CN113364174A - 一种组合凸极式电机转子及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合凸极式电机转子，包括绝缘支架和多个环绕一圈且均匀间隔设置的转子铁芯，转子铁芯包括凸极部和轭部，转子铁芯和绝缘支架采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体，相邻转子铁芯与绝缘支架之间形成容纳槽，容纳槽内设有磁钢，相邻转子铁芯的凸极部之间还形成有防漏磁间隙。还公开了安装有上述电机转子的电机。应用本发明不会增加转子与定子内圈之间的气隙，从而不会影响电机效率，并且本发明中磁钢与磁钢之间无法形成独立于无刷电机主磁路的漏磁路，进而大幅降低漏磁，减少电机的发热。

Description

一种组合凸极式电机转子及电机
技术领域
本发明属于电机设备领域，尤其涉及一种组合凸极式电机转子及电机。
背景技术
无刷电机广泛使用于园林、电动及其它国民经济各领域，以其体积小、效率高而受到广大消费者的喜爱。无刷电机一般采用高性能烧结钕铁硼作为电机磁钢制作的材料，才能够充分发挥出其体积小、效率高的优势。而采用高性能烧结钕铁硼磁钢在电机转子上的放置方式一直是国内外电机工程师面对的课题，也提出并应用了多种磁钢的型式及放置固定方式，例如瓦型或面包型表贴式磁钢，使用铆钉、各种材质的磁套(不锈钢、铜、环氧等)等方式固定，这种方式普遍存在磁钢成本增加、电机功率密度因气隙增大(由于需要采用铆钉或磁套进行固定，导致磁钢距离定子内圈间距增大)而降低、转子制作工艺复杂、转子长期工作的可靠性降低、电机性能的一致性降低等问题。还有部分无刷电机，特别是高速无刷电机，采用内嵌式直板磁钢，转子铁芯通过冲压加工出用于放置磁钢的磁钢槽，这种方式降低了转子制造的成本，提高了转子长期工作的可靠性，但是由于磁钢槽与磁钢槽之间转子铁芯的存在，造成磁钢与磁钢之间通过这些通道形成独立于无刷电机主磁路的漏磁路，漏磁通普遍占主磁通的6％以上，造成电机转子局部过热，电机功率密度降低，效率减小，机械特性变差等结果。
另外，现有技术中为满足安规双绝缘的要求，一般会在转子轴表面涂覆绝缘层，这就会导致转子铁芯内圈与转子轴外圆面同心度较差，在一定程度上影响转子与定子之间的气隙值，并且这样也会造成转子铁芯与转子轴之间存在较大的脱落风险。
还有，现有技术中无论是表贴式还是内嵌式的磁钢固定方式，其需要调节电机的反电势波形时均需要通过改变转子凸极的形状，才能够相应的调节磁钢的尺寸，导致调节反电势波形的操作非常复杂且成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合凸极式电机转子及电机，能够有效解决现有技术中磁钢的固定方式所引起的气隙增大以及漏磁较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种组合凸极式电机转子，包括绝缘支架和多个环绕一圈且均匀间隔设置的转子铁芯，所述转子铁芯包括凸极部和轭部，所述转子铁芯和绝缘支架采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体，相邻所述转子铁芯与绝缘支架之间形成容纳槽，所述容纳槽内设有磁钢，相邻所述转子铁芯的凸极部之间还形成有防漏磁间隙。
优选的，所述绝缘支架包括上端盖、下端盖和连接在上端盖与下端盖之间的连接部，所述上端盖和下端盖配合用于将转子铁芯沿轴向限位，所述连接部用于将转子铁芯沿径向限位。由于采用一体注塑的工艺，绝缘支架的上端盖和下端盖分别与转子铁芯的上下端面紧密结合，这样转子铁芯沿轴向被限位固定，绝缘支架的连接部分别与转子铁芯的内圈面和外圈面紧密结合，这样转子铁芯沿径向被限位固定，同时实现安规所要求的双绝缘效果，无需再在转子的转子轴上涂覆绝缘层。
优选的，所述连接部上还注塑形成有与防漏磁间隙相适配的限位凸起，所述限位凸起与防漏磁间隙配合用于将转子铁芯沿周向限位。通过注塑形成限位凸起，该限位凸起与相邻转子铁芯之间的防漏磁间隙紧密结合，这样转子铁芯沿周向被限位固定，并且由于绝缘材料本身具有该间隙一样的低导磁特性，不会影响防漏磁效果。
优选的，所述下端盖开设有供磁钢插入容纳槽的插孔，并且所述下端盖上还设有用于在磁钢插入容纳槽后封闭插孔的封闭件。便于磁钢插入操作，同时利用封闭件保证磁钢插入后的稳定牢固性。
优选的，所述连接部上设有通孔，所述通孔用于使转子铁芯朝向定子内圈的外圆面露出。开设该通孔一方面能够减小电机定子内圈面与转子外圈面之间的气隙、增加电机功率，还可以减少注塑材料的使用，降低成本同时减轻转子整体重量，同时可以提高转子铁芯的散热性能。
优选的，所述容纳槽中还设有导磁块，所述导磁块与绝缘支架和转子铁芯一起采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体。首先在容纳槽中设置导磁块不影响磁钢工作，在这个基础上，容纳槽的尺寸不用改变，通过改变作为嵌件的导磁块的尺寸就可以改变磁钢的尺寸，也即无需像现有技术中那样对转子铁芯本身的设计尺寸进行较大改动，甚至本方案中的注塑模具本身也无需改动，这样大大简便了调节电机反电势波形的操作，且成本非常低。
优选的，每个所述容纳槽中设有两块磁钢，所述导磁块设于两块磁钢之间。
优选的，该电机转子还包括轴套和转子轴，所述轴套与绝缘支架和转子铁芯一起采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体，所述电机轴与轴套过盈配合连接。这样先通过注塑工艺将轴套与转子铁芯注塑为一体，在将电机轴通过过盈配合的方式压入轴套内，一方面保证转子铁芯与转子轴连接的稳定性，另一方面由于注塑工艺相比涂覆工艺能够获得更好的工艺精度，从而使转子铁芯内圈面与转子轴具有良好的同心度。
优选的，所述轴套外圈面开设有花键。这样经过注塑后绝缘支架的内圈将形成与花键配合的凸起，提高转子铁芯与轴套连接的稳固性。
为解决上述技术问题，本发明还采用如下技术方案：一种电机，包括电机壳、定子和转子，所述定子固定连接在电机壳内，所述转子转动连接在电机壳内，所述转子为上述技术方案中任一项所述的一种组合凸极式电机转子。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：相对于表贴式的磁钢固定方式来说，本发明通过在相邻所述转子铁芯与绝缘支架之间形成容纳槽，利用容纳槽来放置固定磁钢，这样无需借助铆钉或磁套进行固定，也就不会增加转子与定子内圈之间的气隙，从而不会影响电机效率。相对于在转子铁芯上冲压形成磁钢槽的嵌入式磁钢固定方式来说，本发明通过在相邻转子铁芯的凸极部之间形成防漏磁间隙，也即由于设有不导磁的间隙，导致磁钢与磁钢之间无法形成独立于无刷电机主磁路的漏磁路，进而大幅降低漏磁，这样电机相对来说不会容易发热，能够提高电机的单次使用时长以及使用寿命。
另外，本发明通过将现有技术中整体形式的凸极式转子铁芯设计为组合式，并利用注塑工艺制成与上述组合式转子铁芯一体成型的绝缘支架，使用该绝缘支架将所有的转子铁芯固定在一起，制作工艺简便因此具有很高的生产效率，其结构稳定使得长期工作的可靠性很高。并且其中的磁钢仅需按照尺寸整块加工即可，相对表贴式磁钢的固定方式，本方案中磁钢加工废料很少。
附图说明
图1实施例一提供的一种组合凸极式电机转子的结构示意图；
图2实施例一提供的一种组合凸极式电机转子的爆炸图；
图3实施例一提供的一种组合凸极式电机转子的剖视图；
图4实施例一中绝缘支架的结构示意图；
图5实施例二中转子铁芯与磁钢的俯视图；
图6实施例二中绝缘支架的结构示意图。
其中：1.转子铁芯，10.凸极部，100.防漏磁间隙，11.轭部，2.绝缘支架，20.上端盖，21.下端盖，210.插孔，22.连接部，221.内连接部，2210.凸起，222.外连接部，2220.限位凸起，2221.通孔，3.容纳槽，4.磁钢，5.导磁块，6.轴套，60.花键，7.转子轴。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：如图1、图2和图3所示，本实施例提供的一种组合凸极式电机转子，包括绝缘支架2和多个环绕一圈且均匀间隔设置的转子铁芯1，转子铁芯1包括凸极部10和轭部11，转子铁芯1和绝缘支架2采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体，具体的说，就是将转子铁芯1作为金属嵌件放入到注塑模具中，然后将熔融状态的注塑材料挤入注塑模具注塑形成转子铁芯1，最终转子铁芯1和绝缘支架2通过注塑形成为一体。本实施例中采用的注塑材料为PA66注塑材料，具有良好的绝缘效果，可以理解的是，也可以采用其他注塑材料。本实施例中通过相邻转子铁芯1与绝缘支架2之间形成容纳槽3，容纳槽3内设有磁钢4，相邻转子铁芯1的凸极部10之间还形成有防漏磁间隙100。
相对于表贴式的磁钢4固定方式来说，本实施例提供的该电机转子通过在相邻转子铁芯1与绝缘支架2之间形成容纳槽3，利用容纳槽3来放置固定磁钢4，这样无需借助铆钉或磁套进行固定，也就不会增加转子与定子内圈之间的气隙，从而不会影响电机效率。现有技术中在转子铁芯1上冲压形成磁钢4槽，然后在磁钢4槽内嵌入磁钢4，由于相邻磁钢4之间就是可导磁的转子铁芯1，就会在转子与定子之间的主磁路之外形成漏磁路。本实施例提供的该电机转子通过在相邻转子铁芯1的凸极部10之间形成防漏磁间隙100，也即由于空气的导磁率远低于转子铁芯1，导致磁钢4与磁钢4之间无法形成独立于无刷电机主磁路的漏磁路，进而大幅降低漏磁，这样电机相对来说不会容易发热，能够提高电机的单次使用时长以及使用寿命。
本实施例提供的该电机转子，通过将现有技术中整体形式的凸极式转子铁芯设计为组合式，并利用注塑工艺制成与上述组合式转子铁芯1一体成型的绝缘支架2，使用该绝缘支架2将所有的转子铁芯1固定在一起，制作工艺简便因此具有很高的生产效率，其结构稳定使得长期工作的可靠性很高。并且其中的磁钢4仅需按照尺寸整块加工即可，相对表贴式磁钢4的固定方式，本方案中磁钢4加工废料很少。
结合图4所示，本实施例中的绝缘支架2注塑形成，包括上端盖20、下端盖21和连接在上端盖20与下端盖21之间的连接部22，其中上端盖20和下端盖21配合用于将转子铁芯1沿轴向限位，由于采用一体注塑的工艺，绝缘支架2的上端盖20和下端盖21分别与转子铁芯1的上下端面紧密结合，这样转子铁芯1沿轴向被限位固定，结构稳定。而连接部22用于将转子铁芯1沿径向限位，具体的说，连接部22包括内连接部221和外连接部222，内连接部221位于转子铁芯1的内圈，外连接部222位于转子铁芯1的外圈，绝缘支架2的连接部22分别与转子铁芯1的内圈面和外圈面紧密结合，这样转子铁芯1沿径向被限位固定，同时实现安规所要求的双绝缘效果，无需再在转子的转子轴7上涂覆绝缘层。本实施例中为降低成本同时减轻转子整体重量，本实施例中还在外连接部222上设有通孔2221，通孔2221用于使转子铁芯1朝向定子内圈的外圆面露出，开设该通孔2221能够减少注塑材料的使用，进而降低成本同时减轻转子整体重量，另一方面还可以提高转子铁芯1的散热性能。
另外，本实施例中在外连接部222上还注塑形成有与防漏磁间隙100相适配的限位凸起2220，限位凸起2220与防漏磁间隙100配合用于将转子铁芯1沿周向限位。通过注塑形成限位凸起2220，该限位凸起2220与相邻转子铁芯1之间的防漏磁间隙100紧密结合，这样转子铁芯1沿周向被限位固定，并且由于绝缘材料的导磁率也远低于铁芯的导磁率，因此该绝缘材料具有与间隙一样的防漏磁效果。此处可以理解的是，在本实施例中，是利用相邻转子铁芯1的轭部11相对的内侧面、相邻转子铁芯1的凸极部10朝向中心的内侧面、内连接部221外侧面和上端盖20及下端盖21一起形成容纳槽3。
为便于磁钢4的插入操作，本实施例中还在下端盖21开设有供磁钢4插入容纳槽3的插孔210，该插孔210可以在注塑时一起形成，并且下端盖21上还设有用于在磁钢4插入容纳槽3后封闭插孔210的封闭件，通过设置封闭件能够保证磁钢4插入后的稳定牢固性。此处的封闭件可以为封盖，在封盖上设置与插孔210能够过盈配合连接的凸块即可。
本实施例提供的该电机转子还包括轴套6和转子轴7，轴套6与绝缘支架2和转子铁芯1一起采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体，电机轴与轴套6过盈配合连接。这样先通过注塑工艺将轴套6与转子铁芯1注塑为一体，在将电机轴通过过盈配合的方式压入轴套6内，一方面保证转子铁芯1与转子轴7连接的稳定性，另一方面由于注塑工艺相比涂覆工艺能够获得更好的工艺精度，从而使转子铁芯1内圈面与转子轴7具有良好的同心度，进一步的，转子轴7转动装配在电机端盖的中心，而定子与电机端盖固定连接，并且定子的内圈在装配时也需要与电子端盖保持良好的同心度，这样就可以提高转子外圈与定子内圈的同心度，降低定子与转子发生机械干涉的风险。其中，本实施例中还在轴套6外圈面开设有花键60，这样经过注塑后绝缘支架2的内圈将形成与花键60配合的凸起2210，能够提高转子铁芯1与轴套6连接的稳固性。
实施例二：如图5所示，本实施例也提供了一种组合凸极式电机转子，本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例在容纳槽3中还设有导磁块5，并且导磁块5与绝缘支架2和转子铁芯1一起采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体。首先在容纳槽3中设置导磁块5不影响磁钢4工作，在这个基础上，容纳槽3的尺寸不用改变，也即无需改变注塑模具的设计尺寸，仅需通过改变作为嵌件的导磁块5的尺寸就可以改变磁钢4的尺寸，这样无需像现有技术中那样对转子铁芯1本身的设计尺寸进行较大改动，大大简便了调节反电势波形的操作，且成本非常低。本实施例中每个容纳槽3中设有两块磁钢4，并将导磁块5设于两块磁钢4之间，可以理解的，如图6所示，此时在绝缘支架2的下端盖21上的插孔210结构及数量与实施例一中的有所区别。
实施例三：本发明提供了一种电机，包括电机壳、定子和转子，定子固定连接在电机壳内，转子转动连接在电机壳内，本实施例中的转子为上述任一实施例中提供的一种组合凸极式电机转子。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种组合凸极式电机转子，其特征在于：包括绝缘支架和多个环绕一圈且均匀间隔设置的转子铁芯，所述转子铁芯包括凸极部和轭部，所述转子铁芯和绝缘支架采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体，相邻所述转子铁芯与绝缘支架之间形成容纳槽，所述容纳槽内设有磁钢，相邻所述转子铁芯的凸极部之间还形成有防漏磁间隙。
2.如权利要求1所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：所述绝缘支架包括上端盖、下端盖和连接在上端盖与下端盖之间的连接部，所述上端盖和下端盖配合用于将转子铁芯沿轴向限位，所述连接部用于将转子铁芯沿径向限位。
3.如权利要求2所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：所述连接部上还注塑形成有与防漏磁间隙相适配的限位凸起，所述限位凸起与防漏磁间隙配合用于将转子铁芯沿周向限位。
4.如权利要求2所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：所述下端盖开设有供磁钢插入容纳槽的插孔，并且所述下端盖上还设有用于在磁钢插入容纳槽后封闭插孔的封闭件。
5.如权利要求2所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：所述连接部上设有通孔，所述通孔用于使转子铁芯朝向定子内圈的外圆面露出。
6.如权利要求1至5中任一项所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：所述容纳槽中还设有导磁块，所述导磁块与绝缘支架和转子铁芯一起采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体。
7.如权利要求6所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：每个所述容纳槽中设有两块磁钢，所述导磁块设于两块磁钢之间。
8.如权利要求1至5中任一项所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：该电机转子还包括轴套和转子轴，所述轴套与绝缘支架和转子铁芯一起采用金属嵌件的注塑工艺注塑为一体，所述转子轴与轴套过盈配合连接。
9.如权利要求8所述的一种组合凸极式电机转子，其特征在于：所述轴套外圈面开设有花键。
10.一种电机，包括电机壳、定子和转子，所述定子固定连接在电机壳内，所述转子转动连接在电机壳内，其特征在于：所述转子为如权利要求1至9中任一项所述的一种组合凸极式电机转子。
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