CN1929245B - 特别用于洗衣机及类似的家用电器的外转子式电动马达的永磁转子及相关制造方法 - Google Patents

Abstract

用于外转子式电动马达(1)的永磁转子，该电动马达特别用于非常安静的洗衣机中，该永磁转子包括杯状支撑结构(6)，该杯状支撑结构具有底部(7)和侧壁(10)和多个设置在所述支撑结构(6)中并沿着所述侧壁(10)分布的磁极(12)，有弹性材料设置在所述磁极(12)之间，所述弹性材料与所述磁极(12)形成具有均匀厚度的整体结构(14)。

Description

特别用于洗衣机及类似的家用电器的外转子式电动马达的永磁转子及相关制造方法

技术领域

本发明涉及用于外转子式电动马达的永磁转子，特别是用于洗衣机及类似家用电器中电动马达的永磁转子。 

更具体地，本发明涉及用于外转子式电动马达的永磁转子，该永磁转子包括杯状支撑结构，所述杯状支撑结构包括底部和侧壁，以及多个设置在该支撑结构中并沿着所述侧壁分布的磁极。 

本发明还涉及一种用于制造前述用于外转子式电动马达的所述永磁转子的方法。 

背景技术

众所周知，在家用和商用洗衣机的特定技术领域，需要使用声波发射低的电动马达以减小这样的机械在从清洗到甩干的所有操作过程中产生的噪音。 

具体地，曾经尝试降低马达在高速运行——例如接近16,000转/分钟——时的声波发射。 

在本发明所涉及的外转子式电动马达的情形下，所述马达包括从外部沿轴向安装到相应的内部定子上的永磁转子，该内部定子上装备有多个定子磁极。该转子包括杯状支撑结构，该杯状支撑结构包括底部和侧壁，以及多个设置在该支撑结构中、沿着所述侧壁分布并面向所述定子的磁极。 

转子的磁极一般通过与支撑结构共同模制成型或通过合适的粘合剂而与支撑结构相联，并且这些磁极沿周向由预定宽度的空缺部分隔开。 

前面概略地描述了外转子式电动马达，其在转子转动时由于磁极 和定子磁极的极性转换而发出声波，该极性转换在转子上产生了振动(变动力矩)。 

此外已经证实，转子的声波发射受到转子的“空气声学”噪音的影响，所述“空气声学”噪音特别地是由在定子磁极前经过的空缺部分产生，该空缺部分为一个磁极和另一磁极之间的间断。 

为了试图降低由转子产生的“空气声学”噪音，现有技术提倡在一个磁极和另一个磁极之间设置由磁性材料或非磁性材料制成的嵌入件。 

尽管这是有利的，这样的解决方案还是未能免于具有一些缺点。实际上，这样的嵌入件配合在转子的有限的制造公差内，特别是这些嵌入件在磁极的切向和转子的径向都存在缺陷。从而，这些嵌入件的存在尽管降低了由转子产生的噪音，但其仍然使得马达声波发射很高且不可接受。 

如上所述的外转子式电动马达具有进一步的缺点，该缺点与整个马达系统的共振频率相联，加剧了所产生的噪音从而使得声波发射更为严重。实际上，与所形成的马达系统的刚度相关，已证实转子运行过程中在某些特定的频率(特别是在共振频率)时，马达噪音被放大了。 

为了试图降低与马达共振相联的声波发射，现有技术提倡在支撑结构的内表面和磁极之间设置阻尼层，例如由吸声材料制成的条带。 

然而，这样的解决方案还是未能免于具有一些缺点。实际上，大量的待吸收振动能量与转子的有限尺寸(其使得转子的位移受到限制)相结合，使得由插入材料所制成的条带的隔音效果是不足的。 

然后，为了克服这样的缺点，现有技术教示用由金属圈固定的橡胶材料制成的厚条带在外部覆盖转子。 

尽管结果是令人满意的，但这样的解决方案还是有一些缺点。实际上，转子速度很高，使得带有由橡胶材料制成的条带所覆盖的转子的马达非常难以保持平衡，并且为了起作用，橡胶材料的条带必须很厚， 而这使得尺寸过大。 

从而，上面描述的缺点使得这些已知的解决方案难以在产业规模上实施，从而难以得到制造成本低且可用于广泛使用的产品上的永磁转子。 

本发明所解决的技术难题在于：设计一种用于外转子式电动马达的永磁转子，该外转子式电动马达具有的结构和功能特性来在所有的转动步骤中显著地降低声波发射，使得可以克服现有技术中所提到的一些缺点，并且能以较低成本制造。 

发明内容

本发明所提出的解决方案是实现一种特定类型的永磁外部转子，该类型的外部转子具有整体结构，该整体结构具有均匀的体部，没有空穴或凸起。 

基于这样的解决方案，所述技术难题借助用于外部转子电动马达的永磁转子所解决，所述类型的永磁外部转子的特征在于：所述磁极之间设置有弹性材料，这些材料与磁极形成了大致为环形的整体结构，所述磁极通过粘合剂层连接到侧壁。 

本发明还涉及一种电动马达，其具有如权利要求7所限定的永磁外部转子。 

本发明还涉及一种方法，其用于如权利要求12所限定地实现用于外转子式电动马达的永磁转子。 

通过下文作为解释性且非限制性的实施例并参照附图所给出的实施方式的描述，将会明白根据本发明的转子、马达以及用于实现该转子的方法的特征和优点。 

附图说明

在附图中： 

图1概略地示出了根据本发明实现的马达的侧视图； 

图2示出了沿图1中I-I线的剖视图； 

图3和4分别概略地示出了所实现的马达沿着图2的剖线II-II线和III-III线的视图； 

图5和6概略地示出了带有磁极的转子的俯视图和立体图； 

图7和8概略地示出了根据本发明实现的转子的俯视图和立体图； 

图9示出了图8中转子的分解视图。 

具体实施方式

参照附图8，示出了根据本发明实现的永磁转子5。 

转子5适用于所谓的具有内部定子和外部转子的电动马达1中，即电动马达1属于这样的类型：其中转子5以预定间隙轴向地配合到定子结构2上，如图2所示。 

本发明中解释的转子5具有多个磁极，其数目为4。然而，转子可实现为具有不同或预定数目的磁极，该数目对应于定子2的定子磁极3的适当数目。 

优选地，如图5和6所示，转子5具有一个杯状支撑结构6，杯状支撑结构6具有圆形底部7，该圆形底部7带有用作驱动轴杆9的轴向通道的中心孔8。 

侧壁10从底部7整周地升高，其上沿圆周方向分布有多个磁极12，这些磁极由部分11彼此隔开。 

根据本发明，优选地，部分11的宽度为预定的且相等。 

基本上，磁极12为板状环形的部分，由一弧形层的厚为“s”的合适永磁材料形成，并且这些磁极借助粘合剂层连接到侧壁10。 

有利地，根据本发明，在磁极12之间沿周向设置有弹性材料，该弹性材料与磁极12一起形成整体结构14。 

整体结构14大致为环形，厚度均匀。 

弹性材料在液态浇铸到合适的铸模中，该铸模至少具有一个内部 或芯部，该内部或芯部插入到包括有磁极12的支撑结构6中。优选地，弹性材料与可用的空间完全地适配，并且该弹性材料在硬化过程后形成形状与铸模形状相匹配的体部20。体部20与磁极12形成环形、实心和连续构造的整体结构14。 

有利地，弹性材料在大气压及室温下浇铸到铸模中，从而可以避免过多地影响胶合后的磁体，否则，磁体可能被损坏。 

根据图7中示出的优选实施方式，适当地，整体结构14的体部20的厚度“S”是均匀的，有利地，该厚度等于磁极12的厚度“s”，从而，保持转子和定子之间的气隙厚度恒定。 

具体地，如图9所示，其中假定体部20与磁极12完全地分开，体部20包括与部分11匹配的部分18和两个环形冠部——将部分18连接成单个元件的下部19a和上部19b。 

整体结构14的体部20具有匹配磁极12的开口15，该开口完美地粘附到磁极12的侧部构造上，使得面朝定子的部分保持未被覆盖。 

有利地，形成体部20的弹性材料例如为合成材料，优选地为聚氨酯橡胶。 

根据将要插入到支撑结构6中以容纳液态弹性材料的铸模的构造，体部20、从而整体结构14可具有不同的形状，特别是可具有限定的和特定的高度和厚度。 

特别地，整体结构14具有均匀的厚度，其等于体部20的厚度“S”，该厚度“S”可大于磁极12的厚度“s”。在此情形下，磁极12将由弹性材料完全覆盖并容置在结构14中。 

此外，整体的环形结构14为连续、实心的并具有均匀的厚度，与支撑结构6相联，这使得转子5特别安静。 

本发明还涉及到概略地示出于图1和2中的电动马达1，电动马达1具有位于相应内部定子2外、且沿轴向安装到相应内部定子2上的永磁转子5。 

所述定子2的结构大致为圆柱体构造，其中贯穿有轴向通道4，该轴向通道4也大致为圆柱形，具有预定直径，用于接合到驱动轴杆9，以用于固定支撑整个电动马达1。 

定子2包括多个定子磁极3，各个磁极以现有技术已知的方式由相应的多个相等的薄片互相接触而限定，如图3所示。 

永磁外部转子5以预定间隙配合到定子结构2上。 

优选地，如图3和4所示，转子5具有杯状支撑结构6，该杯状结构6具有圆形的底部7，该圆形底部7带有中心孔8，该中心孔8用作驱动轴9的轴向通道。 

侧壁10从底部7整周地升高，其上分布有多个磁极12，这些磁极彼此由预定等宽度的部分11分隔开。 

实际上，如图6所示，磁极12是环形板状部分，由一弧形层的合适的永磁材料形成，具有适当的厚度“s”，并且这些磁极通过粘合剂层连接到侧壁10。 

根据本发明的优选实施方式，转子5所具有磁极的数目为4。然而，转子可实现为具有不同和预定数目的磁极，该数目对应于定子2的定子极片3的适当数目。 

有利地，根据本发明，在磁极12之间沿周向设置有弹性材料，该弹性材料与磁极12一起形成具有均匀厚度的大致为环形的整体结构14。 

弹性材料在液态时浇铸到合适的铸模中，该铸模至少具有一个位于支撑结构6中以容置磁极12的部分。优选地，弹性材料与可用的空间相适配，并且该弹性材料在硬化过程后形成与铸模匹配的体部20。 

有利地，弹性材料在大气压及室温下浇铸到铸模中，从而可以避免过度地影响胶合后的磁体，否则可能会损坏磁体。如图9所示，体部20包括匹配部分11的部分18，部分18由上圈19a和下圈19b连接起来而形成单个元件。体部20具有匹配磁极12的开口15，该开口完美地 粘附到磁极12的侧部构造上，使得面朝定子的部分保持未被覆盖。 

体部20与磁极12的形成整体结构14，如图2所示。 

有利地，在此实施方式中，体部20、从而整体结构14具有均匀的厚度“S”，该厚度“S”大致等于磁极12的厚度“s”，从而，保持转子和定子之间的气隙的厚度恒定。 

合适地，形成体部20的弹性材料例如为合成材料，优选地为聚氨酯橡胶。 

在另一实施方式中，体部20可仅具有部分18，或者具有带有上圈19a和下圈19b的其中之一的部分18。 

从而，所实现的转子5使得电动马达1特别安静，实际上，具有均匀厚度的连续、实心和环形的整体结构14能够降低声波发射，同时，在安装有所述马达的洗衣机或类似家用电器运行所有的操作性功能的过程中，保持马达非常安静。 

本发明还涉及一种方法，该方法用于制造用于电动马达1的转子5，该电动马达1中永磁转子位于中心定子2的外侧。 

根据本发明的方法包括提供转子5的杯状支撑结构6的步骤，该支撑结构具有底部7和侧壁10，并且多个磁极12设置在该支撑结构中并沿着侧壁10分布，所述磁极12彼此之间由具有预定宽度的部分11隔开。磁极12通过设置粘合剂而连接到侧壁10上。 

所述方法从而包括提供铸模的步骤，该铸模至少一个部分插入到支撑结构6中以容置磁极12。 

有利地，根据本发明的方法提供如下步骤：在支撑结构6和铸模之间浇铸液态弹性材料，将弹性材料以指定的方式沿周向设置在磁极12之间，从而在适当的硬化后形成整体的且大致为环形的结构14，该结构14具有均匀的厚度并包绕住磁极12。 

有利地，液态弹性材料在大气压及室温下浇铸到铸模中，占据所有可能的空间，并且在硬化处理后限定体部20，该体部与支撑结构6 以及各个磁极12的侧部互相接触。 

可选地，弹性材料可在低压下注射到铸模中。 

有利地，体部20具有均匀的厚度“S”，该厚度“S”大致等于磁极12的厚度“s”，从而，保持转子和定子之间的气隙的厚度恒定。 

根据铸模的尺寸，体部20、从而整体结构14具有不同的高度和厚度。 

特别地，体部20可具有大于磁极12厚度“s”的厚度“S”。在此情形下，磁极12将由体部20的弹性材料完全覆盖。 

根据本发明所获得的转子的主要优点是：由具有均匀厚度“S”的弹性材料形成的体部和磁极所限定的所述整体结构在马达的任意转速下都非常安静。 

此外，所实现的安装在马达中的转子使得可以获得在所有操作步骤中声波发射都得以降低的洗衣机和类似的机械。 

根据本发明所实现的转子的另一显著优点在于，连续的整体结构使得可通过弹性变形而吸收并耗散该转子在以任意转速运行时可能的振动。 

本发明另一明显的优点在于，其能以有限的价格大规模及非常大的规模地实现，另一重要优点是可用于广泛使用的产品中。 

Claims (15)

1.一种用于电动马达(1)的永磁转子，其包括杯状支撑结构(6)，该杯状支撑结构具有底部(7)和侧壁(10)以及多个设置在所述支撑结构(6)中并沿着所述侧壁(10)分布的磁极(12)，其特征在于：在所述磁极(12)之间设置有弹性材料，所述弹性材料与所述磁极(12)形成整体结构(14)，所述磁极(12)通过粘合剂层连接到所述侧壁(10)。

2.如权利要求1所述的转子，其特征在于：所述整体结构(14)大致为环形并具有均匀的厚度。

3.如权利要求1所述的转子，其特征在于：所述整体结构(14)包括体部(20)，该体部由硬化后的所述弹性材料形成并具有均匀的厚度“S”，该厚度“S”大致等于所述磁极(12)的厚度“s”。

4.如权利要求3所述的转子，其特征在于：所述体部(20)包括与所述磁极(12)匹配的开口(15)。

5.如权利要求1所述的转子，其特征在于：所述磁极(12)由所述弹性材料完全覆盖。

6.如前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于：所述弹性材料为合成材料，优选地为聚氨酯橡胶。

7.一种电动马达，其带有位于中心定子(2)外的永磁转子，所述转子(5)包括杯状支撑结构(6)，该杯状支撑结构具有底部(7)和侧壁(10)以及多个设置在所述支撑结构(6)中并沿着所述侧壁(10)分布的磁极(12)，其特征在于：在所述磁极(12)之间设置有弹性材料，所述弹性材料与所述磁极(12)形成整体结构(14)，所述磁极(12)通过设置粘合剂而与所述侧壁(10)连接。

8.如权利要求7所述的马达，其特征在于：所述整体结构(14)大致为环形并具有均匀的厚度。

9.如权利要求7所述的马达，其特征在于：所述整体结构(14)包括体部(20)，该体部由硬化后的所述弹性材料形成并具有均匀厚度“S”，该厚度“S”大致等于所述磁极(12)的厚度“s”。

10.如权利要求9所述的马达，其特征在于：所述体部(20)包括与所述磁极(12)匹配的开口(15)。

11.如权利要求7所述的马达，其特征在于：所述磁极(12)由所述弹性材料完全覆盖。

12.如权利要求7所述的马达，其特征在于：所述弹性材料为合成材料，优选地为聚氨酯橡胶。

13.一种制造用于电动马达的永磁转子的方法，所述永磁转子包括杯状支撑结构(6)，该杯状支撑结构具有底部(7)和侧壁(10)以及多个设置在所述支撑结构(6)中并沿着所述侧壁(10)分布的磁极(12)，其特征在于：该方法包括以下步骤：

一提供所述支撑结构(6)；

一提供铸模，该铸模具有一个插入到所述支撑结构(6)中的部分；

一在所述磁极(12)之间设置弹性材料，使该弹性材料与所述磁极(12)一起形成大致为环形并具有均匀厚度的整体结构(14)。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述弹性材料浇铸到所述铸模中。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述弹性材料在低压下注射到所述铸模中。

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