大功率直流无刷电机用转子结构的制作方法

本实用新型涉及电机转子的领域，尤其涉及大功率直流无刷电机用转子结构。

背景技术：

永磁结构的直流无刷电机转子在马达运转过程中由于感应电动势的作用，转子铁芯表面会产生感应电动势，会通过转轴传导给轴承引起其内、外圈电位差的不平衡，从而导致钢球形成波状磨损和凹凸，电腐蚀现象会影响电机整体噪音和使用寿命。现有技术的大功率无刷直流电动机用转子结构，一般采用内外铁芯绝缘结构，外磁轭与内铁芯之间设置等距的间隙，工程塑料PBT填充在该间隙内形成转子的相对绝缘结构，能有效降低电腐蚀的产生，减少了电动势的产生。而由于大功率电机采用的转子体积较大，且电机运转时的负载也很大，转子启动和运转时会承受巨大的径向扭力和轴向拉力，外磁轭与内铁芯之间设置的等距间隙一般都要小于3mm，才能保证注入工程塑料PBT后的整体转子刚性强度；若设置的间隙过大，成型的壁厚很难均匀，且需单次注入大量的工程塑料，而市场上常用注塑机螺杆储料容量满足不了该注塑要求，即使满足要求PBT内部也会存在大量缩孔，冷热冲击试验后会产生裂纹，影响整个转子的结构强度；而且由于内外铁芯间隙过小，马达运转过程中由于感应电动势的作用两者之间会形成一个类似电容的放电结构，导致转子自身电容量大，从而影响马达的电气性能、安全性能等。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种大功率直流无刷电机用转子结构，结构简单合理，刚度强度可靠，安全性能好，解决了以上技术问题。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本实用新型所采用的技术方案是：大功率直流无刷电机用转子结构，包括内铁芯、磁轭、永磁体；其特征在于：所述的内铁芯与磁轭设置为同心，内铁芯的外圆表面均匀设置有五个条状凸台a，内铁芯的圆柱主体外表面与磁轭内圈主体之间的距离大于15mm；通过在内铁芯与磁轭之间填充团状模塑料BMC将内铁芯和磁轭塑封成铁芯组件；所述的永磁体均匀分布在磁轭外圈，铁芯组件与永磁体之间形成的空腔内填充满工程塑料PBT。

优选的：所述的内铁芯的上端或下端设置有法兰边，法兰边的周围均匀设置有若干个半圆孔。

优选的：所述的磁轭的外圆表面均匀设置有若干竖直的燕尾槽，凸块与燕尾槽相配合设置在燕尾槽中以分隔永磁体；磁轭的内表面设置为多边形，并均匀分布有八个条状凸台b，每两个凸台b之间设置有一道矩形凹槽。

优选的：所述的铁芯组件中间设置有与其端面平行的加强筋，使铁芯组件的截面成两个H型；铁芯组件的两端面沿圆周方向均匀设置有若干个与其端面相垂直的支撑壁，支撑壁设置为有弧度的工字型；加强筋与两端的支撑壁形成了两端对称的空腔；铁芯组件的端面与燕尾槽相对应的位置设置有梯形凹槽。

优选的：所述的工程塑料PBT为聚对苯二甲酸二醇酯。

本实用新型的有益效果；大功率直流无刷电机用转子结构，与传统结构相比：该结构设计合理，机械刚性强度可靠，电气安全性能满足要求，最主要减少了转子自身电容量，避免了内外铁芯形成类似电容的结构，同时能节省大量的原材料，性价比高；结构内部采用了团状模塑料BMC材料代替传统的一体注塑PBT转子结构，由于BMC材料能适应各种成型工艺，热固化后表面光洁度好，机械强度，电性能可靠，同时具有耐水、耐油、耐热、耐腐蚀、阻燃等特性，性价比高；不仅仅是来支撑整体转子结构，它主要起到绝缘内铁芯、磁轭的作用，我们知道空气是最好的绝缘体，BMC铁芯组件设计的许多对称空腔结构，就能起到非常良好的绝缘作用；在设计上能使内铁芯的外径达到最小、磁轭的内圈直径达到最大，避免两者间隙过小产生类似电容的结构，导致转子电容量大；同时能最大幅度的降低感应电动势传导给内铁芯与转轴，有效防止电腐蚀的产生；本发明的磁轭由于用于大功率马达结构，通常磁轭内圈直径较大，内圈内部则可以同时设计别的产品，实现一模两用甚至多用，实现材料利用率最大化，节约了成本。

附图说明

图1为本实用新型转子的立体结构示意图；

图2为本实用新型转子的横截面剖视图；

图3为本实用新型图2中A-A剖视图；

图4为本实用新型内铁芯立体结构示意图；

图5为本实用新型铁芯组件立体剖视图；

图6为本实用新型磁轭立体结构示意图；

在图中：1.内铁芯；2.磁轭；3.铁芯组件；4.永磁体；101.圆柱主体；102.凸台a；103.法兰边；104.半圆孔；201.燕尾槽；202.凸块；203.凸台b；401.加强筋；402.支撑壁；403.空腔；404.梯形凹槽；501.孔a；502.孔b；503.孔c。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明；

在附图1-6中：大功率直流无刷电机用转子结构，包括内铁芯1、磁轭2、永磁体4；其特征在于：所述的内铁芯1与磁轭2设置为同心，内铁芯1的外圆表面均匀设置有五个条状凸台a102，内铁芯1的圆柱主体101外表面与磁轭2内圈主体之间的距离大于15mm；通过在内铁芯1与磁轭2之间填充团状模塑料BMC将内铁芯1和磁轭2塑封成铁芯组件3；所述的永磁体4均匀分布在磁轭2外圈，铁芯组件3与永磁体4之间形成的空腔内填充满工程塑料PBT。

所述的内铁芯1的上端或下端设置有法兰边103，法兰边103的周围均匀设置有若干个半圆孔104；所述的磁轭2的外圆表面均匀设置有若干竖直的燕尾槽201，凸块202与燕尾槽201相配合设置在燕尾槽中以分隔永磁体4；磁轭2的内表面设置为多边形，并均匀分布有八个条状凸台b203，每两个凸台b203之间设置有一道矩形凹槽；所述的铁芯组件3中间设置有与其端面平行的加强筋401，使铁芯组件3的截面成两个H型；铁芯组件3的两端面沿圆周方向均匀设置有若干个与其端面相垂直的支撑壁402，支撑壁402设置为有弧度的工字型；加强筋401与两端的支撑壁402形成了两端对称的空腔403；铁芯组件3的端面与燕尾槽201相对应的位置设置有梯形凹槽404；所述的工程塑料PBT为聚对苯二甲酸二醇酯。

本实用新型的具体实施：操作步骤如下：先将内铁芯1与磁轭2一起放入塑封模具型腔，模具上设有若干个凸台，一部分凸台与内铁芯法兰边上的半圆孔105、磁轭上的燕尾槽配合用于定位固定内铁芯1，另一部分凸台除用于支撑内铁芯1和磁轭3外，主要是使塑封后能在内铁芯1和磁轭2之间形成有效BMC壁厚，供以支撑整个转子的强度并承受巨大的转子径向、轴向分力。再在塑封模具与内铁芯1、磁轭2之间形成的空腔内注入BMC材料加热固化成型，一体塑封后成为BMC铁芯组件3。然后将BMC铁芯组件与永磁体4放入模具填充PBT工程塑料，将两者紧密注塑结合成一个整体转子组件。至此本转子结构就已完成，最后压入转轴和内铁芯铆接，充磁后即可投入装配。

内铁芯1是由粉末冶金材料制成，烧结后经过热处理硬度HRC能达到60°以上，既节约了材料又保证了刚性强度。外圆对称均布有若干个工字型凸台支撑臂用于承受径向扭矩，一端端面设有一定厚度的法兰边用于承受电机的轴向推力。法兰边上设有若干个半圆孔，塑封模具上均布三个个定位销，即为工艺孔a501、孔b502、孔c503，用于塑封时定位固定内铁芯。

磁轭2外圈均布设有若干个燕尾槽201，PBT填充后能将永磁体4紧紧的锁在磁轭2外圆，保证转子超速试验的通过和磁性能的稳定。塑封模具上下模设有相同燕尾形状的定位销插入磁轭燕尾槽，用于精确定位磁轭，同时不使BMC材料溢入磁轭燕尾槽影响其后的永磁体PBT包覆强度。中间有若干片铁芯无燕尾槽，在燕尾槽对应位置设有若干个用于分隔永磁体的凸台，使永磁体直接放入模具后相互之间的间隙保持大致相当，保证整个转子的外圆跳动、动平衡与气隙磁通密度。磁轭内圈设置若干个凸台支撑臂，塑封后用于承受转子的径向扭矩。

BMC铁芯组件中间设有一定厚度的BMC加强筋401，圆周方向设有多等分工字型BMC支撑臂402，两者用于支撑起整个转子结构。支撑臂相互之间与加强筋形成两端对称的数个空腔，用于绝缘内外铁芯，形成空气阻隔，减少转子带电量避免电腐蚀的产生。两端BMC端面均布设有多个凹槽或凸台，供塑封模具锁紧时压紧磁轭外圈，防止溢料的同时能挤压铁芯片片间间隙，可防止因铁芯叠铆不紧引起的电机振动噪音。与永磁体注塑时PBT材料填充入凹槽形成凸台，使BMC铁芯组件与永磁体结合成为一个整体，紧紧锁住永磁体并承受转子的径向扭矩。

内铁芯1外圈与磁轭2内圈的最小绝缘间隙大于15mm，两者之间有BMC材料相互形成的空腔用于绝缘，最大限度的避免两者间隙过小形成类似电容的结构，将转子电容量降至最小水平。

本发明的磁轭因为用于大功率马达结构，通常磁轭内圈直径较大，内圈内部可以同时设计别的产品，实现冲裁模具的一模两用甚至多用，实现材料利用率最大化，大量节约了成本。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。