入到模具10中的粉末14的量、粉末14在模具10中的分布和向下力的大小中的公差)，因此在完成的磁体I的长度中存在公差。另外，在线圈3的初始长度中存在公差。但是，由于线圈3与包覆粘结剂的粉末14 一起压缩，因此完成的磁体I具有沿复合本体2的整个长度延伸的嵌入线圈3，而与制造公差无关。
[0041]在磁体I的制造方面，由带形成线圈3具有两个好处。首先，带提供较大的表面积，粘结剂8可在该较大的表面积上结合到线圈3。第二，可使用具有相对弱轴向刚度的线圈3而不折损径向刚度。在具有相对弱轴向刚度时，线圈3不影响形成磁体I所需的压缩力。另外，当磁体I从模具10移除时，线圈3的回复力相对较弱。因此在固化之前或固化过程中，几乎不存在磁体I断开的危险。另外，磁体I中的内部轴向应力相对较小。
[0042]上面所述的实施例的线圈3是有弹性的，这也就是说，当压缩时，线圈3产生回复力。但是，线圈3不一定是弹性的。当制造磁体I时，重要的仅是线圈3能够被压缩。线圈3是弹性的不重要。实际上，采用不是弹性的或几乎不具有弹性的线圈3是有利的，从而最小化完成的磁体I中的内部轴向应力。
[0043]当采用上述方法时，线圈3首先被放置到模具10中，然后将磁性粉末14引入。结果，相对小的磁性粉末14围绕线圈3的底部匝。因此存在压缩时，线圈3的底端穿透复合本体2的下端6的风险。为了避免该情况发生，可在插入线圈3之前将少量的磁性粉末14放置到模具10中。替代地，线圈3可以直的沿轴向延伸的端部终止。然后磁体I以如上面所述的相同的方式制造。线圈3的直端部于是确保磁性粉末14能到达线圈3的端部匝下方和上方。
[0044]在上面所述的方法中，磁体I在模制之后被移除，并且放置到加热炉中以将粘结剂8固化。但是，不是所有的粘结剂需要高温来固化。例如，粘结剂8可在由压机15施加的压缩力下固化，或粘结剂8可在室温下固化。因此模制后在高温下固化磁体I不是必须的。
[0045]压缩模制具有使磁体I可使用相对少量的粘结剂制造的优点。结果，可获得具有相对良好磁性能的磁体I。然而，磁体I也可通过注射模制制造。例如，磁性粉末7和粘结剂8的复合物可加热来形成熔体，该熔体然后被注射到容纳线圈3的模具中。虽然注射成型能够形成不规则形状的磁体，但是通常需要大量的粘结剂来使熔体具有所需粘度。这进而导致磁体具有较差的磁性能。
[0046]用于复合本体2的磁性粉末7和粘结剂8的具体选择不被认为与本发明相关。可使用通常用于粘结磁体的制造中的任何磁性粉末7和粘结剂8。
[0047]线圈3用于在随后的旋转过程中抵抗作用在磁体I上的径向和周向应力。因此，用于线圈3的材料选择以及线圈3的厚度和节距将取决于应力的大小。用于线圈3的适当的备选材料包括大部分金属，其具有相对高的刚度和抗拉强度，并且将与粘结剂8形成良好的结合。然而可同样使用其他材料，包括塑料。
[0048]在高温下将磁体I固化可导致磁体I显著热膨胀。替代地，磁体I操作所需的温度范围可导致显著的热膨胀。复合本体2和线圈3的热膨胀系数可能不同。因此，复合本体2和线圈3将以不同的量膨胀和收缩。高温下，复合本体2变软，并且因而可通过复合本体2的粘滞变形适应本体2和线圈3的热膨胀中的任何差异。但是，当磁体I冷却时，复合本体2变硬。因此本体2和线圈3的热收缩中的差异不可能全部通过复合本体2的粘滞变形来适应。如果线圈3的热膨胀系数大于复合本体2的，则线圈3将在冷却过程中以较大的量收缩。如上面所说明的，大部分粘结剂在抵抗剪切应力方面相对较好，但是在抵抗拉伸应力方面相对较差。因此，当磁体I冷却时，低密度区域形成在复合本体2中，位于线圈3的外边缘处。
[0049]低密度区域的尺寸和密度取决于复合本体2和线圈3的热膨胀系数中的差异等。特别地，当系数中的差异增大时，低密度区域的尺寸增大和/或低密度区域的密度降低。当低密度区域的尺寸增大和/或线圈3的节距减小时，出现围绕线圈3的一匝形成的低密度区域与围绕相邻匝形成的低密度区域结合的点。最终结果是出现位于线圈3周围的连续的低密度区域。该连续的低密度区域使复合本体2的抗拉强度变弱。因此，在磁体I的旋转过程中产生的拉伸应力可使复合本体2在低密度区域处分裂为两半。
[0050]申请人已经发现，当引入线圈3的磁体I经受拉伸应力时，复合本体2失效的可能性在线圈3的热膨胀系数超过复合本体2的两倍时和/或线圈3的节距小于Imm时显著增大。也就是说，磁体I由于低密度区域的失效取决于很多其他因素。例如，磁体I固化的特定温度、磁体I随后冷却的速率和复合本体2的粘度都可能影响低密度区域的尺寸和密度。然而，采用热膨胀系数不大于复合本体2的两倍和/或节距不小于1_的线圈3是有利的。
[0051]到此参照了具有嵌入在复合本体2中的线圈3的磁体I。但是，磁体I可通过在复合本体2中嵌入交替的一个或多个增强元件来增强。例如，图3示出其中多个垫圈16被嵌入复合本体2中的磁体I。垫圈16围绕孔4，并且沿孔4的长度轴向地间隔开。垫圈16，其沿径向最厚，提供与上面对线圈3描述的非常相同的优点。实际上，线圈3可被视为多个连接的垫圈。
[0052]通过采用垫圈16，可具有内径和外径对应于复合本体2的内径和外径的增强元件。于是粘结剂8在较大的表面积上粘结到每一个增强元件。结果，作用在复合本体2上的拉伸应力可更好地传递给增强元件。另外，由于粘结剂8通常在抵抗剪切应力方面较好，因此可避免或在尺寸方面显著降低复合本体2中热诱发的低密度区域。而且，由于垫圈16沿径向较厚，因此可采用轴向较薄的增强元件而不折损径向刚度。然而，垫圈的内径和外径对应于复合本体2的内径和外径不是必须的。
[0053]具有嵌入的垫圈16的磁体I可以与上面针对线圈3所述的类似的方式制造。例如，少量的包覆粘结剂的磁性粉末14可被引入模具10中，之后垫圈16被放置到模具10的销12上。然后进一步将磁性粉末14引入模具10中，以覆盖垫圈16，之后将又一个垫圈16放置到销12上。然后重复该过程，直到将模具10填充到所需高度。然后压机15施加向下的力，并且压缩模具10内的磁性粉末14和垫圈16，以形成整体磁体I。如果需要，磁体I可从模具10移除，放置到加热炉中，并且加热，以将粘结剂8固化。
[0054]现在将参照图4描述具有嵌入垫圈16的磁体I的替代方法。多个环状磁体17被放置到夹具19的销18上。每一个环状磁体17由磁性粉末7和粘结剂8的复合物形成，该复合物可固化或半固化。垫圈16被设置在每一对环状磁体17之间。垫圈16由预浸渍材料，即使用粘结剂浸渍的增强纤维(例如碳、芳纶或玻璃纤维)复合物形成。每一个垫圈16相对较薄，并且可通过冲压预浸渍带或板形成。然后压机20施加向下力在环状磁体17和垫圈16上，以形成整体磁体I。向下力相对较小，并且仅用于确保发黏的垫圈16与环状磁体17形成良好的表面接触。然后将磁体I从夹具19取下，放置到加热炉中，并且在高温下固化。
[0055]将预浸渍材料用于垫圈16具有若干优点。首先，预浸渍材料通常具有相对高的刚度和抗拉强度。第二，与具有高刚度和抗拉强度的其他材料，特别是金属相比较，预浸渍材料的热膨胀系数可能与复合本体2的更紧密相配。第三，预浸渍材料粘结剂通常发黏。因此，在将垫圈16设置在环状磁体17之间后，所得组件可方便地从夹具18升起，并且放置在加热炉中进行固化。然而，尽管具有前述优点，但是垫圈16由预浸渍材料形成不是必须的。例如，垫圈16可由金属形成。
[0056]与垫圈16是否由预浸渍材料形成或环状磁体17是否固化或半固化无关，重要的是垫圈16和环状磁体17中的至少一个包含可固化粘结剂。磁体I可于是通过将垫圈16放置在环状磁体17之间并且将粘结剂固化来制造。根据使用的粘结剂类型，可获得用于将粘结剂固化的各种选择，例如加热、压力、UV光。
[0057]术语“垫圈”应理解为意指平直环。但是该环是圆形的并不是必须的。例如，环可以是方形或六边形的。这因而在垫圈16从预浸渍带或板冲压时将更有效利用预浸渍材料。因此，以更一般意义来说，术语“垫圈”应理解为意指具有孔的平直元件。
【主权项】
1.一种转子，包括固定到磁体的轴，所述磁体包括具有孔的复合本体和嵌入该本体中的多个增强元件，其中所述轴固定在所述孔中，所述本体包括磁性粉末和粘结剂，所述增强元件通过该粘结剂而嵌入在所述本体中并且在该本体中沿轴向间隔开，并且每个增强元件包括围绕本体中的孔的垫圈。2.如权利要求1所述的转子，其中每个垫圈沿径向方向最厚。3.如权利要求1或2所述的转子，其中每个垫圈与孔相邻。4.如权利要求1到3中任一项所述的转子，其中每个垫圈具有不大于复合本体的热膨胀系数两倍的热膨胀系数。5.一种制造磁体的方法，所述方法包括: 提供具有销的模具； 将多个垫圈放置在销上； 将包覆粘结剂的磁性粉末引入到模具中，使得垫圈沿着销由粉末沿轴向间隔开；和 轴向压缩粉末和垫圈。6.如权利要求5所述的方法，其中垫圈由预浸渍材料形成。
【专利摘要】公开了一种磁体(1)包括复合本体(2)和嵌入在本体(2)中的至少一个增强元件(3，16)，增强元件(3，16)围绕本体(2)中的孔(4)。另外，还公开了制造磁体(1)的方法。
【IPC分类】H01F41/02, H01F7/02, H02K15/03, H02K1/27
【公开号】CN104953741
【申请号】CN201510441655
【发明人】D.琼斯
【申请人】戴森技术有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2011年9月2日
【公告号】CN103140901A, EP2619777A1, EP2619777B1, EP2942797A1, US8736410, US8741088, US20120074806, US20130146206, WO2012038716A1