[发明专利]磁芯组装工具以及用于组装磁芯组件的系统和方法

说明书

本发明涉及磁芯组装工具以及用于组装磁芯组件的系统和方法。一种磁芯组装工具可包括：第一和第二压缩板对齐导向件，其构造成分别装配到磁芯组件的第一和第二压缩板；多个半环形拉杆；以及夹紧板。半环形拉杆可在第一端部处附接到第一压缩板对齐导向件并在第二端部处附接到夹紧板。夹紧板可包括多个压缩靴，该多个压缩靴构造成将可变量的压缩施加到磁芯组件。一种组装磁芯组件的方法包括：组装多个叠片堆；将多个叠片堆分级以提供磁芯组件；围绕磁芯组件组装磁芯组装工具；以及将磁体保持粘合剂注射到容纳在磁芯组装工具中的磁芯组件中的多个磁体保持槽中。

技术领域

本公开总体上涉及磁芯组装工具以及用于组装磁芯组件的系统和方法。

背景技术

磁芯在诸如电动马达和发电机的电机中广泛使用。例如，磁芯可在转子芯组件中和/或定子芯组件中使用。电机利用磁场将电能转换成机械能或反过来。磁场可由永磁体和/或电磁线圈的阵列提供。磁芯的使用使磁场的强度比没有芯的情况下的强度增加了几个数量级。典型地，诸如硅钢的钢合金用于磁芯，因为这些材料具有高的相对磁导率，相对磁导率反映材料的磁通量承载能力或材料响应于施加的磁场而获得的磁化的程度。然而，由钢合金制成的磁芯容易由于在电机的操作期间感应的交变通量而形成涡电流。这些涡电流产生电阻损耗，从而产生热，这尤其降低电机的效率。

通过使用由涂覆有或层压有非铁磁性绝缘材料的薄膜的钢合金薄片的堆制成的磁芯，相对于实心磁芯，涡电流可在一定程度上最小化。每个单独的层压片通常被称为叠片。涂覆钢合金薄片的绝缘材料的膜充当对涡电流的屏障，使得涡电流仅可在单独的叠片的厚度内的狭窄回路中流动。涡电流回路中的电流与回路的面积成比例，因此较薄的叠片通常对应于相对较低的涡电流损耗。照此，通常合乎期望的是，提供较薄的叠片，以便使涡电流损耗最小化。

典型的磁芯可具有紧紧地一起夹紧在压缩板之间的几百个甚至几千个叠片，以使叠片之间的空间量最小化。磁芯的适当操作和性能取决于具有精确堆叠的叠片，包括在整个磁芯中具有均一对齐和压缩。叠片堆中的不精确性(诸如在堆叠叠片时引入的不精确性)可导致性能问题、过早磨损和甚至由于电应力、机械应力和热应力而导致的严重失效。例如，不适当的对齐或夹紧可引起叠片之间的移动和振动，从而导致叠片沉降、不平衡、温度过高、翘曲和甚至磁芯的熔化。甚至在微小的不精确性的情况下，也可出现这些问题。例如，甚至微小的不精确性也可引起电磁通量的变化。电磁通量的变化可引起磁致伸缩应变，磁致伸缩应变可以以磁场频率的两倍振荡。这种磁致伸缩应变可引起叠片之间的移动和振动。当叠片相对于彼此移动时，涂覆叠片的绝缘材料的膜可磨损，从而导致短路、磁场不平衡、过热和潜在的灾难性失效。

已经提供了专门的组装工具以用于组装磁芯。然而，不精确性和对应的问题仍然存在。解决这些问题的努力包括横跨叠片的面施加粘合剂以将叠片彼此粘附，以及将叠片焊接在一起。然而，这些方法常常并不理想，因为它们增加了制造时间和成本，并且添加了对磁芯的磁通量承载能力没有贡献的材料。

因此，需要改进的磁芯组装工具，以及组装层压磁芯的改进系统和方法。

发明内容

方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践目前公开的主题而了解。

在一个方面，本公开包括组装磁芯组件的方法。示例性方法可包括：组装多个叠片堆；将多个叠片堆分级(stage)以提供磁芯组件；围绕磁芯组件组装磁芯组装工具；以及将磁体保持粘合剂注射到容纳在磁芯组装工具中的磁芯组件中的多个磁体保持槽中。

在另一方面，本公开包括磁芯组装工具。一种示例性磁芯组装工具可包括：第一压缩板对齐导向件，其构造成装配到磁芯组件的第一压缩板；第二压缩板对齐导向件，其构造成装配到磁芯组件的第二压缩板；多个半环形拉杆；以及夹紧板。多个半环形拉杆中的每个具有第一端部和第二端部，其中第一端部构造成附接到第一压缩板对齐导向件，并且第二端部构造成附接到夹紧板。夹紧板可包括多个压缩靴，多个压缩靴中的每个构造成将可变量的压缩施加到磁芯组件。