CN110011471B - 经由注射或压缩成型的转子平衡/固定 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及平衡转子和/或固定转子部件的方法，该方法包括将多个大致相似的叠片在堆叠体中并排布置以形成转子的至少一部分。转子具有旋转中心轴线，并且叠片中的每个叠片具有多个孔口，多个孔口配合以形成沿着堆叠体的长度轴向延伸的通道。根据方法的一个方面，以将叠片一起固定在堆叠体中的方式，基于聚合物的固定材料被填充在通道中。利用固定材料，形成从堆叠体的轴向面突出的浇注口。根据方法的另一方面，调整浇注口的重量以使转子围绕转子中心轴线旋转平衡。

Description

经由注射或压缩成型的转子平衡/固定
技术领域
本公开涉及电动机的转子，特别涉及磁阻电机和永磁电机。更特别地，本公开涉及经由注射或压缩成型的转子的平衡和转子部件的固定。
附图说明
图1是其中可以使用本文中所描述的技术的示例性永磁电动机的立体视图；
图2是图1的电动机的实施例沿着平面2-2的局部横截面视图；以及
图3是图1的电动机的转子的实施例的端视图。
图4是图3的转子的一部分的局部侧视图。
图5是沿图4的平面5-5的转子的横截面视图。
图6是图1的电动机的转子的另一实施例的端视图。
图7是图6的转子的一部分的局部侧视图。
图8是沿图7的平面8-8的转子的横截面视图。
图9是图1的电动机的转子的另一实施例的端视图。
图10是图9的转子的一部分的局部侧视图。
图11是沿图10的平面11-11的转子的横截面视图。
图12是图1的电动机的转子的另一实施例的端视图。
图13是图12的转子的一部分的局部侧视图。
图14是沿图13的平面14-14的转子的横截面视图。
图15是图1的电动机的转子的另一实施例的端视图。
图16是图15的转子的一部分的局部侧视图。
图17是沿图16的平面17-17的转子的横截面视图。
图18是图1的电动机的另一实施例沿着平面2-2的局部横截面视图
图19-图22示出图18中所示类型的管道电动机的堆叠体的实施例，其经历一系列操作以用磁体材料填充堆叠体的磁体槽，并且在堆叠体的轴向面上形成浇注口。
图23-图24示出包括图18的电动机的转子组件的一部分的堆叠体的实施例。
图25-图26示出包括图18的电动机的转子组件的另一部分的堆叠体的实施例。
具体实施方式
转到附图，图1示出了示例性永磁电动机10。示例性电动机10包括框架12，框架12在每个端部处分别由驱动端盖14和相对驱动端盖16覆盖。框架12与驱动端盖14和相对驱动端盖16配合以形成用于电动机10的外壳或电动机壳体。驱动端盖14和相对驱动端盖16可以包括安装和运输特征，诸如图示的安装脚18和眼钩20。导管盒24容纳端子引线和外部电源之间的电连接。耦合到转子的转子轴26连同转子一起旋转，并且可以耦合到任何数目的驱动机器元件，诸如泵、压缩机、风扇、输送机等。
图2是图1的电动机10沿着平面2-2的局部横截面视图。因为电动机10的结构基本上沿其中心线镜像，因此为了简化讨论，仅示出了电动机10的顶部部分。在外壳或电动机壳体内，驻留相对于彼此并置且对齐的多个定子叠片30，以形成叠片堆叠体，诸如连续的定子芯32。在示例性电动机10中，定子叠片30基本上彼此相同，并且每个定子叠片30包括与相邻叠片配合以形成针对连续定子芯32的累积特征的特征。例如，每个定子叠片30包括中心孔口，该中心孔口与相邻定子叠片的中心孔口配合以形成转子室34，转子室34延伸定子芯32的长度并且其大小适于接纳转子。附加地，每个定子叠片30包括围绕中心孔口周向设置的多个定子槽。这些定子槽配合以接纳一个或多个定子绕组36，定子绕组36在图2中示出为线圈端部，其延伸定子芯32的长度。
在示例性电动机10中，转子组件40驻留在转子室34内。类似于定子芯32，转子组件40包括多个转子部件，诸如在堆叠体44中相对于彼此对齐并相邻放置的叠片42。转子部件的堆叠体44(诸如叠片)可以包括连续的转子芯46或转子芯的一部分。在装配时，转子叠片42配合以形成轴室，该轴室延伸穿过堆叠体44和转子芯46的中心，并且被配置成通过其接纳转子轴26。转子轴26相对于转子芯46固定，使得转子芯44和转子轴26围绕转子中心轴线45作为单个实体旋转。尽管图2示出了在形成整个连续转子芯46的单个堆叠体44中并排布置的大致相似的叠片42，但是大致相似的叠片可以被并排布置以形成叠片的堆叠体44，并且并排叠片的堆叠体44可以沿转子中心轴线45以彼此间隔开的方式布置，以形成转子芯46，例如，用于径向管道电动机，其在图18中作为示例示出，并且将在下面更详细地解释。尽管附图示出了具有并排布置的叠片的转子芯，但是转子芯可以包括其它转子部件，例如，具有软磁复合材料的交变软磁块(alternating soft magnetic blocks)。
示例性电动机10分别包括驱动轴承组50和相对的驱动轴承组52，驱动轴承组50和相对的驱动轴承组52被固定到转子轴26并且便于转子组件40在静止的定子芯32内的旋转。每个轴承组50、52包括内座圈54、外座圈56和旋转元件58，旋转元件58被设置在内座圈54和外座圈56之间。
图2至图26提供了转子部件的说明性实施例的进一步细节，该转子部件使用作为示例的叠片42以形成堆叠体和转子，但是可以使用其它转子部件。每个转子叠片42具有大致圆形的横截面并且由诸如电工钢的导磁材料形成。从端到端延伸，即横向于横截面延伸，每个叠片42包括当与相邻叠片42对齐时形成轴向延伸穿过叠片堆叠体(其可以是整个转子芯)的累积特征的特征。例如，每个示例性转子叠片42具有位于叠片42的中心的圆形轴孔口62。相邻叠片42的轴孔口62配合以形成轴室，该轴室被配置成接纳穿过其中的转子轴26(参见图2)。此外，每个叠片42包括孔口64，孔口64被布置在围绕叠片的位置处，使得在装配时，孔口配合以形成延伸穿过堆叠体的通道66，并且通道66可以根据(多个)堆叠体的布置延伸穿过转子芯44。根据应用，通道66中的一些通道可以被配置成接纳磁体材料68，其可以是例如烧结磁体、永久磁体或可磁化材料。根据应用，通道66中的一些通道可以配置成接纳固定材料70以将叠片固定在一起。根据应用，接纳磁体材料68的通道66还可以接纳固定材料70。图2和图18示出了在通道66中所接纳的磁体材料68和用于固定叠片的在相同的通道66中所接纳的固定材料70的示例。磁体材料68可以在通道中被接纳至相对于堆叠体长度尺寸的某个长度尺寸，并且固定材料可以在通道中被接纳以填充通道和/或形成浇注口(sprue)，如下所述。根据应用，通道66中的某些通道可以被配置成接纳磁体材料68。在那些通道66被填充有磁体材料68之后，可以将固定材料70引入那些通道和其它空的通道中，以根据需要为堆叠体和磁通量成形(flux shaping)提供附加的固定。根据应用，例如在同步磁阻型电动机的情况下，可以在选定的通道中使用固定材料，并且可以从转子中省略磁体材料。
作为注射成型处理或压缩成型处理的一部分，固定材料70和/或磁体材料68可以被填充到通道66中。磁体材料68可以包括聚合物接合的复合磁体材料，并且固定材料70可以包括纯聚合物、尼龙或纤维增强聚合物。为了固定材料70的进一步的机械完整性和强度，增强纤维可以被包括在固定材料中。非详尽的固定材料列表包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚酰胺——带有或不带有玻璃填充物的尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙缩醛(POM)、低密度聚乙烯(LDPE)和密度改性高重力化合物。
作为注射成型处理或压缩成型处理的结果，可以在堆叠体44的轴向面上形成一个或多个浇注口72。根据应用以及注射成型处理或压缩成型处理的布置，一个或多个浇注口72可以根据具体情况被设置在堆叠体44或转子芯46的轴向相对的端部上。根据应用，浇注口72可以根据需要成形和形成。如下所述，(多个)浇注口72可以被配置为(多个)圆柱形本体或(多个)端板。此外，(多个)浇注口72可以被配置和形成用于诸如冷却片的附加功能，或者具有限定用于测量设备的参考位置的定位结构，和/或在注射成型处理或压缩成型处理期间使用的固定装置和/或工具的附接。(多个)浇注口还可以被配置成定位、保持或固定端环或其它板，以便为转子组件提供附加的结构完整性。
在图3至图8中，浇注口72、72'以连续的方式在堆叠体44的轴向最外叠片的整个外表面上形成，从而形成具有厚度的堆叠体的端板。虽然一个浇注口72、72'在图3至图8中被示出在堆叠体44的一个轴向侧上，但是类似的浇注口可以形成在堆叠体的相对的轴向侧上。在图3至图8所示的布置中，可以围绕堆叠体44的轴向端部形成模具，并且在磁体材料68插入通道66中之后，固定材料70可以填充在通道中并且超出堆叠体的轴向最外叠片，以形成浇注口72、72'作为覆盖堆叠体的最外叠片的端板。在图3至图5所示的布置中，形成浇注口72的端板可以具有大致平坦的结构。在图6至图8所示的布置中，形成浇注口72'的端板可以具有袋形外轴向面74，袋形外轴向面74形成具有多个开孔(open cell)76的多孔的或蜂窝型结构。为了平衡图3至图5的转子，形成浇注口72的端板可以根据需要选择性地加工、和/或添加平衡材料，以调节浇注口的重量及其重量/质量分布，并使转子围绕转子中心轴线45旋转平衡。为了平衡图6至
图8的转子，平衡材料可以被插入袋形面的、开孔多孔的、蜂窝型结构74中的多个开孔76中的任何一个中，以调节浇注口72'的重量，并使转子围绕转子中心轴线45旋转平衡。在需要移除材料以进行平衡的程度上，可以根据需要移除包括袋形面的、开孔多孔的、蜂窝型结构74或端板的浇注口的一部分。
图9至图14示出了堆叠体80的备选实施例，其中数个浇注口82围绕堆叠体的轴向最外叠片的外表面形成。虽然数个浇注口在图9至
图14的每个实施例中被示出在堆叠体的一个轴向侧上，但是浇注口可以以类似的方式形成在堆叠体的相对的轴向侧上。根据应用，相对于图3至图8的浇注口72、72'，通过图9至图14中的示例所示出的浇注口82可以是优选的，因为它允许使用更少的材料用于固定。作为示例，在图9至图14中，浇注口82可以在堆叠体80的扇区(例如，在附图中，四分之一圆)中形成，其可以对应于转子的极。磁体材料68可以被填充到被指定作为叠片42的磁体槽的通道66中，并且然后固定材料70可以被填充到相同的通道中，以形成转子的扇区中的附图中所示的基本上圆柱形的浇注口82。通道66中的某些通道可以包含永久磁体或磁体材料68以及固定材料70两者。某些其它通道可以仅包含固定材料70。例如，在图9至图11所示的实施例中，径向最外的U形通道可以保留仅用于固定材料70，而其它径向向内的U形通道可以包含固定材料70和磁体材料68两者。同步磁阻电动机可以省略磁体材料，并且固定材料可以被填充在选定的通道66中。图12至图14示出了备选的实施例，其中堆叠体90包含与轴孔口62相邻的径向向内的通道92，通道92仅包含固定材料，并且其它径向向内的U形通道66可以包含固定材料70和磁体材料68两者。如前所述，可以根据需要对浇注口82进行加工，以调整浇注口的重量并使转子围绕转子中心轴线45旋转平衡。此外，平衡材料可以被插入浇注口82中的一个或多个浇注口中，用于调整浇注口的重量并使转子围绕转子中心轴线45旋转平衡。在图12至图14所示的实施例中，固定材料70可以从径向向内的通道92中移除，以进一步有助于平衡。
图15至图17示出了堆叠体100的备选实施例和结构，堆叠体100包括由磁体材料68形成的多个表面磁体102。同样，相似的叠片42并排布置以形成堆叠体100。叠片中的孔口104以配合并形成轴向延伸穿过堆叠体100的沟道106的方式进行对齐。沟道可以在叠片中从叠片的外径表面径向向内延伸，以为磁体提供附加的结构完整性。磁体材料68可以被填充到转子周围的某些位置中以形成表面磁体，并且然后固定材料70可以在磁体材料之上被填充和成型，以便以包覆成型(overmolded)的布置将磁体材料锁定就位。固定材料70可以以浇注口110的形式从最外轴向叠片的外表面延伸。浇注口110可以具有环形的、端环型结构的形式，该结构从堆叠体的轴向最外叠片轴向向外延伸。然后，以环形的、端环型结构为形式的浇注口110可以根据需要而被调整，以使转子围绕转子中心轴线旋转平衡。平衡材料可以被插入浇注口110中，或者浇注口可以被加工，以便调整浇注口的重量并使转子围绕转子中心轴线45旋转平衡。
图18示出了用于电动机的转子46'的备选实施例，其中叠片的多个堆叠体44'沿着转子以间隔开的布置并排布置，其中叠片的孔口被对齐以形成轴向延伸穿过堆叠体44'的通道66。在磁体材料68被填充到通道66中之后，固定材料70可以被填充穿过通道66。用于注射成型处理或压缩成型处理的模具可以包括产生延伸穿过通道66的管道120的窗体(forms)。管道120可以轴向延伸穿过堆叠体并且整体穿过转子。管道120还可以在相邻的间隔开的叠片的堆叠体44'之间径向向外延伸。当固定材料被填充时，固定材料可以围绕窗体流动并在通道中限定管道120，同时将叠片锁定在一起并包覆成型(overmolding)磁体材料。浇注口72可以包括如上参照图3至图8所述的端部位置的形式，或者可以包括如上参照图9至图14所述的圆柱形结构，并且可以以与上文所讨论的相同的方式进行调整，以使转子46'围绕转子中心轴线45旋转平衡。
图19至图26示出了图18的径向管道转子的附加的方面。特别地，图19至图21示出了具有多个通道66的堆叠体44'，多个通道66包括V形磁体槽，该V形磁体槽被配置成接纳如前所述的磁体材料68。包括堆叠体44'的磁体槽的通道66可以以前述方式实际延伸穿过堆叠体。磁体材料66可以在包括磁体槽的通道66中被填充到一定深度。一旦磁体材料68被填充在通道中，固定材料70可以被填充在包括磁体槽的通道66中，并且可以包括从堆叠体44'的表面轴向延伸的浇注口72。如上所述，磁体材料68、固定材料70和/或浇注口72可以被压缩或注塑成型。在堆叠体44'的轴向面上的浇注口72可以用作如图25至图26所示的端环配置所示的定位器或保持器，或者可以形成针对堆叠体44'(堆叠体44'形成了转子组件)的径向管道的径向轮辐布置。在图25至图26中，浇注口72可以包括从堆叠体的轴向面延伸的轮辐配置。在图23至图24中，浇注口72可以包括使得能够附接单独的端环的圆柱形凸块，或者浇注口可以形成为端环。因此，在图18所示的径向管道电动机的实施例中，图23至图24所示类型的多个堆叠体可以以轴向间隔开的方式布置，以形成转子组件的轴向向内部分，并且图25至图26中所示类型的堆叠体可以形成转子组件的轴向向外部分，其中堆叠体具有在堆叠体之间带有径向轮辐的浇注口。
虽然已经在前面的详细描述中详细描述了某些实施例并且在附图中图示了这些实施例，但是本领域普通技术人员将理解，可以根据本公开的总体教导来开发对这些细节的各种修改和备选。特别地，转子叠片的附图和示例性实施例旨在示出说明性示例，并且在任何意义上都不应被认为是限制性的。相应地，所公开的特定布置仅仅是说明性的，并不限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求及其任何和所有等同的全部范围给出。

Claims (15)

1.一种用于形成转子的方法，所述转子包括旋转中心轴线和四个象限扇区，每个象限扇区对应于所述转子的极，所述方法包括：
将叠片的多个堆叠布置在堆叠体中以形成所述转子的至少一部分，所述多个叠片具有在所述堆叠体中对齐的孔口以形成轴向延伸穿过所述堆叠体的通道；
将磁体材料填充到所述通道中，并且通过所述通道填充基于聚合物的固定材料以将所述多个叠片锁定在一起并且包覆成型所述磁体材料；
其中利用所述固定材料填充所述通道是通过使用模具来实现的，所述模具包括窗体，所述窗体产生延伸穿过所述通道的管道，所述管道轴向延伸穿过所述堆叠体，其中当所述固定材料被填充在所述通道中时，所述固定材料围绕所述窗体流动并在所述通道中限定所述管道，同时将所述叠片锁定在一起并用所述固定材料包覆成型所述磁体材料，形成从所述堆叠体的轴向面突出的浇注口；
所述方法还包括：调整所述浇注口的重量以使所述转子围绕所述转子中心轴线旋转平衡，其中所述浇注口精确地以四个部分形成，并且所述浇注口的每个部分形成在所述堆叠体的所述四个象限扇区中的与所述转子的极相对应的每个象限扇区中。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述堆叠体中形成的多个径向内部通道和径向外部通道，其中所述径向外部通道以将所述堆叠体的转子部件在所述堆叠体中固定在一起的方式填充有基于聚合物的固定材料；以及从径向向内的通道中省略固定材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述通道的至少一部分包括磁体槽，并且所述方法进一步包括：在所述磁体槽中填充磁体材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述通道中填充所述固定材料的步骤包括：在所述磁体槽中填充磁体材料的步骤之后，在所述磁体槽中填充固定材料。
5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：将磁体材料放置在所述堆叠体中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述通道中填充所述固定材料的步骤包括：在执行将所述磁体材料放置在所述堆叠体中的步骤之后，至少部分地在被放置在所述堆叠体中的所述磁体材料之上进行成型。
7.根据权利要求1所述的方法，其中形成从所述堆叠体轴向延伸的所述浇注口的步骤包括：形成用于所述堆叠体的端板。
8.根据权利要求1所述的方法，其中形成从所述堆叠体轴向延伸的所述浇注口的步骤包括：形成从所述堆叠体轴向延伸的冷却片。
9.根据权利要求1所述的方法，其中形成从所述堆叠体轴向延伸的所述浇注口的步骤包括：在所述浇注口中形成开孔多孔结构；并且调整所述浇注口的所述重量以使所述转子围绕所述转子中心轴线旋转平衡的步骤包括：在所述多孔结构的至少一个开孔中放置平衡材料。
10.根据权利要求2所述的方法，其中调整所述浇注口的所述重量以使所述转子围绕所述转子中心轴线旋转平衡的步骤包括：移除所述浇注口的一部分。
11.根据权利要求1所述的方法，其中以将所述叠片固定在一起的方式，利用所述固定材料填充所述通道的步骤包括：以形成延伸穿过所述转子的冷却管道的方式，利用所述固定材料填充所述通道。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：沿着所述转子中心轴线布置彼此间隔开的多个堆叠体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中以将所述叠片固定在一起的方式，利用所述固定材料填充所述至少一个通道的步骤包括：以在间隔开的所述堆叠体之间形成径向延伸穿过所述转子的冷却管道的方式，利用所述固定材料填充所述至少一个通道。
14.根据权利要求1所述的方法，其中在所述至少一个通道中填充所述固定材料的步骤包括：利用所述固定材料填充至少一个没有磁体材料的通道。
15.根据权利要求1所述的方法，其中在所述至少一个通道中填充所述固定材料的步骤包括：利用所述固定材料填充至少一个包含磁体材料的通道。
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