一种屏蔽电泵用转子组件及其制造方法与流程

1.本技术涉及屏蔽泵生产制造技术领域，尤其涉及一种屏蔽电泵用转子组件及其制造方法。


背景技术：

2.目前家用屏蔽泵多数采用异步电机，由于功率较小且气隙较大，导致异步电机效率低；若采用调速永磁同步电机提升电机效率，不仅使得电机本体成本提高，还需要额外增加驱动成本，使得提高效率的性价比低；
3.家用屏蔽电泵采用异步起动永磁同步电机技术时，在起动过程中起动电流通常为额定电流的4-7倍，因此该过程中容易产生不可逆退磁；屏蔽电机气隙较大还将导致需要更多的稀土永磁体进行励磁，导致磁钢成本较高，同时较大的气隙还将导致电机异步起动后迁入同步能力大幅降低。


技术实现要素：

4.本技术提出了一种屏蔽电泵用转子组件及其制造方法，适用于家用低功率的电机，能够使电磁转矩中磁阻转矩占比大幅提高，实现电机永磁材料成本的降低，即降低了电机成本，同时利用注塑在转子铁芯内直接成型永磁体，提高转子运行时的稳定性。
5.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种屏蔽电泵用转子组件，包括由冲压片压制而成的转子铁芯、贯穿转子铁芯中部的金属轴和压铸而成的铸铝鼠笼：
6.沿着转子铁芯的径向，所述转子铁芯内设有四层磁体槽，两个磁体槽之间形成磁通道，磁铁槽内设有由铁氧体注塑而成的注塑铁氧体，所述转子铁芯的顶部留有与磁体槽连通的注塑口；
7.沿着转子铁芯的周向，所述转子铁芯上设有多组导体槽，所述导体槽内设有圆铜条，部分导体槽朝向磁体的一侧设有填充槽，铝液能够沿着填充槽从转子铁芯的一侧端部流向另一侧端部，铸铝鼠笼的导条由圆铜条和填充槽中的铸铝条组成。
8.进一步，所述转子铁芯由主冲片、转子中间段冲片和端面段冲片构成，所述端面段冲片构成转子铁芯的端部，所述转子中间段冲片构成转子铁芯的中间段，其他区域由主冲片组成，所述磁体槽设于主冲片和转子中间段冲片上，所述转子中间段冲片上设有连通中间三层磁体槽的注塑流道槽，所述端面段冲片的中部均设有轴向连通的注塑进料槽。
9.进一步，每间隔1-3个导体槽设置一个开口槽，剩余的导体槽位闭口槽
10.进一步，所述包括轴管，所述轴管的轴线处设有腔道，所述轴管的外侧壁设有两组相对的移动槽，所述移动槽活动连接有振动柱，所述移动槽通过腔道连通脉冲气源，脉冲气源间歇地驱动振动柱伸出，两个振动柱之间设有能够牵引振动柱收缩的弹性拉绳，在供气的间歇，振动柱在弹性拉绳弹力下收缩。
11.进一步，所述振动柱的插入深度与两侧的注塑流道槽对齐，所述振动柱与移动槽的底部之间设有囊体，囊体的两端分别与移动槽的槽底和振动柱的底部固定连接。
12.进一步，靠近所述移动槽的口部位置设有限位槽，所述振动柱外侧壁的底部设有具有弹性的伸缩限位块，当伸缩限位块滑入限位槽中时，能够限制限位块的滑出。
13.进一步，所述缓冲吸收件的一侧设有吸收槽，所述吸收槽上设有弹性囊，所述吸收槽内填充有弹性体，当注塑液充满时，弹性囊能够吸收振动件的振动压力。
14.一种屏蔽电泵用转子组件的制造方法，包括步骤：
15.s1：硅钢片高速冲压得到转子铁芯，其中端面段冲片、中间段冲片和主冲片按设定顺序和数量放置；
16.s2：转子铁芯压入圆铜条获得转子组件一；
17.s3：转子组件一在铸铝模具中压铸获得转子组件二；
18.s4：转子组件二车削外径获得转子组件三；
19.s5：在转子组件三中插入金属轴，并使用铁氧体材料注塑获得转子组件四；
20.s6：转子组件四压入不锈钢屏蔽套7获得转子组件五；
21.s7：转子组件五两端压入不锈钢盖板1获得转子组件六；
22.s8：转子组件六上下两端焊接获得转子组件七；
23.s9：转子组件七进行整体充磁即获得本发明的转子组件。
24.进一步，在步骤s5中，在注塑时，将腔道的一端堵住，另一端连接高频的脉冲气源，利用振动柱的伸缩实现边注塑边振动，将注塑液中的气泡振出，使注塑液密实。
25.进一步，当注塑液完成注射后，封堵注塑口，并在腔道中维持适当的气压，通过振动柱的压力实现稳定的保压。
26.本发明的有益效果：
27.本技术提供的一种屏蔽电泵用转子组件及其制造方法，本发明提出一种多层注塑铁氧体磁极结构，通过合理的多层磁极设计，既保证了铁氧体永磁体的用量又使得d轴磁路磁阻大小形成很大差异，使得q轴电感/d轴电感值＞3，进而使得电磁转矩中磁阻转矩占比大幅提高，实现电机永磁材料成本的降低，即降低了电机成本。
28.其次，本发明转子组件提出一种轴向三种冲片结构设计，降低了冲片模具复杂度，其他两种冲片槽型均被包含于主冲片槽型中，使得高速冲压过程时仅需要控制对应槽型的冲压滑块即可实现不同冲片的冲压。同时，转子端面段冲片的设计使得铸铝鼠笼过程铝不会流入磁体槽中，转子中间段冲片设计使得转子铁氧体注塑时，能将铁氧体材料顺利从第四磁体槽注入第二和第三磁体槽，直接成型的磁体和鼠笼使转子组件成为一个整体，相比较于装配，提高了结构的可靠性和稳定性。
附图说明
29.构成说明书的一部分的附图描述了本技术公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本技术公开的原理。
30.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本技术，其中：
31.图1为一种屏蔽电泵用转子组件的爆炸图；
32.图2为一种屏蔽电泵用转子组件的外形图；
33.图3为一种屏蔽电泵用转子组件的俯视图；
34.图4为一种屏蔽电泵用转子组件的侧视图；
35.图5为一种屏蔽电泵用转子组件中主冲片的示意图；
36.图6为一种屏蔽电泵用转子组件中中间段冲片的示意图；
37.图7为一种屏蔽电泵用转子组件中端面段冲片的示意图；
38.图8为一种屏蔽电泵用转子组件中dq轴磁路示意图；
39.图9为一种屏蔽电泵用转子组件中金属轴的正视图；
40.图10为一种屏蔽电泵用转子组件中金属轴的立体图。
具体实施方式
41.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.实施例一
43.如图1-图4所示，一种屏蔽电泵用转子组件，包括不锈钢盖板1、铸铝鼠笼2、金属轴3、注塑铁氧体4、转子铁芯5、圆铜条6和不锈钢屏蔽套7，转子的外径，即铸铝鼠笼的外径为40-70mm，转子组件外表面为焊接密封结构，防止屏蔽电泵介质和转子铁芯5接触导致铁芯生锈，不锈钢盖板1、不锈钢屏蔽套7和金属轴3组成焊接结构，焊接部位为三者之间的接触面，铸铝鼠笼2的外圆周设有若干铝柱，上下两端为铝环，注塑铁氧体4设有四层磁体结构，第一层磁体41、第二层磁体42、第三层磁体43和第四层磁体44，其中第二层磁体42、第三层磁体43和第四层磁体44在转子轴向中间段连接为一体，转子铁芯5为多层冲片结构，转子铁芯两端区域是少量转子端面段冲片53组成，进一步的，每端数量为1～6片。转子铁芯轴向中间区域是由少量转子中间段冲片52组成，进一步的，数量为2～12片，转子铁芯其他区域是由大量转子主冲片51组成。
44.如图5，主冲片51设有第一层磁体槽5101、第二层磁体槽5102、第三层磁体槽5103、第四层磁体槽5104、第一导体槽5105、第二导体槽5106、第三导体槽5107、第四导体槽5108、第五导体槽5109、第六导体槽5110和第七导体槽5111。第一导体槽5105填充的导体为铸铝条和一根圆铜条，且为闭口槽，第二导体槽5106、第三导体槽5107、第五导体槽5109和第六导体槽5110填充的导体为铸铝条和一根圆铜条，且为开口槽。第四导体槽5108填充的导体为一根圆铜条，且为闭口槽，第七导体槽5105填充的导体为铸铝条和两根圆铜条，且为闭口槽，开口槽方便饱和铸铝，另外若是磁体附近的导体槽开口还能降低永磁体漏磁，导体槽闭口为了保证结构强度。
45.如图5，第一导体槽5105与第一层磁体槽5101距离设为l1，第三导体槽5107与第二层磁体槽5102距离设为l2，第五导体槽5109与第三层磁体槽5103距离设为l3，第七导体槽5111与第四层磁体槽5104距离设为l4，且0.2mm≤l1≤0.6mm，0.2mm≤l2≤0.6mm，0.2mm≤l3≤0.6mm，0.2mm≤l4≤0.6mm，第一层磁体槽5101极弧角度范围为20度～40度。
46.第二层磁体槽5102和第三层磁体槽5103为槽宽等距设计，ab两点距离设为d1，bc两点距离设为d2，cd两点距离设为d3、de两点距离设为d4、ef两点距离设为d5、fg两点距离设为d6、gh两点距离设为d7和kj两点距离设为d8。则有1.5mm≤d7＜d3＜d5＜d8/2＜d1≤6mm，2mm≤d4≤d6＜d2＜d1。
47.如图6，转子中间段冲片52包含注塑流道槽521结构，注塑流道槽521将第二层磁体槽5102、第三层磁体槽5103和第四层磁体槽5104连接为一体，实现一体化注塑结构，冲片结构中，上下侧两个第一层磁体槽5101则分别由侧面的注塑口单独成型一体。
48.如图7，转子端面段冲片53包含注塑进料槽531结构，其中注塑进料槽531在平面形状上被完全包含于第四层磁体槽5104。其中虚线圆21为铸铝鼠笼2端环的内圆示意轮廓线，则该平面视图中注塑进料槽531应满足虚线圆内21区域。虚线圆31为金属轴3示意轮廓线，注塑进料槽531与虚线圆31之间区域为注塑铁氧体4注塑入料区域。
49.如图8，d轴磁路中，由于存在多层磁体槽，导致d轴磁阻大，而q轴磁路中磁力线可顺利通过磁体槽之间的铁芯材料形成磁路，使得q轴磁阻小。dq轴磁路形成较大的磁阻，从而产生电机磁阻转矩，并与铁氧体永磁体形成的永磁转矩共同组成电机电磁转矩。
50.实施例二
51.由于注塑磁体材料由磁性粉末和塑料粘接剂复合混炼而成，其中磁性粉末重量比约占85％以上，塑料粘接剂的重量比只有约10％左右。所以注塑磁体材料不同于一般注塑塑料，磁性材料的流动性要比普通工程塑料差很多，注塑充填性很差，因此在注塑成型一些结构复杂，壁厚较厚的产品时容易出现充填不足，有时产品内部会有大量气孔发生。为了减少此类现象，在实施例一的基础上，对转子组件进行进一步改进。
52.如图9-图10所示，3包括轴管31，轴管31的轴线处设有腔道32，轴管31的外侧壁套设有缓冲吸收件33和振动件34，轴管31的侧壁设有挡块和螺纹段，缓冲吸收件33和振动件34一体设置，螺母将缓冲吸收件33和振动件34压在挡块上。
53.振动件34包括与腔道32连通的移动槽341，移动槽341延伸至轴管31侧壁内，并接近腔道32，移动槽341设有两组，与两侧的注塑流道槽521对应，移动槽341内活动连接有振动柱342，振动柱342与轴管31之间设有囊体344，囊体344的底部与移动槽341的槽底固定连接，囊体344与腔道32连通，囊体344的顶部与振动柱342固定连接，囊体344膨胀、收缩能够带动振动柱342移动，囊体344的端部连接可以通过粘连剂固定，可以通过设置卡接结构等其他结构固定，两个振动柱342的顶部之间连接有弹性拉绳343，当腔道32接通脉冲式高压气源时，囊体344在气压下膨胀并在弹性拉绳343弹力下收缩，驱动振动柱342往复运动，实现高频振动，通过振动使注塑产生的气泡溢出，同时，在注塑结束后，通过振动柱342将气压传递到注塑液中，实现压力可控的保压，可控压力的保压能够进一步减少气泡并避免毛刺的产生，振动柱342的头部设有导流凸起，增加振动影响范围。
54.靠近移动槽341的口部位置设有限位槽346，振动柱342外侧壁的底部设有具有弹性的伸缩限位块345，当伸缩限位块345滑入限位槽346中时，能够限制限位槽346的滑出，进而限制振动的振幅，避免振幅过大，挤压注塑液，产生毛刺，而振动柱342的外伸，能够沿着注塑流道槽521延伸，进一步增加振动范围，为了便于装配，限位槽346连接有延伸至移动槽341底部的浅槽，振动柱342错开浅槽插入，插入底部后通过旋转使伸缩限位块345与浅槽对齐。
55.缓冲吸收件33的一侧设有吸收槽331，吸收槽331上设有弹性囊332，吸收槽331内填充有弹性体，当注塑液充满时，弹性囊332吸收振动件34的振动压力，增加振动除气泡的持续时间，进一步减少气泡，弹性囊332和移动槽341错开设置。
56.实施例三
57.一种屏蔽电泵用转子组件的制作方法，包括步骤：
58.s1：硅钢片高速冲压得到转子铁芯5，其中端面段冲片53、中间段冲片52和主冲片51按设定顺序和数量放置；
59.s2：转子铁芯5压入圆铜条6获得转子组件一；
60.s3：转子组件一在铸铝模具中压铸获得转子组件二；
61.s4：转子组件二车削外径获得转子组件三；
62.s5：在转子组件三中插入金属轴3，并使用铁氧体材料注塑获得转子组件四；
63.s6：转子组件四压入不锈钢屏蔽套7获得转子组件五；
64.s7：转子组件五两端压入不锈钢盖板1获得转子组件六；
65.s8：转子组件六上下两端焊接获得转子组件七；
66.s9：转子组件七进行整体充磁即获得本发明的转子组件。
67.与传统屏蔽电泵异步电机转子制造过程对比，仅增加插圆铜条、铁氧体注塑和转子充磁过程，使得工艺成本增加不明显且整个制造过程易实现。
68.实施例四
69.在实施例三的基础上，实施例四在步骤s5中，在注塑时，将腔道32的一端堵住，另一端连接高频的脉冲气源，利用振动柱342的伸缩实现边注塑边振动，将注塑液中的气泡振出，使注塑液密实。
70.当注塑液完成注射后，封堵注塑口，并在腔道32中维持适当的气压，通过振动柱342的压力实现稳定的保压，减少注塑液冷却引起的收缩，提高磁体的成型质量。

技术特征：
1.一种屏蔽电泵用转子组件，包括由冲压片压制而成的转子铁芯(5)、贯穿转子铁芯中部的金属轴(3)和压铸而成的铸铝鼠笼(2)，其特征在于：沿着转子铁芯(5)的径向，所述转子铁芯(5)内设有四层磁体槽，两个磁体槽之间形成磁通道，磁铁槽内设有由铁氧体注塑而成的注塑铁氧体(4)，所述转子铁芯(5)的顶部留有与磁体槽连通的注塑口；沿着转子铁芯(5)的周向，所述转子铁芯(5)上设有多组导体槽，所述导体槽内设有圆铜条(6)，部分导体槽朝向磁体的一侧设有填充槽，压铸时，铝液能够沿着填充槽从转子铁芯(5)的一侧端部流向另一侧端部，形成铸铝鼠笼(2)，铸铝鼠笼(2)的导条由圆铜条(6)和填充槽中的铸铝条组成。2.根据权利要求1所述的一种屏蔽电泵用转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(5)由主冲片(51)、转子中间段冲片(52)和端面段冲片(53)构成，所述端面段冲片(53)构成转子铁芯(5)的端部，所述转子中间段冲片(52)构成转子铁芯(5)的中间段，其他区域由主冲片(51)组成，所述磁体槽设于主冲片(51)和转子中间段冲片(52)上，所述转子中间段冲片(52)上设有连通中间三层磁体槽的注塑流道槽(521)，所述端面段冲片(53)的中部均设有轴向连通的注塑进料槽(531)。3.根据权利要求2所述的一种屏蔽电泵用转子组件，其特征在于，每间隔1-3个导体槽设置一个开口槽，剩余的导体槽位闭口槽。4.根据权利要求2所述的一种屏蔽电泵用转子组件，其特征在于，所述金属轴(3)包括轴管(31)，所述轴管(31)的轴线处设有腔道(32)，所述轴管(31)的外侧壁设有两组相对的移动槽(341)，所述移动槽(341)活动连接有振动柱(342)，所述移动槽(341)通过腔道(32)连通脉冲气源，脉冲气源间歇地驱动振动柱(342)伸出，两个振动柱(342)之间设有能够牵引振动柱(342)收缩的弹性拉绳(343)，在供气的间歇，振动柱(342)在弹性拉绳(343)弹力下收缩。5.根据权利要求4所述的一种屏蔽电泵用转子组件，其特征在于，所述振动柱(342)的插入深度与两侧的注塑流道槽(521)对齐，所述振动柱(342)与移动槽(341)的底部之间设有囊体(344)，囊体(344)的两端分别与移动槽(341)的槽底和振动柱(342)的底部固定连接。6.根据权利要求5所述的一种屏蔽电泵用转子组件，其特征在于，靠近所述移动槽(341)的口部位置设有限位槽(346)，所述振动柱(342)外侧壁的底部设有具有弹性的伸缩限位块(345)，当伸缩限位块(345)滑入限位槽(346)中时，能够限制限位块(345)的滑出。7.根据权利要求6所述的一种屏蔽电泵用转子组件，其特征在于，所述缓冲吸收件(33)的一侧设有吸收槽(331)，所述吸收槽(331)上设有弹性囊(332)，所述吸收槽(331)内填充有弹性体。8.一种屏蔽电泵用转子组件的制造方法，用于制造如权利要求7所述的一种屏蔽电泵用转子组件，其特征在于，包括步骤：s1：硅钢片高速冲压得到转子铁芯(5)，其中端面段冲片(53)、中间段冲片(52)和主冲片(51)按设定顺序和数量放置；s2：转子铁芯(5)压入圆铜条(6)获得转子组件一；s3：转子组件一在铸铝模具中压铸获得转子组件二；
s4：转子组件二车削外径获得转子组件三；s5：在转子组件三中插入金属轴(3)，并使用铁氧体材料注塑获得转子组件四；s6：转子组件四压入不锈钢屏蔽套(7)获得转子组件五；s7：转子组件五两端压入不锈钢盖板(1)获得转子组件六；s8：转子组件六上下两端焊接获得转子组件七；s9：转子组件七进行整体充磁即获得本发明的转子组件。9.根据权利要求8所述的一种屏蔽电泵用转子组件的制造方法，其特征在于，在步骤s5中，在注塑时，将腔道(32)的一端堵住，另一端连接高频的脉冲气源，利用振动柱(342)的伸缩实现边注塑边振动，将注塑液中的气泡振出，使注塑液密实。10.根据权利要求9所述的一种屏蔽电泵用转子组件的制造方法，其特征在于，当注塑液完成注射后，封堵注塑口，并在腔道(32)中维持适当的气压，通过振动柱(342)的压力实现稳定的保压。

技术总结
本申请涉及屏蔽泵生产制造技术领域，且公开了一种屏蔽电泵用转子组件，所述转子铁芯的顶部留有与磁体槽连通的注塑口，沿着转子铁芯的周向，所述转子铁芯上设有多组导体槽，所述导体槽内设有圆铜条，部分导体槽朝向磁体的一侧设有填充槽，铸铝鼠笼的导条由圆铜条和填充槽中的铸铝条组成。使得Q轴电感/D轴电感值＞3，进而使得电磁转矩中磁阻转矩占比大幅提高，实现电机永磁材料成本的降低，即降低了电机成本。其次，本发明转子组件提出一种轴向三种冲片结构设计，降低了冲片模具复杂度，其他两种冲片槽型均被包含于主冲片槽型中，使得高速冲压过程是仅需要控制对应槽型的冲压滑块即可实现不同冲片的冲压。实现不同冲片的冲压。实现不同冲片的冲压。


技术研发人员：韩元平 欧阳兆胜
受保护的技术使用者：安徽新沪屏蔽泵有限责任公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/9