CN216016565U

CN216016565U - 无刷电机

Info

Publication number: CN216016565U
Application number: CN202122545520.9U
Authority: CN
Inventors: 张自立; 王鹏; 楚连伟
Original assignee: Bosch Power Tools China Co Ltd
Current assignee: Bosch Power Tools China Co Ltd
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2031-10-21

Abstract

公开了一种无刷电机，包括：电机轴(1)；以及安装在电机轴上的转子(3)，所述转子包括铁心(5)、一组布置在铁心中的磁钢槽(13)中的磁钢(8)和抵接于铁心轴向端面的平衡块(6)；所述铁心和平衡块通过单一的注塑成型的连接件(7)固定在电机轴上，并且所述连接件还将所述磁钢固定且密封在铁心中。本申请的方案制造工件简单、成本低且牢固。

Description

无刷电机

技术领域

本申请涉及一种配备有平衡块的无刷电机。

背景技术

电机动平衡是电机设计及电机生产中一个重要的指标，动平衡性能差会导致运行不平稳，进而降低电机的寿命。

对于串激电机，动平衡通常用切割铁心的方式实现，不需要特殊的平衡块。

对于低压无刷电机，平衡块通常压在电机轴上，直接切割平衡块就可以降低电机动平衡量。

对于高压无刷电机，由于爬电距离及电气间隙的要求，平衡块不能直接压在电机轴上，需要在铁心和电机轴之间加绝缘材料或绝缘管，平衡块还需要和铁心端面平齐，用于限制磁钢轴向位置。一般先将电机轴和铁心经绝缘材料注塑成型到一起，再将磁钢和平衡块机械压配到铁心上，所以当铁心和电机轴一起注塑时，绝缘材料只能位于铁心内孔中及平衡块下侧，磁钢槽内无法注入绝缘材料。该方案中，需要两个工位安装磁钢和压配平衡块，并且需要额外涂胶水用于磁钢固定，这会导致成本较高。此外，平衡块固定不牢固，具有长时间运行脱落的风险。

实用新型内容

本申请旨在提供一种无刷电机，其采用通过注塑绝缘材料将平衡块固定在电机轴上的方案，制造工件简单、成本低且牢固。

为此，本申请在其一个方面提供了一种无刷电机，其包括：

电机轴；以及

安装在电机轴上的转子，所述转子包括铁心、一组布置在铁心中的磁钢槽中的磁钢和抵接于铁心轴向端面的平衡块；

其中，所述铁心和平衡块通过单一的注塑成型的连接件固定在电机轴上，并且所述连接件还将所述磁钢固定且密封在铁心中。

在一种实施方式中，所述平衡块具有通孔，并且在所述平衡块的面对着铁心布置的端面上，形成有从所述通孔延伸到平衡块外周的多个径向凹槽，所述径向凹槽分别与铁心中的相应磁钢槽连通，所述连接件包括填充于所述径向凹槽中的注塑成型部分。

在一种实施方式中，每个径向凹槽的宽度小于磁钢宽度的一半，深度为0.5-1.5mm。

在一种实施方式中，所述连接件包括：形成在铁心与电机轴之间的圆筒部；以及衔接于圆筒部端部的厚壁段，所述厚壁段限定出保持平衡块的平衡块保持部。

在一种实施方式中，铁心中的每个磁钢槽的横向两端分别形成有固定沟槽，所述连接件包括填充在所述固定沟槽中的桥臂，所述桥臂跨越所述圆筒部。

在一种实施方式中，所述平衡块还具有分布在所述通孔的外周的轴向凹槽，所述连接件包括填充于所述轴向凹槽中的注塑成型部分。

在一种实施方式中，所述铁心具有内孔，所述内孔的外周形成加强沟槽，所述连接件包括填充于所述加强沟槽中的加强脊。

在一种实施方式中，所述磁钢带有环氧树脂涂层。

在一种实施方式中，在铁心轴向每端分别设有所述平衡块。

在一种实施方式中，在电机轴的被铁心围绕的部位上设有连接增强特征。

根据本申请，通过单一的注射成型连接件，完成转子铁心和平衡块在电机轴上的固定，结构和工艺简单，可降低电机成本。此外，该连接件还实现了磁钢在铁芯中的固定，不需要额外涂胶水，可进一步降低成本，并且磁钢在铁芯中牢固地固定，避免松脱的危险。

附图说明

从后面的详细描述并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述以及其它方面，在附图中：

图1是根据本申请的一个实施方式的无刷电机沿中心轴线剖切的剖视图；

图2是该无刷电机的转子的横截面图；

图3是该无刷电机的转子铁心的轴向视图；

图4是该无刷电机的平衡块沿中心轴线剖切的剖视图；

图5是该平衡块的轴向视图；

图6是该无刷电机的转子的连接件沿中心轴线剖切的剖视图；

图7、图8是该无刷电机的电机轴的改型的示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述根据本申请的无刷电机的一些可行实施方式。需要指出，此处附图是为了展现本申请的原理，因此附图不是按比例和实际形状绘制的，并且一些细节被略去。

本申请的技术总体上适用于各种无刷电机。尽管本申请的技术特别适用于高压无刷电机，但也可以用于低压无刷电机。

图1中示意性显示了根据本申请的一个实施方式的无刷电机，其主要包括电机轴(转子轴)1，以及由电机轴1承载的电机风扇2和转子3。此外，电机轴1末端可以装有转角传感器的转子部分(例如旋变)4。无刷电机的定子、外壳等部分未在图中示出。

所述转子3包括转子铁心5和布置在转子铁心5的轴向两端的平衡块6。所述转子铁心5和平衡块6通过单一的注塑成型绝缘材料(诸如BMC、电木粉、塑料等)连接件7组合在一起并且固定在电机轴1上。

需要指出，尽管在图1所示的例子中，在转子铁心5的轴向每端分别配备有平衡块6，但根据本申请的其它可行实施方式，可以仅在转子铁心5的轴向一端分别配备有平衡块6。或者，可以甚至两个以上的平衡块6。在平衡块6的数量多于一个时，各平衡块的尺寸和形状可以相同，或者不同(取决于其设置的轴向位置)。

回到图1，连接件7围绕着电机轴1，将铁心5和平衡块6在径向和轴向上相对于电机轴1固定。同时，连接件7还实现了转子铁心5和平衡块6与电机轴1之间的绝缘。

参看图2，在铁心5内，沿轴向布置着若干对(例如一对或数对)磁钢8。

磁钢8可以是图2所示的平板状，也可以是其它形状，例如圆弧板状(瓦状)。

图3中沿轴向示出了铁心5。铁心5由一组硅钢冲片叠加组成。铁芯具有内孔11，内孔11的半径大于电机轴1对应部位的半径，二者的半径差异应确保在组装状态下在铁心5与电机轴1之间产生足够的径向间隙，以满足电气绝缘的要求。内孔11的外周形成有径向向外凹入的沟槽12。沟槽12的数量为至少一个，优选为沿内孔11外周均布的多个。此外，在铁心5中形成有磁钢槽13，用于插入各磁钢8。每个磁钢槽13的横向两端形成有沟槽14。所述内孔11、沟槽12、磁钢槽13、沟槽14都从铁心5的轴向一个端面通向另一个端面。

图4、图5中示出了平衡块6。平衡块6大致为圆环状，限定成轴向通孔21，通孔21的半径大于内孔11的半径。在平衡块6的用于面对着铁心5布置的端面上，形成有从通孔21径向延伸到平衡块6外周的凹槽22。凹槽22的数量为磁钢8的数量的整数倍，例如1倍、2倍、3倍等等。

此外，在通孔21的外周形成有径向向外凹入的凹槽23。每个凹槽23分别从平衡块6的一侧延伸到另一侧。需要指出，虽然在图示的例子中，各凹槽23与凹槽22连通，但是，各凹槽23也可以与凹槽22相互错开。

铁心5和平衡块6在电机轴1上的组装通过专门的注塑模具实现。电机轴1被夹持在模具中，铁心5和平衡块6(假定为图1所示的两个)围绕着电机轴1被模具保持在与电机轴1同轴的位置上。平衡块6的带有凹槽22的端面被与铁心5的端面贴紧，使得各凹槽22与铁心5中的磁钢槽13连通，平衡块6与铁心5之间的抵接部分对磁钢8起到定位作用。可注塑的绝缘材料被注塑到模具中，以形成单一的连接件7，该连接件7将铁心5和平衡块6固定在电机轴1上。

参看图6，该连接件7大体上为筒形，限定出包在电机轴1上的通孔31。

连接件7的轴向主体部分为薄壁圆筒部32，其由充入铁心5与电机轴1之间间隙的注塑成型绝缘材料构成。圆筒部32的轴向一端(靠近风扇2的那一端)连接着厚壁段33，厚壁段33从圆筒部32轴向向外延伸到凸缘34。厚壁段33的外径由相应平衡块6的内孔21限定，厚壁段33的轴向宽度由相应平衡块6的轴向宽度限定。

凸缘34的外径大于厚壁段33。凸缘34可以是连续的圆环，也可以由离散的多个圆弧段组成。

在凸缘34的轴向外侧(与厚壁段33相反的一侧)，可以形成有额外的加固段35。

此外，厚壁段33的与圆筒部32衔接的内端形成有径向向外延伸的壁36。壁36由充入平衡块6的各凹槽22中的径向绝缘材料部分以及衔接与这些径向绝缘材料部分的径向外端的一圈绝缘材料部分构成。

圆筒部32的轴向另一端(远离风扇2的那一端)连接着厚壁段37(类似于厚壁段33)，厚壁段37从圆筒部32轴向向外延伸到凸缘38(类似于凸缘34)。在凸缘38的轴向外侧，也可以形成有额外的加固段(类似于加固段35)。厚壁段37的与圆筒部32衔接的内端形成有径向向外延伸的壁39(类似于壁36)。

壁36、39之间限定出环形槽40，铁心5即被固定在这个环形槽40中，构成铁心5的各冲片被绝缘材料牢固地保持在一起。此外，绝缘材料经平衡块6的内孔21和凹槽22由铁心5端面处的磁钢槽13充入各沟槽14，形成跨接在壁36、39之间的桥臂41，由此将各磁钢8固定且密封在铁心5内。

在凸缘34与壁36之间，以及凸缘38与壁39之间，在厚壁段33、37分别限定出环形槽42、43，用作平衡块保持部以保持相应的平衡块6。

可以理解，厚壁段33、37上也可以形成其它形式的平衡块保持部。

可以看到，壁36、39中存在开口44、45，它们是由平衡块6与铁心5之间的抵接部分形成的。

绝缘材料还充入铁心5的沟槽12中，从而在圆筒部32的外周形成沿轴向延伸的加强脊，这有助于铁心5与电机轴1之间的周向固定，防止电机急停时导致铁心5松脱。

绝缘材料还充入平衡块6的凹槽23中，从而在厚壁段33、37的外周形成沿轴向延伸的脊，这有助于平衡块6与电机轴1之间的周向固定，防止电机急停时导致平衡块6松脱。

关于平衡块6的各凹槽22，每个凹槽的轴向深度一般为0.5-1.5mm。该深度太小可能导致绝缘材料流动不充分而发生缺料。该深度太大的话，又会导致平衡块6的可切割部分变少，影响转子平衡量。

凹槽22的周向宽度需要设置成足够大，以确保绝缘材料的充分流动。另一方面，凹槽22的宽度设置还需要考虑对磁钢8的定位作用，防止不能定位磁钢8的现象发生。为了保证在绝缘材料充型期间平衡块6稳定定位磁钢8，凹槽22的宽度优选小于每块磁钢8的宽度的一半。

本申请通过单一的注塑成型连接件7，实现了铁心5和平衡块6与电机轴1之间牢固的连接，同时实现了转子绝缘。铁心5和平衡块6都被可靠地固定，无松脱风险。并且只通过一个工序就实现了铁心5和平衡块6与电机轴1的组装，制造过程得以简化，废品率可以降低。

此外，不需要额外的工位安装磁钢8和平衡块6，节省了制造费用。

此外，利用绝缘材料固定磁钢8，代替了胶水，又可节省制造费用。

此外，磁钢8的涂层可以从镀锌改为环氧树脂，既能节省制造费用，又能减少涡流损耗及降低温度。

本领域技术人员在本申请的原理下，可以对前面描述的示例性实施方式做出各种修改。

例如，为了进一步提高铁心5与电机轴1之间的连接牢固程度，可以在电机轴1的对应部位上设置连接增强特征。例如，在电机轴1的对应部位上形成一个或多个环形槽51，如图7所示；在电机轴1的对应部位上形成滚花表面52，如图8所示；在电机轴1的对应部位上形成凹坑(未示出)；等等。

尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims

1.一种无刷电机，包括：

电机轴(1)；以及

安装在电机轴上的转子(3)，所述转子包括铁心(5)、一组布置在铁心中的磁钢槽(13)中的磁钢(8)和抵接于铁心轴向端面的平衡块(6)；

其特征在于，所述铁心和平衡块通过单一的注塑成型的连接件(7)固定在电机轴上，并且所述连接件还将所述磁钢固定且密封在铁心中。

2.如权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述平衡块具有通孔(21)，并且在所述平衡块的面对着铁心布置的端面上，形成有从所述通孔延伸到平衡块外周的多个径向凹槽(22)，所述径向凹槽分别与铁心中的相应磁钢槽连通，所述连接件包括填充于所述径向凹槽中的注塑成型部分。

3.如权利要求2所述的无刷电机，其特征在于，每个径向凹槽的宽度小于磁钢宽度的一半，深度为0.5-1.5mm。

4.如权利要求2所述的无刷电机，其特征在于，所述连接件包括：形成在铁心与电机轴之间的圆筒部(32)；以及衔接于圆筒部端部的厚壁段，所述厚壁段限定出保持平衡块的平衡块保持部。

5.如权利要求4所述的无刷电机，其特征在于，铁心中的每个磁钢槽的横向两端分别形成有固定沟槽(14)，所述连接件包括填充在所述固定沟槽中的桥臂(41)，所述桥臂跨越所述圆筒部。

6.如权利要求2所述的无刷电机，其特征在于，所述平衡块还具有分布在所述通孔的外周的轴向凹槽(23)，所述连接件包括填充于所述轴向凹槽中的注塑成型部分。

7.如权利要求1至6中任一项所述的无刷电机，其特征在于，所述铁心具有内孔(11)，所述内孔的外周形成加强沟槽(12)，所述连接件包括填充于所述加强沟槽中的加强脊。

8.如权利要求1至6中任一项所述的无刷电机，其特征在于，所述磁钢带有环氧树脂涂层。

9.如权利要求1至6中任一项所述的无刷电机，其特征在于，在铁心轴向每端分别设有所述平衡块。

10.如权利要求1至6中任一项所述的无刷电机，其特征在于，在电机轴的被铁心围绕的部位上设有连接增强特征。