CN101098087B - 用于电机的铁磁粉末金属复合物铁心 - Google Patents
用于电机的铁磁粉末金属复合物铁心 Download PDFInfo
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Abstract
提供一种用于电机的压实磁性粉末金属部件组件。每个部件组件具有上段和下段。每个上段包括大体上圆柱形的中部、多个从中部径向向外延伸的绕组支承件以及在每个绕组支承件的径向边缘处的铁心部分。每个下段包括大体上圆柱形中部、多个从中部径向向外延伸的绕组支承件以及在每个绕组支承件的径向边缘处的铁心部分。上段和下段组合形成部件组件。
Description
技术领域
本发明涉及用于电机的铁心部分件,更具体地涉及用于电机的部件组件,最通常的所述电机是电动机。
背景技术
电机例如电动机和发电机具有通常称为定子的固定构件、以及通常称为转子的可移动或旋转构件。通过定子或转子产生的磁场的相互作用引起定子和转子之间的相互作用。这种磁场通常通过置于定子或转子上的绕组中的电流产生或感应。所述绕组通常包括围绕绕组支承件缠绕的多个线圈。绕组支承件通常包括软磁材料,该软磁材料一般由选定钢制材料的叠层组成。这些叠层相互绝缘以降低涡流。
对这种电机设计的关注是需要或要求降低电机的芯中定子与转子之间的变动力矩。已知的是使定子或转子歪扭以降低变动力矩并对定子与转子之间的电磁场形成更有效的干涉。这样就会产生更为有效的电动机或发电机然而,存在的一个问题是具有斜齿的转子或定子或者铁心部分外表面的制造。
已知的是利用通过粉末冶金操作压实的铁磁粉末颗粒代替定子或转子芯的层叠钢制材料形成绕组支承件。铁磁粉末颗粒本身是相互电绝缘的,使得所产生的压实产品以与采用层叠的钢制材料类似的方式表现出很低的涡流损失。在美国专利No.6,956,307、No.6,300,702、No.6,441,530中公开了这种在电机中的铁心上采用由铁磁粉末颗粒组成的压实金属粉末。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种改进的用于电机的电机部件组件,其中铁心部分具有歪扭末端。从而,降低了电机本身的变动转矩。
本发明的另一目的是提供一种改进的用于电机的定子或转子组件,其中所述组件采用由压实铁磁粉末构成的铁心部件。
发明内容
本发明提供一种改进的用于电机的部件组件,更具体地,提供一种改进的用于电动机或发电机的定子或转子组件。所述改进的部件组件包括上段和下段。每个上段包括大体上圆柱形的中部、多个从中部径向向外延伸的绕组支承件以及在每个绕组支承件的径向边缘处的铁部分。
每个下段包括大体上圆柱形中部、多个从中部径向向外延伸的绕组支承件以及在每个绕组支承件的径向边缘处的铁心部分。
上段和下段组合形成部件组件。
此外,上段和下段各自由铁磁粉末颗粒形成。这种铁磁粉末颗粒相互绝缘。铁磁金属粉末颗粒通过粉末金属操作压制成固态形状。
本发明的特征是这种改进的部件组件包括组合上段和下段,其具有由相互绝缘的铁磁粉末金属颗粒形成的歪扭铁心部分,从而改进了电机的性能。所述改进的性能主要是由于歪扭铁心部分降低了电机的变动转矩并且采用相互绝缘的铁磁粉末金属颗粒形成上段和下段还降低了涡流损失。
附图说明
在图中,
图1是根据本发明实施方式的部件组件的透视图;
图2是根据本发明实施方式的部件组件的横截面图;
图3是部件组件的透视图,单独示出了各个部件;
图4是根据本发明实施方式的部件组件的透视图;
图5是根据本发明的模压结构的实施方式的横截面图,以及
图6是根据本发明的模压结构的实施方式的详细横截面图。
具体实施方式
现在参照图1-4,总体以10示出了用于电机的部件。该部件10可以是最通常用于电动机的定子或转子,但部件10还可以用于发电机。
可以看到部件10包括上段9并具有中部12。中部12通常是具有中心开口部的圆柱形。中部12包括径向中心轴线13。多个绕组支承件17从中部12的外表面径向向外延伸。每个所述绕组支承件的数量可以根据部件的尺寸和设计而改变,但该数量通常在8到24之间。每个绕组支承件17大体上为矩形形状,具有平行的上边缘和下边缘以及靠近中部12的外表面的内边缘。每个绕组支承件17还具有外边缘。
每个绕组支承件17的每个外边缘具有固定其上或从其上凸出的上段铁心部分14。每个上段铁心部分14具有上边缘40和下边缘42;上边缘40和下边缘42通常平行。每个上段铁心部分14还包括第一侧边缘44和第二侧边缘46。第一侧边缘44通常与径向中心轴线13平行。第二侧边缘46通常歪扭与径向中心轴线13成锐角,该外角通常在5度到30度之间。
上段9的中部12大体上是圆柱形,具有中心开口部和径向中心轴线13。中部12具有大体上平的下表面26。
每个上段铁心部分14具有绕上段径向轴线13凸出的外表面16。上段铁心部分14外表面16的凸出特性被设计为形成上段9大体上圆柱形的外边缘。
可以看到部件10还包括具有中部20的下段29。中部20通常为圆柱形形状,具有中心开口部。当上段9与下段29组合时,中部20包括径向中心轴线13。多个绕组支承件27从中部20的外表面径向向外延伸。该绕组支承件的数量根据部件10的尺寸和设计而改变,但所述数量通常在8到24之间。每个绕组支承件27大体上为矩形形状,具有平行的上边缘和下边缘以及靠近中部20的外表面的内边缘。每个绕组支承件27还具有外边缘。
每个绕组支承件27的每个外边缘具有固定其上或从其上突出的下段铁心部分22。每个下段铁心部分22具有上边缘50和下边缘52;上边缘50和下边缘52通常平行。每个下段铁心部分22还包括第一侧边缘54和第二侧边缘56。第一侧边缘54通常与径向中心轴线13平行。第二侧边缘56通常歪扭与径向中心轴线13成锐角,该外角通常在5度到30度之间。
下段29的中部20大体上为圆柱形,具有中心开口部和径向中心轴线13。中部20具有大体上平的上表面24。
每个下段铁心部分22具有绕下段径向轴线13凸出的外表面30。下段铁心部分22外表面30的凸出特性被设计为形成下段29大体上圆柱形的外边缘。
当上段9装配在下段29的顶部时,形成完整的部件10。可以看到上段的中部12的下表面26压配在下段的中部20的上表面24上。
可以看到上段9的每个绕组支承件17靠近下段29的绕组支承件27装配。形成大体上矩形的组合绕组支承件以容纳绕组18。绕组18是通常的绝缘电线绕组,其为电机提供磁场。
可以看到每个上段铁心部分14与相邻的下段铁心部分22组合以形成组装的部件10中的组合歪扭铁心部分25。
可以看到每个上段铁心部分14的侧边缘44位于靠近每个下段铁心部分22的侧边缘54。在这种每个上段铁心部分14靠近下段铁心部分22的定位中,形成组合的歪扭铁心部分25。可以看到组合的歪扭铁心部分25具有通常平行的上边缘35和下边缘37。还可以看到组合的歪扭铁心部分25具有也通常平行但与上边缘35成5度到30度的锐角的第一侧边缘39和第二侧边缘41。因此,每个组合的歪扭铁心部分25通常是平行四边形,此外,每个组合的歪扭铁心部分25间隔开以与相邻的组合歪扭铁心部分电绝缘。
这种组合铁心部分25在用作电机例如电动机中的定子或转子时往往可以降低电动机的变动转矩。
应该认识到上段9和下段29通常是包括压实铁磁粉末的整体结构。压实铁磁粉末本身包括绝缘铁粉颗粒。铁磁粉末在粉末金属操作中得到模压。可以执行一定的后续加热处理以产生应力消除部件。所述热处理还有助于提供具有高导磁性和低铁芯损失的复合物。所采用的铁磁粉末颗粒相互电绝缘以减少涡流在组装部件10内的形成。
现在参照图5-6,示出了上段9的模压成形的详细视图。上段9被示出具有其在前描述的部件。采用铁磁粉末金属模压工艺,非常难以形成歪扭边缘例如第二侧边缘46。困难来自于歪扭边缘的压实到模压的方向、模压的困难以及从模具中取出具有倾斜边缘的压实部分的困难。
在一种实施方式中,本发明的方法采用图5和6所示的模具结构实现了上段9还有下段29的模压。
设定图5的横截面图,模具68被示出总体形状略微呈圆柱形。模具68具有外边缘67、上边缘65、下边缘63以及内边缘61。模具68的内边缘61接靠内模具部分69。内模具部分69具有居中位于其内的大体上圆柱形的开口。内模具部分69具有形成上段9的第一侧边缘44和第二侧边缘46的架子边缘。
第一上填充冲头62靠近内模具部分69的内边缘。第二上填充冲头60靠近第一上填充冲头62的内边缘。第三上填充冲头71靠近第二上填充冲头60的内边缘。
同样,第一下填充冲头70靠近内模具部分69的内边缘。第二下填充冲头66靠近第一下填充冲头70的内边缘。第三下填充冲头64靠近第二下填充冲头66的内边缘。
假定上段9和模具68是大体上圆柱形形状的,则上述所有的填充冲头都是大体上圆柱形形状的。
芯棒65沿作为上段9的径向中心轴线13的部件延伸。芯棒65靠近第三上填充冲头71和第三下填充冲头64的内边缘。
在操作中,与作为上段9的部件相应的开口充有适当的铁磁粉末。在一种实施方式中采用上述的模具结构实现模压。
用于形成上段9和下段29的铁磁粉末通常是高纯度软磁性铁粉。铁粉颗粒涂有有机、无机或组合的绝缘涂层。
上段9和下段29可以采用粘结剂或环氧树脂彼此粘结在一起。根据部件设计,上段9还可以通过绕组18与下段29充分固定在一起。
Claims (14)
1.一种用作电机中的转子或定子的组件,
该组件包括
具有大体上圆柱形中部的上段,所述上段的中部具有中心轴线,
多个从上段的中部径向向外延伸的上段绕组支承件,
以及在每个上段绕组支承件的径向边缘处的上段铁心部分,所述上段铁心部分具有绕上段的中心轴线在上段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
具有大体上圆柱形中部的下段,所述下段的中部具有中心轴线,
多个从下段的中部径向向外延伸的下段绕组支承件,
在每个下段绕组支承件的径向边缘处的下段铁心部分,所述下段铁心部分具有绕下段的中心轴线在下段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
上段和下段装配在一起,使得上段铁心部分和下段铁心部分以相邻接的方式组合而形成歪扭铁心部分。
2.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,每个上段铁心部分包括上边缘、下边缘和两个侧边缘,上边缘和下边缘大体上平行,并且两个侧边缘不平行。
3.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,每个上段铁心部分包括上边缘、下边缘和两个侧边缘,上边缘和下边缘大体上平行,并且两个侧边缘中的一个侧边缘与上边缘垂直。
4.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,每个下段铁心部分包括上边缘、下边缘和两个侧边缘,上边缘和下边缘大体上平行,并且两个侧边缘不平行。
5.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,每个下段铁心部分包括上边缘、下边缘和两个侧边缘,上边缘和下边缘大体上平行,并且一个侧边缘与上边缘垂直。
6.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,每个上段铁心部分具有大体上梯形构造的外边缘。
7.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,每个下段铁心部分具有大体上梯形构造的外边缘。
8.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,上段包括铁磁金属粉末颗粒。
9.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,上段是包括压制的铁磁金属粉末颗粒的整体结构。
10.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,下段包括铁磁金属粉末颗粒。
11.如权利要求1所述的组件,
其特征在于,下段是包括压制的铁磁金属粉末颗粒的整体结构。
12.一种用作电机中的转子或定子的组件,该组件包括
具有大体上圆柱形中部的上段,所述上段的中部具有中心轴线,
多个从上段的中部径向向外延伸的上段绕组支承件,
以及在每个上段绕组支承件的径向边缘处的上段铁心部分,所述上段铁心部分具有绕上段的中心轴线在上段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
具有大体上圆柱形中部的下段,所述下段的中部具有中心轴线,
多个从下段的中部径向向外延伸的下段绕组支承件,
以及在每个下段绕组支承件的径向边缘处的下段铁心部分,所述下段铁心部分具有绕下段的中心轴线在下段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
上段和下段装配在一起,使得上段铁心部分和下段铁心部分以相邻接的方式组合而形成歪扭铁心部分,
其中,当组合时上段铁心部分和下段铁心部分形成组合的铁心部分,该组合的铁心部分具有大体上呈平行四边形的外边缘。
13.一种用作电机中的转子或定子的组件,该组件包括
具有大体上圆柱形中部的上段,所述上段的中部具有中心轴线,
多个从上段的中部径向向外延伸的上段绕组支承件,
以及在每个上段绕组支承件的径向边缘处的上段铁心部分,所述上段铁心部分具有绕上段的中心轴线在上段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
具有大体上圆柱形中部的下段,所述下段的中部具有中心轴线,
多个从下段的中部径向向外延伸的下段绕组支承件,
以及在每个下段绕组支承件的径向边缘处的下段铁心部分,所述下段铁心部分具有绕下段的中心轴线在下段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
上段和下段装配在一起,使得上段铁心部分和下段铁心部分以相邻接的方式组合而形成歪扭铁心部分,
其中,当组合时上段铁心部分与下段铁心部分形成具有上边缘和下边缘的组合铁心部分,所述上边缘和下边缘相互平行,并且所述上边缘和下边缘垂直于组件的中心轴线。
14.一种用作电机中的转子或定子的组件,该组件包括
具有大体上圆柱形中部的上段,所述上段的中部具有中心轴线,
多个从上段的中部径向向外延伸的上段绕组支承件,
以及在每个上段绕组支承件的径向边缘处的上段铁心部分,所述上段铁心部分具有绕上段的中心轴线在上段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
具有大体上圆柱形中部的下段,所述下段的中部具有中心轴线,
多个从下段的中部径向向外延伸的下段绕组支承件,
以及在每个下段绕组支承件的径向边缘处的下段铁心部分,所述下段铁心部分具有绕下段的中心轴线在下段铁心部分的径向方向凸出的外表面,
上段和下段装配在一起,使得上段铁心部分和下段铁心部分以相邻接的方式组合而形成歪扭铁心部分,
其中,当组合时上段铁心部分与下段铁心部分形成具有上边缘和下边缘的组合铁心部分,所述上边缘和下边缘相互平行,并且所述上边缘和下边缘垂直于组件的中心轴线,并且所述上段铁心部分与下段铁心部分形成的组合铁心部分具有第一侧边缘和第二侧边缘,所述第一侧边缘和第二侧边缘大体上相互平行,并且所述第一侧边缘和第二侧边缘中的每一个均与组件的中心轴线成锐角。
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