專利名稱：無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)刷直流(以下，稱為"BLDC")電機(jī)的轉(zhuǎn)子，更具體 地講，涉及這樣一種BLDC電^U々轉(zhuǎn)子，其可防止在電^4區(qū)動(dòng)期間在轉(zhuǎn)子和 電樞之間產(chǎn)生的噪聲和電磁振動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸上，從而使電機(jī)噪聲最 小化，并且可減小轉(zhuǎn)子的重量，乂人而使電^L的動(dòng)力-重量比(power-to-weight radio )最大化。
背景技術(shù)：
通常，傳統(tǒng)的無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)的轉(zhuǎn)子使用永磁體，并且轉(zhuǎn)子芯 必須利用鐵-茲體或者電爐鋼片(electric steel sheet)與轉(zhuǎn)子軸(rotor shaft)結(jié) 合，以形成永磁體的磁路。
然而，當(dāng)永;茲體轉(zhuǎn)子由于其與電樞的旋轉(zhuǎn)^f茲場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 時(shí)，在轉(zhuǎn)子和電樞之間的氣隙中產(chǎn)生的電；茲齒槽效應(yīng)(electromagnetic cogging )、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(torque ripple)或者由電石茲相互作用而引起的振動(dòng)被直 接傳遞到轉(zhuǎn)子軸上，接著可傳遞到另一負(fù)載方或者可被擴(kuò)大，從而引起劇烈 的機(jī)械噪聲(例如共振噪聲)。
將詳細(xì)給出對(duì)如上所述構(gòu)造的轉(zhuǎn)子的解釋。
圖1A和圖1B示出了傳統(tǒng)的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，圖2示出了傳統(tǒng) 的BLDC電機(jī)的電樞5和轉(zhuǎn)子的；茲路。
如圖1A和圖1B所示，傳統(tǒng)的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該 結(jié)構(gòu)中，徑向》茲化的C型永;茲體10附于由鐵/茲鐵芯(ferromagnetic iron core ) 制成的電爐鋼片4力磁芯部分12的外周面或者電樞上，并且轉(zhuǎn)子軸插入到鐵石茲 芯部分12的中部。
C型永磁體10是圍繞轉(zhuǎn)子軸14的中心被徑向磁化的各向異性磁體。為 了使用轉(zhuǎn)子的不同磁極形成磁路102， C型永磁體10必須具有設(shè)置在其內(nèi)周 面上的鐵磁材料(例如，純鐵或者電爐鋼片芯)。
當(dāng)其中鐵一磁芯部分12和C型永磁體10互相結(jié)合的轉(zhuǎn)子裝配到電樞5的
中部時(shí)，形成》茲路102，如圖2所示，磁通流過(guò)該f茲路102。當(dāng)在形成的》茲路 102的磁耦合中發(fā)生電樞5的磁極轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)子由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相互作用的 轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。
此時(shí)，由在轉(zhuǎn)子的永^磁體10的間隙部分16、電樞5的狹槽部分15和氣 隙105的磁通密度中的不平衡引起的振動(dòng)以及由電樞5的磁極轉(zhuǎn)換引起的磁 化振動(dòng)通過(guò)永-茲體10傳遞到4力磁芯部分12和轉(zhuǎn)子軸14上。這種振動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn) 子軸14被直接傳遞到負(fù)載方，從而在電機(jī)驅(qū)動(dòng)期間，使機(jī)械振動(dòng)噪聲擴(kuò)大或 者引起共振噪聲，并增大軸承中的應(yīng)力，同時(shí)加劇軸承噪聲，因此減少電機(jī) 的期望的壽命。
為了降低傳統(tǒng)的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的振動(dòng)噪聲，在鐵^磁芯部分12和轉(zhuǎn) 子軸14之間插入吸聲樹(shù)脂部分13 (例如，橡膠或者硅樹(shù)脂)，從而阻擋通過(guò) 永磁體10和鐵磁芯部分12傳遞的噪聲和振動(dòng)，如圖1B所示。
然而，在這種情況下，為了使C型永磁體10的磁路102和電樞5之間 的阻抗最小化，使用具有特定面積的鐵磁芯部分12是不可避免的，如圖2所 示。
此外，使用鐵磁芯部分12不能明顯減小轉(zhuǎn)子的重量，并且鐵磁芯部分 12還充當(dāng)一種介質(zhì)，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲或者齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(cogging torque ripple )通過(guò)該介質(zhì)被傳遞。結(jié)果，圍繞轉(zhuǎn)子軸14的用于阻擋振動(dòng)的吸 聲樹(shù)脂部分13的使用在阻擋噪聲和振動(dòng)方面受到限制。
此外，對(duì)于傳統(tǒng)的永;茲體轉(zhuǎn)子，為了將永》茲體10和4力磁芯部分12結(jié)合， 必須使用高強(qiáng)度的粘合劑，在從永磁體IO分開(kāi)的至少兩個(gè)部件之間的粘合期 間，會(huì)破壞轉(zhuǎn)子的重力平衡。
傳統(tǒng)的BLDC電機(jī)必須使用電爐鋼片芯，以保持永磁體轉(zhuǎn)子的磁通密度 最大，并使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的損失最小化。結(jié)果，由于與電樞芯之間的相互作用而 引起的齒槽轉(zhuǎn)矩振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電磁振動(dòng)噪聲不可避免地通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸 傳遞到負(fù)載方。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題提出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的 在于提供一種BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中，永^茲體轉(zhuǎn)子按照環(huán)形形狀一體地形 成為單一件，并且在其中具有磁路，從而不需要用于形成磁路的單獨(dú)的鐵磁
體，7Ja茲體的石茲通可通過(guò)該石茲^各。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其可由非磁性材料 或者塑料材料制成，從而阻擋通過(guò)轉(zhuǎn)子傳遞的電機(jī)噪聲和振動(dòng)，減小不必要 的重量，并提高電機(jī)的動(dòng)力-重量比以及工作效率。
本發(fā)明的另 一 目的在于提供一種BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其可防止永磁體轉(zhuǎn) 子被形成在圓筒形永磁體內(nèi)的用于阻擋噪聲的吸聲材料的熱膨脹損壞。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子，該轉(zhuǎn)子包括圓筒形極性各向異性的永磁體，允許磁化的磁路通過(guò)所述 圓筒形極性各向異性的永;茲體；高強(qiáng)度芯部分，安裝在所述極性各向異性的 永磁體的內(nèi)側(cè)；吸聲樹(shù)脂部分，安裝在高強(qiáng)度芯部分的內(nèi)側(cè)。
優(yōu)選地，高強(qiáng)度芯部分的厚度是極性各向異性的永磁體的厚度的40-100%。
優(yōu)選地，高強(qiáng)度芯部分由非磁性金屬、具有低熱膨脹系數(shù)的鋁、合金或 者高強(qiáng)度工程塑料中的任何一種形成。


通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上 述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚，其中
圖1A和圖1B示出了傳統(tǒng)的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)；
圖2示出了傳統(tǒng)的BLDC電機(jī)的電樞和轉(zhuǎn)子的磁路；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的BLDC電機(jī)的電樞和轉(zhuǎn)子的;茲路；
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的截面圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的透視果的示圖。
具體實(shí)施方式
以下，將參照附圖給出對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的解釋。 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，轉(zhuǎn)子 包括圓筒形永》茲體1和圓筒形高強(qiáng)度芯部分2，該圓筒形高強(qiáng)度芯部分2由
具有非常低的熱膨脹系數(shù)的鋁、合金或者高強(qiáng)度工程塑料制成，并且該圓筒 形高強(qiáng)度芯部分2附于永磁體1的內(nèi)周部分上。
優(yōu)選地，高強(qiáng)度芯部分2的厚度是永》茲體1的厚度的40- 100 % 。
在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子中，圓筒形高強(qiáng)度芯部分2插入并附于極性各向異 性的永磁體1的內(nèi)周部分，由橡膠或者吸聲樹(shù)脂(例如，硅樹(shù)脂)制成的吸 聲樹(shù)脂部分3插入并附于高強(qiáng)度芯部分2的內(nèi)周部分，其厚度是高強(qiáng)度芯部 分2的厚度的兩倍，轉(zhuǎn)子軸4插入到吸聲樹(shù)脂部分3的中間。
對(duì)于高強(qiáng)度芯部分2，使用具有優(yōu)良耐熱性能和低熱膨脹系數(shù)的高強(qiáng)度 材料，從而防止圓筒形永磁體1被高強(qiáng)度芯部分2的熱膨脹或者吸聲樹(shù)脂部 分3的熱膨脹損壞。
用于根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的永磁體1是形成為單一件的圓筒形極性永磁
體。通常使用的非定向地磁化的各向同性圓筒形永磁體或者徑向地磁化的各 向異性永》茲體(例如，C型永it體)不能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果。換句話說(shuō)，本 發(fā)明所使用的永磁體1必須是極性各向異性的永磁體，磁化的磁路穿過(guò)該永 》茲體，以完成本發(fā)明。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的BLDC電機(jī)的電樞和轉(zhuǎn)子的磁路101。根據(jù)本 發(fā)明的轉(zhuǎn)子包括磁路101，其中，磁通流11形成在圓筒形永磁體1內(nèi)，如圖 4所示。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的截面圖，圖6是示出根據(jù) 本發(fā)明的BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子的透視圖。
如圖5和圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子通過(guò)將圓筒形極性各向異性的永 磁體l、永磁體1的內(nèi)周部分中的圓筒形高強(qiáng)度芯部分2、高強(qiáng)度芯部分2的 內(nèi)周部分中的吸聲樹(shù)脂部分3和吸聲樹(shù)脂部分3中間的轉(zhuǎn)子軸4裝配而完成。
圖7A至圖7C是示出傳統(tǒng)的技術(shù)和本發(fā)明之間的比較以解釋本發(fā)明的效 果的示圖。通過(guò)由圖7A的60或者圖7B的61所指示的傳統(tǒng)的永磁體轉(zhuǎn)子傳 遞到轉(zhuǎn)子軸14的振動(dòng)的量非常大。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子使用形成為單一件的圓筒形極性各向異性 的永磁體1,并且在轉(zhuǎn)子的內(nèi)周部分中，首先形成非磁性金屬或者高強(qiáng)度塑 料層，其次形成吸聲樹(shù)脂或者吸聲材料層，從而顯著減小BLDC電機(jī)的重量。
換句話說(shuō)，通過(guò)大量降低通過(guò)由圖7C的62所指示的轉(zhuǎn)子傳遞到轉(zhuǎn)子軸 4的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的振動(dòng)和噪聲，可降低電機(jī)和負(fù)載方中的機(jī)械噪聲和振動(dòng)，從
而有助于延長(zhǎng)軸承、電機(jī)和負(fù)載方的壽命。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子具有磁路101,其中，磁通流11形成在圓筒形永磁體
i內(nèi)，而不需要使用另外的鐵磁體在7ja茲體i中形成磁路ioi的路徑。
因此，由輕巧并且具有優(yōu)良的振動(dòng)/噪聲阻擋性能的塑料或者非磁性材料 制成的高強(qiáng)度芯部分2以及由吸聲塑料樹(shù)脂或者其它吸聲材料制成的吸聲樹(shù)
脂部分3可被充分地用在極性各向異性的永;茲體1的內(nèi)周空間中，從而可防 止在電樞5和永磁體1之間的氣隙105中產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)子軸4。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子使用圓筒形極性各向異性的永磁體，并且 在轉(zhuǎn)子的內(nèi)周部分中，首先形成非磁性金屬或者高強(qiáng)度塑料層，其次形成吸 聲樹(shù)脂或者吸聲材料層，從而顯著減小BLDC電機(jī)的重量。
此外，通過(guò)大量降低通過(guò)轉(zhuǎn)子傳遞到轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的振動(dòng)和噪聲， 可顯著降低電機(jī)和負(fù)載方中的機(jī)械噪聲和振動(dòng)，從而可延長(zhǎng)軸承、電機(jī)和其 它負(fù)載方的期望的壽命。
雖然已參照特定示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限 制，而是由權(quán)利要求限定。應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的 情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)所述實(shí)施例進(jìn)行變化或者修改。
權(quán)利要求
1、一種無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括:圓筒形極性各向異性的永磁體，允許磁化的磁路通過(guò)所述圓筒形極性各向異性的永磁體；高強(qiáng)度芯部分，安裝在所述極性各向異性的永磁體的內(nèi)側(cè)；吸聲樹(shù)脂部分，安裝在高強(qiáng)度芯部分的內(nèi)側(cè)。
2、 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中，高強(qiáng)度芯部分的厚 度是極性各向異性的永磁體的厚度的40 - 100% 。
3、 如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中，高強(qiáng)度芯部分由非 磁性金屬、具有低熱膨脹系數(shù)的鋁、合金或者高強(qiáng)度工程塑料中的任何一種 形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子，其可阻擋傳遞到永磁體轉(zhuǎn)子上的齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和電磁振動(dòng)噪聲，并可提高電機(jī)的動(dòng)力-重量比。傳統(tǒng)的BLDC電機(jī)必須使用電爐鋼片芯，以保持永磁體轉(zhuǎn)子的磁通密度最大，并使旋轉(zhuǎn)電場(chǎng)的損失最小化。結(jié)果，由于與電樞芯的相互作用而引起的齒槽轉(zhuǎn)矩振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電磁振動(dòng)噪聲通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸不可避免地傳遞到負(fù)載方。然而，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子通過(guò)創(chuàng)新地阻擋齒槽轉(zhuǎn)矩振動(dòng)和電磁振動(dòng)噪聲可穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)，并通過(guò)使用塑料或者非磁性材料代替電爐鋼片芯可顯著減小電機(jī)的重量。
文檔編號(hào)H02K29/00GK101378216SQ200710147728
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日
發(fā)明者鄭榮春 申請(qǐng)人:鄭榮春