CN101442229B - 电机转子及电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同轴度难以降低的具有防振结构的电机转子及电机。设有圆环形的外侧铁芯(35)、圆环形的内侧铁芯(34)，和弹性体(38)；外侧铁芯在外周面设置永久磁铁(33M)；内侧铁芯配置在外侧铁芯的内侧，在内周面与轴(32)嵌合；弹性体夹装在外侧铁芯的内周面与内侧铁芯的外周面形成的圆环形的收纳部(36)中。收纳部中具有多个微小间隙部(36a)，微小间隙部在半径方向的间隙宽度微小，该微小间隙部的间隙宽度在周向上连续变化。弹性体起到对电机转子(3)产生的振动加以吸收的缓冲件的作用。外侧铁芯与内侧铁芯的同轴度的偏差可以通过微小间隙部而成为最小。由于微小间隙部的间隙宽度在周向上连续变化，所以难以传递振动。

Description

电机转子及电机

技术领域

本发明涉及搭载在空调的室外机中的风扇电机等各种电器设备上的电机及电机转子。

背景技术

空调的室外机中的风扇电机等所使用的电机，受到节能化的要求而进行高效化，进行着从AC电机向DC无刷电机的转换。但是，DC无刷电机会因转矩脉动产生振动或因定子通电而产生波纹振动，所以搭载在设备上时有时会产生噪音。作为噪音的对策，已知把橡胶或弹性材料(エラストマ)这样的弹性体埋设在电机转子中获得防振结构的方法(参照专利文献1～5)。

例如，专利文献1中，把电机转子的铁芯分割成内侧和外侧，把弹性体嵌入内侧和外侧之间形成的环形的间隙中而构成。专利文献2～4中，通过注射模塑成形同时把弹性体与将铁芯分割而成的内侧与外侧铁芯之间形成的环形间隙形成一体。进而，在专利文献5中，通过仅仅连接铁芯的上下端而将内侧与外侧局部连接。

专利文献1日本特许3689877号公报

专利文献2日本特开2004-297935号公报

专利文献3日本特开昭59-86444号公报

专利文献4日本特许3364960号公报

专利文献5日本特开2005-348513号公报

如专利文献1～4所示的将电机转子的铁芯分割成内侧和外侧的结构，由于用弹性体吸收电机转子产生的振动，所以其振动难以向轴传送。但是，这样的铁芯难以同时满足吸收振动的效果，和确保内侧铁芯与外侧铁芯的同轴度。两铁芯的同轴度下降的话，电机转子的动平衡会降低，旋转不稳定，会产生振动和噪音。

发明内容

本发明鉴于上述公知技术而得出，其目的是提供一种同轴度难以降低的具有防振结构的电机转子及电机。

本发明第一方面涉及的电机转子，是一种电机转子，其特征在于，设有圆环形的外侧铁芯、圆环形的内侧铁芯，和弹性体；所述外侧铁芯在外周面设置永久磁铁；所述内侧铁芯配置在所述外侧铁芯的内侧，在内周面与轴嵌合；所述弹性体夹装在所述外侧铁芯的内周面与所述内侧铁芯的外周面形成的圆环形的收纳部中；所述收纳部中具有多个微小间隙部，所述微小间隙部在半径方向的间隙宽度微小，该微小间隙部的所述间隙宽度在周向上连续变化，所述外侧铁芯具有在内周面按周向的相等间隔朝半径方向内方突出的多个外侧凸部；所述内侧铁芯具有在外周面按周向的相等间隔朝半径方向外方突出并突出到相邻的所述外侧凸部之间的多个内侧凸部，所述外侧铁芯在相邻的所述外侧凸部之间的内周面的周向中心部分别形成朝半径方向内方鼓出的鼓出部，所述微小间隙部由所述内侧凸部和所述鼓出部形成，另外，由所述外侧凸部和所述内侧铁芯的外周面形成。

结果，电机转子的弹性体起到了对电机转子产生的振动加以吸收的缓冲件的作用。微小间隙部可以使得外侧铁芯与内侧铁芯的同轴度偏差成为最小，而所述微小间隙部的间隙宽度在周向上连续变化而使传送振动的路径非常少，所以振动难以进行传送。

按照本发明第二方面，在第一方面涉及的电机转子中，其特征在于，所述外侧铁芯具有在内周面按周向的相等间隔朝半径方向内方突出的多个外侧凸部；所述内侧铁芯具有在外周面按周向相等间隔朝半径方向外方突出并突出到相邻的所述外侧凸部之间的多个内侧凸部。

按照本发明第三方面，其特征在于，所述微小间隙部形成在所述外侧凸部的顶端面和与其相对的所述内侧铁芯的外周面之间。

按照本发明第四方面，在第二或第三方面涉及的电机转子中，其特征在于，所述微小间隙部形成在所述内侧凸部的顶端面和与其相对的所述外侧铁芯的内周面之间。

按照本发明第五方面，在第一～第四方面的任一项所述的电机转子中，其特征在于，所述微小间隙部由所述外侧铁芯的内周面与所述内侧铁芯的外周面的至少一方突出成的俯视观察时为半圆形的突起形成。

按照本发明第六方面，在第一～第五方面的任一项所述的电机转子中，其特征在于，所述微小间隙部的所述间隙宽度的最狭窄部为0.01～1.00mm。

按照本发明第七方面，在第二～第六方面的任一项所述的电机转子中，其特征在于，所述外侧凸部与所述内侧凸部的个数为5以上的素数。

按照本发明第八方面，在第一～第七方面的任一项所述的电机转子中，其特征在于，所述弹性体通过使熔化了的弹性材料流入配置着所述外侧铁芯和所述内侧铁芯的规定的金属模具中进行固化，而与所述外侧铁芯和所述内侧铁芯紧贴着。

按照本发明第九方面，为一种电机，其特征在于，设有定子，和相对于所述定子旋转自如地支撑着的本发明第一～第八方面中的任一项所述的电机转子。

按照本发明第十方面，为一种电机，其特征在于，设有定子，和相对于所述定子旋转自如地支撑着的本发明第一～第五方面中的任一项所述的电机转子；所述转子的所述微小间隙部的最狭窄部的所述间隙宽度g1，比所述转子的外周面和所述定子的内周面形成的半径方向的间隙中的最狭窄部的间隙宽度g2小。

本发明的电机转子具有同轴度难以降低的防振结构，因此可以实现低振动和低噪音。而且，本发明的电机由于具有同轴度难以降低的带防振结构的电机转子，所以可以实现低振动和低噪音。

附图说明

图1是表示本发明涉及的电机转子及电机的一个实施方式的截面图。

图2是以图1的电机转子为中心从上方观察的俯视图。

图3是图2的电机转子的主要部分的放大俯视图。

图4是表示图1中的电机转子的一个实施方式的变型例的俯视图。

图5是表示图1中的电机转子的一个实施方式的另一个变型例的俯视图。

具体实施方式

参照图1～图5用空调的室外机上搭载着的风扇电机说明本发明涉及的电机转子及电机的一个实施方式。

图1所示的电机1是DC无刷电机，设有定子2和旋转自如地支撑在该定子2的半径方向内方的电机转子3(以下称为转子)。定子2在圆环形的铁芯21上设置着的9个磁极部22上卷绕线圈23(极数S为9)，该线圈23的端部与回路基板24电连接，在包括这些部件之间的间隙的整个表面填充合成树脂，而且电机1的外框25也由合成树脂形成。

转子3在圆环形的铁芯31的内周面压入固定着圆柱形的轴32，在其外周面上通过粘接剂固定着8个弯曲成圆弧形的板状的磁铁33。磁铁33的外周面的曲率比内周面的曲率大。通过8个磁铁33构成极数P为8极的转子磁铁33M。铁芯31由位于半径方向内侧的圆环形的内侧铁芯34、位于外侧的圆环形外侧铁芯35，和夹在通过内侧铁芯34和外侧铁芯35之间的圆环形间隙形成的收纳部36中的弹性体38构成(后文中详细描述)。转子3通过一对轴承4相对于定子2自由旋转地支撑着。在轴32的顶端安装风扇(图示省略)，通过转子3的旋转使风扇也进行旋转。

以规定的方式对定子2的线圈23通电时，从各个磁极部22产生旋转磁场，该旋转磁场与转子3的转子磁铁33M的磁场发生作用，反复进行磁力吸引和排斥，使转子3旋转。

下面说明转子3的详细结构。如图1和图2所示，内侧铁芯34由多张硅钢板层合而成，由圆环形部34a和5个内侧凸部34b构成，该圆环形部34a在中心具有嵌合轴32的嵌合孔，所述5个内侧凸部34b从圆环形部34a外周面的圆周方向(周向)的相等间隔的五个部位向半径方向外方突出。内侧凸部34b大致按照相等宽度从根部突出到顶端，并在顶端突出成圆弧状，由此，形成为俯视观察时的T字形状。另一方面，外侧铁芯35也由多张硅钢板层合而成，由圆环形部35a和5个外侧凸部35b构成，该圆环形部35a具有固定着转子磁铁33M的外周面，所述5个外侧凸部35b从圆环形部35a内周面的周向的相等间隔的五个部位向半径方向内方突出。外侧凸部35b大致按相等宽度从根部突出到顶端，由此形成俯视观察时的I字形。另外，由外侧铁芯35在相邻的外侧凸部35b之间的内周面的周向中心部分别形成朝半径方向内方鼓出的鼓出部35c。所述鼓出部35c的突出长度与两侧的外侧凸部35b相比很小，而且在俯视观察时为半圆形，与外侧铁芯35的内周面圆滑连接。

如图2所示，这些内侧铁芯34和外侧铁芯35，其内侧凸部34b位于相邻的外侧凸部35b之间，内侧凸部34b的中心与鼓出部35c的中心隔着微小的间隙相向，另一方面，外侧凸部35b位于相邻的内侧凸部34b之间，外侧凸部35b的中心与所述内侧凸部34b之间的外周面的周向中央相向。

也就是说，内侧凸部34b被收纳在由一对相邻的外侧凸部35b与圆环形部35a形成的朝向内方的凹部35d中，外侧凸部35b被收纳在由一对相邻的内侧凸部34b与圆环形部35a形成的朝向外方的凹部34d中，内侧铁芯34与外侧铁芯35相互不接触，而且各个凹凸部分在周向上交替啮合。

收纳部36由与这些内侧凸部34b和外侧凸部35b构成的俯视凹凸形状相对应的空隙连成圆环形而构成。而且，收纳部36具有由内侧凸部34b和鼓出部35c形成的第一微小间隙部36a，和由外侧凸部35b和内侧铁芯34的外周面形成的第二微小间隙部36b。第一微小间隙部36a，如图3所示俯视观察时的外周面的曲率较小的内侧凸部34b与俯视观察时的内周面的曲率较大的鼓出部35c在半径方向上相向，所以，所述第一微小间隙部36a的半径方向的间隙，在形成在穿过内侧凸部34b和鼓出部35c的中心部的中心线L1上的间隙35c1最窄，随着从中心线L1朝周向离开而连续变大。设该间隙35c1的间隙宽度为g1、第二微小间隙部36b的间隙宽度为g3、由转子3的外周面与定子2的内周面形成的半径方向的间隙中的最狭窄部(磁极部22的内周面和磁铁33的外周面的周向中央形成的间隙)的间隙宽度为g2、弹性体38的压缩系数为t，则第一和第二微小间隙部36a、36b的压缩量可表示为t·g1和t·g2，所述各个间隙的关系为

。例如，转子3的直径为40mm左右大小时，考虑到弹性体38等的尺寸的标准偏差，g1被设定成0.01～1mm左右、g3被设定成0.01～1mm左右、g2被设定成0.3～1.5mm。

弹性体38由设于所述凹凸状的收纳部36中的圆环形弹性部38a、跨内侧凸部34a和外侧凸部35a的上端面设置成圆环形的上侧弹性部38b，和跨内侧凸部34a和外侧凸部35a的下端面设置着的下侧弹性部38c构成。该弹性体38通过把熔化了的弹性材料流入配置有内侧铁芯34和外侧铁芯35的金属模具中使其固化而形成。该弹性材料为热塑性弹性材料或橡胶。热塑性弹性材料在弹性特性、强度、成形性、耐久性、成本等方面有利。通过如此形成弹性体38，把相互不接触的内侧铁芯34和外侧铁芯35通过所述弹性体38形成一体化(将其称为中间组装体)。而且，通过把轴32和转子磁铁33M固定在所述中间组装体上而完成转子3。

这样的转子3，借助弹性体38可以吸收由该转子3产生的振动，所以，轴32和安装在轴上的风扇可以稳定地进行转动。由此，可以防止转子3的振动通过轴承4向定子2传递，使该电机1得以控制振动并降低噪音。

然而，转子3，如上述那样内侧铁芯34和外侧铁芯35是不接触的，由比两个芯软的弹性体38连接着，所以，如果向特定方向对转子3施加过载，或特定部位的弹性体38的硬度降低的话，内侧铁芯34和外侧铁芯35的同轴度有可能降低。由此，会发生转子3的动平衡降低且旋转不稳定，或转子3与定子2接触等不良情况。

但是，该转子3，即便是内侧铁芯34和外侧铁芯35将要在半径方向发生相对移动，移动也会受到均等配置在周向上的多个第一和第二微小间隙部36a、36b中的任一个的限制，所以，同轴度不会出现大幅度降低。即，其同轴度的偏移依存于第一、第二微小间隙部36a、36b中夹着的弹性体38的压缩量，在t·g1或t·g3以下。这些压缩量t·g1或t·g3如上述那样小于间隙宽度g3，所以，转子3不会与定子2接触。而且，其同轴度的偏移在t·g1或t·g3以下的话，转子3的动平衡即使降低也不会降低到对旋转特性产生实质影响的程度。

第一微小间隙部36a构成了不仅能如上所述那样使内侧铁芯34和外侧铁芯35的相对移动量为最小，而且可以使内侧铁芯34和外侧铁芯35中的任一方产生的振动难以向另一方传送的结构。第一微小间隙部36a在收纳部36中弹性体38的壁厚薄所以吸收振动的效果低，但是第一微小间隙部36a如上述那样其间隙宽度在周向上连续变化，所以其一方产生的振动向另一方进行传送的路径非常少，因此振动难以传送。

弹性体38如上述那样设置在由与内侧凸部34b和外侧凸部35b构成的凹凸形状相对应的空隙连成圆环形而成的收纳部36中，所以，与内侧铁芯34和外侧铁芯35的紧贴面积大。二者间的摩擦阻力大的话就使得弹性体38与内侧铁芯34或外侧铁芯35的紧贴更牢固。而且，内侧凸部34b收纳在凹部35d中、外侧凸部35b收纳在凹部34d中在周向上交替啮合着，因此，弹性体38不仅在半径方向而且在周向上也被内侧铁芯34和外侧铁芯35夹着，使得弹性体38难以断裂。进而，假设即便是在旋转时弹性体38断裂或弹性体38与两芯34、35的紧贴崩溃，内侧凸部34b和外侧凸部35b的一方朝另一方回转后，也限制了进一步的回转。因此，尽管旋转状态变得不稳定，但是仍可以进行旋转，所以可以把电机1的损伤控制在最小。

转子3的内侧凸部34b和外侧凸部35b的个数R(5个)为5以上的素数，所以，转子3的转矩脉动难以与固有振动频率发生共振。

以上对本发明的电机转子及电子的一个实施方式进行了说明，但是本发明的范围不限于该实施方式，可以进行种种改变。

例如，上述实施方式中的转子3中，仅仅第一微小间隙部36a构成为半径方向的间隙宽度在周向上连续变化，但是在第二微小间隙部36b中设置这样的间隙形状也可以(图示省略)。而且，如图4所示，也可以在第一、第二微小间隙部36a、36b双方设置上述那样的间隙形状。另外，在内侧铁芯34和外侧铁芯35相对于弹性体38的摩擦阻力大，或转子3速度低而在旋转方向上不作用过度的力的情况下，也可以省略内侧凸部34b和外侧凸部35b的双方(参照图5)，或者省略其中任一方(图示省略)。另外，弹性体38通过注射模塑成形与两芯34、35紧贴，但是也可以通过嵌入与收纳部36对应的形状的成形件进行固定。

Claims (9)

1.一种电机转子，设有圆环形的外侧铁芯、圆环形的内侧铁芯，和弹性体；

所述外侧铁芯在外周面设置永久磁铁；

所述内侧铁芯配置在所述外侧铁芯的内侧，在内周面与轴嵌合；

所述弹性体夹装在所述外侧铁芯的内周面与所述内侧铁芯的外周面形成的圆环形的收纳部中；其特征在于：

所述收纳部中具有多个微小间隙部，所述微小间隙部在半径方向的间隙宽度微小，该微小间隙部的所述间隙宽度在周向上连续变化，

所述外侧铁芯具有在内周面按周向的相等间隔朝半径方向内方突出的多个外侧凸部；

所述内侧铁芯具有在外周面按周向的相等间隔朝半径方向外方突出并突出到相邻的所述外侧凸部之间的多个内侧凸部，

所述外侧铁芯在相邻的所述外侧凸部之间的内周面的周向中心部分别形成朝半径方向内方鼓出的鼓出部，

所述微小间隙部由所述内侧凸部和所述鼓出部形成，另外，由所述外侧凸部和所述内侧铁芯的外周面形成。

2.如权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述微小间隙部由所述内侧凸部和所述外侧铁芯的内周面突出成的俯视观察时为半圆形的突起形成。

3.如权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述微小间隙部由所述外侧凸部和所述内侧铁芯的外周面突出成的俯视观察时为半圆形的突起形成。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的电机转子，其特征在于，所述微小间隙部的所述间隙宽度的最狭窄部为0.01～1.00mm。

5.如权利要求1～3中的任一项所述的电机转子，其特征在于，所述外侧凸部与所述内侧凸部的个数为5以上的素数。

6.如权利要求1～3中的任一项所述的电机转子，其特征在于，所述弹性体通过使熔化了的弹性材料流入配置着所述外侧铁芯和所述内侧铁芯的规定的金属模具中进行固化，而与所述外侧铁芯和所述内侧铁芯紧贴着。

7.一种电机，其特征在于，设有定子，和相对于所述定子旋转自如地支撑着的权利要求1～3中的任一项所述的电机转子；

所述转子的所述微小间隙部的最狭窄部的所述间隙宽度(g1)，比所述转子的外周面和所述定子的内周面形成的半径方向的间隙中的最狭窄部的间隙宽度(g2)小。

8.一种电机，其特征在于，设有定子，和相对于所述定子旋转自如地支撑着的权利要求4所述的电机转子；

所述转子的所述微小间隙部的最狭窄部的所述间隙宽度(g1)，比所述转子的外周面和所述定子的内周面形成的半径方向的间隙中的最狭窄部的间隙宽度(g2)小。

9.一种电机，其特征在于，设有定子，和相对于所述定子旋转自如地支撑着的权利要求5所述的电机转子；

所述转子的所述微小间隙部的最狭窄部的所述间隙宽度(g1)，比所述转子的外周面和所述定子的内周面形成的半径方向的间隙中的最狭窄部的间隙宽度(g2)小。

Images