CN220190551U - 转子组件以及包括该转子组件的无刷电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转子组件，其包括转子芯和围绕转子芯的外周布置的多个磁铁，在转子芯的周向外表面上设置有多个沿周向方向彼此间隔开的、朝转子芯的径向内侧凹进的凹槽，每个凹槽从转子芯的第一端轴向地延伸至第二端且位于两个相邻的磁铁之间，转子组件还包括多个保持结构，每个保持结构包括被接纳在相应凹槽中的主体和将两个相邻的磁铁固定地保持在转子芯的周向外表面上的保持部，保持部在径向方向上不延伸超出磁铁的外表面的径向最外部。本实用新型还涉及一种包括上述转子组件的无刷电机。采用根据本实用新型的转子组件，能够获得尽可能小的气隙结构而提高电机的效率，且安装过程简单，生产节拍快，生产效率高，且生产成本低。

Description

转子组件以及包括该转子组件的无刷电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体地涉及一种转子组件以及包括该转子组件的无刷电机。

背景技术

在汽车领域中，电机常常被广泛地用于各种电子泵系统或其他执行机构中，以提供为实现相应功能所需的动力，其基本原理是利用电磁感应原理将电能转化为机械能。无刷电机作为电机的一种特定类型由于其具有高效、低噪音和高可靠性的特点被广泛应用于各个领域。

无刷电机总体上包括转子和定子，其中，转子包括转子芯和围绕转子芯的外周布置的磁铁(如永磁体)。为了实现无刷电机中的磁铁与转子芯的有效固定，现有技术中存在多种解决方案。例如，现有技术中已知一种方案，其采用塑料包覆磁铁的全部或局部以将磁铁与转子芯一起包覆成型，从而实现磁铁与转子芯的彼此固定；另外，现有技术中还已知一种方案，其通过围绕磁铁的外周设置金属套筒，以将磁铁固定地保持在转子芯的周向外表面上。然而，在这两种已知方案中，由于在磁铁的外表面与定子齿之间存在其他材料(例如注塑塑料或金属材料)，导致增大了实际气隙(即，磁铁外表面与定子齿之间的实际距离)。由于气隙的大小决定了电磁交互的能量大小(气隙越小，传递的能量越多，损耗越小)，在电机设计中，期望能够实现尽可能小的气隙结构。

此外，现有技术中已知的上述方案还存在生产效率低、节拍较慢等问题。例如，在采用塑料包覆成型时，通常需要设计适合的模具，导致生产成本增加，且由于整个成型过程中涉及多个耗时的步骤，导致生产效率较低。

实用新型内容

本实用新型便是基于这样的背景而提出的，其目的在于提出一种改进的转子组件和电机结构，使得能够克服现有技术中上述问题中的一个或多个。

根据本实用新型的一个方面，其提出了一种转子组件，其包括转子芯和围绕转子芯的外周布置的多个磁铁，在所述转子芯的周向外表面上设置有多个沿周向方向彼此间隔开的、朝转子芯的径向内侧凹进的凹槽，每个凹槽从所述转子芯的第一端轴向地延伸至第二端且位于两个相邻的磁铁之间，所述转子组件还包括多个保持结构，每个保持结构包括被接纳在相应凹槽中的主体和用于将两个相邻的磁铁固定地保持在所述转子芯的周向外表面上的保持部，所述保持部在径向方向上不延伸超出所述磁铁的外表面的径向最外部。

有利地，在所述凹槽的开口处设置有彼此相对的一对止挡凸缘，所述保持部包括一对卡紧部和至少一对止动部，其中，所述卡紧部以一预紧力压靠在与之相邻的磁铁的外表面上，所述止动部止挡在相应的止挡凸缘上。

有利地，所述保持结构的主体包括经由基部连接的两个彼此相对的支臂，所述卡紧部形成为自相应的支臂延伸的卡紧臂，所述止动部形成为自相应的支臂伸出的突片。

有利地，所述保持结构包括自第一支臂伸出的至少一个第一突片和自第二支臂伸出的至少一个第二突片，所述至少一个第一突片分别与所述至少一个第二突片相对地设置以构成所述至少一对止动部，由包括在每一对止动部中的第一突片和第二突片限定的最外侧宽度大于由所述一对止挡凸缘限定的凹槽开口宽度。

有利地，包括在每一对止动部中的第一突片和第二突片分别由形成相应支臂的材料的一部分沿相对于彼此远离的方向折弯而成。

有利地，所述转子芯的周向外表面上设置有多个彼此间隔开的平直部段，每个平直部段上用于保持一个所述磁铁，每个所述磁铁包括与该平直部段贴靠的平直的内表面。

有利地，每个所述磁铁包括呈弧形的外表面，所述弧形的顶点限定该磁铁的所述径向最外部。

有利地，所述转子芯与所述磁铁之间通过粘合剂粘接固定。

有利地，所述保持结构形成为一体件。

根据本实用新型的第二方面，其提出了一种无刷电机，所述无刷电机包括定子组件和布置在定子组件的径向内部的如上所述的转子组件。

与现有技术相比，采用根据本实用新型的转子组件和无刷电机，能够至少实现以下技术效果之一：通过在转子组件中设置多个保持结构，可以方便地将磁铁稳固地保持在转子芯的周向外表面上；通过使保持部在径向方向上不延伸超出磁铁的外表面的径向最外部，可以避免增大转子与定子之间的实际气隙，因而获得尽可能小的气隙结构而提高电机的效率；由于不涉及模具设计和制造，且安装过程简单、涉及较少的步骤，生产节拍快，生产效率高，且生产成本低。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本实用新型的上述和其它特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1以立体图示出了根据本实用新型实施例的转子组件；

图2a和图2b分别以立体图和截面图示出了包括在图1的转子组件中的用于将磁铁保持在转子芯的周向外表面上的保持结构的一个具体示例；

图3a以端部视图示出了图1中的转子组件；图3b示出了图3a中的细节A的局部放大图；

图4以端部视图示出了包括在图1中的转子组件中的转子芯；以及

图5以端部视图示出了布置在定子组件的径向内部的图1中的转子组件。

所有附图都只是示意性的，而且并不一定按比例绘制，此外它们仅示出为了阐明本实用新型而必需的那些部分，其他部分被省略或仅仅提及。即，除附图中所示出的部件外，本实用新型还可以包括其他部件。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。在下文中使用了例如“第一”、“第二”等术语来描述本申请的元件，这些术语仅用于区分各个元件，而无欲限制这些元件的本质、序列、顺序或数目。另外，需指出，在本说明书中，相同的和/或功能相同的技术特征采用相同或相似的附图标记。

如在背景技术中所提及的，为了实现无刷电机中的磁铁与转子芯的有效固定，现有技术中存在多种解决方案。然而，这些方案均使得在磁铁与定子齿的表面之间存在其他材料而导致较大的实际气隙，并且还存在生产效率低、节拍较慢等问题。

为此，本实用新型提出了一种改进的解决方案，使得能够简单且高效地实现磁铁与转子芯之间的有效固定。根据本实用新型的转子组件和无刷电机，其不仅结构紧凑，允许获得所期望的小气隙结构，而且加工和组装方便，实现较高的生产效率。

具体地，参见图1，其以立体图示出了根据本实用新型实施例的转子组件100，其包括转子芯110和围绕转子芯110的外周布置的多个磁铁120。在转子芯110的周向外表面上设置有多个沿周向方向彼此间隔开的、朝转子芯110的径向内侧凹进的凹槽111(见图4)，每个凹槽111从转子芯110的第一端轴向地延伸至第二端且位于两个相邻的磁铁120之间。转子组件100还包括多个保持结构130，每个保持结构130包括被接纳在相应凹槽111中的主体和用于将两个相邻的磁铁120固定地保持在转子芯110的周向外表面上的保持部。有利地，该保持部在径向方向上不延伸超出磁铁的外表面的径向最外部，使得在磁铁的径向最外部与定子齿之间不存在其它材料而导致影响实际的气隙大小。

应知晓的是，受限于加工工艺的限制，电机的转子与定子之间的最小自由间隙通常仅能做到有限的尺寸(例如约0.4mm)。如果采用现有技术中已知的两种方案，由于在转子芯的外侧包覆有塑料或金属材料，在确保例如0.4mm的最小自由间隙的情况下，磁铁与定子齿之间的实际气隙将不期望地增大。然而，利用根据本实用新型的保持结构，由于在磁铁的径向最外部与定子齿之间不存在其它材料，定子与转子之间的最小自由间隙就是实际的气隙大小，因而不存在因其他材料而导致增大的实际气隙。

为了实现将磁铁120固定地保持在转子芯110的周向外表面上，保持部可包括一对卡紧部和至少一对止动部(该止动部也可称为“防脱部”)。所述一对卡紧部能够分别以一定的预紧力压靠在与之相邻的相应磁铁120的外表面上，所述至少一对止动部相应地止挡在凹槽111的一对止挡凸缘1111a、1111b上，如此能够利用保持结构将磁铁120压紧地保持在转子芯110上。应知晓的是，保持结构可以有多种不同的结构形式，只要其能够实现本文中所述的功能即可。

例如，如图2a和图2b所示，其以立体图和截面图示出了用于将磁铁120保持在转子芯110的周向外表面上的保持结构的一种具体示例。该保持结构130的主体包括经由基部131连接的第一支臂132a和第二支臂132b。在组装状态下，基部131面向凹槽111的底部。自第一支臂132a和第二支臂132b分别延伸出第一卡紧臂134a和第二卡紧臂134b，这些卡紧臂能够在主体受到外力作用而被压入至凹槽111中时抵靠相应磁铁120的外表面而从自然构型变化至受压构型。

所述卡紧臂相对于相应的支臂在自然构型下具有第一角度而在受压构型下具有比第一角度大的第二角度，使得这些卡紧臂在组装状态下受压而贴靠在磁铁的外表面上(如图3a-3b所示)。

止动部形成为自相应的支臂伸出的突片，这些突片在组装状态下被止靠在所述止挡凸缘上(如图3a-3b所示)。

尤其参见图3b，其示出了图3a中的细节A的局部放大图。由该图中可见，在将保持结构130的主体朝向凹槽111中插入时，由于卡紧臂的变形可以实现将磁铁120以一预紧力压靠在转子芯110的周向外表面上，同时还能利用突片作为止动部来实现该磁铁120的固定保持。

具体地，返回参见图2b，每个保持结构130包括自第一支臂132a伸出的三个第一突片133a和与这三个第一突片133a分别相对地设置的、自第二支臂132b伸出的三个第二突片133b，以构成一共三对止动部。当然，其它数量的突片也是可以设想的，只要能实现本文旨在实现的功能即可。

在突片的自然构型下，由包括在每一对止动部中的第一突片133a和第二突片133b限定的最外侧宽度W1大于由所述一对止挡凸缘1111a和1111b限定的凹槽开口宽度W2。这样，当将该保持结构130的主体插入至凹槽111中时，每个突片将抵靠相应的止挡凸缘而从自然构型变化至变形构型，突片在受压后处于受压构型时的最外侧宽度相比于处于自然构型下的最外侧宽度W1有所减小，以使得允许两个支臂伸入至凹槽111中，直至所述突片越过所述止挡凸缘后，突片才返回至自然构型并止靠在所述止挡凸缘上，从而能够起到防止该保持结构130从凹槽111中脱落的功能。

有利地，包括在每一对止动部中的第一突片133a和第二突片133b可分别由形成相应支臂的材料的一部分沿相对于彼此远离的方向折弯而成。当然，可以设想的是，突片也可以是附接在支臂上的单独部件。

继续参见图4，其以端部视图示出了包括在图1中的转子组件中的转子芯110。作为一种实施方式，该转子芯110可以由多个硅钢片叠置而成。每个硅钢片沿其周向边缘开设有沿径向方向凹进的多个凹口，当多个硅钢片层叠设置时，所述多个硅钢片的凹口相应地对准以形成多个从转子芯的第一端轴向地延伸至第二端的凹槽111。

另外，由图4中可见，转子芯110的周向外表面上设置有多个彼此间隔开的平直部段112，每个平直部段112上用于保持一个磁铁120(如永磁体)。尤其如图3b所示，磁铁120可具有与转子芯110的平直部段112贴靠的平直的内表面121以及呈弧形的外表面122。该弧形的顶点限定了磁铁120的径向最外部。

继续参见图5，其示出了转子组件100被布置在定子组件200的径向内部。定子组件200包括多个定子齿210，在每个定子齿210与转子组件100的磁铁120之间存在气隙G。该气隙可以具有不同的形式，例如图5中示出了一种中间窄、两边宽的气隙结构。在磁铁120的径向最外部与定子齿210之间具有最小的气隙值。由于卡紧臂并未延伸超出弧形表面的径向最外部，能够确保在磁铁120的径向最外部与定子齿210之间的距离即为实际的气隙，从而实现尽可能小的气隙结构和因而尽可能低的能量损耗。

此外，根据本实用新型的转子组件在组装时，可以预先通过粘合剂(如固定胶)将每个磁铁120对应地粘接在转子芯110的平直部段112上以对每个磁铁120进行预先定位和辅助固定。在粘接好每个磁铁120后，再将每个保持结构130压入至转子芯110的凹槽111中，以实现将磁铁120稳固地保持在转子芯110的周向外表面上。

在上述安装过程中，由于仅涉及简单的几个步骤，生产节拍快，组装效率高。另外，必要时可借助于自动化设备实现该转子组件的自动化组装，从而能够大大提高转子组件的生产效率。由于不涉及复杂的模具设计和制造，生产成本也得到了降低。

应当指出，上面说明的实施例仅应被视为示例性的，本实用新型不限于这些实施例。通过考虑本说明书的内容，本领域技术人员可在不偏离本实用新型的范围或精神的情况下做出多种改变和变型。本实用新型的真实范围由所附权利要求以及等同方案限定。

Claims (10)

1.一种转子组件，其包括转子芯(110)和围绕转子芯的外周布置的多个磁铁(120)，其特征在于，在所述转子芯(110)的周向外表面上设置有多个沿周向方向彼此间隔开的、朝转子芯的径向内侧凹进的凹槽(111)，每个凹槽(111)从所述转子芯的第一端轴向地延伸至第二端且位于两个相邻的磁铁(120)之间，所述转子组件(100)还包括多个保持结构(130)，每个保持结构包括被接纳在相应凹槽(111)中的主体和用于将两个相邻的磁铁固定地保持在所述转子芯(110)的周向外表面上的保持部，所述保持部在径向方向上不延伸超出所述磁铁的外表面的径向最外部。

2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，在所述凹槽(111)的开口处设置有彼此相对的一对止挡凸缘(1111a、1111b)，所述保持部包括一对卡紧部和至少一对止动部，其中，所述卡紧部以一预紧力压靠在与之相邻的磁铁(120)的外表面上，所述止动部止挡在相应的止挡凸缘上。

3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述保持结构(130)的主体包括经由基部(131)连接的两个彼此相对的支臂，所述卡紧部形成为自相应的支臂延伸的卡紧臂(134a、134b)，所述止动部形成为自相应的支臂伸出的突片。

4.根据权利要求3所述的转子组件，其特征在于，所述保持结构(130)包括自第一支臂(132a)伸出的至少一个第一突片(133a)和自第二支臂(132b)伸出的至少一个第二突片(133b)，所述至少一个第一突片分别与所述至少一个第二突片相对地设置以构成所述至少一对止动部，由包括在每一对止动部中的第一突片和第二突片限定的最外侧宽度(W1)大于由所述一对止挡凸缘限定的凹槽开口宽度(W2)。

5.根据权利要求4所述的转子组件，其特征在于，包括在每一对止动部中的第一突片(133a)和第二突片(133b)分别由形成相应支臂的材料的一部分沿相对于彼此远离的方向折弯而成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子组件，其特征在于，所述转子芯(110)的周向外表面上设置有多个彼此间隔开的平直部段(112)，每个平直部段上用于保持一个所述磁铁(120)，每个所述磁铁包括与该平直部段贴靠的平直的内表面(121)。

7.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，每个所述磁铁(120)包括呈弧形的外表面(122)，所述弧形的顶点限定该磁铁的所述径向最外部。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的转子组件，其特征在于，所述转子芯(110)与所述磁铁(120)之间通过粘合剂粘接固定。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的转子组件，其特征在于，所述保持结构(130)形成为一体件。

10.一种无刷电机，其特征在于，所述无刷电机包括定子组件(200)和布置在所述定子组件(200)的径向内部的根据权利要求1至9中任一项所述的转子组件(100)。