專利名稱：永磁體及永磁體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁體，尤其涉及一種電機(electric machine)的永磁體轉(zhuǎn)子。本發(fā)明還涉及這種永磁體的制造方法。在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的永磁體是機器的永磁體轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
在市場上可得到用于轉(zhuǎn)子的不同類型的永磁材料。選擇何種材料往往取決于轉(zhuǎn)子的期望磁強與轉(zhuǎn)子材料(例如磁粉)的價格之間的平衡。此外，多個其它參數(shù)(如腐蝕狀態(tài)、溫度、磁體的工作點等)也將對所述選擇的選取產(chǎn)生影響?？捎玫挠来挪牧习ㄨF氧體和NdFeB、SmCo或AINiCo。能夠以多種方式來制造由這些材料制成的磁體，但是最常選擇的方式是燒結(jié)(sintering)、注射成型(injection molding)或粘結(jié)(bonding)。通過在適當(dāng)?shù)娜蹱t中對磁粉進(jìn)行燒結(jié)接著在高壓下進(jìn)行壓縮來制成燒結(jié)磁體。由包含粘合劑(binder)的磁粉的復(fù)合物來制成粘結(jié)磁體。通過壓縮模具中的復(fù)合物來形成該永磁體。EP 1722457A公開了一種馬達(dá)，其具有包括這種類型的粘結(jié)磁體的轉(zhuǎn)子。使用轉(zhuǎn)子中的上述磁體的缺點在于由于復(fù)雜的制造工藝，制造燒結(jié)磁體一般相對較貴，而粘結(jié)磁體，例如由于它們包含了非磁性粘合劑材料，通常也不如燒結(jié)磁體的功效高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供優(yōu)良的永磁體，其不具備上述缺點，而是具有較高的磁場強度。其進(jìn)一步的目的是提供永磁體轉(zhuǎn)子的優(yōu)良的制造方法。通過具有權(quán)利要求1中限定的特征的永磁體、以及通過具有在權(quán)利要求18中限定的特征的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法來實現(xiàn)這個目的。在各自的從屬權(quán)利要求中限定了進(jìn)一步的實施例。根據(jù)本發(fā)明的永磁體具有由壓縮的、非粘結(jié)的磁粉材料制成的結(jié)構(gòu)。這意味著沒有特定的粘結(jié)劑(bonding)與粉末材料混合，并且也沒有使用燒結(jié)。磁粉材料僅僅通過壓制而形成期望的形狀。所述磁粉材料是硬和/或軟磁粉材料，優(yōu)選僅為硬磁粉材料。在將粉末材料壓制并形成期望形狀之后，通過將磁體磁化，可在材料中限定磁極。因而，根據(jù)本發(fā)明能夠在永磁體中生成一個或多個磁極。如上文所述，磁粉材料為非粘結(jié)的，即其不包括粘合劑材料。其僅僅被壓制在一起?？墒┘颖痊F(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品中所使用的壓力更高的壓力。這一壓力可大于lOOOMPa，優(yōu)選大于1500MPa至2000MPa或更大。優(yōu)選地，磁粉材料(即被壓制的磁粉材料)的表面可以至少部分地或優(yōu)選全部地被覆蓋材料覆蓋和/或使磁粉材料的表面受到表面處理。這種覆蓋材料或表面處理對所使用的磁體的表面提供了需要的保護(hù)。這種表面處理和/或覆蓋材料可賦予磁體所需要的機械強度。此外，磁體可變得對應(yīng)用環(huán)境(例如濕氣)更有抵抗力。所述覆蓋材料可以是圍繞磁粉材料的蓋子或套筒(sleeve)，例如是由鋼鐵(尤其是不銹鋼)制成的套筒。例如，所述表面處理可以是例如通過將涂層噴射到被壓縮的粉末材料的表面上或至少部分表面上的表面涂層。在優(yōu)選實施例中，磁粉材料對外部而言是完全封裝的，即完全容納在覆蓋材料 (如套筒)內(nèi)。磁粉材料可被壓制到套筒中。因而，套筒可額外限定所完成的磁體的形狀。然而， 如上文所述，還能將套筒布置在沖模(die)內(nèi)，當(dāng)用高壓將磁粉材料壓制到套筒內(nèi)時，套筒因此而變?yōu)闆_模的形狀。優(yōu)選地，永磁體為機器的永磁體轉(zhuǎn)子。這種機器的永磁體轉(zhuǎn)子可包括第一套筒；第一頂蓋和第二頂蓋，被布置為封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口 ；永磁體，形成在所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的所述套筒的內(nèi)部開口中，其包括被壓縮的、非粘結(jié)的磁粉材料，所述磁粉材料包括硬磁粉材料和/或軟磁粉材料或硬磁粉材料和軟磁粉材料的組合。術(shù)語機器包括發(fā)電機和電動機、磁耦合器、磁性齒輪或線性致動器。所述磁粉材料為非粘結(jié)形式，這意味著粉末材料仍可呈粉末形式并可在移除壓縮的情況下散成粉末。然而，通過高壓下的壓縮，即使解除了壓力，粉末材料也可保持為被壓縮的形狀。作為直接將磁粉材料壓制到套筒中的替代方式，還能夠?qū)⒎勰┎牧鲜紫葔褐瞥善谕螤钤侪h(huán)繞此永磁體放置套筒。非粘結(jié)的磁粉材料的一個優(yōu)點在于，永磁體不包括任何粘合劑材料。這樣就能很容易地回收利用這些磁體。此外，使用諸如環(huán)氧樹脂類粘合劑材料的相關(guān)問題是，最外層中的磁體將被腐蝕，從而磁體的磁通量將減少。由于在本發(fā)明中沒有將粘合劑添加至磁粉材料，從而能夠避免粘合劑引起的腐蝕。術(shù)語硬磁粉材料指的是諸如AINiCo、鐵氧體、SmCo, SmFeN, NdFeB等磁粉，并可被表征為體現(xiàn)出大的磁滯現(xiàn)象的高抗磁力(coercive force)材料。術(shù)語軟磁粉材料指的是諸如Fe、Co、Ni、FeSi、Fe3P或FeNi等粉末材料，并可被表征為在施加磁場時易被磁化、而當(dāng)移除磁場時則回到基本無磁性的狀態(tài)的材料，即具有高磁穿透性、低抗磁力以及低磁滯損耗的特性的材料。由于所限定的磁粉材料可包括硬磁粉材料和軟磁粉材料的組合，從而保證可獲得例如基于磁體的期望的抗磁特性的各種設(shè)計。如果使用了硬磁粉材料和軟磁粉材料的復(fù)合物，優(yōu)選以期望的模式將套筒中的材料分離，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子期望的設(shè)計和功能性。通過根據(jù)本發(fā)明制造永磁體，保證了磁粉材料的密度增加，并且保證了可獲得較強的磁體。對于本發(fā)明的一個實施例，術(shù)語較強指的是磁體的剩余磁化強度。還保證了磁粉材料所增加的密度允許制成可操作的磁體，尤其是制成尺寸較小的永磁體轉(zhuǎn)子。在本發(fā)明的一個方案中，例如在第一和第二頂蓋之間，被壓縮的磁粉材料的密度處于5. 0到8. Og/cm3的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于6. 8到7. 7g/m3的范圍內(nèi)，例如為7. 3g/m3。據(jù)此， 保證磁粉材料被壓縮的程度能夠形成具有足夠強度的磁體。對于本發(fā)明的各實施例，硬磁粉材料粒子的尺寸可與傳統(tǒng)塑料粘結(jié)粉末的尺寸相同。對于本發(fā)明的各實施例，所述套筒優(yōu)選由不銹鋼制成，但是對于其它實施例而言， 其也可由諸如銅、鐵、鈦、鋁或合成材料等其它材料制成。據(jù)此，保證了磁體(例如作為轉(zhuǎn)子)可在侵蝕性(aggressive)環(huán)境條件(諸如水、污水、油等各種液體)下操作。例如在燃料乙醇(bio-ethano)、清潔燃料中，可能有水存在，從而對磁體有特定要求，這就需要對磁體進(jìn)行封裝。因此，本發(fā)明的磁體可適用于這些應(yīng)用。對于本發(fā)明的一個實施例，被布置為封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口的第一頂蓋和
第二頂蓋至少之一被鎖定至第一套筒。能夠以多種方式完成將一個或多個頂蓋鎖定至第一套筒，例如通過將套筒和頂蓋互鎖的沖壓變形、通過焊接(welding)、軟焊(soldering)、縫合(seaming)、通過將制備有螺紋的頂蓋和制備有類似的螺紋的套筒擰到一起(這些螺紋彼此適配)等等來實現(xiàn)。對于本發(fā)明的各實施例，頂蓋由厚度在0. 5到2. Omm(如1. Omm)的范圍內(nèi)的材料制成。在本發(fā)明的另一方案中，所述磁粉材料的表觀密度(apparent density)和所述磁粉材料的壓縮密度之間的比率處于2. 0到2. 9的范圍內(nèi)，例如為2. 7。據(jù)此而保證了磁粉材料例如在套筒中被充分壓縮，以形成期望的永磁體。在本發(fā)明的一個方案中，所述永磁體包括至少90%體積的、優(yōu)選至少95%體積的被壓縮的磁粉材料，且所述磁粉材料不含粘合劑。通過給永磁體(例如作為轉(zhuǎn)子)提供高含量的、被壓縮的、非粘結(jié)的粉末材料，保證了永磁體(從而也保證了轉(zhuǎn)子)的較高磁場強度(磁通量)的實現(xiàn)，優(yōu)選接近磁場強度的最大值。在本發(fā)明的另一方案中，所述永磁體還包括一個或多個實心(solid)永磁體。所述實心永磁體例如可為鐵部件、燒結(jié)部件、非磁體部件等。據(jù)此，保證了能夠以期望的方式構(gòu)造具有期望的物理和功能特性的轉(zhuǎn)子。在本發(fā)明的另一方案中，所述非粘結(jié)的磁粉材料組成各向異性磁體。據(jù)此，保證了強磁體具有各向異性磁體的特定特性。在本發(fā)明的另一方案中，所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一被形成為組成轉(zhuǎn)子軸。通過組成轉(zhuǎn)子軸使其成為至少一個頂蓋的一部分，可避免分離的轉(zhuǎn)子軸的成本，保證了生產(chǎn)成本達(dá)到最小。此外，還保證了在頂蓋和分離的轉(zhuǎn)子軸套件之間不會出現(xiàn)不牢的接縫，并且可達(dá)成較小的物理公差。在本發(fā)明的另一方案中，所述轉(zhuǎn)子還包括被裝入所述套筒的分離的轉(zhuǎn)子軸。當(dāng)分離的轉(zhuǎn)子軸被裝入套筒從而被裝入轉(zhuǎn)子時，一個或多個適配的頂蓋適于裝入套筒中并環(huán)繞該轉(zhuǎn)子軸，從而封閉套筒的內(nèi)部開口。由于在操作中將轉(zhuǎn)子軸用作轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸，從而必須以基本上布置在轉(zhuǎn)子中心處的方式來安裝轉(zhuǎn)子軸。還可應(yīng)用將一個或多個頂蓋鎖定至套筒的方式來將頂蓋鎖定到轉(zhuǎn)子軸中。在本發(fā)明的另一方案中，所述轉(zhuǎn)子軸包括空心轉(zhuǎn)子筒(rotor tube)，該空心轉(zhuǎn)子筒沿所述轉(zhuǎn)子軸的整個軸線長度延伸、形成所述轉(zhuǎn)子筒的空腔并適于沿所述空腔輸送液體。據(jù)此，保證了例如可從轉(zhuǎn)子軸的一個末端向另一末端(例如向位于該處的軸承 (bearing))傳送潤滑油，或可使環(huán)繞位于兩端之間的轉(zhuǎn)子的液體中的壓力梯度相等。在本發(fā)明的另一方案中，所述轉(zhuǎn)子軸為蝸桿軸(worm shaft)，適于與蝸桿泵一起使用。據(jù)此，保證了轉(zhuǎn)子可在蝸桿泵型電機中使用，該類泵是能夠提供相對高的泵壓的高效泵。在其它實施例中，蝸桿軸的功能是在轉(zhuǎn)子周圍產(chǎn)生液體循環(huán)。在本發(fā)明的另一方案中，所述第一頂蓋和所述第二頂蓋包括鎖定器件，該鎖定器件適于在所述第一套筒的空間將所述頂蓋鎖定在一起，并使得所述頂蓋相對于彼此而定位。通過在壓制期間將第一和第二頂蓋一起鎖定在套筒內(nèi)，當(dāng)沒有對頂蓋施加外部擠壓時， 保證了在粉末材料處于期望的壓縮的情況下使頂蓋彼此相互保持在適合的位置。在本發(fā)明的另一方案中，所述轉(zhuǎn)子還包括第二套筒，所述第二套筒具有小于所述第一套筒的直徑并被裝在所述第一套筒內(nèi)。據(jù)此，保證了例如能夠容留(hold)和分離在轉(zhuǎn)子中包含的不同材料，或能夠具有未裝材料的空間，以在轉(zhuǎn)子中具有期望的材料填充模式而不會使材料混合。此外，第二套筒還能夠容留實心材料(例如鐵部件、燒結(jié)磁體、非磁性體、轉(zhuǎn)子軸等)或由含有或不含有粘結(jié)材料的磁粉材料制成的預(yù)先壓制的磁體。在本發(fā)明的另一方案中，所述第一套筒被形成為一個圓柱形套筒。由于具有由一個圓柱形套筒制成的第一套筒，從而保證了避免在套筒表面上的接合處泄露。還可免除套筒的復(fù)雜裝配工序。在本發(fā)明的另一方案中，所述套筒具有基本均勻的壁厚。通過在制造轉(zhuǎn)子時使用具有基本均勻的壁厚的套筒，從而保證了轉(zhuǎn)子對準(zhǔn)(alignment)的優(yōu)化。對于各實施例， 套筒還適于變形。對于本發(fā)明的各實施例，套筒的厚度在0. 1到1.0mm的范圍內(nèi)，例如為 0. 4mm。在本發(fā)明的另一方案中，所述第一套筒由一個具有基本均勻的壁厚的圓柱形套筒制成，并且位于所述第一套筒的第一位置處的內(nèi)部開口的直徑小于所述第一套筒的第二位置處的內(nèi)部開口的直徑，其中所述頂蓋在所述第一位置處被鎖定至所述第一套筒，所述第二位置位于所述兩個第一位置之間，例如位于所述頂蓋之間的中途。從而保證了提供具有適當(dāng)尺寸的轉(zhuǎn)子。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的用于生成永磁體的磁粉為各向同性磁粉?？商娲兀部墒褂酶飨虍愋源欧?。在使用各向同性磁粉的情況下，如果當(dāng)壓縮磁粉時對此磁粉進(jìn)行加熱，就能通過使用此各向同性磁粉生成各向異性磁體。此外，在壓縮磁粉期間，可將磁場額外施加在磁粉上。通過這種方法，能夠由各向同性磁粉生成各向異性磁體，即各向同性磁粉被轉(zhuǎn)換成各向異性磁體。此外，根據(jù)上文所述，本發(fā)明涉及一種永磁體的制造方法。根據(jù)本方法，不包括任何粘結(jié)材料的磁粉材料被壓縮成期望形狀的永磁體。磁粉材料可包括硬磁粉材料和/或軟磁粉材料。可通過高壓來壓縮粉末材料，所述高壓優(yōu)選大于lOOOMPa，進(jìn)一步優(yōu)選大于 1500MPa、或2500MPa或更大。通過此方法，實現(xiàn)了永磁體內(nèi)的磁性材料的高密度。在壓縮粉末材料之后，通過磁化，可在材料中提供磁極。此外，還能夠封裝永磁體?？赏ㄟ^直接壓制一封裝容器(例如套筒)內(nèi)的粉末材料而實現(xiàn)此封裝。此外，例如通過對被壓縮的粉末材料的表面涂上涂層，能夠?qū)Ρ粔嚎s的粉末材料的表面實施表面處理。此外，還能夠在套筒或封裝內(nèi)放置被壓縮的永磁體。在優(yōu)選實施例中，該方法是一種機器的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，包括如下步驟提供第一套筒；將第一頂蓋裝入所述第一套筒，以在第一位置處封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口 ；
將磁粉材料填充到所述第一套筒中，所述磁粉材料包括硬磁粉材料和/或軟磁粉材料或硬磁粉材料和軟磁粉材料的組合；將第二頂蓋裝入所述第一套筒，以在第二位置處封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口， 所述磁粉材料被置于所述第一位置和所述第二位置之間；將壓力施加到所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一，向所述第一頂蓋和所述第二頂蓋的另一個施加壓力，以壓縮位于其間的所述磁粉材料，優(yōu)選還包括如下步驟在保持所施加的壓力的同時，將所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一相對于所述第一套筒鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢茫瑥亩龅谝豁斏w和所述第二頂蓋這兩者相對于所述套筒而被鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢?，由此?dāng)解除所述壓力時所述磁粉材料保持被壓縮。術(shù)語磁粉材料指的是硬磁粉材料、軟磁粉材料或硬磁粉材料和軟磁粉材料的組合。通過根據(jù)本發(fā)明制造永磁體轉(zhuǎn)子，保證了當(dāng)壓縮套筒中包含的磁粉材料時，其密度增加。此外，通過在磁粉材料處于被壓縮狀態(tài)的同時將頂蓋鎖定到適當(dāng)位置，保證了被壓縮的磁粉材料的反彈效應(yīng)得以最小化，在套筒中提供了更高密度的磁粉材料。這繼而有利于獲得相對于具有粘結(jié)磁體的轉(zhuǎn)子而言尺寸更小的轉(zhuǎn)子。對于本發(fā)明的各實施例，所述套筒例如可由不銹鋼、銅、鐵、鈦、鋁或合成材料的材料制成。據(jù)此，保證了轉(zhuǎn)子可在侵蝕性環(huán)境條件(諸如水、污水、油等各種液體)下操作。在燃料乙醇(清潔燃料)中，可能有水存在，從而對磁體有特定要求，這就需要對它們進(jìn)行封裝。因此，本發(fā)明的磁體可適用于這些應(yīng)用。能夠以多種方式實現(xiàn)將一個或多個頂蓋相對于第一套筒鎖定在適當(dāng)位置，例如通過將套筒和頂蓋互鎖的沖壓變形、通過焊接(welding)、軟焊(soldering)、縫合 (seaming)、通過將制備有螺紋的頂蓋和制備有類似的螺紋的套筒擰到一起(這些螺紋彼此適配)等等來實現(xiàn)。對于各實施例，在保持所施加的壓力的同時可僅僅進(jìn)行部分鎖定，當(dāng)移除壓力時繼而可在此處進(jìn)行全部鎖定。據(jù)此，保證了制造工序的簡化，且此處所要求的機器也得以簡化。對于各實施例，還更進(jìn)一步保證了能夠省略在磁粉材料中對粘合劑添加劑的使用，這繼而使得包含在套筒中的磁粉材料具有較高密度。在該方法的另一方案中，所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的被壓縮的所述磁粉材料的密度處于5. 0到8. Og/cm3的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于6. 8到7. 7g/m3的范圍內(nèi)，例如為7. 3g/m3.在本發(fā)明的另一方案中，所述磁粉材料的壓縮比率可處于2. 0到2. 9的范圍內(nèi)，例如為2. 7。對于本發(fā)明的一個實施例，施加到所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一的最大壓力優(yōu)選處于400MPa到2000MPa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選處于400MPa到1200MPa的范圍內(nèi)。據(jù)此，保證了位于頂蓋之間的套筒內(nèi)的磁粉材料被充分壓縮。在本發(fā)明的另一方案中，被壓縮的所述磁粉材料包括至少90%體積的、優(yōu)選至少 95%體積的被壓縮的非粘接磁粉材料。通過提供具有這樣高含量的磁粉材料的永磁體轉(zhuǎn)子，保證了轉(zhuǎn)子的磁場強度增加并接近其最大值。在本發(fā)明的另一方案中，當(dāng)所述壓力被施加到所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一時，所述第一套筒的至少一部分被永久性膨脹，所述第一套筒的所述部分為所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的部分。據(jù)此，如果套筒是在具有所要求的尺寸的沖模內(nèi)膨脹的話，則保證了將套筒(從而保證了將轉(zhuǎn)子)制造成所要求的精確尺寸。在本發(fā)明的另一方案中，所述方法還包括將轉(zhuǎn)子軸裝到所述套筒中的步驟。當(dāng)分離的轉(zhuǎn)子軸被裝入套筒從而被裝入轉(zhuǎn)子中時，一個或多個適配的頂蓋適于被裝入套筒中并環(huán)繞轉(zhuǎn)子軸，從而封閉套筒的內(nèi)部開口。由于在操作中將轉(zhuǎn)子軸用作轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸，當(dāng)轉(zhuǎn)子的制造完成時必須以基本上布置在轉(zhuǎn)子中心處的方式來安裝轉(zhuǎn)子軸，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的較佳平衡。還可應(yīng)用將一個或多個頂蓋相對于套筒鎖定至適當(dāng)位置的方法來將頂蓋相對于轉(zhuǎn)子軸鎖定到適當(dāng)位置。據(jù)此，保證了通過優(yōu)良的方法制造出基本完整的轉(zhuǎn)子，并且由于在制造工藝中不需要或僅需要較少的其它步驟，從而該方法節(jié)約了時間并優(yōu)化了成本。在本發(fā)明的另一方案中，所述磁粉材料包括潤滑劑添加劑。通過將潤滑劑添加劑添加至磁粉材料，保證了在壓制工藝期間粉末的粒子例如在套筒內(nèi)沒有發(fā)生刮擦。此外，粉末材料在套筒中容易滑動并且所述壓制需要的壓力較小。在本發(fā)明的另一方案中，磁粉材料的包括粘合劑添加劑的又一部分被設(shè)置在所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的所述套筒中。通過加入粘合劑添加劑，即使在頂蓋相對于套筒被鎖定之前解除或改變頂蓋上的壓力，也保證了將磁粉材料保持為基本壓緊。在本發(fā)明的另一方案中，該方法還包括將一個或多個實心永磁體裝到所述套筒中的步驟。所述實心體例如可為含有或不含有粘合劑材料的鐵部件、燒結(jié)磁體、非磁體或預(yù)先壓制的磁體。據(jù)此，保證了以期望的方式構(gòu)造具有期望的物理和功能特性的轉(zhuǎn)子。在本發(fā)明的另一方案中，所述第一頂蓋和所述第二頂蓋包括鎖定器件，當(dāng)將壓力施加到所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一時，在所述第一套筒內(nèi)一起鎖定所述第一頂蓋和所述第二頂蓋并使它們相對于彼此而定位。據(jù)此，即使在頂蓋相對于套筒被鎖定之前解除了頂蓋上的壓力，也保證了在粉末材料的壓縮狀態(tài)之下將頂蓋保持在適當(dāng)位置。在本發(fā)明的另一方案中，所述方法還包括將直徑比所述第一套筒小的第二套筒裝入所述第一套筒中的步驟。據(jù)此，保證了套筒可被安裝為例如具有容留和分離裝入到轉(zhuǎn)子中的不同材料、或生成未裝材料的空間的功能，以在轉(zhuǎn)子中實現(xiàn)期望的材料填充模式。此外，第二套筒可容留實心材料，例如含有或不含有粘合劑材料的鐵部件、燒結(jié)磁體、非磁體或預(yù)先壓制的磁體。在本發(fā)明的另一方案中，該方法還包括將所述磁粉材料裝入所述第二套筒中的步驟。據(jù)此，也可保證套筒能夠被安裝為具有例如容留和分離裝入到轉(zhuǎn)子中的不同磁粉材料的功能，從而在轉(zhuǎn)子中實現(xiàn)材料的期望填充模式，而這些材料例如在填充和/或壓制期間不會混合。此外，第二套筒還可容留諸如鐵部件、燒結(jié)磁體、非磁體、轉(zhuǎn)子軸等實心材料。在本發(fā)明的另一方案中，該方法還包括如下步驟在將所述磁粉材料裝入所述套筒的步驟之前，對所述第一套筒和所述第二套筒至少之一的表面進(jìn)行潤滑。通過對至少一個套筒進(jìn)行潤滑，保證了在壓制工藝期間，粉末的粒子不會刮擦套筒內(nèi)部。此外，粉末材料在套筒中容易滑動并且所述壓制所需要的壓力較小。在本發(fā)明的另一方案中，該方法還包括如下步驟當(dāng)執(zhí)行將壓力施加到所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一的步驟時，將所述轉(zhuǎn)子置于磁場中，以形成被裝入所述第一套筒中的所述磁粉材料的各向異性磁體。據(jù)此，保證了在壓制的同時進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁化的步驟，由于避免了后面的磁化程序，這繼而節(jié)省了制造時間。此外，還可實現(xiàn)磁體的更強磁場并可提供具有特定特性的永磁體。在本發(fā)明的另一方案中，該方法還包括如下步驟在將所述磁粉材料裝入所述套筒之后且在將壓力施加到所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一之前，對所述磁粉材料進(jìn)行振動。通過振動套筒中的磁粉材料，保證了磁粉材料可在套筒中被壓縮成較高密度，這繼而保證了轉(zhuǎn)子具有更高的磁場強度。例如可通過機械振動或通過超聲振動來進(jìn)行粉末的振動。在本發(fā)明的另一方案中，該方法還包括如下步驟在將第二頂蓋裝入所述第一套筒以封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口之前，預(yù)先壓制裝在所述第一套筒中的所述磁粉材料。 通過在裝入第二頂蓋之前預(yù)先壓制粉末材料，保證了只有壓縮粉末的最后部分才用頂蓋進(jìn)行。這繼而意味著套筒中的頂蓋在被施加壓力時的移動減少，這也意味著頂蓋的變形風(fēng)險得以減少。此外，在磁粉材料中留有第二頂蓋的適當(dāng)空間。此外，可用多次壓制步驟來制造根據(jù)本發(fā)明的磁體。例如，在第一步驟中可壓制磁體的第一部(例如第一層或第一部分)，然后在第二壓制步驟中壓制第二部，等等。通過以多個步驟壓制永磁體，將能夠產(chǎn)生具有復(fù)雜形狀的永磁體且其內(nèi)部具有不同材料的多個區(qū) (zone)或部分。例如，可以有硬磁材料區(qū)或軟磁材料區(qū)。在這些壓制步驟之后，磁體的所有部分或?qū)涌山?jīng)受用以實現(xiàn)材料的最終密度的進(jìn)一步的壓制步驟。此外，可在此最終壓制步驟中將不同層或部分彼此附加，并且可實現(xiàn)同質(zhì)密度。在本發(fā)明的另一方案中，該方法還包括如下步驟在將所述第二頂蓋裝入所述第一套筒之前，預(yù)先壓制裝在所述第二套筒中的所述磁粉材料。本發(fā)明還涉及一種制造系統(tǒng)，其適于制造根據(jù)方法權(quán)利要求的永磁體轉(zhuǎn)子。在本發(fā)明的一個方案中，該系統(tǒng)包括沖模，適于執(zhí)行如下步驟至少在壓力被施加到第一套筒中的第一和第二頂蓋至少之一時容留永磁體轉(zhuǎn)子的套筒。據(jù)此，保證了組件在壓制過程中保持安全。對于各實施例，例如還保證了在壓制期間，如果第一套筒在擠壓下應(yīng)該膨脹的話，其在觸到?jīng)_模的內(nèi)表面之后不能再進(jìn)一步膨脹。在本發(fā)明的另一方案中，沖?？砂▋?nèi)部部件(inner part)，當(dāng)壓力被施加到第一套筒中的第一和第二頂蓋至少之一時，該內(nèi)部部件被成形為允許套筒被膨脹至成形的內(nèi)部部件的壁。據(jù)此，保證了具有期望尺寸的期望轉(zhuǎn)子得以制造。在本發(fā)明的另一方案中，系統(tǒng)包括沖模，該沖模適于執(zhí)行如下步驟，至少在將第一和第二頂蓋至少之一鎖定到第一套筒之時容留永磁體轉(zhuǎn)子的套筒。據(jù)此，保證了可安全并準(zhǔn)確地進(jìn)行鎖定，以保證磁粉材料保持被壓縮并且頂蓋被鎖定到它們期望的位置。在本發(fā)明的另一方案中，在進(jìn)行容留永磁體轉(zhuǎn)子的套筒的步驟之前，對沖模進(jìn)行潤滑。通過在容留組件之前對沖模進(jìn)行潤滑，例如，如果套筒的材料在壓制期間膨脹并觸到?jīng)_模的內(nèi)表面的話，則保證了沖模不會刮擦第一套筒的外表面。在本發(fā)明的另一方案中，系統(tǒng)包括至少一個沖壓機(punch)，該沖壓機被布置為用于將壓力施加到第一套筒中的第一頂蓋和第二頂蓋至少之一。據(jù)此，保證了頂蓋能被適當(dāng)?shù)亩ㄎ?，從而得以施加用于壓縮粉末材料的充足壓力。
在本發(fā)明的另一方案中，沖模包括磁化器件，該磁化器件被制備為用于當(dāng)將壓力施加到第一套筒中的第一頂蓋和第二頂蓋至少之一時對硬磁粉材料進(jìn)行磁化，以在套筒中構(gòu)建至少一個各向異性磁體。據(jù)此，保證了能夠制造包括各向異性磁體的轉(zhuǎn)子，從而能夠使用各向異性磁轉(zhuǎn)子的特定特性。


將參見附圖在下文中描述本發(fā)明，其中圖1示意性示出了本發(fā)明的基本組件；圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的位于沖模中且尚在壓制之前的轉(zhuǎn)子的基本組件；圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的位于沖模中且正在壓制時的轉(zhuǎn)子的基本組件；圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的作為壓制產(chǎn)物的轉(zhuǎn)子；圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何才能接合第一和第二頂蓋；圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何通過內(nèi)部和外部螺紋才能將一個頂蓋鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?；圖7示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何通過套筒中和頂蓋中的沖槽(drifted recess)才能將一個頂蓋鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?；圖8示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何通過沖壓內(nèi)部套管 (inner cannula tube)才能將一個頂蓋鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?；圖9示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，壓制成的轉(zhuǎn)子包括分離的轉(zhuǎn)子軸；圖10示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，具有一個刃口(sharp)、兩個軸承以及頂蓋；圖11示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，剛好在壓制之前被置于沖模中的轉(zhuǎn)子的組件；圖12示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，沖壓如何導(dǎo)致磁粉材料的壓縮以及如何導(dǎo)致套筒延伸至沖模；圖13示意性示出本發(fā)明包括第二套筒的實施例；圖14示意性示出根據(jù)本發(fā)明包括第二套筒的實施例來壓制轉(zhuǎn)子；圖15示意性示出根據(jù)本發(fā)明各實施例的各種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式在本領(lǐng)域中，轉(zhuǎn)子包含磁粉材料是眾所周知的?？捎玫挠来挪牧峡砂ㄨF氧體、 AlNiCo,SmCo以及NdFeB。能夠以多種方式制造由這些材料制成的磁體，但是最常選用的方式是燒結(jié)或粘結(jié)。燒結(jié)是一種用于通過對材料進(jìn)行加熱直到其粒子彼此粘附從而由粉末制成物體的方法。這種加熱工藝必須在粉末材料的熔點之下進(jìn)行。通過在具有期望尺寸和形狀的模具中壓縮包括磁粉和聚合粘合劑(如環(huán)氧樹脂)的復(fù)合物，來獲得壓縮粘結(jié)磁體?，F(xiàn)有技術(shù)的壓縮粘結(jié)磁體的一個缺點是，所加入的粘合劑不具有磁效應(yīng)，因此與不具有粘合劑的磁體相比降低了可能具有的磁強。嘗試克服這種效應(yīng)的一種方式可以是非常用力地對所述復(fù)合物進(jìn)行機械壓縮。不幸的是，其具有如下的負(fù)面效應(yīng)，即當(dāng)解除復(fù)合物上的機械壓縮時，其具有反彈 (spring-back)效應(yīng)，即復(fù)合物將不會保持被完全壓縮的狀態(tài)，而是會在解除壓縮時有一定程度的重新膨脹。這繼而意味著復(fù)合物的密度沒有達(dá)到最大值。通過使用本發(fā)明，反彈效應(yīng)得以最小化。因而，當(dāng)例如制造包含了如上述制造出的粘結(jié)磁體的永磁體轉(zhuǎn)子時，沒有實現(xiàn)轉(zhuǎn)子可能的最大磁化。本發(fā)明涉及各種優(yōu)良的永磁體轉(zhuǎn)子。主要通過從兩端將頂蓋擠壓到適當(dāng)?shù)奶淄?(包括適于磁化的磁粉材料)中來制造轉(zhuǎn)子。將磁粉材料壓制成期望的密度，并且在保持頂蓋上的壓力的同時將頂蓋鎖定在它們的位置上。據(jù)此而獲得優(yōu)良的轉(zhuǎn)子，其磁粉材料能夠被壓制成高密度。圖1示意性示出了本發(fā)明的基本組件。根據(jù)本發(fā)明各實施例的轉(zhuǎn)子包括至少一個第一套筒1、第一和第二頂蓋2、3以及磁粉材料4，其中對于本發(fā)明的一個實施例，該第一套筒1適于在壓力下變形。在制造期間， 可將組件放置在沖模5中?？蓮牟煌瑐?cè)將壓力施加至粉末材料。在套筒中可沿軸向方向壓縮粉末材料。然而， 附加地或者可選擇地，還能夠例如沿徑向方向這一側(cè)施加壓力。套筒1優(yōu)選形成為圓柱形筒。圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的位于沖模5中且尚在壓制之前的轉(zhuǎn)子的基本組件。所述第一套筒1在套筒1內(nèi)的一個位置處裝有第一頂蓋2。頂蓋2具有這樣的尺寸，使得其封閉套筒ι的內(nèi)部開口。因而套筒1和頂蓋2形成了緊密的單端開口容器。以適當(dāng)?shù)臄?shù)量將適于磁化的磁粉材料4填充到上述容器中。接著將第二頂蓋3裝到如圖中的箭頭所指的套筒1內(nèi)的另一位置。此時套筒1和頂蓋2、3形成了包容磁粉材料4的封閉容器。對于本發(fā)明的各實施例，套筒1可被預(yù)制為在壓制之前部分地或全部地與沖模5 的內(nèi)部形狀適配。圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在沖模中且正在壓制時的轉(zhuǎn)子的基本組件。在已經(jīng)如圖2所述那樣放置組件之后，將由圖中的箭頭F示意性示出的壓力施加至當(dāng)前裝在套筒1中的頂蓋2、3的一個或兩個上。通過將壓力施加到該頂蓋或所述兩個頂蓋上，頂蓋向套筒1的中心滑動，且粉末4被壓縮。對于各實施例，壓力F大到足夠?qū)е绿淄?至少部分地物理延伸或變形，如圖中的箭頭所示。套筒1延伸至觸到?jīng)_模5的側(cè)壁，因此而呈現(xiàn)出沖模5的形狀。對于本發(fā)明的其它實施例，套筒1在壓制過程中不變形。對于本發(fā)明的各實施例，在壓縮磁粉材料4之前，例如通過機械振動或超聲振動來使得磁粉材料4進(jìn)行振動。通過在套筒1中讓磁粉材料4經(jīng)受適當(dāng)?shù)恼駝?，材?被預(yù)先壓縮，并填充例如套筒1中的空氣袋(pocket of air)。如圖所示，并且如前文所述，頂蓋2、3的至少之一向套筒1的中心滑動。對于本發(fā)明的各實施例，所述頂蓋2、3的至少之一滑動了這樣一個距離，使得頂蓋2、3至少部分地處在套筒1(該套筒1在壓制期間已經(jīng)變形)的區(qū)域內(nèi)。從而，頂蓋的這一部分也隨著套筒1而變形。因此，頂蓋2、3(至少頂蓋的這一部分)還必須得適于變形。對于本發(fā)明的各實施例，頂蓋2、3沿轉(zhuǎn)子的縱向的物理延伸可以呈不同的尺寸。對于各實施例，頂蓋2、3的至少之一被形成為組成轉(zhuǎn)子軸的一部分。對于各實施例，頂蓋2、3的至少之一被形成為組成驅(qū)動機的轉(zhuǎn)子軸。對于本發(fā)明的各實施例，用于填充到套筒中的所述磁粉材料4適用于各向同性和各向異性磁體。自然而然，在壓制套筒1中的磁粉材料4的工藝中所包括的沖模5以及其它工具和設(shè)施也適于所用的方法。圖4示意性示出如上文所述的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的作為壓制產(chǎn)物的轉(zhuǎn)子 6。對于本實施例，可以看出頂蓋2、3沿轉(zhuǎn)子縱向的延伸具有不同的長度，即第一頂蓋2比第二頂蓋3更長。此外，可以看出頂蓋2、3被形成為組成轉(zhuǎn)子軸。較長的頂蓋2例如可被用作轉(zhuǎn)子的驅(qū)動軸，而較短的頂蓋3例如可用于保證轉(zhuǎn)子例如在電機的軸承11中的正確位置(如圖所示)。圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何才能接合第一和第二頂 "^n 2 λ 3 ο對于此示例性實例，以這樣的方式來概述第一頂蓋2，即在壓制之前，第一頂蓋2 包括尖銳表面(pointed surface)，其末端被導(dǎo)向套筒1的中心。以類似的方式來概述第二頂蓋3，在壓制之前第二頂蓋3也具有導(dǎo)向套筒1的中心的末端。如上文所述，在壓制過程中，將壓力施加至頂蓋2、3，從而至少一個頂蓋向套筒1 的中心滑動，并且壓縮了粉末4。對于本實施例，兩個尖銳表面已被構(gòu)建為使得當(dāng)將磁粉材料4已被壓縮到期望密度時它們將觸到彼此并進(jìn)行接合。此外，尖銳表面的兩個末端分別具有凹槽7和舌片8。凹槽7和舌片8被構(gòu)建為當(dāng)它們彼此接合時將得以嚙合(engage)。因而，當(dāng)解除壓制壓力時， 頂蓋2、3將保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩τ诒景l(fā)明的各實施例，為了防止磁粉材料4被裝入凹槽7而占據(jù)了留給舌片8 的空間，凹槽7包括能夠使多余的粉末導(dǎo)出的溝道(未示出)。提供具有如上文所述的尖銳表面的頂蓋2、3的一個優(yōu)點是，在壓制期間，以另一種模式向套筒1的內(nèi)表面壓制粉末4，就好像是例如通過在從轉(zhuǎn)子的縱軸徑向延伸的平面中具有平坦表面的頂蓋2、3施加壓力似地。此外，待填充的粉末4的數(shù)量也得以減少，因為尖銳表面占據(jù)了套筒1內(nèi)部的某些空間。應(yīng)理解，可單獨使用頂蓋2、3的所述接合和嚙合來接合頂蓋2、3，或者也可與用于接合或鎖定頂蓋2、3于期望位置處的其它方法相結(jié)合。
能夠以多種方式更進(jìn)一步地概述所述接合的構(gòu)建。圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何通過內(nèi)部和外部螺紋才能將一個頂蓋鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩τ诒景l(fā)明的示例性實施例，以這樣的方式來概述套筒1，其在末端部(即在壓制之后與第二頂蓋3交疊的部分套筒處)包括內(nèi)螺紋9。第二頂蓋3包括互補的外螺紋10， 其通過繞自身的軸轉(zhuǎn)動而可與套筒的內(nèi)螺紋9嚙合。這保證了第二頂蓋3相對于套筒1例如在達(dá)到粉末4的期望壓縮時被鎖定在期望位置。可以類似的方式概述套筒1的其它末端部和第一頂蓋2。對于本發(fā)明的其它實施例，內(nèi)部和外部螺紋9、10為波紋表面(corrugated surface)，其保證頂蓋2、3和套筒1之間的強力嚙合。各實施例的螺紋9、10的嚙合可在擠壓頂蓋2、3之前、期間或之后完成。應(yīng)理解，可單獨使用將頂蓋鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢玫脑摲椒?，或者也可與用于鎖定的其它方法相結(jié)合。圖7示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何通過套筒和頂蓋中的沖槽才能將一個頂蓋鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩τ诒景l(fā)明的此實施例，當(dāng)在壓制期間達(dá)到磁粉材料4的期望壓縮時，套筒1和頂蓋3交疊。頂蓋3和套筒1通過沿它們的交疊表面的一個或多個沖槽13被鎖定在適當(dāng)位置。應(yīng)理解，可單獨使用將頂蓋鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢玫脑摲椒ǎ蛘咭部膳c用于鎖定的其它方法(例如焊接)相結(jié)合。圖8示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在壓制時如何通過沖壓內(nèi)部套管才能將一個頂蓋鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?。根?jù)本發(fā)明的各實施例，如圖所示，轉(zhuǎn)子包括內(nèi)部套管14。該管14的目的在于當(dāng)將該管安裝在機器中時允許例如潤滑劑通過該筒抵達(dá)位于轉(zhuǎn)子的一個末端處的軸承。在壓制順序之前，可通過適合的頂蓋2、3(包括適當(dāng)?shù)拇┛?perforation))來安裝套筒14。當(dāng)在壓制順序期間磁粉材料4的壓縮達(dá)到期望水平時，在套管14的端部進(jìn)行沖壓。因而，管14的末端部沿管的整個外圍全部向一側(cè)彎曲，并且該筒的最末端環(huán)面的直徑增加，從而其與適合的頂蓋2、3中的所述穿孔嚙合。這因此而導(dǎo)致了即使在粉末材料4例如由于其反彈而意圖推動頂蓋時頂蓋2、3也被鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢??？蓡为毷褂脤㈨斏w2、3鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢玫脑摲椒?，或者也可與用于鎖定的其它方法相結(jié)合。圖9示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用在套筒中用于支撐一個或多個頂蓋的0型圈。對于該示例性實施例，0型圈被保留(retained)在頂蓋的凹槽中，并具有封裝套筒內(nèi)的材料以免于來自內(nèi)部的撞擊的功能。如果0型圈的尺寸合適，則當(dāng)其被保留在凹槽中時優(yōu)選其至少部分地受到壓縮。用0型圈將頂蓋鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢每梢远喾N方式進(jìn)行，例如可使用或不使用用以保留0型圈的凹槽，然而這些方式的共同點在于將0型圈插入到頂蓋和第一套筒的內(nèi)側(cè)之間，并且在制作工藝之前或在制作工藝期間將0型圈放置于頂蓋或套筒。
圖10示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，壓制成的轉(zhuǎn)子包括分離的轉(zhuǎn)子軸18。本實施例中的轉(zhuǎn)子軸18不是頂蓋2、3的集成部分。對于本實施例，頂蓋2、3被概述成裝在套筒1中還環(huán)繞分離的轉(zhuǎn)子軸18。用于在套筒2、3上擠壓的器件自然具有與此相關(guān)的特別構(gòu)造。此外，針對本實施例，可實施例如在壓制期間將頂蓋2、3鎖定到套筒1的各種方式。類似的鎖定方法還可更進(jìn)一步用于將頂蓋2、3的中心部鎖定到分離的轉(zhuǎn)子軸18。對于各實施例，轉(zhuǎn)子軸18可以是實心、空心、封閉或例如包括與圖8中所述的套管類似的套管。圖11示意性示出剛好在壓制之前置于沖模中的轉(zhuǎn)子的組件。在未壓制狀態(tài)下，套筒1和頂蓋3裝有預(yù)定數(shù)量的磁粉材料4。在壓制工藝期間，沖壓機15將對頂蓋3施加壓力，并且磁粉材料4將在套筒1中被壓縮。對于本發(fā)明的各實施例，對沖壓機15的控制可例如與所施加的壓力和壓制時間相關(guān)聯(lián)。所施加的壓力例如可以按照正弦模式(其具有增加的振幅)隨時間而改變。沖模5和沖壓機15必須被構(gòu)建為能夠處理磁粉材料4的各種壓縮比率，各種材料的壓縮比率例如可依序為2. 0到2. 8，例如為2. 7。圖12示意性示出沖壓機15如何導(dǎo)致磁粉材料4的壓縮并導(dǎo)致套筒1朝向沖模延伸。磁粉材料4被壓縮到期望水平，并且頂蓋3準(zhǔn)備好被鎖定到期望位置。仍如圖所示，套筒1和/或頂蓋3的末端部在由沖壓機15施加的壓力之下延伸， 從而它們觸到?jīng)_模5的側(cè)壁。圖13示意性示出包括第二套筒的本發(fā)明的實施例。第二套筒17具有比第一套筒1更小的直徑，該第二套筒17例如被置于位于沖模5 中的第一套筒1之內(nèi)。此時出現(xiàn)的兩個空間可填充有相同或不同類型的磁粉材料16a、16b， 以提供具有特定特性的轉(zhuǎn)子。對于本發(fā)明的各實施例，第二套筒17的尺寸和形狀可改變，例如其形狀不必呈圓柱形，而是可以呈方形、矩形、不規(guī)則形(印il印tic)或其它形狀。此外，第二套筒17的軸線長度無須與第一套筒17的軸線長度一樣長。這些實施例可能需要特定的壓制順序和沖壓機15a、15b，如圖14示意性所示。為了不在第二套筒17上擠壓并使第二套筒17變形，可以這樣的方式構(gòu)建沖模5 和沖壓機15a、15b，該方式即分別和/或順序地壓制粉末16a、16b的分離的空間。如圖14所示，沖壓機例如可由兩個沖壓機部件15a、15b構(gòu)成。如沖壓機部件上的箭頭所示，可給沖壓機部件15a、15b的每一個施加不同級別的壓力，并且它們能夠分離地移動。當(dāng)僅用所示第一套筒1壓制轉(zhuǎn)子時，可使用各實施例的相同的沖壓機15和沖模 5。本實施例未示出。對于這種情況，以優(yōu)良的方式將軸向的壓力轉(zhuǎn)換成徑向力。這種分開 (split)的壓制可用于實現(xiàn)可選擇的壓制模式，在該模式中，部分磁粉材料4可先于其他部分壓制，這樣可使得套筒1內(nèi)的磁粉材料4的刮擦最小，并且可免用潤滑劑。此外，如果在套筒1中填充有多于一種磁粉材料4，則所述分開的擠壓可被用于實質(zhì)上壓縮不同的磁粉材料4。在上文中描述的所有附圖均示出了磁粉材料4。必須強調(diào)，也可將更大范圍的各種粉末和實心材料填充到如各實施例所述的套筒中。
圖15中公開了某些示例性實例，其中圖15示意性示出了根據(jù)本發(fā)明各實施例的各轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。實施例A示意性示出了這樣一個實施例，該實施例包括嵌入套筒1中的一部分軟磁性材料19和一部分硬磁粉材料20。軟磁性材料粉19部分組成了轉(zhuǎn)子的核心，但其具有實質(zhì)上延伸至套筒1的“舌片”。與實施例A中所描述的方式類似，實施例B示意性示出了這樣一個實施例，該實施例包括嵌入套筒1中的一部分軟磁粉材料19和一部分硬磁性粉末材料20。此外，對于本實施例，轉(zhuǎn)子軸18被嵌入到套筒1的中心處的軟性磁粉材料19中。與實施例A中所描述的方式類似，實施例C示意性示出了這樣一個實施例，該實施例包括嵌入套筒1中的軟磁粉材料19和硬磁粉材料20。材料19、20在套筒中組成為環(huán)形， 其中硬磁粉材料20位于最靠近第一套筒1的外圍處。此外，第二套筒17中的實心材料21 被實質(zhì)上嵌入在第一套筒1的中心處。對于各實施例，實心材料21例如可由不銹鋼、鐵氧體、陶瓷等組成。實施例D示意性示出了這樣一個實施例，其中實心材料21被嵌入套筒1的中心， 被硬磁粉材料20所環(huán)繞。實施例E示意性示出了這樣一個實施例，其中將條數(shù)適當(dāng)?shù)膶嵭牟牧?1沿套筒1 的內(nèi)部外圍置于期望位置處，并且在剩余空間填充有軟磁粉材料19。根據(jù)示意性示出的實施例、套筒的粉末和實心材料填充工藝可能需要特定的工具和設(shè)施。對于本發(fā)明的各實施例，實心材料21的類型可包括諸如軟磁材料或硬磁材料、燒結(jié)或未燒結(jié)的材料或模制材料等預(yù)先壓制的粉末材料。本實施例E例如可用于磁耦合。一般而言，在壓制工藝期間可使用潤滑劑，以最小化粉末材料4的粒子和轉(zhuǎn)子的其它組件(如套筒1、頂蓋2、3或轉(zhuǎn)子軸18)之間的摩擦。這種摩擦可在組件的表面上留下刮痕。對于本發(fā)明的各實施例，在將粉末填充至套筒1之前，將潤滑劑添加劑添加至粉末材料4。對于進(jìn)一步的實施例，在壓制之前，將潤滑劑添加至到轉(zhuǎn)子的一個或多個組件 (如套筒1、頂蓋2、3和/或轉(zhuǎn)子軸18)的表面。在更進(jìn)一步的實施例中，在先于壓制工藝而將轉(zhuǎn)子的組件放置在沖模5中之前， 對沖模5的內(nèi)表面進(jìn)行潤滑。在另一實施例中，在先于壓制工藝而將第一套筒1放置在沖模5中之前，對第一套筒1的外部表面進(jìn)行潤滑。而且，一般而言，說明書已經(jīng)公開了用于將組件(頂蓋2、3)鎖定、接合或嚙合至套筒1和17和/或分離的轉(zhuǎn)子軸18的方法的各實施例。一個進(jìn)一步的實施例是對組件進(jìn)行焊接(未示出)。對于各實施例，可通過點焊或全焊(例如激光焊接)來進(jìn)行組件焊接。對于一個實施例，當(dāng)頂蓋位于它們正確的最終位置時，可在擠壓之下進(jìn)行組件的全焊。對于本發(fā)明的另一實施例，當(dāng)頂蓋位于它們正確的最終位置時，可在擠壓之下進(jìn)行點焊。
對于各實施例，可在壓制順序之后并在已經(jīng)挪走所述沖壓機15之后進(jìn)行全焊或點焊。所有涉及的焊接實施例可用于與之前描述的其它用于鎖定、接合和/或嚙合轉(zhuǎn)子的組件的方法相結(jié)合。其中，對附圖標(biāo)記說明如下1.第一套筒2.第一頂蓋3.第二頂蓋4.磁粉材料5.沖模6.轉(zhuǎn)子7.頂蓋的凹槽(groove)8.頂蓋的舌片(tongue)9.套筒的外部螺紋部10.頂蓋的內(nèi)螺紋部11.軸承12.沖頭13. 7中槽14.套筒15.沖壓機15a.第一沖壓機部件15b.第二沖壓機部件16a第一磁粉材料16b第二磁粉材料17第二套筒18.轉(zhuǎn)子軸19.軟磁粉材料20.硬磁粉材料21.實心材料22. 0 型圈
權(quán)利要求
1.一種永磁體，其特征在于其具有由被壓縮的、非粘結(jié)的磁粉材料制成的結(jié)構(gòu)，其中所述磁粉材料為硬磁粉材料和/或軟磁粉材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁體，其特征在于所述磁粉材料的表面至少部分地并優(yōu)選全部地被覆蓋材料所覆蓋和/或受到表面處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁體，其特征在于所述磁粉材料在套筒內(nèi)被壓縮。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個所述的永磁體，其中被壓縮的所述磁粉材料的密度處于5. 0到8. Og/cm3的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于6. 8到7. 7g/m3的范圍內(nèi)，例如為7. 3g/m3。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個所述的永磁體，其中所述磁粉材料的表觀密度和所述磁粉材料的壓縮密度之間的比率處于2. 0到2. 9的范圍內(nèi)，例如為2. 7。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個所述的永磁體，其中所述永磁體包括至少90%體積的、優(yōu)選至少95 %體積的被壓縮的非粘接磁粉材料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個所述的永磁體，其中所述永磁體還包括一個或多個實心永磁體。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個所述的永磁體，其中所述非粘結(jié)的磁粉材料組成各向異性磁體。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個所述的永磁體，其特征在于所述永磁體為一機器的永磁體轉(zhuǎn)子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的永磁體，包括第一套筒；第一頂蓋和第二頂蓋，被布置為封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口 ；永磁體，形成在所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的所述套筒的內(nèi)部開口中，該永磁體包括被壓縮的、非粘結(jié)的磁粉材料，所述磁粉材料包括硬磁粉材料和/或軟磁粉材料或硬磁粉材料和軟磁粉材料的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的永磁體，其中所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一被形成為組成轉(zhuǎn)子軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的永磁體，其中所述轉(zhuǎn)子還包括被裝入所述套筒的分離的轉(zhuǎn)子軸。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求11或12的任意一個所述的永磁體，其中所述轉(zhuǎn)子軸包括空心轉(zhuǎn)子筒，該空心轉(zhuǎn)子筒沿所述轉(zhuǎn)子軸的整個軸線長度延伸、形成所述轉(zhuǎn)子筒的空腔并適于沿所述空腔輸送液體。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求10到13的任意一個所述的永磁體，其中所述第一頂蓋和所述第二頂蓋包括鎖定器件，該鎖定器件適于在所述第一套筒的空間內(nèi)將所述頂蓋鎖定在一起， 并使得所述頂蓋相對于彼此而定位。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求10到14的任意一個所述的永磁體，其中所述轉(zhuǎn)子還包括第二套筒，所述第二套筒具有小于所述第一套筒的直徑并被裝在所述第一套筒內(nèi)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求10到15的任意一個所述的永磁體，其中所述第一套筒被形成為圓柱形套筒。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求10到16的任意一個所述的永磁體，其中所述第一套筒由具有基本均勻的壁厚的一個圓柱形套筒制成，并且所述第一套筒的位于第一位置處的內(nèi)部開口的直徑小于所述第一套筒的位于第二位置處的內(nèi)部開口的直徑，其中所述頂蓋在所述第一位置處被鎖定至所述第一套筒，所述第二位置位于所述第一位置之間，例如位于所述頂蓋之間的中途。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個所述的永磁體，其中所述磁粉材料為各向同性磁粉。
19.一種電機的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，包括如下步驟提供第一套筒；將第一頂蓋裝入所述第一套筒，以在第一位置處封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口 ；將磁粉材料填充到所述第一套筒中，所述磁粉材料包括硬磁粉材料和/或軟磁粉材料或硬磁粉材料和軟磁粉材料的組合；將第二頂蓋裝入所述第一套筒，以在第二位置處封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口，所述磁粉材料被置于所述第一位置和所述第二位置之間；將壓力施加至所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一，向所述第一頂蓋和所述第二頂蓋的另一個施加壓力，以壓縮位于其間的所述磁粉材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括如下步驟在保持所施加的壓力的同時，將所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一相對于所述第一套筒鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢?，從而所述第一頂蓋和所述第二頂蓋這兩者相對于所述套筒而被鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢?，由此?dāng)解除所述壓力時所述磁粉材料保持被壓縮。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的被壓縮的磁粉材料的密度處于5.0 to 8.(^/_3的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于6.8到 7. 7g/m3的范圍內(nèi)，例如為7. 3g/m3。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或21的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中在所述套筒中所述磁粉材料的表觀密度和所述磁粉材料的壓縮密度之間的比率優(yōu)選處于2. 0到2. 9 的范圍內(nèi)，例如為2. 7。
23.根據(jù)權(quán)利要求19到22的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中施加到所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一的最大壓力優(yōu)選處于400MPa到2000MPa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選處于400MPa到1200MPa的范圍內(nèi)。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求19到23的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中被壓縮的磁粉材料包括至少90%體積的、優(yōu)選至少95%體積的被壓縮的非粘接磁粉材料。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求19到24的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中當(dāng)所述壓力被施加到所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一時，至少部分所述第一套筒被永久性膨脹，所述第一套筒的所述部分為所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的部分。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求19到25的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，所述方法還包括將轉(zhuǎn)子軸裝到所述套筒中的步驟。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求19到26的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中所述磁粉材料包括潤滑劑添加劑。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求19到27的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中磁粉材料的包括粘合添加劑的又一部分被設(shè)置在所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的所述套筒中。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求19到28的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中該方法還包括將一個或多個實心永磁體裝到所述套筒中的步驟。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求19到29的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中所述第一頂蓋和所述第二頂蓋包括鎖定器件，而且當(dāng)將壓力施加到所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一時，在所述第一套筒內(nèi)所述第一頂蓋和所述第二頂蓋被鎖定在一起并相對于彼此而定位。
31.根據(jù)權(quán)利要求19到30的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中所述方法還包括將直徑比所述第一套筒小的第二套筒裝入所述第一套筒中的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中該方法還包括將所述磁粉材料裝入所述第二套筒中的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求19到32的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中該方法還包括如下步驟在將所述磁粉材料裝入所述套筒的步驟之前，對所述第一套筒和所述第二套筒至少之一的表面進(jìn)行潤滑。
34.根據(jù)權(quán)利要求19到33的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中該方法還包括如下步驟當(dāng)執(zhí)行將壓力施加到所述第一套筒中的所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一的步驟時，將所述轉(zhuǎn)子置于磁場中，以形成被裝入所述第一套筒中的所述磁粉材料的各向異性磁體。
35.根據(jù)權(quán)利要求19到34的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中該方法還包括如下步驟在將所述磁粉材料裝入所述套筒之后且在將壓力施加到所述第一頂蓋和所述第二頂蓋至少之一之前，對所述磁粉材料進(jìn)行振動。
36.根據(jù)權(quán)利要求19到35的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中該方法還包括如下步驟在將第二頂蓋裝入所述第一套筒以封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口之前，預(yù)先壓制裝在所述第一套筒中的所述磁粉材料。
37.根據(jù)權(quán)利要求31到36的任意一個所述的永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中該方法還包括如下步驟在將所述第二頂蓋裝入所述第一套筒之前，預(yù)先壓制裝在所述第二套筒中的所述磁粉材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁體，尤其涉及一種機器的永磁體轉(zhuǎn)子，其包括第一套筒；第一頂蓋和第二頂蓋，被布置為封閉所述第一套筒的內(nèi)部開口；永磁體，形成在所述第一頂蓋和所述第二頂蓋之間的所述套筒的內(nèi)部開口中，且其包括被壓縮的、非粘結(jié)的粉末材料，所述粉末材料包括硬磁粉材料、軟磁粉材料或硬磁粉材料和軟磁粉材料的組合。本發(fā)明還涉及一種永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法。
文檔編號H02K1/28GK102204064SQ200980143833
公開日2011年9月28日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者弗萊明·布斯·本迪克森, 彼得·謝爾斯蒂恩, 阿蘭·伊沃·瑟高·索倫森 申請人:格倫德福斯管理聯(lián)合股份公司