一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构的制作方法

本发明属于电机技术领域，特别是涉及一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构。

背景技术：

无刷直流电机是在传统的有刷直流电机的基础上发展而来的，取消的机械换相装置——电刷，保留了直流电机调速方便的优点，其性能可靠、无磨损、故障率低、效率高，在家电领域得到了广泛应用；永磁同步电机和无刷直流电机结构类似，一般认为，母线电压为直流的电机为无刷直流电机，母线电压为正弦交流的电机为永磁同步电机。

对于旋转电机，一般磁钢在转子上，电枢在定子上，这样可以省略电刷，节约成本并提高电机的可靠性。内转子电机的磁钢与轴的固定一直以来都是个难题，设计不合理便会限制电机的转速和输出转矩。电机的磁钢保护套的作用一方面是保护磁钢免受冲击而损坏，另一方面是将磁钢与轴牢牢的固定在一起，在磁钢和轴之间起到传递扭矩的作用。现在工业上常用的固定结构是，将轴与磁钢定位后，通过注塑一体化成型，这种工艺方法简单高效，生产效率高，对于扭矩不大的电机很适用。但是当电机启动频繁或扭矩突变的情况下，这种结构很可能与轴发生脱落，损坏电机甚至损坏家用电器。对此，很多研究人员提出了很多改进方法。

中国专利cn109347231a公开了一种新型磁钢挡板结构，包括转子和挡板，所述转子的外侧壁上周向设置有多个磁钢，每相邻的两个所述磁钢之间均通过隔板隔开，多个所述隔板与转子之间的连接方式均为焊板，每个所述隔板上均依次套设有圆环、弹簧和抵板，所述挡板的前侧开设有与多个抵板相匹配的圆形抵槽。但是这种结构有明显的缺点：1、加大了转子与定子之间的气隙，导致漏磁加大，磁场对转子的作用力减小，输出扭矩减小；2、转子对线圈的反电动势减小，导致电流增大，耗电增加，电机发热。

中国专利cn208806672u公开了一种内转子无刷电机转子及使用该转子的内转子无刷电机，包括磁铁、锁紧组件及转轴，简单紧凑、安装所占空间更小，并且提提高了转子的动平衡，适用于低转矩高速电机。但是轴与衬套的连接仍依靠过盈配合，不利于电机转矩的输出，限制了电机的使用寿命。

中国专利cn109412292a提供了一种转子组件和电机，转子组件包括转轴、磁钢和钢套，磁钢的外壁设置有螺旋型凹槽，钢套能够卡设与所述螺旋型凹槽中，以对所述磁钢形成螺旋形缠绕固定。这种方式结构简单，便于加工，但是转轴直径较大，磁钢厚度较大，增加转动惯量的同时也浪费材料，并且没有固定磁钢与转轴的周向力和轴向力。

综上可见，目前有很多专利介绍了转轴与磁钢的固定方式，但是在固定连接的关键技术中或多或少有缺失，例如：周向和轴向的固定、力矩的传递、拆卸方便、节省材料、制造简单等技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种轴向周向固定可靠，拆卸方便，适用于大扭矩输出，使用寿命长的用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构，其包括转轴，沿所述转轴轴向依次套装有第一磁钢保护套、磁钢本体和第二磁钢保护套，所述第一磁钢保护套和第二磁钢保护套分别与所述磁钢本体的两端相连；

所述转轴上设有键和销，所述键和销分别在所述第一磁钢保护套和所述第二磁钢保护套上形成轴向限位；

所述磁钢本体的中心设有圆柱孔，所述磁钢本体与所述第一磁钢保护套连接的一端端部设有多个沿圆周方向等距间隔布置的凹槽；

所述第一磁钢保护套设有第一端板和固设于所述第一端板中心的第一圆柱，所述第一圆柱与所述圆柱孔的一端过盈配合，所述第一圆柱的中心设有与所述转轴过盈配合的第一轴孔，所述第一轴孔的孔壁设有键槽，所述第一端板的内端面上设有多个与所述凹槽配合的凸台；

所述第二磁钢保护套设有第二端板和固设于所述第二端板中心的第二圆柱，所述第二圆柱与所述圆柱孔的另一端间隙配合，所述第二圆柱的中心设有与所述转轴间隙配合的第二轴孔；

所述第一圆柱的端部设有榫头，所述榫头的外周设有旋扣，所述第二圆柱的端部设有与所述榫头接合的榫槽，所述榫槽的槽壁设有与所述旋扣旋入的旋扣槽，所述旋扣的旋入方向与转子的旋转方向相反。

作为本发明优选的方案，所述旋扣设有多个且沿圆周方向等距间隔布置，所述旋扣槽设有多个且沿圆周方向等距间隔布置。

作为本发明优选的方案，所述第一圆柱和所述第二圆柱均设有多个沿圆周方向等距间隔布置且轴向连通的导流孔。

作为本发明优选的方案，所述第一端板的外端面上开设有多个沿圆周方向等距间隔布置的第一调节孔，所述第一调节孔内设有第一配重块；所述第二端板的外端面上开设有多个沿圆周方向等距间隔布置的第二调节孔，所述第二调节孔内设有第二配重块。

作为本发明优选的方案，所述转轴的两端分别连接有轴承。

作为本发明优选的方案，所述轴承的外端面设有密封圈。

作为本发明优选的方案，所述第二端板的外端面上设有多个沿圆周方向等距间隔布置的l形垫台，所述l形垫台上设有陶瓷片，所述陶瓷片与所述轴承的内端面相抵靠。

作为本发明优选的方案，所述陶瓷片为六边形，所述l形垫台设有6个且分别与所述陶瓷片的六个边部配合。

作为本发明优选的方案，所述第一磁钢保护套和所述第二磁钢保护套的材质为绝磁材料。

实施本发明提供的一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构，与现有技术相比较，其有益效果在于：

(1)装配时，转轴相对磁钢本体、第一磁钢保护套和第二磁钢保护套的轴向位置通过键连接和销固定实现，转轴和第一磁钢保护套的周向位置通过转轴与第一轴向的过盈配合以及键连接实现；第一磁钢保护套与磁钢本体的轴向位置通过第一圆柱与圆柱孔的过盈配合实现，第一磁钢保护套与磁钢本体的周向位置通过凸台和凹槽的配合以及第一圆柱与圆柱孔的过盈配合实现；第一磁钢保护套和第二磁钢保护套的轴向位置和周向位置均通过旋扣式榫卯结构实现，同时也实现了磁钢本体轴向位置的固定。可见，本发明的转轴、磁钢本体、第一磁钢保护套和第二磁钢保护套之间的固定结构，除第二磁钢保护套外，无论在轴向位置还是在周向位置上，均采用了至少两道固定工艺，提高了各个部件之间传递扭矩值的上限，增加了结构的可靠性；

(2)第一磁钢保护套和第二磁钢保护套之间的连接方式采用了旋扣式榫卯结构，旋扣的旋入方向与转子的旋转方向相反，转子静止时，榫卯接合结构能够提高第一磁钢保护套和第二磁钢保护套相互连接的可靠性，确保磁钢保护套不易脱落；当转子旋转时，该旋扣式榫卯结构将更加紧固，有利于磁钢本体将转矩传递给磁钢保护套进而传递给转轴；当磁钢本体发生退磁时，将第二磁钢保护套按转子转向相同方向旋转，即可使第一磁钢保护套和第二磁钢保护套脱离，达到了磁钢拆卸方便的效果。

综上可见，本发明的用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构具有轴向周向固定可靠，拆卸方便，适用于大扭矩输出，使用寿命长的优点。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构的主视图；

图2是本发明提供的一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构的等轴侧示意图；

图3是本发明提供的一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构的爆炸图；

图4是于图1所示结构a－a向的剖视图；

图5是第一磁钢保护套的内端一侧的结构示意图；

图6是第一磁钢保护套的外端一侧的结构示意图；

图7是第二磁钢保护套的内端一侧的结构示意图；

图8是第二磁钢保护套的外端一侧的结构示意图；

图9是磁钢本体的结构示意图。

图中：1、转轴，2、第一磁钢保护套，21、第一端板，22、第一圆柱，23、第一轴孔，24、键槽，25、凸台，26、榫头，27、旋扣，28、导流孔，29、第一配重块，3、磁钢本体，31、圆柱孔，32、凹槽，4、第二磁钢保护套，41、第二端板，42、第二圆柱，43、榫槽，44、旋扣槽，45、导流孔，46、第二配重块，47、l形垫台，48、第二轴孔，5、键，6、销，7、轴承，8、密封圈，9、陶瓷片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图9所示，本发明的优选实施例，一种用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构，其包括转轴1，沿所述转轴1轴向依次套装有第一磁钢保护套2、磁钢本体3和第二磁钢保护套4，所述第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4分别与所述磁钢本体3的两端相连。

在本实施例中，所述转轴1上设有键5和销6，优选为半圆键5和开口销6，所述键5和销6分别在所述第一磁钢保护套2和所述第二磁钢保护套4上形成轴向限位；所述磁钢本体3的中心设有圆柱孔31，所述磁钢本体3与所述第一磁钢保护套2连接的一端端部设有多个沿圆周方向等距间隔布置的凹槽32，具体为3个凹槽32；所述第一磁钢保护套2设有第一端板21和固设于所述第一端板21中心的第一圆柱22，所述第一圆柱22与所述圆柱孔31的一端过盈配合，所述第一圆柱22的中心设有与所述转轴1过盈配合第一轴孔23，所述第一轴孔23的孔壁设有键槽24，所述第一端板21的内端面上设有多个与所述凹槽32配合的凸台25，具体为3个凸台25；所述第二磁钢保护套4设有第二端板41和固设于所述第二端板41中心的第二圆柱42，所述第二圆柱42与所述圆柱孔31的另一端间隙配合，所述第二圆柱42的中心设有与所述转轴1间隙配合的第二轴孔48；所述第一圆柱22的端部设有榫头26，所述榫头26的外周设有旋扣27，所述第二圆柱42的端部设有与所述榫头26接合的榫槽43，所述榫槽43的槽壁设有与所述旋扣27旋入的旋扣槽44，所述旋扣27的旋入方向与转子的旋转方向相反。

装配时，转轴1相对磁钢本体3、第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4的轴向位置通过键5连接和销6固定实现，转轴1和第一磁钢保护套2的周向位置通过转轴1与第一轴向的过盈配合以及键5连接实现；第一磁钢保护套2与磁钢本体3的轴向位置通过第一圆柱22与圆柱孔31的过盈配合实现，第一磁钢保护套2与磁钢本体3的周向位置通过凸台25和凹槽32的配合以及第一圆柱22与圆柱孔31的过盈配合实现；第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4的轴向位置和周向位置均通过旋扣式榫卯结构实现，同时也实现了磁钢本体3轴向位置的固定。可见，本发明的转轴1、磁钢本体3、第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4之间的固定结构，除第二磁钢保护套4外，无论在轴向位置还是在周向位置上，均采用了至少两道固定工艺，提高了各个部件之间传递扭矩值的上限，增加了结构的可靠性。

还需要说明的是，第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4之间的连接方式采用了旋扣式榫卯结构，旋扣27的旋入方向与转子的旋转方向相反，转子静止时，榫卯接合结构能够提高第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4相互连接的可靠性，确保磁钢保护套不易脱落；当转子旋转时，该旋扣式榫卯结构将更加紧固，有利于磁钢本体3将转矩传递给磁钢保护套进而传递给转轴1；当磁钢本体3发生退磁时，将第二磁钢保护套4按转子转向相同方向旋转，即可使第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4脱离，达到了磁钢拆卸方便的效果。

可见，本实施例的用于内转子电机磁钢与转轴的固定结构具有轴向周向固定可靠，拆卸方便，适用于大扭矩输出，使用寿命长的优点。

示例性的，为保证第一磁钢保护套2和第二磁钢保护套4之间能够大扭矩传递，所述旋扣27设有多个且沿圆周方向等距间隔布置，所述旋扣槽44设有多个且沿圆周方向等距间隔布置。本实施例中，所述旋扣27和旋扣槽44均设有3个。

示例性的，所述第一圆柱22和所述第二圆柱42均设有多个沿圆周方向等距间隔布置且轴向连通的导流孔28、45。当用于湿转子电机时，该导流孔28、45能够保证转子两侧的液压平衡。本实施例中，所述导流孔设有3个。

示例性的，所述第一端板21的外端面上开设有多个沿圆周方向等距间隔布置的第一调节孔，所述第一调节孔内设有第一配重块29；所述第二端板41的外端面上开设有多个沿圆周方向等距间隔布置的第二调节孔，所述第二调节孔内设有第二配重块46。由此，第一调节孔和第二调节孔均作为动平衡调节孔，对于动平衡要求较高的转子结构，通过在调节孔上配置配重块的重量便可调节转子的动平衡，适用于高转速转子。本实施例中，第一配重块29和第二配重块46均设有3个，且优选为铅块。

示例性的，所述转轴1的两端分别连接有轴承7，所述轴承7的外端面设有密封圈8。轴承7选用石墨轴承，价格便宜，摩擦力小，配合橡胶圈，将转子固定在转子腔内。

示例性的，所述第二端板41的外端面上设有多个沿圆周方向等距间隔布置的l形垫台47，所述l形垫台47上设有陶瓷片9，所述陶瓷片9与所述轴承7的内端面相抵靠，从而使得转轴1的输出端更加紧凑、稳定。

示例性的，所述陶瓷片9为六边形，所述l形垫台47设有6个且分别与所述陶瓷片9的六个边部配合，以防止陶瓷片9发生周向转动。

示例性的，所述第一磁钢保护套2和所述第二磁钢保护套4的材质为绝磁材料，优选为塑料，起到绝缘保护作用，而且易于制造，能够通过一体化注塑而成，第一磁钢保护套2铸造需要上下左右开模，第二磁钢保护套4只需要左右开模，便于批量化生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。