CN102763308B - 具有增加的物理强度的改进的磁体转子组件 - Google Patents

Abstract

一种磁体转子组件包括一个磁体套筒，该磁体套筒通过一个刚性粘合剂层固持在一个转子轴杆上，该刚性粘合剂层包含至少一个轴向楔形的形状，该至少一个轴向楔形的形状对应于由该粘合剂层粘结的多个表面中的至少一个上的一种轴向不规则性。通过用一种可固化的树脂来浸渍这些零件在初始时以及在暴露于高温之后均实现了在该磁体套筒中以及在其他粘结金属零件中的改进的压碎强度。

Description

具有增加的物理强度的改进的磁体转子组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月27日由斯坦利·拜伦·穆瑟尔曼（StanleyByronMusselman）等人申请的名称为“具有增加的物理强度的改进的磁体转子组件”（IMPROVEDMAGNETROTORASSEMBLYWITHINCREASEDPHYSICALSTRENGTH）的第61308914号临时专利申请的权益。

关于联邦赞助的研究或开发的声明——无。

对序列表、表格或计算机程序列表光盘附录的引用——无。

不适用

发明背景

发明领域

本发明总体上涉及电动机的结构和制造，并且更具体来说涉及改进的磁体转子组件。

发明背景

磁体转子在许多应用中已经被接受，这些应用包含：用于例如HOD、FDD、CD-ROM和DVD等媒体格式的计算机存储装置；汽车应用，例如传感器、马达、动力转向装置；办公自动化装置，例如传真机、复印机、扫描仪和打印机；以及消费型电子装置，例如照相机和立体声构件、手持式电力工具等等。在制作用于这些应用的磁体转子的过程中，钕-铁-硼（NdFeB）磁粉已经作为优选的磁体材料而出现。然而，用于这些应用的其他有用的材料包含铁氧体、钐钴、AlNiCo、及上述材料的混合物。常常是根据例如温度、环境以及其他应用条件等考虑因素并且根据在这些条件下所希望的磁体转子性能来选择用以形成磁体转子的特定磁性材料。

可以通过注射模制技术来制作磁体转子，或者可以使用压缩模制的、挤出的或烧结的预成形的磁体来组装磁体转子。当使用注射模制技术来制作磁体转子时，将磁体材料在粘性的流体状态下施加到转子轴杆。在固化后，该磁体材料附着到转子轴杆上。当使用预成形的磁体来制作磁体转子时，首先通过例如压缩模制、挤出或烧结来成形一个磁体套筒。该磁体套筒通常定位于转子轴杆的上方，并且用粘合剂固定在位。在大多数这种构造中，转子轴杆包含一个已经压入配合到轴杆上的芯，因此增加了转子轴杆的直径来满足特定要求。

注射模制的磁体的磁性质通常低于压缩模制的磁体的磁性质。注射模制的磁体通常含有约65到70体积百分比的磁体材料，相比之下，典型的压缩模制的磁体通常含有约80%的磁体材料，从而使得注射模制磁体中的磁粉密度为大约5.2g/cm³，而压缩模制的磁体中的磁粉密度为大约6.1g/cm³。磁密度的这种差异导致对于用注射模制的磁体制作的磁体转子存在0.52特斯拉的剩磁，并且对于用这样的预成形的磁体制作的磁体转子存在0.68特斯拉的剩磁。用注射模制的磁体制作的磁体转子的磁能积是51kJ/cm³，相比之下，用这样的预成形的磁体制作的磁体转子的磁能积是75kJ/cm³。

虽然用预成形的磁体制作的磁体转子具有较强的磁性质以及较好的向轴杆的扭矩传递，但是这种磁体转子在某些应用中的使用存在着缺点。用这些预成形的磁体制作的磁体转子当在高频往复运动模式中操作时，尤其是在高温的情况下，往往具有不希望的高故障率，这已经成为一个问题。还有一个问题是，使用通过粘合剂固定到轴杆或芯上的预成形的磁体制作的磁体转子常常展现出不希望的高偏心量（0.3到0.4mm）以及显著的变动力矩。人们认为这些缺点主要是与将预成形的磁体粘结到转子轴杆的粘合剂层的厚度不均匀相关的。用以将预成形的磁体套筒附接到转子轴杆的一种典型的粘合剂材料在大约5到大约25微米的厚度达到最大粘结强度，并且在粘合剂层较厚或较薄时展现较弱的粘结。（当然，提供最大粘结强度的厚度由于粘合剂不同而变化。）预成形的磁体套筒通过粘合剂层附接到转子轴杆，并且所述粘合剂层大部分处于所需的均匀厚度以达到所使用的特定粘合剂的最大粘合强度，对于这样的磁体转子，先前已知的制造方法已经无法大量生产。由于磁体转子没有在磁体套筒中位于中心，因此粘合剂层具有厚区和薄区，这两种情况都将导致较弱的粘结。这些现有技术的磁体转子的高频往复运动操作，尤其是在高温的情况下，可能造成早期故障。而且，在比所希望的厚度更厚的粘合剂层中的区域已知会导致较高的偏心量以及变动力矩。在过去，在磁体套筒与转子轴杆之间的粘合剂层的高温固化期间，来自多孔磁体套筒的气泡往往进入粘合剂层，从而导致较弱粘合的区域，这也是一个问题。

对以下存在需要：

A.在高频往复运动操作期间，尤其是在高温的情况下，故障减少的改进的磁体转子。

B.还对在高速操作期间展现减少的偏心量的改进的磁体转子存在需要。

C.另外，对在高频往复运动操作期间展现改进的松动力矩以及增加的防滑的磁体转子存在需要。

D.还对具有减少的变动力矩的改进的磁体转子存在需要。

E.对一种用于制作磁体转子的方法存在需要，该方法使得制造商能够利用预成形的磁体的较大的磁性强度。

F.此外，对在高操作温度下保持其物理强度的改进的磁体转子以及用于制作这种改进的磁体转子的方法存在需要。

G.另外，对包括这样的改进的转子的马达存在需要。

发明的简要概述

对于本发明，目的是：

A.满足现有技术的这些以及其他需要。

B.尤其是在高温下的高频往复运动操作期间，减少磁体转子的故障率。

C.减少磁体转子中的偏心量。

D.使得磁体转子中的变动力矩减少。

E.在转子组件中具有增加的力矩通过量也是本发明的目的。

F.得到具有改进的压碎强度的磁体转子以及其他粘结金属结构。

G.实现在高温操作之后对磁体转子以及其他粘结金属结构中的压碎强度的保持。

本发明实现了这些以及其他目的，在一个方面中，本发明是一种改进的磁体转子组件，包括一个转子轴杆以及一个预成形的磁体套筒，该磁体套筒通过一个刚性粘合剂层附接到该转子轴杆上，该层包含至少一个轴向楔形区域，该至少一个轴向楔形区域对应于转子轴杆的表面以及预成形磁体套筒的内圆周中的至少一个中的至少一处轴向不规则性。当磁体套筒定位于转子轴杆上方时，这些轴向不规则性限定了转子轴杆与磁体套筒之间的邻近空间，使得该空间中的固化的粘合剂将呈一个楔的形状，该形状防止转子轴杆以及磁体套筒相对于彼此的滑动。轴向不规则性可具有在粘合剂层中实现至少一个这种轴向楔形的形状区的形成的任何有用的形状。举例来说，轴向表面不规则性可以采取沿着表面中的一个表面的轴向突起的珠或者突起的脊的形式。优选的轴向表面不规则性是这些表面中的一个表面上的轴向平面区域。该平面区域是优选的，因为它与相对的表面的弧一起工作以便在这些表面之间的粘合剂层中限定一个双向的这样的楔形的形状。

在另一个方面中，本发明是这样的一种改进的磁体转子组件，其中刚性粘合剂层包含至少三个等距的这种轴向楔形区域，这些轴向楔形区域对应于转子轴杆表面上或者磁体套筒的内圆周上或者这两者上的至少三处轴向不规则性，这些轴向楔形区域是基本上等距的，并且被具有基本上均匀厚度的粘合剂层的多个区域分离开。已发现这些基本上等距的轴向不规则性使转子轴杆在磁体套筒中定于中心。因此，转子轴杆与磁体套筒之间的固化的粘合剂层将在这些楔形的形状区之间具有基本上均匀的厚度。在一个优选实施方案中，这些轴向不规则性全部在转子轴杆的表面上或者磁体套筒的内表面上，并且全部是轴向平面区域。

在本发明的许多实施方案中，转子轴杆包含安装在轴杆部件上的至少一个圆柱形芯。该芯可以增加转子轴杆的直径以满足特定的应用要求。芯通常是由例如铸铁或经机加工的钢等磁响应材料制成的。有用的芯也可以是由粉状金属制成的烧结金属零件。在较长的磁体长度中，可以使用两个芯来进一步增加对磁体的保持。优选地，在这些实施方案中，这两个芯具有相同的直径并且压入配合在一个轴杆部件上。

在一个优选实施方案中，用树脂填充预成形的磁体套筒以增加其物理强度，使其免于由于氧化带来削弱效应，并且避免在高温固化期间将气泡引入粘合剂层。在又一优选实施方案中，套筒在不与粘合剂层接触的表面上是经过e涂覆的。已知粘结金属磁体的e涂覆是用于保护这些磁体不被氧化。然而，典型的e涂覆材料在许多磁体转子遇到的高温下可能软化。在一个优选实施方案中，预成形的磁体套筒仅在将不与粘合剂层接触的表面上经过e涂覆。已观察到，从力矩路径中除去e涂层改进了力矩到轴杆的通过量。

在再另一个方面中，本发明包含一种包括此改进的磁体转子组件的装置，例如马达。在又一个方面中，本发明包括一种用于制作改进的磁体转子组件的方法。该方法包含以下步骤：（1）提供一个转子轴杆以及用于该转子轴杆的一个预成形的磁体套筒，其中该磁体套筒的内圆周以及该转子轴杆的外圆周中的至少一个包括至少一处轴向不规则性，（2）将一种可固化的粘合剂施加到该转子轴杆或者磁体套筒中的至少一个，（3）将该磁体套筒定位在该转子轴杆上方，并且（4）固化该粘合剂以形成连接该磁体套筒与该转子轴杆的一个刚性层。该固化的粘合剂层限定了至少一个轴向楔形的形状，该至少一个轴向楔形的形状基本上对应于该至少一处轴向不规则性。

在再另一个方面中，本发明包括这种用于制作改进的磁体转子组件的方法，其中转子轴杆以及预成形的磁体套筒中的至少一个包括至少三处基本上等距的轴向不规则性，并且刚性粘合剂层限定多个对应的楔形的形状，这些楔形的形状被具有基本上均匀厚度的多个刚性粘合剂区域分离开。在这种方法中，这些基本上等距的轴向不规则性使转子轴杆在磁体套筒中自动定于中心。此优选实施方案中的优选轴向不规则性是转子轴杆或者套筒的内圆周之一的表面中的多个轴向平面区域，从而得到固化的粘合剂层中的多个双向楔形的形状。在这种方法的一个实施方案中，转子轴杆包括安装在轴杆部件上的至少一个圆柱形芯。

在另一个方面中，本发明是一种用于初始地以及在暴露于高温之后增加例如磁体套筒等粘结金属零件的压碎强度的新颖方法，该方法包含以下步骤：（1）提供一个粘结金属零件，（2）用可固化的树脂填充该粘结金属零件，并且（3）使该可固化的树脂固化。

示出了预成形的磁体形状。这些预成形的磁体形状适合用作本发明中的磁体套筒的形状的制作也是已知的。已经通过包含烧结、环形挤压以及压缩模制磁体粉末的方法来制作预成形的磁体套筒。每种此类方法均可用于制作可用于本发明中的预成形磁体形状，但这些形状的制作在此处是以通过压缩模制制作这种形状的方法的简要描述来说明。

压缩模制的粘结磁体是众所周知的。通常，这些磁体是由粉状磁性材料制作的。大体来说，粉状磁性材料将是一种包括稀土、过渡金属和硼的化合物。磁性材料包含铁氧体、钐钴、铝-镍-钴以及钕-铁-硼类型的材料。近年来，钕-铁-硼已经用于许多粘结磁体应用。优选地，这些化合物将由Nd、Pr、Fe、Co以及B制成。将粉末作为粉状金属磁体的制造中的一种组分的工业使用已经集中于Nd₂Fe₁₄B及其衍生物，例如Dy₂Fe₁₄B、Dy_xNd_2-xFe₁₄B、Pr₂Fe₁₄B以及Pr_xNd_(2-x)Fe₁₄B。如此项技术中众所周知，钴可以代替磁体的钕-铁-硼相中的铁的全部或一部分。可以将例如铌、钛、锆、钒、钨等等其他金属添加到钕-铁-硼合金中以获得希望的磁性质。例如但不限于铈、镝、铒、镨和钇等其他稀土金属可以代替钕的全部或一部分。硼的一部分或全部可以由碳、硅或磷代替。其他金属或非金属可以代替铁或钕中的任一者的小部分，并且钕、铁以及硼的相对比例可以稍微地改变。通常，用于这些预成形的磁体中的Nd-Fe-B材料是通过快速固化工艺获得的。也可以使用例如使用氢气等其他方法来制作这些磁性材料。

有用的粉状材料的颗粒大小取决于特定应用而广泛地变化。通常，用于制作压缩模制的粘结磁体的粉状金属具有大约150微米的平均颗粒大小，但从大约20微米到大约400微米的颗粒大小也可以是有用的。用于本发明中的磁性金属颗粒是市售的，例如由加拿大安大略省多伦多市尼奥材料技术公司（麦格昆磁）（NeoMaterialsTechnologies(Magnequench)）出售。

通常将这些粉末与可固化树脂混合以形成B级粉末，这些B级粉末至少部分地涂覆有未固化树脂体系。树脂体系可以是如同2008年5月13日申请的第USSN12/152,383号共同待决、共同转让的美国专利申请中描述的酚醛树脂以及双胺交联剂或硬化剂。如该申请中所教示，取决于应用以及固化方法，可以与酚醛树脂一起使用其他硬化剂体系。用于酚醛树脂的其他有用硬化剂的说明性实例是胺、聚酰胺、酐、酚树脂、聚硫醇、异氰酸盐以及双氰胺，这些是取决于应用以及固化方法而选择的。树脂体系也可以是例如双酚A环氧氯丙烷或双酚F环氧氯丙烷环氧树脂体系。树脂体系也可以是热塑性材料。

B级粉末通常用来通过众所周知的压缩工艺来形成粉状金属形状，其中将高压施加于存放在一个模腔中的预先测量的粉末的料。所施加的压力通常是大约60吨/平方英寸。所得的形状在此时称为B级项目，随后通过在大气下加热到足以起始交联的温度来使该形状固化。通常，固化温度是大约170摄氏度，并且维持少于一小时。

在本发明的优选实施方案中，预成形的磁体套筒填充有可固化树脂。已经发现，优选地使用真空工艺用可固化树脂填充磁体套筒避免了在固化期间气泡向粘合剂层中的不合需要的转移。粘合剂层中的气泡导致多个弱点，这些弱点可以导致磁体转子组件的早期故障。已经发现，在磁体套筒粘性粘合到转子轴杆之前对磁体套筒的树脂浸渍大大地减少了在粘合剂层的固化期间来自套筒的气泡穿透粘合剂层的进入。

已经发现，对磁体套筒的树脂浸渍还大大地增加了套筒的物理强度。已经发现，经树脂填充的预成形的磁体套筒的压碎强度在树脂浸渍之后提高大约35%，即使在暴露于高达160°C的温度之后也是如此。

用树脂对磁体套筒的浸渍通常是通过如下方式实现：从磁体小孔中除去空气，用树脂填充这些小孔，从磁体表面除去过量的树脂，并且通过热或使用活化剂来使树脂固化。在本发明中，已经使用甲基丙烯酸酯厌氧固化树脂体系而获得良好结果，该树脂体系得到可用于高温应用中的经树脂填充的预成形的磁体套筒。许多其他树脂体系可以用于对预成形的磁体套筒的浸渍，包含酚醛树脂、双酚A改质酚醛环氧树脂、双A环氧树脂、氢化双A环氧树脂、双F环氧树脂、二聚酸改质环氧树脂、聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂以及硅酮树脂。在本发明中将表现良好并且既定在所附权利要求书的范围内的树脂可行性有许多。

在优选实施方案中，将用树脂层对磁体套筒进行e涂覆以进一步防止氧化，所述e涂覆至少是在磁体套筒的既定不与粘合剂层接触的表面上进行。（E涂覆或电涂覆是一种涂覆工艺，涉及在施加电流后沉积在衬底上的一种含电解质的材料。）虽然可以制作在本发明范围内的在整个表面上对磁体套筒进行e涂覆的磁体转子组件，但优选实施方案在磁体套筒的内圆周上并不进行e涂覆。已知e涂层具有低的玻璃转变温度（Tg），从而在100°C到120°C的温度下软化。避免在力矩路径中安置e涂层也避免了因e涂层在高温下软化所引起的力矩通过量的任何减少。注意到，无论预成形的磁体套筒是否经树脂填充，都可以将e涂层添加到磁体套筒。

多种材料可以用于形成将转子轴杆粘结到预成形的磁体套筒的固化粘合剂层上。对粘合剂材料进行选择以使得磁体套筒与转子轴杆表现为一个结构单元，尤其是在高温下的高频往复运动应用中，例如在无刷DC电动机中。如上所述，无论套筒是否经树脂填充，粘合剂都必须有效地粘结到转子轴杆材料以及预成形的磁体套筒。在优选实施方案中，粘合剂将需要粘结到在与粘合剂接触的表面上未经e涂覆的磁体套筒。粘合剂应当在5微米与25微米之间的厚度、优选在10微米与20微米之间的厚度形成高粘结强度。

对特定粘合剂材料的选择也将取决于作为环境温度范围的这些最终使用条件，这些条件可以影响固化粘合剂的优选玻璃转变温度（Tg）、典型使用温度的整个范围上的抗拉强度、硬度性质以及耐热冲击性。对特定粘合剂材料或体系的选择还可取决于转子轴杆材料，转子轴杆材料可以例如为烧结铁、经机加工的钢、粉状金属组分或类似物。

有许多粘合剂体系将提供刚性的固化粘合剂层来连接磁体套筒的内圆周与转子轴杆的外圆周。已经使用单组分铝填充的触变双酚A环氧树脂-胺硬化剂体系而获得良好结果。

可以取决于转子组件所需的最终性质而使用许多其他类型的粘合剂来实现刚性的粘合剂层。举例来说，有用的树脂包含酚醛树脂、双酚A改质酚醛环氧树脂、双A环氧树脂、氢化双A环氧树脂、双F环氧树脂以及二聚酸改质环氧树脂。这些树脂可以结合多种硬化剂来使用，包含二胺、双氰胺、聚酰胺、十二碳烯基丁二酸酐、NMA、HHPA、TETA以及MeHHPA。也可以取决于最终产品要求而使用例如聚氨酯以及丙烯酸等其他粘合剂体系来形成转子轴杆与磁体套筒之间的刚性粘合剂层。包括任何这种粘合剂体系的磁体转子组件都既定在所附权利要求书的范围内。

在用于制作本发明的磁体转子组件的一个优选方法中，在施加粘合剂之前至少对磁体套筒的内表面、并且任选地对转子轴杆的表面进行粗糙化。可以使用用于对表面进行粗糙化的多种已知方法。举例来说，可以使表面与一个空气流接触，该空气流填充有研磨性颗粒，例如氧化铝颗粒。

转子轴杆可以由任何磁响应材料制成。在需要小直径的转子轴杆的应用中，转子轴杆材料通常是经机加工的钢或锻钢。在需要较大直径的转子轴杆的应用中，圆柱形芯通常经压入配合到经机加工的或锻造的轴杆部件上。在这些应用中，芯材料通常是铁或者由铁粉形成的粘结金属形状。用于较大直径应用的芯材料也可以包含烧结粉状金属形状。当前，铁由于其强度、磁响应性、价格以及可用性而成为优选材料。

在磁体套筒的内圆周表面上或在转子轴杆的表面上可以存在轴向不规则性。当存在多处轴向不规则性时，它们可以全部位于一个表面上，或者它们可以位于两个表面上。然而，在两个表面上提供轴向不规则性不是优选实施方案，原因是这种构造增加了制造复杂性。当例如存在三处轴向不规则性，其中一个在磁体套筒的内圆周上并且两个在转子轴杆上时，在组装转子以在转子轴杆上定向磁体套筒时必须谨慎，须使得在使粘合剂层固化之前这些轴向不规则性是基本上等距的。然而，当所有轴向不规则性都在同一组件上时，正确的组装基本上是自动的。当前优选的是，这些轴向不规则性是全部位于磁体套筒的内表面上的平面区域。在压缩模制期间在套筒的内表面上形成平面区域与在转子轴杆上加工平面区域相比是相对更容易的，并且在一个表面上具有所有的平面区域并不需要谨慎地对准多个轴向不规则性以确保这些不规则性基本上等距。最重要的是，这种磁体套筒在安装于转子轴杆上时是自动定于中心的。

如上文所述，当转子轴杆与磁体套筒的多个配合表面中的一个表面上的单处轴向不规则性导致粘合剂层中的轴向楔形的形状时，实现本发明的某些益处。当在这些表面中的一个表面上形成至少三个基本上等距的轴向不规则性时，实现本发明的全部益处，从而使得在制造期间转子轴杆自动定于中心、在原本具有基本上均匀厚度的粘合剂层中形成对应的楔形的形状、偏心量减少并且变动力矩减少。在优选实施方案中，轴向不规则性是这些表面中的一个表面中的轴向平面区域，这些轴向平面区域提供了全部的上述益处以及在高频往复运动应用中增加稳定性的双向楔。

附图简要说明

图1以示意性截面图示出了现有技术的一个实施方案。

图2以示意性截面图示出了本发明的一个实施方案。

图3示出了具有轴向不规则性的磁体套筒的示意性透视图，这些轴向不规则性包括轴向平面区域。

图4a、4b以及4c示出了本发明的一个优选实施方案的立面放大截面图，其中转子轴杆包含一个芯。

图5是示出了通过对磁体套筒的树脂浸渍而提供的改进的压碎强度的图示，该改进的压碎强度即使在施加热之后也被保持。

以下列表是指附图：

表B:参考标号

参考标号	说明书
		11	轴杆
12	芯
		13	磁性材料
20	磁体转子组件
		21	转子轴杆
22	预成形的磁体套筒
		23	粘合剂层
24	等距的轴向平面区域
		25	双向楔形的形状
31	预成形的磁体套筒
		32	外圆柱表面
33	内圆柱表面
		34	套筒末端
35	套筒末端
		36	平面不规则性
40	磁体转子组件
		41	转子轴杆
42	芯
		43	轴杆
44	预成形的磁体套筒
		45	等距的轴向平面区域
46	刚性粘合剂层
		47	双向楔形区
48	开口

本发明的详细说明

图1示出了现有技术的转子组件。轴杆11安装在轴承（未图示）上，芯12安装在轴杆11上。在组装期间，将芯12压入配合在轴杆11上。通常，将磁体材料13注射模制到芯/轴杆组件上。在注射模制期间，磁体材料13处于粘性状态，并且在固化后附着到芯上。

图2a和2b示出了磁体转子组件20的立面截面。组件20包含预成形的磁体套筒22，该预成形的磁体套筒安装在转子轴杆21上并且通过粘合剂层23固持在位。转子轴杆21通过预成形的磁性套筒22的内圆周上的三个基本上等距的轴向平面区域24而在套筒22中位于中心。图2b中以放大的截面示出了这些轴向平面区域24之一的放大视图。轴向平面区域24以及转子轴杆21限定了粘合剂层23中的多个双向楔形的形状25。粘合剂层23在这些楔形的形状25之间具有基本上均匀的厚度，原因在于三个基本上等距的轴向平面区域24的定中心的作用。

图3示出了根据本发明的预成形的磁体套筒31。套筒31可以如上文所述从多种可用材料经压缩模制而成。套筒31也可以通过挤出而形成，或者可以经烧结而形成。套筒31基本上是圆柱形的，并且包含外圆柱表面32以及内圆柱表面33。如上所述，预成形的磁体套筒31可以填充有树脂。在一个优选实施方案中，如上所述用e涂层来保护外圆柱表面32以及套筒末端34和35。在该优选实施方案中，不用e涂层保护内圆柱表面33，因此当磁体套筒31安装到转子轴杆上并且通过刚性粘合剂层固定时使e涂层从力矩路径去除。

当在截面上观看时另外限定了光滑圆柱表面的内圆柱表面33被多处平面不规则性36以规则的间隔中断。如上所述，本发明包含了存在单处轴向不规则性的多个实施方案。图3示出了存在六处轴向不规则性的实施方案，其中两处轴向不规则性在示意性角度上可见。图3中的轴向不规则性是轴向平面区域36。在多个优选实施方案中，轴向不规则性的数目是三的倍数，并且围绕转子轴杆或磁体套筒内侧的圆周是基本上等距的。在图3中，六个平面区域36在内圆柱表面33上位于基本上等距的位置，从而在将磁体套筒31安装在转子轴杆上时使转子轴杆自动定于中心。在图3的透视图中，六个平面区域36中的两个是可见的。

图4a、4b以及4c示出了基本上指示为40的本发明的磁体转子组件的实施方案，其中基本上指示为41的转子轴杆包括位于轴杆43上的至少一个芯42。芯42可以是任何磁响应材料，并且通常是铸铁、经机加工的钢、或任选地可以如上所述经烧结的粘结金属片。芯42可以具有实心构造，或者可以包含多个开口48以减少其质量。

包含一个芯（例如芯42）的转子轴杆41适用于磁体转子组件40如上所述具有较大直径比较适合的应用。

磁体转子组件40包含预成形的磁体套筒44，该预成形的磁体套筒围绕其内圆周具有三个基本上等距的轴向平面区域45。磁体套筒44通过磁体套筒44与芯42之间的刚性粘合剂层46粘性地粘结到转子轴杆41上。轴向平面区域45与芯42的圆周协作以使得在制造期间当将套筒44安装在转子轴杆41上时转子轴杆41自动定于中心，并且如上所述在刚性粘合剂层46固化后在该刚性粘合剂层中限定多个双向楔形区47。

在图4a所示的优选实施方案中，转子轴杆41包括压入配合在轴杆43上的两个芯42。单个磁体套筒44安装在这两个芯42上。

实例1图4a和4b所示的磁体转子组件是使用压缩模制的磁体套筒制作的，该磁体套筒在未与粘合剂层接触的表面上具有e涂层。此磁体转子组件展现以下磁性质：Br0.68特斯拉以及75kJ/m3的磁能积。通过将磁体材料注射模制到转子轴杆上来制作一个类似的转子。注射模制的磁体转子组件展现以下性质：Br0.52特斯拉，51kJ/m3的磁能积。

测试这两个磁体转子组件的力矩通过量。注射模制的磁体所示的力矩是2oz，相比之下，根据本发明制作的转子的力矩是3.1oz。此实例表明，根据本发明的磁体转子组件向轴杆传输力矩比现有技术的注射模制的磁体转子组件表现更好。

实例2如同实例1中制作两种类型的磁体转子组件，但是将根据本发明的磁体转子组件的磁性质调整为与注射模制的磁体转子组件的磁性质相同。如上所述用环氧树脂浸渍根据本发明的磁体转子组件，并且在磁体转子组件的外圆周以及边缘上进行e涂覆。对这两个磁体转子组件进行测试以确定将磁体材料从转子轴杆上的芯分离所需的推出力。将注射模制的磁体材料从芯分离所需的推出力是6.5kN，并且在本发明的磁体转子组件中将磁体套筒从芯分离所需的推出力是34.8kN。此实例中的测试结果表明，本发明提供了一种磁体转子组件，其中元件更强地粘结在一起，并且在向轴杆部件的力矩传输中作为单个单元将起到的作用比注射模制的磁体转子组件将起到的作用更大。

实例3如同实例2中描述制作磁体转子组件，并且在150°C下加热96个小时，冷却到室温，并且测试因暴露于热而造成的将磁体材料从芯分离所必需的推出力的改变。将磁体材料从芯分离所必需的推出力的百分比损失对于注射模制的磁体转子组件来说是12.5%，并且对于根据本发明的磁体转子组件来说仅为5.8％，从而确认了根据本发明的磁体转子组件保持其结构完整性比在暴露于热之后的注射模制的磁体转子组件表现更好。

实例4准备适合用于本发明中的磁体套筒，并且在真空气体排空之后用可固化的树脂来浸渍这些套筒中的一半的气孔。使经树脂浸渍的磁体套筒以及未经树脂浸渍的磁体套筒的六个样本经历高温两小时，冷却到室温，并且加应力直到压碎。图5所示的组合结果表明，即使在暴露于高达160°C的高温之后，经树脂浸渍的磁体套筒的压碎强度也保持比未经浸渍的磁体套筒的压碎强度高约35%。

通过以上描述将了解，改进的粘结磁体转子组件并不仅限于所揭示的实施方案。改进的粘结磁体转子组件的这些特征旨在涵盖包含在说明书的精神和范围内的各种修改以及等效安排。

Claims (10)

1.一种粘结粉状金属磁体，包括：

a.具有预定形状的一种粘结粉状金属磁体，其具有多孔且具有表面；以及

b.一种厌氧固化的树脂，其真空浸渍到该粘结粉状金属磁体的该多孔中并浸渍在该表面上，

其中该厌氧固化的树脂保持在所述多孔中并提供在高温下具有改进的压碎强度的该粘结粉状金属磁体；其中避免了由于氧化带来的削弱效应；并且其中从所述表面除去了过量的树脂。

2.如权利要求1所述的粘结粉状金属磁体，其中具有多孔和预定形状的该粘结粉状金属磁体包括粉状铁氧体、钐钴、钕-铁-硼、铝镍钴合金、或它们的混合物，且始终包括具有有结合树脂的多孔的该粘结粉状金属磁体。

3.如权利要求1所述的粘结粉状金属磁体，其中该厌氧固化的树脂是一种甲基丙烯酸酯树脂。

4.如权利要求1所述的粘结粉状金属磁体，其中该具有多孔的粘结粉状金属磁体具有定义了一个圆柱形的磁体套筒的预成形的形状。

5.一种磁体转子组件，其包括如权利要求4所述的粘结粉状金属磁体；以及安装在该粘结粉状金属磁体上的转子轴杆。

6.如权利要求5所述的磁体转子组件，其中该转子轴杆以及该磁体套筒中的至少一个包括至少一处轴向不规则性，该至少一处轴向不规则性被适配成在刚性粘合剂层中限定一种轴向楔形的形状，且刚性粘合剂层还包括连接该转子轴杆和该磁体套筒的单组分双酚A环氧树脂/胺固化剂体系，该磁体套筒减少了进入粘合剂层中的、固化引起的气泡的发生率。

7.如权利要求6所述的磁体转子组件，其中多处此类轴向不规则性被定位成以便在该粘合剂层中限定多个轴向楔形的形状，这些轴向楔形的形状被具有一个基本上均匀的厚度的多个粘合剂区域分离开。

8.如权利要求7所述的磁体转子组件，其中多处轴向不规则性包括在该至少一个转子轴杆中的多个平面区域，并且其中在该粘合剂层中的该多个楔形的形状是双向的。

9.如权利要求7所述的磁体转子组件，其中该粘合剂层包括一个单组分铝填充的双酚A环氧树脂/胺固化剂体系，并且在该刚性粘合剂层中的这些基本上均匀厚度的区域具有的平均厚度为大约5微米到大约25微米。

10.如权利要求6所述的磁体转子组件，其中该磁体套筒包括预成形的压缩的粘结磁体、预成形的挤出的粉状磁体、注射模制磁体、或预成形的烧结的磁体。