製造工藝簡化的電機轉子以及具有該轉子的電機的製作方法
2023-09-18 18:21:50 2
專利名稱：製造工藝簡化的電機轉子以及具有該轉子的電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及電機，以及更加具體地，涉及如下的電機轉子以及具有上述轉子的電機，所述轉子具有簡化結構以及被改進以精確地檢測轉子位置。
2.背景技術通常，電機具有殼體，配置在該殼體中的定子，該定子具有卷繞在其上的線圈，被該殼體支撐從而可旋轉的旋轉軸，以及具有旋轉軸的轉子，所述旋轉軸被壓力地插入且被固定到轉子中心，轉子通過與定子的電磁相互作用而移動。
此外，多個具有彼此相反的磁極的永磁體對按照轉子的轉動軸方向被插入在轉子中。磁體的磁通通過定子線圈耦合，從而產生使轉子旋轉的旋轉力矩。
這裡，控制單元需要檢測轉子的位置以便連續地驅動轉子並控制轉子的轉速。當檢測到轉子位置時，控制單元根據轉子位置對施加到定子的電流進行控制，從而連續地驅動轉子或者控制轉子的轉速。
通常，為了檢測轉子位置，傳感器磁體被單獨地配置在旋轉軸處，以及霍耳傳感器被配置為接近於該傳感器磁體。
霍耳傳感器對由於旋轉軸的旋轉而由傳感器磁體導致的磁通變化進行檢測，以及將該磁通變化轉換為電信號。所轉換的電信號被傳送到控制單元。控制單元根據所傳送的信號對施加到定子的電流進行控制。此時，傳感器磁體需要被配置在與永磁體的磁極相對應的精確位置處，其中所述永磁體被插入在轉子中。
然而，在組裝傳感器磁體的過程中，可能會出現組裝誤差。當組裝誤差超過最大容許限度時，與所檢測到的轉子位置相關的誤差增加了，以及由此相應地出現了轉子旋轉控制中的誤差。
此外，由於需要磁化所述傳感器磁體的工藝以及需要組裝傳感器磁體的工藝以使其被配置在旋轉軸處，因此對於安裝過程的簡化來說存在限制。
近年來，已經使用了具有被插入到磁通擋板中的永磁體的永磁型同步磁阻電機，但是這類電機具有相同的問題。
發明內容
因此，本發明的目的在於，提供能夠精確檢測轉子位置的電機轉子，以及提供具有所述轉子的電機。
本發明的另一目的在於，提供一種電機轉子以及具有所述轉子的電機，其可以減少部件數目且可以簡化製造工藝。
為了實現本發明的這些及其他優點且根據本發明的目的，如在此處實現的且寬範圍地描述的，提供了一種電機轉子，其包括通過層疊多個單個鐵芯而形成的層疊鐵芯，以及至少一對磁部件，其通過與定子的電磁相互作用而產生轉矩，所述至少一對磁部件配置在層疊鐵芯處以使得磁性傳感器可以檢測磁通，以及所述至少一對磁部件具有彼此相反的磁極。這裡，通過與定子的電磁相互作用而使轉子旋轉，以及通過磁傳感器檢測轉子位置。
這裡，磁部件中的至少其中之一具有突出部分，其在接近磁傳感器的方向上從所述層疊鐵芯突出。
此外，第一和第二端板可以分別與層疊鐵芯的兩端相連接，以及其中一個磁部件可以具有突出部分，該突出部分在接近磁傳感器的方向上從第一以及第二端板的其中一個突出。
此外，可以在層疊鐵芯上徑向地形成多個磁通擋板部分以使其彼此相對，以及所述磁部件可以單獨地配置在該磁通擋板中，以使得所述磁部件的磁極在圓周方向上相互交替。優選地，以預定的間隔在圓周方向上在其間配置六個磁通擋板，以及所述磁部件被分別插入在該磁通擋板部件中。
此外，由塑料形成的保護部件被配置在層疊鐵芯的一端，以便保護該突出部分，以及優選地，該層疊鐵芯具有與該保護部件相同的半徑。第二端板可以插在該保護部件以及層疊鐵芯之間。
優選地，磁傳感器是霍耳傳感器。
為了實現本發明的這些及其他優點以及根據本發明的目的，如在此處實現且寬範圍描述的，提供了一種電機，其包括殼體；被固定到該殼體上的定子；通過與定子的電磁相互作用而旋轉的轉子，可旋轉地配置在該殼體中且被固定到該轉子上的旋轉軸，以及檢測轉子位置的磁傳感器。這裡，轉子包括通過層疊多個單個鐵芯而形成的層疊鐵芯，以及至少一對磁部件，其通過與定子的電磁相互作用而產生旋轉力矩，該至少一對磁部件被配置在層疊鐵芯處，以使得磁傳感器可以檢測磁通，以及具有彼此相反的磁極。
當參考附圖時根據以下本發明的詳細說明，本發明的上述及其他目的、特徵、方面以及優點將變得更加明顯。
附圖被包含用於提供本發明的進一步的理解以及被併入和構成其說明書的一部分，附圖示出了本發明的實施例且與說明書一起用於說明本發明的原理。
附圖中圖1示意性地示出了根據本發明一個實施例的電機的剖視圖；圖2示出了用於對圖1所示的電機轉子的位置進行檢測的控制框圖；圖3示意性地示出了圖1所示的轉子的分解透視圖；圖4示出了圖2的組裝透視圖；圖5示意性地示出了圖3所示的轉子的層疊鐵芯的平面圖；圖6示出了根據本發明另一實施例的轉子的透視圖；以及圖7示出了本發明的還一實施例的轉子的透視圖。
具體實施例方式
現在將對本發明的轉子以及具有該轉子的電機的優選實施例以及實例進行詳細說明，在附圖中示出了實例。在優選實施例中，出於說明性目的而描述了一種永磁型同步磁阻電動機，而並非意圖對本發明進行限制。本發明可以應用於各種具有永磁體的電機。
參考圖1以及圖2，根據本發明一個實施例的電機包括殼體100；被固定到該殼體100上的定子120，配置在該殼體100中從而可以旋轉的旋轉軸130，通過與定子120的電磁相互作用而旋轉的轉子140，檢測轉子140位置的磁傳感器160；向定子120提供電流的電源單元170；以及控制單元180，其根據磁傳感器160輸出的信號對施加到定子120的電流進行控制。
利用螺釘等通過彼此接合兩個殼體而形成殼體100。諸如旋轉軸130的電機的各部件由殼體100支持。
定子120被固定到殼體100中。定子120具有多個槽(未示出)；以及圍繞該多個槽卷繞有線圈。
旋轉軸130被插入在第一和第二軸承131以及132中，所述軸承被固定地配置到殼體100。根據該結構，旋轉軸130被殼體100所支撐，從而可以旋轉。旋轉軸130的一端從殼體100延伸以及與負荷側(未示出)相連接。
如圖3到5所示，轉子140包括通過層疊多個單個鐵芯142而形成的層疊鐵芯141，多個磁部件144被插入在層疊鐵芯141中，第一和第二端板145以及146分別配置在層疊鐵芯141上，以及聯接部件148將第一和第二端板145和146與層疊鐵芯141相接合。
通常，通過衝壓(blanking)矽鋼而形成每個鐵芯142。在每個鐵芯142的中心上形成軸孔142a，以使得旋轉軸130被插入在軸孔142a中。在每個鐵芯142上按圓周方向以其間60°的間隔形成六個磁通擋板部分143。
形成該磁通擋板部分143以產生磁阻差。磁通擋板部分143鑽通每個鐵芯142。利用磁阻差產生轉矩的原理是公知技術，且由此省略其說明。
在旋轉軸130的軸方向上，磁部件144被插入在磁通擋板部分143中。進一步，多個磁部件144被插入在層疊鐵芯141中，以使得磁部件144的磁極在層疊鐵芯141的圓周方向上彼此交替。同樣地，由於磁部件144被插入在磁通擋板部分143中，磁阻差增加了且轉子的轉矩增加了。此外，由於磁部件144以及定子120之間的電磁相互作用而使得轉矩增加了。通過將磁部件144插入到磁通擋板部分143中而增加轉矩的上述技術是公知的，以及將省略其說明。
同時，磁部件144具有從第二端板146突出從而接近磁傳感器160的突出部分144a。由於磁部件144朝著磁傳感器160的方向突出，因此可以省略現有的單獨組裝傳感器磁體的工藝，以及可以防止傳感器磁體的組裝誤差。因此，可以更加精確地檢測轉子位置。
在本實施例中，所有磁部件144都從第二端板146突出。然而，可選地，任何其中一個的磁部件144都可以從第二端板146突出。此外，與本實施例不同，如果磁部件144以及磁傳感器160之間的距離足夠短，能夠檢測磁通變化，則任何部分都可以不必從第二端板146突出，而是磁部件144可以朝著磁傳感器160的方向暴露。即，只要磁傳感器160可以對被插入在層疊鐵芯141中的磁部件144的磁通變化進行檢測，則各種變化都是可行的。
第一和第二端板145和146分別形成在層疊鐵芯141的兩端，以及通過諸如鉚釘條材的聯接部件148與層疊鐵芯141接合。更具體地說，聯接部件148被插入在聯接槽147中，該聯接槽分別配置在第一和第二端板145和146上。由此，聯接部件148與第一和第二端板145和146相接合，以使得層疊鐵芯141以及第一和第二端板145和146相互接合。在第二端板146上形成多個通孔146a以使得磁部件144朝著磁傳感器160的方向穿透多個通孔146a。
如圖1以及2所示，磁傳感器160對由磁部件144的突出部分144a形成的磁場進行檢測，以及將磁場轉換為電信號。作為磁傳感器160，可以使用霍耳傳感器，其是利用霍耳效應的電磁傳感器。磁傳感器160不局限於霍耳傳感器，而是可以使用能夠檢測磁場變化的各種傳感器作為磁傳感器160，諸如磁阻元件。
電源單元170向圍繞定子120卷繞的線圈提供電流。控制單元180根據從磁傳感器160檢測到的信號對何時將電流施加到定子120以及電流強度進行控制。更具體地說，控制單元180根據磁傳感器160輸出的信號對轉子140的位置進行計算。控制單元180根據所計算的轉子140的位置來控制電源單元170，以及確定施加到定子120的線圈的電流強度以及電流提供時間，即，電流ON/OFF時間。雖然以上已經示意性地描述了根據從磁傳感器160檢測到的信號對施加到定子120的電流強度以及電流提供時間進行控制的方法，但是已知且已經使用了各種控制方法。因此，其說明將被省略。
圖6示意性地示出了根據本發明另一實施例的電機轉子的透視圖。根據本發明的另一實施例，為了支撐並保護突出部分244a，在從層疊鐵芯241的一端突出的磁部件244的突出部分244a處配置保護部件290。優選地，保護部件290是重量減輕的注入模製塑料部件。由於保護部件290保護了磁部件244的突出部分244a，因此作為本發明的一個實施例而舉例說明的，具有自由端形式的突出部分244a的強度得到了提高，以及保護該突出部分244a使其免於外部的衝擊。保護部件290具有凹槽從而與磁部件244的突出部分244a相對應，以及突出部分244a被插入在該凹槽中。優選地，保護部件290具有與層疊鐵芯241相同的半徑，從而在轉子240的旋轉期間防止震動。
圖7示出了根據本發明的還一實施例的電機轉子的透視圖。根據本發明的還一實施例，除去第二端板146(參考圖3)以及注入模製塑料部分與保護部件390相聯接。按照根據本發明的一個實施例的與第二端板146的聯接結構相同的結構，保護部件390與層疊鐵芯341相聯接。然而，優選部分磁部件344被暴露在保護部件390之外，以使得磁傳感器360可以檢測磁通。由於保護部件390(其是注入模製塑料部件)被配置在突出部分344a處，因此磁傳感器160可以檢測轉子340的位置(參考圖1)以及可以減少轉動慣量。進一步，可以提高電機的效率。
如以上描述的，根據本發明，由於改進了結構以使得磁傳感器可以從磁部件檢測轉子位置，因此可以去除現有的傳感器磁體，其中所述磁部件通過與定子的電磁相互作用而產生轉矩。
由於去除了傳感器磁體，因此可以減少電機的部件數目，以及可以省略傳感器磁體的組裝步驟，由此簡化了電機的製造工藝。
此外，由於可以省略傳感器磁體的組裝步驟，因此可以防止傳感器磁體的組裝誤差。因此，可以更加精確地檢測轉子位置。
同時，保護部件支撐並保護磁部件的突出部分，以使得可以提高突出部分的強度。
此外，由於保護部件由具有較小轉動慣量的塑料形成，因此可以提高電機的效率。
由於在不背離其精神或實質特點的情況下可以以多種形式實現本發明，因此還應當理解，除非另有說明，否則上述實施例不被上述說明書的任何細節所限制，而應當按照所附的權利要求書定義的精神和保護範圍進行寬範圍地推定，因此所有落入權利要求書的範圍內的變化和改型或上述範圍的等價物都被所附的權利要求書所涵蓋。
權利要求
1.一種電機轉子，包括通過層疊多個單個鐵芯而形成的層疊鐵芯；以及至少一對磁部件，其通過與定子的電磁相互作用而產生轉矩；該至少一對磁部件被配置在層疊鐵芯處，以使得磁傳感器可以檢測磁通，以及該至少一對磁部件具有彼此相反的磁極，其中通過與定子的電磁相互作用而使轉子旋轉，以及通過磁傳感器檢測轉子位置。
2.根據權利要求1的電機轉子，其中磁部件中的至少其中之一具有在接近磁傳感器的方向上從層疊鐵芯突出的突出部分。
3.根據權利要求1的電機轉子，其中第一和第二端板分別與層疊鐵芯的兩端相聯接，以及其中一個磁部件具有突出部分，該突出部分在接近磁傳感器的方向上從第一以及第二端板中的一個突出。
4.根據權利要求3的電機轉子，其中所有磁部件都具有突出部分。
5.根據權利要求1的電機轉子，其中在層疊鐵芯上形成多個磁通擋板部分以使其被設置在層疊鐵芯的圓周方向上，該多個磁通擋板部分彼此相對，磁部件分別配置在磁通擋板中以使得磁部件的磁極在圓周方向上相互交替，以及每個磁部件具有在接近磁傳感器的方向上從層疊鐵芯突出的突出部分。
6.根據權利要求5的電機轉子，其中在圓周方向上以預定的間隔在其間配置六個磁通擋板，以及所述磁部件被分別插入在該磁通擋板部件中。
7.根據權利要求1的電機轉子，其中磁部件具有突出部分，該突出部分從層疊鐵芯的一端突出，由塑料形成的保護部件被配置在層疊鐵芯的一端處以便保護該突出部分，以及第一端板與層疊鐵芯的另一端相聯接。
8.根據權利要求7的電機轉子，其中層疊鐵芯具有與保護部件相同的半徑。
9.根據權利要求7的電機轉子，其中第二端板設置在保護部件以及層疊鐵芯之間。
10.根據權利要求1的電機轉子，其中磁傳感器是霍耳傳感器。
11.一種電機，包括殼體；固定到殼體的定子；通過與定子的電磁相互作用而旋轉的轉子；可旋轉地配置在殼體中以及被固定到該轉子的旋轉軸；以及磁傳感器，其檢測轉子位置，其中該轉子包括通過層疊多個單個鐵芯而形成的層疊鐵芯；以及至少一對磁部件，其通過與定子的電磁相互作用而產生轉矩，該至少一對磁部件被配置在層疊鐵芯處以使得磁傳感器可以檢測磁通，以及該至少一對磁部件具有彼此相反的磁極。
12.根據權利要求11的電機，包括控制單元，其根據從磁傳感器檢測到的信息對轉子位置進行計算，以及根據所計算的轉子位置對施加到定子的電流進行控制。
13.根據權利要求12的電機，其中磁部件中的至少其中之一具有在接近磁傳感器的方向上從層疊鐵芯突出的突出部分。
14.根據權利要求12的電機，其中第一和第二端板分別與層疊鐵芯的兩端相聯接，以及其中一個磁部件具有突出部分，該突出部分在接近磁傳感器的方向上從第一以及第二端板中的一個突出。
15.根據權利要求14的電機，其中在層疊鐵芯上形成多個磁通擋板部分以使其被設置在層疊鐵芯的圓周方向上，以及該多個磁通擋板部分彼此相對，該磁部件分別配置在磁通擋板中以使得磁部件的磁極在圓周方向上相互交替，以及每個磁部件具有在接近磁傳感器的方向上突出的突出部分。
16.根據權利要求15的電機，其中在圓周方向上以預定的間隔在其間配置六個磁通擋板，以及所述磁部件被分別插入在該磁通擋板部件中。
17.根據權利要求12的電機，其中磁部件具有突出部分，該突出部分從層疊鐵芯的一端突出，由塑料形成的保護部件被配置在層疊鐵芯的一端處以便保護該突出部分，以及第一端板與層疊鐵芯的另一端相聯接。
18.根據權利要求17的電機，其中第二端板設置在保護部件以及層疊鐵芯之間。
19.根據權利要求12的電機的轉子，其中磁傳感器是霍耳傳感器。
20.一種電機，包括殼體；固定到殼體的定子；通過與定子的電磁相互作用而旋轉的轉子；可旋轉地配置在殼體中以及被固定到該轉子的旋轉軸；以及磁傳感器，其檢測轉子位置，其中該轉子包括通過層疊多個單個鐵芯而形成的層疊鐵芯，其中在層疊鐵芯上形成多個磁通擋板部分以使其被設置在層疊鐵芯的圓周方向上，該多個磁通擋板部分彼此相對；第一和第二端板分別配置在層疊鐵芯的兩端處；以及多個磁部件，其分別配置在多個磁通擋板部分中以使得磁部件的磁極相互交替，以及該磁部件具有在接近磁傳感器的方向上從第二端板突出的突出部分，以使得磁傳感器可以檢測磁通。
全文摘要
一種電機轉子包括通過層疊多個單個鐵芯而形成的層疊鐵芯；以及至少一對磁部件，其通過與定子的電磁相互作用而產生轉矩，該至少一對磁部件被配置在層疊鐵芯處，以使得磁傳感器可以檢測磁通，以及其具有彼此相反的磁極，以使得可以精確地檢測電機的轉子位置，以及由此可以簡化電機的製造工藝。
文檔編號H02K29/08GK101064448SQ20071010191
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月25日 優先權日2006年4月25日
發明者申鉉薰, 安埈澔, 吳在胤, 鄭達浩 申請人:Lg電子株式會社