CN110771011A - 转子组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种制造转子组件的方法，所述方法包括：提供处于未固化状态的磁体，所述磁体包括磁性粉末和粘结剂；提供磁体要固定到的轴；和组装中间转子组件，其中未固化的磁体定位在轴上。该方法然后包括加热中间转子组件以固化磁体，并允许一定量的粘结剂从磁体浸出，从而在磁体和轴之间形成粘结。

Description

转子组件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种适用于电机的转子组件及其制造方法。

背景技术

电机的转子通常包括固定至轴的转子芯。转子芯可以包括具有孔的磁体，轴通过该孔被接收。大多数磁体都比较脆，如果承受过大的拉伸应力，它们会破裂。因此，通常不将磁体压配合到轴上，而是将磁体粘附到轴上。

可以通过在轴上施加一层粘合剂，然后将轴插入磁体的孔中，来将磁铁粘附到轴上。在插入期间，轴可以相对于磁体旋转，以便获得更好的粘合剂分配。然而，随着磁体长度的增加，越来越难于沿着孔的整个长度连续地分配粘合剂。这进而导致磁体和轴之间的连接变弱。

替代地，通过将轴插入磁体的孔中，然后将粘合剂注入到轴与磁体之间的间隙中，可以将磁体粘附到轴上。但是，通常难以在不捕获空气囊的情况下沿孔的整个长度输送粘合剂。当间隙相对较小时，尤其如此。最终结果是磁体和轴之间的连接变弱。

因此，需要一种改进的电机，该电机在某种程度上可以减轻上述问题。

发明内容

本发明提供了一种制造转子组件的方法，该方法包括：提供处于未固化状态的磁体，该磁体包括磁性粉末和粘结剂；提供磁体要固定到的轴；以及组装中间转子组件，其中未固化的磁体位于轴上。该方法然后包括加热中间转子组件以固化磁体，并允许一定量的粘结剂从磁体浸出，从而在磁体和轴之间形成粘结。

结果，可以制造转子组件，而无需用于固化磁体并且然后施加粘合剂将磁体固定到轴上的单独步骤。这允许更快和更有效的制造过程。另外，由于在固化期间粘结剂从磁体均匀地浸出，因此粘结剂的均匀分布用于将磁体的整个长度均匀地固定到轴。此外，由于不需要单独的粘合剂，因此可以使制造的转子组件更便宜。因此使用转子组件的任何电机也将更便宜。

轴可以是陶瓷的，并且轴的表面可以是带纹理的。此外，可在轴的表面中设置一个或多个凹槽。结果，在固化期间从磁体中浸出的粘结剂可以与轴形成更牢固的粘结，并且获得了可以以更快的速度旋转的改进的转子组件。

在固化之前，保护构件可以定位在未固化的磁体周围，并且在加热步骤期间，一定量的粘结剂从磁体浸出以在磁体和保护构件之间产生粘结。结果，保护了磁体，使其能够以更快的速度旋转，并且不需要额外的粘合剂来将保护构件固定到磁体，从而实现了更快，更有效的制造过程，以及更便宜制造的电机。

保护构件可以是中空的保护套，并且保护套可以由碳纤维复合材料形成。替代地，保护构件可以由包括纤维和粘结基质的预浸材料形成，并且可以是预浸带。

在保护构件可以由包括纤维和粘结基质的预浸材料形成的情况下，在加热所述中间转子组件的步骤期间，一定量的所述粘结基质可以从所述预浸材料浸出，以进一步加强在所述保护构件和所述磁体之间形成的粘结。从磁体浸出所需的粘结剂的量也将减少。

端盖可以在磁体的两端设置在轴上，并且在加热所述中间转子组件的步骤期间，一定量的粘结剂从所述磁体浸出，从而在所述磁体和所述端盖之间形成粘合。通过使用从磁体浸出的粘结剂，不需要单独的粘合剂，并且可以使制造的转子组件更便宜。此外，由于可以在磁体固化并固定到轴的同一步骤中粘附端盖，因此可以提高制造过程的效率。

本发明还提供了一种包括轴和磁体的转子组件，其中，仅通过在磁体固化期间从磁体浸出的粘结剂将磁体粘结至轴。由于在固化期间粘结剂从磁体均匀地浸出，因此粘结剂的均匀分布用于将磁体的整个长度均匀地固定到轴，从而在它们之间形成更牢固的粘结。此外，不需要额外的粘合剂将磁体固定到轴上，并且可以使转子组件更便宜。

保护构件可以围绕所述磁体，并且保护套可以通过在所述磁体的固化期间从所述磁体浸出的粘结剂而与所述磁体粘结。

保护套可以由预浸材料形成，并且可以通过在固化期间从所述预浸材料浸出的粘结基质进一步与所述磁体粘结。

轴可以是陶瓷的。另外，轴的表面可以是带纹理的。结果，可以在磁体和轴之间获得更好的强度结合，并且转子组件能够更好地高速运转。

可在轴的表面中设置一个或多个凹槽。同样，这有助于提高磁体和轴之间的结合强度。

端盖可以在磁体的两端处设置在轴上，端盖可以通过在磁体固化期间从磁体浸出的粘结剂而与磁体粘结。端盖有助于增强磁体，并且还提供了有用的屏障，以防止固化过程中过多的粘结剂从磁体中流失。

端盖还可以用作转子组件的平衡环。可以从端盖的零件上去除材料，以平衡组装好的转子组件。这样，不需要额外的平衡环，并且可以更便宜地制造转子组件。

附图说明

为了可以更容易地理解本发明，现在将参考以下附图，通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是转子组件的分解图；

图2是通过转子组件的剖视图；

图3是概述组装转子组件的方法的流程图；

图4a，4b和4c示出了组装转子组件的方法中的步骤。

图5a和5b示出了图4b和4c的一部分的近视图；和

图6a，6b，6c和6d分别示出了具有用于改善与轴的粘合力的特征的轴。

具体实施方式

图1示出了转子组件1，图2示出了通过转子组件1的示意图的横截面。转子组件包括轴2和磁体3。轴2是陶瓷，但是其他的材料也可以用于轴，例如金属，例如钢。磁体3是永磁体。磁体由磁性粉末和粘结剂形成。粘结剂是环氧树脂。通常，通过将磁性粉末和粘结剂压缩在一起，然后加热或烘烤磁体以固化粘结剂来形成这种永磁体。

转子组件还包括端盖4和5，其沿着转子组件的旋转轴线R位于磁体的两侧。图1还示出了保护套6形式的保护构件。保护套6是由碳纤维复合材料形成的中空圆柱体。可以使用替代的保护构件，例如保护构件可以是包裹在磁体周围的预浸材料，例如预浸带。预浸带是一种由纤维制成的材料，该纤维预浸了粘结基质。如果磁体3在结构上本身是健全的，则可以不需要保护构件。

通常，一旦磁体已经固化，就将磁体固定到轴上，并且使用粘合剂将固化的磁体粘结到轴上。然而，图1和图2的转子组件1不需要额外的粘合剂。相反，转子组件1的磁体3通过用于将磁体粘结在一起的粘结剂固定到轴2上。在磁体固化期间，少量的环氧树脂自然地从磁体主体中浸出。该少量的浸出的粘结剂从磁体的主体中流出，并填充了轴2和磁体3之间的间隙，从而在两部分之间形成了粘合。

图3是流程图，其概述了用于组装转子组件的方法的步骤，并且图4a，4b和4c示出了在图3的方法中描述的步骤的不同阶段的零件。通过将磁性粉末与诸如环氧树脂的粘结剂组合，以常规方式制备诸如上述磁体3的永磁体。粉末和粘结剂被压缩在一起以形成磁体主体的形状。但是，磁性粉末和粘结剂尚未固化。相反，磁体保持未固化。诸如此类的未固化磁体有时被称为处于“绿色状态”。未固化的磁体包括孔。

通过将未固化的磁体3定位在轴2上的期望位置来组装中间转子组件。这是通过使轴2穿过磁体3的孔滑动直到达到所需位置来完成的，如图4a箭头A所示。在此示例中，在将未固化的磁体放置在轴上之前，未固化的磁体已被预压缩以形成磁体的形状。但是，另一种选择是，未固化磁体的磁性粉末和粘结剂可以在所需位置绕轴压缩。

一旦磁体3在轴2上的正确位置，如图4b所示，中间转子组件就被加热了。加热使磁体3固化，并且将磁性粉末固定在固化的粘结剂内部。在固化期间，发生粘结剂的某些自然浸出。从磁体3的主体中浸出的粘结剂填充磁体3和轴2之间的空间，并在它们之间形成粘合。因此，不需要额外的粘合剂将磁体3固定到该轴2。图4c示出了固定到轴2上的固化磁体3。

在图5a和5b中更详细地示出了粘结剂的浸出，图5a和5b示出了图4b和4c的放大部分C和D。在磁体3固化之前，未固化的磁体3和轴2之间可能存在空间10。为了能够将未固化的磁体3放置在轴上的正确位置，在磁体3中形成的孔的直径略大于轴2。在粉末被压缩到轴上的替代情况下，这样的明显间隙可能不存在。

如已经说明的那样，在中间转子组件的加热期间，一些粘结剂从磁体3中浸出。如图5c所示，浸出的粘结剂12填充磁体3和轴2之间的间隙，并在两者之间形成粘合。

如果在转子组件上需要端盖，则该方法仅包括将端盖围绕未固化磁体3定位到合适位置的附加步骤。端盖可以与轴2形成过盈配合。在磁体3的固化期间，从磁体3浸出的粘结剂填充磁体3和端盖之间的间隙，并在它们之间形成粘合。在端盖和轴2之间具有过盈配合的替代方法是，确保在固化期间有足够的粘结剂能够从磁体的主体浸出，从而沿着轴2流动，并且在端盖和轴2之间提供粘合。但是，由于通常只有少量的粘结剂从磁体3浸出，因此可能需要在未固化的磁体中包括额外的粘结剂材料。

如果转子组件需要保护部件(例如保护套)，则执行类似的过程。来自磁体3的粘结剂将在磁体3的固化期间浸出，并在保护套和磁体3之间形成粘合。在将预浸材料用作保护构件的情况下，用于预浸材料的粘结基质也可浸出并有助于加强磁体与保护构件之间的粘结。

尽管在轴2和磁体3之间形成的结结很牢固，但通过为轴提供允许粘合剂更好地粘附到轴表面的特征，可以实现更牢固的粘结。图6a，6b，6c和6d均示出了具有诸如此类特征的轴的示例。在图6a中，轴20具有围绕要固定磁体的轴的圆周的部分形成的多个环形凹槽21。在图6b中，轴22具有多个成角度的凹部，该凹部线性地位于要固定磁体的轴22的长度上。在图6c中，在轴24的表面中形成与图6b中所示的那些相似的成角度的凹部25。然而，它们不是线性地定位，而是沿着要固定磁体的轴24的长度以螺旋图案定位。

图6d中的轴26具有带纹理的表面。带纹理的表面可能特别有益，因为它可以在轴的整个表面上提供均匀增强的粘结。另外，诸如图6a，6b和6c所示的凹部和凹槽可能对轴自身的强度具有有害影响。但是，通过对轴的表面进行纹理化处理，可以将轴的结构完整性保持在较高水平，并且还提高了粘结强度。

尽管到目前为止已经描述了特定的实施例，但是应当理解，可以在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改。

Claims (20)

1.一种制造转子组件的方法，所述方法包括：

提供处于未固化状态的磁体，所述磁体包括磁性粉末和粘结剂；

提供磁体要固定到的轴；和

组装中间转子组件，其中未固化的磁体定位在轴上；

加热中间转子组件以固化磁体，并允许一定量的粘结剂从磁体浸出，从而在磁体和轴之间形成粘结。

2.根据权利要求1所述的制造转子组件的方法，其中，所述轴是陶瓷的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的制造转子组件的方法，其中，所述轴的表面是带纹理的。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的制造转子组件的方法，其中，在所述轴的表面中提供一个或多个凹槽。

5.根据前述权利要求中任一项所述的制造转子组件的方法，其中，在固化之前，将保护构件定位在未固化的磁体周围，并且其中，在加热步骤期间，一定量的粘结剂从磁体浸出以在磁体和保护构件之间产生粘结。

6.根据权利要求5所述的制造转子组件的方法，其中，所述保护构件是中空保护套。

7.根据权利要求6所述的制造转子组件的方法，其中，所述保护套由碳纤维复合材料制成。

8.根据权利要求5所述的制造转子组件的方法，其中，所述保护构件由包含纤维和粘结基质的预浸材料形成。

9.根据权利要求8所述的制造转子组件的方法，其中，所述预浸材料是预浸带。

10.根据权利要求8或9所述的制造转子组件的方法，其中，在加热所述中间转子组件的步骤期间，一定量的粘结基质从所述预浸材料浸出，以进一步加强在所述保护构件和所述磁体之间形成的粘合。

11.根据前述权利要求中任一项所述的制造转子组件的方法，其中，端盖在磁体两端处设置在轴上。

12.根据权利要求11所述的制造转子组件的方法，其中，在加热所述中间转子组件的步骤期间，一定量的粘结剂从所述磁体浸出，从而在所述磁体和所述端盖之间形成粘结。

13.一种包括轴和磁体的转子组件，其中，仅通过在磁体固化期间从磁体浸出的粘结剂将磁体粘合至轴。

14.根据权利要求13所述的转子组件，还包括围绕所述磁体的保护构件，并且保护套通过在所述磁体的固化期间从所述磁体浸出的粘结剂而粘合到所述磁体。

15.根据权利要求14所述的转子组件，其中，所述保护套由预浸材料形成，并且通过在固化期间从所述预浸材料浸出的粘结基质进一步粘合到所述磁体。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的转子组件，其中，所述轴是陶瓷的。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的转子组件，其中，所述轴的表面是带纹理的。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的转子组件，其中，在所述轴的表面中提供一个或多个凹槽。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的转子组件，其中，端盖在所述磁体的两端处设置在所述轴上，所述端盖通过在磁体固化期间从磁体浸出的粘结剂而与粘合到磁体。

20.根据权利要求19所述的转子组件，其中，所述端盖还用作所述转子组件的平衡环。

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