转子组件及无刷直流电机和电子水泵的制作方法

本实用新型涉及一种转子组件及无刷直流电机和电子水泵，属于汽车水泵技术领域。

背景技术：

目前，随着汽车行业日新月异的发展，汽车的品质在不断提高，对其配件的品质和重量提出了更高的要求。因此，应用了具有调速范围宽、控制精准、寿命长、可靠性高等优点的无刷直流电机的电子水泵，逐渐取代传统的机械水泵应用到汽车冷却系统中。

由于其安装空间受到限制，要求电子水泵体积小、重量轻，运行稳定可靠。现有技术中电机前轴承安装在前端盖内，后轴承安装在屏蔽套底部，电机轴压入转子铁芯中心孔，由于前后轴承与电机轴会出现不同心的情况，所以导致电机转子出现卡死的现象。且电机前端盖是金属材料，由于轴承安装孔的存在，前端盖会有一定的轴向长度，势必增大泵的轴向长度，重量增加。

现有电子水泵用永磁无刷直流电机的转子结构一般为表贴式和内置式转子磁路结构。表贴式结构是永磁体呈瓦片形状，均匀分布在转子铁芯的外圆周表面；其优点是：结构简单，安装方便，但是传统的表贴式结构的转子铁芯外表面是一个光滑的圆面，瓦片形的永磁体的磁极角度为360°/(2p)，p为电机极对数，为了方便安装，永磁体的圆心角通常做成负公差。但是由于安装时每个永磁体没有定位，很难保证粘贴后的永磁体之间的间隙均匀。这样势必会增大转子的不平衡量，增大电机的振动和噪音。特别是针对永磁体外表面需要包塑的转子，会带来注塑料不均匀，影响注塑模具的寿命。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种转子组件及无刷直流电机和电子水泵，它结构紧凑、加工制造简单，不仅可以避免转子卡死，还减小了振动噪音。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种转子组件，它包括电机转子铁芯、永磁体、金属衬套、轴承、叶轮底板和叶片，所述电机转子铁芯外周面轴向设置有凸台，所述永磁体粘贴于电机转子铁芯外周面并和凸台间隔排列，所述电机转子铁芯中心孔装有金属衬套，所述金属衬套的两端设置有轴承安装孔，前后两个所述轴承通过注塑体包裹在金属衬套两端的轴承安装孔中，所述叶轮底板上设置有叶片，所述叶片与上盖板配合后形成叶轮，所述电机转子铁芯、永磁体、金属衬套、叶轮底板和叶片、轴承一体注塑成型。

进一步，所述凸台的个数与永磁体个数相同，所述凸台最高位置的高度小于永磁体的外圆和内圆半径之差。

进一步，所述电机转子铁芯内孔周围设置有多个开槽。

进一步，所述凸台的形状可以是方形或燕尾状。

进一步，所述叶轮底板上均匀设置有多个叶片。

进一步，所述永磁体的磁极角度β＝(0.6～0.85)×360°/(2p)，其中p为电机极对数。

一种无刷直流电机，它包括转子组件、电机轴、电机壳、定子组件以及设置在转子组件和定子组件之间的屏蔽套，所述转子组件和定子组件设置在电机壳中。

进一步，所述屏蔽套的开口端做径向延伸后形成前端面，所述前端面径向尺寸与电机壳的径向尺寸相同且外周面形状一致，所述前端面上远离中心孔的方向上设置有螺丝安装孔，所述前端面的正面设置有密封圈安装槽以及与叶轮底板相配合的第一凹部，所述前端面的反面设置有与定子骨架配合的第二凹部，所述屏蔽套底部内表面有凸块，述凸块上设置有凹槽，所述凹槽与电机轴配合安装，所述屏蔽套底部和中间主体部位设置有均匀阵列的方形凸筋，所述凸筋与定子铁芯槽口处配合安装。

进一步，所述屏蔽套以插入的方式与定子组件配合安装，所述电机轴以插入的方式安装到转子组件的轴承内。

一种电子水泵，包括水泵壳、无刷直流电机、隔板、后端盖和控制板组件，所述水泵壳与无刷直流电机内屏蔽套的前端面以及内壁形成水泵的第一腔体，所述无刷直流电机的转子组件置于第一腔体中，所述隔板将电机壳分隔成两个腔体，其中定子组件所在的腔体为第二腔体，所述控制板组件位于第三腔体内并固定在隔板上，所述叶轮的叶片、上盖板和叶轮底板配合后形成多个矩形出水孔，所述后端盖固定在电机壳的后端部。

采用了上述技术方案，本实用新型通过在电机转子铁芯外周面设置凸台，给永磁体的安装提供了定位，安装操作方便，加强了转子包塑体的强度，减小了转子组件旋转时的不平衡量，减小了水泵工作时的振动和噪音；电机轴通过在两个同心的轴承安装孔中的轴承安装固定，避免了转子组件出现卡死现象；转子组件的一体注塑成型设计，不仅缩短了水泵的体积，还提高了水泵高速时运行的稳定性；对永磁体的外形进行优化设计，提升了电机的输出能力。

附图说明

图1为本实用新型的电子水泵的俯视图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为本实用新型的屏蔽套的俯视图；

图4为图3的b-b剖视图；

图5为本实用新型的屏蔽套的主视图；

图6为图5的侧视图；

图7为本实用新型的转子组件注塑完成后的示意图；

图8为本实用新型的转子组件安装叶轮上盖板后的示意图；

图9为本实用新型的转子组件安装叶轮上盖后的轴向剖视图；

图10为本实用新型采用方形凸台的转子组件的径向剖视图；

图11为本实用新型采用燕尾状凸台的转子组件的径向剖视图；

图12为本实用新型采用方形凸台时，永磁体的结构示意图；

图13为本实用新型采用燕尾状凸台时，永磁体的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图2～13所示，一种转子组件，它包括电机转子铁芯11、永磁体12、金属衬套13、轴承14、叶轮底板15和叶片16，电机转子铁芯11外周面轴向设置有凸台111，凸台111的个数与永磁体12个数相同，凸台111最高位置的高度小于永磁体12的外圆和内圆半径之差，凸台111的形状可以是方形。凸台111存在的好处：1、给永磁体12的安装提供了定位，安装操作方便；2、凸台111的最高位置与永磁体12的外侧面形成一个高度差，此位置可以用注塑料来填充，加强了转子包塑体的强度；3、凸台111使得永磁体12粘贴到转子铁芯后，永磁体12的分布对称，减小了转子组件旋转时的不平衡量，减小了水泵工作时的振动和噪音。

如图3～11所示，永磁体12粘贴于电机转子铁芯11外周面并和凸台111间隔排列，电机转子铁芯11中心孔装有金属衬套13，金属衬套13的两端设置有轴承安装孔，前后两个轴承14通过注塑体46包裹在金属衬套13两端的轴承安装孔中，可以保证两个轴承14具有很好的同心度，避免了转子组件在屏蔽套4内旋转时出现卡死现象。叶轮底板15上均匀设置有6个叶片16，6个叶片16与上盖板17配合后形成叶轮，叶轮外圆周面均匀设置有6个矩形出水孔181，电机转子铁芯11、永磁体12、金属衬套13、叶轮底板15和叶片16、轴承14一体注塑成型，不仅缩短了水泵的体积，还减少了转子组件的不平衡量，减小了振动和噪音，利于水泵高速时运行的稳定性。

电机转子铁芯11内孔设有多个开槽112，开槽112的形状不限于图10和图11的形状，开槽112的存在，不仅可以减少转子组件的重量，也对转子组件的注塑有益。

永磁体12的磁极角度β＝(0.6～0.85)×360°/(2p)，其中p为电机极对数，优化后的永磁体12形状如图12所示，图12中磁极角度β＝(0.6～0.85)×360°/(2p)，p代表电机极对数，本实施例中p＝2，β＝54°～76.5°，最优β＝72°。β值改变，会带来电机气隙磁密波形和反电动势波形的变化，最优的β值会使得气隙磁密波形和反电势波形更加接近理想的正弦波波形，这样反电动势的谐波含量少了，可以减小电机的振动和噪音，减小了电机的齿槽转矩和负载转矩波动，电机有效利用的基波增大了，电机输出能力得到提升。

实施例二

如图11所示，相对于上述实施例，本实施例中的凸台111和永磁体12的形状存在如下变形：

凸台111的形状是燕尾状，永磁体12的磁极角度β＝(0.6～0.85)×360°/(2p)，优化后的永磁体12形状如图13所示，图13中磁极角度β＝(0.6～0.85)×360°/(2p)，p代表电机极对数，本实施例中p＝2，β＝54°～76.5°，最优β＝72°。β值改变，会带来电机气隙磁密波形和反电动势波形的变化，最优的β值会使得气隙磁密波形和反电势波形更加接近理想的正弦波波形，这样反电动势的谐波含量少了，可以减小电机的振动和噪音，减小了电机的齿槽转矩和负载转矩波动，电机有效利用的基波增大了，电机输出能力得到提升。

实施例三

如图2～11所示，一种无刷直流电机，它包括转子组件、电机轴2、电机壳3、定子组件以及设置在转子组件和定子组件之间的屏蔽套4，屏蔽套4的底部与屏蔽套4一体成型，转子组件和定子组件设置在电机壳3中。

如图2所示，屏蔽套4的开口端做径向延伸后形成前端面41，前端面41径向尺寸与电机壳3的径向尺寸相同且外周面形状一致，前端面41上远离中心孔的方向上设置有螺丝安装孔44，前端面41的正面设置有密封圈安装槽45以及与叶轮底板15相配合的第一凹部411，前端面41的反面设置有与定子骨架62配合的第二凹部412，屏蔽套4底部内表面有凸块42，凸块42上设置有凹槽，凹槽与电机轴2配合安装，屏蔽套4底部和中间主体部位设置有均匀阵列的方形凸筋43，凸筋43与定子铁芯61槽口处配合安装，屏蔽套4以插入的方式与定子组件配合安装，电机轴2以插入的方式安装到转子组件的轴承14内；

定子组件压入第二腔体内，电机轴2以插入的方式安装到转子注塑组件的中心孔中，避免了转子卡死现象的出现；

凸筋43的存在，加强了屏蔽套4的整体强度，提高了水泵的寿命。屏蔽套4与电机前端盖一体注塑成型，省去了屏蔽套4与前端盖之间的密封圈，降低了生产过程中的屏蔽套4与前端盖之间的漏水风险，缩短了电机的轴向长度，使水泵结构更加紧凑，从而同时减小了水泵的轴向长度，减轻了泵的体积，注塑材料为pps材料，减轻了泵的重量。

实施例四

如图1～13所示，包括水泵壳7、无刷直流电机、隔板71、后端盖72和控制板组件73，水泵壳7与无刷直流电机内屏蔽套4的前端面41以及内壁形成水泵的第一腔体，无刷直流电机的转子组件置于第一腔体中，隔板71将电机壳3分隔成两个腔体，其中定子组件所在的腔体为第二腔体，控制板组件73位于第三腔体内并固定在隔板71上，叶轮的叶片16、上盖板17和叶轮底板15配合后形成多个矩形出水孔181，后端盖72固定在电机壳3的后端部。水泵通电后，控制板组件73输出三相交流电给电机的电枢绕组，并在电枢绕组内产生旋转磁场，旋转磁场带动转子组件做旋转运动，水泵开始工作。

如图2所示，水泵分成3个腔体，第一个腔体位于水泵的最前端，设有进水口和出水口，第二腔体和第三腔体位于水泵后端。其中，屏蔽套4把第一腔体和第二腔体分离开来，避免定子组件进水影响水泵的稳定运行。定子组件在干燥腔体内，转子组件在第一腔体内，形成水循环回路。第三个腔体内容纳控制板组件73，控制板组件73安装在隔板71上，安装水泵后端盖72之后对第三腔体密封。

以上的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。