本申請(qǐng)要求2015年5月27日提交的韓國專利申請(qǐng)No.10-2015-0073825的優(yōu)先權(quán)和受益權(quán)，并且通過參引的方式將上述韓國專利申請(qǐng)所公開的內(nèi)容整體納入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用分隔結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子及具有該轉(zhuǎn)子的馬達(dá)。

背景技術(shù)：

由于用于車輛的馬達(dá)已發(fā)展至高規(guī)格，如高轉(zhuǎn)矩和高速度，因此，對(duì)于應(yīng)用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)而言，穩(wěn)健性設(shè)計(jì)是必須的。

通常，應(yīng)用于內(nèi)置式永磁(IPM)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有以下結(jié)構(gòu)：其中，磁體插入通過將多個(gè)呈盤形的轉(zhuǎn)子芯構(gòu)件彼此上下堆疊而形成的多層轉(zhuǎn)子芯中。

在此情況下，插入轉(zhuǎn)子芯中的磁體被壓入設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯中的插入孔中，并使用類似于粘合劑等的材料將磁體固定，該轉(zhuǎn)子芯形成為由通過壓制電工鋼片制成的多個(gè)轉(zhuǎn)子芯構(gòu)件構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。

然而，僅使用粘合劑的固定方法會(huì)引起問題，其中，當(dāng)馬達(dá)長期使用或長時(shí)間在高溫下使用時(shí)，粘合劑的固定磁體的附著力降低，使得磁體從初始安裝位置移動(dòng)，由于粘合劑的層離而產(chǎn)生異物，或者由于粘合劑在高溫下的玻璃轉(zhuǎn)變而使磁體不能夠固定。

此外，彼此相鄰的磁體和轉(zhuǎn)子芯之間的磁通泄漏變得嚴(yán)重從而引起馬達(dá)的輸出降低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在通過使用由非磁性材料制成的分隔結(jié)構(gòu)將分成內(nèi)部部分和外部部分的轉(zhuǎn)子芯以及設(shè)置在該轉(zhuǎn)子芯的內(nèi)部部分與外部部分之間的磁體固定來提供一種能夠確保固定可靠性并能夠解決磁通泄漏問題的轉(zhuǎn)子，以及包括該轉(zhuǎn)子的馬達(dá)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括：第一轉(zhuǎn)子芯，其具有沿第一方向——即長度方向——的多個(gè)磁體接觸表面；第二轉(zhuǎn)子芯，其定位成面向該多個(gè)磁體接觸表面；多個(gè)磁體，其定位在第一轉(zhuǎn)子芯與第二轉(zhuǎn)子芯之間；以及分隔單元，其設(shè)置在彼此相鄰的磁體之間并且構(gòu)造成用于固定第二轉(zhuǎn)子芯和磁體。

此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子可以應(yīng)用于如下馬達(dá)：該馬達(dá)包括馬達(dá)殼體、設(shè)置在馬達(dá)殼體中的定子、設(shè)置在定子中的轉(zhuǎn)子和穿過轉(zhuǎn)子的中心的軸。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，轉(zhuǎn)子芯被分為內(nèi)部部分和外部部分，隨后將磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯的內(nèi)部部分與外部部分之間，并且使用由非磁性材料制成的分隔結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)子芯和磁體固定，從而確保固定可靠性并其通過顯著降低磁通泄漏來防止馬達(dá)輸出減小。

此外，轉(zhuǎn)子芯是通過燒結(jié)工藝的方法形成，而不是通過壓縮多層結(jié)構(gòu)來形成轉(zhuǎn)子芯并且通過該壓縮過程來實(shí)現(xiàn)對(duì)齊的結(jié)構(gòu)，從而解決壓縮過程的時(shí)延問題并降低材料成本。

附圖說明

通過參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更清楚本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)勢，其中：

圖1為用于描述轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和磁通泄漏的概念的概念視圖；

圖2和圖3示出了在圖1轉(zhuǎn)子芯的結(jié)構(gòu)中的磁體的磁通流；

圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的形成在圖4的結(jié)構(gòu)中的具有分隔單元的轉(zhuǎn)子的漏磁通密度的圖；

圖6為示出了馬達(dá)的軸的聯(lián)接的一個(gè)實(shí)施例的圖，其中該馬達(dá)應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(圖4)；以及

圖7和圖8為應(yīng)用對(duì)比結(jié)構(gòu)(圖1)的馬達(dá)和應(yīng)用實(shí)施方式結(jié)構(gòu)(圖4)的馬達(dá)的性能檢測結(jié)果的圖表。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造和操作。在參照附圖的描述中，無論附圖編號(hào)是多少，相似的元件都由相同的附圖標(biāo)記表示，并且將略去對(duì)相似元件的重復(fù)性描述。盡管本文中可使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述各種元件，但這些元件不受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件區(qū)分開。

圖1為用于描述轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和磁通泄漏的概念的概念視圖。

參照?qǐng)D1，應(yīng)用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子芯10具有以下所述的結(jié)構(gòu)：其中，多個(gè)多層結(jié)構(gòu)彼此上下堆疊并具有插入孔20，諸如永磁體的磁體30插入到插入孔20中。

在此情況下，使用通過在插入孔與磁體之間利用粘合劑提高附著力的方法來防止磁體30分離。在此情況下，如圖1所示，轉(zhuǎn)子芯的外部部分12b和轉(zhuǎn)子芯的內(nèi)部部分12a具有寬度較小的橋狀結(jié)構(gòu)12c。在轉(zhuǎn)子芯中形成有磁體插入孔20的結(jié)構(gòu)中，橋狀結(jié)構(gòu)12c能提高轉(zhuǎn)子芯的完整性，但會(huì)引起磁體之間的邊界部分處的磁通泄漏。一種使邊界部分形成得較薄的方法被用于防止磁通泄漏，但該方法不能防止磁通泄漏的增加。

圖2和圖3示出了圖1中的轉(zhuǎn)子芯的結(jié)構(gòu)中的磁體的磁通流。特別地，這清楚地證實(shí)了在圖2和圖3中的橋狀區(qū)域Y中的磁通流中發(fā)生的磁通泄露。

圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于解決磁通泄漏問題的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的示意圖。參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子包括：第一轉(zhuǎn)子芯112，其具有在第一方向——即長度方向——上的 多個(gè)磁體接觸表面120；多個(gè)第二轉(zhuǎn)子芯114，其定位成面向多個(gè)磁體接觸表面120；多個(gè)磁體130，其定位在第一轉(zhuǎn)子芯112與第二轉(zhuǎn)子芯114之間；以及分隔單元200，其定位在彼此相鄰的磁體130之間并將第二轉(zhuǎn)子芯114和磁體130固定。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子具有第一轉(zhuǎn)子芯112與第二轉(zhuǎn)子芯114被分隔開的結(jié)構(gòu)，并且可以具有如下結(jié)構(gòu)：磁體130被定位在第一轉(zhuǎn)子芯112與第二轉(zhuǎn)子芯114之間并且利用分隔單元200將第一轉(zhuǎn)子芯112、第二轉(zhuǎn)子芯114和磁體130固定。

分隔單元200可由非磁性材料形成以防止在磁體之間的空間內(nèi)發(fā)生磁通泄漏。此外，如圖4所示，以常規(guī)的壓入方法插入到插入孔中的磁體附著至第一轉(zhuǎn)子芯112與第二轉(zhuǎn)子芯114之間的空間，隨后，類似于圖4的結(jié)構(gòu)，分隔單元200以從上部部分向下部部分插入并聯(lián)接的方法固定，并且因此，分隔單元200可以將多個(gè)磁體牢固地固定為一個(gè)整體。

分隔單元200可以包括：緊固單元230，其使分隔單元的一個(gè)端部緊固至第一轉(zhuǎn)子芯112；支撐單元220，其從緊固單元230延伸并支撐彼此相鄰的磁體的一側(cè)；以及頭部單元210，其與支撐單元220連接并附著至第二轉(zhuǎn)子芯114的外周表面。

緊固單元230聯(lián)接至第一轉(zhuǎn)子芯112。在該實(shí)施方式中，如圖4所示，緊固單元230可插入并聯(lián)接至形成在第一轉(zhuǎn)子芯112的外周表面處的聯(lián)接槽，并且其橫截面形狀可以如圖所示地具有相對(duì)于位于支撐單元220與緊固單元230之間的邊界面的第一寬度(a)而言比該第一寬度(a)寬的第二寬度(b)以防止分隔單元200的分離。此外，緊固單元230可以具有寬度朝向第一轉(zhuǎn)子芯的中心部分變寬的結(jié)構(gòu)。如圖4中所示的示例，緊固單元230的橫截面形狀可以具有梯形結(jié)構(gòu)或橫截面呈多邊形、圓形或橢圓形的三維結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，支撐單元220可以具有寬度朝外變寬的結(jié)構(gòu)以支撐彼此相鄰的磁體130的相對(duì)兩側(cè)上的側(cè)表面。頭部單元210設(shè)置在支撐單元220的末端以強(qiáng)力按壓并固定第二轉(zhuǎn)子芯114的外表面。

特別地，頭部單元210可以具有覆蓋彼此相鄰的第二轉(zhuǎn)子芯的外周表面的一個(gè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)。因此，分隔單元200的一端插入至待緊固 的第一轉(zhuǎn)子芯112的外表面，并且同時(shí)，分隔單元200的另一端可按壓待附接的第二轉(zhuǎn)子芯114的外表面以將第二轉(zhuǎn)子芯114固定至第一轉(zhuǎn)子芯112從而作為一個(gè)整體。此外，可通過第一轉(zhuǎn)子芯112、第二轉(zhuǎn)子芯114和分隔單元200形成用于固定磁體130的空間。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，頭部單元的外周表面形成的相對(duì)于第一轉(zhuǎn)子芯112的中心X的曲率半徑R2等于或小于第二轉(zhuǎn)子芯的外周表面形成的相對(duì)于第一轉(zhuǎn)子芯的中心的曲率半徑R1，從而減小整個(gè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)力的阻力并且同時(shí)減少磁通泄漏。

特別地，如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式中的第一轉(zhuǎn)子芯112和第二轉(zhuǎn)子芯114可具有預(yù)定的長度并且各自通過燒結(jié)磁性材料而形成為整體結(jié)構(gòu)而不是由電工鋼片形成的多層結(jié)構(gòu)。因此，與常規(guī)結(jié)構(gòu)——即，將通過切割電工鋼片形成的多個(gè)盤形轉(zhuǎn)子芯構(gòu)件對(duì)齊并按壓以形成多層結(jié)構(gòu)——相比，制造方法更加簡單，并且通過燒結(jié)磁性材料的方法來形成所需的結(jié)構(gòu)，使得不存在材料的損失，從而顯著降低加工成本。

在如圖4所示的轉(zhuǎn)子芯的制造過程的實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)子芯112通過燒結(jié)磁性材料的工藝形成。在此情況下，第一轉(zhuǎn)子芯112的中心部分是敞開的，使得旋轉(zhuǎn)軸——諸如軸——從該中心部分穿過。待聯(lián)接的聯(lián)接槽——上述分隔單元200插入到該聯(lián)接槽中——形成在第一轉(zhuǎn)子芯112的外周表面處。隨后，磁體被布置在形成于第一轉(zhuǎn)子芯112上的磁體接觸表面120上。在此情況下，可以將使用粘合劑的附接方法應(yīng)用于牢固的接合，但應(yīng)視情況而定，磁體部分地且臨時(shí)地附接至磁體接觸表面120，隨后磁體的外周表面被第二轉(zhuǎn)子芯114覆蓋，并且分隔單元200從第一轉(zhuǎn)子芯112和第二轉(zhuǎn)子芯114的上部部分插入至第一轉(zhuǎn)子芯112和第二轉(zhuǎn)子芯114的下部部分從而被聯(lián)接。用于臨時(shí)附接的構(gòu)件——諸如膠帶——可在部分地實(shí)現(xiàn)插入之后被移除，并且組裝過程可以在無粘合劑的情況下完成。當(dāng)然，當(dāng)使用粘合劑時(shí)，磁體可被更牢固地布置和固定。

特別地，在第一轉(zhuǎn)子芯112和第二轉(zhuǎn)子芯114被分隔開后，由非磁性材料制成的分隔單元200被用于解決磁體之間的磁通泄漏問題。

圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有分隔單元且形 成在圖4結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)子的漏磁通密度的圖。

與圖2和圖3相比，在圖5中的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，證實(shí)了磁通在分隔單元的區(qū)域Z中是非常均勻的，并且與圖3中的橋狀區(qū)域Y中的磁通泄漏相比，圖5中的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中的磁通泄漏顯著降低。

圖6為示出了馬達(dá)的軸的聯(lián)接的一個(gè)實(shí)施例的圖，其中該馬達(dá)應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(圖4)。

在圖6的結(jié)構(gòu)中，對(duì)應(yīng)于附圖標(biāo)記“100”的部件為轉(zhuǎn)子，并且所采用的轉(zhuǎn)子的構(gòu)造與上文所描述的圖4中的本發(fā)明的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同。

參照?qǐng)D4和圖6，穿過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子100的中心的軸300聯(lián)接至轉(zhuǎn)子100，并且固定板A和B設(shè)置在上述轉(zhuǎn)子100的上表面上和下表面上。也就是說，轉(zhuǎn)子100被制造為使得第一轉(zhuǎn)子芯112和第二轉(zhuǎn)子芯114是分隔開的，磁體130設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子芯112與第二轉(zhuǎn)子芯114之間，并且第一轉(zhuǎn)子芯112、第二轉(zhuǎn)子芯114和磁體130這三個(gè)部件可通過使用分隔單元200而被聯(lián)接和固定。轉(zhuǎn)子可設(shè)置在馬達(dá)的殼體中并可聯(lián)接至待應(yīng)用于各種馬達(dá)的定子。

圖7和圖8為應(yīng)用對(duì)比結(jié)構(gòu)(圖1)的馬達(dá)和應(yīng)用實(shí)施方式結(jié)構(gòu)(圖4)的馬達(dá)的性能檢測結(jié)果的圖表。

圖7為涉及馬達(dá)性能的空載反電動(dòng)勢(EMF)的測量。對(duì)比示例中的最大EMF為2.75V，而本發(fā)明的實(shí)施方式中的最大EMF為3.12V，由此證實(shí)EMF提高了約13％。

此外，對(duì)比示例中的額定轉(zhuǎn)矩為4.84Nm，而實(shí)施方式中的額定轉(zhuǎn)矩為5.32Nm，因此證實(shí)額定轉(zhuǎn)矩提高了約9.8％。因此，可知馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩提高了9.8％且馬達(dá)的尺寸可減小9.8％。

已通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了上述詳細(xì)描述。然而，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行各種修改。本發(fā)明的發(fā)明理念不局限于上述實(shí)施方式但將受到權(quán)利要求及其等同內(nèi)容的范圍的限定。

<附圖標(biāo)記描述>

100:轉(zhuǎn)子

112:第一轉(zhuǎn)子芯

114:第二轉(zhuǎn)子芯

130:磁體

200:分隔單元

210:頭部單元

220:支撐單元

230:緊固單元