增強的磁體制造技術

公開了一種磁體(1)包括復合本體(2)和嵌入在本體(2)中的至少一個增強元件(3，16)，增強元件(3，16)圍繞本體(2)中的孔(4)。另外，還公開了制造磁體(1)的方法。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】増強的磁體本申請是申請日為2011年9月2日、申請號為201180045662.5、專利技術名稱為“增強的磁體”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及增強的磁體，其適用于，但不限于使用在電機的轉子中。
技術介紹
電機的轉子可包括磁體，該磁體具有孔，軸穿過所述孔被固定。當轉子旋轉時，徑向力加于磁體。遺憾的是，大部分磁體相對較脆，并且如果經受過大的拉伸應力將斷裂。因此，電機的速度可能受磁體的抗拉強度限制。
技術實現思路
在第一方面，本專利技術提供一種磁體，該磁鐵包括復合本體和嵌入在在該本體中的至少一個增強元件，該增強元件圍繞所述本體中的孔。增強元件的徑向剛度和徑向抗拉強度比復合本體的更大，因而用于抵抗本體內產生的徑向和周向應力。因此，磁體能夠以更高的速度旋轉而不發生復合本體的斷裂。傳統的具有固定到軸的磁體的轉子可包括外部套管，外部套管對磁體施加壓縮力。但是，合成應力可能使磁體蠕變。結果，壓縮力的大小可隨著時間減小。逐漸地，壓縮力可能不足以抵抗作用在磁體上的徑向力，因而磁體可能斷裂。通過在復合本體中嵌入增強元件，獲得增強的磁體而無需對磁體預加應力。因此，磁體抵抗徑向力的能力不隨著時間而減小。增強元件可以是線圈和墊圈之一。如果磁體處于旋轉磁場(例如來自電機的轉子)下，則可能在由電導體形成的增強元件中產生渦流。渦流往往在平行于旋轉軸的回路中流動。為螺旋狀或平直環中任一種的增強元件沿軸向不包括任何連續通路。因此在增強元件中感應出的任何渦流將相對較小。增強元件可沿徑向，即沿垂直于孔的縱軸的方向最厚。結果，增強元件具有提高的徑向剛度。另外，增強元件的軸向厚度可保持相對小，而不折損徑向剛度。于是更多的增強元件可嵌入在復合本體中。替代地，如果增強元件為線圈，則可采用更多匝。而且，較大的接合面形成在增強元件和復合本體之間。結果，拉伸應力可更好地從復合本體傳遞到增強元件。增強元件可與孔相鄰設置，這也就是說復合本體和增強元件的內徑大約相同。當磁體旋轉時，拉伸應力在孔處最大。通過將增強元件與孔相鄰設置，增強元件能夠更好地抵抗拉伸應力最大處的拉伸應力。增強元件可包括在復合本體的相對端部之間延伸的線圈。替代地，磁體可包括沿復合本體的長度軸向地間隔開的多個墊圈。結果，一個或多個增強元件用于沿復合本體的長度抵抗徑向和周向應力。增強元件可包括由帶形成的線圈。線圈因而沿垂直于線圈的縱軸的方向最厚。結果，線圈的軸向厚度可保持相對小，而不折損徑向剛度。而且，較大的接合面形成在線圈和復合本體之間。磁體可在使用和/或制造過程中遭受熱膨脹和收縮。復合本體和增強元件的熱膨脹系數可導致在復合本體中形成低密度區域，這可能使磁體的抗拉強度變弱。因此增強元件可具有不大于復合本體的熱膨脹系數的兩倍的熱膨脹系數。增強元件可由金屬或預浸漬材料(pre-preg material)形成，這兩者通常都具有相對高的剛度和抗拉強度，并且往往與大部分磁性復合物形成良好結合。在第二方面，本專利技術提供一種轉子，該轉子包括軸，所述軸布置在如前述自然段中任一段所述的磁體的孔中。增強元件用于抵抗由于轉子旋轉產生的徑向和周向應力。結果，可能具有更高的旋轉速度而不發生磁體斷裂。在第三方面，本專利技術提供一種制造磁體的方法，所述方法包括提供具有銷的模具；將增強元件放置到銷上；將包覆粘結劑的磁性粉末引入到模具中；和壓縮粉末和增強元件。因此獲得包括其中嵌入有增強元件的復合本體的磁體。銷用于在復合本體中形成孔。通過將增強元件放置在銷上，使增強元件圍繞復合本體中的孔。增強元件可包括線圈和墊圈之一。通過采用在磁性粉末壓實過程中壓縮的線圈，可獲得具有沿磁體整個長度延伸的增強元件的磁體。類似地，通過采用沿銷由磁性粉末軸向地間隔開的墊圈，可獲得具有沿磁體的長度嵌入的增強元件的磁體。增強元件可包括由帶形成的線圈，該線圈沿垂直于線圈的縱軸的方向最厚。帶提供較大的表面積，粘結劑可在該較大的表面積上結合到線圈。另外，可使用具有相對弱壓縮強度的線圈而不折損徑向剛度。線圈因此不影響形成磁體所需的壓縮力。另外，當磁體從模具移除時，線圈的回復力相對較弱，并且因而具有相對小的內部軸向應力。在第四方面，本專利技術提供一種制造磁體的方法，該方法包括:將墊圈設置在一對環狀磁體之間，墊圈和環狀磁體中的至少一個具有可固化粘結劑；和將粘結劑固化。因此獲得包括具有其中嵌入墊圈的復合本體的整體磁體。比環狀磁體具有更大徑向剛度和徑向抗拉強度的墊圈用于抵抗作用在復合本體上的徑向和周向應力。墊圈可由預浸漬材料，即使用粘結劑浸漬的增強纖維復合物形成。預浸漬材料通常具有相對高的剛度和抗拉強度。另外，預浸漬材料的粘結劑通常較黏。因此，墊圈可設置在環狀磁體之間，以形成可方便地移動到加熱爐或類似物來將粘結劑固化的組件。該方法可包括提供多個環狀磁體，和將墊圈設置在每一對環狀磁體之間。結果，可獲得較長的增強的磁體。【附圖說明】為了使本專利技術更易于理解，現在將參照附圖以示例的方式描述本專利技術的實施例，附圖中:圖1是根據本專利技術的磁體的剖視圖；圖2示出磁體制造中的多個步驟；圖3是根據本專利技術的又一個磁體的剖視圖；和圖4示出所述又一個磁體的制造中的多個步驟。【具體實施方式】圖1的磁體I包括具有嵌入其中的線圈3的復合本體2。復合本體2為圓柱狀，并且包括中心孔4，中心孔4從第一端部5到第二端部6延伸穿過本體2。復合本體2由磁性粉末7和粘結劑8形成。線圈3為螺旋狀，并且由帶形成，該線圈3沿徑向，即沿垂直于線圈3的縱軸的方向最厚。線圈3嵌入在復合本體2內，并且由粘結劑8結合到本體2。線圈3沿復合本體2的整個長度從第一端部5延伸到第二端部6。線圈3圍繞孔4并且與孔4同軸。而且，復合本體2和線圈3的內徑大約相同，以使線圈3與孔4相鄰設置。磁體I可形成電機的轉子的一部分。特別地，軸可例如通過粘合劑固定到孔4內。當轉子旋轉時，徑向力沿徑向和周向施加于磁體I。在不存在線圈3的情況下，合應變可使復合本體2斷裂并且斷開。線圈3具有比復合本體2的更大的徑向剛度和徑向抗拉強度。線圈3因此用于抵抗作用在復合本體2上的徑向和周向應力。結果，可避免復合本體2的過大的應變，該過大的應變否則可能導致磁體I斷裂。大部分粘結劑在抵抗剪切應力時相對較好，但是在抵抗純拉伸應力時相對較差。通過將線圈3嵌入在復合本體2中，在線圈3和粘結劑8之間形成接合面，該接合面沿徑向和圓周方向延伸。因此，當磁體I受到徑向力時，剪切力產生在粘結劑8和線圈3之間。粘結劑8因此能夠有效地將應力從復合本體2傳遞到線圈3。作為對照，如果線圈3使用圓柱狀套管代替，則套管和粘結劑8之間的接合面將僅沿軸向方向延伸。因此，當磁體I受到徑向力時，純拉伸應力產生在套管和粘結劑8之間。結果，粘結劑8和套管之間的結合可能失效。通過由帶形成線圈3，粘結劑8在較大的表面積上結合到線圈3。另外，由于帶沿徑向方向最厚，因此較大的徑向接合面形成在粘結劑8和線圈3之間。結果，粘結劑8能夠更好地將徑向和周向應力從復合本體2傳遞到線圈3。線圈3的徑向剛度也提高。結果，可減小線圈3的軸向厚度。這于是允許線圈3具有更多的匝數，因而進一步增強復合本體2。而且，可使用具有相對較弱的軸向剛度的線圈3而不會折損徑向剛度。如下面詳細所述，這于是有助于磁體I的制造，并且降低內部軸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種轉子，包括固定到磁體的軸，所述磁體包括具有孔的復合本體和嵌入該本體中的多個增強元件，其中所述軸固定在所述孔中，所述本體包括磁性粉末和粘結劑，所述增強元件通過該粘結劑而嵌入在所述本體中并且在該本體中沿軸向間隔開，并且每個增強元件包括圍繞本體中的孔的墊圈。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：D瓊斯，
申請(專利權)人：戴森技術有限公司，
類型：發明
國別省市：英國;GB