CN218472866U - 转子组件、无刷电机及电动工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种转子组件、无刷电机及电动工具,所述转子组件包括转轴、固定于所述转轴的转子铁芯，所述转子铁芯中设置有磁钢，所述转子铁芯的轴向长度小于等于20mm，所述转子铁芯的第一端顺次设置有第一端板和第一轴承；所述转子铁芯的第二端顺次设置有第二端板、风扇和第二轴承。申请人克服电机必须设置平衡块的技术偏见，转子组件省去了平衡块，不仅省去了平衡块的成本，而且省去了平衡块所需的加重和/或减重工序，极大地提升了生产效率。需要说明的是，平衡块通常是由铜、锌合金等密度较大的金属制成，省去了平衡块，还可降低电机的重量，让电动工具的使用更轻松。

Description

转子组件、无刷电机及电动工具

技术领域

本实用新型属于电动工具技术领域，具体涉及一种转子组件、无刷电机及电动工具。

背景技术

电动工具包括电机、由电机驱动的工作头。电子包括相配合的转子组件和定子组件，电机工作过程中，转子组件不断旋转而驱动工作头。

现有的电机制造相对复杂，成本相对较高。

实用新型内容

因此，本实用新型所要解决的技术问题是降低电机的成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种转子组件，所述转子组件包括转轴、固定于所述转轴的转子铁芯，所述转子铁芯中设置有磁钢，所述转子铁芯的轴向长度小于等于30mm，所述转子铁芯的第一端顺次设置有第一端板和第一轴承；所述转子铁芯的第二端顺次设置有第二端板、风扇和第二轴承。

优选的，所述第一端板贴靠所述转子铁芯的第一端面设置，所述第二端板贴靠所述转子铁芯的第二端面设置，所述第一端板包括主体部，所述主体部径向上的外边缘位于所述磁钢之外。

优选的，所述主体部径向上的外边缘位于所述转子铁芯的外边缘之内，或者，与所述转子铁芯的外边缘齐平。

优选的，所述主体部包括第一中心孔，所述转轴穿过所述第一中心孔，所述主体部与所述转轴相对固定；所述第一端板还包括固定部，所述固定部设置在所述主体部远离所述转子铁芯的一侧，所述固定部设置有第二中心孔，所述转轴穿过所述第二中心孔，所述固定部与所述转轴相对固定。

优选的，转子组件所有零件的最大原始不平衡量相加的总和≤转子组件允许的最大不平衡量的1.5倍。

优选的，转子铁芯由多个铁芯冲片堆叠而成，堆叠过程中，所述铁芯冲片顺次转动特定角度。

优选的，转动的角度等于360°/N，N为磁钢的数量。

优选的，所述第一端板通过注塑成型，所述第一端板的进胶口和模穴号分别设置在第一端板的两侧，且进胶口和模穴号相对所述转轴的轴线对称设置。

本实用新型还提供一种无刷电机，包括相配合的转子组件和定子组件，所述转子组件为上述任一所述的转子组件。

本实用新型还提供一种电动工具，包括上述电机和由所述电机驱动的工作头。

本实用新型提供的无刷电机的转子组件，申请人克服电机必须设置平衡块的技术偏见，转子组件省去了平衡块，不仅省去了平衡块的成本，而且省去了平衡块所需的加重和/或减重工序，极大地提升了生产效率。需要说明的是，平衡块通常是由铜、锌合金等密度较大的金属制成，省去了平衡块，还可降低电机的重量，让电动工具的使用更轻松。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例提供的电机的立体结构示意图；

图2是图1所示电机的立体分解示意图；

图3是图1所示电机的定子组件的立体分解示意图；

图4a～4d是图1所示电机的转子组件的转子铁芯的冲片的堆叠过程示意图；

图5是图2所示电机的转子组件的立体结构示意图；

图6是图5所示转子组件的立体分解示意图；

图7是图5所示转子组件的剖面图；

图8是图5所示转子组件省略风扇后的侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

本实施例提供一种电动工具，包括电机100、由电机100驱动的传动机构、由传动机构驱动的工作头。电动工具可以是角磨，传动机构包括轴线相垂直且相互啮合的两个齿轮，齿轮驱动磨片旋转而切割或打磨工件。电动工具可以是电圆锯，传动机构包括齿轮，齿轮驱动圆锯片旋转而切割工件。电动工具例如还可以是锤钻类电动工具，传动机构包括旋转机构，传动机构还可以包括冲击机构，传动机构驱动工作头旋转，还可以在旋转的同时产生轴向冲击或周向冲击。在一种实施例中，电机100通过传动机构而驱动工作头，本领域技术人员可以想到，电机100直接驱动工作头亦可，凡此等等……不再赘述，凡采用与本实施例相同或类似的技术方案，均涵盖在本实用新型的保护范围内。

请结合图1和图2，电机100包括相配合的转子组件20和定子组件22。

本实施例的电机100为无刷电机，相比有刷电机，无刷电机的使用寿命长、噪音小、转速快、但是价格贵。

请结合图2和图3，无刷电机100的转子组件20包括转轴24、固定于转轴24的转子铁芯26，转子铁芯26中设置有磁钢28(图6、图7所示)；定子组件22包括定子铁芯30及固定在定子铁芯30两侧的定子端板31。定子铁芯30包括本体32及设置在本体32径向内侧的绕线架34，定子线可缠绕在绕线架34外侧上形成定子线圈。定子端板31由绝缘材料制成，定子端板31与定子铁芯30插接配，定子线圈直接缠绕于定子端板31而间接缠绕于绕线架，防止短路。通过有序改变定子线圈中的电流方向，从而有序改变定子线圈所产生的磁场，定子线圈的磁场与磁钢28的磁场配合，而驱动转子组件20持续转动。定子铁芯30和转子铁芯26在轴向上位置重合、在径向上间隔设置。定子铁芯30的内径大于转子铁芯26外径，转子铁芯26***定子铁芯30形成的通道中。不仅可提升效率，而且可以缩短轴向尺寸。

转轴24即电机轴，转轴24通过传动机构驱动工作头，或者转轴24直接驱动工作头。转子铁芯26具有中心孔，转轴24和中心孔通过紧配等方式使转轴24与转子铁芯26相对固定。

现有技术中，转子组件均包括金属平衡块，金属平衡块的数量通常为两个，两个金属平衡块固定于转轴且分别贴靠转子铁芯的两个端面设置。根据转子组件的平衡测试结果，对每个金属平衡块进行减重或加重处理，例如在金属平衡块上切削形成减重孔或在金属平衡块上粘贴加重块等，从而借助金属平衡块使转子组件达到需要的平衡效果，减轻转子组件及整个电机的振动，提升用户体验。

现有技术中，平衡块是电机中必须的部件。本申请中，申请人克服电机必须设置平衡块的技术偏见，提出取消平衡块的构想，并通过一些技术措施，将电机的振动控制在可接受的范围内，从而极大地降低了电机的成本并简化了生产工序。具体的：

转子铁芯26的轴向长度小于等于30mm。转子组件20中，转子铁芯26的质量最大，因此，转子铁芯26转动过程中产生的振动比其它部件更大，将转子铁芯26的轴向长度控制在30mm及以下，可以在很大程度上减少原始不平衡量，从而将电机100的振动控制在可接受的范围内。

请结合图4和图5，为了

进一步降低转子铁芯26所产生的振动，转子铁芯26由多个铁芯冲片38堆叠并固定而成，堆叠过程中，铁芯冲片38顺次转动特定角度。理论上，铁芯冲片38的结构对称，基本不会导致振动，但由于不可避免的原材料厚度误差及冲片的加工误差，同一批铁芯冲片38可能存在同样的不平衡结构，例如，铁芯冲片38的某一局部相对其它区域较厚或较薄，本实施例中，铁芯冲片38堆叠过程中，铁芯冲片38顺次转动特定角度，以使不平衡的区域在周向上均匀分布，从而最大限度的提升转子铁芯26的整体平衡效果。

堆叠过程中，相邻铁芯冲片38转动的角度等于360°/N，N为磁钢的数量。请参见图4a至图4d，本实施例中，磁钢的数量为4个，相邻铁芯冲片38的转动角度等于90°。具体的，由于该铁芯冲片38包括四个磁钢，可以将铁芯冲片38分为四个相同的区域，为方便描述，将四个区域分别标号为①至④，以图示的方向为参考，如图4a所示，第一片铁芯冲片38，区域①位于上侧，区域②至④依次顺时针分布；如图4b所示，第二片铁芯冲片38，区域①位于右侧，区域②至④依次顺时针分布；如图4c所示，第三片铁芯冲片38，区域①位于下侧，区域②至④依次顺时针分布；如图4d所示，第四片铁芯冲片38，区域①位于左侧，区域②至④依次顺时针分布；第五片铁芯冲片38(未示出)的位置与第一片铁芯冲片38相同，以此类推……。相邻的铁芯冲片38之间可通过铆接固定。由此，第一片、第二片……第N片铁芯冲片38堆叠成的转子铁芯26中，相邻铁芯冲片3838顺次转动特定角度，通过这种规律的排布方式，可以最大限度的降低铁芯冲片3838本身的不均衡而导致的转子铁芯26的原始不平衡量，将转子组件20的原始不平衡量控制在可接受的范围内，从而可取消平衡块，降低成本和生产工序。

转子组件20的每个零件具有一定的原始不平衡量，但转子组件20最终的不平衡量并不仅仅是每个零件的原始不平衡量之和，在零部件压装时，所有零部件最大不平衡量的点并不一定在同一方向上，这就导致压装后的组件的原始不平衡量要小于所有零件的原始不平衡量的总和；当然，在压装过程中，优于工装的精度或是其他方面的影响，组件的不平衡量可能会增大，根据验证，我们推断出以下结论：转子组件20的所有零件的最大原始不平衡量相加的总和≤组件允许的最大不平衡量的1.5倍，即可取消转子平衡块

如上所述，本实施例的无刷电机100取消了平衡块，取消平衡块的具体方案是：

请结合图5和图6，转子铁芯26的第一端顺次设置有第一端板40和第一轴承(未示出)；转子铁芯26的第二端顺次设置有第二端板42、风扇44和第二轴承(未示出)。第一端板40和第二端板42用于防止转子铁芯26转动过程中磁钢28被甩出；风扇44用于对电机100进行散热；第一轴承和第二轴承用于支撑转轴24，使转子组件20的转动更平稳。也就是说，本实施例中，转子组件20中未设置平衡块，由于省去了平衡块，不仅省去了平衡块的成本，而且省去了平衡块所需的加重和/或减重工序，极大地提升了生产效率。需要说明的是，平衡块通常是由铁等密度较大的金属制成，省去了平衡块，还可降低电机100的重量，让电动工具的使用更轻松。

第一端板40贴靠转子铁芯26的第一端面46设置，第二端板42贴靠转子铁芯26的第二端面48设置。第二端板42的形状及尺寸与第一端板40相同。第一端板40和第二端板42可通用，从而极大地降低了开模成本、进而大幅降低电机100的成本。

下面以第一端板40为例进行描述。

请结合图6和图7，第一端板40包括主体部50，主体部50径向上的外边缘位于磁钢28之外，防止电机运行过程中磁钢出现轴向窜动。保证电机100的功能稳定。

主体部50径向上的外边缘位于转子铁芯26的外边缘之内，或者，与转子铁芯26的外边缘齐平。也就是说，主体部50的外周面未超出转子铁芯26的外周面，主体部50不会伸入转子组件20与定子组件22之间的间隙，从而不会影响转子组件20和定子组件22的配合。

请结合图6和图8，为了满足磁通量的需求，转子铁芯26的外周面设置有若干个凹槽54。凹槽54自转子铁芯26的外周面径向向内凹陷。凹槽54轴向延伸贯穿转子铁芯26的两个端面。凹槽54的横截面大致呈半圆形。若干个凹槽54周向间隔排布，本实施例中，四个凹槽54周向均匀间隔排布，凹槽54的数量与磁钢28的数量相等。在垂直于电机轴线的平面上，各凹槽54在径向上的最靠近转轴24的点连接形成参考圆C，该参考圆C的直径小于转子铁芯26的外周面的直径，主体部50的外周面在垂直于电机轴线的平面上的投影与参考圆C重合。一方面防止磁钢28被甩出，另一方面避免影响转子组件20与定子组件22的配合。

主体部50的厚度大于等于1.5mm、小于等于5mm。申请人经过反复计算和验证，发现此厚度范围是能有效防止磁钢28被甩出的最薄的厚度，不仅可以使电机100小型化，而且可以减少主体部50的材料，从而降低成本。

主体部50由塑料通过注塑成型。注塑成型的第一端板40通过紧配等方式固定于转轴24上。由于主体部50由塑料制成，相比金属或陶瓷的平衡块，可以大幅降低电机100的成本。主体部50与可以一体注塑于转轴24上，也就是说，将相对固定的转子铁芯26和转轴24作用主体部50注塑时的嵌件，主体部50直接注塑于转轴24上，无需额外的安装程序，可以缩短工时、降低成本。

转子铁芯26在主体部50注塑前被加热至特定温度，特定温度大于等于转子铁芯26上的油污的挥发温度，和/或，转子铁芯26被加热至大于等于90度，小于等于500度。高温可使转子铁芯26上的油污挥发。如果油污在注塑过程中浸入流体塑料，会使塑料因为油污而破裂，导致注塑裂口，注塑失效。本实施例中，通过对转子铁芯26进行加热而去除油污，可以避免注塑裂口。而且，由于转子铁芯26被加热，主体部50注塑时，转子铁芯26的余热可以减缓流体塑料固化的速度，从而使主体部50的成型更稳定。

为了将主体部50相对转轴24固定，主体部50呈圆环状。主体部50包括第一中心孔56，转轴24穿过第一中心孔56，主体部50与转轴24相对固定。具体的，转轴24与第一中心孔56过盈配合而使转轴24与主体部50相对固定。

第一端板40还包括固定部58，固定部58呈圆环状。固定部58设置在主体部50远离转子铁芯26的一侧，固定部58设置有第二中心孔60，转轴24穿过第二中心孔60，固定部58与转轴24相对固定。具体的，转轴24与第二中心孔60过盈配合而使转轴24与固定部58相对固定。第二中心孔60与第一中心孔56对中设置，第一中心孔56和第二中心孔60的圆心位于转轴24轴线上。由此，第一端板40通过第一中心孔56和第二中心孔60共同与转轴24配接，因此，设置固定部58后，可以增加第一端板40与转轴24的接触面积，使第一端板40与转轴24的固定更可靠。

固定部58的外径小于等于主体部50的外径。优选的，固定部58的单边厚度设计为1～2.5mm即可。由此，可以减少第一端板40的材料，在满足功能需求的前提下有效降低成本。

如前所述，主体部50由塑料注塑而成。优选的，固定部58和主体部50一体成型，也就是说，整个第一端板40通过注塑一体成型，无需额外的安装工序，降低生产成本。

第一端板40通过注塑制成，第一端板40的进胶口和模穴号分别设置在第一端板40的两侧，且进胶口和模穴号相对转轴24的轴线对称设置。优选的，进胶口和模穴号分别设置在主体部50的两个侧面，且进胶口和模穴号相对转轴24的轴线对称设置。由此，进胶口和模穴号可以使第一端板40更加平衡，从而降低转子组件20的振动。更优的是，本实施例中，第一端板40利用注塑必然产生的进胶口对其进行平衡，从而降低转子组件20的振动，设计极其巧妙。

优选的，进胶口和模穴号相对第一端板40的侧面共同凹陷或凸出，也就是说，如果进胶口相对第一端板40的第一侧面凹陷(或凸出)，则模穴号相应的相对第一端板40的第二侧面凹陷(或凸出)，且凹陷(或凸出)的区域大致相等，从而最大程度的提升平衡效果。

综上所述，本申请人克服了行业的技术偏见，取消了无刷电机100的平衡块，不仅保留了无刷电机100固有的优点，而且极大的降低了无刷电机100的成本，简化了电机100的生产工序，极具产业价值。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种转子组件，所述转子组件包括转轴、固定于所述转轴的转子铁芯，所述转子铁芯中设置有磁钢，其特征在于：所述转子铁芯的轴向长度小于等于30mm，所述转子铁芯的第一端顺次设置有第一端板和第一轴承；所述转子铁芯的第二端顺次设置有第二端板、风扇和第二轴承。

2.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于：所述第一端板贴靠所述转子铁芯的第一端面设置，所述第二端板贴靠所述转子铁芯的第二端面设置，所述第一端板包括主体部，所述主体部径向上的外边缘位于所述磁钢之外。

3.如权利要求2所述的转子组件，其特征在于：所述主体部径向上的外边缘位于所述转子铁芯的外边缘之内，或者，与所述转子铁芯的外边缘齐平。

4.如权利要求2所述的转子组件，其特征在于：所述主体部包括第一中心孔，所述转轴穿过所述第一中心孔，所述主体部与所述转轴相对固定；所述第一端板还包括固定部，所述固定部设置在所述主体部远离所述转子铁芯的一侧，所述固定部设置有第二中心孔，所述转轴穿过所述第二中心孔，所述固定部与所述转轴相对固定。

5.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于：转子组件所有零件的最大原始不平衡量相加的总和≤转子组件允许的最大不平衡量的1.5倍。

6.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于：转子铁芯由多个铁芯冲片堆叠而成，堆叠过程中，所述铁芯冲片顺次转动特定角度。

7.如权利要求6所述的转子组件，其特征在于：转动的角度等于360°/N，N为磁钢的数量。

8.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于：所述第一端板通过注塑成型，所述第一端板的进胶口和模穴号分别设置在第一端板的两侧，且进胶口和模穴号相对所述转轴的轴线对称设置。

9.一种无刷电机，包括相配合的转子组件和定子组件，其特征在于：所述转子组件为权利要求1至8任一所述的转子组件。

10.一种电动工具，其特征在于：包括权利要求9所述的电机和由所述电机驱动的工作头。

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