用於電機的鐵磁粉末金屬複合物鐵心的製作方法

2023-08-09 00:40:26

專利名稱：用於電機的鐵磁粉末金屬複合物鐵心的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電機的鐵心部分件，更具體地涉及用於電機的部 件組件，最通常的所述電機是電動機。
背景技術：
電機例如電動機和發電機具有通常稱為定子的固定構件、以及通 常稱為轉子的可移動或旋轉構件。通過定子或轉子產生的磁場的相互 作用引起定子和轉子之間的相互作用。這種磁場通常通過置於定子或 轉子上的繞組中的電流產生或感應。所述繞組通常包括圍繞繞組支承 件纏繞的多個線圏。繞組支承件通常包括軟磁材料，該軟磁材料一般 由選定鋼製材料的疊層組成。這些疊層相互絕緣以降低渦流。
對這種電機設計的關注是需要或要求降低電機的芯中定子與轉子
之間的變動力矩。已知的是使定子或轉子歪扭以降低變動力矩並對定 子與轉子之間的電磁場形成更有效的幹涉。這樣就會產生更為有效的
電動機或發電機然而，存在的一個問題是具有斜齒的轉子或定子或者 鐵心部分外表面的製造。
已知的是利用通過粉末冶金操作壓實的鐵磁粉末顆粒代替定子或 轉子芯的層疊鋼製材料形成繞組支承件。鐵磁粉末顆粒本身是相互電 絕緣的，使得所產生的壓實產品以與採用層疊的鋼製材料類似的方式
表現出很低的渦流損失。在美國專利No.6，956，307、 No.6，300，702、 No.6，441，530中公開了這種在電機中的鐵心上採用由鐵磁粉末顆粒組 成的壓實金屬粉末。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種改進的用於電機的電機部件組件， 其中鐵心部分具有歪扭末端。從而，降低了電機本身的變動轉矩。
本發明的另一目的是提供一種改進的用於電機的定子或轉子組
件，其中所述組件採用由壓實鐵磁粉末構成的鐵心部件。

發明內容
本發明提供一種改進的用於電機的部件組件，更具體地，提供一 種改進的用於電動機或發電機的定子或轉子組件。所述改進的部件組 件包括上段和下段。每個上段包括大體上圓柱形的中部、多個從中部部分。
每個下段包括大體上圓柱形中部、多個從中部徑向向外延伸的繞 組支承件以及在每個繞組支承件的徑向邊緣處的鐵心部分。 上段和下段組合形成部件組件。
此外，上段和下段各自由鐵磁粉末顆粒形成。這種鐵磁粉末顆粒 相互絕緣。鐵磁金屬粉末顆粒通過粉末金屬操作壓製成固態形狀。
本發明的特徵是這種改進的部件組件包括組合上段和下段，其具 有由相互絕緣的鐵磁粉末金屬顆粒形成的歪扭鐵心部分，從而改進了
電機的性能。所述改進的性能主要是由於歪扭鐵心部分降低了電機的 變動轉矩並且釆用相互絕緣的鐵磁粉末金屬顆粒形成上段和下段還降 低了渦流損失。


在圖中，
圖l是根據本發明實施方式的部件組件的透視圖2是根據本發明實施方式的部件組件的橫截面圖3是部件組件的透視圖，單獨示出了各個部件；
圖4是根據本發明實施方式的部件組件的透視圖5是根據本發明的模壓結構的實施方式的橫截面圖，以及
圖6是根據本發明的模壓結構的實施方式的詳細橫截面圖。
具體實施例方式
現在參照圖1-4，總體以10示出了用於電機的部件。該部件10 可以是最通常用於電動機的定子或轉子，但部件10還可以用於發電 機。
可以看到部件10包括上段9並具有中部12。中部12通常是具有 中心開口部的圓柱形。中部12包括徑向中心軸線13。多個繞組支承 件17從中部12的外表面徑向向外延伸。每個所述繞組支承件的數量 可以根據部件的尺寸和設計而改變，但該數量通常在8到24之間。每 個繞組支承件17大體上為矩形形狀，具有平行的上邊緣和下邊緣以及 靠近中部12的外表面的內邊緣。每個繞組支承件17還具有外邊緣。
每個繞組支承件17的每個外邊緣具有固定其上或從其上凸出的 上段鐵心部分14。每個上段鐵心部分14具有上邊緣40和下邊緣42; 上邊緣40和下邊緣42通常平行。每個上段鐵心部分14還包括第一側 邊緣44和第二側邊緣46。第一側邊緣44通常與徑向中心軸線13平 行。第二側邊緣46通常歪扭與徑向中心軸線13成銳角，該外角通常 在5度到30度之間。
上段9的中部12大體上是圓柱形，具有中心開口部和徑向中心軸 線13。中部12具有大體上平的下表面26。
每個上段鐵心部分14具有繞上段徑向軸線13凸出的外表面16。 上段鐵心部分14外表面16的凸出特性被設計為形成上段9大體上圓 柱形的外邊緣。
可以看到部件10還包括具有中部20的下段29。中部20通常為 圓柱形形狀，具有中心開口部。當上段9與下段29組合時，中部20 包括徑向中心軸線13。多個繞組支承件27從中部20的外表面徑向向 外延伸。該繞組支承件的數量根據部件10的尺寸和設計而改變，但所 述數量通常在8到24之間。每個繞組支承件27大體上為矩形形狀， 具有平行的上邊緣和下邊緣以及靠近中部20的外表面的內邊緣。每個 繞組支承件27還具有外邊緣。
每個繞組支承件27的每個外邊緣具有固定其上或從其上突出的 下段鐵心部分22。每個下段鐵心部分22具有上邊緣50和下邊緣52;
上邊緣50和下邊緣52通常平行。每個下段鐵心部分22還包括第一側 邊緣54和第二側邊緣56。第一側邊緣54通常與徑向中心軸線13平 行。第二側邊緣56通常歪扭與徑向中心軸線13成銳角，該外角通常 在5度到30度之間。
下段29的中部20大體上為圓柱形，具有中心開口部和徑向中心 軸線13。中部20具有大體上平的上表面24。
每個下段鐵心部分22具有繞下段徑向軸線13凸出的外表面30。 下段鐵心部分22外表面30的凸出特性被設計為形成下段29大體上圓 柱形的外邊緣。
當上段9裝配在下段29的頂部時，形成完整的部件10。可以看 到上段的中部12的下表面26壓配在下段的中部20的上表面24上。
可以看到上段9的每個繞組支承件17靠近下段29的繞組支承件 27裝配。形成大體上矩形的組合繞組支承件以容納繞組18。繞組18 是通常的絕緣電線繞組，其為電機提供磁場。
可以看到每個上段鐵心部分14與相鄰的下段鐵心部分22組合以 形成組裝的部件10中的組合歪扭鐵心部分25。
可以看到每個上段鐵心部分14的側邊緣44位於靠近每個下段鐵 心部分22的側邊緣54。在這種每個上段鐵心部分14靠近下段鐵心部 分22的定位中，形成組合的歪扭鐵心部分25。可以看到組合的歪扭 鐵心部分25具有通常平行的上邊緣35和下邊緣37。還可以看到組合 的歪扭鐵心部分25具有也通常平行但與上邊緣35成5度到30度的銳 角的第一側邊緣39和第二側邊緣41。因此，每個組合的歪扭鐵心部 分25通常是平行四邊形，此外，每個組合的歪扭鐵心部分25間隔開 以與相鄰的組合歪扭鐵心部分電絕緣。
這種組合鐵心部分25在用作電機例如電動機中的定子或轉子時 往往可以降低電動才幾的變動轉矩。
應該認識到上段9和下段29通常是包括壓實鐵磁粉末的整體結 構。壓實鐵磁粉末本身包括絕緣鐵粉顆粒。鐵磁粉末在粉末金屬操作 中得到模壓。可以執行一定的後續加熱處理以產生應力消除部件。所
述熱處理還有助於提供具有高導磁性和低鐵芯損失的複合物。所採用
的鐵磁粉末顆粒相互電絕緣以減少渦流在組裝部件10內的形成。
現在參照圖5-6，示出了上段9的模壓成形的詳細視圖。上段9 被示出具有其在前描述的部件。採用鐵磁粉末金屬模壓工藝，非常難 以形成歪扭邊緣例如第二側邊緣46。困難來自於歪扭邊緣的壓實到模 壓的方向、模壓的困難以及從模具中取出具有傾斜邊緣的壓實部分的 困難。
在一種實施方式中，本發明的方法採用圖5和6所示的模具結構 實現了上段9還有下段29的模壓。
設定圖5的橫截面圖，模具68被示出總體形狀略微呈圓柱形。模 具68具有外邊緣67、上邊緣65、下邊緣63以及內邊緣61。模具68 的內邊緣61接靠內模具部分69。內模具部分69具有居中位於其內的 大體上圓柱形的開口。內模具部分69具有形成上段9的第一側邊緣 44和第二側邊緣46的架子邊緣。
第一上填充衝頭62靠近內模具部分69的內邊緣。第二上填充衝 頭60靠近第一上填充衝頭62的內邊緣。第三上填充衝頭71靠近第二 上填充衝頭60的內邊緣。
同樣，第一下填充衝頭70靠近內模具部分69的內邊緣。第二下 填充衝頭66靠近第一下填充衝頭70的內邊緣。第三下填充衝頭64 靠近第二下填充衝頭66的內邊緣。
假定上段9和模具68是大體上圓柱形形狀的，則上述所有的填充 衝頭都是大體上圓柱形形狀的。
芯棒65沿作為上段9的徑向中心軸線13的部件延伸。芯棒65 靠近第三上填充衝頭71和第三下填充衝頭64的內邊緣。
在操作中，與作為上段9的部件相應的開口充有適當的鐵磁粉末。 在一種實施方式中採用上述的模具結構實現模壓。
用於形成上段9和下段29的鐵磁粉末通常是高純度軟磁性鐵粉。 鐵粉顆粒塗有有機、無機或組合的絕緣塗層。
上段9和下段29可以採用粘結劑或環氧樹脂彼此粘結在一起。根 據部件設計，上段9還可以通過繞組18與下段29充分固定在一起。
權利要求
1.一種用作電機中的轉子或定子的組件，該組件包括具有大體上圓柱形中部的上段，所述中部具有中心徑向軸線，多個從中部徑向向外延伸的繞組支承件，以及在每個繞組支承件的徑向邊緣處並具有沿上段的徑向中心軸線大體上凸出的外表面的鐵心部分，具有大體上圓柱形中部的下段，所述中部具有中心軸線，多個從中部徑向向外延伸的繞組支承件，在每個繞組支承件的徑向邊緣處並具有沿下段的徑向中心軸線大體上凸出的外表面的鐵心部分，上段和下段裝配在一起，使得上段鐵心部分和下段鐵心部分組合形成歪扭鐵心部分。
2. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，每個上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且兩個側邊緣不平行。
3. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，每個上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且一個側邊緣與上邊緣垂直。
4. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，每個下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且兩個側邊緣不平行。
5. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，每個下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且一個側邊緣與上邊緣垂直。
6. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，每個上段鐵心部分具有大體上梯形構造的外邊緣。
7. 如權利要求l所述的組件， 其特徵在於，每個下段鐵心部分具有大體上梯形構造的外邊緣。
8. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，當組合時上段鐵心部分和下段鐵心部分形成組合的 鐵心部分，其具有大體上呈平行四邊形的外邊緣。
9. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，當組合時上段鐵心部分形成具有上邊緣和下邊緣的 組合鐵心部分，所述上邊緣和下邊緣平行並垂直於組件的上段的中心 徑向軸線。
10. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，當組合時上段鐵心部分和下段鐵心部分形成具有上 邊緣和下邊緣並具有第 一側邊緣和第二側邊緣的組合鐵心部分，所述 上邊緣和下邊緣平行並垂直於組件的上段的中心徑向軸線，所述第一 側邊緣和第二側邊緣大體上平行並且各自與組件的上段的中心徑向軸 線成銳角。
11. 如權利要求l所述的組件， 其特徵在於，上段包括鐵磁金屬粉末顆粒。
12. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，上段是包括壓制的鐵磁金屬粉末顆粒的整體結構。
13. 如權利要求l所述的組件， 其特徵在於，下段包括鐵磁金屬粉末顆粒。
14. 如權利要求l所述的組件，其特徵在於，下段是包括壓制的鐵磁金屬粉末顆粒的整體結構。
15. —種組裝電機的部件的方法，該方法包括提供具有大體上圓柱形中部的上段，所述中部具有中 心徑向軸線，多個從中部徑向向外延伸的繞組支承件，以及在每個繞組支承件的徑向邊緣處並具有沿上段的徑向中心軸 線大體上凸出的外表面的鐵心部分，提供具有大體上圓柱形中部的下段，所述中部具有中心徑向軸線， 多個從中部徑向向外延伸的繞組支承件，在每個繞組支承件的徑向邊緣處並具有沿下段的徑向中心軸線大 體上凸出的外表面的鐵心部分，將上段裝配在一起，使得上段鐵心部分和下段鐵心部分組合形成 歪扭鐵心部分。
16. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，每個上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且兩個側邊緣不平行。
17. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，每個上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且一個側邊緣與上邊緣垂直。
18. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，每個下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且一個側邊緣與上邊緣垂直。
19. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，每個下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個側邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，並且兩個側邊緣。
20. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，每個上段鐵心部分具有大體上梯形構造的外邊緣。
21. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，每個下段鐵心部分具有大體上梯形構造的外邊緣。
22. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，當組合時上段鐵心部分和下段鐵心部分形成組合的 鐵心部分，其具有大體上呈平行四邊形的外邊緣。
23. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，當組合時上段鐵心部分形成具有上邊緣和下邊緣的 組合鐵心部分，所述上邊緣和下邊緣平行並垂直於組件的上段的中心 徑向軸線。
24. 如權利要求15所述的方法， 其特徵在於，當組合時上段鐵心部分和下段鐵心部分形成具有上 邊緣和下邊緣並具有第一側邊緣和第二側邊緣的組合鐵心部分，所述 上邊緣和下邊緣平行並垂直於組件的上段的中心徑向軸線，所述第一 側邊緣和第二側邊緣大體上平行並且各自與組件的上段的中心徑向軸 線成銳角。
25. 如權利要求15所述的方法， 其特徵在於，上段包括鐵磁金屬粉末顆粒。
26. —種用於形成電才幾的部件的方法，該方法包4舌 提供具有內表面的模具，提供靠近模具內表面的大體上圓柱形的第一填充衝頭、以及包括 形成大體上圓柱形開口的內表面的大體上圓柱形的第二填充衝頭， 芯棒延伸穿過在第二填充沖頭上的大體上圓柱形開口， 用鐵磁粉末填充通過模具內表面、第一填充衝頭、第二填充衝頭 以及芯棒形成的空腔，並隨後壓實鐵磁粉末以形成用於電機的部件。
27. 如權利要求26所述的方法，其特徵在於，模具通常為圓柱形形狀，具有大體上圃柱形的內表面，並且第一填充衝頭靠近模具的內表面，第一填充衝頭具有大體上 圓柱形的內表面，以及第二填充衝頭靠近第一填充衝頭的內表面。
28. 如4又利要求26所述的方法，其特徵在於，模具通常為圓柱形形狀，具有大體上圓柱形的內表面，並且還包括提供靠近模具內表面的內模具部分， 內模具部分在用於電機的部件上形成側邊緣。
全文摘要
提供一種用於電機的壓實磁性粉末金屬部件組件。每個部件組件具有上段和下段。每個上段包括大體上圓柱形的中部、多個從中部徑向向外延伸的繞組支承件以及在每個繞組支承件的徑向邊緣處的鐵心部分。每個下段包括大體上圓柱形中部、多個從中部徑向向外延伸的繞組支承件以及在每個繞組支承件的徑向邊緣處的鐵心部分。上段和下段組合形成部件組件。
文檔編號H02K1/02GK101098087SQ20071011023
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月5日 優先權日2006年6月5日
發明者戴維·法尼亞, 約翰·恩奎斯特 申請人:伯吉斯-諾頓製造有限公司