CN108667171A - 无刷电机的转子及无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无刷电机的转子，包括转子铁芯(100)和转子轴，该转子轴安装在所述转子铁芯(100)内部。该转子铁芯(100)包括至少一个第一冲片(1)，所述第一冲片(1)包括沿转子铁芯(100)的周向间隔分布的两个或更多个冲片区段(11)，相邻的冲片区段(11)之间设有用于安装磁体的间隙部分(12)，所述间隙部分(12)构造成在转子铁芯(100)的径向上穿透该转子铁芯(100)的通孔，并且所述转子铁芯(100)还包括沿其周向延伸的至少一个连接装置(2)。本发明提供的无刷电机的转子具有内部磁路损耗小、机械结构稳定的优点。本发明还涉及一种包括前述转子的无刷电机。

Description

无刷电机的转子及无刷电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体地说，涉及一种无刷电机的转子及无刷电机。

背景技术

在无刷电机领域，有一种转子设计，称为内置永磁体，它实际上就是把磁体设置在转子结构的内部，这种结构不仅可以减小转子的直径，更重要的是有聚磁作用，增加了气隙磁通密度，有利于电机的弱磁控制。

现有内置永磁体的转子设计，具有如下问题：1)内置式永磁体的内部磁路具有损耗，使得有效的磁体转矩和磁阻转矩会变得非常少，性能明显下降；2)安装内置永磁体后，在转子高速旋转的情况下，由于离心力的作用，会出现转子的机械机构不稳定的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无刷电机的转子设计以及包含该转子设计的无刷电机，以解决前述内置永磁体的无刷电机及其转子所具有的内部磁路损耗过大以及机械结构不稳定问题中的至少一者。

为此，本发明的基本构思是，提供一种如下的转子铁芯设计，在注塑之前，转子铁芯的至少一部分芯体在径向上构造成为贯通的；转子铁芯还设有连接装置，以在大幅降低无效的内部磁路损耗的同时能够增强机械性能。

根据本发明第一方面，提供一种无刷电机的转子，包括：转子铁芯和转子轴，该转子轴安装在所述转子铁芯内部；其中，所述转子铁芯包括至少一个第一冲片，所述第一冲片包括沿转子铁芯的周向间隔分布的两个或更多个冲片区段，相邻的冲片区段之间设有用于安装磁体的间隙部分，所述间隙部分构造成在转子铁芯的径向上穿透该转子铁芯的通孔，并且所述转子铁芯还包括沿其周向延伸的至少一个连接装置。

可选地，所述连接装置可以是单独设置的连接器。优选地，所述连接器可由硅钢或不锈钢材料制成。

附加地或替代地，所述连接装置可包括第二冲片，所述第二冲片沿转子铁芯的周向连续地延伸。

有利地，所述连接装置可以布置在转子铁芯的轴向端部。

优选地，所述转子铁芯还可以包括第三冲片，其中，第一冲片和第三冲片具有不同的内部桥结构特征，由至少一个第一冲片组成的第一冲片单元与由至少一个第三冲片组成第二冲片单元可以沿转子铁芯的轴向交替且叠加地布置。

优选地，每个第一冲片单元由两个第一冲片组成，每个第二冲片单元由两个第二冲片组成。

优选地，第一冲片可具有至少一个沿转子铁芯的周向间隔分布的、弧形的内部桥结构。更优选地，多个弧形的内部桥结构沿转子铁芯的周向均匀分布。

优选地，第三冲片可以不具有内部桥结构。或者，第三冲片也可以具有不同于第二冲片的内部桥结构。

转子铁芯还可以包括至少一个磁体安装孔，所述磁体安装孔沿转子铁芯的轴向延伸，至少一个磁体安装于相应的磁体安装孔中并通过注塑工艺固定。

优选地，在所述注塑工艺中使用工程塑料或塑胶并使其固化。

根据本发明的第二方面，提供一种无刷电机，其可包括定子、端盖、支撑轴承和电气连接头，其中，所述无刷电机还可包括前述转子。

与现有技术相比，本发明提供的无刷电机的转子及包含该转子的电机具有内部磁路损耗小、机械结构稳定的优点，能够进一步增强转子在高速旋转过程中机械结构可靠性，还能够显著减少磁通量的内耗，从而大幅提高电机性能并降低成本。

附图说明

下面参照附图详细说明本发明的优选实施例，其中：

图1是根据本发明一个优选实施例的无刷电机转子的转子铁芯的示意性立体图；

图2a和图2b分别是根据本发明优选实施例的第一冲片和第三冲片的示意性立体图；

图3是将图1所示转子铁芯倒置后的示意性立体图；以及

图4是图1所示转子铁芯与磁体组成的组件的示意性立体图。

具体实施方式

下面将参照附图并通过优选实施例来描述本发明所述的无刷电机的转子及包含该转子的无刷电机。

典型的无刷电机的转子可包括圆柱体形的转子铁芯和转子轴(未示出)，且转子轴安装在转子铁芯内部、具体地说安装在转子铁芯的中心轴孔中，以使得转子铁芯可以带动转子轴一起转动。转子铁芯的材料优选为硅钢。

图1和图3示出了根据本发明一个优选实施例的转子铁芯100，该转子铁芯100可包括至少一个第一冲片1(参见图2a)。

如图2a所示，第一冲片1可包括沿转子铁芯100的周向间隔分布的两个或更多个冲片区段11。相邻的冲片区段11之间可设有用于安装磁体的间隙部分12，间隙部分12可构造成为转子铁芯100的径向上穿透该转子铁芯100的通孔。

因此，转子铁芯的至少一部分、优选大部分芯体的外周是不连续的，而是被间隔开的若干区段，由此在转子铁芯中形成平行于其轴向延伸并且在其径向上贯通的磁体安装孔，因而有可能大大减少无效的内部磁路消耗，从而显著提高电机性能并降低成本。

如图3所示，转子铁芯100还可包括沿其周向延伸的至少一个连接装置2。可选地，该连接装置2可以是单独设置的连接器。该连接器优选由硅钢或不锈钢材料制成。当然，本领域技术人员可以设想，连接器也可以由其他材料制成，只要由该材料形成的连接器适于起到连接作用即可。

附加地或替换地，连接装置2可包括第二冲片3(参见图3)，第二冲片3沿转子铁芯100的周向连续地延伸。本领域技术人员可以理解，第二冲片3的数量可以根据单个冲片的厚度并且考虑到转子的电磁性能与机械性能的平衡而定。例如，连接装置2可包括一个、两个、三个或更多个第二冲片3。

优选的是，连接装置2布置在转子铁芯100的轴向端部。本领域技术人员可以理解，可在转子铁芯100的两个轴向端部中的任一者上或两者上均设置连接装置2。

为了进一步增强转子的机械结构稳定性，转子铁芯还可包括第三冲片4，如图2b所示。因此，可由至少一个第一冲片1组成第一冲片单元，并且由至少一个第三冲片4组成第二冲片单元，第一冲片单元与第二冲片单元可沿转子铁芯100的轴向交替且叠加地布置。第一冲片1和第三冲片4可具有不同的内部桥结构特征。

例如，如图1和图2a所示，第一冲片1可具有至少一个沿转子铁芯100的周向间隔分布的、弧形的内部桥结构13。与此不同的是，第三冲片4可以不具有内部桥结构(参见图1)。或者，也可以设想：第三冲片4可具有另外的内部桥结构，所述另外的内部桥结构可以在例如沿冲片径向方向的定位和/或桥结构的形状和/或沿冲片周向布置的数量等方面不同于第一冲片1的内部桥结构13。

本领域技术人员同样可以理解，各个第一和第二冲片单元中的冲片数量可以根据单个冲片的厚度并且考虑到转子的电磁性能与机械性能的平衡而定，例如可以是一个、两个、三个或者更多个。优选地，每个第一冲片单元由两个第一冲片1组成，每个第二冲片单元由两个第三冲片4组成。也就是说，在转子铁芯100的轴向上连续两个第一冲片1与连续两个第三冲片4交替布置。

各个冲片1和/或4之间通过铆接点14和44(参见图2a和图2b)彼此连接。

优选地，如图1和图2a所示，多个弧形的内部桥结构13可沿转子铁芯100的周向均匀分布。

典型地，参见图1和图3，转子铁芯100可包括至少一个磁体安装孔5，所述磁体安装孔5沿转子铁芯100的轴向延伸。磁体安装孔5可为具有近似长方形的横截面的长形孔，并且其近似长方形的横截面的纵向对称轴线基本上位于转子铁芯100的径向方向上。优选设有多个磁体安装孔5，所述多个磁体安装孔5优选沿转子铁芯100的周向均布。

参见图3和图4，至少一个磁体200可安装于相应的磁体安装孔5中并通过注塑工艺固定。如图4所示，转子铁芯100还可包括开槽冲片6以便于后续的注塑处理。在所述注塑工艺中优选使用工程塑料或塑胶并使其固化。从而利用注塑灌封物灌封由转子铁芯100与磁体200组成的组件400并形成转子总成。固化物的作用在于：不仅可以降低无效的内部磁路消耗，而且增强了转子在高速旋转过程中的机械结构可靠性。

在注塑工艺之后，第一冲片1和第三冲片4所具有的不同的内部桥结构特征能够引起不同方向上的力的作用，从而有利于转子内部各部分的固定。由此能够进一步增强转子在高速旋转过程中机械结构可靠性。

磁体200优选为永磁体，其形状与磁体安装孔5相匹配。这种磁体200在转子铁芯100中的径向内置设计，可为转子提供附加的磁阻转矩，同时实现弱磁控制。

此外，根据本发明一个优选实施例，无刷电机可包括定子、端盖、支撑轴承和电气连接头，并且还包括根据前述的转子。

工业实用性

与现有技术相比，本发明提供的无刷电机的转子及包含该转子的电机具有内部磁路损耗小、机械结构稳定的优点。具体而言，根据本发明的转子铁芯设计，在注塑之前，转子铁芯的至少一部分芯体在径向上构造成为贯通的，因而有可能大大减少无效的内部磁路消耗，从而显著提高电机性能并降低成本。转子铁芯所包含的各个冲片主要通过铆接点相互连接，并且转子铁芯还设有连接装置，从而在大幅降低无效的内部磁路损耗的同时能够增强机械性能。该连接装置优选位于轴向端部，从而能够形成在转子铁芯的径向上贯通并且几乎沿其整个轴向长度延伸的磁体安装孔，因此最大限度地降低了内部磁路损耗。由于转子铁芯可以具有不同的内部桥结构特征，因此在转子铁芯中插入磁体并在间隙灌入熔融塑料或塑胶后，形成的包胶层会由于内嵌且交替分布的不同内部桥结构特征在相反方向上引起拉力作用而被牢牢固定，其原理类似于钢筋混凝土结构中的钢筋所起的作用。从而大大提高了转子在高速下抗离心力的能力，同时增强了转子的机械强度，因此进一步提高了在高转速情况下的机械性能。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种组合、变更与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种无刷电机的转子，包括：

转子铁芯(100)；和

转子轴，该转子轴安装在所述转子铁芯内部；

其特征在于，

所述转子铁芯(100)包括至少一个第一冲片(1)，所述第一冲片(1)包括沿转子铁芯(100)的周向间隔分布的两个或更多个冲片区段(11)，相邻的冲片区段(11)之间设有用于安装磁体的间隙部分(12)，所述间隙部分(12)构造成在转子铁芯(100)的径向上穿透该转子铁芯(100)的通孔，并且

所述转子铁芯(100)还包括沿其周向延伸的至少一个连接装置(2)。

2.根据权利要求1所述的无刷电机的转子，其特征在于，所述连接装置(2)是单独设置的连接器。

3.根据权利要求2所述的无刷电机的转子，其特征在于，所述连接器由硅钢或不锈钢材料制成。

4.根据权利要求1所述的无刷电机的转子，其特征在于，所述连接装置(2)包括第二冲片(3)，所述第二冲片(3)沿转子铁芯(100)的周向连续地延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的无刷电机的转子，其特征在于，所述连接装置(2)布置在转子铁芯(100)的轴向端部。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的无刷电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯还包括第三冲片(4)，其中，第一冲片(1)和第三冲片(4)具有不同的内部桥结构特征，由至少一个第一冲片(1)组成的第一冲片单元与由至少一个第三冲片(4)组成第二冲片单元沿转子铁芯(100)的轴向交替且叠加地布置。

7.根据权利要求6所述的无刷电机的转子，其特征在于，每个第一冲片单元由两个第一冲片(1)组成，每个第二冲片单元由两个第三冲片(4)组成。

8.根据权利要求6所述的无刷电机的转子，其特征在于，第一冲片(1)具有至少一个沿转子铁芯(100)的周向间隔分布的、弧形的内部桥结构(13)。

9.根据权利要求8所述的无刷电机的转子，其特征在于，第三冲片(4)不具有内部桥结构，或者第三冲片(4)具有不同于第一冲片(1)的内部桥结构。

10.根据权利要求8所述的无刷电机的转子，其特征在于，多个所述弧形的内部桥结构(13)沿转子铁芯(100)的周向均匀分布。

11.根据权利要求5所述的无刷电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯(100)还包括开槽冲片(6)，所述开槽冲片(6)与连接装置(2)相对地布置在转子铁芯(100)的另一个轴向端部。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的无刷电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯(100)还包括至少一个磁体安装孔(5)，所述磁体安装孔(5)沿转子铁芯(100)的轴向延伸，至少一个磁体(200)安装于相应的磁体安装孔(5)中并通过注塑工艺固定。

13.根据权利要求12所述的无刷电机的转子，其特征在于，在所述注塑工艺中使用工程塑料或塑胶并使其固化。

14.一种无刷电机，包括定子、端盖、支撑轴承和电气连接头，其特征在于，所述无刷电机还包括根据权利要求1至13中任一项所述的转子。