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CN1618159A - 用于电动机的磁通环 - Google Patents

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CN1618159A CNA018123988A CN01812398A CN1618159A CN 1618159 A CN1618159 A CN 1618159A CN A018123988 A CNA018123988 A CN A018123988A CN 01812398 A CN01812398 A CN 01812398A CN 1618159 A CN1618159 A CN 1618159A
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Abstract

一种用于一电动装置的电动机的磁通环，它具有一个装在电动机的电机外壳内的环。至少一个磁铁在该环上。所述的至少一个磁铁包括一个由一种各向同性磁性材料形成的部分和一个由各向异性磁性材料形成的部分。各向同性磁性材料最好被各向异性磁性材料夹着。磁铁分两次注料地被模塑到磁通环上。

Description

用于电动机的磁通环
技术领域
本发明涉及交流电动机和直流电动机，确切地说，本发明涉及用于电动机的磁通环。
背景技术
为改善电动机性能，采用了稀土磁铁，例如注塑复合型钕铁硼磁铁。但是，注塑复合型钕铁硼磁铁的额定工作温度一般在120℃范围内。因此，电动装置只能在这个限定温度范围内工作。此外，注塑复合型钕铁硼磁铁且特别是各向同性的钕铁硼磁铁很难在径向上被磁化。当使用能够实现径向磁场取向的各向异性材料时，材料成本明显增加。
发明内容
本发明给现有技术配备了产生更高的热性能的电机磁铁。所述磁铁也更容易磁化，从而使磁铁的径向分量指向磁通环的中心。另外，磁铁是物有所值的。
根据本发明的第一方面，一个电动机的磁通环包括一个装在电动机的电机外壳内的环。至少一个磁铁被安置在该环上。所述的至少一个磁铁包括一个由一种各向同性磁性材料形成的部分和一个由各向异性磁性材料形成的部分。通常，这两个磁铁部分由各向同性磁性材料和各向异性磁性材料形成。各向同性磁性材料以及各向异性磁性材料是磁粉。此外，各向同性磁性材料以及各向异性磁性材料处于一种能够使所述材料被注塑到该环上的树脂中。各向同性磁性材料部分被如此夹在各向异性磁性材料部分之间，即各向同性磁性材料部分位于一段40°-50°的圆弧上。磁铁本身位于一段围绕该环的约140°的圆弧上。各向同性磁性材料部分通常位于电动机的磁极上。
根据本发明的第二方面，一种磁通环制造方法包括：形成一个具有一固定机构的环；将该环放在一个模具中；将第一各向同性磁性材料模塑到该环上，由此一来，该固定机构把该各向同性磁性材料固定在环上；靠近第一各向同性磁性材料地将第二各向异性磁性材料模塑到该环上，所述固定机构将第二各向异性磁性材料固定在该环上。此外，各向异性磁性材料被模塑到第一各向同性磁性材料的两侧上。第一各向同性磁性材料是在没有磁场的情况下进行模塑的。第二各向异性磁性材料是在存在约1400amp/meter-1600amp/meter的磁场的情况下进行模塑的。另外，第一各向同性磁性材料是沿该环的一段40°-50°的圆弧进行模塑的。第二各向异性磁性材料是如此沿圆形模塑的，即磁铁覆盖了约140°圆弧。
根据本发明第三方面，一台电动机包括一个具有一个磁通环的定子组件。该磁通环包括一个环形外壳。至少一个模塑磁铁被容放在外壳上。至少一个磁铁位于该环上。所述的至少一个磁铁包括一个由一种各向同性磁性材料形成的部分和一个由各向异性磁性材料形成的部分。通常，这两个磁铁部分由各向同性磁性材料和各向异性磁性材料形成。各向同性磁性材料以及各向异性磁性材料是磁粉。此外，各向同性磁性材料以及各向异性磁性材料处于一种能够使所述材料被注塑到该环上的树脂中。各向同性磁性材料部分被如此夹在各向异性磁性材料部分之间，即各向同性磁性材料部分位于一段40°-50°的圆弧上。磁铁本身位于一段围绕该环的约140°的圆弧上。各向同性磁性材料部分通常位于电动机的磁极上。另外，该电动机包括一个可在定子组件内转动的电枢。一个整流器可以在电枢内转动并且通过一个轴与电枢相连。一个电刷组件与该整流器相连。
根据本发明第四方面，一台电动装置包括一个其中装有电动机的外壳。该电动机包括一个具有一磁通环的定子组件。该磁通环包括一个环形外壳。至少一个磁铁容放在该外壳上。一个在外壳上的固定机构将所述的至少一个磁铁保持在该环形外壳上。所述的至少一个磁铁包括一个由一种各向同性磁性材料形成的部分和一个由各向异性磁性材料形成的部分。通常，这两个磁铁部分由各向同性磁性材料和各向异性磁性材料形成。各向同性磁性材料以及各向异性磁性材料是磁粉。此外，各向同性磁性材料以及各向异性磁性材料处于一种能够使所述材料被注塑到该环上的树脂中。各向同性磁性材料部分被如此夹在各向异性磁性材料部分之间，即各向同性磁性材料部分位于一段40°-50°的圆弧上。磁铁本身位于一段围绕该环的约140°的圆弧上。各向同性磁性材料部分通常位于电动机的磁极上。此外，电动机包括一个可在该定子组件中转动的电枢。一个整流器可在该电枢中转动并通过一个轴与该电枢相连；一个电刷组件与该整流器相连；此外，电动装置包括一个电源和一个与该电动机轴相连的输出件。一个操作件被电连接在该电动机与电源之间并用于给该电动机供电和断电。当所述电动机被通电时，该输出件转动。
根据对优选实施例的描述以及所附的权利要求书和附图，本发明的其它目的和优点将变得一清二楚，或者可以通过实施本发明而知晓这些目的和优点。
附图说明
图1示出了一个按照本发明的电动装置的截面图。
图2示出了一个按照本发明的磁通环的透视图。
图3是沿图2的线3-3的横截面图。
具体实施方式
翻到图1，用参考数字10示出并标记一个根据本发明的电动装置。该电动装置如图所示地是钻机。但是，使用电动机的任何类型电动装置如电动的螺丝刀、打磨机、旋转工具、剪刀、锯等都可采用本发明的电动机。电动装置10包括一个其中罩有一电动机14的外壳12。一个操作件20与该电动机15以及一电源22相连。电源22可以是电缆(交流电流)，或者电动装置可以如图所示地具有电池(直流电流)。电动机14与一个输出端16相连，该输出端包括一个传动装置17和一个将钻头(未示出)保持在钻机上的夹头18。
电动机14包括一个具有一外壳32、磁通环34和磁铁36、38的定子组件30。一个电枢40包括一个轴42、一个具有叠片46和绕组48的转子44以及与轴52相连的整流器50。电动机还包括端板52、54。端板52包括一个平衡轴58的与一齿轮60相连的一端的轴承56，所述齿轮是电动装置输出端的一部分。
电刷62、64与整流器50相连。一个轴承70也与端盖相连，以使平衡轴42的转动。
翻到图2，磁通环34如图所示地具有磁铁36、38。磁铁36、38由模塑磁性材料构成。模塑材料最好是注塑材料。环34被安放在一个模具内并且磁性材料被模塑到磁通环上。此外，外壳32可被用作该磁通环。于是，与环34有关的论述可以同样适用于电动机14的金属外壳32。
磁通环34具有用于将磁铁36、38保持在环34上的固定机构80。固定机构80可以是两种类型的。第一，固定机构82是一个形成于外壳34内的孔。孔82具有一个第一部分84和一个第二沉头部分86。沉头部分86延伸到环34的外表面88。于是，如图3的横截面图所示，当模塑磁性材料被容纳在孔82中时，模塑材料具有一个颈部92和一个头部94。头部94和颈部92形成了整体呈铆钉形状的外观，因而大头94起到了将磁铁38、38保持在环34上。环34可以只由许多个用于把磁铁保持在环34上的固定孔82构成。
可以在环上使用其它固定机构96。固定机构96从环34的内表面98上凸起来。通常，固定机构96是通过冲压等方式形成于环34中的，由此紧挨着凸出的固定机构96地形成一个孔100。于是，当模塑磁性材料围绕凸出的固定机构96成形时，它可能跑到固定机构96下面并填充孔100。这保证了将磁铁紧紧地固定在环34上。为了进一步理解根据本发明的磁通环和固定机构，请参见2000年1月27日提交的且名称为“Anchoring System for Injection Molded Magnets on a FluxRing or Motor Housing”的美国专利申请序列号09/492059以及2000年3月8日提交的且名称为“Permanent Magnet Motor Flux Rings”的美国专利申请序列号09/520471，在此作为参考加入这两篇申请的说明书和附图。
至于磁铁36、38，将只描述其中一个，这是因为这样的描述涉及两者。磁铁36、38被分成三部分100、102、104。部分100被夹在部分102、104之间。磁铁部分100沿N极和S极地被定位在磁铁36、38上。磁铁部分100沿一段约40°-50°的圆弧定位。磁铁部分由一种各向同性的磁粉混合物构成。此外，磁铁包含一种是各向同性混合物成为可注塑形状的树脂材料。各向同性的磁粉混合物具有高温特性并能够就地磁化。因此，当各向同性材料被磁化时，由于所述材料跨接磁化装置的N极和S极，所以各向同性材料具有基本上平行于指向磁通环中心的磁极的磁场。
磁铁部分102、104由一种含理想树脂的各向异性磁粉混合物构成，从而它们相似地可以注塑成形。各向异性磁粉材料更容易磁化，因而，各向异性磁铁部分102、104的磁场如箭头所示地沿径向延伸向磁通环中心。各向异性磁铁部分102、104夹着各向同性磁铁部分每侧的磁铁圆弧的弧度约为140°。
通过形成环形外壳来完成一种制造本发明的磁通环的方法。环形外壳位于一个模具内，磁铁在该模具内可被注塑到环上。首先，各向同性磁铁部分如上所述地被模塑到磁通环上并且通过一个固定机构被固定在磁通环上。在第二步骤中，各向异性磁铁部分被注塑到各向同性磁性材料的两侧上，从而将各向同性磁性材料夹在两个各向异性磁性材料部分之间。当在模塑各向异性磁性材料时，存在一个磁场，从而在约为1400amp/meter的磁场中模塑各向异性磁性材料。在模塑各向同性磁性材料的过程中，没有磁场。在模塑后，将一个磁化芯棒定位在磁通环内，以便磁化整个外壳组件。随后，如此使磁铁磁化，即每个磁铁的磁场指向磁通环的中心。在制成磁通环后，可以把它焊到一个电机外壳中并且添加上述部件而形成一台电动机。接着，该电动机将被定位在电动装置的外壳中。
尽管上述说明书描述了本发明的优选实施例，但本发明容易在没有偏离所附的权利要求书的范围和清楚意义的情况下进行修改、变型和改动。

Claims (30)

1、用于电动机的磁通环，包括：一个用于装在一台电动机的一个电机外壳内的环；至少一个在该环上的磁铁，所述的至少一个磁铁包括一个由一种各向同性磁性材料形成的部分和一个由各向异性磁性材料形成的部分。
2、如权利要求1所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料是各向同性的磁粉。
3、如权利要求1所述的磁通环，其特征在于，所述各向异性磁性材料是各向异性的磁粉。
4、如权利要求1所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分被夹在两个各向异性磁性材料部分之间。
5、如权利要求4所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分覆盖一段围绕该环的40°-50°的圆弧，所述各向同性磁性材料部分和两个各向异性磁性材料部分围绕该环地覆盖140°。
6、如权利要求5所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分位于一台电动机的其中一个磁极上。
7、如权利要求6所述的磁通环，其特征在于，一端与该外壳相连。
8、如权利要求1所述的磁通环，其特征在于，所述磁通环包括一对磁铁。
9、磁通环的制造方法，它包括：形成一个具有一固定机构的环；把该环放在一个模具内；将第一各向同性磁性材料模塑到该环上并且该固定机构把该各向同性磁性材料固定在环上；靠近第一各向同性磁性材料地将第二各向异性磁性材料模塑到该环上并且所述固定机构将第二各向异性磁性材料固定在该环上。
10、如权利要求9所述的方法，它还包括将第二各向异性磁性材料模塑到该第一各向同性磁性材料的两侧上。
11、如权利要求9所述的方法，它还包括在没有磁场的情况下模塑该第一各向同性磁性材料。
12、如权利要求9所述的方法，它还包括在有一个约1400amp/meter-1600amp/meter磁场的情况下模塑该第二各向同性磁性材料。
13、如权利要求10所述的方法，它还包括沿该环的一段圆弧模塑该第一各向同性磁性材料，这段圆弧约为40°-50°。
14、如权利要求13所述的方法，它还包括如此沿该圆弧模塑该第二各向同性磁性材料，即所述磁铁覆盖该圆的约140°。
15、电动机，它包括：一个具有一磁通环的定子组件，该磁通环包括至少一个在该环上的磁铁，所述的至少一个磁铁包括一个由一种各向同性磁性材料形成的部分和一个由各向异性磁性材料形成的部分；一个可在该定子组件中转动的电枢；一个可在该电枢中转动的并通过一个轴与该电枢相连的整流器；与该整流器相连的电刷组件。
16、如权利要求15所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料是各向同性的磁粉。
17、如权利要求15所述的磁通环，其特征在于，所述各向异性磁性材料是各向异性的磁粉。
18、如权利要求15所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分被夹在两个各向异性磁性材料部分之间。
19、如权利要求18所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分覆盖一段围绕该环的40°-50°的圆弧，所述各向同性磁性材料部分和两个各向异性磁性材料部分围绕该环地覆盖140°。
20、如权利要求19所述的磁通环，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分位于一台电动机的其中一个磁极上。
21、如权利要求20所述的磁通环，其特征在于，一端与该外壳相连。
22、如权利要求15所述的磁通环，其特征在于，该磁通环包括一对磁铁。
23、电动装置，它包括：
一个外壳；
一个在该外壳内的电动机，该电动机包括：一个具有一磁通环的定子组件，该磁通环包括至少一个在该环上的磁铁，所述的至少一个磁铁包括一个由一种各向同性磁性材料形成的部分和一个由各向异性磁性材料形成的部分；一个可在该定子组件中转动的电枢；一个可在该电枢中转动的并通过一个轴与该电枢相连的整流器；与该整流器相连的电刷组件；
一个电源；
一个与该电动机轴相连的输出件；
一个电连接在该电动机与电源之间并用于给该电动机供电和断电的操作件，所述电动机又在其通电时使该输出件转动。
24、如权利要求23所述的电动装置，其特征在于，所述各向同性磁性材料是各向同性的磁粉。
25、如权利要求23所述的电动装置，其特征在于，所述各向异性磁性材料是各向异性的磁粉。
26、如权利要求23所述的电动装置，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分被夹在两个各向异性磁性材料部分之间。
27、如权利要求26所述的电动装置，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分覆盖一段围绕该环的40°-50°的圆弧，所述各向同性磁性材料部分和两个各向异性磁性材料部分围绕该环地覆盖140°。
28、如权利要求27所述的电动装置，其特征在于，所述各向同性磁性材料部分位于一台电动机的其中一个磁极上。
29、如权利要求28所述的电动装置，其特征在于，一端与该外壳相连。
30、如权利要求23所述的电动装置，其特征在于，所述磁通环包括一对磁铁。
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