专利名称：无刷直流电机的转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无刷直流(以下，称为"BLDC")电机的转子，更具体 地讲，涉及这样一种BLDC电^U々转子，其可防止在电^4区动期间在转子和 电枢之间产生的噪声和电磁振动传递到转子的旋转轴上，从而使电机噪声最 小化，并且可减小转子的重量，乂人而使电^L的动力-重量比(power-to-weight radio )最大化。
背景技术：
通常，传统的无刷直流(BLDC)电机的转子使用永磁体，并且转子芯 必须利用铁-兹体或者电炉钢片(electric steel sheet)与转子轴(rotor shaft)结 合，以形成永磁体的磁路。
然而，当永;兹体转子由于其与电枢的旋转^f兹场相互作用而产生旋转转矩 时，在转子和电枢之间的气隙中产生的电；兹齿槽效应(electromagnetic cogging )、转矩波动(torque ripple)或者由电石兹相互作用而引起的振动被直 接传递到转子轴上，接着可传递到另一负载方或者可被扩大，从而引起剧烈 的机械噪声(例如共振噪声)。
将详细给出对如上所述构造的转子的解释。
图1A和图1B示出了传统的BLDC电机的转子的结构，图2示出了传统 的BLDC电机的电枢5和转子的；兹路。
如图1A和图1B所示，传统的BLDC电机的转子具有这样的结构，在该 结构中，径向》兹化的C型永;兹体10附于由铁/兹铁芯(ferromagnetic iron core ) 制成的电炉钢片4力磁芯部分12的外周面或者电枢上，并且转子轴插入到铁石兹 芯部分12的中部。
C型永磁体10是围绕转子轴14的中心被径向磁化的各向异性磁体。为 了使用转子的不同磁极形成磁路102， C型永磁体10必须具有设置在其内周 面上的铁磁材料(例如，纯铁或者电炉钢片芯)。
当其中铁一磁芯部分12和C型永磁体10互相结合的转子装配到电枢5的
中部时，形成》兹路102，如图2所示，磁通流过该f兹路102。当在形成的》兹路 102的磁耦合中发生电枢5的磁极转换时，转子由于旋转磁场的相互作用的 转矩而旋转。
此时，由在转子的永^磁体10的间隙部分16、电枢5的狭槽部分15和气 隙105的磁通密度中的不平衡引起的振动以及由电枢5的磁极转换引起的磁 化振动通过永-兹体10传递到4力磁芯部分12和转子轴14上。这种振动通过转 子轴14被直接传递到负载方，从而在电机驱动期间，使机械振动噪声扩大或 者引起共振噪声，并增大轴承中的应力，同时加剧轴承噪声，因此减少电机 的期望的寿命。
为了降低传统的BLDC电机的转子的振动噪声，在铁^磁芯部分12和转 子轴14之间插入吸声树脂部分13 (例如，橡胶或者硅树脂)，从而阻挡通过 永磁体10和铁磁芯部分12传递的噪声和振动，如图1B所示。
然而，在这种情况下，为了使C型永磁体10的磁路102和电枢5之间 的阻抗最小化，使用具有特定面积的铁磁芯部分12是不可避免的，如图2所 示。
此外，使用铁磁芯部分12不能明显减小转子的重量，并且铁磁芯部分 12还充当一种介质，在转子中产生的振动、噪声或者齿槽转矩波动(cogging torque ripple )通过该介质被传递。结果，围绕转子轴14的用于阻挡振动的吸 声树脂部分13的使用在阻挡噪声和振动方面受到限制。
此外，对于传统的永;兹体转子，为了将永》兹体10和4力磁芯部分12结合， 必须使用高强度的粘合剂，在从永磁体IO分开的至少两个部件之间的粘合期 间，会破坏转子的重力平衡。
传统的BLDC电机必须使用电炉钢片芯，以保持永磁体转子的磁通密度 最大，并使旋转磁场的损失最小化。结果，由于与电枢芯之间的相互作用而 引起的齿槽转矩振动和旋转磁场的电磁振动噪声不可避免地通过电机转子轴 传递到负载方。
发明内容
因此，鉴于现有技术中出现的上述问题提出本发明，本发明的一个目的 在于提供一种BLDC电机的转子，其中，永^兹体转子按照环形形状一体地形 成为单一件，并且在其中具有磁路，从而不需要用于形成磁路的单独的铁磁
体，7Ja兹体的石兹通可通过该石兹^各。
本发明的另一目的在于提供一种BLDC电机的转子，其可由非磁性材料 或者塑料材料制成，从而阻挡通过转子传递的电机噪声和振动，减小不必要 的重量，并提高电机的动力-重量比以及工作效率。
本发明的另 一 目的在于提供一种BLDC电机的转子，其可防止永磁体转 子被形成在圆筒形永磁体内的用于阻挡噪声的吸声材料的热膨胀损坏。
为了实现上述目的，根据本发明提供一种无刷直流(BLDC)电机的转 子，该转子包括圆筒形极性各向异性的永磁体，允许磁化的磁路通过所述 圆筒形极性各向异性的永;兹体；高强度芯部分，安装在所述极性各向异性的 永磁体的内侧；吸声树脂部分，安装在高强度芯部分的内侧。
优选地，高强度芯部分的厚度是极性各向异性的永磁体的厚度的40-100%。
优选地，高强度芯部分由非磁性金属、具有低热膨胀系数的铝、合金或 者高强度工程塑料中的任何一种形成。
通过下面结合附图对本发明的优选实施例进行的详细描述，本发明的上 述和其它目的、特点和优点将会变得清楚，其中
图1A和图1B示出了传统的BLDC电机的转子的结构；
图2示出了传统的BLDC电机的电枢和转子的磁路；
图3示出了根据本发明的BLDC电机的转子的结构；
图4示出了根据本发明的BLDC电机的电枢和转子的;兹路；
图5是示出根据本发明的BLDC电机的转子的截面图6是示出根据本发明的BLDC电机的转子的透视果的示图。
具体实施方式
以下，将参照附图给出对本发明优选实施例的解释。 图3示出了根据本发明的BLDC电机的转子的结构。如图3所示，转子 包括圆筒形永》兹体1和圆筒形高强度芯部分2，该圆筒形高强度芯部分2由
具有非常低的热膨胀系数的铝、合金或者高强度工程塑料制成，并且该圓筒 形高强度芯部分2附于永磁体1的内周部分上。
优选地，高强度芯部分2的厚度是永》兹体1的厚度的40- 100 % 。
在根据本发明的转子中，圆筒形高强度芯部分2插入并附于极性各向异 性的永磁体1的内周部分，由橡胶或者吸声树脂(例如，硅树脂)制成的吸 声树脂部分3插入并附于高强度芯部分2的内周部分，其厚度是高强度芯部 分2的厚度的两倍，转子轴4插入到吸声树脂部分3的中间。
对于高强度芯部分2，使用具有优良耐热性能和低热膨胀系数的高强度 材料，从而防止圆筒形永磁体1被高强度芯部分2的热膨胀或者吸声树脂部 分3的热膨胀损坏。
用于根据本发明的转子的永磁体1是形成为单一件的圆筒形极性永磁
体。通常使用的非定向地磁化的各向同性圆筒形永磁体或者径向地磁化的各 向异性永》兹体(例如，C型永it体)不能实现本发明的效果。换句话说，本 发明所使用的永磁体1必须是极性各向异性的永磁体，磁化的磁路穿过该永 》兹体，以完成本发明。
图4示出了根据本发明的BLDC电机的电枢和转子的磁路101。根据本 发明的转子包括磁路101，其中，磁通流11形成在圆筒形永磁体1内，如图 4所示。
图5是示出根据本发明的BLDC电机的转子的截面图，图6是示出根据 本发明的BLDC电机的转子的透视图。
如图5和图6所示，根据本发明的转子通过将圆筒形极性各向异性的永 磁体l、永磁体1的内周部分中的圆筒形高强度芯部分2、高强度芯部分2的 内周部分中的吸声树脂部分3和吸声树脂部分3中间的转子轴4装配而完成。
图7A至图7C是示出传统的技术和本发明之间的比较以解释本发明的效 果的示图。通过由图7A的60或者图7B的61所指示的传统的永磁体转子传 递到转子轴14的振动的量非常大。
另一方面，根据本发明的转子使用形成为单一件的圓筒形极性各向异性 的永磁体1,并且在转子的内周部分中，首先形成非磁性金属或者高强度塑 料层，其次形成吸声树脂或者吸声材料层，从而显著减小BLDC电机的重量。
换句话说，通过大量降低通过由图7C的62所指示的转子传递到转子轴 4的旋转磁场的振动和噪声，可降低电机和负载方中的机械噪声和振动，从
而有助于延长轴承、电机和负载方的寿命。
根据本发明的转子具有磁路101,其中，磁通流11形成在圓筒形永磁体
i内，而不需要使用另外的铁磁体在7ja兹体i中形成磁路ioi的路径。
因此，由轻巧并且具有优良的振动/噪声阻挡性能的塑料或者非磁性材料 制成的高强度芯部分2以及由吸声塑料树脂或者其它吸声材料制成的吸声树
脂部分3可被充分地用在极性各向异性的永;兹体1的内周空间中，从而可防 止在电枢5和永磁体1之间的气隙105中产生的噪声和振动传递到转子轴4。
如上所述，根据本发明的转子使用圓筒形极性各向异性的永磁体，并且 在转子的内周部分中，首先形成非磁性金属或者高强度塑料层，其次形成吸 声树脂或者吸声材料层，从而显著减小BLDC电机的重量。
此外，通过大量降低通过转子传递到转子轴的旋转磁场的振动和噪声， 可显著降低电机和负载方中的机械噪声和振动，从而可延长轴承、电机和其 它负载方的期望的寿命。
虽然已参照特定示例性实施例描述了本发明，但本发明不受实施例的限 制，而是由权利要求限定。应该理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的 情况下，本领域技术人员可以对所述实施例进行变化或者修改。
权利要求
1、一种无刷直流电机的转子，包括:圆筒形极性各向异性的永磁体，允许磁化的磁路通过所述圆筒形极性各向异性的永磁体；高强度芯部分，安装在所述极性各向异性的永磁体的内侧；吸声树脂部分，安装在高强度芯部分的内侧。
2、 如权利要求1所述的无刷直流电机的转子，其中，高强度芯部分的厚 度是极性各向异性的永磁体的厚度的40 - 100% 。
3、 如权利要求1所述的无刷直流电机的转子，其中，高强度芯部分由非 磁性金属、具有低热膨胀系数的铝、合金或者高强度工程塑料中的任何一种 形成。
全文摘要
本发明涉及一种无刷直流(BLDC)电机的永磁体转子，其可阻挡传递到永磁体转子上的齿槽转矩波动和电磁振动噪声，并可提高电机的动力-重量比。传统的BLDC电机必须使用电炉钢片芯，以保持永磁体转子的磁通密度最大，并使旋转电场的损失最小化。结果，由于与电枢芯的相互作用而引起的齿槽转矩振动和旋转磁场的电磁振动噪声通过电机旋转轴不可避免地传递到负载方。然而，根据本发明的转子通过创新地阻挡齿槽转矩振动和电磁振动噪声可稳定地驱动BLDC电机，并通过使用塑料或者非磁性材料代替电炉钢片芯可显著减小电机的重量。
文档编号H02K29/00GK101378216SQ200710147728
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月27日 优先权日2007年8月27日
发明者郑荣春 申请人:郑荣春