CN101313453A - 用于电动机中具有冷却功能的转子 - Google Patents

Abstract

一种用于电动机中具有冷却功能的转子(110)，包括主体(111)和多个与主体一体地形成的冷却叶片(112)。主体(111)包括安装加强开口(111a，图3)，并通过挤压软磁粉形成。冷却叶片(112)通过注射模制形成进主体(111)的各个安装加强开口(111a)。可替换地，通过与主体一起挤压，冷却叶片(112)与主体(111)完整地形成一体。

Description

用于电动机中具有冷却功能的转子

技术领域

本发明涉及一种用于电动机中具有冷却功能的转子，尤其涉及一种用于电动机中具有冷却功能的转子，其中转子的冷却叶片通过注射模制法形成，以获得简化的装配过程，并提高转子的耐久性。

背景技术

通常，电动机是将电能转化为机械能以提供旋转力的设备。电动机被广泛地应用于各种工业领域，包括家用电器和工业机器。电动机可以被主要分为交流(AC)电动机和直流(DC)电动机。

参考图1，下面将描述传统的电动机。图1说明了传统的电动机10的剖视图，特别地，感应电动机，它是AC电动机的一种。传统的电动机10包括定子11，转子12，轴13，和冷却风扇15。定子11固定到外壳14，转子12被安装得通过在定子11内具有间隙而能够旋转。轴13被压入转子12的中心部分，并随转子12一起旋转。冷却风扇15被安装在转子12的两个边缘区域上。

定子11包括线圈11a和磁体的定子线圈11b。线圈11a被供应AC电流，以产生旋转磁场。定子线圈11b产生由线圈11a的旋转磁场产生的磁通量的通路。

定子线圈11b通过在轴向互相堆叠多个同一形状的硅钢片而形成。虽然没有说明，多个槽沿定子线圈11b的内表面放射状地互相间隔一定距离。线圈11a使用分布卷绕方法、中心卷绕方法、或同心卷绕方法围绕这些槽卷绕。

转子12包括导体(未示出)和磁体的转子芯12b。导体通过线圈11a提供的电流和磁通量之间的往复反应产生转矩。转子芯12b具有安装在其内的导体(未示出)，并提供磁通量的通路。

导体由诸如铝或铜的具有高导电性的金属，或磁铁形成。

转子芯12b通过在轴向堆叠多个同一形状的硅钢片而形成。虽然没有说明，多个槽在转子芯12b的外表面或内侧上以平行于轴向的方向放射状地互相间隔一定距离。类似于线圈11a，转子12的导体围绕这些槽安装，以与轴向平行。

轴13通过转子芯12b被固定到转子12，以依靠置于外壳14的两侧上的固定器14a和轴承14b旋转。

冷却风扇15通过注射模制法形成，以被附加或固定到转子12的边缘区域。特别地，冷却风扇15以一定的形状形成，以在旋转时产生风。

传统的电动机10如下面所述的操作。

当AC电流被提供给线圈11a时，磁场在与轴线垂直的方向产生。结果，磁通量通过定子线圈11b开始旋转，从而转子12的导体上的旋转磁通量通过间隙提供一定量的电流给导体。提供给导体的电流根据弗莱明的左手定则在转子12中产生转矩。

当转子12旋转时，冷却风扇15也旋转，以从外部将空气引入，并使空气流入外壳14的内部，用于空气循环。结果，电动机10被冷却。

然而，在传统的电动机10中，因为转子芯12b通过互相堆叠多个具有相同形状的硅钢片形成，所以将冷却风扇15附加到转子12的结构可能形成得具有一些限制。因此，通常需要以这种结构形成冷却风扇15，以使得它被附加到转子芯12b。由于这种结构负担，在实施希望的结构时可能有些复杂，并且在冷却风扇15与转子芯12b的小型化和牢固连接方面也存在困难。例如，这种电动机的一种被公开在专利号为6006553，名称为“HEAT DISSIPATINGBLADES FOR A MOTOR OF A WASHING MACHINE(洗衣机电动机中的散热片)”的美国专利中。

同样，将冷却风扇15附加到转子芯12b的装配过程通常被执行，因此，制造过程可能变得复杂，导致产量的降低。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供一种用于电动机中具有冷却功能的转子，其中转子的冷却叶片与转子一体化地形成，以降低制造冷却风扇的成本，有助于产品的小型化，并通过简化装配过程提高产量。

技术方案

根据本发明的优选实施例，提供一种用于电动机中具有冷却功能的转子，该转子包括通过挤压软磁粉形成的主体，和多个冷却叶片，它们与主体一体化地形成，以在转子旋转时产生用于冷却的风。

有益效果

根据本发明，转子通过挤压软磁粉来制造，冷却叶片与转子一体地形成。因此，产品的耐久性和小型化可以被获得，也可以简化装配过程。简化的装配过程有利于产量的提高。

附图的简单描述

从下面结合附图给出的优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的和特点将变得显而易见，其中：

图1说明了传统电动机的剖视图；

图2说明了根据本发明第一实施例的电动机的剖视图；

图3说明了根据本发明第一实施例的用于电动机中具有冷却功能的转子的主体的透视图；

图4说明了根据本发明第一实施例的用于电动机中具有冷却功能的转子的透视图；

图5说明了根据本发明第二实施例的电动机的剖视图；

图6说明了根据本发明第二实施例的用于电动机中具有冷却功能的转子的主体的透视图；

图7说明了根据本发明第二实施例的用于电动机中具有冷却功能的转子的透视图；

图8说明了根据本发明第三实施例的电动机的剖视图；

图9和10说明了根据本发明第三实施例的具有冷却功能的各种类型转子的顶视图；

图11说明了根据本发明第四实施例的电动机的剖视图；

图12说明了根据本发明第四实施例的用于电动机中具有冷却功能的转子的顶视图。

执行本发明的最佳模式

以下将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

现在参考图2，其说明了根据本发明第一实施例的电动机100的剖视图。

电动机100包括具有冷却功能的转子110。转子110包括主体111和冷却叶片112，并通过挤压软磁粉来模制。主体111被安装得通过在固定到外壳120的定子130内部具有间隙可以旋转，并提供磁通量的通路。主体111包括在主体111的外表面部分上的附加加强口111a。冷却叶片112中的每个通过冷却叶片112的注射模制形成，以突出进各个安装加强开口111a。

在本发明的第一实施例中，转子110包括冷却叶片112，其位于主体111的上侧和下侧上。然而，冷却叶片112也可以被放置在上侧和下侧中的一个上。

轴腔111b形成在主体111的中心区域中，以牢固地支持轴140，并且附加加强口111a形成在主体111的上侧表面和下侧表面上，用于冷却叶片112的注射模制。

在存在多个冷却叶片112的情况中，如图3中说明的，安装加强开口111a通过包括第一开口111c和第二开口111d形成在一个完整的开口中。如所示的，第一开口111c形成在各个冷却叶片112被放置的那些点上，第二开口111d与第一开口111c单独地互相连接。可替换地，安装加强开口111a可以形成在对应于各个冷却叶片112的多个开口中。除了这些提及的结构，安装加强开口111a可以不同的结构形成。

通过增大安装加强开口111a与将要被注射模制的材料的接触面积，以及在注射模制后获得的与冷却叶片112的结合力，安装加强开口111a允许冷却叶片112牢固地固定到主体111。

冷却叶片112被喷射入各个安装加强开口111a以突出，以使得当主体111旋转时产生用于冷却的风。

如在图4中说明的，冷却叶片112形成在半径方向，即从轴腔111b向外侧，其中轴腔111b是旋转的中心，并且冷却叶片112绕旋转的中心布置。如说明的，存在多个冷却叶片112。

如在本发明的第一实施例中说明的，冷却叶片112可以这样形成，以使得当从顶部看时，冷却叶片112以直线的形式形成。可选择地，从顶视图冷却叶片112可以形成为弯曲形状。

如上所述的，主体111通过挤压软磁粉形成，并从而形成安装加强开口111a，冷却叶片112喷射入其中，并被模制。软磁粉包括铁基颗粒，每个用某种材料覆盖，以相互电绝缘。

对于主体111的挤压模制，与主体111具有基本相同形状的模制空间被准备在挤压模制机中，然后用软磁粉填充。然后，挤压元件如冲头被用来挤压该软磁粉，以在主体111中形成安装加强开口111a。此时，脱模剂和/或接合剂可被添加到该软磁粉，并被一起挤压。

由于前面提及的软磁粉上的挤压过程，主体111包括三维软磁合成物(SMC)。相比较于使用硅钢片的传统过程，允许主体111具有增加的自由度。因此，与具有相同形状的硅钢片的传统堆叠结构不同，该SMC允许安装加强开口111a以不同的形状形成。

主体111被安装进注射模制机，以在各个安装加强开口111a上形成冷却叶片112。同样，诸如合成树脂的注射模制材料被喷射进具有用于形成冷却叶片112的空间的塑模机，并被模制以形成与主体111一体的冷却叶片112。

虽然转子110在电动机100，尤其在感应电动机100中的实施被示例在第一实施例中，但是转子110也可以在其它形式的电动机中实施，如AC电动机和DC电动机，它们通常需要冷却。在本发明的第一实施例中，因为转子110在感应电动机100中实施，虽然未说明，用于给目标提供一定量电流的导体围绕形成在主体111的外部表面或内侧上的槽放置。

根据本发明第一实施例的具有冷却功能的转子110的操作如下。

当AC电流被供应给定子130的线圈131时，通过定子芯132产生旋转磁通量。横跨转子110的放置在主体111的外部表面或内侧上的导体(未示出)的该旋转磁通量通过间隙，以提供一定量的电流给导体(未示出)，因此转子110产生转矩。

由于该转矩，转子110旋转，并且冷却叶片112和主体111一起旋转以产生风，其导致空气被从外壳120的外侧引入，并被排放到其内侧。结果，外壳120的内侧被冷却。

图5说明了根据本发明第二实施例的电动机200的剖视图。与本发明的第一实施例类似，在第二实施例中举例说明了转子210被安装在电动机200中，尤其是感应电动机。转子210包括主体211和冷却叶片212，并通过挤压软磁粉被模制。主体211被安装得通过在固定到外壳140的定子230内侧具有间隙能够旋转，并提供磁通量的通路。主体211包括在主体211的某些外部表面部分上的安装加强开口211a。冷却叶片212通过注射模制形成，以突出进主体211的各个安装加强开口211a。下面将详细描述电动机200与本发明第一实施例中描述的电动机100不同的部分。

如在图6中说明的，安装加强开口211a可以形成得与冷却叶片212一样多，并被置于与冷却叶片212对应的给定区域上。而且，冷却叶片212可以沿主体211的外部表面以完整的结构形成，或者以其它不同的形状或结构形成。

冷却叶片212形成在主体211的给定外部表面上，以与轴240平行，轴240是中心旋转轴线。如在图7中说明的，冷却叶片212通过注射模制形成，以突出进各个安装加强开口211a，并且沿主体211的外部表面互相间隔一定距离。如在本发明的第二实施例中说明的，冷却叶片212可以以直线的形式形成。代替这种形状，冷却叶片212也可以形成为其它形状，包括曲线。

具有冷却功能的转子210的操作如下。

当转子210通过电动机200，如感应电动机，的驱动旋转时，冷却叶片212也旋转，以产生风，其导致空气被从外壳140的外侧引入，并被排放到其内侧。结果，外壳140的内侧被冷却。

图8说明了根据本发明第三实施例的电动机300的剖视图。在电动机300中，具有冷却功能的转子310包括主体311和冷却叶片312，并通过挤压软磁粉被模制。电动机300的主体311被安装得通过在固定到外壳320的定子330内侧具有间隙能够旋转，并提供磁通量的通路。轴340穿过主体311的中心区域，以被固定到主体311。冷却叶片312形成为与主体311一体结合。

如在图8至10中说明的，多个冷却叶片312沿旋转中心，即绕轴340独立地布置在主体311的上部和下部表面上。冷却叶片312中的每个在半径方向，即从旋转中心向外侧形成。

如在图9中说明的，从顶视图看冷却叶片312以直线的形式形成，以易于制造。同样，如在图10中说明的，冷却叶片312可以形成为曲线形状，以使得能更有效地产生风。

如上所述的，转子310通过挤压软磁粉形成，并从而形成冷却叶片312，以与主体311一体结合。软磁粉通常包括铁基颗粒，每个用某种材料覆盖，以相互电绝缘。

对于转子310的挤压模制，与转子310具有基本相同形状的模制空间被准备在挤压模制机中，然后用软磁粉填充。然后，挤压元件如冲头被用来挤压该软磁粉，以形成与主体311一体结合的冷却叶片312。此时，脱模剂和/或接合剂可被添加到该软磁粉，并被一起挤压。

由于前面提及的软磁粉上的挤压过程，转子310包括具有三维形状的SMC。相比较于使用硅钢片的传统过程，允许转子310具有增加的自由度。因此，与具有相同形状的硅钢片的传统堆叠结构不同，该SMC允许冷却叶片312的形成。

虽然转子310在电动机300，尤其在感应电动机300中的实施被示例在第三实施例中，但是转子310也可以在其它形式的电动机中实施，如AC电动机和DC电动机，它们通常需要冷却。在本发明的第三实施例中，因为转子310在感应电动机300中实施，虽然未说明，用于给目标提供一定量电流的导体围绕形成在主体311的外部表面或内侧上的槽放置。

根据本发明第三实施例的具有冷却功能的转子310的操作如下。

当AC电流被供应给定子330的线圈331时，通过定子芯332产生旋转磁通量。横跨转子310的放置在主体311的外部表面或内侧上的导体(未示出)的该旋转磁通量通过间隙，以提供一定量的电流给导体(未示出)，因此转子310产生转矩。

由于该转矩，转子310旋转，并且和主体311一体的冷却叶片312旋转以产生风，其导致空气被从外壳320的外侧引入，并被排放到其内侧。结果，外壳320的内侧被冷却。

图11说明了根据本发明第四实施例的电动机的剖视图。与上述实施例类似，在第四实施例中举例说明了转子410被安装在电动机400中，尤其是感应电动机。具有冷却功能的转子410包括主体411和冷却叶片412，并通过挤压软磁粉被模制。电动机400的主体411被安装得通过在固定到外壳420的定子430中具有间隙能够旋转，并提供磁通量的通路。轴440穿过主体411的中心区域，以被固定到主体411。冷却叶片412形成为与主体411一体结合。下面将详细描述转子410与转子110、210或310不同的那些部分。

在转子410中，冷却叶片412形成在主体411的给定外部表面部分上，与中心旋转轴线即轴440平行。基本与在图12中说明的布置相同，冷却叶片412沿主体411的外部表面布置得互相间隔一定距离。

与前述实施例类似，转子410通过挤压软磁粉模制，因此，冷却叶片412可以直线形式或以曲线形式形成在主体411的给定外部表面部分上。因为冷却叶片412也是用软磁粉形成的，冷却叶片412能够提供朝向定子430的旋转磁通量的通路。结果，一定量的电流可以被提供给导体(未示出)，这些导体安装在主体411的外部表面或内侧上，并且转子410也能够产生转矩。

根据本发明第四实施例的电动机400的转子410的操作如下。

当转子410通过电动机，即感应电动机400，的驱动旋转时，冷却叶片412也旋转，以产生风，其导致空气被从外壳420的外侧引入，并被排放到其内侧。结果，外壳420的内侧被冷却。

虽然关于优选实施例示出并说明了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由下面的权利要求定义的发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种用于电动机中具有冷却功能的转子，该转子包括：

通过挤压软磁粉形成的主体；以及

多个与主体一体地形成的冷却叶片，以在转子旋转时产生用于冷却的风。

2.权利要求1的转子，其中主体具有多个安装加强开口，冷却叶片形成为通过注射模制突出进主体的各个安装加强开口，以与主体一体结合。

3.权利要求2的转子，其中单独的安装加强开口形成在主体的上表面和下表面上；并且冷却叶片沿主体的半径方向定位，并绕主体的旋转中心点布置。

4.权利要求2的转子，其中安装加强开口形成在主体的给定外部表面部分上；并且冷却叶片定位成平行于主体的中心旋转轴线，并沿主体的外部表面布置。

5.权利要求2的转子，其中冷却叶片由包括合成树脂的注射模制材料制成。

6.权利要求1的转子，其中通过与主体一起挤压软磁粉，冷却叶片与主体一体化地形成。

7.权利要求6的转子，其中冷却叶片沿半径方向定位在主体的上表面和下表面上，并绕主体的旋转中心点布置。

8.权利要求6的转子，其中冷却叶片与中心旋转轴线平行地定位在主体的给定外部表面部分上，并沿主体的外部表面布置。

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