專利名稱：用于電機(jī)的鐵磁粉末金屬?gòu)?fù)合物鐵心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電機(jī)的鐵心部分件，更具體地涉及用于電機(jī)的部 件組件，最通常的所述電機(jī)是電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
電機(jī)例如電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)具有通常稱為定子的固定構(gòu)件、以及通 常稱為轉(zhuǎn)子的可移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。通過(guò)定子或轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的相互 作用引起定子和轉(zhuǎn)子之間的相互作用。這種磁場(chǎng)通常通過(guò)置于定子或 轉(zhuǎn)子上的繞組中的電流產(chǎn)生或感應(yīng)。所述繞組通常包括圍繞繞組支承 件纏繞的多個(gè)線圏。繞組支承件通常包括軟磁材料，該軟磁材料一般 由選定鋼制材料的疊層組成。這些疊層相互絕緣以降低渦流。
對(duì)這種電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)注是需要或要求降低電機(jī)的芯中定子與轉(zhuǎn)子
之間的變動(dòng)力矩。已知的是使定子或轉(zhuǎn)子歪扭以降低變動(dòng)力矩并對(duì)定 子與轉(zhuǎn)子之間的電磁場(chǎng)形成更有效的干涉。這樣就會(huì)產(chǎn)生更為有效的
電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)然而，存在的一個(gè)問(wèn)題是具有斜齒的轉(zhuǎn)子或定子或者 鐵心部分外表面的制造。
已知的是利用通過(guò)粉末冶金操作壓實(shí)的鐵磁粉末顆粒代替定子或 轉(zhuǎn)子芯的層疊鋼制材料形成繞組支承件。鐵磁粉末顆粒本身是相互電 絕緣的，使得所產(chǎn)生的壓實(shí)產(chǎn)品以與采用層疊的鋼制材料類似的方式
表現(xiàn)出很低的渦流損失。在美國(guó)專利No.6，956，307、 No.6，300，702、 No.6，441，530中公開(kāi)了這種在電機(jī)中的鐵心上采用由鐵磁粉末顆粒組 成的壓實(shí)金屬粉末。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于電機(jī)的電機(jī)部件組件， 其中鐵心部分具有歪扭末端。從而，降低了電機(jī)本身的變動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的用于電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子組
件，其中所述組件采用由壓實(shí)鐵磁粉末構(gòu)成的鐵心部件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的用于電機(jī)的部件組件，更具體地，提供一 種改進(jìn)的用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子組件。所述改進(jìn)的部件組 件包括上段和下段。每個(gè)上段包括大體上圓柱形的中部、多個(gè)從中部部分。
每個(gè)下段包括大體上圓柱形中部、多個(gè)從中部徑向向外延伸的繞 組支承件以及在每個(gè)繞組支承件的徑向邊緣處的鐵心部分。 上段和下段組合形成部件組件。
此外，上段和下段各自由鐵磁粉末顆粒形成。這種鐵磁粉末顆粒 相互絕緣。鐵磁金屬粉末顆粒通過(guò)粉末金屬操作壓制成固態(tài)形狀。
本發(fā)明的特征是這種改進(jìn)的部件組件包括組合上段和下段，其具 有由相互絕緣的鐵磁粉末金屬顆粒形成的歪扭鐵心部分，從而改進(jìn)了
電機(jī)的性能。所述改進(jìn)的性能主要是由于歪扭鐵心部分降低了電機(jī)的 變動(dòng)轉(zhuǎn)矩并且釆用相互絕緣的鐵磁粉末金屬顆粒形成上段和下段還降 低了渦流損失。
在圖中，
圖l是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的部件組件的透視圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的部件組件的橫截面圖3是部件組件的透視圖，單獨(dú)示出了各個(gè)部件；
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的部件組件的透視圖5是根據(jù)本發(fā)明的模壓結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的橫截面圖，以及
圖6是根據(jù)本發(fā)明的模壓結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的詳細(xì)橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1-4，總體以10示出了用于電機(jī)的部件。該部件10 可以是最通常用于電動(dòng)機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子，但部件10還可以用于發(fā)電 機(jī)。
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 中心開(kāi)口部的圓柱形。中部12包括徑向中心軸線13。多個(gè)繞組支承 件17從中部12的外表面徑向向外延伸。每個(gè)所述繞組支承件的數(shù)量 可以根據(jù)部件的尺寸和設(shè)計(jì)而改變，但該數(shù)量通常在8到24之間。每 個(gè)繞組支承件17大體上為矩形形狀，具有平行的上邊緣和下邊緣以及 靠近中部12的外表面的內(nèi)邊緣。每個(gè)繞組支承件17還具有外邊緣。
每個(gè)繞組支承件17的每個(gè)外邊緣具有固定其上或從其上凸出的 上段鐵心部分14。每個(gè)上段鐵心部分14具有上邊緣40和下邊緣42; 上邊緣40和下邊緣42通常平行。每個(gè)上段鐵心部分14還包括第一側(cè) 邊緣44和第二側(cè)邊緣46。第一側(cè)邊緣44通常與徑向中心軸線13平 行。第二側(cè)邊緣46通常歪扭與徑向中心軸線13成銳角，該外角通常 在5度到30度之間。
上段9的中部12大體上是圓柱形，具有中心開(kāi)口部和徑向中心軸 線13。中部12具有大體上平的下表面26。
每個(gè)上段鐵心部分14具有繞上段徑向軸線13凸出的外表面16。 上段鐵心部分14外表面16的凸出特性被設(shè)計(jì)為形成上段9大體上圓 柱形的外邊緣。
可以看到部件10還包括具有中部20的下段29。中部20通常為 圓柱形形狀，具有中心開(kāi)口部。當(dāng)上段9與下段29組合時(shí)，中部20 包括徑向中心軸線13。多個(gè)繞組支承件27從中部20的外表面徑向向 外延伸。該繞組支承件的數(shù)量根據(jù)部件10的尺寸和設(shè)計(jì)而改變，但所 述數(shù)量通常在8到24之間。每個(gè)繞組支承件27大體上為矩形形狀， 具有平行的上邊緣和下邊緣以及靠近中部20的外表面的內(nèi)邊緣。每個(gè) 繞組支承件27還具有外邊緣。
每個(gè)繞組支承件27的每個(gè)外邊緣具有固定其上或從其上突出的 下段鐵心部分22。每個(gè)下段鐵心部分22具有上邊緣50和下邊緣52;
上邊緣50和下邊緣52通常平行。每個(gè)下段鐵心部分22還包括第一側(cè) 邊緣54和第二側(cè)邊緣56。第一側(cè)邊緣54通常與徑向中心軸線13平 行。第二側(cè)邊緣56通常歪扭與徑向中心軸線13成銳角，該外角通常 在5度到30度之間。
下段29的中部20大體上為圓柱形，具有中心開(kāi)口部和徑向中心 軸線13。中部20具有大體上平的上表面24。
每個(gè)下段鐵心部分22具有繞下段徑向軸線13凸出的外表面30。 下段鐵心部分22外表面30的凸出特性被設(shè)計(jì)為形成下段29大體上圓 柱形的外邊緣。
當(dāng)上段9裝配在下段29的頂部時(shí)，形成完整的部件10。可以看 到上段的中部12的下表面26壓配在下段的中部20的上表面24上。
可以看到上段9的每個(gè)繞組支承件17靠近下段29的繞組支承件 27裝配。形成大體上矩形的組合繞組支承件以容納繞組18。繞組18 是通常的絕緣電線繞組，其為電機(jī)提供磁場(chǎng)。
可以看到每個(gè)上段鐵心部分14與相鄰的下段鐵心部分22組合以 形成組裝的部件10中的組合歪扭鐵心部分25。
可以看到每個(gè)上段鐵心部分14的側(cè)邊緣44位于靠近每個(gè)下段鐵 心部分22的側(cè)邊緣54。在這種每個(gè)上段鐵心部分14靠近下段鐵心部 分22的定位中，形成組合的歪扭鐵心部分25?？梢钥吹浇M合的歪扭 鐵心部分25具有通常平行的上邊緣35和下邊緣37。還可以看到組合 的歪扭鐵心部分25具有也通常平行但與上邊緣35成5度到30度的銳 角的第一側(cè)邊緣39和第二側(cè)邊緣41。因此，每個(gè)組合的歪扭鐵心部 分25通常是平行四邊形，此外，每個(gè)組合的歪扭鐵心部分25間隔開(kāi) 以與相鄰的組合歪扭鐵心部分電絕緣。
這種組合鐵心部分25在用作電機(jī)例如電動(dòng)機(jī)中的定子或轉(zhuǎn)子時(shí) 往往可以降低電動(dòng)才幾的變動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到上段9和下段29通常是包括壓實(shí)鐵磁粉末的整體結(jié) 構(gòu)。壓實(shí)鐵磁粉末本身包括絕緣鐵粉顆粒。鐵磁粉末在粉末金屬操作 中得到模壓。可以執(zhí)行一定的后續(xù)加熱處理以產(chǎn)生應(yīng)力消除部件。所
述熱處理還有助于提供具有高導(dǎo)磁性和低鐵芯損失的復(fù)合物。所采用
的鐵磁粉末顆粒相互電絕緣以減少渦流在組裝部件10內(nèi)的形成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5-6，示出了上段9的模壓成形的詳細(xì)視圖。上段9 被示出具有其在前描述的部件。采用鐵磁粉末金屬模壓工藝，非常難 以形成歪扭邊緣例如第二側(cè)邊緣46。困難來(lái)自于歪扭邊緣的壓實(shí)到模 壓的方向、模壓的困難以及從模具中取出具有傾斜邊緣的壓實(shí)部分的 困難。
在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法采用圖5和6所示的模具結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)了上段9還有下段29的模壓。
設(shè)定圖5的橫截面圖，模具68被示出總體形狀略微呈圓柱形。模 具68具有外邊緣67、上邊緣65、下邊緣63以及內(nèi)邊緣61。模具68 的內(nèi)邊緣61接靠?jī)?nèi)模具部分69。內(nèi)模具部分69具有居中位于其內(nèi)的 大體上圓柱形的開(kāi)口。內(nèi)模具部分69具有形成上段9的第一側(cè)邊緣 44和第二側(cè)邊緣46的架子邊緣。
第一上填充沖頭62靠近內(nèi)模具部分69的內(nèi)邊緣。第二上填充沖 頭60靠近第一上填充沖頭62的內(nèi)邊緣。第三上填充沖頭71靠近第二 上填充沖頭60的內(nèi)邊緣。
同樣，第一下填充沖頭70靠近內(nèi)模具部分69的內(nèi)邊緣。第二下 填充沖頭66靠近第一下填充沖頭70的內(nèi)邊緣。第三下填充沖頭64 靠近第二下填充沖頭66的內(nèi)邊緣。
假定上段9和模具68是大體上圓柱形形狀的，則上述所有的填充 沖頭都是大體上圓柱形形狀的。
芯棒65沿作為上段9的徑向中心軸線13的部件延伸。芯棒65 靠近第三上填充沖頭71和第三下填充沖頭64的內(nèi)邊緣。
在操作中，與作為上段9的部件相應(yīng)的開(kāi)口充有適當(dāng)?shù)蔫F磁粉末。 在一種實(shí)施方式中采用上述的模具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模壓。
用于形成上段9和下段29的鐵磁粉末通常是高純度軟磁性鐵粉。 鐵粉顆粒涂有有機(jī)、無(wú)機(jī)或組合的絕緣涂層。
上段9和下段29可以采用粘結(jié)劑或環(huán)氧樹(shù)脂彼此粘結(jié)在一起。根 據(jù)部件設(shè)計(jì)，上段9還可以通過(guò)繞組18與下段29充分固定在一起。
權(quán)利要求
1.一種用作電機(jī)中的轉(zhuǎn)子或定子的組件，該組件包括具有大體上圓柱形中部的上段，所述中部具有中心徑向軸線，多個(gè)從中部徑向向外延伸的繞組支承件，以及在每個(gè)繞組支承件的徑向邊緣處并具有沿上段的徑向中心軸線大體上凸出的外表面的鐵心部分，具有大體上圓柱形中部的下段，所述中部具有中心軸線，多個(gè)從中部徑向向外延伸的繞組支承件，在每個(gè)繞組支承件的徑向邊緣處并具有沿下段的徑向中心軸線大體上凸出的外表面的鐵心部分，上段和下段裝配在一起，使得上段鐵心部分和下段鐵心部分組合形成歪扭鐵心部分。
2. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，每個(gè)上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且兩個(gè)側(cè)邊緣不平行。
3. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，每個(gè)上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且一個(gè)側(cè)邊緣與上邊緣垂直。
4. 如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，每個(gè)下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且兩個(gè)側(cè)邊緣不平行。
5. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，每個(gè)下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且一個(gè)側(cè)邊緣與上邊緣垂直。
6. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，每個(gè)上段鐵心部分具有大體上梯形構(gòu)造的外邊緣。
7. 如權(quán)利要求l所述的組件， 其特征在于，每個(gè)下段鐵心部分具有大體上梯形構(gòu)造的外邊緣。
8. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，當(dāng)組合時(shí)上段鐵心部分和下段鐵心部分形成組合的 鐵心部分，其具有大體上呈平行四邊形的外邊緣。
9. 如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，當(dāng)組合時(shí)上段鐵心部分形成具有上邊緣和下邊緣的 組合鐵心部分，所述上邊緣和下邊緣平行并垂直于組件的上段的中心 徑向軸線。
10. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，當(dāng)組合時(shí)上段鐵心部分和下段鐵心部分形成具有上 邊緣和下邊緣并具有第 一側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣的組合鐵心部分，所述 上邊緣和下邊緣平行并垂直于組件的上段的中心徑向軸線，所述第一 側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣大體上平行并且各自與組件的上段的中心徑向軸 線成銳角。
11. 如權(quán)利要求l所述的組件， 其特征在于，上段包括鐵磁金屬粉末顆粒。
12. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，上段是包括壓制的鐵磁金屬粉末顆粒的整體結(jié)構(gòu)。
13. 如權(quán)利要求l所述的組件， 其特征在于，下段包括鐵磁金屬粉末顆粒。
14. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，下段是包括壓制的鐵磁金屬粉末顆粒的整體結(jié)構(gòu)。
15. —種組裝電機(jī)的部件的方法，該方法包括提供具有大體上圓柱形中部的上段，所述中部具有中 心徑向軸線，多個(gè)從中部徑向向外延伸的繞組支承件，以及在每個(gè)繞組支承件的徑向邊緣處并具有沿上段的徑向中心軸 線大體上凸出的外表面的鐵心部分，提供具有大體上圓柱形中部的下段，所述中部具有中心徑向軸線， 多個(gè)從中部徑向向外延伸的繞組支承件，在每個(gè)繞組支承件的徑向邊緣處并具有沿下段的徑向中心軸線大 體上凸出的外表面的鐵心部分，將上段裝配在一起，使得上段鐵心部分和下段鐵心部分組合形成 歪扭鐵心部分。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，每個(gè)上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且兩個(gè)側(cè)邊緣不平行。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，每個(gè)上段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且一個(gè)側(cè)邊緣與上邊緣垂直。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，每個(gè)下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且一個(gè)側(cè)邊緣與上邊緣垂直。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，每個(gè)下段鐵心部分包括上邊緣、下邊緣和兩個(gè)側(cè)邊 緣，上邊緣和下邊緣大體上平行，并且兩個(gè)側(cè)邊緣。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，每個(gè)上段鐵心部分具有大體上梯形構(gòu)造的外邊緣。
21. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，每個(gè)下段鐵心部分具有大體上梯形構(gòu)造的外邊緣。
22. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，當(dāng)組合時(shí)上段鐵心部分和下段鐵心部分形成組合的 鐵心部分，其具有大體上呈平行四邊形的外邊緣。
23. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，當(dāng)組合時(shí)上段鐵心部分形成具有上邊緣和下邊緣的 組合鐵心部分，所述上邊緣和下邊緣平行并垂直于組件的上段的中心 徑向軸線。
24. 如權(quán)利要求15所述的方法， 其特征在于，當(dāng)組合時(shí)上段鐵心部分和下段鐵心部分形成具有上 邊緣和下邊緣并具有第一側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣的組合鐵心部分，所述 上邊緣和下邊緣平行并垂直于組件的上段的中心徑向軸線，所述第一 側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣大體上平行并且各自與組件的上段的中心徑向軸 線成銳角。
25. 如權(quán)利要求15所述的方法， 其特征在于，上段包括鐵磁金屬粉末顆粒。
26. —種用于形成電才幾的部件的方法，該方法包4舌 提供具有內(nèi)表面的模具，提供靠近模具內(nèi)表面的大體上圓柱形的第一填充沖頭、以及包括 形成大體上圓柱形開(kāi)口的內(nèi)表面的大體上圓柱形的第二填充沖頭， 芯棒延伸穿過(guò)在第二填充沖頭上的大體上圓柱形開(kāi)口， 用鐵磁粉末填充通過(guò)模具內(nèi)表面、第一填充沖頭、第二填充沖頭 以及芯棒形成的空腔，并隨后壓實(shí)鐵磁粉末以形成用于電機(jī)的部件。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，模具通常為圓柱形形狀，具有大體上圃柱形的內(nèi)表面，并且第一填充沖頭靠近模具的內(nèi)表面，第一填充沖頭具有大體上 圓柱形的內(nèi)表面，以及第二填充沖頭靠近第一填充沖頭的內(nèi)表面。
28. 如4又利要求26所述的方法，其特征在于，模具通常為圓柱形形狀，具有大體上圓柱形的內(nèi)表面，并且還包括提供靠近模具內(nèi)表面的內(nèi)模具部分， 內(nèi)模具部分在用于電機(jī)的部件上形成側(cè)邊緣。
全文摘要
提供一種用于電機(jī)的壓實(shí)磁性粉末金屬部件組件。每個(gè)部件組件具有上段和下段。每個(gè)上段包括大體上圓柱形的中部、多個(gè)從中部徑向向外延伸的繞組支承件以及在每個(gè)繞組支承件的徑向邊緣處的鐵心部分。每個(gè)下段包括大體上圓柱形中部、多個(gè)從中部徑向向外延伸的繞組支承件以及在每個(gè)繞組支承件的徑向邊緣處的鐵心部分。上段和下段組合形成部件組件。
文檔編號(hào)H02K1/02GK101098087SQ20071011023
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月5日
發(fā)明者戴維·法尼亞, 約翰·恩奎斯特 申請(qǐng)人:伯吉斯-諾頓制造有限公司