一種永磁鐵氧體轉子的成型方法與流程

2024-03-10 22:14:15

【技術領域】

本發明涉及一種永磁鐵氧體轉子的成型方法，屬於永磁電機轉子技術領域。

背景技術：

永磁體與轉子鐵芯一起組裝是藉助於上、下端蓋與上、下護蓋並通過鉚釘固定成為永磁體轉子的，永磁體轉子需要六個公知不可缺少的組裝工序才能成型，存在組裝工序繁雜的不足。永磁體與轉子鐵芯的連接固定通常是逐片將永磁體採用膠粘劑表貼式低效地固定到轉子鐵芯的側面上，這種表面粘接方式不利於轉子的維修，轉子鐵芯與永磁體拆分困難易損傷。當需要更換轉子鐵芯時，永磁體剝離轉子鐵芯的過程中易損及原裝可正常工作的永磁體；而當需要剝離某片壞損的永磁體時，極易傷及轉子鐵芯，嚴重時將導致轉子鐵芯報廢。再者，轉子旋轉過程中因離心力易造成被膠劑粘接的永磁體脫落。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種永磁鐵氧體轉子的成型方法，轉子組裝高效、工序簡單，通過本方法成型的永磁鐵氧體轉子，不但固定持久可靠，永磁體能夠承受高速旋轉工況下產生的大離心力而不脫落，而且確保轉子外部磁場為正弦波形。

為此，本發明採用如下技術方案：

一種永磁鐵氧體轉子的成型方法，該方法是採用如下步驟實現的：

a、轉子鐵芯設計成正稜柱形，在轉子鐵芯中心具有軸孔，轉子鐵芯上間隔均勻地開設多個軸向通孔，經設計後加工得到轉子鐵芯。

b、永磁體的選擇與設計：採用永磁鐵氧體，設計成麵包形，該永磁鐵氧體具有一個內平面、一個偏心外弧面、對稱的兩個側平面及對稱的兩個端平面，永磁鐵氧體的片數與一個轉子鐵芯其側面的個數相等，經設計後得到所需片數的永磁鐵氧體。

c、設計得到的永磁鐵氧體與轉子鐵芯進行注塑：先將上述永磁鐵氧體逐片貼到轉子鐵芯的各個側面上，使每片永磁鐵氧體的內平面與轉子鐵芯對應的側面貼合，以及相鄰永磁鐵氧體的側平面互相貼合，接著將所述永磁鐵氧體與轉子鐵芯一道放入注塑機的模具中，模具其模腔的內徑與待成型轉子的外徑匹配，且模腔的內側壁與二二鄰接的偏心外弧面共同形成間隔空隙，然後注塑機往模具內壓注熔融塑料，使熔融塑料分別充盈所述間隔空隙、軸向通孔，以及使熔融塑料包覆所述永磁鐵氧體的兩個端平面和轉子鐵芯的兩個底面。

d、冷卻後固化成型：注塑完畢待模腔內的熔融塑料冷卻固化後形成為一個籠形注塑件，該籠形注塑件與轉子鐵芯、永磁鐵氧體共同成型為一體式轉子，其中，該轉子其外周緣輪廓與各永磁鐵氧體的偏心外弧面均不重合。

上述轉子鐵芯其呈正多邊形的每個底面具有4+2n條邊，其中，n＝0～4。

上述步驟c中的熔融塑料採用非導磁性材料。

與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：

1、永磁鐵氧體設計成麵包形，麵包形永磁鐵氧體與設計為正稜柱形的轉子鐵芯相配合，且使得永磁鐵氧體的偏心外弧面與成型後的轉子其外周緣輪廓不重合，永磁鐵氧體設計與轉子鐵芯的設計能確保本發明轉子外部磁場為正弦波形。

2、採用注塑固定的方法，將多片永磁鐵氧體與轉子鐵芯的固定連接通過注塑得以固定成型，使籠形注塑件、永磁鐵氧體和轉子鐵芯固定成一體，實現了全部永磁鐵氧體的偏心外弧面周向固定成型，以及轉子鐵芯的底面與永磁鐵氧體的端平面共同被包覆固定成型，轉子這種組裝成型方法工序大為簡化，工效高。

3、軸向通孔的注塑填充可使籠形注塑件結構更為牢固、耐用，結合籠形注塑件對永磁鐵氧體的周向固定以及對永磁鐵氧體端平面和轉子鐵芯底面的固定作用，轉子旋轉產生的離心力仍能確保永磁鐵氧體持續被可靠固定而不會脫落，摒棄了現有技術永磁體需要用膠粘劑逐片粘接到轉子鐵芯的外表面，可避免完整轉子中的個別永磁體可能存在的粘接缺陷。

4、本方法方法得到的永磁鐵氧體轉子可以便利地從外部破壞成本低廉的籠形注塑件來實現轉子的拆解。當因轉子鐵芯損壞需進行維修時，轉子鐵芯的更換不損及可正常工作的永磁鐵氧體；而當因某片永磁鐵氧體損壞需進行維修時，僅需更換掉損壞的那片永磁鐵氧體，不會損及正常可用的轉子鐵芯，重新注塑時可利用完好的轉子鐵芯和完好片數的永磁鐵氧體，不致於報廢整個轉子。

【附圖說明】

圖1是本發明的轉子鐵芯的立體圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是本發明的永磁鐵氧體的立體圖；

圖4是永磁鐵氧體貼到轉子鐵芯各側面上的示意圖；

圖5示意性地示出了轉子的外周緣輪廓(局部)線與其中一片永磁鐵氧體其偏心外弧面所在圓(局部)的示意圖；

圖6示意性地示出了轉子鐵芯和永磁鐵氧體注塑的示意圖；

圖7是籠形注塑件的立體圖；

圖8是注塑後籠形注塑件與轉子鐵芯、永磁鐵氧體共同成型為一體式轉子的示意圖；

圖9是六極永磁鐵氧體轉子的外部磁場波形的示意圖(正弦波形)。

【具體實施方式】

請參閱圖1、2、3、4、5、6、7、8所示，一種永磁鐵氧體轉子的成型方法，該方法是採用如下步驟實現的：

1)轉子鐵芯1設計成正稜柱形，在轉子鐵芯1中心具有軸孔10，環繞軸孔10在轉子鐵芯1上間隔均勻地開設多個軸向通孔100，經設計後加工得到轉子鐵芯1。

請見圖1、2，本實施例中的轉子鐵芯1為正六稜柱形，該正六稜柱形的轉子鐵芯1具有二個底面12和六個側面11，軸向通孔100均勻分布有六個。

轉子鐵芯1可採用現有技術加工而成，比如由多片正六邊形的轉子衝片經疊積後在角部焊接而成，本實施例轉子鐵芯1優先採用多片正六邊形的轉子衝片經疊鉚獲得。

2)永磁體的選擇與設計：本發明的永磁體是採用鐵氧體為磁性材料的永磁鐵氧體2，永磁鐵氧體2設計成麵包形，該永磁鐵氧體2具有一個內平面21、一個偏心外弧面23、對稱的兩個側平面24及對稱的兩個端平面22，永磁鐵氧體2的片數與一個轉子鐵芯1其側面11的個數相等，經設計後得到所需片數的永磁鐵氧體2，見圖3。

如圖3、4，一個正六稜柱形的轉子鐵芯1需要六片數量的永磁鐵氧體2配套，永磁鐵氧體2可按本設計要求交由磁性材料廠加工得到。

在本實施例中，永磁鐵氧體2其偏心外弧面23所在圓的直徑為31.06mm。

3)將設計得到的永磁鐵氧體2與轉子鐵芯1進行注塑：請見圖4，先將六片永磁鐵氧體2逐片貼到轉子鐵芯1的六個側面11上，使每片永磁鐵氧體2的內平面21與轉子鐵芯1對應的側面11貼合，以及相鄰永磁鐵氧體2的側平面24互相貼合，接著將這六片永磁鐵氧體2和一個轉子鐵芯1一道放入注塑機的模具中，模具其模腔的內徑與待成型轉子的外徑匹配，且模腔的內側壁與鄰接的永磁鐵氧體的偏心外弧面共同形成間隔空隙231(圖4可見六個間隔空隙231)，然後注塑機往模具內壓注熔融塑料，使熔融塑料分別充盈六個間隔空隙231、六個軸向通孔100(圖6可見六個間隔空隙及六個軸向通孔均充盈有熔融塑料)，以及使熔融塑料包覆永磁鐵氧體2的兩個端平面22和轉子鐵芯1的兩個底面12(圖6未顯示出)。

模具其模腔的內徑與待成型轉子的外徑匹配時，模腔的內側壁均與每片永磁鐵氧體2其偏心外弧面23的中央(最凸處)牴觸。

4)冷卻後固化成型：請見圖8結合圖7，注塑完畢待模腔內的熔融塑料冷卻固化後形成為一個籠形注塑件3，該籠形注塑件3與轉子鐵芯1、永磁鐵氧體2共同成型為一體式轉子，其中，該轉子其外周緣輪廓線c1與各永磁鐵氧體2的偏心外弧面23均不重合。

籠形注塑件3通過注塑方式與轉子鐵芯1及圍於該轉子鐵芯1外周的六片永磁鐵氧體2一體成型，籠形注塑件3緊固地收容轉子鐵芯1和上述片數的永磁鐵氧體2，圖8示出了一個轉子鐵芯1和六片永磁鐵氧體2被此籠形注塑件3固定，結合圖7。

由圖5可見，永磁鐵氧體其偏心外弧面所在圓的圓周軌跡c2(未全部畫出)與轉子的外周緣輪廓線c1(僅畫一半)未重合。

本實施例永磁鐵氧體轉子其外周緣直徑為54mm。

轉子鐵芯1其呈正多邊形的每個底面12具有4+(2×n)條邊，其中，n＝0～4，n為自然數。

在本實施例中，轉子鐵芯1呈正六稜柱形，轉子鐵芯1的二個底面12均為正六邊形，此時n＝1。

當n＝0時，轉子鐵芯呈正四稜柱形；當n＝2時，轉子鐵芯呈正八稜柱形；當n＝3時，轉子鐵芯呈正十稜柱形；當n＝4時，轉子鐵芯呈正十二稜柱形。

步驟c中的熔融塑料採用非導磁性材料，本實施例採用可市購的pbt為原料。

由圖9可見，按本發明得到的六極永磁鐵氧體轉子的外部磁場波形為正弦波形。