磁鐵壓入式電機轉子的製作方法

2023-10-29 16:45:42 4

本實用新型涉及一種磁鐵壓入式電機轉子，更為詳細地涉及這樣一種磁鐵壓入式電機轉子，其使得電機轉子和磁鐵的組裝工藝簡單化，從而能夠節省製造費用，並且在磁鐵壓入組裝時能夠防止電機轉子的磁性鋼板發生損壞或磁鐵發生破損。

背景技術：

通常，電機構成為，將作為轉動體(rotor)的轉子的旋轉力傳遞至旋轉軸。旋轉軸連接於負荷時，負荷通過旋轉軸而得到驅動。轉子通過與作為固定子(stator)的定子的電磁相互作用而旋轉。

轉子的同軸度對於電機的操作非常重要。因為同軸度較差而在轉子旋轉時使得噪音和震動增加，且電機的效率可能降低。此外，轉子的震動直接傳遞至旋轉軸，從而在驅動負荷時可能產生更大噪音和震動。

所述轉子包括轉子芯、磁鐵(例：永磁鐵)及旋轉軸。

使得多個磁性鋼板層疊從而製造轉子芯。磁鐵設置於轉子芯(或轉子鐵芯)的芯孔(core hole)。旋轉軸以可旋轉的形式結合於轉子芯。

尤其，磁性鋼板為了使得轉子芯的軸方向磁束洩漏最小化而進行層疊。各個磁性鋼板通過壓制(pressing)來對鐵板或鋼板進行截斷及成型(forming)，從而製成多個，並通過層疊過程形成轉子芯。

尤其，為了使得轉子芯製造成用於無刷直流(Brushless DC:BLDC)電機，考慮磁極數(number of poles)(例：六極、八極、十極)而將多個磁鐵設置於圓形的轉子芯。

根據現有技術為了將磁鐵設置於轉子芯的內部，相比芯孔，磁鐵的截面積更小地形成。

由此，磁鐵和芯孔之間具有間隙或間隔，因此磁鐵雖然能夠插入於芯孔，但是此時所插入的磁鐵難以保持固定於芯孔的狀態。

由此，在現有技術中，熱硬化性粘著劑或成型劑塗覆或注入於芯孔和磁鐵之間，並通過加熱爐的加熱，磁鐵通過粘著而牢固地固定於芯孔。

但是，由此利用粘著劑或成型劑的現有的磁鐵組裝或固定方法是依靠手工作業實現的，應實現為等間隔的磁鐵之間的間隔並不相同，且塗覆於轉子內部面的粘著劑的厚度並不固定，從而進行燒結工藝時發生變形進而容易在磁鐵的粘著位置發生變形。

此外，利用粘著劑或成型劑的現有的磁鐵組裝方法使用作為化學材料的粘著劑或成型劑，從而存在如下問題：使得材料費增加，並使得工藝增加，且需要固化的時間，並且粘著劑或成型劑射出時產生廢棄的初次射出樣本(sample)和次品而費用增加。

此外，在現有的另一技術中，使用凸起或利用填隙(calking)方法，從而試圖使得芯孔和磁鐵相互固定。

但是，現有的另一技術的問題在於磁鐵和芯孔間的縫隙增加。例如，就通過芯或填隙直接接觸於磁鐵的凸起而言，應使得磁鐵和芯孔的縫隙至少達到2mm(1mm＝1t)以上，以便凸起本身彎曲的同時使得磁鐵的壓入成為可能。此時，磁性鋼板的厚度可以是0.3t。換句話說，現有的另一技術因為芯孔和磁鐵的縫隙為2mm以上，因此缺點在於，在轉子芯中使得磁飽和過高，從而無法確保磁鐵性能。

此外，現有的另一技術結構無法大量生產及量產。換句話說，另外製造具有凸起的芯，從而在層疊時每個相同的間隔必須形成凸起，因此缺點在於，很難實現製造，或很難實現凸起間隔匹配，且使得具有凸起的磁性鋼板和不具有凸起的磁性鋼板，即，使得兩種磁性鋼板匹配凸起的上下間隔，從而使得一一一致的同時進行組裝，因此無法實現自動化量產。

技術實現要素：

實用新型要解決的技術課題

本實用新型考慮到所述實情而提出的，其提供一種磁鐵壓入式電機轉子，其在能夠保持磁鐵和芯孔間縫隙小於磁性鋼板的厚度的同時，也無需使用另外的粘著劑而使得磁鐵和芯孔相互固定，由此簡化了電機轉子和磁鐵的組裝工藝且節約了製造費用，與此同時，在磁鐵壓入組裝時能夠防止電機轉子的磁性鋼板發生損壞或磁鐵發生破損。

課題的解決手段

根據本實用新型一實施例的磁鐵壓入式電機轉子，其包括：轉子芯，其插入於電機的旋轉軸，且層疊多個磁性鋼板而製成；磁鐵，其結合於所述轉子芯的內部，且以與極數相對應的形式沿著所述轉子芯的圓周方向以等間隔方式配置，所述磁性鋼板包括：中心孔(center hole)，其在所述磁性鋼板的中心沿所述磁性鋼板的厚度方向貫通，並結合有所述旋轉軸；多個原芯孔(original core hole)，其在所述中心孔的周邊沿著圓周方向等間隔地配置；凹芯孔(recess core hole)，其沿著圓周方向與所述原芯孔分離配置，且具有第一凹口(recess)；以及凸芯孔(protrusion core hole)，其沿著圓周方向與所述凹芯孔分離配置其且包括第二凹口，所述第二凹口(recess)設置有凸起，將所述磁性鋼板以每360度/極數的間隔進行旋轉的同時依次層疊，從而使得所述原芯孔、所述凹芯孔及所述凸芯孔相互一致，所述凸起的下方配置有所述第一凹口，所述磁鐵通過所述原芯孔、所述凹芯孔及所述凸芯孔插入時，所述凸起不受幹擾地向所述第一凹口方向移動，並且變形的同時固定所述磁鐵。

所述原芯孔、所述凹芯孔及所述凸芯孔中的任意一個沿所述磁性鋼板的厚度方向貫通，並且插入所述磁鐵後，具有小於所述磁性鋼板的厚度的縫隙。

所述第一凹口形成為，沿著圓周方向與所述原芯孔分離配置，且沿著所述磁性鋼板的厚度方向貫通，並且從鄰近於所述中心孔的孔側邊向所述中心孔方向進入。

所述第二凹口沿著圓周方向與所述凹芯孔分離配置，且沿著所述磁性鋼板的厚度方向貫通，並且從鄰近於所述中心孔的孔側邊向所述中心孔方向進入，並具有與所述第一凹口的寬度相同的寬度，所述凸起從鄰近於所述中心孔的所述第二凹口的凹口側邊向所述中心孔的相反方向延長，並比所述凸芯孔的所述孔側邊更凸出。

所述凸起的寬度小於所述第二凹口的寬度，形成為所述磁性鋼板的厚度t的1～3倍。

實用新型的效果

本實用新型的磁鐵壓入式電機轉子使用一種磁性鋼板從而能夠節省磁性鋼板的製造費用。

本實用新型提供在將一種磁性鋼板依次層疊時，以每360度/極數的間隔對磁性鋼板進行旋轉並層疊的轉子芯，從而轉子芯的芯孔的內部能夠沿著轉子芯的軸方向間隔配置有多個凸起及凹口(recess)，由此，優點在於，無需使用另外的粘著劑或成型劑，通過壓入磁鐵的方式能夠結合併固定於芯孔，並防止磁鐵損壞或磁性芯的凸起破損，從而可製造高品質的電機轉子。

本實用新型因為使得磁鐵和芯孔間縫隙以小於磁性鋼板的厚度的形式形成，所以能夠預先防止在轉子芯中磁飽和過高地形成，並能夠保證磁鐵性能，並且能夠使得磁鐵與所屬極數相對應地保持均勻的間隔，因此轉子的同軸度的精度較高，由此在電機轉子旋轉時，能夠相對減少噪音和震動，與此同時也能夠相對提升電機的效率。

此外，本實用新型因為根本不使用用於固定磁鐵的粘著劑或成型劑，所以在預先防止費用增加的同時能夠成為環保產品。

此外，本實用新型利用能夠以每360度/極數的間隔對磁性鋼板進行旋轉並層疊的設備，從而對磁性鋼板進行層疊，並通過與拾取器(picker)及推進器(pusher)等裝置聯動的方式，能夠使得將磁鐵壓入芯孔的過程自動化，因此具有能夠進行大量生產和量產的優點。

附圖說明

圖1是根據本實用新型一實施例的磁鐵壓入式電機轉子的磁性鋼板的平面圖。

圖2是圖1所示的凸芯孔的放大平面圖。

圖3是用於對圖1所示的磁性鋼板的層疊構造進行說明的立體圖。

圖4是用於對由圖1所示的磁性鋼板層疊而形成轉子芯和磁鐵的組裝關係進行說明的立體圖。

圖5是沿著圖4所示的線A-A截斷的截面圖。

具體實施方式

本實用新型的優點、特徵、以及實現它們的方法，通過參照附圖以及下文詳細說明的實施例能夠變得明確。但是本實用新型並非受以下所公開的實施例的限定，而是可實現為互不相同的各種形態，並且本實施例只是為了完整公開本實用新型，並且為了使得本實用新型所屬技術領域內具有通常知識的人員完整了解本實用新型範圍而提供的，本實用新型只由權利要求的範圍而定。另外，本說明書中所使用的術語是為了說明實施例而使用的，並非要限定本實用新型。在本說明書中，就單數而言，只要沒有特別提及，則包括複數。就在說明書中所使用的「包含(comprises)」及/或「包括(comprising)」而言，不排除在所言及的構成要素、步驟、操作及/或元件之外存在或附加一個以上的其他構成要素、步驟、操作及/或元件。

以下，參照附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明。

圖1是根據本實用新型一實施例的磁鐵壓入式電機轉子的磁性鋼板的平面圖，圖2是圖1所示的凸芯孔的放大平面圖，圖3是用於對圖1所示的磁性鋼板的層疊構造進行說明的立體圖。

參照圖1，本實施例包括轉子芯200(參照圖4)和磁鐵300。

轉子芯200雖然是多個，但是通過層疊一種磁性鋼板100製造而成。各個磁性鋼板100能夠插入於電機的旋轉軸(未示出)。

磁鐵300結合於轉子芯400的內部。磁鐵300以與極數(例：六極)相對應的形式沿著轉子芯200的圓周方向以等間隔的方式配置。

根據本實施例，極數通常以用於車輛的電機為基準可實現為六極、八極、十極中的任意一個，但是為了易於說明並避免重複，本實施例以六極為基準進行說明。

磁性鋼板100包括中心孔110(center hole)以及與六極相對應的六個孔。在此，六個孔是指四個原芯孔120(original core hole)；一個凹芯孔130(recess core hole)；以及一個凸芯孔140(protrusion core hole)。

中心孔110從磁性鋼板100的中心向磁性鋼板100的厚度方向貫通，並結合有旋轉軸。

中心孔110包括用於結合於旋轉軸凹槽(groove)(未示出)的固定凸起111、112。在此，凹槽在旋轉軸的圓周面上以相互對稱的形式形成，並沿著旋轉軸延長。固定凸起111、112在中心孔110的內側面上以180度的角度相對形成。

固定凸起111、112可以是一個或兩個主體。固定凸起111、112可以從中心孔110的內側面凸出形成。

原芯孔120為多個(例：共四個)，在中心孔110的周邊沿著圓周方向等間隔地配置於磁性鋼板100。在此，等間隔意味著各個原芯孔120保持配置角度為60度的間隔。

原芯孔120具有能夠單純插入磁鐵300大小的截面積。原芯孔120具有與轉子芯200的軸方向長度相對應的長度。

例如，以一張磁性鋼板100為基準進行觀察時，考慮到間隙或縫隙G，磁鐵300能夠簡單且容易地插入原芯孔120。但是像本實施例一樣，一種磁性鋼板100像圖3或圖4一樣依次被層疊時，以每360度/極數的間隔旋轉的狀態層疊磁性鋼板100。此時，原芯孔120的下方或上方可配置有凸芯孔140的凸起142。

凹芯孔130從最後一個原芯孔120沿著圓周方向(例：順時針方向)也保持60度的配置角度的同時與其分離配置。凹芯孔130具有第一凹口(recess)131。

凸芯孔140從凹芯孔130沿著圓周方向或順時針方向也保持60度的配置角度的同時與凹芯孔分離配置。凸芯孔140具有第二凹口(recess)141。第二凹口141形成有凸起142。

凸起142的左側空間及右側空間可以是裂縫防止空間或空隙空間(void space)。

在裂縫防止空間中，通過第二凹口141難以產生裂縫。空隙空間中凸起142的變形無法傳遞至凸芯孔140的孔側邊。

例如，對於凸起142即使並非作用磁鐵300的壓入方向的外力，而是作用其他方向的外力，例如，作用傾斜方向或水平方向的外力，由於相當於所述凸起142的左側空間及右側空間的第二凹口141而只使得所述凸起142發生變形。

磁鐵300可以意味著永磁鐵或磁體。磁體使用在常規的電機、發電機、交流發電機(alternator)等中。

首先，放置多個磁性鋼板100中的第一個磁性鋼板。第二個磁性鋼板以第一個磁性鋼板為基準以360度/極數的間隔(例：六極時角度為60度)進行旋轉後，層疊於第一個磁性鋼板上。反覆執行所述層疊方法，全部磁性鋼板100依次旋轉並層疊。結果，原芯孔120、凹芯孔130以及凸芯孔140的位置彼此一致。

如圖3所示，以磁性鋼板100的層疊方向為基準，上側磁性鋼板100的凸芯孔140的第二凹口141的凸起142的下方配置有下側磁性鋼板100的凹芯孔130的第一凹口131。

此時，磁鐵300即使經過原芯孔120而插入於凸芯孔140，磁鐵300也只使得凸起142變形。在此，凸起142的變形意味著通過磁鐵300而向下彎曲。

凸起142的變形不會對除了凸起142之外的磁性鋼板100的部位造成影響或變形。

凸起142的變形不會產生能夠使得磁鐵300破損程度的力。

換句話說，變形的凸起142隻發揮能夠使得磁鐵300固定程度的摩擦力。由此，磁鐵300的壓入搭載成為可能。此外，自動化工藝能夠容易地適用於本實施例。可以不需要為了固定磁鐵300而使用另外的粘著劑或成型劑。

另外，參照圖1至圖5，在磁鐵300插入原芯孔120、凹芯孔130以及凸芯孔140中任意一個之後，原芯孔120、凹芯孔130以及凸芯孔140中任意一個與磁鐵300之間形成有縫隙G。在此，圖2的縫隙G小於圖3所示的磁性鋼板100的厚度t。

例如，磁性鋼板100的厚度t為0.3t(在此，1t＝1mm)時，縫隙G可以是0.05～0.2mm。

參照圖1，凹芯孔130具有以與磁鐵300的截面相對應的形式貫通的形狀。凹芯孔130包括第一凹口131。凹芯孔130及第一凹口131沿著圓周方向與原芯孔120分離配置。凹芯孔130及第一凹口131形成為沿著磁性鋼板100的厚度方向貫通。第一凹口131形成為，從鄰近於中心孔110的凹芯孔130的孔側邊132向中心孔110方向進入的槽形態。

參照圖1及圖2，凸芯孔140沿著圓周方向與凹芯孔130分離配置。凸芯孔140包括第二凹口141。凸芯孔140及第二凹口141形成為沿磁性鋼板100的厚度方向貫通。第二凹口141形成為，從鄰近於中心孔110的凸芯孔140的孔側邊143向中心孔110方向進入的槽形態。第二凹口141具有與第一凹口131的寬度相同的寬度W2。

凸起142從鄰近於中心孔110的第二凹口141的凹口側邊144向中心孔110的相反方向(例：從磁性鋼板中心向磁性鋼板外周的方向)延長，並比凸芯孔140的孔側邊143更凸出。

一體形成於第二凹口141的凹口側邊144的凸起142具有比第二凹口141的寬度W2更小的寬度W1，並形成為所述磁性鋼板100的厚度t的1～8倍。

圖4是用於對由圖1所示的磁性鋼板層疊而形成轉子芯和磁鐵的組裝關係進行說明的立體圖，圖5是沿著圖4所示的線A-A截斷的截面圖。

參照圖3至圖5，與極性個數相對應的各個磁鐵300在轉子芯200中通過相互一致的所屬原芯孔120、凹芯孔130以及凸芯孔140而被分別插入或壓入。

所述凸芯孔140的凸起142以向磁鐵300的插入或壓入方向傾斜或彎曲的形式變形。

此時，凸起142不受位於凸起142的下方的第一凹口131的幹擾而彈性變形。與此同時，凸起142的末端固定於磁鐵300。其結果是磁鐵300與凸起142在沒有另外的粘著劑或成型劑的情況下完美地相互固定。

所述凸起142及第一凹口131在轉子芯200的原芯孔120、凸芯孔140以及凹芯孔130中形成為多個，且沿著轉子芯200的軸方向分離配置，因此能夠發揮使得磁鐵300可以完全固定的固定力作用。

此時，磁性鋼板100的厚度t基準為0.3t時，除了由於壓入而變形的凸起142之外，原芯孔120、凸芯孔140以及凹芯孔130的內表面和磁鐵300的外表面間縫隙G可以是0.05～0.2mm。

由此，考慮到現有技術的縫隙最小保持在2mm以上從而在轉子芯200中使得磁飽和過高地形成的問題，在本實施例中能夠將所述問題防患於未然。此外，本實施例能夠保證磁鐵性能。此外，根據本實施例，能夠使得磁鐵與所屬極數相對應地保持均勻的間隔，因此轉子的同軸度的精度較高。結果，在電機轉子旋轉時，能夠相對減少噪音和震動，與此同時也能夠相對提升電機的效率。

此外，本實施例構成為，只通過壓入磁鐵300就能夠實現磁鐵300的固定。由此，能夠去掉另外的粘著劑注入及乾燥工藝。電機轉子製造工藝得以簡化，且工藝自動化也能夠容易實現。

以上說明只是對本實用新型的技術思想進行示例性的說明，本實用新型所屬技術領域內具有通常知識的人員在不脫離本實用新型的本質特性的範圍內可進行各種修改及變形。由此本實用新型所表現的實施例是用於說明而並非限定本實用新型的技術思想的，且本實用新型的權利範圍並非受這些實施例的限定。本實用新型的保護範圍應通過所附權利要求範圍來解釋，並應解釋為與其同等或均等範圍內的所有技術思想均包含於本實用新型的權利範圍內。

標號說明

100：磁性鋼板 200：轉子芯

300：磁鐵 110：中心孔

120：原芯孔 130：凹芯孔

131：第一凹口 140：凸芯孔

141：第二凹口 142：凸起。