本发明涉及电机领域，尤其涉及无刷电机的转子及无刷电机。
背景技术：
在无刷电机领域，有一种转子设计，称为内置永磁体，它实际上就是把磁体设置在转子结构的内部，这种结构不仅可以减小转子的直径，更重要的是有聚磁作用，增加了气隙磁通密度，有利于电机的弱磁控制。
现有的内置永磁体的转子设计，具有如下问题：1)内置式永磁体的内部磁路具有损耗，使得有效的磁体转矩和磁阻转矩会变得非常少，性能明显下降；2)安装内置永磁体后，在转子高速旋转的情况下，由于离心力的作用，会出现转子的机械机构不稳定的情况。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种无刷电机的转子设计以及包含该转子设计的无刷电机，以解决前述内置永磁体的无刷电机及其转子所具有的内部磁路损耗过大以及机械结构不稳定问题中的至少一者。
为此，本发明的基本构思是，提供一种包含两种不同冲片的转子铁芯设计。
根据本发明第一方面，提供一种无刷电机的转子，包括：转子铁芯；和转子轴，该转子轴安装在所述转子铁芯内部；其中，所述转子铁芯至少包括第一冲片单元和第二冲片单元，其中，第一冲片单元包括至少一个第一冲片，第二冲片单元包括至少一个第二冲片，所述第一冲片和所述第二冲片具有不同的桥结构特征。
有利地，所述第一冲片和所述第二冲片分别具有不同的内部桥结构，所述内部桥结构在转子铁芯的径向上位于转子铁芯的内部。
优选地，第一冲片具有至少一个沿转子铁芯的周向连续布置的内部桥结构。
优选地，第一冲片的内部桥结构在径向上设置在转子铁芯的固化物填充孔与用于安装转子轴的中心轴孔之间。更优选地，第一冲片包括多个弧形的内部桥结构，所述多个弧形的内部桥结构沿转子铁芯的周向环接，从而总体形成圆形。
附加地或替代地，第二冲片具有至少一个沿转子铁芯的周向不连续布置的内部桥结构。
优选地，第二冲片的内部桥结构设置在转子铁芯的固化物填充孔与用于安装转子轴的中心轴孔两者的径向外侧。更优选地，第二冲片包括多个弧形的内部桥结构，所述多个弧形的内部桥结构沿转子铁芯的周向间断地且均匀地分布。
优选地，各个第一冲片单元与各个第二冲片单元沿转子铁芯的轴向交替叠加地布置。
优选地，每个第一冲片单元由两个第一冲片组成，每个第二冲片单元由两个第二冲片组成。
可选地或附加地，第一冲片和第二冲片中的两者均包括外部桥结构，或者第一冲片和第二冲片中仅一者包括外部桥结构，而第一冲片和第二冲片中另一者的外缘构造成间隔开的弧形段形式，相邻的弧形段之间不通过外部桥结构连接，其中，外部桥结构在转子铁芯的径向上位于转子铁芯的外缘处。
优选地，每个外部桥结构分别桥接其周向两侧的冲片区段，其中，各个外部桥结构的外围轮廓相对于各个冲片区段的外围轮廓径向向内凹进。
优选地，转子铁芯的外围周边上设有凹槽，所述凹槽靠近各个冲片区段的周向两侧并且平行于转子铁芯的轴向延伸，以便于在通过冲压形成外部桥结构和冲片区段的外围轮廓时的定位。
一般地，转子铁芯可包括至少一个磁体安装孔，所述磁体安装孔沿转子铁芯的轴向延伸，至少一个磁体安装于相应的磁体安装孔中并通过注塑工艺固定。有利地，在所述注塑工艺之后，所述不同的内部桥结构能够引起不同方向上的力的作用，从而有利于转子内部各部分的固定。由此能够进一步增强转子在高速旋转过程中机械结构可靠性。
优选地，在所述注塑工艺中使用工程塑料或塑胶并使其固化。
根据本发明的第二方面，提供一种无刷电机，其可包括定子、端盖、支撑轴承和电气连接头，其中，所述无刷电机还可包括前述转子。
与现有技术相比，本发明提供的无刷电机的转子及包含该转子的电机具有内部磁路损耗小、机械结构稳定的优点，能够进一步增强转子在高速旋转过程中机械结构可靠性，还能够显著减少磁通量的内耗，从而大幅提高电机性能并降低成本。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明的优选实施例，其中：
图1是根据本发明一个优选实施例的无刷电机转子的转子铁芯的示意性立体图；
图2a和图2b是图1所示转子铁芯中的两种冲片的俯视图；
图3是图1所示转子铁芯与磁体组装后形成的组件的示意性立体图；
图4a是图2b所示冲片的示意性立体图；
图4b是图4a所示冲片的示意性局部放大视图；
图5是图1所示转子铁芯与塑料或塑胶灌封以及磁体在装配之前的示意性爆炸图；
图6是图5所示各部分组成的转子总成的示意性立体图；
图7是根据本发明另一个优选实施例的无刷电机转子的转子铁芯的示意性立体图；以及
图8a和图8b是图7所示转子铁芯中的两种冲片的俯视图。
具体实施方式
下面将参照附图并通过优选实施例来描述本发明所述的无刷电机的转子及包含该转子的无刷电机。
典型的无刷电机的转子可包括圆柱体形的转子铁芯100，100’(如图1和7所示)和转子轴(未示出)，且转子轴安装在转子铁芯100，100’内部、具体地说安装在转子铁芯100，100’的中心轴孔4，4’中，以使得转子铁芯100，100’可以带动转子轴一起转动。转子铁芯100，100’的材料优选为硅钢。
图1至4b示出了根据本发明一个优选实施例的无刷电机转子的转子铁芯100。该转子铁芯100包括第一冲片单元和第二冲片单元。第一冲片单元包括至少一个第一冲片，第二冲片单元包括至少一个第二冲片。如下文将要详细描述地，第一冲片和第二冲片具有不同的桥结构特征。
图2a和图2b分别示出了根据本发明一个优选实施例的第一冲片2和第二冲片3。如图2a和图2b所示，在该优选实施例中，第一冲片2和第二冲片3可分别具有不同的内部桥结构21和31，所述内部桥结构21，31在转子铁芯100的径向上位于转子铁芯100的内部。
具体而言，如图2a所示，第一冲片2可具有至少一个沿转子铁芯100的周向连续布置的内部桥结构21。该内部桥结构21在径向上设置在转子铁芯100的固化物填充孔22与用于安装转子轴的中心轴孔4之间。该固化物填充孔22可与位于其周向两侧的两个磁体安装孔6连通。
优选地，第一冲片2可包括多个弧形的内部桥结构21，所述多个弧形的内部桥结构21可沿转子铁芯100的周向环接，从而总体形成圆形。
如图2b所示，第二冲片3可具有至少一个沿转子铁芯100的周向不连续布置的内部桥结构31。该内部桥结构31设置在转子铁芯100的固化物填充孔32与用于安装转子轴的中心轴孔4两者的径向外侧。类似地，该固化物填充孔32也可与位于其周向两侧的两个磁体安装孔6连通。
优选地，第二冲片3可包括多个弧形的内部桥结构31，所述多个弧形的内部桥结构31沿转子铁芯100的周向间断地且均匀地分布。
如图2a和2b所示，第一冲片2和第二冲片3可分别包括外部桥结构25和35。外部桥结构25，35在转子铁芯100的径向上位于转子铁芯100的外缘处。每个外部桥结构25，35分别桥接其周向两侧的冲片区段27，37。有利的是，各个外部桥结构25，35的外围轮廓相对于各个冲片区段27，37的外围轮廓径向向内凹进。这使得外部桥结构25，35进一步变细，从而进一步减少了漏磁并提高了电机性能。
优选地，转子铁芯100的外围周边上可设有凹槽5。凹槽5可靠近各个冲片区段27，37的周向两侧并且平行于转子铁芯100的轴向延伸，以便于在通过冲压形成外部桥结构25，35和冲片区段27，37的外围轮廓时的定位。凹槽的设计因此提高了降低的加工的难度并提高了生产成品率。
优选地，由第一冲片2组成的各个第一冲片单元与由第二冲片3组成的各个第二冲片单元可沿转子铁芯100的轴向交替叠加地布置。更优选地，每个第一冲片单元由两个第一冲片2组成，每个第二冲片单元由两个第二冲片3组成。也就是说，在转子铁芯100的轴向上连续两个第一冲片2与连续两个第二冲片3交替布置。本领域技术人员可以理解，各个冲片单元的冲片数量可以根据单个冲片的厚度并且考虑到转子的电磁性能与机械性能的平衡而定，例如可以是一个、两个、三个或者更多个。
各个冲片2和/或3之间通过铆接点23和33(参见图2a和2b)彼此连接。
典型地，转子铁芯100包括至少一个磁体安装孔6(参见图1)。磁体安装孔6通常沿转子铁芯100的轴向延伸。如图3和图5所示，至少一个磁体200可安装于相应的磁体安装孔6中并通过注塑工艺固定。磁体安装孔6可为沿转子铁芯100的轴向延伸的、具有近似长方形的横截面的长形孔，并且其近似长方形的横截面的纵向对称轴线基本上位于转子铁芯100的径向方向上。优选设有多个磁体安装孔6，所述多个磁体安装孔6优选沿转子铁芯100的周向均布。磁体200优选为永磁体，其形状与磁体安装孔6相匹配。这种磁体200在转子铁芯100中的径向内置设计，可为转子提供附加的磁阻转矩，同时实现弱磁控制。
优选地，在注塑工艺中可使用工程塑料或塑胶并使其固化，从而利用塑料或塑胶灌封物300灌封由转子铁芯100与磁体200组成的组件并形成转子总成400(参见图5和图6)。固化物的作用在于：不仅可以降低无效的内部磁路消耗，而且增强了转子在高速旋转过程中的机械结构可靠性。
在注塑工艺之后，不同的内部桥结构21，31能够引起不同方向上的力的作用，从而有利于转子内部各部分的固定。由此能够进一步增强转子在高速旋转过程中机械结构可靠性。
图7至图8b示出了根据本发明另一个优选实施例的无刷电机转子的转子铁芯100’。图7至图8b所示的实施例可具有与根据图1至图4b所示实施例相同的技术特征，为了简明起见，对于这些相同的技术特征在此不再赘述，下面仅描述两者的不同之处。转子铁芯100’的各个技术特征中，与转子铁芯100相应的技术特征以相同的数字再加注单引号进行标记。
如图8a和8b所示，第一冲片2’和第二冲片3’中仅一者(例如第一冲片2’)包括外部桥结构25’，而第一冲片2’和第二冲片3’中另一者(例如第二冲片3’)的外缘构造成间隔开的弧形段(36’)的形式。在此，相邻的弧形段(36’)之间不通过外部桥结构连接，而是以间隙38’间隔开。由此，能够进一步地显著减少无效的内部磁路消耗，进而大幅提高电机性能
类似的，各个冲片2’和/或3’之间通过铆接点23’和33’彼此连接。
本领域技术人员可以设想，前文已经说明的图1至图6所示实施例中的各个技术特征与图7至图8b所示实施例中的各个技术特征可以任意地、合理地组合。
此外，根据本发明一个优选实施例，无刷电机可包括定子、端盖、支撑轴承和电气连接头，并且还包括根据前述的转子。
工业实用性
与现有技术相比，本发明提供的无刷电机的转子及包含该转子的电机具有内部磁路损耗小、机械结构稳定的优点。具体而言，由于本发明的转子铁芯包含不同种类的冲片单元，其中，组成不同冲片单元的冲片互不相同，而每个冲片单元内部则由相同的冲片组成，不同种类的冲片彼此具有不同的内和/或外桥结构特征，各个冲片单元交替叠加并铆接形成转子铁芯。由于转子铁芯可以由具有不同的内部桥结构，因此在转子铁芯中插入磁体并在间隙灌入熔融塑料或塑胶后，形成的包胶层会由于内嵌且交替分布的不同内部桥结构在相反方向上引起拉力作用而被牢牢固定，其原理类似于钢筋混凝土结构中的钢筋所起的作用。从而大大提高了转子在高速下抗离心力的能力，同时增强了转子的机械强度，因此进一步提高了在高转速情况下的机械性能。此外，由于转子铁芯可以具有不同的外部桥结构特征，例如，根据本发明的转子铁芯包含由这样的冲片组成的冲片单元，该冲片的各个冲片区段的外边缘之间以间隙隔开而不是通过外部桥结构彼此连接，由此使得转子铁芯的外周形成“窗口”，因而能够大大减少无效的内部磁路消耗，从而显著提高电机性能并降低成本。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种组合、变更与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。