[发明专利]压制成一体的定子

说明书

技术领域

本发明涉及压制工具、将金属粉末压制成构件的方法和根据这种方法制成的构件。

背景技术

本发明涉及用于电调极电机的软磁芯零件的设计和高效的工业制造，该软磁芯零件通过使用粉末成形工艺而制成。制造这种结构的有效的惯常手段是使用基于软磁粉末颗粒的软磁复合(SMC)材料，软磁粉末颗粒在工具中被压制和变形，以形成相对高密度、具有颗粒的阻抗电流属性和使用交变场(AC)磁化的零件，颗粒的阻抗电流属性降低了材料中的涡电流并且导致沿它们最期望方向测得的可与电器用硅钢板相比拟的最终零件性能。通过所描述的惯常手段，每个SMC零件可形成复杂的几何结构，这可以显著减少为形成期望的单极电机的磁芯所需要的单独零件的数量。

当设计电调极电机以用于工业制造时，已知的通常问题在于以高效的方式制造所要求的相当复杂的软磁零件。更具体地，问题涉及为了实现高效磁通路线和最小磁路磁阻——其使电机的特定性能增至最大——所需要的软磁零件的数量和每个软磁零件的复杂度。在本文描述的电机中，必须由软磁零件在所有三个几何空间维度中形成有效的磁路。传统地，磁芯材料是层叠电器用钢的叠层，其特征在于每个叠片的平面内的高磁导率和沿横向于此平面的方向上的低得多的磁导率——该低得多的磁导率因为软磁钢由于这些钢板之间的绝缘所造成的中断而导致。这些情形要求例如弯曲钢板叠层，以便在所有三个几何空间维度上都形成高效的磁路。另一种解决方案是可将软磁芯分成几个部分，这几个部分可组装形成期望的结构。所描述的现有技术的缺点是：非常大数量的单独零件的制造和处理——包括在很多情况下大量单独钢板叠片的形成和设置——是低效的。

一种已知的高效的惯常手段是将定子磁芯分成两个或多个几乎为圆形的零件，这些零件由软磁粉末金属制成并在压制工具中独立地压制成形。随后，在第二操作中，将最少两个定子部分结合，以形成期望的定子磁芯的期望形状。

发明内容

这里描述的本发明的实施方式解决了至少一些上面描述的问题，并提供了改进的定子和制造这种定子的方法。

这可通过用金属粉末压制构件的压制工具实现，其中，所述构件具有统一的轴向移位的突出部，所述工具包括模具和具有冲头表面的上冲头以及下冲头。所述上冲头和下冲头包括各自的能够移位的相对冲头表面，以用于在压制所述构件之前移位位于所述冲头表面之间的金属粉末。

由此，具有轴向移位的突出部的构件——例如一完整的定子磁芯部段——可在单道/单个工艺中形成。由此减少了形成软磁定子部段的各个零件的数量，改进了定子及其磁性能，并且也降低了制造定子的费事程度和需要的时间。

在一个实施方式中，所述工具用于压制在旋转电机中使用的定子。

在一个实施方式中，所述工具的上部件和下部件分别包括第一和第二冲头部件，其中，所述第一和第二冲头部件、由此所述冲头部件的冲头表面能够相对地移位。这是一种实现本发明实施方式的特别的简单方法。

在一个实施方式中，所述工具用于压制诸如软磁粉末的软磁材料。

本发明还涉及一种在压制工具中通过金属粉末压制构件的方法，其中，所述构件具有统一的、至少一个轴向移位的突出部，换言之，构件具有多个相似的突出部，突出部中的至少一个相对于突出部中的另一个轴向地移位。在所述压制工具中的填料腔室被填充之后形成其中突出部轴向对齐的构件，换言之，对应于相应突出部的粉末空间轴向地对齐，其中，在填充之后并在压制所述构件之前轴向地移位所述突出部中的所述至少一个。在此以及在下文中，术语轴向指的是沿冲压轴线的方向。突出部可沿着横向于冲压方向的方向——例如正交于冲压方向——突出。在本说明书的上下本中，在冲压之前的突出部或构件的其他特征指的是代表该突出部或其他特征的相应的粉末空间。因此，在填充之后并在压制构件之前轴向地移位突出部指的是与相应突出部对应的粉末空间的轴向移位。

所述方法可例如用于压制旋转电机的定子部件，其中，所述定子包括呈统一的定子齿形状的突出部，所述定子具有两个组群的沿轴向移位的定子齿。

本发明还涉及一种根据上述方法通过压制金属粉末制成的构件，其中，所述构件是具有沿轴向移位的定子齿的定子，所述定子用作旋转电机的部件。此构件的磁性能优于现有技术的定子，因为该构件铸造成一体。

附图说明

下面，参照附图描述本发明的优选实施方式，其中

图1示出根据本发明的一个实施方式的压制方法的原理，

图2是现有技术的径向气隙磁通电调极电机和现有技术的转子/定子设计的示意性的分解透视图，

图3示出现有技术的定子，

图4a和图4b示出本发明的一个实施方式的原理，