专利名称：用于电机的转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电机的转子。
背景技术：
电机的转子通常包括固定到轴的转子芯。转子芯可包括具有孔的磁铁，轴通过所述孔被接收。大部分磁铁相对较脆，并且如果受到过大的拉伸应力将断裂。因此，不是将磁铁压装配到轴，而是通常将磁铁粘附到轴。通过将粘合剂珠粒应用到轴，然后将轴插入磁铁的孔中，磁铁可被粘附到轴。在插入过程中，轴可相对于磁铁旋转，以获得更好的粘合剂分布。然而，当磁铁的长度增大时，逐渐难以沿孔的整个长度获得粘合剂的连续分布。这则导致磁铁和轴之间的较弱的结合部。磁体可替代地通过将轴插入磁体的孔中、然后将粘合剂注射到轴和磁铁之间的间隙中而粘附到轴。但是，通常难以沿孔的整个长度递送粘合剂而不捕获一些空气。当间隙相对小时尤其如此。最终结果是磁铁和轴之间的结合部较弱。
发明内容
在第一方面，本发明提供一种制造转子的方法，所述方法包括:提供轴；提供转子芯组件，该转子芯组件包括磁铁和固定到该磁铁的一端的端盖，磁铁和端盖中的每一个具有孔，该孔尺寸设置为使轴在插入该孔中时与磁铁形成间隙配合，并且与端盖形成过盈配合；将轴插入端盖的孔中；将粘合剂引入磁铁的孔中；将轴插入磁铁的孔中，粘合剂在轴和磁铁之间形成湿密封，以使粘合剂被吸入形成在磁铁和轴之间的间隙中；和使粘合剂固化。当轴被插入磁铁中时，端盖和轴之间的过盈配合产生密封，该密封积极有效地将粘合剂吸入磁铁和轴之间的间隙中。因此，在磁铁和轴之间形成粘合剂的连续分布。而且，可获得粘合剂的连续分布，而与磁铁和轴之间的间隙的尺寸无关。因此，在轴和磁铁之间形成相对牢固的粘合。端盖可通过粘合剂固定到磁铁。这于是提供将端盖固定到磁铁的便利方法。用于将端盖固定到磁铁的粘合剂可与引入到磁铁的孔中的粘合剂不同。特别地，可使用不适用于将磁铁固定到轴的粘合剂将端盖固定到磁铁。例如，端盖可使用在大气湿度下相对快速固化的粘合剂固定到磁铁。这则具有可使端盖相对快速并且容易地固定到磁铁的优点。但是，由于将轴插入磁铁的孔中所需的时间，在大气湿度下快速固化的粘合剂不适用于将磁铁固定到轴。端盖和磁铁之间的结合部的强度相对不重要。作为对照，磁铁和轴之间的结合部必须承受显著的剪切力。因此，可使用具有不同强度和/或热范围的粘合剂将端盖固定到磁铁以及将磁铁固定到轴。该方法可包括将端盖固定到磁铁，以使磁铁的外直径与端盖的内直径同中心地对准。由于端盖与轴形成过盈配合，因此磁铁的外直径则与轴同中心地对准，而与磁铁中的孔内的任何偏心度无关。特别地，磁铁的外直径相对于轴的同心度小于磁铁的内直径相对于轴的同心度。
转子芯组件可包括又一个端盖，该又一个端盖固定到磁铁的相对端。该又一个端盖具有孔，该孔尺寸设置为与轴形成过盈配合。该方法于是包括将轴插入所述又一个端盖的孔中。两个端盖因而用于将粘合剂密封在磁铁和轴之间。这则简化固化工艺。例如，可使用厌氧粘合剂来将磁铁固定到轴。替代地，若使用可热固化粘合剂，则转子可被容易地运输到烘箱。在提供又一个端盖时，磁铁的两个端部可相对于轴被约束。因此，磁铁可更好地与轴对准。特别地，该又一个端盖可固定到磁铁，以使磁铁的外直径与该又一个端盖的内直径同中心。当轴被插入该又一个端盖的孔中时，额外的粘合剂(即没有被吸入轴和磁铁之间的间隙中的粘合剂)由轴驱出，进入该又一个端盖的孔中。为了阻止额外的粘合剂被一起驱出该又一个端盖，轴可与该又一个端盖中的孔的仅一部分形成过盈配合。该孔的其余部分于是用于保持额外的粘合剂。当转子旋转时，径向力作用于磁铁。在相对高的转子速度下，这些应力可使磁铁断裂和裂开。为了阻止这样，转子芯组件可包括套筒，该套筒围绕磁铁和端盖。套筒可与磁铁形成间隙配合，与端盖中的每一个形成过盈配合。粘合剂于是设置在磁铁和套筒之间的间隙中。在与套筒形成过盈配合过程中，端盖用于相对于轴对准并且径向约束套筒。粘合剂用于将径向应力从磁铁传递到套筒。因此，可避免磁铁的过大的应变和断裂。设置在磁铁和套筒之间的粘合剂可与设置在磁铁与轴之间和/或磁铁与端盖之间的粘合剂不同。例如，磁铁和套筒之间可使用浸溃粘合剂。浸溃粘合剂具有这样的优点，即渗透和填充磁铁和套筒的表面中的各种孔隙，从而确保径向应力从磁铁向套筒的良好传递。但是，浸溃粘合剂可能不适用于将磁铁固定到轴(例如由于降低的剪切强度)或将磁铁固定到端盖(例如由于较低的粘度)。在第二方面，本发明提供一种转子，该转子包括固定到轴的转子芯组件，其中，该转子芯组件包括磁铁和固定到该磁铁一端的端盖，磁铁和端盖中的每一个具有孔，轴延伸到该孔中，端盖与轴形成过盈配合，磁铁和轴形成间隙配合，并且粘合剂设置在磁铁和轴之间的间隙中。粘合剂基本上没有孔隙，并且其在磁铁和轴之间形成连续层。因此，在磁铁和轴之间形成相对牢固的粘合。转子芯组件可包括又一个端盖，该又一个端盖固定到磁铁的相对端。粘合剂则可在两个端盖之间形成连续层。每一个端盖可由塑料形成。这于是降低转子的成本和重量。另外，端盖不会不利地干扰或扭曲磁铁的磁通量，并且不易受感应加热的影响。在第三方面，本发明提供一种转子，该转子包括固定到轴的转子芯组件，该转子芯组件包括磁铁、固定到磁铁的一端的第一端盖、固定到磁铁的相对端的第二端盖、围绕磁铁和端盖的套筒，以及设置在磁铁和套筒之间的间隙中的粘合剂，该套筒与磁铁形成间隙配合，与每一个端盖形成过盈配合，其中，磁铁和端盖每一个具有孔，轴延伸到该孔中，端盖与轴形成过盈配合，磁铁与轴形成间隙配合，且粘合剂设置在磁铁和轴之间的间隙中。
为了使本发明更容易理解，现在将通过示例参照附图描述本发明的实施例，附图中:图1是根据本发明的转子的分解视图；图2是转子的剖视图；图3示出转子制造中的第一阶段；图4示出转子制造中的第二阶段；图5示出转子制造中的第三阶段；图6是根据本发明的替代转子芯组件的端盖的平面视图；图7是替代转子芯组件的剖视图；和图8示出替代转子芯组件的制造中的一个阶段。
具体实施例方式图1和图2的转子I包括固定到轴3的转子芯组件2。转子芯组件2包括永磁铁4、第一端盖5、第二端盖6和套筒7。磁铁4形状为圆柱状，并且具有穿过磁铁4从第一端9到第二端10延伸的中心孔
8。孔8尺寸设置为使得轴3在被插入孔8中时与磁铁4形成间隙配合。每一个端盖5、6由塑料制成，并且具有贯穿其形成的孔12、13。每一个端盖5、6中的孔12、13尺寸设置为使得轴3在被插入孔12、13中时与端盖5、6形成过盈配合。因而每一个端盖5、6中的孔12、13小于磁铁4中的孔8。每一个端盖5、6具有通过粘合剂16固定到磁铁4的端部9、10的配合面14、15。端盖5、6固定到磁铁4，以使磁铁4的外直径与每一个端盖5、6的内直径同中心对准，S卩,磁铁4的外表面11与端盖5、6中的孔12、13同中心。每一个端盖5、6的配合面14、15的外直径略大于磁铁4的外直径。因此,每一个端盖5、6径向延伸超出磁铁4。套筒7是碳纤维合成物形成的中空圆柱体。套筒7围绕磁铁4和端盖5、6。套筒7的内直径尺寸设置为使得套筒7和磁铁4之间形成间隙配合，且在套筒7和每一个端盖5、6之间形成过盈配合。粘合剂17设置在磁铁4和套筒7之间的间隙中。粘合剂17基本上无孔隙，并且在磁铁4和套筒7之间形成连续层。轴3延伸穿过第一端盖5和磁铁4中的孔12、8，并且进入第二端盖6中的孔13中。在轴3和磁铁4之间形成间隙配合，并且在轴3和每个端盖5、6之间形成过盈配合。轴3通过设置在轴3和磁铁4之间的间隙中的粘合剂18直接固定到磁铁4。粘合剂18基本无孔隙，并且在轴3和磁铁4之间形成连续层。因而转子芯组件2通过端盖5、6，并通过设置在轴3和磁铁4之间的粘合剂18固定到轴3。轴3不完全延伸穿过第二端盖6中的孔13。而是，轴3仅延伸到孔13的一部分中。粘合剂18于是设置在孔13的其余部分中。粘合剂18与设置在轴3和磁铁4之间的粘合剂为相同类型的粘合剂，并且是制造工艺的人工产物，该制造工艺在下面详细描述。当转子I加速时，作用在磁铁4和转子I的其他部件之间的剪切力可相对较大。如下面所说明的，磁铁4和端盖5、6之间以及磁铁4和套筒7之间的粘合剂结合部相对较弱。因此，在磁铁4和轴3之间没有良好的粘合剂结合部的情况下，磁铁4将相对于其他部件滑动和旋转。通过在磁铁4和轴3之间具有粘合剂18的连续层，在两者之间获得牢固的粘合。因此，转子I能够在相对高的加速速率下运转。当转子I旋转时，径向力径向地和圆周地作用于磁铁4。在相对高的转子速度下，如果不加抑制，这些应力可能引起磁铁4断裂和裂开。由碳纤维合成物形成的套筒7比磁铁4坚硬得多。套筒7因此用于对抗作用在磁铁4上的应力。设置在磁铁4和套筒7之间的粘合剂17用于将应力从磁铁4传递到套筒7。如果粘合剂层17不完整，则磁铁4将在粘合剂17中存在孔隙的位置处经受过大的应力。过大的应力则可引起磁铁4断裂。由于套筒7和端盖5、6围绕并且容纳磁铁4，因此将阻止磁铁4裂开。然而，磁铁4将最可能经受轻微但重要的质量重新分布，使转子I变得不平衡。通过在磁铁4和套筒7之间具有粘合剂的连续层17，应力在磁铁4的整个外表面11上从磁铁4传递到套筒7。因此避免了磁铁4的过大应力。在与套筒7形成过盈配合的过程中，端盖5、6用于径向约束套筒7，并且因而在随后的转子I旋转过程中阻止套筒7运动。因此，阻止了由于套筒7的运动造成的转子不平衡。作为对照，如果套筒7未受约束，则套筒7的位置可由于粘合剂17的蠕变而随转子I的连续使用而移位。套筒7的位置中的任何移位则将引起转子不平衡。现在将参照附图3-5描述转子I的制造方法。如图3中所示，首先使用包括销21和卡盘22的夹具20组装包括磁铁4和端盖
5、6的子组件19。将第一端盖5插在销21上。销21具有与端盖5形成略微过盈配合的直径。然后将粘合剂16采用到端盖5的配合面14和磁铁4的端部9中之一或两者。然后将磁铁4插到销21上。由于磁铁4中的孔8直径大于端盖5中的孔12，因此在磁铁4和销21之间形成间隙配合。卡盘22的钳夹(jaw)围绕磁铁4闭合，从而将磁铁4的外直径与销21的轴线同中心对准，并且因而与端盖5的内直径同中心对准。然后使磁铁4与端盖5接触，使得在磁铁4和端盖5之间形成粘合剂结合部。粘合剂16具有相对快的固化时间，这是磁铁4在接触端盖5之前首先通过卡盘22对准的原因。如果使用具有较慢固化时间的粘合剂，则磁铁4可以可替代地在由卡盘22对准之前接触端盖5。在磁铁4已经粘附到第一端盖5之后,将粘合剂16米用到第二端盖6的配合面15或磁铁4的另一端10中之一或两者。然后将第二端盖6插到销21上，这再次形成略过盈配合。然后使端盖6接触磁铁4，使得在磁铁4和端盖6之间形成粘合剂结合部。然后保持子组件19较短时间，以确保在子组件19被从销21移除之前粘合剂16已完全固化。现在参照图4，借助第二夹具23将套筒7固定到子组件19。第二夹具23包括压机24、粘合剂浴槽25和位于粘合剂浴槽25中的固定件26。压机24包括销27，端部挡板28和O形环29沿该销27设置。O形环29邻近销27的自由端设置，而端部挡板28沿销27设置得较远。销27经由第二端盖6中的孔13插入子组件19中。销27被插入子组件19中直到端部挡板28邻接第二端盖6。销27与磁铁4以及端盖5、6形成间隙配合。端部挡板28和O形环29沿销27间隔开，从而当端部挡板28邻接第二端盖6时，O形环29设置在第一端盖5的孔12内。O形环29尺寸设置为与第一端盖5形成密封。固定件26包括基部30、从基部30向上延伸的支撑壁31，以及延伸穿过支撑壁31的多个通道32。支撑壁31形状为圆柱状，并且在其内直径范围内包括台阶33。穿过支撑壁31的通道32位于台阶33下方。基部30用于将支撑壁31设置在粘合剂浴槽25中的中心处，而通道32为粘合剂17提供流体通道。套筒7被放置在支撑壁31内。台阶33上方的支撑壁31的内直径尺寸设置为与套筒7形成间隙配合。台阶33下方的支撑壁31的内直径小于套筒7的外直径。因此，套筒7搁置在台阶33的顶部上。浴槽25使用粘合剂17填充，使得粘合剂17的高度覆盖套筒7的顶部。然后子组件19被降低到粘合剂浴槽25中，并且被压入套筒7内。第一端盖5的外直径和套筒7的内直径尺寸设置为使得第一端盖5和套筒7之间形成过盈配合。因此，当将子组件19被压入套筒7中时，第一端盖5刮掉并且去除可能捕获在套筒7内表面的任何气泡。另外，第一端盖5用作柱塞，将套筒7内的粘合剂17通过支撑壁31中的通道32驱出。O形环29阻止粘合剂17进入子组件19内部。台阶33下方的支撑壁31的内直径小于第一端盖5的外直径。将子组件19压入套筒7中，直到第一端盖5邻接支撑壁31中的台阶33，因而阻止子组件19的任何进一步的移动。支撑壁31中的台阶33因而用作用于子组件19的挡板。磁铁4的外直径和套筒7的内直径尺寸设置为使得磁铁4和套筒7之间形成间隙配合。因此，当将子组件19压入套筒7中时，在磁铁4和套筒7之间形成间隙。由于浴槽25中的粘合剂17的高度覆盖套筒7的顶部，因此粘合剂17立即填充形成在磁铁4和套筒7之间的间隙。而且，由于形成在第一端盖5和套筒7之间的过盈配合，将子组件19压入套筒7中积极有效地将粘合剂17吸入磁铁4和套筒7之间的间隙中。因此，在磁铁4和套筒7之间、沿磁铁4的整个长度形成粘合剂17的连续分布。第二端盖6的外直径和套筒7的内直径尺寸设置为使得第二端盖6和套筒7之间形成过盈配合。因此，当将子组件19完全压入套筒7中、且子组件19的进一步移动被支撑壁31中的台阶33阻止时，位于磁铁4和套筒7之间的粘合剂17被两个端盖5、6封入。套筒7的长度比子组件19的长度短。因此，在子组件19被完全压入套筒7中时，第二端盖6沿轴向延伸超出套筒7。将浴槽25填充至一高度，以当子组件19被完全压入套筒7中时，第二端盖6在粘合剂17的高度上方延伸。这则阻止粘合剂17进入子组件19内部。当子组件19被压入套筒7中时，由子组件19排出的粘合剂使浴槽25中的粘合剂17的高度升高。浴槽25因此包括溢流区域34，被排出的粘合剂可流入该溢流区域34中。因此，在子组件19被压入套筒7中时，浴槽内的粘合剂17的高度不显著改变。这则确保粘合剂17不浸没第二端盖6。在子组件19已经完全被压入套筒7中之后，所得的转子芯组件2被提升出粘合剂浴槽25。转子芯组件2被保持在浴槽25上方较短时间，以允许粘合剂从转子芯组件2外部脱除(drain)。在脱除后，使用水洗涤转子芯组件2，以去除任何残余粘合剂。然后将残余粘合剂从洗涤液回收，用于以后的再利用。然后转子芯组件2被从销27去除，并且被放置到烘箱中，于是位于磁铁4和套筒7之间的粘合剂17被固化。当将子组件19压入套筒7中时，粘合剂17被阻止进入子组件19的内部。这于是具有使磁铁4中的孔8保持没有粘合剂的优点。从而，提供了用于粘合剂的良好表面，该粘合剂随后被用于将钻子芯组件2固定到轴3。然而，在可替代方法中，可允许粘合剂17进入子组件19内部中。在将子组件19压入套筒7中之后，则将转子芯组件2的内部以及外部脱除并且洗掉粘合剂17。由于不需要在销27上采用O形环29，并且不需要控制浴槽25内的粘合剂17的高度，该替代方法潜在地简化转子芯组件2的制造。但是，该替代方法存在潜在的问题，即磁铁4的腐蚀。大多数磁铁材料在存在水的情况下将腐蚀，所述水用于洗涤转子芯组件2的残余粘合剂。磁铁4的孔8中的任何腐蚀都可能弱化磁铁4和轴3之间的粘合剂结合部。腐蚀可以通过事先涂覆或电镀磁铁4来避免。替换地，腐蚀可通过用非腐蚀性溶剂从转子芯组件2洗涤残余粘合剂来避免。但是，两种选择都可能提高制造成本。对于目前已经试验的特定磁铁和粘合剂，已经发现，即使在洗涤之后，粘合剂薄膜仍继续覆盖磁铁4的孔8。该粘合剂薄膜于是用作洗涤的隔离层，因而阻止磁铁4腐蚀。因此，即使在使用水进行洗涤时仍可避免腐蚀。现在参照图5，通过第三夹具35将转子芯组件2固定到轴3。第三夹具35包括卡盘36、保持件37和压机38。卡盘36垂直支撑轴3。保持件37包括金属块39，该金属块39具有沿一侧形成的V形通道。转子芯组件2通过磁力保持在该通道内，该磁力作用在磁铁4和金属块39之间。保持件37和卡盘36布置成使转子芯组件2被保持在轴3上方，并且穿过转子芯组件2的孔与轴3对准。压机38设置在保持件37上方，并且在转子芯组件2上进行第一向下冲压，使轴3被插入在第一端盖5的孔12中。轴3的外直径和第一端盖5的内直径尺寸设置为使轴3和第一端盖5之间形成过盈配合。然后将压机38缩回，粘合剂18被引入磁铁4的孔8中。使用分配管40将粘合剂18引入，该分配管40将预定量的粘合剂18递送到孔8的底部。然后压机38在转子芯组件2上进行第二次向下冲压，使轴3插入磁铁4的孔8中，然后插入到第二端盖5的孔13中。轴3的外直径和磁铁4的内直径尺寸设置为使轴3和磁铁4之间形成间隙配合。粘合剂18在轴3和磁铁4之间形成围绕轴3的端部的湿密封。轴3和第一端盖5之间的过盈配合形成气密密封。因此，当轴3被插入磁铁4中时，粘合剂18被吸入形成在轴3和磁铁4之间产生的间隙中。在轴3被插入穿过磁铁4并且插入第二端盖6中时，粘合剂18保持围绕轴3的湿密封。最终结果是在轴3和磁铁4之间沿磁铁4的整个长度形成粘合剂18的连续层。轴3的外直径和第二端盖6的内直径尺寸设置为使轴3和第二端盖6之间形成过盈配合。轴3仅部分地延伸到第二端盖6的孔13中。因此在轴3和第二端盖6之间仅沿孔13的一部分形成过盈配合。没有被吸入轴3和磁铁4之间的间隙中的过多粘合剂18聚集在孔13的其余部分中。粘合剂18都是厌氧和可UV固化的。因此，当将轴3插入第二端盖6的孔13中时，轴3和磁铁4之间的粘合剂18开始固化。然后将压机38缩回，并且将第二端盖6中的孔13暴露于UV光，以使保留在孔13中的过多粘合剂18固化。然后将完成的转子I从夹具35去除。当将轴3插入磁铁4的孔8中时，粘合剂18在轴3和磁铁4之间保持湿密封很重要。如果没有保持湿密封，则空气，而不是粘合剂，将被吸入轴3和磁铁4之间的间隙中，导致不完整的粘合剂层。因此，很重要的是，被引入磁铁4的孔8中的粘合剂18为足够的量，以确保在轴3被插入穿过磁铁4时保持湿密封。另一方面，如果太多的粘合剂18被引入，则第二端盖16中的孔13将不能保留额外的粘合剂。因此，预定量的粘合剂18被引入磁铁4的孔8中。该预定量考虑到了与转子I相关的各种公差，以确保保持湿粘合剂密封，并且确保过多粘合剂保留在第二端盖6的孔13中。如果粘合剂18在磁铁4中的孔8的最顶部处被引入，则粘合剂18的一部分可能在粘合剂18沿孔8向下流动时粘附到磁铁4。这于是将减少围绕轴3端部的粘合剂18的量。于是在轴3被插入穿过磁铁4时，可能没有保持轴3和磁铁4之间的湿密封。因此，使用分配管40来将粘合剂18递送到磁铁4中的孔8的底部。另外，为了促使粘合剂从轴3的端部流掉，使轴3的端部成圆形或锥形。通过上面所述的制造方法，在轴3和磁铁4之间沿磁铁4的整个长度形成粘合剂的连续层。因此，在轴3和磁铁4之间形成结实的粘结。通过采用与轴3形成密封的端盖5，当轴3被插入磁铁4中时，粘合剂18被积极有效地吸入轴3和磁铁4之间的间隙中。因此，可形成粘合剂18的连续层，而与轴3和磁铁4之间的间隙的尺寸无关。除了在轴3和磁铁4之间形成粘合剂18的连续层之外，在磁铁4和套筒7之间也形成粘合剂17的连续层。因此，在磁铁4的整个外表面11上，作用在磁铁4上的拉伸应力被从磁铁4传递到套筒7。因此，可避免磁铁4的额外的应变和可能的断裂。由于很多磁铁材料的物理性能，通常难以机加工具有相对紧的几何公差的孔的磁铁。通过将端盖5、6固定到磁铁4从而磁铁4的外直径与端盖5、6的内直径同中心对准，使磁铁4的外直径与轴3同中心对准，而与磁铁4的孔8中的任何偏心度无关。实际上，磁铁4的外直径相对于轴3将通常具有比磁铁4的内直径的同心度更小的同心度。现在将参照图6到8描述转子芯组件2的替代制造方法。包括磁铁4和端盖5、6的子组件19首先以与上面描述且在图3中示出的方式相同的方式装配。在将子组件19从夹具20去除之后，使用又一个夹具(未示出)将套筒7压在子组件19上。并不是将子组件19从图3的夹具20去除，然后使用不同的夹具将套筒7压到子组件19上，而是替代地使用相同的夹具20将套筒7压到子组件19上。由于端盖5、6和套筒7之间形成的过盈配合，在套筒7被压在子组件19上时，端盖5、6将要经受略微的收缩。但是，在端盖5、6和夹具20的销21之间形成的过盈配合可使收缩更困难。事实上，根据公差叠加，在没有施加额外的力和/或潜在地损坏套筒7的情况下不可能将套筒7压在子组件19上。作为对照，通过将子组件19从夹具20去除，然后采用单独的夹具来将套筒7压在子组件19上，端盖5、6中的孔12、13可保持自由(be kept free)。因此，使端盖5、6的收缩更容易，并且因而，可使用较小的力和/或在不损坏套筒7的情况下将套筒7压在子组件19上。在将套筒7压在子组件19上的过程中，套筒7和每一个端盖5，6之间形成过盈配合，并且在套筒7和磁铁4之间形成间隙配合。在该步骤中，没有粘合剂设置在磁铁4和套筒7之间的间隙中。与上面所述并且在图1中示出的实施例形成对照的是，端盖5中的一个包括沿端盖5的外表面形成的轴向凹槽41,如图6中所示。如图7中所示,轴向凹槽41在组件2的外部和磁铁4与套筒7之间的间隙之间提供管道。现在参照图8，在将套筒7压到子组件19上之后，形成的组件2被放置在容器42中，用于真空浸溃。将组件2浸在设置在容器42中的粘合剂17中。然后将容器42密封，并且将容器42中的压力降低来形成局部真空(例如约0.01托)。该局部真空将空气从容器42、粘合剂17和组件2去除。将局部真空保持一段时间(例如10分钟)，以确保充分脱气。然后将容器42中的压力增大到大气压。这使容器42中的粘合剂17被经由端盖5中的凹槽41驱入到磁铁4和套筒7之间的间隙中。然后将容器42保留在大气压力下一段时间(例如2分钟)，以允许粘合剂17渗透到磁铁4和套筒7的表面中的各个孔隙(例如小孔和裂缝)。然后将组件2提升出粘合剂贮存器，并且允许其脱除。脱除后，将组件2放置在冷水浴槽中，以为组件2洗去任何残余粘合剂。随后将残余粘合剂从洗涤液回收，用于再利用。最后，将转子芯组件2放置到热水浴槽中充分长的一段时间，以使位于磁铁4和套筒7之间的粘合剂17固化。端盖5中的凹槽41提供管道，通过该管道，空气可被从磁铁4和套筒7之间的间隙排出，并且粘合剂17可被引入到所述间隙。通过采用真空浸溃，形成在磁铁4和套筒7之间的粘合剂层17基本上没有孔隙。因此，在磁铁4的整个外表面11上，作用在磁铁4上的拉伸应力被从磁铁4传递到套筒7。端盖5中的凹槽41具有这样的尺寸，其允许粘合剂17在浸溃过程中进入，但是限制粘合剂17在随后的运输和洗涤过程中渗漏。凹槽41的该尺寸将因此取决于所用的粘合剂17的粘性。虽然图6中示出的端盖5具有一个凹槽41，但是可设置另外的凹槽。另外的凹槽可提高脱气速度，因而缩短在降低的压力下所需的时间。在另一个端盖6中也可包括一个或多个凹槽。但是，在两个端盖5、6中都设置凹槽可增大粘合剂在运输和洗涤过程中从间隙渗漏的可能性。图6的端盖5中的凹槽41是线性的。但是，凹槽41可等同地为非线性的。例如，凹槽41可能是旋绕的或螺旋的。非线性凹槽的使用可有助于降低粘合剂17在运输和洗涤过程中的潜在损失。而且，端盖5可以可想像地包括通孔而不是具有凹槽41，空气可通过所述通孔从磁铁4和套筒7之间的间隙排出，并且粘合剂17可通过所述通孔被引入到磁铁4和套筒7之间的间隙中。上面描述的真空浸溃方法通常称为湿真空浸溃。但是可等同地采用其他真空浸溃方法。例如，可使用干真空浸溃方法。另外，容器42中的压力可被增大到超过大气压的压力，而不是将该压力增大到大气压，。在上面所述的方法中，通过首先将端盖5、6固定到磁铁4以形成子组件19，然后将该子组件19冲压到套筒7中来制造转子芯组件2。但是，当采用真空浸溃时，可在不必须首先装配子组件19 (即不必须将端盖5、6固定到磁铁4)的情况下制造转子芯组件2。例如，可通过将第一端盖5冲压入套筒7中来装配转子芯组件2，其中所述端盖5形成过盈配合。磁铁4可然后被压入套筒7中，以邻接第一端盖5。磁铁4可具有与套筒7形成过渡配合或松过盈配合的直径。因此，磁铁4的外直径相对于端盖5、6的外直径同中心对准，因而相对于端盖5、6的内直径同中心对准。最后，第二端盖6被压入套筒7中，以邻接磁铁4，其中第二端盖6与套筒7形成过盈配合。虽然磁铁4与套筒7形成过渡配合或轻微过盈配合，但是仍存在磁铁4没有与套筒7接触的位置，即仍存在磁铁4和套筒7之间具有间隙的位置。然后组件2被放置到容器42中，并且以上面所述方式经受真空浸溃。因此，当采用真空浸溃时，可在不需要将端盖5、6直接固定到磁铁4的情况下制造转子芯组件2。在上面所述的各种方法中，使用不同的粘合剂16、17、18来将端盖5、6固定到磁铁4，将套筒7固定到磁铁4，以及将轴3固定到磁铁4。该原因是为了不同的目的而使用每一种粘合剂。例如，将端盖5、6固定到磁铁4，其意图是将磁铁4的外直径与端盖5、6的内直径同中心对准。但是端盖5、6不需要将磁铁4保持到轴3 ;该任务替代地由设置在轴3和磁铁4之间的粘合剂18执行。端盖5、6和磁铁4之间的粘合剂16的强度不是特别重要。因此，为了简化制造工艺，端盖5、6被使用在大气湿度下相对快速固化的粘合剂16固定到磁铁4，该粘合剂16例如为Loctite 435。由于该粘合剂在大气湿度下固化，并且具有相对快速的固化时间，因此该粘合剂不适用于将磁铁4固定到套筒7，或将磁铁4固定到轴3。磁铁4和套筒7之间的粘合剂17用于将径向或周向应力从磁铁4传递到套筒7。因此粘合剂17的主要要求是渗透和填充磁铁4和套筒7的表面中的各孔隙的能力。因此，在磁铁4和套筒7之间采用低粘性的浸溃粘合剂。由于转子芯组件2的该制造方式，粘合剂17是可相对容易地被从转子芯组件2的外部洗涤掉的粘合剂。适当的粘合剂为AsecAS-6704。该特定的粘合剂可热固化，这是上面所述制造方法涉及在洗涤后热固化转子芯组件2的原因。轴3和磁铁4之间的粘合剂18必须能够抵抗旋转过程中作用在轴3和磁铁4之间的剪切力。因此，对于该粘合剂18而言最重要的标准是剪切强度。适当的粘合剂为AsecAS-5503。该特定的粘合剂可通过UV或通过热而厌氧地固化。因此，轴3和磁铁4之间的粘合剂18可以厌氧方式固化，而聚集在第二端盖6的孔13中的额外的粘合剂18可通过UV光而固化。替代地,轴3和磁铁4之间的粘合剂18可通过热固化，或通过UV光固化，例如如果采用透明的端盖5、6。因而到目前为止已经描述了转子I及其制造方法的特定实施例。但是，可在不偏离本发明的范围的情况下对转子I和/或制造方法做出修改。例如，端盖5、6不必由塑料制成。但是塑料的使用降低转子I的成本和重量。另外，塑料端盖5、6不会不利地干扰或扭曲磁铁4的磁通量，并且不易受感应加热的影响。套筒7同样不必由碳纤维合成物形成。可等同地使用通常用于加固套筒的其他材料，例如不锈钢或inconei 。套筒7用于对抗旋转期间作用在磁铁4上的径向应力。但是，根据转子I的预期最大速度以及磁铁4的物理性质，套筒7可以使不必要的，且可被省略。提供两个端盖5、6，其每一个与轴3形成过盈配合，这使磁铁4更好地相对于轴3对准。但是，两个端盖5、6不是将磁铁4固定到轴3必不可少的。第一端盖5和轴3形成密封，该密封将粘合剂18吸入到磁铁4和轴3之间的间隙中。第二端盖6可因此被省略。当将转子芯组件2固定到轴3时，如图5中所示，轴3不完全延伸穿过第二端盖6的孔13。额外的粘合剂18于是聚集在孔13中没有被轴3占据的部分中。在可替代实施例中，轴3可完全延伸穿过第二端盖6。轴3和/或第二端盖6的孔13于是成形为限定出一间隙，额外的粘合剂18聚集在该间隙中。例如，孔13的上部可斜切，或轴3的端部可为台阶状。然而轴3继续与第二端盖6中的孔13的下部形成过盈配合。额外的粘合剂18于是聚集在孔13的上部中。在提到将特定部件冲压入另一个部件的情况中，应理解可采用相反式。例如，在最先描述的装配转子芯组件2的方法中，套筒7被放置到粘合剂浴槽25中，然后子组件19被降低并且被冲压入套筒7中。但是，等同地，子组件19可首先被放置到粘合剂浴槽25中，然后套筒7被降低并且被冲压在子组件19上。在该情况下，粘合剂浴槽25可包括中心支撑销，其将子组件19保持并且设置在浴槽25中。作用在套筒7上的压机则可包括开口，在套筒7被冲压到子组件19上时，套筒7内的空气自由地通过该开口排出。
权利要求
1.一种制造转子的方法，该方法包括: 提供轴； 提供转子芯组件，该转子芯组件包括磁铁和固定到该磁铁的一端的端盖，磁铁和端盖中的每一个具有孔，该孔尺寸设置为使得所述轴在插入所述孔中时与磁铁形成间隙配合，与端盖形成过盈配合； 将所述轴插入端盖的孔中； 将粘合剂引入磁铁的孔中； 将轴插入磁铁的孔中，粘合剂在轴和磁铁之间产生湿密封，以使粘合剂被吸入到磁铁和轴之间形成的间隙中；和 使粘合剂固化。
2.如权利要求1中所述的方法，其中，端盖通过粘合剂被固定到磁铁。
3.如权利要求2中所述的方法，其中，端盖通过与被引入到磁铁的孔中的粘合剂不同的粘合剂固定到磁铁。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括将端盖固定到磁铁，以使所述磁铁的外直径和所述端盖的内直径同中心。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转子芯组件包括又一个端盖，该又一个端盖固定到磁铁的相对端，所述又一个端盖具有孔，该孔尺寸设置为与轴形成过盈配合，所述方法包括将轴插入所述又一个端盖的孔中。
6.如权利要求5中所述的方法，其中，所述轴与所述又一个端盖中的孔的仅一部分形成过盈配合，并且额外的粘合剂被保持在孔的其余部分中。
7.如权利要求5或6中所述的方法,其中,所述转子芯组件包括套筒,该套筒围绕磁铁和端盖。
8.一种转子，包括固定到轴的转子芯组件，其中，转子芯组件包括磁铁和固定到磁铁的一端的端盖，磁铁和端盖中的每一个具有孔，轴延伸到所述孔中，所述端盖与所述轴形成过盈配合，所述磁铁和所述轴形成间隙配合，且粘合剂设置在所述磁铁和所述轴之间的间隙中。
9.如权利要求8中所述的转子，其中，所述端盖通过粘合剂固定到所述磁铁。
10.如权利要求9中所述的转子，其中，所述端盖通过与设置在所述磁铁和所述轴之间的粘合剂不同的粘合剂固定到所述磁铁。
11.如权利要求8到10中任一项所述的转子，其中，所述转子芯组件包括又一个端盖，所述又一个端盖固定到所述磁铁的相对端，所述又一个端盖具有孔，所述轴延伸到该孔中且形成过盈配合。
12.如权利要求11中所述的转子，其中，所述轴与所述又一个端盖中的孔的仅一部分形成过盈配合，并且粘合剂设置在所述孔的其余部分中。
13.如权利要求11或12中所述的转子，其中，所述转子芯组件包括套筒，该套筒围绕所述磁铁和端盖。
14.如权利要求13中所述的转子，其中，所述套筒与所述磁铁形成间隙配合，与所述端盖中的每一个形成过盈配合，并且粘合剂设置在所述磁铁和所述套筒之间的间隙中。
15.如权利要求14中所述的转子，其中，设置在所述磁铁和所述套筒之间的粘合剂与设置在所述磁铁和所述轴之间的粘合剂不同。
16.如权利要求14或15中所述的转子，其中，所述端盖通过与设置在磁铁与套筒之间以及设置在磁铁与轴之间的粘合剂不同的粘合剂固定到所述磁铁。
17.如权利要求11到16中任一项所述的转子，其中，所述端盖被固定到所述磁铁，使得所述磁铁的外直径和所述端盖的内直径同中心。
18.根据权 利要求9到17中任一项所述的转子，其中，所述端盖由塑料形成。
全文摘要
一种转子，其包括固定到轴的转子芯组件。该转子芯组件包括磁铁和固定到磁铁一端的端盖。磁铁和端盖中的每一个具有孔，轴延伸到所述孔中。端盖与轴形成过盈配合。磁铁与轴形成间隙配合，粘合剂设置在磁铁和轴之间的间隙中。另外，提供一种制造转子的方法。该方法包括将轴插入端盖的孔中。粘合剂则被引入到磁铁的孔中，且轴被插入磁铁的孔中，从而粘合剂被吸入到限定在磁铁和轴之间的间隙中。
文档编号H02K1/27GK103181061SQ201180051285
公开日2013年6月26日 申请日期2011年8月3日 优先权日2010年8月24日
发明者D.艾奥恩斯, D.M.琼斯 申请人:戴森技术有限公司