CN103545998B - 一种外转子电机的转子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机领域，公开了一种外转子电机的转子及其制造方法，所述外转子电机的转子包括具有内腔的外层及覆于所述外层内表面的具有内腔的内层，所述外层为由导磁粉末高温烧结成型的导磁层，所述内层为与所述导磁层同时高温烧结且与之一体成型的由永磁粉末烧结成型的永磁层。所述外转子电机的转子的制造方法为将导磁粉末填充的导磁层和永磁粉末填充的永磁层同时高温烧结并一体成型，从而制备出导磁层和永磁层无间隙过渡的外转子电机的转子，相比现有技术中的先单独制备导磁层和永磁层然后再将二者粘接在一起的方式，本发明提供的外转子电机的转子由于其导磁层和永磁层为无间隙过渡，从而可大大减小磁阻，提高电机的效率及电机转动的稳定性。

Description

一种外转子电机的转子及其制造方法

技术领域

本发明属于电机领域，尤其涉及一种外转子电机的转子及其制造方法。

背景技术

通常情况下，如图1所示，外转子电机的转子由起支撑及导磁作用的外层11'（即导磁层）及粘接于外层内表面的内层12'（即永磁层）组成。转子外层11'主要由低碳钢或者中碳钢等薄钢板通过拉深、冲压等工艺制备而成，其钢板板材原料对于厚度有着严格的要求，因而具有一定的局限性；此外，也有以低碳钢钢管、中碳钢钢管为主体，在其一端压入一紧配的圆形底壳后再通过焊接方法将圆形底壳固定于主体的底部的方法来加工得到转子外层，但是该工艺比较复杂，而且容易影响转子的转动平衡。

为了降低外转子电机的转矩脉动，提高转子转动的平稳性，转子的外层的内表面一般紧贴有粘结钕铁硼或者铁氧体橡胶磁等永磁磁环，作为外转子电机的转子的永磁层（即外转子电机的转子的内层），并采用多极充磁或者多极斜极充磁方式对永磁层进行充磁，使其具有高磁性，但该类由粘结永磁体构成的永磁层由于粘接剂或橡胶的加入，永磁层的纯度不高，因而磁性能不佳，且永磁层还需通过粘接剂粘接于导磁层的内表面，即永磁层与导磁层之间通过粘接剂过渡连接，从而导致粘接面的磁阻较大，上述因素都会影响电机的转动稳定性及电机的效率，从而一定程度上制约了电机的性能。而磁性能较高、纯度较高的烧结类永磁体，因其本身的硬度高、脆性大等特点，不易制成具有固定形态的永磁磁环，因而不能被广泛地应用于作为外转子电机的转子的永磁层（内层），即使能制成具有固定形状的永磁层，也很难与外转子电机的转子实现紧配，在装配的过程中容易崩裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外转子电机的转子及其制造方法，旨在解决现有技术的外转子电机的转子磁阻较大、制造工艺复杂及性能不佳的问题。

本发明的技术方案是：一种外转子电机的转子的制造方法，包括以下步骤：

提供压制模具，所述压制模具包括一横截面为圆形的芯模，所述压制模具内围绕所述芯模具有一环形内腔，所述压制模具的内腔中具有一与所述芯模的至少一端平齐的圆筒形挡板，所述挡板将所述压制模具的环形内腔分隔成环形第一腔室及与所述第一腔室相互独立的环形第二腔室；所述第一腔室环绕于所述第二腔室的外侧，以分别对应用于制备所述外转子电机的转子的外层的侧壁及所述外转子电机的转子的内层；

于所述第一腔室内填充导磁粉末，以形成所述外转子电机的导磁层，即形成所述外转子电机的转子的外层的侧壁；同时，于所述第二腔室内填充永磁粉末，以形成所述外转子电机的转子的永磁层，即形成所述外转子电机的转子的内层；

待所述导磁粉末和所述永磁粉末填充至与所述挡板等高时，停止填充所述导磁粉末和所述永磁粉末，并抽离所述挡板，于所述芯模的中间部位竖直设置一芯棒，围绕所述芯棒继续填充所述导磁粉末，以制备所述外转子电机的转子的外层的底壁；

所述导磁粉末填充完成后，对所述填充好的粉末进行压制，使之紧实；

对所述压制后的填充粉末进行高温烧结，得到具有复合层结构的外转子电机的转子。

具体地，所述导磁粉末为软磁材料粉末。

更具体地，所述软磁材料粉末为铁粉、镍粉、铁基或镍基软磁复合材料粉末或非晶、纳米晶软磁材料粉末。

具体地，所述永磁粉末为钕铁硼永磁粉末或铁氧体永磁粉末。

更具体地，所述外转子电机的转子的外层为圆筒体结构，且所述圆筒体一端开口，另一端为封闭端，所述圆筒体的封闭端的端面的中部开设有一用于穿设所述外转子电机的输出轴的通孔；所述外转子电机的转子的内层为两端贯通的圆筒体结构。

具体地，还包括对所述高温烧结后的外转子电机的转子的永磁层进行充磁。

一种外转子电机的转子，包括具有内腔的外层及覆于所述外层内表面的具有内腔的内层，所述外层为由导磁粉末高温烧结成型的导磁层，所述内层为与所述导磁层同时高温烧结且与之一体成型的由永磁粉末烧结成型的永磁层。

具体地，所述外层为圆筒体结构，且所述圆筒体一端开口，另一端为封闭端，所述圆筒体的封闭端的端面的中部开设有一用于穿设所述外转子电机的输出轴的通孔，所述外转子电机的转子的内层为两端贯通的圆筒体结构。

本发明提供了一种外转子电机的转子及其制造方法，外转子电机的转子包括具有内腔的外层及覆于外层内表面的具有内腔的内层，所述外层为由导磁粉末高温烧结成型的导磁层，所述内层为与所述导磁层同时高温烧结且与之一体成型的由永磁粉末烧结成型的永磁层。由于其是将导磁粉末填充的导磁层和永磁粉末填充的永磁层同时高温烧结并一体成型，因而导磁层和永磁层之间为无间隙过渡，相比现有技术中的导磁层和永磁层是通过粘接剂粘接在一起的方式，本发明提供的外转子电机的转子由于其导磁层和永磁层为无间隙过渡，从而可大大减小磁阻，提高电机的效率及电机转动的稳定性。

所述外转子电机的转子的制造方法，其是采用粉末冶金工艺，将导磁粉末填充的导磁层和永磁粉末填充的永磁层同时高温烧结并一体成型，从而制备出导磁层和永磁层无间隙过渡的外转子电机的转子，本发明提供的外转子电机的转子由于导磁层和永磁层为无间隙过渡，从而可大大减小磁阻，提高电机的效率及电机转动的稳定性；进一步地，由于导磁层由导磁粉末高温烧结而成，其厚度可通过控制填充导磁粉末的量的大小及调整压制模具来进行控制，相比现有的导磁层需用厚严格符合要求的钢板制成的方式，此种制造工艺实施难度更低，局限性更小，更易于被广泛地推广使用；再者，由于永磁层由永磁粉末高温烧结成型，且有导磁层作为支撑，且永磁层与导磁层一体压制成型，无需另外装配，故其成型度较好，且结构稳定性好，可获得符合尺寸要求的永磁层，与现有技术中的永磁层必须添加粘接剂才能保持固定的形态相比，由于其永磁层中未添加任何粘接剂或橡胶，永磁层的纯度较高，故其磁性能更优越。

附图说明

图1是现有技术提供的外转子电机的转子的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的用于制备外转子电机的转子的压制模具的剖视示意图；

图3是本发明实施例提供的外转子电机的转子的结构示意图；

图4是图2的外转子电机的转子的剖视示意图；

图5是图2的外转子电机的转子的俯剖示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种外转子电机的转子的制造方法，图3-4为利用本发明提供的外转子电机的转子的制造方法制造的外转子电机的转子的示例，其包括以下步骤：

请同时参见图2，提供压制模具2，压制模具2包括一横截面为圆形的芯模21，压制模具2内围绕芯模21具有一环形内腔22，压制模具的内腔22中具有一与芯模21的至少一端平齐的圆筒形挡板23，且挡板23的表面需足够光滑，挡板23将压制模具2的环形内腔22分隔成环形第一腔室221及与第一腔室221相互独立的环形第二腔室222；第一腔室221环绕于第二腔室222的外侧，以分别对应用于制备外转子电机的转子的外层11的侧壁及外转子电机的转子的内层12，第一腔室221和第二腔室222的厚度可根据挡板23的径向尺寸的调整而控制，从而可制备出符合要求的外转子电机的转子，挡板23可采用塑胶板、不锈钢板等非导磁材料制成，当然，压制模具2亦采用非导磁材料制成；

于第一腔室221内填充导磁粉末，以形成所述外转子电机的导磁层，即形成所述外转子电机的转子的外层11的侧壁；同时，于第二腔室222内填充永磁粉末，以形成所述外转子电机的转子的永磁层，即形成所述外转子电机的转子的内层12；

待所述导磁粉末和所述永磁粉末填充至与挡板23等高时，停止填充所述导磁粉末和所述永磁粉末，并抽离挡板23，此时，即完成用于制备所述外转子电机的转子的外层11的侧壁和内层12的粉末的填充；于芯模21的中间部位竖直设置一芯棒24，芯棒24的直径与所述外转子电机的输出轴的直径相等，围绕芯棒24继续填充导磁粉末，以制备所述外转子电机的转子的外层11的底壁；

所述导磁粉末填充完成后，对所述填充好的粉末进行压制，使之紧实；

对所述压制后的填充粉末进行高温烧结，从而得到具有复合层结构的外转子电机的转子，且所述导磁层和所述永磁层之间为无间隙过渡，相比现有技术采用内层、外层单独制造后再粘接的方式，磁阻将大大减小，从而利用该外转子电机的转子制造出的外转子电机效率更高，转动稳定性更好。

本发明提供的外转子电机的转子的制造方法，其通过将导磁粉末填充的导磁层和永磁粉末填充的永磁层同时高温烧结并一体成型，从而制备出导磁层和永磁层无间隙过渡的外转子电机的转子，相比现有技术中的先单独制备导磁层和永磁层然后再将二者粘接在一起的方式，本发明提供的外转子电机的转子由于其导磁层和永磁层为无间隙过渡，从而可大大减小磁阻，提高电机的效率及电机转动的稳定性；进一步地，由于其导磁层由导磁粉末高温烧结而成，其厚度更易于控制，相比现有的导磁层需用厚度符合要求的钢板制成的方式，此种通过控制填充导磁粉末的量的大小及调整压制模具来控制导磁层的厚度的工艺实施难度更低，因而局限性更小，更易于被广泛地推广使用；再者，由于本发明提供的外转子电机的转子的永磁层由永磁粉末高温烧结成型，且有导磁层作为支撑，且永磁层与导磁层一体压制成型，无需另外装配，故其成型度较好，且结构稳定性好，可获得符合尺寸要求的永磁层，与现有技术中的永磁层必须添加粘接剂或橡胶才能保持固定的形态相比，由于其永磁层中未添加任何粘接剂或橡胶，永磁层的纯度较高，故其磁性能更优越，从而有利于提高电机的转动稳定性及电机的效率等性能，使电机的整体性能更佳。

具体地，所述导磁粉末为软磁材料粉末，软磁材料具有低矫顽力和高磁导率，易于磁化。

更具体地，所述软磁材料粉末为铁粉、镍粉、铁基或镍基软磁复合材料粉末或非晶、纳米晶软磁材料粉末。

进一步地，所述永磁粉末为钕铁硼永磁粉末或铁氧体永磁粉末。

具体地，所述外转子电机的转子的外层11可为圆筒体结构，且该圆筒体一端开口，另一端为封闭端，所述圆筒体的封闭端的端面的中部开设有一用于穿设所述外转子电机的输出轴的通孔111，所述外转子电机的转子的外层11用于支撑其它结构体，还同时用于将内层12（即永磁层）的磁性导出，所述外转子电机的转子的内层12可为两端贯通的圆筒体结构。

进一步地，本发明提供的外转子电机的转子的制造方法还包括对所述高温烧结后的外转子电机的转子的永磁层进行充磁，可采用多极充磁或者多极斜极充磁，以使所述永磁层具有优越的磁性能。

本发明还提供了一种外转子电机的转子，其可采用上述的外转子电机的转子的制造方法制造而成，如图3-5所示，包括具有内腔的外层11及覆于外层11内表面的具有内腔的内层12，外层11为由导磁粉末高温烧结成型的导磁层，内层12为与导磁层同时烧结且与之一体成型的由永磁粉末高温烧结成型的永磁层。本发明提供的外转子电机的转子，由于其是将导磁粉末填充的导磁层和永磁粉末填充的永磁层同时高温烧结并一体成型，因而导磁层和永磁层之间为无间隙过渡，相比现有技术中的导磁层和永磁层是通过粘接剂粘接在一起的方式，本发明提供的外转子电机的转子由于其导磁层和永磁层为无间隙过渡，从而可大大减小磁阻，提高电机的效率及电机转动的稳定性。

更具体地，外层11可为圆筒体结构，且圆筒体一端开口，另一端为封闭端，圆筒体的封闭端的端面的中部开设有一用于穿设外转子电机的输出轴的通孔111，外转子电机的转子的内层12可为两端贯通的圆筒体结构，其与外层11一体烧结成型，因此二者之间为无间隙过渡，由于外层11的支撑作用，且内层12与外层11一体成型，因此即使内层12硬度高、脆性大，也不易开裂，相比现有技术的单独制造外层和内层后再将二者粘接在一起的结构形式，其结构稳定性更强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种外转子电机的转子的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供压制模具，所述压制模具包括一横截面为圆形的芯模，所述压制模具内围绕所述芯模具有一环形内腔，所述压制模具的内腔中具有一与所述芯模的至少一端平齐的圆筒形挡板，所述挡板将所述压制模具的环形内腔分隔成环形第一腔室及与所述第一腔室相互独立的环形第二腔室；所述第一腔室环绕于所述第二腔室的外侧，所述第一腔室用于制备所述外转子电机的转子的外层的侧壁，所述第二腔室用于制备所述外转子电机的转子的内层；

于所述第一腔室内填充导磁粉末，以形成所述外转子电机的导磁层，即形成所述外转子电机的转子的外层的侧壁；同时，于所述第二腔室内填充永磁粉末，以形成所述外转子电机的转子的永磁层，即形成所述外转子电机的转子的内层；

待所述导磁粉末和所述永磁粉末填充至与所述挡板等高时，停止填充所述导磁粉末和所述永磁粉末，并抽离所述挡板，于所述芯模的中间部位竖直设置一芯棒，围绕所述芯棒继续填充所述导磁粉末，以制备所述外转子电机的转子的外层的底壁；

所述导磁粉末填充完成后，对所述填充好的粉末进行压制，使之紧实；

对所述压制后的填充粉末进行高温烧结，得到具有复合层结构的外转子电机的转子。

2.如权利要求1所述的外转子电机的转子的制造方法，其特征在于，所述导磁粉末为软磁材料粉末。

3.如权利要求2所述的外转子电机的转子的制造方法，其特征在于，所述软磁材料粉末为铁粉、镍粉、铁基或镍基软磁复合材料粉末或非晶、纳米晶软磁材料粉末。

4.如权利要求1所述的外转子电机的转子的制造方法，其特征在于，所述永磁粉末为钕铁硼永磁粉末或铁氧体永磁粉末。

5.如权利要求1所述的外转子电机的转子的制造方法，其特征在于，所述外转子电机的转子的外层为圆筒体结构，且所述圆筒体一端开口，另一端为封闭端，所述圆筒体的封闭端的端面的中部开设有一用于穿设所述外转子电机的输出轴的通孔；所述外转子电机的转子的内层为两端贯通的圆筒体结构。

6.如权利要求1-5任一项所述的外转子电机的转子的制造方法，其特征在于，还包括对所述高温烧结后的外转子电机的转子的永磁层进行充磁。