極片粘接的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造軸向通量永磁體機(jī)器的定子的殼體的方法，且更具體地涉及形成具有磁性元件的精密公差(closely-toleranced)的一體化結(jié)構(gòu)的方法;并涉及通過(guò)該方法制造的殼體;以及涉及結(jié)合該殼體的機(jī)器。
【背景技術(shù)】
[0002]本說(shuō)明書(shū)所關(guān)心的是軸向通量永磁體機(jī)器。概括地說(shuō)，這些機(jī)器具有繞著軸布置的圓盤(pán)形或環(huán)形轉(zhuǎn)子和定子結(jié)構(gòu)。一般地，定子包括一組線圈，每個(gè)線圈均平行于軸，且轉(zhuǎn)子承載一組永磁體并被安裝在軸承上，以使得它可由定子的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)而圈繞著軸旋轉(zhuǎn)。圖1a示出軸向通量機(jī)器的一般配置，其具位于定子S的兩側(cè)的一對(duì)轉(zhuǎn)子R1、R2(雖然在較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中可省略其中一個(gè)轉(zhuǎn)子)。可以看到，在轉(zhuǎn)子和定子之間有空氣間隙G，且在軸向通量機(jī)器中，穿過(guò)空氣間隙的通量的方向大體上是軸向的。
[0003]取決于轉(zhuǎn)子上的北極和南極的布置，軸向通量永磁體機(jī)器可具有不同的配置。圖1b示出圓環(huán)NS(北極-南極)機(jī)器、圓環(huán)NN(北極-北極)機(jī)器(由于NN(北極-北極)布置需要通量流經(jīng)磁軛的厚度，因此其具有較厚的磁軛)和YASA(無(wú)磁軛和分段電樞)拓?fù)涞幕九渲谩Ｓ嘘P(guān)YASA電機(jī)的現(xiàn)有【背景技術(shù)】可以在發(fā)明人之前公開(kāi)的專利申請(qǐng)中(例如W02010/092402)找到。
[0004]圖示的YASA拓?fù)涫境龃┻^(guò)兩個(gè)線圈的橫截面，交叉影線區(qū)域示出了環(huán)繞每個(gè)線圈的繞組。如可認(rèn)識(shí)到的，不使用定子磁軛可大大節(jié)省重量和鐵損，但移除定子磁軛的缺點(diǎn)是:a)定子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(本來(lái)由鐵提供的)的下降，即使由于YASA拓?fù)渥鳛榫o湊型設(shè)計(jì)可導(dǎo)致非常大的應(yīng)力而可能存在對(duì)強(qiáng)度增大的需要，以及b)損失了熱從定子線圈逸出的路線。為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，即YASA設(shè)計(jì)的高扭矩密度和大量的熱的產(chǎn)生，定子的殼體應(yīng)提供大的強(qiáng)度和剛度以解決扭矩要求，且也應(yīng)限定可被供應(yīng)有用于機(jī)器的冷卻劑的室。從圖1b中可進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，為了有效的操作(在高磁阻的空氣間隙中的最小損失)，在轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙應(yīng)盡可能小。
[0005]軸向通量永磁體機(jī)器(特別是具有YASA拓?fù)涞臋C(jī)器)的定子組件殼體的期望特征引致相互沖突的需求。常規(guī)制造技術(shù)不能夠充分地組合期望的特征。可在例如EP0063403A、US2001/0028128和US2008/0292858中找到涉及生產(chǎn)加強(qiáng)物品的一般背景現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)明人之前在W02012/022974中描述了蛤殼型殼體，其中定子線棒(其上纏繞有定子線圈)的墊座被包覆成型到殼體的徑向壁內(nèi)。然而實(shí)際上，要形成這樣的結(jié)構(gòu)已被證明是很難的。在轉(zhuǎn)子和定子之間實(shí)現(xiàn)非常小的間隙(優(yōu)選地大約1.5_或更小的間隙)是特別困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提供了一種用于制造軸向通量永磁體機(jī)器的定子的殼體的方法，所述機(jī)器具有定子和轉(zhuǎn)子，定子包括纏繞在相應(yīng)的定子線棒上并繞著機(jī)器的軸以一定間隔周向地布置的一組線圈，轉(zhuǎn)子承載一組永磁體并安裝成繞著所述軸旋轉(zhuǎn)，以及其中所述轉(zhuǎn)子和定子沿著所述軸間隔開(kāi)以在其間限定間隙，其中在所述間隙中機(jī)器的磁通量大體在軸向方向上，該方法包括:通過(guò)下列操作將所述定子的殼體的徑向壁制造成位于在所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間的所述間隙中:提供聚合物材料膜;當(dāng)所述聚合物可模制時(shí)，將定子線棒的組的至少端部或墊座壓入所述聚合物材料膜，其中至少一個(gè)定子線棒的端部或墊座由多孔磁性材料制成；固化所述聚合物以將定子線棒的組的所述端部或墊座保持在其相應(yīng)的位置；以及使用所述徑向壁制造所述殼體;其中在所述壓入時(shí)，所述膜的所述聚合物與所述多孔磁性材料粘結(jié)，以將所述定子線棒的組粘接到所述聚合物。
[0007]在一些優(yōu)選實(shí)施方式中，定子線棒由軟磁復(fù)合物(SMC)材料形成，SMC材料為與電絕緣材料(例如玻璃)的涂層粘結(jié)在一起的粉末狀磁性材料(例如鐵)。這使SMC具有良好的導(dǎo)率和磁飽和以及相對(duì)較高的電阻。因此成，這種材料可以是連續(xù)的，而不是例如層壓的。如先前所述，定子線棒可以分三個(gè)部分利用SMC制造，這三個(gè)部分包括具有粘結(jié)到兩端的墊座的極片。任選地，如在先前的專利公開(kāi)W02010/092403中所描述的，可采用沿線圈軸對(duì)準(zhǔn)的細(xì)長(zhǎng)磁性粒子。
[0008]出人意料的是，當(dāng)被加熱的SMC定子線棒被壓入聚合物時(shí)，粘結(jié)被形成。據(jù)信(不希望被理論束縛)，這是由于聚合物擴(kuò)散到定子線棒內(nèi)和/或在SMC中的有機(jī)材料擴(kuò)散到聚合物膜的表面上。
[0009]如前所述，在一些優(yōu)選實(shí)施方式中，多孔磁性材料包括軟磁復(fù)合物(SMC)。然而，原則上，相同的技術(shù)可以用于可以形成定子線棒/墊座的其它磁性材料，其中這些材料例如由于層壓表現(xiàn)出一些多孔性。因此，該技術(shù)的一些實(shí)施方式還包括利用層壓的定子線棒/墊座。
[0010]在一些實(shí)施方式中，定子線棒的端部或墊座的大體整個(gè)面與膜粘接。在一些其它實(shí)施方式中，膜設(shè)置有一組孔，定子線棒的端部/墊座的面適于容納在所述孔內(nèi)，與膜的遠(yuǎn)側(cè)齊平?？稍诙ㄗ泳€棒(特別是端部/墊座)的暴露表面的邊緣周?chē)O(shè)置凸緣或臺(tái)階(連續(xù)的或以一定間隔的位于邊緣周?chē)?。然后，該凸緣或臺(tái)階的表面可與膜的表面粘結(jié)。任選地，一個(gè)或多個(gè)附加的疊層可被覆蓋到端部/墊座上，以將它們保持在機(jī)器的徑向壁內(nèi)。更一般地，該膜可以由多個(gè)薄層形成，如在下面將進(jìn)一步描述的一些實(shí)施方式中，薄層為纖維增強(qiáng)的。在一些實(shí)施方式中，定子線棒的端部或墊座是與定子線棒本身是一體的。但是，定子線棒的墊座可能粘結(jié)到膜，然后再附連到定子線棒的磁芯(線圈纏繞在該磁芯上)。
[0011]優(yōu)選地，該膜是纖維增強(qiáng)的。從廣義上講，該聚合物的纖維增強(qiáng)使得定子線棒(一般在其端部有墊座)能夠被壓入該膜而不穿過(guò)該膜，即該增強(qiáng)抑制線棒穿過(guò)薄膜。因此，纖維增強(qiáng)聚合物的膜可以非常薄，例如小于Imm或小于0.5mm的厚度。這允許在定子線棒的端部(墊座)和空氣間隙之間的膜厚度的非常精確的控制。該厚度可以在I_500μπι的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1_300μπι的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，加強(qiáng)纖維可以是平紋纖維(瑋線通過(guò)一個(gè)經(jīng)紗之上且通過(guò)下一個(gè)經(jīng)紗之下)。在一些實(shí)施方式中，纖維被加以排列(在輥之間用壓力/熱處理)，因?yàn)檫@可幫助實(shí)現(xiàn)均勻、薄的膜厚度。纖維可包括例如玻璃、碳、玄武巖或芳族聚酰胺。
[0012]因此，本發(fā)明的一個(gè)相關(guān)的方面還提供一種用于制造軸向通量永磁體機(jī)器的定子的殼體的方法，所述機(jī)器具有定子和轉(zhuǎn)子，定子包括纏繞在相應(yīng)的定子線棒上并繞著機(jī)器的軸以一定間隔周向地布置的一組線圈，轉(zhuǎn)子承載一組永磁體并安裝成繞著所述軸旋轉(zhuǎn)，以及其中所述轉(zhuǎn)子和所述定子沿著所述軸間隔開(kāi)以在其間限定間隙，其中在所述間隙中所述機(jī)器的磁通量大體在軸向方向上，該方法包括通過(guò)下列操作將所述定子的殼體的徑向壁制造成位于在所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間的所述間隙中:提供纖維增強(qiáng)的聚合物材料膜；當(dāng)所述聚合物可模制時(shí)，將定子線棒的組壓入所述纖維增強(qiáng)聚合物材料膜，其中所述增強(qiáng)抑制所述定子線棒穿過(guò)所述膜；固化所述聚合物以將定子線棒的組保持在其相應(yīng)的位置；以及使用所述徑向壁制造所述殼體。
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