位缺口 lld，在相邻两个螺钉让位缺口 Ild中间有一个第一霍尔元件安装盘圆弧孔llb，4个第一霍尔元件安装盘圆弧孔Ilb沿圆周均布，在第一霍尔元件安装盘11的后表面上有一个第一霍尔元件安装盘环形凸台11c，第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc与第一霍尔元件安装盘11的中心孔同轴，在第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc上有一个贯通的圆弧形的第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔He，在第一霍尔元件安装盘环形凸台lie的外侧有一个第一霍尔元件安装盘引线孔lif，第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔lie和第一霍尔元件安装盘引线孔Ilf沿径向贯通；第二霍尔元件安装盘13是一个圆环，第二霍尔元件安装盘13的环面上有8个沿圆周均布的第二霍尔元件安装盘圆弧孔13d，其中4个第二霍尔元件安装盘圆弧孔13d的位置与第一霍尔元件安装盘圆弧孔Ilb的位置对应，另外4个第二霍尔元件安装盘圆弧孔13d的位置与第一霍尔元件安装盘11上4个螺钉让位缺口 Ild的位置对应，在第二霍尔元件安装盘11的后表面上有一个第二霍尔元件安装盘环形凸台13b，第二霍尔元件安装盘环形凸台13b与第二霍尔元件安装盘13的中心孔同轴，在第二霍尔元件安装盘13中心孔的圆周上有一个贯通的缺口 13c，第二霍尔元件安装盘13的中心孔13a套在第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc的外面并保持间隙配合，第二霍尔元件安装盘13中心孔的缺口 13c的位置与第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔Ile的位置对应；第一霍尔电路板12是一个由印刷电路板制成的圆环,在第一霍尔电路板12的后表面焊接着沿圆周均布的三个长方体外形的第一霍尔电路板霍尔元件12b，三个第一霍尔电路板霍尔兀件12b的后表面共面,在第一霍尔电路板12的环面上有一个第一霍尔电路板引线孔12c，第一霍尔电路板12的中心孔12a的孔径与第二霍尔元件安装盘11的中心孔13a相等，第一霍尔电路板12的外径不大于第二霍尔元件安装盘环形凸台13b的外径，第一霍尔电路板12采用螺钉或者粘接的方式固定在第二霍尔元件安装盘环形凸台13b的表面上，第一霍尔电路板引线孔12c的位置与第二霍尔元件安装盘11中心孔的缺口 13c的位置对应；第二霍尔电路板10是一个由印刷电路板制成的圆环，在第二霍尔电路板10的后表面焊接着沿圆周均布的三个长方体外形的第二霍尔电路板霍尔元件10b，三个第二霍尔电路板霍尔元件IOb的后表面共面，在第二霍尔电路板10的环面上有一个第二霍尔电路板弓I线孔10c，第二霍尔电路板10的中心孔IOa的孔径与第一霍尔元件安装盘11的中心孔Ila相等，第二霍尔电路板10的外径不大于第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc的外径，第二霍尔电路板10采用螺钉或者粘接的方式固定在第一霍尔元件安装盘环形凸台Ilc的表面上，第二霍尔电路板引线孔IOc的位置与第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔lie的位置对应；固定环14是一个横截面为矩形的圆环，在固定环14的环面上有8个沿圆周均布的贯通的螺纹孔，上述螺纹孔的位置与，固定环14安装在电机壳体6前端的止口内，固定环14与止口过盈配合，通过4个第二连接螺钉将第二霍尔元件安装盘13固定在固定环14的前端面上，通过4个第一连接螺钉15将第一霍尔元件安装盘11和第二霍尔元件安装盘13固定在固定环14的前端面上，第二连接螺钉的螺钉头位于第一霍尔元件安装盘11的螺钉让位缺口 Ild内，二个第一霍尔电路板霍尔兀件12b和二个第二霍尔电路板霍尔兀件IOb的后表面共面；
[0017]磁钢组件由4个结构相同的、圆弧形的、横截面为矩形的第一磁钢7、4个结构相同的、圆弧形的、横截面为矩形的第二磁钢8和磁钢座9组成；磁钢座9由前边的圆盘和后边的圆柱9b连接组成，磁钢座9的中心孔9a套在电机轴2上，通过花键连接或者过盈配合与电机轴2连接为整体，在磁钢座9圆盘的前表面上有两圈同轴的、横截面为矩形的环形槽，直径大的环形槽是第一磁钢安装环形槽9c，直径小的环形槽是第二磁钢安装环形槽9d，4个第一磁钢7对合形成环形的第一磁钢单元，第一磁钢单元通过粘接固定在第一磁钢安装环形槽9c内，相邻两个第一磁钢7的极性相反，4个第二磁钢8对合形成环形的第二磁钢单元，第二磁钢单元通过粘接固定在第二磁钢安装环形槽9d内，相邻两个第二磁钢8的极性相反；
[0018]霍尔传感器组件的后表面和磁钢组件的前表面相对，第一磁钢单元与第一霍尔电路板霍尔元件12b的位置对应；第二磁钢单元与第二霍尔电路板霍尔元件IOb的位置对应。
[0019]本发明的工作原理是:本发明提出的双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构将安装在电机轴前后部的两组传感器磁钢单元集成放在了一端，传感器磁钢的轴向分布改为径向分布，而并没有增大安装空间，省去了一组磁钢安装座和电机后端盖零件，缩短了电机的轴向尺寸，减少了电机零件和重量，将电机的电气引线由原来的两端引出改为一端引出，使得引线结构变得简单方便，还减短了引线长度，同事也减少了重量和成本，减少了电机后盖的双余度永磁无刷电机壳体后端为封闭体，提高了电机的密封性以及电磁兼容性，同时提高了电机整体可靠性。
[0020]本发明的一个实施例，与现有的结构相比，电机的重量减少了 30%以上。
【权利要求】
1.一种双余度永磁无刷电机霍尔传感器安装结构，包括前端盖固定螺钉(I)、前端盖(4)、电机轴(2)、前轴承(3)和电机壳体(6);前端盖(4)和电机壳体(6)的前端通过前端盖固定螺钉(I)连接为整体，电机壳体(6)是一个后端封闭、前端开口的圆筒，在电机壳体(6)靠近前端口的位置有引线孔，前轴承(3)安装在前端盖(4)中心的轴承座内，电机轴(2)从前轴承(3)内圈的中心穿出；其特征在于:在电机壳体(6)的前端口内有一个环形止口，在该环形止口内安装着霍尔元件组件，在电机轴(2)上安装着磁钢组件，霍尔元件组件和磁钢组件构成霍尔传感器组件；霍尔传感器组件由第一霍尔电路板(10)、第一霍尔元件安装盘(11)、第二霍尔电路板(12)、第二霍尔元件安装盘(13)、固定环(14)、第一连接螺钉(15)和第二连接螺钉组成；第一霍尔元件安装盘(11)是一个带有中心孔的圆盘，第一霍尔元件安装盘(11)的圆周上有4个沿圆周均布的矩形的螺钉让位缺口(lld)，在相邻两个螺钉让位缺口(Ild)中间有一个第一霍尔元件安装盘圆弧孔(Ilb)，4个第一霍尔元件安装盘圆弧孔(Ilb)沿圆周均布，在第一霍尔元件安装盘(11)的后表面上有一个第一霍尔元件安装盘环形凸台(11c)，第一霍尔元件安装盘环形凸台(Ilc)与第一霍尔元件安装盘(11)的中心孔同轴，在第一霍尔元件安装盘环形凸台(Ilc)上有一个贯通的圆弧形的第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔(He)，在第一霍尔元件安装盘环形凸台(Ilc)的外侧有一个第一霍尔元件安装盘引线孔(Hf)，第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔(lie)和第一霍尔元件安装盘引线孔(Hf)沿径向贯通；第二霍尔元件安装盘(13)是一个圆环，第二霍尔元件安装盘(13)的环面上有8个沿圆周均布的第二霍尔元件安装盘圆弧孔(13d)，其中4个第二霍尔元件安装盘圆弧孔(13d)的位置与第一霍尔元件安装盘圆弧孔(Ilb)的位置对应，另外4个第二霍尔元件安装盘圆弧孔(13d)的位置与第一霍尔元件安装盘(11)上4个螺钉让位缺口(Ild)的位置对应，在第二霍尔元件安装盘(11)的后表面上有一个第二霍尔元件安装盘环形凸台(13b)，第二霍尔元件安装盘环形凸台(13b)与第二霍尔元件安装盘(13)的中心孔同轴，在第二霍尔元件安装盘(13)中心孔的圆周上有一个贯通的缺口(13c)，第二霍尔元件安装盘(13)的中心孔(13a)套在第一霍尔元件安装盘环形凸台(Ilc)的外面并保持间隙配合，第二霍尔元件安装盘(13)中心孔的缺口(13c)的位置与第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔(lie)的位置对应；第一霍尔电路板(12)是一个由印刷电路板制成的圆环，在第一霍尔电路板(12)的后表面焊接着沿圆周均布的三个长方体外形的第一霍尔电路板霍尔元件(12b),三个第一霍尔电路板霍尔兀件(12b)的后表面共面,在第一霍尔电路板(12)的环面上有一个第一霍尔电路板引线孔(12c)，第一霍尔电路板(12)的中心孔(12a)的孔径与第二霍尔元件安装盘(11)的中心孔(13a)相等，第一霍尔电路板(12)的外径不大于第二霍尔元件安装盘环形凸台(13b)的外径，第一霍尔电路板(12)采用螺钉或者粘接的方式固定在第二霍尔元件安装盘环形凸台(13b)的表面上，第一霍尔电路板引线孔(12c)的位置与第二霍尔元件安装盘(11)中心孔的缺口(13c)的位置对应；第二霍尔电路板(10)是一个由印刷电路板制成的圆环，在第二霍尔电路板(10)的后表面焊接着沿圆周均布的三个长方体外形的第二霍尔电路板霍尔元件(10b)，三个第二霍尔电路板霍尔元件(IOb)的后表面共面，在第二霍尔电路板(10)的环面上有一个第二霍尔电路板引线孔(10c)，第二霍尔电路板(10)的中心孔(IOa)的孔径与第一霍尔元件安装盘(11)的中心孔(Ila)相等，第二霍尔电路板(10)的外径不大于第一霍尔元件安装盘环形凸台(Ilc)的外径，第二霍尔电路板(10)采用螺钉或者粘接的方式固定在第一霍尔元件安装盘环形凸台(IlC)的表面上，第二霍尔电路板引线孔(IOc)的位置与第一霍尔元件安装盘环形凸台引线孔(lie)的位置对应；固定环(14)是一个横截面为矩形的圆环，在固定环(14)的环面上有8个沿圆周均布的贯通的螺纹孔，上述螺纹孔的位置与，固定环(14)安装在电机壳体(6)前端的止口内，固定环(14)与止口过盈配合，通过4个第二连接螺钉将第二霍尔元件安装盘(13)固定在固定环(14)的前端面上，通过4个第一连接螺钉(15)将第一霍尔元件安装盘(11)和第二霍尔元件安装盘(13)固定在固定环(14)的前端面上，第二连接螺钉的螺钉头位于第一霍尔元件安装盘(11)的螺钉让位缺口(Ild)内，三个第一霍尔电路板霍尔元件(12b)和三个第二霍尔电路板霍尔元件(IOb)的后表面共面； 磁钢组件由4个结构相同的、圆弧形的、横截面为矩形的第一磁钢(7)、4个结构相同的、圆弧形的、横截面为矩形的第二磁钢(8)和磁钢座(9)组成；磁钢座(9)由前边的圆盘和后边的圆柱(％)连接组成，磁钢座(9)的中心孔(9a)套在电机轴(2)上，通过花键连接或者过盈配合与电机轴(2)连接为整体，在磁钢座(9)圆盘的前表面上有两圈同轴的、横截面为矩形的环形槽，直径大的环形槽是第一磁钢安装环形槽(9c)，直径小的环形槽是第二磁钢安装环形槽(9d)，4个第一磁钢(7)对合形成环形的第一磁钢单元，第一磁钢单元通过粘接固定在第一磁钢安装环形槽(9c)内，相邻两个第一磁钢(7)的极性相反，4个第二磁钢(8)对合形成环形的第二磁钢单元，第二磁钢单元通过粘接固定在第二磁钢安装环形槽(9d)内，相邻两个第二磁钢(8)的极性相反； 霍尔传感器组件的后表面和磁钢组件的前表面相对，第一磁钢单元与第一霍尔电路板霍尔元件(12b)的位置对应；第二磁`钢`单元与第二霍尔电路板霍尔元件(IOb)的位置对应。
【文档编号】H02K29/08GK103683789SQ201310645675
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】李建 申请人:兰州飞行控制有限责任公司