本發(fā)明涉及電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是指一種電機(jī)用轉(zhuǎn)子、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)及電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法。
背景技術(shù)：
：電機(jī)用轉(zhuǎn)子，通常包括磁鐵和轉(zhuǎn)子鐵芯。磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯的外圍上，由鐵等永久磁鐵構(gòu)成；轉(zhuǎn)子具有磁軛，用來集中來自磁鐵的磁通。但是，因?yàn)樵谑覝叵?，鐵的密度約為7.9g/cm3，比重較大，因此，由鐵構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子重量較重，機(jī)械時(shí)間常數(shù)很大。這樣的轉(zhuǎn)子用在電機(jī)等情況時(shí)，可能無法實(shí)現(xiàn)提高起始速度和高速運(yùn)轉(zhuǎn)。為了提高電機(jī)的起始速度和旋轉(zhuǎn)速度，由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子鐵芯可以使用低密度且較輕的材料。不過，目前沒有那樣的材料。在專利文獻(xiàn)1特開2000-197287中，公開了在合成樹脂里埋入永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的制造方法。專利文獻(xiàn)2特開2007-215292中，公開了關(guān)于海爾貝克排列構(gòu)造的磁鐵組合體，通過讓相鄰磁鐵無縫隙緊密粘貼的排列，來提升磁鐵組合體的性能的一種電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法。若轉(zhuǎn)子鐵芯是永久磁鐵，因?yàn)檗D(zhuǎn)子鐵芯和磁鐵之間的結(jié)合力較強(qiáng)，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，緩和了磁鐵從轉(zhuǎn)子鐵芯上脫落的風(fēng)險(xiǎn)。但是，當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵芯采用非永久磁鐵構(gòu)成時(shí)，由于轉(zhuǎn)子鐵芯和磁鐵之間的結(jié)合力不充分，磁鐵有從轉(zhuǎn)子鐵芯上脫落的可能性。如將專利文獻(xiàn)1中所公開的轉(zhuǎn)子用在電機(jī)上時(shí)，由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，合成樹脂和永久磁鐵之間的結(jié)合力不充分。這種情況下，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，埋設(shè)在合成樹脂中的磁鐵由于旋轉(zhuǎn)有脫落的可能性。專利文獻(xiàn)2公開了軸圓盤型的電機(jī)用轉(zhuǎn)子，而沒有記載具有圓筒形轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子。另外，專利文獻(xiàn)2通過內(nèi)圍支撐體和環(huán)形外圍支撐體來支撐著磁鐵組合體，但是由于這個(gè)構(gòu)造需要用到很多部件，所以其制作工藝很復(fù)雜。并且，專利文獻(xiàn)2因?yàn)橛铆h(huán)氧樹脂把磁鐵直接安裝在由非永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子鐵芯里，轉(zhuǎn)子鐵芯和磁鐵的粘貼有可能不充分。綜上，如何提供一種在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵不易脫落，并能改進(jìn)生產(chǎn)時(shí)的操作性的電機(jī)用轉(zhuǎn)子成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)磁鐵不易脫落，并能改進(jìn)生產(chǎn)時(shí)的操作性的電機(jī)用轉(zhuǎn)子。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子具有如下構(gòu)成：該電機(jī)用轉(zhuǎn)子包括圓筒形鐵芯、圓筒形金屬板和多個(gè)磁鐵。其中，圓筒形鐵芯由非永久磁鐵構(gòu)成；圓筒形金屬板由永久磁鐵構(gòu)成，覆蓋于所述的圓筒形鐵芯外圍；而多個(gè)磁鐵則以海爾貝克排列，并覆蓋于所述的圓筒形金屬板外圍。該電機(jī)用轉(zhuǎn)子中，所述的圓筒形鐵芯由非磁性金屬或玻璃纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)成。該電機(jī)用轉(zhuǎn)子中，所述的圓筒形鐵芯與所述的圓筒形金屬板之間，以及所述的圓筒形金屬板與所述的磁鐵之間，均通過膠水粘貼。該電機(jī)用轉(zhuǎn)子還包括外封裝體，該外封裝體覆蓋于以海爾貝克排列所述的多個(gè)磁鐵的外圍。該電機(jī)用轉(zhuǎn)子中，所述的外封裝體由玻璃纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)成。該電機(jī)用轉(zhuǎn)子中，所述的磁鐵與所述的外封裝體之間通過膠水粘貼。本發(fā)明還提供一種電動機(jī)，該發(fā)動機(jī)具有上述任一項(xiàng)所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子。本發(fā)明還提供一種發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)具有上述任一項(xiàng)所述的電機(jī)用轉(zhuǎn)子。本發(fā)明還提供一種電機(jī)用轉(zhuǎn)子的制造方法，該方法包括以下步驟：用非永久磁鐵構(gòu)成圓筒形鐵芯；用永久磁鐵構(gòu)成圓筒形金屬板，并覆蓋于所述的圓筒形鐵芯外圍；將多個(gè)磁鐵以海爾貝克排列覆蓋于所述的圓筒形金屬板外圍。采用了該發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子，其制造方法以及采用該轉(zhuǎn)子的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)，由于該電機(jī)用轉(zhuǎn)子，包括由非永久磁鐵構(gòu)成的圓筒形鐵芯；由永久磁鐵構(gòu)成并覆蓋于所述的圓筒形鐵芯外圍的圓筒形金屬板，以及以海爾貝克排列并覆蓋于所述的圓筒形金屬板外圍的多個(gè)磁鐵。從而保證在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵不易脫落，并能改進(jìn)生產(chǎn)該電機(jī)用轉(zhuǎn)子時(shí)的操作性，使生產(chǎn)工藝更便捷，生產(chǎn)成本更為低廉。附圖說明圖1為本發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的一種實(shí)施方式的示意圖。圖2為本發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的一種實(shí)施方式中的轉(zhuǎn)子鐵芯的示意圖。圖3為本發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的一種實(shí)施方式中的圓筒形金屬板的示意圖。圖4為本發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的一種實(shí)施方式中的磁鐵組合體的示意圖。圖5為本發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的一種實(shí)施方式中以海爾貝克排列的多個(gè)磁鐵的磁化方向示意圖。圖6為本發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子的另一種實(shí)施方式中的磁鐵組合體示意圖。標(biāo)號說明100轉(zhuǎn)子110轉(zhuǎn)子鐵芯120金屬板130、130A磁鐵組合體130a-1第一主磁鐵130a-2第二主磁鐵130a-3第三主磁鐵130a-4第四主磁鐵130b-1第一副磁鐵130b-2第二副磁鐵130b-3第三副磁鐵130b-4第四副磁鐵130Aa-1第一磁鐵130Aa-2第二磁鐵130Aa-3第三磁鐵130Aa-4第四磁鐵具體實(shí)施方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。請參閱圖1所示，為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的示意圖。在一種實(shí)施方式中，如圖1所示，轉(zhuǎn)子100具有轉(zhuǎn)子鐵芯110、金屬板120和磁鐵組合體130。轉(zhuǎn)子鐵芯110由非永久磁鐵構(gòu)成，具有將圓柱中心部位挖去一部分的圓筒形狀。金屬板120是覆蓋在轉(zhuǎn)子鐵芯110的外圍面上，并沿著圓周方向上安裝的由永久磁鐵所構(gòu)成的圓筒形薄板。磁鐵組合體130是由覆蓋在金屬板120的外圍面上，并沿著周邊方向上進(jìn)行海爾貝克排列的多個(gè)磁鐵所構(gòu)成。以下，對轉(zhuǎn)子鐵芯110、金屬板120以及磁鐵組合體130進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，轉(zhuǎn)子鐵芯110具有將圓柱中心部位挖去一部分，有底的圓筒形狀。舉例來說，鐵芯110的尺寸可以為：內(nèi)徑Φ1為103mm，外徑Φ2為123mm，深度D為60mm，全長L1為70mm，以及底的厚度L1-D＝10mm。并且，在不同的實(shí)施方式中，對內(nèi)徑Φ1、外徑Φ2、深度D、以及全長L1沒有特別的限制，各個(gè)數(shù)值可根據(jù)設(shè)計(jì)能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。具體來說，轉(zhuǎn)子鐵芯110是由比鐵更輕的非磁性金屬或非磁性樹脂材料構(gòu)成。若采用非磁性金屬，可以使用鋁等材料。這樣的情況下，轉(zhuǎn)子鐵芯110可以通過，例如采用車床將鋁制圓棒加工成一定的形狀來構(gòu)成。另外，轉(zhuǎn)子鐵芯110也可通過車床對由鋁所構(gòu)成的鑄件進(jìn)行拋光加工來構(gòu)成。當(dāng)然，轉(zhuǎn)子鐵芯110也可以采用滿足比鐵輕并且是非磁性金屬這一要求的鋁以外的金屬來構(gòu)成。若轉(zhuǎn)子鐵芯110采用非永久磁鐵樹脂材料，則能夠使用如：GFRP(GlassFiberReinforcedPlastics，玻璃纖維增強(qiáng)塑料)等材料。這種情況下，轉(zhuǎn)子鐵芯110可通過在模具中，根據(jù)實(shí)際需要投入例如長為3～5mm，直徑為10～15μm的玻璃纖維、聚酯樹脂、剝離劑、著色劑所混合的混合物，壓縮成形并硬化來構(gòu)成(采用BMC法(BulkMoldingCompound))。在這里，也可以使用代替聚酯樹脂的環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、苯樹脂或者是乙烯基酯樹脂等。并且，若轉(zhuǎn)子鐵芯110采用比鐵輕，而且是非永久磁鐵樹脂材料，也可以用GFRP以外的樹脂材料來構(gòu)成。如圖3所示，在轉(zhuǎn)子鐵芯110上安裝的金屬板120的尺寸可以為：內(nèi)徑Φ2為123mm，外徑Φ3為124mm，厚度為0.5mm以及全長L2為50mm。具體來說，金屬板120是將例如0.1mm～2.0mm的鐵制帶狀薄板通過使用環(huán)氧樹脂等膠水，套在轉(zhuǎn)子鐵芯110上來構(gòu)成的。另外，金屬板120也可以用鐵環(huán)來代替鐵制帶狀薄板，套在轉(zhuǎn)子鐵芯110上來構(gòu)成。而且，金屬板120還可以用硅鋼板等鐵以外的永久磁鐵來構(gòu)成。如圖4所示，磁鐵組合體130是由在金屬板120的外圍面的周邊方向上排列的多個(gè)磁鐵而構(gòu)成。這種情況下，磁鐵組合體130的尺寸可以為：內(nèi)徑Φ3為124mm、外徑Φ4為140mm以及幅度為50mm。下文中具體記載，磁鐵組合體130是由海爾貝克排列的多個(gè)磁鐵所構(gòu)成。參照圖5，說明了關(guān)于構(gòu)成磁鐵組合體130的多個(gè)磁鐵的各個(gè)磁鐵的磁化方向。磁鐵組合體130，包括了具有與圓周方向相垂直的第一磁化區(qū)域的第一主磁鐵130a-1、第二主磁鐵130a-2、第三主磁鐵130a-3和第四主磁鐵130a-4。并且，磁鐵組合體130，還包括了具有與圓周方向相平行的第二磁化區(qū)域的第一副磁鐵130b-1、第二副磁鐵130b-2、第三副磁鐵130b-3和第四副磁鐵130b-4。在這里，第一磁化區(qū)域與第二磁化區(qū)域的磁化方向大致垂直。第一主磁鐵130a-1和第三主磁鐵130a-3具有相同的磁化方向。第二主磁鐵130a-2和第四主磁鐵130a-4的磁化方向則與第一主磁鐵130a-1和第三主磁鐵130a-3的磁化方向成180度反轉(zhuǎn)。第一副磁鐵130b-1和第三副磁鐵130b-3具有相同的磁化方向。第二副磁鐵130b-2和第四副磁鐵130b-4的磁化方向則與第一副磁鐵130b-1和第三副磁鐵130b-3的磁化方向成180度反轉(zhuǎn)。如圖5所示，在磁鐵組合體130中，第一副磁鐵130b-1設(shè)置于第一主磁鐵130a-1和第二主磁鐵130a-2之間。第二副磁鐵130b-2設(shè)置于第二主磁鐵130a-2和第三主磁鐵130a-3之間。第三副磁鐵130b-3設(shè)置在第三主磁鐵130a-3和第四主磁鐵130a-4之間。第四副磁鐵130b-4設(shè)置于第一主磁鐵130a-1和第四主磁鐵130a-4之間。也就是說，磁鐵組合體130是由相鄰磁鐵的磁化方向約成90度不同的海爾貝克排列的多個(gè)磁鐵構(gòu)成。根據(jù)這一點(diǎn)，轉(zhuǎn)子即使沒有磁軛，只需將流漏的磁通集中到任意一個(gè)位置，就能夠得到足夠的磁通密度。而且，圖4與圖5并沒有限定構(gòu)成磁鐵組合體130磁鐵的數(shù)量。具體來說，圖4與圖5展示了使用4個(gè)磁極的電機(jī)的磁鐵組合體130的例子。通常電機(jī)由n個(gè)磁極(n為偶數(shù))來構(gòu)成，本實(shí)施方式可以通過按照磁極的任意數(shù)量，構(gòu)成磁鐵組合體130。在本實(shí)施方式中，磁鐵組合體130可以通過在金屬板120上面涂上環(huán)氧樹脂膠水，并在涂好的環(huán)氧樹脂膠水上設(shè)置磁鐵來構(gòu)成。把多個(gè)磁鐵進(jìn)行海爾貝克排列的時(shí)候，因?yàn)榻余彽拇盆F屬性相同會相互排斥，組合起來相對困難。但是，由于金屬板120上涂了環(huán)氧樹脂膠水，再加上磁鐵與金屬板120的吸引力，能夠把磁鐵粘住并吸引住。通過這個(gè)方法來排列，能夠更容易地構(gòu)成磁鐵組合體130。并且，本實(shí)施方式中不限制所使用的磁鐵，也能夠使用如：釹鐵硼磁鐵這樣的磁鐵。另外，在磁鐵組合體130上涂上環(huán)氧樹脂等膠水后，在其上面也可以用外封裝體(圖中未示出)來構(gòu)成。外封裝體是把由GFRP所構(gòu)成的密封裝置卷起來硬化而成。此類外封裝體可以使用如：根據(jù)SMC(SheetMoldingCompound)法所制作的厚度為0.5mm，幅度為50mm(與磁鐵組合體130相同幅度)的GFRP密封裝置。據(jù)此，本實(shí)施方式因?yàn)閺?qiáng)化了磁鐵組合體130，所以能夠防止磁鐵組合體130從金屬板120上脫離損壞。而且，磁鐵組合體130由釹鐵硼磁鐵構(gòu)成時(shí)，因?yàn)殁S鐵硼磁鐵不易生銹，表面又被外封裝體覆蓋住，所以即使不進(jìn)行電鍍等表面處理也能夠防止生銹。因此，本實(shí)施方式也能有效防止磁鐵組合體130的劣化。如圖6所示，磁鐵組合體130A包括了第一磁鐵130Aa-1、第二磁鐵130Aa-2、第三磁鐵130Aa-3和第四磁鐵130Aa-4。第一磁鐵130Aa-1至第四磁鐵130Aa-4的每個(gè)磁鐵都具有，保持與圓周方向成平行的磁化方向的磁化。另外，第一磁鐵130Aa-1至第四磁鐵130Aa～4的每個(gè)磁鐵都具有，在兩端部位的磁化方向和中間部位的磁化方向成正交的磁化方向，在兩端部位的磁化方向互成180度反轉(zhuǎn)。也就是說，第一磁鐵130Aa-1至第四磁鐵130Aa-4的每個(gè)磁鐵，在圓周方向上都有多個(gè)磁化區(qū)域。更詳細(xì)地來說，第一磁鐵130Aa-1與第三磁鐵130Aa-3的每個(gè)磁鐵，在中央部位與兩端部位上具有相同的磁化方向。第二磁鐵130Aa-2與第四磁鐵130Aa-4的每個(gè)磁鐵，在中央部位與兩端部位具有相同的磁化方向。而且，第一磁鐵130Aa-1和第三磁鐵130Aa-3的中央部位和兩端部位的磁化方向，同第二磁鐵130Aa-2和第四磁鐵130Aa-4的中央部位和兩端部位的磁化方向，各成180度反轉(zhuǎn)。這樣的第一磁鐵130Aa-1至第四磁鐵130Aa-4，可以根據(jù)如：申請?zhí)枮椋?01710046167.5的中國專利申請中所記載的方法能夠得到。也就是說，本實(shí)施方式中，如第一磁鐵130Aa-1至第四磁鐵130Aa-4這樣的具有多個(gè)磁化區(qū)域的磁鐵，通過在金屬板120上面進(jìn)行海爾貝克排列，讓磁通集中于任意位置，就能夠得到足夠的磁通密度。而且，圖6并不限定構(gòu)成磁鐵組合體130A的磁鐵數(shù)量。本實(shí)施方式，按照設(shè)計(jì)可以利用任意數(shù)量的磁鐵構(gòu)成磁鐵組合體130A。以下，以轉(zhuǎn)子鐵芯用鋁或者GFRP來構(gòu)成為例，并通過上述的條件制作轉(zhuǎn)子，計(jì)算出慣性力矩。作為比較例案，采用內(nèi)徑為103mm、外徑為124mm的鐵構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯，除去沒有金屬板的這一點(diǎn)，通過上述條件制作轉(zhuǎn)子，算出慣性力矩。每個(gè)慣性力矩的值如表1所示。轉(zhuǎn)子鐵芯材料鋁GFRP鐵慣性力矩(kgm2)0.0080.0070.013表1慣性力矩對照表如表1所示，轉(zhuǎn)子鐵芯由鋁構(gòu)成時(shí)慣性力矩為0.008kgm2，轉(zhuǎn)子鐵芯由GFRP構(gòu)成時(shí)慣性力矩為0.007kgm2、轉(zhuǎn)子鐵芯由鐵構(gòu)成時(shí)慣性力矩為0.013kgm2。也就是說，轉(zhuǎn)子鐵芯的材料由鐵變更為鋁或者GFRP的方法，每個(gè)慣性力矩的值能夠降低約為62％與57％。而且，轉(zhuǎn)子的機(jī)械時(shí)間常數(shù)為tm根據(jù)以下公式計(jì)算：其中，J是慣性力矩，R是電機(jī)的電阻，Kt是轉(zhuǎn)矩系數(shù)，Ke是反電勢系數(shù)。R、Kt以及Ke是不因轉(zhuǎn)子鐵芯材料的變更而改變的參數(shù)。也就是說，通過轉(zhuǎn)子鐵芯的材料由鐵變更為鋁或者GFRP的方法，是由于慣性力矩J的改變，使每個(gè)機(jī)械時(shí)間常數(shù)的值也能夠降低約為64％或57％。因?yàn)闄C(jī)械時(shí)間常數(shù)是表示電機(jī)等起動時(shí)的特性值，把本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子用在電機(jī)等上面，能夠加快電機(jī)的起動時(shí)間。如上所述，在本實(shí)施方式中，由于轉(zhuǎn)子鐵芯110是由鋁或GFPR來構(gòu)成的，所以能夠降低慣性力矩。因此，將本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子適用于電機(jī)等情況時(shí)，能夠縮短從電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)到最高速度的時(shí)間。而且，在本實(shí)施方式中，磁鐵組合體130被永久磁鐵所構(gòu)成的金屬板120所吸附著，并且使用環(huán)氧樹脂等膠水與金屬板120粘貼。據(jù)此，該實(shí)施方式中，在轉(zhuǎn)子的高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠防止磁鐵組合體130從金屬板120上脫落下來。而且，在制造轉(zhuǎn)子100時(shí)，由于磁鐵和金屬板120之間的吸引力和環(huán)氧樹脂膠水的采用，使得在金屬板120上安裝磁鐵的操作更為便捷流暢，從而提高了生產(chǎn)率。更有，本實(shí)施方式中，因?yàn)槟軌蚋菀椎刂谱鞒鲛D(zhuǎn)子，從成本的觀點(diǎn)來看，其節(jié)省生產(chǎn)制造成本的效果也非常顯著。采用了該發(fā)明的電機(jī)用轉(zhuǎn)子，其制造方法以及采用該轉(zhuǎn)子的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)，由于該電機(jī)用轉(zhuǎn)子，包括由非永久磁鐵構(gòu)成的圓筒形鐵芯；由永久磁鐵構(gòu)成并覆蓋于所述的圓筒形鐵芯外圍的圓筒形金屬板，以及以海爾貝克排列并覆蓋于所述的圓筒形金屬板外圍的多個(gè)磁鐵。從而保證在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵不易脫落，并能改進(jìn)生產(chǎn)該電機(jī)用轉(zhuǎn)子時(shí)的操作性，使生產(chǎn)工藝更便捷，生產(chǎn)成本更為低廉。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。當(dāng)前第1頁1 2 3