用于电机的转子组件及包括该转子组件的电机的制作方法

本实用新型涉及一种用于电机的转子组件，更具体地涉及一种由包括端部和筒壁的圆筒形磁环以及注塑到端部的注塑体构成的转子组件。此外，本实用新型还涉及一种包括这样的转子组件的电机。

背景技术：

在现有技术中，转子组件包括磁环和注塑体，但磁环结构往往较为复杂，这相应地导致注塑体结构复杂，使得整个转子组件的注塑及加工成本较高且耗时；同时这样复杂的结构使得制造精度低、磁环与注塑体的相对定位偏差大，容易导致注塑体开裂、脱出等问题，严重影响转子组件的性能和使用寿命。并且，磁环使用材料较多，这一方面导致材料成本较高，这进一步增加了转子组件的制造成本；另一方面这使得其质量更高，转动惯量大，导致电机噪音及抖动问题。

技术实现要素：

本实用新型的第一主题在于通过提出一种改进的转子组件来克服现有技术中存在的上述缺点。

根据本实用新型的第一主题的一个实施例，提出一种用于电机的转子组件，该转子组件包括磁环和注塑体，其中，磁环为中空圆筒形，并且磁环包括大体上圆板状的端部和从端部的外周边轴向延伸的筒壁，在端部的中心设置有开口，磁环还包括沿周向规则地交替地分布的磁极，即N极和S极；注塑体通过开口注塑到磁环的端部。

如此形成的磁环为中空的，这样可以减小磁环的体积并因此减少磁环所用的材料，从而节省磁环的制造成本。此外，这样的磁环结构简单，降低了加工难度。同时，磁环质量减少，使得转子组件的质量相应减少，从而降低了转动惯量，有效改善了电机噪音和抖动问题。

根据该实施例的一个方面，磁环的筒壁的内直径e与磁环的筒壁的外直径f的比值在1/5至4/5的范围内。

根据一个优选的实施例，磁环筒壁的内直径e与磁环筒壁的外直径f的比值为5/7，这样的设计使得可以在减少磁环材料节省制造成本的同时，保持磁环的最佳性能。

在一个变型中，筒壁的内表面沿着轴向方向形成直筒；在另一个变型中，筒壁的内表面可以沿着轴向方向形成渐缩筒。

在根据本实用新型的转子组件中，注塑体通过其注塑结合部与磁环的端部接合。在一个具体的实施例中，注塑体的注塑结合部包括与该注塑体一体成型的第一凸缘和第二凸缘，第一凸缘接触磁环端部的远离筒壁的第一表面，第二凸缘接触磁环端部的与第一表面相对的第二表面，使得端部夹置在第一凸缘与第二凸缘之间。

由此，注塑体通过其注塑结合部与磁环端部紧密结合，确保了磁环与注塑体之间的固定，尤其是轴向上的固定，可以有效地防止注塑体的开裂、脱出等风险，改善了转子组件的性能和使用寿命。

优选地，在磁环端部的第一表面上设置凹陷部，注塑体注塑结合部的第一凸缘接合该凹陷部，用于在确保注塑体与磁环之间的轴向固定的同时还增强它们之间的周向固定。

根据本实用新型的转子组件的一个实施例还包括与注塑体一体成形的止逆部，该止逆部包括止逆棘轮，止逆棘轮的数量例如为三个，但不限于三个，例如可以是一个、两个、四个等。该止逆部通过其止逆棘轮与对应的止逆爪的协作来控制单机的单向旋转，并在电机逆向旋转时防止将电机扭矩传输到下游传动部件。该止逆部例如可以位于注塑体注塑结合部的第一凸缘上。

优选地，在磁环的端部中设置有定位部，其用于在注塑时确定磁环的磁极与注塑体之间的相对位置关系。具体地，在磁环的端部中设置的定位部与磁环的磁极之间满足一定的相对位置关系，同时这样的定位部可以方便地观察到将注塑体注塑到磁环端部时所用模具中的定位柱，从而确保以更高的精度将定位部与定位柱对准，并因此以更高的精度确保磁环的磁极与注塑体之间的相对位置关系。

在一个实施变型中，定位部为在磁环端部中与开口一体地形成的切口；在另一个实施变型中，定位部为在磁环端部中与开口分离地形成的切口。

由于这样的切口形式的定位部的存在，在注塑体的注塑过程中形成了进入定位部中的注塑体部分，这样的注塑体部分使得可以进一步增强磁环与注塑体之间的周向紧固。

在这样的实施例中，在注塑体中形成与定位部对应的定位孔，这样形成的定位孔用于在注塑止逆部时用作确定止逆部的止逆棘轮的位置和取向以及止逆棘轮相对于磁环的磁极之间的位置和取向的参考。

具体地，如上所述，止逆部用于通过止逆棘轮与对应的止逆爪的协作来控制电机的单向旋转，而止逆棘轮需要满足一定的位置和取向并需要满足与磁环的磁极的一定的相对位置关系才能确保不与止逆爪不适当地锁死，并有效防止传递电机的逆向扭矩，从而确保将满足方向要求的电机扭矩输出。这样的定位部和定位孔的设置，使得可以更加容易并更加精确地确定止逆棘轮的位置和取向及其与磁环磁极的相对位置。

在该实施例中，定位孔穿过注塑体的注塑结合部的第一凸缘。

根据本实用新型的转子组件的一个实施例的注塑体还包括齿轮部，该齿轮部设置在注塑体的靠近磁环端部侧的第一端处，用于传输电机的扭矩。

根据本实用新型的转子组件的一个实施例的注塑体还包括电机轴接合部，该电机轴接合部设置在注塑体的与第一端相对的第二端处，用于与电机轴接合，从而使得电机轴可以穿过注塑体的中心孔。

在这样的转子组件中，在注塑体的第二端处，磁环的筒壁与注塑体通过一空间至少部分地分离。

根据本实用新型的第二主题的一个实施例，还提出了一种电机，其包括如上所述的转子组件。

此外，该电机还包括线圈组件、用于容纳线圈组件的电机外壳、和独立于电机外壳的线圈护套和出线盒，线圈组件通过其接线端子与联接线连接导通，从而与外部电源导通，所述线圈护套和所述出线盒被配置为容纳并保持所述接线端子和所述联接线，并将所述接线端子和所述联接线与外界隔离。

由此，在这样的实施例中，仅仅线圈护套与出线盒支撑带电部件。这样的设计使得可以仅仅线圈护套与出线盒由耐燃、耐温级别较高的材料制成，诸如PA66尼龙、PC合金或PP聚丙烯等，而不再支撑带电部件的电机外壳可以使用不同于线圈护套与出线盒的材料的其它更为普通的材料制成。这样，大幅减少了耐燃、耐温级别较高的更为昂贵的材料的使用，从而使得可以在增强安全性的同时大幅降低电机的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下文中将对本实用新型实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。在附图中：

图1和2分别以不同角度示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的排水电机的外观视图，根据本实用新型的转子组件和电机应用于该排水电机中；

图3示出了图1和图2中示出的排水电机去除了壳盖后的示意图；

图4示出了图1和图2中示出的排水电机的分解视图；

图5详细示出了根据一个示例性实施例的牵引系统的分解图；

图6和图7分别示出了图1和2中示出的排水电机进行牵引时和排水电机保持时的内部剖面视图；

图8详细示出了根据一示例性实施例的回复控制系统的分解图；

图9示出了根据本实用新型的转子组件的一个实施例的立体图；

图10示出了图9中所示的转子组件的俯视图；

图11示出了该转子组件沿图10中的剖切线A-A的局部剖视图；

图12示出了根据本实用新型的转子组件的磁环的一个实施例的立体图；

图13示出了图12中的磁环沿剖切线B-B的剖视图；

图14示出了根据本实用新型的转子组件的一个实施例的磁环的磁极分布以及磁环的磁极与磁环端部中的定位部的相对定位；

图15示出了根据本实用新型的转子组件的一个实施例的俯视图，其中示出了磁环磁极、注塑体中的定位孔与止逆部的止逆棘轮以及它们彼此之间的相对定位；

图16示出了根据本实用新型的电机的一个实施例的分解立体图；

图17示出了根据本实用新型的一个实施例的排水电机在使用时的放置取向，其中排水电机被放置为电机的引出线向下延伸。

具体实施方式

为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

参见附图1-4，其示出了一排水电机，根据本实用新型的转子组件410 和电机400应用于该排水电机中。其中，图1和2分别以不同角度示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的排水电机的外观视图，图3展示了所述排水电机去除了壳盖110后的示意图，图4展示了所述排水电机的分解视图。

从附图可以看出，排水电机主要包括排水电机外壳100、牵引系统200、回复控制系统300、电机400。

排水电机外壳100由彼此接合的壳体120和壳盖110形成，以容纳和承载电机400、牵引系统200和回复控制系统300，且为其提供防护。

电机400为排水电机的牵引系统200和回复控制系统300的动力源，并支撑牵引系统200及回复控制系统300。

牵引系统200为排水电机的执行机构，其在电机400的带动下进行动作，例如通过牵引绳280带动和保持外部负载，例如洗衣机排水阀的阀门。当电机400停止动力输出时，牵引系统200借助于来自外部负载的力而回复。

回复控制系统300为排水电机的控制机构，其用于控制牵引系统200的牵引和回复。

图5详细展示了根据一示例性实施例的牵引系统200的分解图，图6和图7分别展示了排水电机进行牵引时和排水电机保持时的内部剖面视图。牵引系统200包括离合杆210、离合轮220、压簧230、离合止逆轮240、行星轮组件250(包括行星内齿轮251、行星轮252、行星传出齿轮253)、平衡轮290、牵引过渡轮260、输出轮270、牵引绳280。

牵引系统200的工作过程如下。

牵引前，离合杆210处于初始位置，离合轮220的下凸台与离合杆210 的A面接触。由于排水电机外壳100的限制，使得压簧230被压缩(如图6 所示)。在压簧230的作用下，离合轮220与离合止逆轮240啮合。

电机通电后，转子组件转动，回复控制系统300工作，使得回复控制系统300的复位轮380旋转到卡住平衡轮290的位置，使平衡轮290无法旋转。这样，与平衡轮290啮合的行星内齿轮251无法旋转。同时，随着电机通电，牵引系统200也开始动作，转子带动离合轮220旋转。此时，处于初始位置的离合杆210使得离合轮220与离合止逆轮240啮合，而行星内齿轮251由于其啮合于静止的平衡轮290而处于静止，因此，转子扭矩的传递路径为：离合轮220→离合止逆轮240→行星轮252→行星传出齿轮253→牵引过渡轮 260→输出轮270，最终，输出轮270转动，并通过固定到该输出轮270的牵引绳280带动负载。

输出轮270旋转到一定位置后，其输出轮270拨杆与离合杆210拨杆相碰，拨动离合杆210，使离合杆210转动。由于离合杆210的转动，其与离合轮220的接触表面由A面经斜面向B面过渡，从而离合轮220与离合止逆轮240的轴向间隙逐渐加大。最终离合杆210转动到第二位置(例如转动了约18°)，压簧230被释放(如图7所示)，使得离合轮220与离合止逆轮 240不再啮合，运动传递发生中断，输出轮270停止运转。同时，处于第二位置的离合杆210通过其钩子钩住离合止逆轮240，这样，离合止逆轮240、行星内齿轮251、行星轮252均无法转动，故输出轮270无法被负载拉回，排水电机处于保持状态。

电机断电后，回复控制系统300复位，回复控制系统300的复位轮380 释放平衡轮290，使得平衡轮290及行星内齿轮251能够旋转，故电机无法保持负载。在负载的作用下，输出轮270被带动，此时输出轮270的拨杆使离合杆210朝向第一位置旋转，从而离合轮220与离合杆210接触面由B面向A面过渡，压簧230重新因轴向间隙缩小被压缩。离合杆210旋转回到第一位置，整机回复结束。

图8详细展示了根据一示例性实施例的回复控制系统300的分解图。回复控制系统300包括止逆爪310、止逆爪齿轮320，磁钢轴齿340、扭簧350、磁钢轮360、铝圈齿轮370370、回复过渡轮330、拉簧390、复位轮380。

转子组件轴齿与止逆爪齿轮320啮合，止逆爪310位于止逆爪齿轮320 下方，与止逆爪齿轮320滑动连接，止逆爪齿轮320与磁钢轴齿340啮合，磁钢轮360通过扭簧350与磁钢轴齿340传动，磁钢轮360位于铝圈齿轮370 内部，两者上端面配合接触，周围不接触，铝圈齿轮370与回复过渡轮330 啮合，回复过渡轮330的轴齿与复位轮380啮合，拉簧390一端与复位轮380 上的钩子连接，另一端与壳体120连接。

回复控制系统300的工作过程如下。

电机通电后，电机转子带动止逆爪齿轮320，经过磁钢轴齿340、扭簧 350带动磁钢轮360旋转，从而产生磁场涡旋力，以带动铝圈齿轮370，铝圈齿轮370经由回复过渡轮330带动复位轮380旋转，使得复位轮380卡住牵引系统200的平衡轮290，使得牵引系统200可进行如前文所述的牵引动作。

电机断电后，转子停止旋转，从而磁钢轮360停止，磁场涡旋力消失，使得回复控制系统300的复位轮380受拉簧390力能回复至初始位置，进而释放牵引系统200的平衡轮290，使得牵引系统200能够在外部负载的作用下逆向旋转而正常回复。

参考图9至图13，图9示出了根据本实用新型的第一主题的一个实施例的转子组件410的立体视图，图10示出了图9中所示的转子组件410的俯视图，图11示出了沿着图10中的剖切线A-A所获得的该转子组件410的局部剖视图，图12示出了转子组件410的磁环411的立体图，图13示出了图 12中的磁环411沿剖切线B-B的剖视图。如图9至13所示，根据本实用新型的一个实施例的转子组件410包括磁环411和注塑体412，注塑体412通过磁环411的端部414中的中心开口417注塑到磁环411。

如图11至图13所示，为了减少磁环所用的材料并简化磁环的结构，从而降低磁环的成本并提高磁环的性能，根据本实用新型的转子组件410的磁环411被设计为圆筒形，这样的磁环411包括大体上圆板状的端部414和从端部414的外周围轴向延伸的筒壁415，在端部414中设置有中心开口417，以使得注塑体通过该开口417注塑到端部414。磁环411还包括在周向上规则地交替地分布的磁极，即N极和S极。这样的磁环411是中空的，并且开口417的直径小于筒壁415的内直径e，筒壁415的内直径e与筒壁415的外直径f的比值在1/5至4/5的范围内，这相比于现有技术的磁环显著减少了磁环体积和磁环所使用的材料，降低了材料成本，并使得磁环的结构简单，尺寸精度更高，更能保证其性能要求。

根据一个优选的实施例，如图13所示，筒壁415的内直径e与筒壁415 的外直径f的比值为5/7。这样的磁环411能够达到最佳工作性能。

替代地，磁环411的筒壁415的内表面不是沿着轴向方向形成直筒，而是沿着轴向方向形成渐缩筒。

在将注塑体412注塑到磁环411时，注塑体412被成形为通过注塑结合部413与磁环411的端部414接合。如图11所示，注塑体412的注塑结合部413包括与该注塑体412一体成形的第一凸缘418和第二凸缘419，磁环 411的端部414的远离筒壁415的第一表面428接触第一凸缘428，端部414 的与第一表面428相对的第二表面429接触第二凸缘419，使得端部414夹置在第一凸缘418与第二凸缘419之间。这样的注塑结合部413使得可以保证磁环与注塑体之间的紧固，尤其是轴向的紧固，从而确保了注塑体不会出现开裂、脱出等问题。

在一个优选的实施例中，磁环411的端部414的第一表面428上设置有凹陷部432，第一凸缘418接合该凹陷部432，这样的接合可同时确保磁环 411与注塑体412之间的轴向固定并增强它们之间的周向固定。

参考图9至图11，根据本实用新型的转子组件410还包括与注塑体412 一体成形的止逆部430，止逆部430例如位于注塑体412的注塑结合部413 的第一凸缘418上。且该止逆部430包括至少一个止逆棘轮431，该止逆部 430通过其止逆棘轮431与对应的止逆爪的协作来控制电机的单向旋转。具体地，电机400为保证正常工作只能在一个方向上输出扭矩，为此，当电机逆向旋转时，止逆爪抵靠止逆棘轮431的止逆面，以阻止将电机逆向旋转的扭矩传递到下游的传动部件。

为了在注塑过程中便于确定磁环411的磁极与注塑体412之间的相对位置，如图12和图14所示，在磁环411的端部414中设置有定位部416。在磁环411中，沿周向规则地交替地设置有多个N、S极，如在本实施例中，共八个彼此交替N级和S极。在端部414中设置定位部416使得可以在注塑体的注塑过程中更加方便地观察到注塑模具中的竖直设立的定位柱，并通过将定位部416与对应的定位柱对准来以更高的定位精度确定磁环411的磁极与注塑体412之间的相对角度。定位部416的数量至少为一个，优选地为直径地对称的两个。在一个实施例中，定位部416形成为与磁环411的端部414 中开口417一体的切口。在替代实施例中，定位部416形成为与开口417分离的切口。

此外，由于定位部416的存在，在注塑体的注塑过程中形成了进入定位部416中的注塑体部分，这样的注塑体部分使得可以进一步增强磁环411与注塑体412之间的周向紧固。

在注塑过程中，定位部416与模具中的定位柱对准，然后进行注塑体412 的注塑。这样，由于定位柱的存在，在注塑完成后在注塑体412中形成了与其一体的定位孔426，且因此该定位孔426与对应的定位部416对准。定位孔426形成于注塑体412中而不是磁环411中，在保证精确定位的同时还可以保证磁环411的性能。

在该实施例中，为了防止止逆棘轮431与对应的止逆爪不适当地锁死或阻碍电机的正常工作，止逆棘轮431的位置与取向以及其与磁环411的磁极之间的相对位置关系需要满足一定要求，如图15所示。定位孔426的存在使得可以方便地定位止逆棘轮431并确定其与磁环411的磁极之间的相对位置。在一个实施例中，定位孔426穿过注塑体412的注塑结合部413的第一凸缘418。

如图9和图11所示，根据本实用新型的转子组件410的注塑体412还包括齿轮部425，该齿轮部425设置在注塑体412的靠近磁环端部414侧的第一端423处，用于传输电机的扭矩。

如图11所示，根据本实用新型的转子组件410的注塑体412还包括电机轴接合部427，其设置在注塑体412的与第一端423相对的第二端424，该电机轴接合部427用于接合电机轴，使得电机轴穿过注塑体的中心孔434。

在这样的转子组件410中，如图11所示，在注塑体412的第二端424 处，注塑体412与磁环411的筒壁415至少部分地通过空间V分隔开。

根据本实用新型的电子组件简化了磁环结构，降低了加工及注塑难度；同时减少了磁环材料，降低了电机成本。此外，还提高了转子组件的尺寸稳定性及使用寿命，避免了诸如注塑开裂、注塑体脱出等风险。并且，由于本技术方案中的磁环结构简化，转子组件外形简单，测量更加方便，可以简化入库及过程检验流程。而且由于转子组件质量的下降，使得转动惯量减少，在很大程度上改善了电机的噪音及抖动问题等。

图16示出了根据本实用新型的第二主题的一个实施例的电机400，该电机400包括如上所述的根据本实用新型的第一主题的转子组件410。此外，该电机400还包括线圈组件462，用于容纳线圈组件462的电机外壳461，和独立于电机外壳461的线圈护套463及出线盒464。线圈组件462通过其接线端子465与联接线466连接导通，从而与外部电源导通，接线端子465 及其与联接线466的连接部位容纳并支撑在线圈护套463与出线盒464中，之后线圈护套与出线盒464之间通过熔焊工艺等被密封，使得接线端子465 及其与联接线466的连接部位通过线圈护套463与出线盒464与外界隔离。

由此，电机外壳461不再支撑带电部件，而仅仅线圈护套463与出线盒 464支撑带电部件。这样的设计使得可以仅仅线圈护套463与出线盒464由耐燃、耐温级别较高的材料制成，诸如PA66尼龙、PC合金或PP聚丙烯等，而电机外壳461可以使用不同于线圈护套463与出线盒464的材料的其它更为普通的材料制成。这样，在增强安全性的同时可以使得电机的成本大幅降低。

此外，如图16所示，联接线466包括用于连接外部电源的引出线部分 467，引出线部分467被引导为延平行于电机400的中心轴线Y的方向延伸。在一中优选的实施方式中，根据本实用新型的排水电机在实际使用时，其被安置为使得电机400的引出线部分467向下延伸，如图17所示，以使得水流顺引出线部分467向下流动，而不会进入排水电机内部。

上文中参照优选的实施例详细描述了本实用新型所提出的转子组件的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本实用新型理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本实用新型提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本实用新型的保护范围。

附图标记列表

100 壳体组件

110 壳盖

120 壳体

200 牵引系统

210 离合杆

220 离合轮

230 压簧

240 离合止逆轮

250 行星轮组件

251 行星内齿轮

252 行星轮

253 行星传出齿轮

260 牵引过渡轮

270 输出轮

280 牵引绳

290 平衡轮

300 回复控制系统

310 止逆爪

320 止逆爪齿轮

330 回复过渡轮

340 磁钢轴齿

350 扭簧

360 磁钢轮

370 铝圈齿轮

380 复位轮

390 拉簧

400 电机

410 转子组件

411 磁环

412 注塑体

413 注塑结合部

414 端部

415 筒壁

416 定位部

417 开口

418 第一凸缘

419 第二凸缘

423 注塑体的第一端

424 注塑体的第二端

425 齿轮部

426 定位孔

427 电机轴接合部

428 第一表面

429 第二表面

430 止逆部

431 止逆棘轮

461 电机外壳

462 线圈组件

463 线圈护套

464 出线盒

465 接线端子

466 联接线

467 引出线

V 空间。