[发明专利]具有增加的物理强度的改进的磁体转子组件

说明书

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（Stanley Byron Musselman）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”（IMPROVED MAGNET ROTOR ASSEMBLY WITH INCREASED PHYSICAL STRENGTH）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。