CN100547882C - 电动机转子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机转子,包括:圆筒形磁体,该圆筒形磁体在其内周表面上具有至少一个第一连接部;以及转子铁芯,其与该圆筒形磁体连接,该转子铁芯在其外周表面上具有至少一个第二连接部,所述的至少一个第二连接部与对应的所述至少一个第一连接部接合,至少一个第一连接部为在圆筒形磁体的内周表面上的凹部和凸部中的一个,至少一个第二连接部为与对应的至少一个第一连接部相接合的凸部和凹部中的另一个;圆筒形磁体包括围绕转子铁芯的外周表面的多个片,圆筒形磁体的两个相邻片在这两个相邻片之间的接合处形成凹部和凸部中的一个。本发明能够简化组装操作并减少制造时间,且能够使磁体牢靠连接于转子铁芯并防止定子和转子之间的接触。

Description

电动机转子及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电动机,尤其涉及一种电动机转子及其制造方法,其能够简化组装操作,减少制造时间,并可使磁体可靠地连接。
背景技术
电动机是将电能转换为动能的装置,并用作几乎所有机器的动力源。电动机分为DC电动机、BLDC电动机(无刷直流电动机)、感应电动机、同步电动机、通用电动机等。
通常,BLDC电动机包括:定子,其中线圈缠绕在层叠铁芯上;转子,其具有磁体并可旋转地插入形成于该定子内的通孔中;以及孔洞传感器,其用于感测该转子磁体的磁极。
在BLDC电动机中,转子通过施加至该缠绕线圈上的电流所产生的磁场与该电动机的磁体所产生的磁场之间的相互作用而旋转。该孔洞传感器感测该磁体的磁极并控制供给至该线圈的电流。
图1示出了SPM(表面永磁)型BLDC电动机的转子的剖视图。图2是该转子的侧视图。如图中所示,该BLDC电动机的转子包括:圆柱状转子铁芯100,其中多个厚度一致的盘状片110层叠以使具有一定长度和外径;以及多个弯曲的板状磁体200,其具有一定厚度并连接至转子铁芯100的外周表面。该盘状片110由硅钢制成。以圆柱形层叠的盘状片110通过焊接或螺栓连接而彼此固定地连接。
共有四个弯曲的板状磁体200。磁体200的弯曲半径与转子铁芯100的弯曲半径相对应。当所述的四个弯曲板状磁体200连接至转子铁芯100的外周表面时,这四个弯曲的板状磁体200形成圆筒形状。也就是说,这四个弯曲的板状磁体200完全覆盖转子铁芯100的外周表面。
所述弯曲的板状磁体200通过粘结剂210与转子铁芯100的外周表面连接。在转子铁芯100的中心处贯穿地形成有轴孔120。虚线表示的部分300和400分别为定子和电动机轴。
制造该BLDC电动机的转子的方法如下。首先,如图3所示,通过压力加工制造多个盘状片110,随后将所述盘状片110层叠形成圆柱形。所述盘状片110通过螺栓连接或焊接等方式彼此固定连接,从而制造出转子铁芯100。
在转子铁芯100的外周表面上涂布粘结剂210之后,将所述弯曲的板状磁体200连接至转子铁芯100的外周表面。然后,使粘结剂210变干。随后在对所述弯曲的板状磁体200进行磁化之后,将所述磁体200连接至转子铁芯100的外周表面。所述弯曲的板状磁体200也可以连接至转子铁芯100之后再进行磁化。
然而,由于在这种传统的BLDC电动机的转子中,利用粘结剂210将若干弯曲的板状磁体200粘结并固定在该外周表面上,因此需要一系列将所述弯曲的板状磁体200进行粘结的粘结过程以及使粘结剂210变干的过程,从而增加了制造时间。相应地,电动机转子的组装生产率显著下降。
另外,由于所述弯曲的板状磁体200通过粘结剂210而连接至转子铁芯100的外周表面,因此所述弯曲的板状磁体200很容易发生粘结不良。此时,在电动机的运行过程中,所述弯曲的板状磁体200与转子铁芯100分离,从而导致对电动机的损伤。
此外,转子插入定子的通孔内。转子的外周表面与该通孔的内周表面之间的间隔越小,则电动机的效率越高。然而,转子铁芯100的外周表面连接有所述弯曲的板状磁体200。如果存在大量的粘结剂210,则粘结剂210将从所述弯曲的板状磁体210之间挤出并硬化。这样,在电动机运行过程中,硬化的粘结剂210与定子通孔的内壁产生接触,从而会增大电动机的旋转阻力。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种电动机转子及其制造方法,其能够简化组装操作并减少制造时间。
本发明的另一目的是提供一种电动机转子及其制造方法,其能够使磁体牢靠连接于转子铁芯并防止定子和转子之间的接触。
为实现这些和其他优点并根据本发明的意图,如本文具体实施并广义描述的,提供了一种电动机转子,包括:圆筒形磁体,该圆筒形磁体的内周表面上具有至少一个第一连接部;以及转子铁芯,其与该圆筒形磁体连接,该转子铁芯的外周表面上具有至少一个第二连接部,所述的至少一个第二连接部与对应的所述至少一个第一连接部接合,其中,所述的至少一个第一连接部为在该圆筒形磁体的内周表面上的凹部和凸部中的一个,而所述的至少一个第二连接部为与对应的所述至少一个第一连接部相接合的凸部和凹部中的另一个;且其中,该圆筒形磁体包括围绕该转子铁芯的外周表面的多个片,该圆筒形磁体的两个相邻片在这两个相邻片之间的接合处形成该凹部和该凸部中的一个。
为实现这些和其他优点并根据本发明的意图,如本文具体实施并广义描述的,提供了一种用于制造电动机转子的方法,包括:形成圆筒形磁体,以在该圆筒形磁体的内周表面上具有至少一个第一连接部;形成转子铁芯,以在该转子铁芯的外周表面上具有至少一个第二连接部;以及将该转子铁芯与该圆筒形磁体连接,以使所述至少一个第一连接部与所述至少一个第二连接部接合,其中,形成具有至少一个第一连接部的圆筒形磁体的步骤包括在该圆筒形磁体的内周表面上形成凹部和凸部中的一个作为所述的至少一个第一连接部;并且其中,形成具有至少一个第二连接部的转子铁芯的步骤包括形成该凹部和该凸部中的另外一个作为所述的至少一个第二连接部;且其中,所述形成圆筒形磁体的步骤包括形成用于该圆筒形磁体的多个片,并且将两个相邻片组合以在这两个相邻片的接合处形成该凹部和该凸部中的一个。
与现有技术相比,本发明的优点在于:其可以减小组装部件的数量,简化组装操作,因而减少了制造时间,增加组装生产率;并且因为减少了组装部件的数量,因此可以降低组装的单位成本,并且可以增加产品的可靠性。
本发明的上述和其它目的、特征、方案及其它优点从以下结合附图对本发明的详细描述中将变得更显而易见。
附图说明
所包含的附图提供对本发明的进一步理解,其被并入到本说明书中且构成本说明书的一部分,附图示出了本发明的具体实施例并与本说明书一起用于解释本发明的原理。其中,在附图中:
图1和图2示出了根据现有技术的BLDC电动机转子的正剖视图以及侧视图;
图3是顺序示出了用于制造该BLDC电动机转子的方法的立体图;
图4和图5是示出了根据本发明第一实施例的电动机转子的正剖视图以及侧视图;
图6是示出了根据本发明第一实施例的电动机转子的第一连接部和第二连接部的一个修改实例的剖视图;
图7是示出了根据本发明第一实施例的电动机转子的第一连接部和第二连接部的另一个修改实例的剖视图;
图8是示出了根据本发明第二实施例的电动机转子的侧视图;
图9是示出了根据本发明第二实施例的第一连接部和第二连接部的一个修改实例的剖视图;
图10是示出了根据本发明第三实施例的电动机转子的侧视图;以及
图11是示意性地示出了用于制造根据本发明实施例的电动机转子的方法的立体图。
具体实施方式
下面,根据附图中所示的实施例对根据本发明的电动机转子及其制造方法进行详细说明。
图4是根据本发明第一实施例的电动机转子的正剖视图,图5是其侧剖视图。如图中所示,本发明的电动机转子包括:圆筒形磁体500,该圆筒形磁体的圆筒形内周表面上具有多个一定厚度的第一连接部510;以及转子铁芯600,其插入圆筒形磁体500内并在其外周表面形成有第二连接部610,所述第二连接部610与所述第一连接部510固定地连接。
圆筒形磁体500包括:中空圆筒形本体520,其具有一定厚度、外径及长度;以及至少一个第一连接部510,其形成于中空圆筒形本体520的内周表面。在该图示的实施例中,等间隔形成有四个第一连接部510。在该图示的实施例中,所述第一连接部510具有相同的形状。然而,所述第一连接部510的数量、形状以及间隔为可以调整的,以在圆筒形磁体500以及转子铁芯600之间提供牢靠的连接。
第一连接部510可以是凹部或凸部。在该实施例中,第一连接部510是以沟槽状形成于中空圆筒形本体520内周表面上的凹部。该沟槽沿着中空圆筒形本体520的纵向从中空圆筒形本体520的一端贯穿至另一端。当沿着中空圆筒形本体520的周向将该沟槽剖开时,在剖视状态下的该沟槽包括:沟槽侧平行部511,其具有一定宽度和深度;以及沟槽侧止挡部512,其与沟槽侧平行部511连通且具有三角形形状。
转子铁芯600包括:充填圆柱体620,其外径与圆筒形磁体500的内径相对应,其长度与圆筒形磁体500的长度相对应;以及至少一个第二连接部610,其与所述的至少一个第一连接部510相连接。形成的所述第二连接部610的数量与所述第一连接部510的数量相对应,且所述第二连接部610以等间隔形成。在该图示的实施例中,所述第一连接部510彼此具有相同的形状。
第二连接部610可以是与第一连接部510互补的凸部或凹部。在该实施例中,第二连接部610是形成于充填圆柱体620的外周表面上的凸部。该凸部沿充填圆柱体620的纵向从充填圆柱体620的一端至另一端形成。当沿着充填圆柱体620的周向将该凸部剖开时,在剖视状态下的该凸部包括:凸部侧平行部611,其从充填圆柱体620延伸并具有一定宽度和深度;以及凸部侧止挡部612,其从凸部侧平行部611延伸并具有三角形形状。
也就是说,圆筒形磁体500的第一连接部510与转子铁芯600的第二连接部610互补。如果存在多个第一连接部和多个第二连接部,则所述第一和第二连接部中的一些可以是凸部,而另一些可以是凹部。
在一实施例中,转子铁芯600为层叠体,其中将多个具有一定厚度的薄片S层叠。在该层叠体中,层叠的薄片S通过螺栓或铆接而彼此固定地连接。
当转子铁芯600插入圆筒形磁体500时,转子铁芯600和圆筒形磁体500彼此连接。同时,转子铁芯600的所述第二连接部610与圆筒形磁体500的所述第一连接部510接合。在所述第一连接部510和所述第二连接部610通过强制装配(forcible fitting)而彼此接合时,转子铁芯600和圆筒形磁体500彼此固定连接。
图6示出了圆筒形磁体500的所述第一连接部510以及转子铁芯600的所述第二连接部610的另一修改实例。在该实施例中,在剖视状态下的该沟槽包括沟槽侧平行部513以及与沟槽侧平行部513连通并呈圆形的沟槽侧止挡部514。在剖视状态下的该凸部包括:凸部侧平行部613,其从充填圆柱体620的外周表面延伸并具有一定的厚度和长度;以及凸部侧止挡部614,其从凸部侧平行部613延伸并具有圆形形状。圆筒形磁体500的所述第一连接部510和转子铁芯600的所述第二连接部610可以以各种形状实施。
另外,图7中示出了圆筒形磁体500的所述第一连接部510以及转子铁芯600的所述第二连接部610的另一修改实例。在该实施例中,该第二连接部具有从充填圆柱体620的外周表面突出的凸部,且该凸部比充填圆柱体620要短。该第一连接部具有以沟槽状形成于中空圆筒形本体520的内周表面上的凹部,该凹部短于中空圆筒形本体520。
在该图示的实施例中,该沟槽的长度与该凸部的长度相对应。也就是说,该沟槽并不贯穿中空圆筒形本体520的纵向,而该沟槽的一端将止挡转子铁芯600的该凸部。在该实施例中,圆筒形磁体500的纵向一端处的非凹部的部分沿转子铁芯600的纵向将转子铁芯600的凸部610固持。
通过转子铁芯600和圆筒形磁体500彼此连接而得到的电动机转子插入定子(未图示)的通孔内。
图8是根据本发明第二实施例的电动机转子的侧视图。如图中所示,该电动机转子包括:圆筒形磁体500,该圆筒形磁体500的圆筒形的内周表面具有多个一定厚度的第一连接部530;以及转子铁芯600,其插入圆筒形磁体500中并在其外周表面上形成有第二连接部630,所述第二连接部630与所述第一连接部530固定地连接。该第一连接部530具有凸部,而该第二连接部630具有与该凸部对应的呈沟槽状的凹部。
圆筒形磁体500包括:中空圆筒形本体540,其具有一定的厚度、外径及长度;以及第一连接部530,其形成于中空圆筒形本体540的内周表面。该第一连接部530具有从中空圆筒形本体540的内周表面突出的凸部。
该凸部沿中空圆筒形本体540的纵向从一端至另一端形成。当沿着中空圆筒形本体540的周向剖开该凸部时,在剖视状态下的该凸部包括:凸部侧平行部531,其从中空圆筒形本体540的内周表面延伸并且具有一定的厚度及长度;以及凸部侧止挡部532,其从凸部侧平行部531延伸并具有三角形形状。
转子铁芯600包括:充填圆柱体640,其外径与圆筒形磁体500的内径相对应,而其长度与圆筒形磁体500的长度相对应;以及多个第二连接部630,其形成于充填圆柱体640的外周表面并且与所述第一连接部530相连接。该第二连接部630是以沟槽状形成在充填圆柱体640的外周表面上的凹部。
在该实施例中,所述第二连接部630的数量与所述第一连接部530的数量相对应。所述第二连接部630以等间隔形成。另外,所述第一连接部530具有彼此相同的形状。
该沟槽沿充填圆柱体640的纵向从一端贯穿至另一端。当沿着充填圆柱体640的周向剖视该沟槽时,在剖视状态下的该沟槽包括:沟槽侧平行部631,其具有一定宽度和深度;以及沟槽侧止挡部632,其与沟槽侧平行部631连通并具有三角形形状。
图9示出了圆筒形磁体500的所述第一连接部530以及转子铁芯600的所述第二连接部630的另一修改实例。在该实施例中,在剖视状态下的该凸部包括:凸部侧平行部533,其从中空圆筒形本体540延伸并具有一定的宽度和深度;以及凸部侧止挡部534,其从凸部侧平行部533延伸并具有圆形形状。
在剖视状态下的该沟槽包括:沟槽侧平行部633,其具有一定宽度和深度;以及沟槽侧止挡部634,其与沟槽侧平行部633连通并呈具有圆形形状。
图10是根据本发明第三实施例的电动机转子的侧视图。如图中所示,在该电动机转子中,基于上述第一实施例中的各第一连接部510的中心,将第一圆筒形磁体500分成多个部分。呈圆弧形的各拼合式磁体550的两端与所述第二连接部610固定连接。该第一连接部510沿圆筒形磁体500的纵向分开。
两个相邻的磁体550在它们的接合处形成一个第一连接部。在该图示的实施例中,两个相邻的磁体550中的每一个磁体550在一端具有第一连接部的一半部分,而在另一端具有第一连接部的另一半部分。在该实施例中,该第一连接部为凹部。然而,该第一连接部也可以是由两个相邻的磁体550形成的凸部。此外,如果存在多个第一连接部,则所述第一连接部中的一些可以是凸部,而其他第一连接部可以是凹部。
图11是顺序示出了用于制造根据本发明实施例的电动机转子的方法的立体图。如图中所示,在该用于制造电动机转子的方法中,圆筒形磁体500形成为具有多个第一连接部510,所述多个第一连接部510具有在中空圆筒形本体的内周表面上呈沟槽状的一定长度的凹部。
转子铁芯600通过将多个具有预定形状的薄片S层叠并将这些薄片S彼此固定连接而形成,并且在其外周表面上具有多个突出的来与所述第一连接部510相连接的第二连接部610。组成该层叠体的薄片S通过螺栓或铆接固定。
然后,将转子铁芯600与圆筒形磁体500彼此接合,使所述第一连接部510和所述第二连接部610彼此接合并固定。
由于圆筒形磁体500和转子铁芯600通过圆筒形磁体500上形成的多个第一连接部510与转子铁芯600上形成的多个第二连接部610的接合而彼此连接,不需要使用粘结剂以及使粘结剂变干所需的时间,因此该图示的实施例减少了制造时间。此外,由于某些图示的实施例包括一个圆筒形磁体500和一个转子铁芯600,因此减小了组装部件的数量,简化了组装操作,因而减少了制造时间。
在图示的实施例中,圆筒形磁体500为圆筒形。此外,当圆筒形磁体500上形成的所述第一连接部510和转子铁芯600上形成的多个第二连接部610彼此接合时,圆筒形磁体500和转子铁芯600彼此连接。这样,这两个组件彼此牢靠地连接,从而防止电动机运行过程中这两个组件彼此分开。另外,由于不使用粘结剂,避免了转子和定子之间由于粘结剂的挤出而产生的接触。再者,由于磁体为圆筒形,因此转子的外周表面与内部插入转子的定子通孔的内壁之间的间隔得以最小化。
如上所述,图示的电动机转子及其制造方法由于减少了制造电动机转子的时间,因此可以增加组装生产率;并且因为减少了组装部件的数量,因此可以降低组装的单位成本。
另外,由于转子铁芯600和圆柱形磁体500彼此牢靠地连接,因此可以防止部件的分离以及部件的损伤。因此,可以增加产品的可靠性。
由于本发明可以在不背离其精神或必要特征的前提下以各种形式实施,因此应该理解,除非特别指定,上述实施例并不受限于前面说明的任一细节,而是在所附权利要求书所限定的精神和范围内进行广义地解释,因此,所附权利要求书意在覆盖所有落入权利要求书的界定和范围内或者其界定和范围的等同表述内的变化和修改。

Claims (14)

1.一种电动机转子,包括:圆筒形磁体,该圆筒形磁体的内周表面上具有至少一个第一连接部;以及转子铁芯,其与该圆筒形磁体连接,该转子铁芯的外周表面上具有至少一个第二连接部,所述至少一个第二连接部与对应的所述至少一个第一连接部相接合,
其中,所述的至少一个第一连接部为在该圆筒形磁体的内周表面上的凹部和凸部中的一个,而所述的至少一个第二连接部为与对应的所述至少一个第一连接部相接合的凸部和凹部中的另一个;且
其中,该圆筒形磁体包括围绕该转子铁芯的外周表面的多个片,该圆筒形磁体的两个相邻片在这两个相邻片之间的接合处形成该凹部和该凸部中的一个。
2.如权利要求1所述的电动机转子,其中,该凹部与对应的凸部互补,以容置该对应的凸部。
3.如权利要求1所述的电动机转子,其中,所述的两个相邻片中的每一个片在与该接合处相对应的一端处具有该凹部和该凸部中的一个的一半部分。
4.如权利要求1所述的电动机转子,其中,该凹部具有凹部延伸部分以及凹部止挡部分,该凹部延伸部分从该圆筒形磁体的内周表面和该转子铁芯的外周表面中的一个表面延伸,而该凹部止挡部分从该凹部延伸部分的一端延伸。
5.如权利要求4所述的电动机转子,其中,该凸部具有凸部延伸部分以及凸部止挡部分,该凸部延伸部分从该圆筒形磁体的内周表面和该转子铁芯的外周表面中的另外一个表面延伸,而该凸部止挡部分从该凸部延伸部分的一端延伸。
6.如权利要求1所述的电动机转子,其中,该凹部沿着该圆筒形磁体和该转子铁芯中的一个的纵向方向形成;该凸部沿着该圆筒形磁体和该转子铁芯中的另一个的纵向方向形成。
7.如权利要求6所述的电动机转子,其中,该凹部的长度与该圆筒形磁体和该转子铁芯中的一个在其纵向方向上的长度相同;该凸部的长度与该圆筒形磁体和该转子铁芯中的另一个在其纵向方向上的长度相同。
8.如权利要求6所述的电动机转子,其中,该凹部的长度短于该圆筒形磁体和该转子铁芯中的一个在其纵向方向上的长度;该凸部的长度短于该圆筒形磁体和该转子铁芯中的另一个在其纵向方向上的长度。
9.一种用于制造电动机转子的方法,包括:形成圆筒形磁体,以在该圆筒形磁体的内周表面上具有至少一个第一连接部;形成转子铁芯,以在该转子铁芯的外周表面上具有至少一个第二连接部;以及将该转子铁芯与该圆筒形磁体连接,以使所述至少一个第一连接部与所述至少一个第二连接部接合,
其中,形成具有至少一个第一连接部的圆筒形磁体的步骤包括在该圆筒形磁体的内周表面上形成凹部和凸部中的一个作为所述的至少一个第一连接部;并且其中,形成具有至少一个第二连接部的转子铁芯的步骤包括形成该凹部和该凸部中的另外一个作为所述的至少一个第二连接部;且
其中,所述形成圆筒形磁体的步骤包括形成用于该圆筒形磁体的多个片,并且将两个相邻片组合以在这两个相邻片的接合处形成该凹部和该凸部中的一个。
10.如权利要求9所述的方法,其中,形成该凹部的步骤包括:
从该圆筒形磁体的内周表面以及该转子铁芯的外周表面中的一个表面延伸形成凹部延伸部;以及
从该凹部延伸部的一端延伸形成凹部止挡部。
11.如权利要求10所述的方法,其中,形成该凸部的步骤包括:
从该圆筒形磁体的内周表面以及该转子铁芯的外周表面中的另一个表面延伸形成凸部延伸部;以及
从该凸部延伸部的一端延伸形成凸部止挡部。
12.如权利要求9所述的方法,其中,所述形成该凹部和该凸部的步骤包括:沿该圆柱形磁体和该转子铁芯中的一个的纵向方向形成该凹部,和沿该圆柱形磁体和该转子铁芯中的另一个的纵向方向形成该凸部。
13.如权利要求12所述的方法,其中,所述形成该凹部和该凸部的步骤包括:使该凹部形成为该凹部的长度与该圆筒形磁体和该转子铁芯中的一个在其纵向方向上的长度相同,和使该凸部形成为该凸部的长度与该圆筒形磁体和该转子铁芯中的另一个在其纵向方向上的长度相同。
14.如权利要求12所述的方法,其中,所述形成该凹部和该凸部的步骤包括:使该凹部形成为该凹部的长度短于该圆筒形磁体和该转子铁芯中的一个在其纵向方向上的长度,和使该凸部形成为该凸部的长度短于该圆筒形磁体和该转子铁芯中的另一个在其纵向方向上的长度。
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