CN115706468A - 用于电机的永磁外转子、包括所述转子的电机以及用于制造所述外转子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的永磁外转子(1)，包括杯状体(2)，其具有底部(20)和侧壁(21)；至少一个磁体(3)，其限定多个磁极且固定至所述杯状体(2)内；以及金属插入物(4)，其由安装在至少一个磁体(3)周围的螺旋弹簧限定，至少一个磁体形成电机磁路的闭合。

Description

用于电机的永磁外转子、包括所述转子的电机以及用于制造 所述外转子的方法

技术领域

根据其更一般的方面，本发明涉及一种永磁外转子，特别是用于同步电机的永磁外转子，以及一种包括该部件的电机。

本发明还涉及一种用于制造所述外转子的方法。

因此，本发明的技术领域涉及电机学。具有永磁外转子的电机可在各种工业部门中找到有用的应用；更具体地，本发明优选地应用于大型家用电器的工业部门，例如应用于操作洗衣机或洗衣烘干机中的滚筒和/或风扇的电机。

背景技术

本领域已知具有永磁转子的电机，并且目前用于多种应用，包括家用电器中的部件和泵的运作。

这些类似于其他电机的传统结构包括在固定定子内旋转的内转子；然而，在某些情况下，优选地使用围绕中央定子的外部杯状转子。例如，该解决方案已被证明是特别有利的，在用于运作洗衣烘干机的风扇和滚筒的电机单元的制造期间，这让尺寸大幅减小。

这些电机的外转子，特别是在诸如部件的小尺寸和生产成本至关重要家用电器部门，可以有利地由塑性铁氧体的环状磁体制造，该环状磁体限定了多个磁极；可替代地，可以使用彼此相邻布置的多个铁氧体磁楔来限定环。该环插入至上述杯状结构内，该杯状结构可以形成为塑性材料制造的盖。显然，为了闭合磁路并允许电机的运行，在磁体外部插入金属环是必不可少的。

将金属环和磁体连接在一起的操作是生产过程中的一个至关重要的步骤，因为需要确保两个元件之间的紧密接触，以保证电机的正确运作。因此，有必要极其精确地设计金属环的尺寸，该金属环必须能够完美地安装在环状磁体或彼此相邻布置的多个磁体的顶部。考虑到要连接在一起的两个元件的直径和轴向长度之间的比例，对公差的约束尤其繁重。此外，连接步骤本身在技术和与时间有关联的方面也很昂贵。

需要指出的是，现有技术中考虑的金属环由于其闭合套筒结构而在结构上是刚性的；另一方面，通过将其设计为开口金属带不可能使该部分更具弹性，因为如果间隙过大，在开口的区域存在磁路中断的风险。

更具体地，关于使用多个磁楔制造的外转子，会出现更多困难。事实上，在成型过程中，诸如的液体可能使单个的楔子发生位移，导致在气隙区域中形成不规则形状，这对于电机的正确运作是不可接受的。为此，目前成本更高的变体是优选的，该变体具有由塑性铁氧体制造的连续环。这需要对圆柱形内表面进行精确且昂贵的机械研磨。

因此，本发明的技术问题是设计外转子的可替代的实施例，其允许简化生产过程并降低制造成本，特别是避免提供具有非常精确的尺寸公差的金属部件的需求。

发明内容

上述技术问题通过一种用于电机的永磁外转子来解决，该永磁外转子包括杯状体，其具有底部和侧壁；至少一个磁体，其限定为环状结构且固定在所述杯状体内；以及金属插入物(优选为铁磁性的)，其布置于所述侧壁以及所述至少一个磁体之间，以限制电机磁路的闭合；其中，所述金属插入物由螺旋弹簧形成，该螺旋弹簧安装在由至少一个磁体限定的环状结构周围。

需要指出的是，环状结构可由单个环状磁体限定，例如限定多个磁极的塑性铁氧体环，或者彼此相邻布置的多个磁楔限定。

上述技术问题的解决方法在于最初使用的螺旋弹簧，即螺旋状缠绕的金属体，该金属体弹性地适应安装在其上的至少一个磁体的环状结构，但在另一方面，该金属体确保了沿整个圆周的材料的连续性以及随之而来的磁路的闭合。

螺旋弹簧确保磁体和铁磁性插入物完美连接在一起，同时使组件制造相关的困难最小化。

当使用多个磁楔而不是单个环状磁体时，使用螺旋弹簧更加有利。在这种情况下，事实上，弹簧夹持由相邻磁体限定的环状结构，并且在二次成型外盖的操作期间，帮助将所述磁体保持在其位置。从而确保连续的楔子的内弧表面对齐，使构造的过程更简单更有效。

优选地，所述杯状体的侧壁至少由塑性材料制造，该塑性材料二次成型到至少一个磁体以及金属插入物上。由于制造经济性的原因，显然更优选的是将整个杯状体作为单个二次成型部件；可替代地，可以考虑仅制造塑料的侧壁，然后将其与单独制造的杯状体的其他部件连接在一起。

优选地，所述杯状体包括法兰和内肩，该内肩将所述金属插入物轴向地限制在相对端部，对弹簧施加保持作用。

优选地，法兰和内肩全部或部分覆盖由磁体限定的环状结构的轴向相对端部，使得磁性元件在至少三个侧由塑料的二次成型件环绕。

再优选地，至少一个磁体沿其内表面没有二次成型的塑料件，其被布置成面向已完成电机中的气隙。

在静止结构中，限定金属插入物的螺旋弹簧的内径优选地小于由至少一个磁体限定的环状结构的外径，使得所述螺旋弹簧在安装到至少一个磁体上时弹性形变。

还需要指出的是，在静止结构中，螺旋弹簧具有封装在一起的绕组，螺旋弹簧的长度基本等于环状磁体的轴向长度。这样就获得了基本上完全围绕下面的永磁体的电枢。

螺旋弹簧的绕组优选地具有方形或矩形的横截面，以尽可能确保一个均匀的包围转子磁极的磁路的厚度。

需要指出的是，杯状体的侧壁优选为圆柱形的。

另一方面，底部可以包括通过光滑盖或多个径向臂连接至侧壁的中央集线器。光滑盖(如果存在的话)可具有朝向侧壁的凹陷，并且可以在其上提供突出的径向肋。

上述技术问题还可以通过一种电机来解决，该电机包括具有多个磁极的内定子以及上述类型的外转子，该外转子可旋转地安装于所述内定子的顶部，其中所述至少一个磁体的环状结构围绕磁极，在其间布置有气隙。

上述技术问题还通过一种用于制造用于电机的永磁外转子的方法来解决，该方法包括以下步骤：

提供一个或多个磁体以限定环状结构；

将由金属(优选铁磁性金属)材质制造的螺旋弹簧安装在所述至少一个磁体的环状结构的外圆柱壁周围；

在至少一个磁体和安装在其上的螺旋弹簧的环状结构的顶部，将至少部分由塑性材料制造的杯装容纳体二次成型，其中所述杯状体包括底部和侧壁，侧壁从外部围绕螺旋弹簧，该螺旋弹簧安装在至少一个磁体上。

如上所述，至少一个磁体可以由单个环状磁体或多个彼此相邻的磁楔构成。

如上所述，关于该装置，在有多个磁楔的情况下，在二次成型过程期间，螺旋弹簧夹持并保持所述楔子并将其保持为环状结构，抵抗注入材料的推力，否则可能会移动元件。

优选地，二次成型的模具被设计用于将螺旋弹簧的两个轴向端部保持在其位置，否则在注塑成型操作期间可能因注射材料的流动而变形。

本发明的进一步的特征和优点将参考附图从下文提供的描述中出现，该描述为通过非限制性示例的方式提供的实施例的两个优选示例。

附图说明

图1示出了用于烘干机的电机单元的侧视图，该电机单元包括根据本发明的电机；

图2示出了根据本发明第一变形例的外转子的透视图；

图3从不同视角示出了图2的外转子的透视图；

图4示出了根据图2的外转子的前视图；

图5示出了根据本发明第一变形例的外转子的侧视图，该侧视图沿图4所示平面C-C剖切；

图5a示出了图5中由A标识的详图，其被适当放大以便更清楚地看到结构详图；

图6示出了根据本发明第一变形例的外转子的分解透视图；

图7示出了根据本发明第二变形例的外转子的透视图；

图8从不同角度示出了图7的外转子的透视图；

图9示出了根据图7的外转子的前视图；

图10示出了根据本发明第二变形例的外转子的侧视图，该侧视图沿图9所示平面D-D剖切；

图10a显示了图10中由D标识的详图，其被适当放大以便更清楚地看到结构详图；

图11示出了根据本发明第二变形例的外转子的分解透视图。

具体实施方式

参考附图1-6，1通常表示第一实施例的用于电机的永磁外转子，特别是用于同步电机的永磁外转子。

根据本发明的电机由10标识，并且在附图1中，在涉及驱动衣物烘干机中滚筒和风扇的应用的优选环境中示出。

以其自身已知的方式，电机10为同步电机，其被设计用于旋转地驱动驱动轴32，该驱动轴32上的用于操作衣物烘干机的滚筒的风扇和滑轮是键控的。电机具有包括多个极(未在图中示出)的内定子30，集成有驱动轴32的外转子1可旋转地安装于该内定子30上。外转子1围绕内定子30的磁极，气隙处于其间。

根据第一变形例的外转子1使用环状磁体3，特别地，其形成为塑性铁氧体环，并且在其上安装有金属插入物4，该金属插入物4由铁磁性材料制造的螺旋弹簧构成。在由环状磁体3和螺旋弹簧形成的组件的顶部二次成型(包覆)塑料盖，该塑料盖限定了转子的杯状体2。

螺旋弹簧有具有方形横截面的绕组40，绕组40以静止结构封装在一起，使得其以具有基本均匀厚度的铁磁性覆盖物的方式布置于环状磁体3的顶部，从而适当地闭合转子上的磁路。在这里所示的优选实施例中的绕组40有五个，其覆盖的轴向长度基本等于环状磁体3的轴向厚度。还需要指出的是，螺旋弹簧静止状态下的内径d的值略小于环状磁体3的外径D；这样，当螺旋弹簧安装于磁体顶部时，其在径向上产生弹性形变。

使用塑性材料二次成型的杯状体2具有底部20，其被设计用于横向覆盖电机10，并连接至基本呈圆柱形的侧壁21，该侧壁在杯状体2开口的方向上凸出。

底部20包括集线器25和光滑盖24，集线器25在所示实施例中具有用于键入至驱动轴32的通孔，光滑盖24优选地凹向杯状体21的内侧，且连接至侧壁21。

光滑盖24在其凹的内表面上具有多个朝向外围边缘延伸的径向肋26；底部20的外表面上也存在类似的肋，但仅涉及集线器25部分。

光滑盖24限定了与侧壁21的前法兰22相对的肩部23。法兰22和肩部23轴向地包围组件，该组件由环状磁体3和安装在其顶部的螺旋弹簧形成。此外，螺旋弹簧径向地由侧壁21限定，因此完全嵌入塑料的二次成型件内。另一方面，环状磁体3具有不受限制的内侧，其被设计成面向电机10的气隙。

上述外转子1是由组件顶部的杯状体2的二次成型件制造的，该组件由环状磁体3以及安装在其顶部的铁磁性螺旋弹簧形成。

需要指出的是，生产中使用的二次成型模具被设计用于保持螺旋弹簧的两个轴向端部的位置，否则在注塑成型操作期间，螺旋弹簧可能会因注射材料的流动而变形。

参考附图7-11，1’表示外转子的第二实施例。第二实施例仅因为永磁体的不同形式而与第一实施例不同；电机的其他部件，包括限定金属插入物4的螺旋弹簧基本保持不变，并且在文本和附图中用与上述相同的参考号来表示。

外转子1’具有多个铁氧体磁楔3’(而不是单个环状磁体3)，铁氧体磁楔3彼此相邻布置，以限定环状结构。单个磁楔3’具有圆弧形状，且轴向厚度与侧壁21的厚度相当。因此，彼此并排布置的各种磁楔3’限定了圆柱体，限定金属插入物4的螺旋弹簧安装在该圆柱体周围。

在本实施例中，用于形成外转子1’的磁楔3’有八个；显然，可以根据特定的设计要求修改这个数量。

以类似于第一实施例的方式，由磁楔3’和叠加的金属弹簧构成的组件用塑料的杯状体2二次成型，从而限定外转子1’的最终结构。

显然，本领域技术人员为了满足可能出现的任何特定的要求，可以对上述电机和制造方法进行许多改进和变动，且所有这些都包含在本发明的保护范围内，如由以下请求保护内容所限定的保护范围内。

Claims (15)

1.一种永磁外转子(1；1’)，所述外转子(1；1’)用于电机(10)，所述外转子(1；1’)包括：杯状体(2)，所述杯状体(2)具有底部(20)和侧壁(21)；至少一个磁体(3；3’)，所述至少一个磁体(3；3’)限定环状结构且固定在所述杯状体(2)内；以及金属插入物(4)，所述金属插入物(4)布置于所述侧壁(21)和所述至少一个磁体(3；3’)之间，以限定所述电机(10)的磁路闭合；其特征在于，所述金属插入物(4)由螺旋弹簧限定，所述螺旋弹簧安装在由所述至少一个磁体(3；3’)限定的环状结构周围。

2.根据权利要求1所述的外转子(1；1’)，其中，至少所述杯状体的侧壁(20)由塑性材料制造，所述塑性材料在所述至少一个磁体(3；3’)和所述金属插入物(4)的顶部二次成型。

3.根据权利要求2所述的外转子(1；1’)，其中，所述杯状体(20)包括法兰(22)和内肩(23)，所述内肩(23)将所述金属插入物(4)轴向地限制在相对端部。

4.根据权利要求3所述的外转子(1；1’)，其中，所述法兰(22)和所述内肩(23)全部或部分覆盖所述至少一个磁体(3；3’)的轴向相对端部。

5.根据上述权利要求中任一项所述的外转子(1；1’)，其中，在静止结构中，限定所述金属插入物(4)的螺旋弹簧所具有的内径(d)小于由所述至少一个磁体(3；3’)限定的环状结构的外径(D)，使得所述螺旋弹簧在安装至所述至少一个磁体(3；3’)上时弹性形变。

6.根据上述权利要求中任一项所述的外转子(1；1’)，其中，在静止结构中，限定所述金属插入物(4)的螺旋弹簧具有封装在一起的绕组，所述螺旋弹簧的长度基本等于所述至少一个磁体(3；3’)的轴向长度。

7.根据上述权利要求中任一项所述的外转子(1；1’)，其中，限定所述金属插入物(4)的螺旋弹簧的绕组具有方形或矩形的横截面。

8.根据上述权利要求中任一项所述的外转子(1；1’)，其中，所述底部(20)包括通过固壁(24)或径向臂连接至所述侧壁(20)的中央集线器(25)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的外转子(1；1’)，其中，所述金属插入物(4)由铁磁性材料制造。

10.根据上述权利要求中任一项所述的外转子(1；1’)，其中，所述至少一个磁体(3；3’)由单个环状磁体(3)形成，所述环状磁体(3)限定了多个磁极。

11.根据权利要求10所述的外转子(1；1’)，其中，所述环形磁体(3)为由塑性铁氧体制造的环。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的外转子(1；1’)，其中，所述至少一个磁体(3；3’)由彼此相邻布置的多个磁楔(3’)形成，以限定环状结构。

13.一种电机(10)，所述电机(10)包括内定子(30)，所述内定子(30)具有多个磁极和根据上述权利要求中任一项所述的外转子(1；1’)，所述外转子(1；1’)能够旋转地安装于所述内定子(30)的顶部，其中，所述至少一个磁体(3；3’)围绕所述磁极，在其间布置有气隙。

14.一种用于制造用于电机(10)的永磁外转子(1；1’)的方法，包括以下步骤：

提供环状磁体(3)或彼此相邻布置的多个磁楔(3’)，以限定环状结构；

将由金属材质制造的螺旋弹簧安装在由所述环状磁体(3)或所述多个磁楔(3’)限定的所述环状结构的外圆柱壁周围；

在所述环状磁体(3)或所述磁楔(3’)以及所述螺旋弹簧的顶部，将至少部分由塑性材料制造的杯状体(2)二次成型，其中，所述杯状体(2)包括底部(20)和侧壁(21)，所述侧壁(21)从外部围绕所述螺旋弹簧。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述螺旋弹簧由铁磁性材料制造。

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