极片粘接的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造轴向通量永磁体机器的定子的壳体的方法，且更具体地涉及形成具有磁性元件的精密公差(closely-toleranced)的一体化结构的方法;并涉及通过该方法制造的壳体;以及涉及结合该壳体的机器。
【背景技术】
[0002]本说明书所关心的是轴向通量永磁体机器。概括地说，这些机器具有绕着轴布置的圆盘形或环形转子和定子结构。一般地，定子包括一组线圈，每个线圈均平行于轴，且转子承载一组永磁体并被安装在轴承上，以使得它可由定子的场驱动而圈绕着轴旋转。图1a示出轴向通量机器的一般配置，其具位于定子S的两侧的一对转子R1、R2(虽然在较简单的结构中可省略其中一个转子)。可以看到，在转子和定子之间有空气间隙G，且在轴向通量机器中，穿过空气间隙的通量的方向大体上是轴向的。
[0003]取决于转子上的北极和南极的布置，轴向通量永磁体机器可具有不同的配置。图1b示出圆环NS(北极-南极)机器、圆环NN(北极-北极)机器(由于NN(北极-北极)布置需要通量流经磁轭的厚度，因此其具有较厚的磁轭)和YASA(无磁轭和分段电枢)拓扑的基本配置。有关YASA电机的现有【背景技术】可以在发明人之前公开的专利申请中(例如W02010/092402)找到。
[0004]图示的YASA拓扑示出穿过两个线圈的横截面，交叉影线区域示出了环绕每个线圈的绕组。如可认识到的，不使用定子磁轭可大大节省重量和铁损，但移除定子磁轭的缺点是:a)定子的结构强度(本来由铁提供的)的下降，即使由于YASA拓扑作为紧凑型设计可导致非常大的应力而可能存在对强度增大的需要，以及b)损失了热从定子线圈逸出的路线。为了解决这两个问题，即YASA设计的高扭矩密度和大量的热的产生，定子的壳体应提供大的强度和刚度以解决扭矩要求，且也应限定可被供应有用于机器的冷却剂的室。从图1b中可进一步认识到，为了有效的操作(在高磁阻的空气间隙中的最小损失)，在转子和定子之间的间隙应尽可能小。
[0005]轴向通量永磁体机器(特别是具有YASA拓扑的机器)的定子组件壳体的期望特征引致相互冲突的需求。常规制造技术不能够充分地组合期望的特征。可在例如EP0063403A、US2001/0028128和US2008/0292858中找到涉及生产加强物品的一般背景现有技术。发明人之前在W02012/022974中描述了蛤壳型壳体，其中定子线棒(其上缠绕有定子线圈)的垫座被包覆成型到壳体的径向壁内。然而实际上，要形成这样的结构已被证明是很难的。在转子和定子之间实现非常小的间隙(优选地大约1.5_或更小的间隙)是特别困难的。
【发明内容】
[0006]因此，本发明提供了一种用于制造轴向通量永磁体机器的定子的壳体的方法，所述机器具有定子和转子，定子包括缠绕在相应的定子线棒上并绕着机器的轴以一定间隔周向地布置的一组线圈，转子承载一组永磁体并安装成绕着所述轴旋转，以及其中所述转子和定子沿着所述轴间隔开以在其间限定间隙，其中在所述间隙中机器的磁通量大体在轴向方向上，该方法包括:通过下列操作将所述定子的壳体的径向壁制造成位于在所述转子和所述定子之间的所述间隙中:提供聚合物材料膜;当所述聚合物可模制时，将定子线棒的组的至少端部或垫座压入所述聚合物材料膜，其中至少一个定子线棒的端部或垫座由多孔磁性材料制成；固化所述聚合物以将定子线棒的组的所述端部或垫座保持在其相应的位置；以及使用所述径向壁制造所述壳体;其中在所述压入时，所述膜的所述聚合物与所述多孔磁性材料粘结，以将所述定子线棒的组粘接到所述聚合物。
[0007]在一些优选实施方式中，定子线棒由软磁复合物(SMC)材料形成，SMC材料为与电绝缘材料(例如玻璃)的涂层粘结在一起的粉末状磁性材料(例如铁)。这使SMC具有良好的导率和磁饱和以及相对较高的电阻。因此成，这种材料可以是连续的，而不是例如层压的。如先前所述，定子线棒可以分三个部分利用SMC制造，这三个部分包括具有粘结到两端的垫座的极片。任选地，如在先前的专利公开W02010/092403中所描述的，可采用沿线圈轴对准的细长磁性粒子。
[0008]出人意料的是，当被加热的SMC定子线棒被压入聚合物时，粘结被形成。据信(不希望被理论束缚)，这是由于聚合物扩散到定子线棒内和/或在SMC中的有机材料扩散到聚合物膜的表面上。
[0009]如前所述，在一些优选实施方式中，多孔磁性材料包括软磁复合物(SMC)。然而，原则上，相同的技术可以用于可以形成定子线棒/垫座的其它磁性材料，其中这些材料例如由于层压表现出一些多孔性。因此，该技术的一些实施方式还包括利用层压的定子线棒/垫座。
[0010]在一些实施方式中，定子线棒的端部或垫座的大体整个面与膜粘接。在一些其它实施方式中，膜设置有一组孔，定子线棒的端部/垫座的面适于容纳在所述孔内，与膜的远侧齐平。可在定子线棒(特别是端部/垫座)的暴露表面的边缘周围设置凸缘或台阶(连续的或以一定间隔的位于边缘周围)。然后，该凸缘或台阶的表面可与膜的表面粘结。任选地，一个或多个附加的叠层可被覆盖到端部/垫座上，以将它们保持在机器的径向壁内。更一般地，该膜可以由多个薄层形成，如在下面将进一步描述的一些实施方式中，薄层为纤维增强的。在一些实施方式中，定子线棒的端部或垫座是与定子线棒本身是一体的。但是，定子线棒的垫座可能粘结到膜，然后再附连到定子线棒的磁芯(线圈缠绕在该磁芯上)。
[0011]优选地，该膜是纤维增强的。从广义上讲，该聚合物的纤维增强使得定子线棒(一般在其端部有垫座)能够被压入该膜而不穿过该膜，即该增强抑制线棒穿过薄膜。因此，纤维增强聚合物的膜可以非常薄，例如小于Imm或小于0.5mm的厚度。这允许在定子线棒的端部(垫座)和空气间隙之间的膜厚度的非常精确的控制。该厚度可以在I_500μπι的范围内，更优选在1_300μπι的范围内。在一些实施方式中，加强纤维可以是平纹纤维(玮线通过一个经纱之上且通过下一个经纱之下)。在一些实施方式中，纤维被加以排列(在辊之间用压力/热处理)，因为这可帮助实现均匀、薄的膜厚度。纤维可包括例如玻璃、碳、玄武岩或芳族聚酰胺。
[0012]因此，本发明的一个相关的方面还提供一种用于制造轴向通量永磁体机器的定子的壳体的方法，所述机器具有定子和转子，定子包括缠绕在相应的定子线棒上并绕着机器的轴以一定间隔周向地布置的一组线圈，转子承载一组永磁体并安装成绕着所述轴旋转，以及其中所述转子和所述定子沿着所述轴间隔开以在其间限定间隙，其中在所述间隙中所述机器的磁通量大体在轴向方向上，该方法包括通过下列操作将所述定子的壳体的径向壁制造成位于在所述转子和所述定子之间的所述间隙中:提供纤维增强的聚合物材料膜；当所述聚合物可模制时，将定子线棒的组压入所述纤维增强聚合物材料膜，其中所述增强抑制所述定子线棒穿过所述膜；固化所述聚合物以将定子线棒的组保持在其相应的位置；以及使用所述径向壁制造所述壳体。
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