CN106165258B - 内置式永磁体马达以及用于它的转子结构 - Google Patents

Abstract

一种用于内置式永磁体电动马达的转子结构包括：叠片式转子芯，所述叠片式转子芯包括薄板的至少一个堆垛，所述堆垛具有第一端和第二端，堆垛中的每个板包括至少一个窗口，所述窗口与相邻板的相应窗口对准，使得窗口一起形成细长袋穴，所述细长袋穴在所述转子芯的第一端处开始沿转子芯的至少一部分长度延伸；以及至少一个永磁体，所述永磁体定位在袋穴中。在堆垛的第一端处的至少一个板包括一体的保持特征部，所述保持特征部延伸远离板的主体，以便突出到板中的窗口之上，所述保持特征部与磁体的第一端接合，从而将磁体保持在袋穴中。

Description

内置式永磁体马达以及用于它的转子结构

技术领域

本发明涉及一种包括叠片式转子芯的内置式永磁体马达，叠片式转子芯包括袋穴，永磁体布置在袋穴内。本发明还涉及用于这种马达的转子结构以及一种制造转子结构的方法。

背景技术

内置式永磁体马达为已知的。典型的现有技术内置式永磁体马达1的转子结构在附图1中示出。它包括转子结构，转子结构连接到输出轴2，马达的输出取自输出轴2。转子结构包括转子芯3，转子芯由叠片板的堆垛形成。芯3具有中心开口4，中心开口从芯的第一端延伸至芯的第二相对端，这使得芯能够环绕轴固定。在图1的实例中的芯包括三个盘5，各盘包括基本相同的薄金属板6的堆垛，这些薄金属板6按压在一起。芯可以只包括一个盘，或者允许两个或更多盘，端对端地固定在一起的盘形成完整的堆垛。

堆垛中的各板6包括至少一个开口或窗口7。在该实例中，有8个开口，这些开口环绕板的轴线均匀分开。板保持在堆垛中，使得板中的窗口与相邻板中的相应开口对准，如由图2中可见。从盘6的一端至另一端，每组窗口形成袋穴9。在内置式永磁体马达中，每个袋穴容纳细长的稀土磁体10，稀土磁体的形状与袋穴大致互补，使得它们为紧贴配合，但是并不干涉配合。磁体通常通过胶水而保持在袋穴中。通常，磁体的长度与堆垛的长度相同，使得磁体的第一端与芯的第一端对齐，磁体的第二端与芯的第二端对齐。这使得转子结构具有最佳的磁特性。在其它结构中，如图2中所示，它们可以通过向盘的每端添加额外的板11而被保持，所述额外的板11没有窗口，所述板坐落在每个磁体的端部上，使得叠片堆垛比磁体稍长。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种用于内置式永磁体电动马达的转子结构，它包括：

叠片式转子芯，该叠片式转子芯包括薄板的堆垛，该堆垛具有第一端和第二端，堆垛中的各板包括至少一个窗口，该窗口与相邻板的相应窗口对准，使得窗口一起形成细长袋穴，细长袋穴在芯的第一端处开始沿芯的至少一部分长度延伸；以及

至少一个永磁体，永磁体定位在袋穴中；

其特征在于：在堆垛的第一端处的至少一个板包括一体的保持特征部，该保持特征部突出离开板的主体，以便突出到板中的窗口之上，该保持特征部与磁体的第一端接合，以便将磁体保持在袋穴中。

所述至少一个板可以是堆垛的最外侧的最终板，或者可以是位于最外侧板的下面的板。例如，它可以是在堆垛的第一端处的最外侧板下面的一个板。

堆垛中的每一个板都可以有窗口，磁体可以至少部分地穿过每一个板中的窗口延伸。磁体可以完全穿过每一个窗口延伸，使得磁体的端部与堆垛的第一端基本对齐或准确对齐。

保持特征部可以保持磁体，使得磁体的端面与堆垛的最端部板的主体的背离堆垛的面基本平齐。

板的主体可以包括基本平的板，该板具有相反的上平面和下平面。

保持特征部可以包括可变形凸片，该凸片在装配过程中通过磁体而变形至主体的平面外，使得凸片向磁体施加压缩力，从而沿离开堆垛的第一端的方向偏压磁体。

作为基本平的材料板的板具有两个相对的主表面，这两个相对的主表面垂直于马达转子芯的轴线延伸，分开可能大约1mm或2mm的很小距离。在本申请中，变形至平面外的意思是板的一部分相对于其余部分轴向偏离足够距离，使得它处于所述相对主表面所在的两个平面的外部。因此，当沿着所述表面看时，保持特征部将可见，并且突出到所述表面之上。

当凸片变形至板的平面外时，磁体的端部可以与板的面平齐。

可选地，凸片可以横过窗口延伸，凸片和磁体可以被成形为使得，当保持磁体时，凸片并不延伸超过板的面(即，超过盘的端部)。这很有利，原因是盘能够以任一面向上的方式堆垛，原因是两个端面都能够是平的。通过在磁体中提供合适的凹口，磁体可以保持与板的端面平齐。当没有提供凹口时，磁体将只是部分地延伸通过板，延伸量取决于凸片的厚度。

例如，凸片的厚度可以在板的厚度的四分之一和一半之间，或者也许，比该范围的端点稍微更小或更大。例如，当端部板为0.5mm厚度时，凸片可以有大约0.25mm的厚度。

凸片可以使用平整处理来形成，其中，凸片的一个面与叶片的端面平齐。

保持特征部可以包括板的刚性突出边缘，该刚性突出边缘悬挂在窗口上面。它可以通过台阶形肩部而与板的主体连接，该台阶形肩部在制造过程中通过板的挤压或冲压来形成，板中的台阶形成于在啮合的突出边缘和主体之间的接头处，其确定了窗口的一个边缘。

凸片或突出边缘可以足够刚性，使得它们在装配过程中不会变形，或者可以布置成在装配中弹性变形。

磁体可以具有与板中的窗口的轮廓互补的横截面。

各板可以包括多个窗口，这些窗口沿堆垛对准，以便形成相应多个袋穴，各袋穴容纳至少一个磁体。对于每个袋穴，要求保护的这种保持特征部可以提供在堆垛的第一端处。

类似的，在堆垛的第二端处，磁体也可以延伸至最外侧板的窗口内，以使得它与板的主体的外部面平齐，再可以通过要求保护的这种保持特征部来固定。

因此，磁体可以有与板的堆垛主体相同的长度，虽然当在磁体的端部中没有提供凹口时，保持特征部将突出超过磁体和主体的端部。在这种情况下，窗口从第一端延伸至第二端恰好穿过堆垛，包括延伸通过最外侧板。

重要的是，即使当凸片与板的端部平齐或者甚至稍微低于该端面时，磁体至少部分地延伸至端部板中的窗口内，从而使它比端部板没有窗口的可能情况更长。

堆垛可以包括板的单个堆垛，各板通过机械接头而固定在相邻板上。

可选地，堆垛可以包括两个或更多子堆垛或盘，这些子堆垛或盘相互固定。

转子结构可以包括一个堆垛或者多个堆垛，该多个堆垛沿轴端到端地布置。例如，它可以包括两个、三个或四个堆垛，各堆垛有具有相应保持特征部的第一端和第二端。

芯中的板可以通过机械互锁连接，例如通过在装配过程中使板半剪而固定至相邻板。

根据第二方面，本发明提供了一种马达，该马达包括根据本发明第一方面的转子结构。

根据第二方面，一种装配用于内置式永磁体电动马达的转子结构的方法包括：

提供多个薄板，各薄板有主体，该主体有两个相对的主面、中心开口和至少一个窗口；

将一组板固定在一起，以便形成具有第一端和第二端的叠片式转子芯，在各板中的至少一个窗口与相邻板的相应窗口对准，使得窗口一起形成细长袋穴，该细长袋穴在芯的第一端处开始沿该芯的至少一部分长度延伸；

将永磁体定位在袋穴中，该永磁体有第一端，该第一端从堆垛的第一端稍微突出；以及

将另一板固定在堆垛的第一端上，该另一板包括一体的保持特征部，该保持特征突出离开板的主体，以便突出在板中的、接收磁体的突出端的窗口之上，这样，保持特征部与磁体的第一端接合，以便将磁体保持在袋穴中。

所述方法还可以包括将第二附加板添加至堆垛的第二相对端上，该第二附加板也包括一体的保持特征部，该保持特征部突出离开板的主体，以便突出在板中的、接收磁体的突出端的窗口之上，使得该保持特征部与磁体的第一端接合，以便将磁体保持在袋穴中。

所述方法可以包括以在前面段中所列的顺序或者以可选顺序来执行这些步骤。例如，磁体可以在固定端部板之前布置在部分完成的袋穴中。或者端部板可以在磁体之前只固定到一端，然后固定另一端部板。

可选地，所述方法可以包括将一些板固定在一起，以便形成至少两个局部堆垛，该局部堆垛一起端到端地布置，与另一板堆垛接触或分开，其中，各子堆垛包括具有保持特征部的附加端部板，将两个子堆垛布置在进入各子堆垛的袋穴中的磁体的相应端部上。一旦固定在一起，子堆垛形成一个完整的盘堆垛。两个或更多盘可以生产和端到端地布置，以便形成转子芯。

所述方法可以包括在附加板上提供保持特征部，该保持特征部在装配前至少部分地处于窗口内，且该保持特征部在装配中在磁体进入窗口和将该保持特征部推至板的平面外时弹性变形。

可选地，所述方法可以包括提供板，保持特征部在装配前布置在该板中并且在窗口的外部且偏离主体的平面。在这种情况下，它将精确地定位在窗口的端部处，以便将磁体保持在与堆垛的最外侧板的外部面平齐或基本平齐的正确位置。

通过使用冲压、切割、挤压或者其它制造技术或者不同技术的组合，保持特征部可以通过平板的变形而形成为最端部板的一体部分。

所述方法可以包括将两个子堆垛固定在一起，以便将磁体保持在芯的单个堆垛中。

附图说明

下面将参考附图介绍只是作为实例的本发明两个实施例，附图中：

图1是内置式永磁体马达的典型转子结构的透视图；

图2是图1的结构的剖视图，示出了端部板，所述端部板定位和保持叠片式转子芯的袋穴中的磁体；

图3是根据本发明一方面的转子芯的第一实施例的一组视图；

图4是根据本发明一方面的转子芯的第二实施例的一组视图；以及

图5是根据本发明一方面的转子芯的第三实施例的一组视图。

具体实施方式

图3(a)是根据本发明第一方面的转子结构20的正视图，图3(b)是沿图3(a)中的线BB的剖视图。转子结构20包括转子芯，转子芯包括大致圆形薄金属板形成的三个离散叠片堆垛或盘21。每个盘基本相同，因此只示出了一个(图1示出了三个盘能够如何堆垛在一起)。

每个堆垛或盘21具有第一端24和第二端25，在垛21中的每个板包括至少一个窗口，所述窗口与相邻板的相应窗口对准，使得窗口一起形成细长袋穴23，袋穴在芯的第一端处开始沿芯的至少一部分长度延伸。在本实例中，每个板具有8个窗口。

每组窗口形成袋穴，永磁体22定位在所述袋穴内。磁体具有与堆垛的第一端对齐的第一端以及与堆垛的第二端对齐的第二端。

图3(c)中所示的、部分A的详细视图清楚示出了设置在堆垛21的每个端部(最外侧)板上的保持特征部26。插置板省略了保持特征部，插置板只有窗口，磁体能够穿过该窗口。

保持特征部26包括突出唇缘27，该突出唇缘与板的主体分开，远离堆垛的其余部分。该唇缘27接触磁体的端面，如图3(d)中的详图C中所示。它通过在装配之前冲压或挤压端部板的主体而形成，以便在窗口旁边提供具有限定的肩部28的台阶部分。凸片远离主体地突出，以便突出到窗口上面。

在图1的实施例中，凸片还延伸超过端部板的端面，使得它不与端部板的顶面平齐。因此，保持特征部26允许磁体22定位在端部板中的窗口中，使得磁体与端部板的主体的外部面平齐。保持特征部将磁体保持在袋穴中，这也使得磁体能够在需要时在没有胶水的情况下被保持。

图4示出了类似的转子结构，该转子结构能够根据本发明的一方面而形成。在该实施例中，盘30具有一组叠片板以及具有保持特征32部的端部板31。唇缘被省略，提供了替换的保持特征部32。该保持特征部包括在装配之前远离主体地突出并且因此突出至窗口34中但是并不延伸超过板的端面的弹性凸片33。当装配时，磁体35的端部进入窗口，并将凸片推开，从而使凸片处于负载下。在这种结构中必须注意，当装配时由凸片施加的力不超过将使堆垛板分层的力。不过，在一些情况下，凸片的弹性变形可以在轴向上提供磁体的更可靠位置，从而允许适应堆垛和磁体的长度公差。

图5示出了转子结构的还一实施例。它与前面两个实施例的区别在于盘40设置成具有成复数个凸片形式的保持特征部43，所述凸片突出远离板的主体、突出横过窗口，但并不突出超过外侧板的端面，而是当磁体就位时与端面平齐。这需要磁体稍微更短，或者磁体具有小凹口，所述凹口补充凸片，因为它们仅仅部分地通过外侧板中的窗口42延伸。不过，优点是盘40能够以任意方式堆垛，原因是端面能够完全平齐。

为了能够具有用于磁体的空间，凸片43比端部板的厚度薄。在该实施例中，端部叠片的厚度为0.5mm，凸片的厚度为0.25mm。这通过从具有0.5mm均匀厚度的板开始使用平整操作来实现。

图5示出了盘40的端部叠片从前部和后部看时(当盘装配时该端部叠片将不可见)。凸片43包括用于每个窗口的两个半月形突起，通过平整圆形区域而形成所述半月形突起，所述圆形区域与窗口的边缘部分重叠。

Claims (11)

1.一种用于内置式永磁体电动马达的转子结构，包括：

叠片式转子芯，所述叠片式转子芯包括薄板的至少一个堆垛，所述堆垛具有第一端和第二端，堆垛中的每个薄板包括至少一个窗口，所述窗口与相邻薄板的相应窗口对准，使得窗口一起形成细长袋穴，所述细长袋穴在所述转子芯的第一端处开始沿转子芯的至少一部分长度延伸；以及

至少一个永磁体，所述永磁体定位在袋穴中；

其特征在于：在堆垛的第一端处的至少一个薄板包括一体的保持特征部，所述保持特征部轴向远离薄板的主体延伸，以便突出到薄板中的窗口之上，所述保持特征部与永磁体的第一端接合，从而将永磁体保持在袋穴中，其中所述保持特征部保持永磁体，使得永磁体的端面与堆垛的最端部薄板的主体的背离堆垛的面基本平齐。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其中：所述至少一个薄板是堆垛的最外侧薄板。

3.根据权利要求1所述的转子结构，其中：薄板的主体包括大致平坦的薄板，所述薄板具有相反的上平面和下平面。

4.根据权利要求1所述的转子结构，其中：保持特征部包括可变形凸片，所述凸片在装配过程中通过永磁体而变形离开薄板的主体的平面，使得凸片向永磁体施加压缩力，从而沿离开堆垛的第一端的方向偏压永磁体。

5.根据权利要求1所述的转子结构，其中：保持特征部包括薄板的刚性突出边缘，所述刚性突出边缘悬挂在窗口上面，并且通过台阶形肩部而连接至薄板的主体，所述台阶形肩部在制造过程中通过薄板的挤压、冲压或平整来形成。

6.根据权利要求1所述的转子结构，其中：永磁体具有与薄板的堆垛的主体相同的长度。

7.根据权利要求1所述的转子结构，其中：转子芯包括薄板的两个或更多个堆垛。

8.一种内置式永磁体马达，包括根据权利要求1所述的转子结构。

9.一种装配用于内置式永磁体电动马达的转子结构的方法，包括：

提供多个薄板，每个薄板具有主体，所述主体具有两个相对的主面、中心开口和至少一个窗口；

将一组薄板固定在一起，以便形成具有第一端和第二端的叠片式转子芯，每个薄板中的所述至少一个窗口与相邻薄板的相应窗口对准，从而窗口一起形成细长袋穴，所述细长袋穴在转子芯的第一端处开始沿转子芯的至少一部分长度延伸；

将永磁体定位在袋穴中，所述永磁体具有第一端，该第一端从堆垛的第一端稍微突出；以及

将另一薄板固定在堆垛的第一端上，所述另一薄板包括一体的保持特征部，该保持特征部轴向远离薄板的主体突出，以便突出到薄板中的、接收永磁体的突出端的窗口之上，使得所述保持特征部与永磁体的第一端接合，以便将永磁体保持在袋穴中。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：将第二附加薄板添加至堆垛的相对的第二端上，所述第二附加薄板也包括一体的保持特征部，所述保持特征部突出远离薄板的主体，以便突出到薄板中的、接收永磁体的突出端的窗口之上，使得所述保持特征部与永磁体的第一端接合，以便将永磁体保持在袋穴中。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：在所述第二附加薄板上提供保持特征部，所述保持特征部在装配前至少部分地处于窗口内，且所述保持特征部在装配时随着永磁体进入窗口并将所述保持特征部推出薄板的主体的平面而弹性变形。