用于磁性部件的芯元件及其制造方法技术

一种用于磁性部件的芯元件，包括用于传导磁通量的多个铁磁部段(216‑219)。铁磁部段中相邻的铁磁部段通过铁磁峡部(221)彼此连接，从而将铁磁部段中相邻的铁磁部段保持为彼此隔开一定距离，并且/或者铁磁部段之间的间隙填充有电绝缘固体材料(223)，间隙中相邻的间隙经由穿过铁磁部段的开口(224)彼此连接并填充有电绝缘固体材料(225)。铁磁部段可以构成例如铁磁片的堆叠或铁磁丝的束。芯元件可以通过三维打印来制造，因此能够制造出原本通过成形最初为平面的铁磁片无法做出或至少不能成本高效地做出的芯元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于磁性部件的芯元件及其制造方法
本公开涉及磁性部件的芯元件。芯元件可以例如(但不必需)是轴向磁轴承的定子或转子芯、组合式轴向和径向磁轴承的定子或转子芯、变压器或滤波器芯，或者电机的定子或转子芯。此外，本公开涉及一种用于制造磁性部件的芯元件的方法。
技术介绍
在许多情况下，磁性部件的芯元件实现为层叠结构，即堆叠的板片结构，使得磁通量沿着板片传导，而不穿过板片。该层叠结构的优点在于，与由实心钢制成的相应芯元件相比，变化的磁通量引起的涡流明显更少。芯元件可以例如(但不必需)是轴向磁轴承的定子或转子芯、径向磁轴承的定子或转子芯、组合式轴向和径向磁轴承的定子或转子芯、变压器或滤波器芯、电机的定子或转子芯、或者无轴承电机的定子芯，其中定子芯不仅用于扭矩产生，还用于转子的磁悬浮。层叠结构的固有缺点是构造芯元件可能很麻烦，在所述芯元件中，铁磁片需要在彼此相交的方向上弯曲，以便实现其中磁通量可以沿着板片流动而不需要流过板片的情况。通过使用在电机的轴向方向上彼此堆叠的平面铁磁片，很容易构造例如径向磁通电机的定子或转子芯。同样，通过以与带在带卷上卷绕相同的方式卷绕伸长铁磁片来构造用于环形线圈的芯元件也很简单。然而，构造例如用于轴向磁轴承的层叠定子芯元件以使磁通量不需要流过铁磁片，这显然更具挑战性。轴向磁轴承的定子芯元件通常是旋转对称元件，其包括用于传导电流的线圈的环形凹槽。因此，上述芯元件的铁磁片必须在彼此相交的方向上弯曲，以实现磁通量不需要流过这些板片的情况。在许多情况下，其中最初是平面的铁磁片需要以复杂方式成形的层叠芯元件的制造是不可能的，或者至少不是成本高效的。专利技术内容以下给出了简化的概述，以便提供对各种专利技术实施例的一些方面的基本理解。该概述不是对本专利技术的广泛概述。它既不旨在标识本专利技术的关键或重要元素，也不旨在描绘本专利技术的范围。以下概述仅仅以简化的形式呈现了本专利技术的一些概念，作为对本专利技术示例性实施例的更详细描述的序言。在本文中，当用作前缀时，“几何”一词指的是不一定是任何物理对象的一部分的几何概念。几何概念可以是例如几何线或轴线、几何平面、非平面几何表面、几何空间或任何其他一维、二维或三维的几何实体。根据本专利技术，提供了一种制造用于磁性部件的芯元件的新颖方法。根据本专利技术的方法包括通过三维“3D”打印产生包括多个铁磁部段的铁磁结构，其中铁磁部段中相邻的铁磁部段通过铁磁峡部相互连接，其中铁磁结构构成芯元件的至少一部分。由于上述铁磁结构是通过三维打印制造的，因此能制造出原本通过成形最初为平面的铁磁片无法做出或至少不能成本高效地做出的芯元件。根据本专利技术示例性和非限制性实施例的方法还包括将电绝缘材料浇注到铁磁部段之间的间隙中。根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的方法还包括在浇注之后，在铁磁结构中切割出开口，从而移除铁磁峡部的至少一部分。根据本专利技术示例性和非限制性实施例的方法还包括在切割之后，将电绝缘材料浇注到开口中。根据本专利技术，还提供了一种用于磁性部件的新颖芯元件。芯元件可以例如(但不是必需)是轴向磁轴承的定子或转子芯、径向磁轴承的定子或转子芯、组合式轴向和径向磁轴承的定子或转子芯、变压器或滤波器芯、电机的定子或转子芯、或者无轴承电机的定子芯，其中定子芯不仅用于扭矩产生，还用于转子的磁悬浮。根据本专利技术的芯元件包括用于传导磁通量的多个铁磁部段，其中-铁磁部段中相邻的铁磁部段通过铁磁峡部彼此连接，铁磁峡部被布置成将铁磁部段中相邻的铁磁部段保持为彼此隔开一定距离，和/或-铁磁部段之间的间隙填充有电绝缘固体材料，这些间隙中相邻的间隙经由穿过铁磁部段的开口彼此连接，开口填充有电绝缘固体材料。根据本专利技术的磁性部件包括根据本专利技术的芯元件和用于传导电流以产生由芯元件传导的磁通量的至少一个绕组。在随附的从属权利要求中，描述了本专利技术的多个示例性和非限制性实施例。当结合附图阅读时，从以下对具体示例性和非限制性实施例的描述中，将会更好地理解本专利技术关于构造和操作方法的各种示例性和非限制性实施例及其附加目的和优点。动词“包括”和“包含”在本文件中用作开放性限制，其既不排除也不要求存在未列举的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中列举的特征可以相互自由组合。此外，应该理解的是，在整个文件中使用的“一”，即单数形式，并不排除复数。附图说明本专利技术的示例性和非限制性实施例及其优点将在下面以示例的意义并参考附图更详细地解释，其中：图1示出了说明根据本专利技术示例性和非限制性实施例的用于制造磁性部件的芯元件的方法的流程图。图2a、2b、2c、2d、2e和2f示出了根据本专利技术示例性和非限制性实施例的制造芯元件的方法。图3a和3b示出了根据本专利技术示例性和非限制性实施例的芯元件的细节，图4a和4b示出了根据本专利技术示例性和非限制性实施例的芯元件，图5a、5b和5c示出了根据本专利技术示例性和非限制性实施例的芯元件，图6a和6b示出了根据本专利技术示例性和非限制性实施例的芯元件，图7a和7b示出了根据本专利技术示例性和非限制性实施例的芯元件，并且图8a和8b示出了根据本专利技术示例性和非限制性实施例的芯元件。具体实施方式在下面给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明，否则以下描述中提供的示例列表和组并不是穷尽的。图1示出了说明根据本专利技术示例性和非限制性实施例的用于制造磁性部件的芯元件的方法的流程图。该方法的动作101包括通过三维“3D”打印产生铁磁结构。铁磁结构包括多个铁磁部段，其中铁磁部段中相邻的铁磁部段通过铁磁峡部彼此连接，从而将铁磁部段中相邻的铁磁部段保持为彼此隔开一定距离。铁磁峡部和铁磁部段可以构成单件铁磁材料，例如钢，因此从铁磁部段分离铁磁峡部需要破坏材料。铁磁部段可以构成例如铁磁片的堆叠或铁磁丝的束。铁磁部段保持为彼此分开的事实减少了由铁磁结构中变化的磁通量引起的涡流。在根据本专利技术示例性和非限制性实施例的方法中，上述铁磁结构构成芯元件。在该示例性情况下，铁磁部段之间的间隙由周围空气或围绕芯元件的其它气体或液体填充。根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的方法还包括可选动作102，其中将第一电绝缘材料浇注到铁磁部段之间的间隙中。填充间隙的第一电绝缘材料提高了芯元件的机械强度。第一电绝缘材料可以是例如树脂或塑料。根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的方法还包括可选动作103，其中在铁磁结构中切割出开口，从而移除铁磁峡部的至少一部分。这进一步减少了由芯元件中变化的磁通量引起的涡流。根据本专利技术的示例性和非限制性实施例的方法还包括可选动作104，其中将第二电绝缘材料浇注到上述开口中。填充开口的第二电绝缘材料提高了芯元件的机械强度。第二电绝缘材料可以是例如树脂或塑料。第二电绝缘材料可以与上述第一电绝缘材料相同。图2a、2b、2c、2d、2e和2f示出了在示例性情况下制造芯元件的方法，其中该方法包括图1的流程图中所示的上述动作101-104。得到的芯元件在图2f中用附图标记211表示。图2a和2b示出了在动作101中通过3D打印制成的铁磁结构。图2a示出了铁磁结构的一部分的截面图，使得该截面沿着图2b所示的几何线A2-A2截取，并且该几何截面平面平行于坐标系290的xz平面。图2b示出了截面图，使得该截面沿着图2a所示的几何线A1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造磁性部件的芯元件的方法，其特征在于，所述方法包括通过三维打印生产(101)包括多个铁磁部段的铁磁结构，其中所述铁磁部段中相邻的铁磁部段通过铁磁峡部相互连接，所述铁磁结构构成所述芯元件的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.24 FI 201656281.一种用于制造磁性部件的芯元件的方法，其特征在于，所述方法包括通过三维打印生产(101)包括多个铁磁部段的铁磁结构，其中所述铁磁部段中相邻的铁磁部段通过铁磁峡部相互连接，所述铁磁结构构成所述芯元件的至少一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括将第一电绝缘材料浇注(102)到所述铁磁部段之间的间隙中。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括在所述浇注之后，在所述铁磁结构中切割出(103)开口，从而移除所述铁磁峡部的至少一部分。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括在切割之后，将第二电绝缘材料浇注(104)到所述开口中。5.一种用于磁性部件的芯元件(211，311，411-414，511-514，611)，所述芯元件通过根据权利要求1、2或4的方法制造。6.一种用于磁性部件的芯元件(211，311，411-414，511-514，611)，所述芯元件包括用于传导磁通量的多个铁磁部段(216-219，316-319)，其特征在于下列构造中的至少一个构造：-所述铁磁部段中相邻的铁磁部段通过铁磁峡部(220,221)彼此连接，所述铁磁峡部(220,221)布置成将所述铁磁部段中相邻的铁磁部段保持为彼此隔开一定距离，-所述铁磁部段之间的间隙(222)填充有第一电绝缘固体材料(223)，并且所述间隙中相邻的间隙经由穿过所述铁磁部段的开口(224)彼此连接，所述开口填充有第二电绝缘固体材料(225)。7.根据权利要求6所述的芯元件，其中所述铁磁峡部和...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利·派尔霍恩，拉法尔·亚斯琴布斯基，安蒂·萨尔米宁，尤西·索帕宁，
申请(专利权)人：拉普兰塔理工大学，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI