CN104300712B - 电机 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有改进结构以提高耐久性的电机。该电机包括：定子，包括定子芯和缠绕在定子芯上的线圈；转子，设置在定子内，并通过与定子电磁相互作用而旋转；电机轴，与转子结合，从而与转子一起旋转。转子包括：多个转子芯，布置为沿转子的圆周方向彼此分离；多个转子槽，形成在所述多个转子芯之间；多个永磁体，插入到所述多个转子槽中；成型构件，填充所述多个转子槽，从而覆盖所述多个永磁体的外端；多个容纳孔，设置在所述多个转子芯上，以便填充成型构件。

Description

电机

技术领域

本公开的实施例涉及一种具有改进结构以增强耐久性的电机。

背景技术

通常，电机是从电能获得旋转力的机器，包括定子和转子。转子被构造为与定子电磁地相互作用，并且通过作用于磁场和沿线圈流动的电流之间的力而旋转。

利用永磁体产生磁场的永磁电机可分为表面贴装式永磁电机、内置式永磁电机和轮辐式永磁电机。

在这些电机中，轮辐式永磁电机在结构上具有高磁通量集中的特点，因此可产生高转矩、高输出量以及以在相同输出的情况下体积最小化。轮辐式永磁电机可用作需要高扭矩和高输出的洗衣机驱动电机、电动车辆驱动电机以及小尺寸发电机驱动电机。

通常，轮辐式永磁电机的转子包括：永磁体，以辐射状围绕旋转轴设置；芯，被设置为支撑永磁体，并形成磁通通道；注射成型产品，被设置为覆盖永磁体。

在这种轮辐式永磁电机中，覆盖永磁体的注射成型产品可能会由于在转子高速旋转的过程中产生的离心力而与芯分开、损坏或断裂。

发明内容

因此，本公开的一个方面提供一种具有改进结构的电机，以增强转子的耐久性。

本公开的另外方面将在下面的描述中部分地阐述，一部分将通过所述描述而变得清楚，或者可通过本公开的实施而了解。

根据本公开的一个方面，电机包括：定子，包括定子芯和缠绕在定子芯上的线圈；转子，设置在定子内，并通过与定子电磁相互作用而旋转；电机轴，与转子结合，从而与转子一起转动，其中，转子包括：多个转子芯，布置为沿转子的圆周方向彼此分开，从而在所述多个转子芯之间形成多个转子槽；多个永磁体，插入到所述多个转子槽中；成型构件，填充所述多个转子槽，以覆盖所述多个永磁体的外端；多个容纳孔，设置在所述多个转子芯的外端部上，并被所述成型构件填充。

电机还可包括多个固定突起，沿转子的径向设置在所述多个容纳孔外侧，以防止成型构件在转子旋转期间由于离心力而与转子分开。

电机还可包括多个外支撑突起，从所述多个转子芯突出，以支撑所述多个永磁体的外端。

在所述多个容纳孔介于所述多个固定突起和所述多个外支撑突起之间的情况下，所述多个固定突起可从所述多个外支撑突起分开。

所述多个永磁体的外端可布置为沿径向比所述多个转子芯的外表面更向内；转子还可包括成型构件容纳部，每个成型构件容纳部由在圆周方向上的两个相邻的转子芯和设置在所述两个转子芯之间的永磁体的外端限定。

所述多个容纳孔中的每一个可包括：连接部，与每个成型构件容纳部连通；扩展部，扩展以容纳成型构件的比连接部更大的部分。

扩展部可沿转子的径向向两侧扩展。

扩展部可在转子的径向上向一侧扩展。

连接部可沿转子的圆周方向形成。

连接部可在沿转子的圆周方向和转子的径向之间的方向上形成。

电机还可包括多个内支撑突起，从所述多个转子芯突出，以支撑所述多个永磁体的内端。

根据本公开的另一个方面，电机包括：定子；转子，可旋转地设置在定子内或外，其中，转子包括多个转子芯，以辐射状彼此分离布置；多个转子槽，形成在所述多个转子芯之间；多个永磁体，插入到所述多个转子槽中；成型构件，覆盖所述多个永磁体的外端，其中，所述多个转子芯包括：第一突起，朝向所述多个转子槽突出，以支撑所述多个永磁体的外端；第二突起，朝向所述多个转子槽突出，以防止在转子旋转期间由于离心力成型构件从转子分开；容纳孔，每个容纳孔设置在第一突起和第二突起之间，容纳每个成型构件的至少一部分。

每个成型构件可包括至少一个容纳在所述容纳孔中的容纳突起。

所述至少一个容纳突起可沿所述转子的圆周方向延伸。

所述至少一个容纳突起可沿转子的圆周方向和转子的径向之间的方向延伸。

所述至少一个容纳突起的一端可扩展。

所述至少一个容纳突起的一端可具有圆形的横截面。

附图说明

通过下面结合附图进行的实施例描述，本公开的这些和/或其它方面将会变得明显并更容易理解，其中：

图1是示出根据本公开的一个实施例的电机的构造的剖视图；

图2是根据本公开的实施例的电机中的定子的透视图；

图3是根据本公开的实施例的转子的透视图；

图4是根据本公开的实施例的转子的分解透视图；

图5是示出根据本公开的实施例的电机的视图，在所述视图中，省略了定子和转子的一些部件；

图6是根据本公开的实施例的转子的局部放大图；

图7A至7D是示出根据本公开的实施例的用于在转子中固定成型构件的结构的其它示例的视图。

具体实施方式

现在，将对本公开的实施例进行详细的描述，实施例的示例表示在附图中，其中相同的标号始终指示相同的元件。在下文中，轴向X是指与电机轴平行的方向。圆周方向C是指绕电机轴形成的圆的外周的方向，径向R是指圆的半径方向。

如图1中示例性地示出的，电机100包括形成电机100的外观的电机壳体110。电机壳体110可包括沿电机100的轴向彼此分开的第一壳体112和第二壳体114。第一壳体112和第二壳体114可与定子200结合。

定子200和转子300设置在电机壳体110内。定子200可固定到电机壳体110。转子300被构造成通过与定子200电磁相互作用而旋转。转子300可设置在定子200内。

电机轴120插入到转子300中，以便与转子300一起旋转。电机轴120的一侧通过轴承122被第一壳体112可旋转地支撑，电机轴120的另一侧通过轴承124被第二壳体114可旋转地支撑。电机轴120的一端通过形成在第一壳体112上的开口113突出到电机壳体110的外部。

如图1、图2和图5中示例性地示出的，定子200可包括定子主体210、第一绝缘体220、第二绝缘体222和线圈240。在图2中，省略了线圈240。

用于容纳转子300的空间，即，转子容纳部212，形成在定子主体210的中部。定子芯214沿转子300的圆周方向(参照图5，沿C方向)围绕转子容纳部212布置。定子芯214从转子容纳部212以辐射状延伸。定子主体210可通过堆叠压制制造的钢板形成。

定子芯214沿圆周方向间隔地设置，因此，在定子芯214之间形成定子槽216。由于线圈240缠绕在定子芯214上，因此线圈240容纳在定子槽216中。具有扩大的宽度的扩展芯部215形成在每个定子芯214的邻近转子300的内端上。用于允许转子300旋转的间隙形成在扩展芯部215的内表面和转子300的外表面之间。

第一绝缘体220和第二绝缘体222由电绝缘材料形成，并且在轴向方向上设置在定子主体210的两侧。第一绝缘体220、第二绝缘体222与定子主体210的两侧结合，以覆盖定子芯214。朝向定子主体210突出的结合突起221形成在第一绝缘体220和第二绝缘体222上，并且结合突起221插入到形成在定子主体210上的结合孔217中。

第一绝缘体220和第二绝缘体222中的每一个均包括环状框架224、与定子芯214对应的线圈支撑部225以及从线圈支撑部225的内端和外端沿轴向突出的线圈引导部226。线圈支撑部225在圆周方向上彼此分开，因此，在线圈支撑部225之间形成与定子槽216对应的空间。

在第一绝缘体220和第二绝缘体222与定子主体210结合的情况下，线圈240缠绕在定子芯214以及第一绝缘体220和第二绝缘体222的线圈支撑部225上。

沿轴向方向穿过定子主体210的插入孔218可形成在定子主体210上。诸如销、铆钉或螺栓的紧固构件(未示出)插入到插入孔218中，以使得形成定子主体210的各个板结合。

壳体通孔(未示出)形成在第一壳体112和第二壳体114上，以与定子主体210的插入孔218对应，因此，第一壳体112、第二壳体114与定子200可通过紧固构件而被固定。

如图3至图6中示例性地示出的，转子300包括：转子主体310，设置在定子主体210的转子容纳部212中；永磁体320，插入到转子主体310中。转子主体310可通过堆叠板构件而形成，所述板构件是通过压制硅钢板而制造的。

为了增加转子300的结构刚度，第一盖板390a和第二盖板390b可在轴向方向(X方向)上设置在转子主体310的两侧。轴容纳孔392形成在第一盖板390a和第二盖板390b中的每一个的中部，以便容纳电机轴120。

第一盖板390a和第二盖板390b被设置为使得第一盖板390a和第二盖板390b在轴向上覆盖永磁体320的外侧，因此，第一盖板390a和第二盖板390b防止永磁体320在轴向上与转子300分开。此外，如果转子300是不平衡的，第一盖板390a和第二盖板390b可用作使转子300平衡的结构。第一盖板390a和第二盖板390b可由非磁性材料(例如，铜或不锈钢)形成。

第一盖板390a和第二盖板390b的轴向上的外侧可覆盖有成型构件400。转子300的结构强度可通过成型构件400进一步增强。在与第一盖板390a和第二盖板390b结合的转子主体310插入到模具中之后，可通过使用塑料执行注塑成型而使成型构件400与转子主体310结合在一起。成型构件400可沿转子300的径向覆盖永磁体320的外侧。

永磁体320沿转子300的圆周方向布置，使得永磁体320围绕电机轴120以辐射状设置。虽然图4示例性地示出了8块永磁体320，但是永磁体320的数量可以改变。永磁体320可以是铁氧体磁体或包括稀土元素(诸如钕或钐)的磁体。

永磁体320的在转子300的径向上的内端321与电机轴120相邻地设置，永磁体320的外端322与定子200相邻地设置。永磁体320的内端321和外端322包括短边323和324，短边323和324沿转子300的圆周方向延伸。转子300的短边323和324连接到沿转子300的径向延伸的长边325和326。永磁体320的长边325和326具有比永磁体的短边323和324更长的长度。

永磁体320的N极和S极沿转子300的圆周方向布置。在这些永磁体320中，相邻的第一永磁体320a和第二永磁体320b被设置为具有相同极性的磁极相对。通过这样的磁路，由永磁体320产生的磁通量被集中，因此，可改进电机的性能，同时减小电机的尺寸。

转子主体310包括：轴套330，形成有轴孔332，电机轴120插入到轴孔332中；转子芯340，连接到轴套330。

轴套330形成为环形形状，包括：内圆周334，与插入到轴孔332的电机轴120接触；外圆周336，与插入到转子主体310中的永磁体320相对。

轴套330的内圆周334和外圆周336之间的厚度t可以是1.0㎜至3.0㎜。如果厚度t大于3.0㎜，从转子芯340到轴套330的磁通量泄漏极度增加，因此，电机的性能下降；如果厚度t小于1.0㎜，则可能出现结构上的问题，诸如，当电机轴120通过压制装配到轴孔332中时轴套330变形。

转子芯340支撑永磁体320并形成由永磁体320产生的磁通量的路径(即，磁路)。转子芯340沿转子300的圆周方向布置且彼此分开，从而形成容纳永磁体320的转子槽350。

转子芯340可通过桥360连接到轴套330。对应于转子芯340的桥360沿转子300的圆周方向布置。桥360可从轴套330的外周336沿径向向外延伸，并连接到对应的转子芯340的内端。

桥360的宽度W1可不超过1.0㎜。桥360的宽度W1影响通过桥360泄漏到轴套330的磁通量的量。当桥360的宽度W1减小时，磁阻增加并且磁通量泄漏可减少。

然而，由于桥360用于将转子芯340连接到轴套330，所以当桥360的宽度W1过度减小时，桥360可能在转子300高速旋转期间损坏或者转子主体310可能在转子300高速旋转期间变形。因此，桥360的宽度W1不小于0.4㎜，以保持结构强度。

永磁体320分别容纳在转子槽350中，转子槽350限制在两个相邻的转子芯340之间。由于永磁体320与轴套330分开，因此在永磁体320和轴套330之间形成内部空间370(参照图5)。这样的内部空间370可有效地抑制永磁体320的磁通量通过轴套330朝向电机轴120泄漏。

在永磁体320和轴套330之间的内部空间370中可填充成型构件400。通过用成型构件400填充内部空间370，可防止永磁体320移动，并且提高转子300的结构强度和稳定性。

在转子300的径向方向上，永磁体320的外端322位于比转子芯340的外表面更向里的位置。突出到两个相邻的转子槽350的外支撑突起341设置在转子芯340的外端。永磁体320的外端322的两边缘由从两个相邻的转子芯340突出的外支撑突起341支撑。

外支撑突起341在转子300的径向上的厚度t1可以是0.5㎜至2㎜。如果外支撑突起341的厚度t1过小，即，小于0.5㎜，那么外支撑突起341在转子300高速旋转期间会由于离心力而变形或断裂，因此，永磁体320会从转子槽350分离。如果外支撑突起341的厚度t1过大，即，超过2㎜，那么转子300的半径没有必要地增大，因此就电机的小型化而言是不利的。

转子芯340包括支撑永磁体320的内端321的内支撑突起380，以使永磁体320与轴套330分开。内支撑突起380从转子芯340的内端朝向两个相邻的转子槽350突出。轴套330、转子芯340、桥360、外支撑突起341和内支撑突起380可由相同的材料一体地形成，从而形成转子主体310。

内支撑突起380在转子300的径向上的厚度t2可以是0.5㎜至2㎜。如果内支撑突起380的厚度t2过小，即，小于0.5㎜，那么内支撑突起380的结构强度降低，因此，内支撑突起380可能不能稳定地支撑永磁体320。如果内支撑突起380的厚度t2过大，即，超过2㎜，则内支撑突起380可能对永磁体320的磁化具有负面影响。在将未被磁化的材料插入到转子槽350之后，将永磁体320磁化。这里，如果与永磁体320接触的内支撑突起380的厚度t2很厚，那么用于永磁体320的磁化的磁场通过内支撑突起380而泄露，并且可能不能完全对由内支撑突起380部分地支撑的永磁体320进行磁化。

成型构件容纳部352通过在转子300的圆周方向上的两个相邻的转子芯340和设置在该两个转子芯340之间的永磁体320的外端322而限定。如图3和图6中示例性地示出的，成型构件容纳部352可填充有成型构件400。填充成型构件容纳部352的成型构件400和外支撑突起341支撑永磁体320的外端322，从而增大转子300的结构强度。因此，可防止在转子300的高速旋转期间由于离心力导致的外支撑突起341变形以及永磁体320从转子槽350分开。

转子芯340包括朝向成型构件容纳部352突出的固定突起345，从而在固定突起345和外支撑突起341之间形成容纳孔343。容纳在成型构件容纳部352中的成型构件400的一部分填满容纳孔343，在容纳孔343中的成型构件400由设置在容纳孔343外侧的固定突起345支撑。因此，可防止当转子300以高速旋转时由于离心力造成的成型构件400从成型构件容纳部352分离。在转子300的径向方向上，固定突起345可可与外支撑突起341分开。

成型构件400包括容纳在容纳孔343中的容纳突起402a和402b。容纳突起402a和402b沿转子300的圆周方向或相反方向延伸，并且以与容纳孔343对应的形状形成。

如图7A至图7D中示例性地示出的，容纳孔343的形状可以进行各种改变。容纳孔343可包括连接部343n和扩展部343a、343b、343c或343d，连接部343n与成型构件容纳部352连通，扩展部343a、343b、343c或343d扩展以容纳成型构件400的比连接部343n更大的部分。

如图7A和图7B中示例性地示出的，连接部343n可以沿转子300的圆周方向和转子300的径向之间的方向倾斜。另外，如图7C和图7D中示例性地示出的，连接部343n可沿转子300的圆周方向形成。

如图7C中示例性地示出的，扩展部343c可沿转子300的径向朝向两侧扩展，或如图7D中示例性地示出的，扩展部343d可沿转子300的径向朝向一侧扩展。扩展部343a、343b、343c或343d的截面形状可以是圆形(如图7A中示例性地示出)，或者是矩形(如图7B至图7D中示例性地示出)。虽然在图中未示出，但是扩展部343a、343b、343c或343d可形成除圆形和矩形之外的各种形状，诸如半圆形、三角形等。

转子主体310与第一盖板390a和第二盖板390b可通过紧固构件410结合。转子主体310包括沿轴向穿过转子芯340的通孔344。通孔344可设置在至少一个转子芯340上。图1至图6示例性地示出了与各个转子芯340对应的通孔344。

与形成在转子芯340上的通孔344对应的第一板孔394a和第二板孔394b可形成在第一盖板390a和第二盖板390b上。

通过在转子主体310的两侧设置第一盖板390a和第二盖板390b以及通过将紧固构件410插入到第二板孔394b、通孔344以及第一板孔394a中将第一盖板390a和第二盖板390b与转子主体310结合，可增大转子300的结构强度。

上述电机100不仅可以应用于洗衣机、干衣机、空调、冰箱和压缩机，而且还可应用于需要小尺寸的高功率电机的电动车辆。

从上面的描述显然的是，在根据本公开的一个实施例的电机中，覆盖永磁体的成型构件牢固地固定到转子芯，因此，可以防止在转子的高速旋转期间成型构件与转子分开或成型构件断裂。

虽然已示出并描述了本公开的一些实施例，但是对于本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在实施例中进行改变，本发明的范围通过权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种电机，包括：

定子，包括定子芯和缠绕在定子芯上的线圈；

转子，设置在定子内，并通过与定子电磁相互作用而旋转；

电机轴，与转子结合，从而与转子一起旋转，其中，转子包括：

多个转子芯，布置为沿转子的圆周方向彼此分开，从而在所述多个转子芯之间形成多个转子槽；

多个永磁体，插入到所述多个转子槽中，所述多个永磁体中的每个包括径向内端、径向外端以及连接径向内端和径向外端的周向第一侧和周向第二侧；

成型构件，填充所述多个转子槽，以覆盖所述多个永磁体的外端；

多个容纳孔，设置在所述多个转子芯的外端部上，并被所述成型构件填充，并且所述多个容纳孔中的每个分别周向地延伸穿过永磁体的周向第一侧和周向第二侧的平面而进入到转子芯中，

多个内支撑突起，从转子芯的内端沿周向朝向两个相邻的转子槽突出，以支撑永磁体的内端的边缘部分。

2.根据权利要求1所述的电机，所述转子还包括多个固定突起，所述多个固定突起沿转子的径向设置在所述多个容纳孔的外侧，以防止成型构件在转子旋转期间由于离心力而与转子分开。

3.根据权利要求2所述的电机，所述多个转子芯还包括多个外支撑突起，所述多个外支撑突起从所述多个转子芯突出，以支撑所述多个永磁体的外端。

4.根据权利要求3所述的电机，其中，在所述多个容纳孔介于所述多个固定突起和所述多个外支撑突起之间的情况下，所述多个固定突起与所述多个外支撑突起分开。

5.根据权利要求4所述的电机，其中，

所述多个永磁体的外端布置为在径向方向上比所述多个转子芯的外表面更向内；

所述转子还包括成型构件容纳部，每个成型构件容纳部由在转子的圆周方向上相邻的两个转子芯以及设置在所述两个转子芯之间的永磁体的外端限定。

6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述多个容纳孔中的每一个包括：

连接部，与每个成型构件容纳部连通；

扩展部，扩展以容纳成型构件的比连接部更大的部分。

7.根据权利要求6所述的电机，其中，扩展部沿转子的径向向两侧扩展。

8.根据权利要求6所述的电机，其中，扩展部在转子的径向上向一侧扩展。

9.根据权利要求6所述的电机，其中，连接部沿转子的圆周方向形成。

10.根据权利要求6所述的电机，其中，连接部沿转子的圆周方向和转子的径向之间的方向形成。

11.根据权利要求1所述的电机，其中，每个成型构件包括容纳在所述多个容纳孔中的至少一个容纳突起。

12.根据权利要求11所述的电机，其中，所述至少一个容纳突起沿转子的圆周方向延伸。

13.根据权利要求11所述的电机，其中，所述至少一个容纳突起沿转子的圆周方向和转子的径向之间的方向延伸。

14.根据权利要求11所述的电机，其中，所述至少一个容纳突起的一端向外扩展。