波纹形定子制造技术

本发明专利技术提供了一种定子，该定子具有背铁和多个柱。该背铁和该多个柱共同至少部分地由单片软磁材料形成。该多个柱限定大于该多个柱的至少一部分的横截面轮廓，该多个柱的至少一部分由单片软磁材料形成。

Corrugated stator

The invention provides a stator which has a back iron and a plurality of columns. The back iron and the plurality of columns are formed at least partially by a single soft magnetic material. The plurality of columns define a cross-sectional profile larger than at least a part of the plurality of columns formed of a single soft magnetic material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波纹形定子
用于电动机器的定子。
技术介绍
典型的电动马达定子由薄型钢合金的层压片制成。该层压结构具有减小涡流的有益效果，但该层压结构使得具有薄型区段的高极数马达在实现必要的强度和刚度以承受诸如由永磁体产生的马达力方面存在问题。
技术实现思路
在一个实施方案中，公开了一种定子，该定子包括背铁和多个柱。该背铁和多个柱共同至少部分地由单片软磁材料形成，该单片软磁材料限定穿过多个柱和背铁中的每一者的连续磁通路。该多个柱限定大于该多个柱的至少一部分的横截面轮廓，该多个柱的至少一部分由单片软磁材料形成。在一个实施方案中，公开了一种制造定子的方法。使用增材制造技术由单片软磁材料形成背铁和多个柱。将单片软磁材料置于模具内。通过填充模具，将介电材料加入单片软磁材料中。附图说明现在将参考附图，以示例的方式描述旋转式致动器的实施方案，其中相同的参考字符表示相同的元件，并且其中：图1是线性定子的等轴顶视图，其示出了定子柱中涡流的图示；图2是图1的线性定子的等轴端视图，其示出了定子背铁中的涡流的图示；图3是图1的线性定子的等轴侧视图，其示出了定子中的磁通路的图示；图4是图1的具有散热鳍片的线性定子的等轴侧视图；图5是在每个柱和背铁之间具有开放通道的线性定子的等轴侧视图；图6是图5的线性定子的横截面视图；图7是具有波纹形柱的线性定子的等轴视图；图8是在柱和背铁内具有通道的线性定子的等轴视图；图9是具有柱和背铁的线性定子的等轴视图，其中柱和背铁具有内部通道；图10是线性定子中的单个柱的等轴视图，其中线性定子具有与定子成一体的介电材料；图11是图10的线性定子的等轴视图；图12A是图11中沿平面A-A的横截面视图；图12B是图11中沿平面B-B的横截面视图；图12C是图11中沿平面C-C的横截面视图；图12D是图11中沿平面D-D的横截面视图；图13是图10的定子的单个柱的等轴视图；图14是图10的定子的单个柱的等轴视图，其中定子具有与柱上的气隙相邻的中心连接器；图15是图10的定子的单个柱的等轴视图；图16是图10的定子的单个柱的等轴视图；图17是图16的定子的单个柱的等轴视图，其中定子施涂有陶瓷涂层；图18是图17的定子的单个柱的等轴视图，其中定子置于模具内；图19是图18的定子的单个柱的等轴视图，其中介电材料电材料置于模具内；图20是图19的定子的单个柱的等轴视图，其中模具正在被移除；图21是移除模具后的图20的定子的单个柱的等轴视图；图22是具有转子的轴向定子的等轴视图；图23是轴向定子的等轴视图，其中轴向定子具有与波纹形柱成一体的介电材料；并且图24是径向定子的等轴视图，其中径向定子具有与波纹形柱成一体的介电材料。具体实施方式本专利技术公开了定子的各种实施方案，包括采用径向、轴向或线性设计的定子的实施方案。各种类型的线圈或绕组可以与定子一起使用，以在定子中形成磁通路。在本专利文件中，术语“边界”将用于描述在垂直于介于气隙处的柱的尖端与相邻柱的尖端之间的磁通路的平面上，将软磁材料包围在柱或背铁区段中(类似于包裹柱或背铁周围的电线)的最短的线。换句话说，边界是指定子柱的最短周长或由实心材料制成的定子背铁的横截面积。术语“周长”是指软磁材料的外表面在同一平面上的实际长度。在本专利文件中，“波纹形”柱或背铁是指具有比其周长短的边界的柱或背铁。在各种实施方案中，公开了一种定子，该定子使磁通路横截面面积最小化，以便使磁场变化所产生的涡流最小化，其中磁场变化由流过包裹在其柱周围的绕组的电流所产生。定子由具有柱的实心材料制成，这些柱在其结构内部可具有间隙，该结构提供间断的或非连续的周边路径，该周边路径在涡流减小方面的功能类似于层压结构，该层压结构具有波纹形状或平行板，这些板之间具有间隙并且可在其端部或中间某处或沿其长度方向的某处连接。这种非连续的周边路径结构可存在于所述定子的柱、背铁中或柱和背铁两者中。该定子可由软磁性实心材料通过铸造、烧结、熔融或增材制造技术制成。定子可具有填充有铝或任何其他低密度和导热材料的所述间隙，该材料形状为板、层压物、棒或波纹形状，以便提高结构强度并增加热导率。铝材料可通过增材制造技术铸造、烧结、熔融或沉积。通过增加所述定子柱中穿过间隙的周长或背铁横截面积来减小涡流。软磁材料是指可以暂时地磁化的材料，诸如但不限于铁或钢或钴或镍合金。低磁阻是指从一个柱尖端到相邻柱尖端的磁通路，该柱尖端优选地由不间断的软磁材料构成。本专利文件中所述的各种定子可由单片软磁材料制成，该单片软磁材料的周长比垂直于磁通路的平面上的边界长度至少长10％、20％、30％、40％、50％。本专利文件中所述的各种定子可具有以下特征中的一个或多个特征。波纹形柱和背铁的结构可形成一种结构，该结构在磁通路的各种百分比的边界线周围不产生涡流连接。例如，从柱的尖端到相邻柱的尖端，在磁通路的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％(或这些值之间)的边界线周围可能不存在涡流连接。波纹形定子结构可应用于各种马达结构，该马达结构包括径向磁通(图24)、轴向磁通(图22和图23)、横向磁通和线性马达(图5至图21)或其他类型的电磁机器。图1和图2示出了可以在实心定子100中形成的涡流106。涡流可在多个柱104(图1)或背铁102(图2)内形成。涡流可在定子中形成，不仅因为转子磁体移动经过定子，而且因为内部线圈的切换。涡流可降低电动马达的效率或干扰电动马达的正常运行。图1示出了当由线圈所产生的磁场改变时，例如当定子换向时(在这些图中未示出线圈)，在实心定子100的柱104中产生的涡流106。图2示出了当由线圈变化产生的磁场改变时，在实心定子100的背铁102中产生的涡流。图3示出了每个柱104中的磁通路，这些磁通路可以由线圈(未示出)引起。图3示出了实心定子100区段的侧视图，其中磁通线介于柱和具有较低磁通量的“死区”之间，在“死区”中产生的涡流将低于柱104和背铁102中的其他区域。因此，该死区沿着柱的长度方向可为实心，以增加定子沿柱的方向的结构刚性和强度。这可用于诸如轴向磁通马达等应用中，在这些应用中，必须保持气隙以抵抗由永磁体在定子和转子之间产生的吸引力。图4示出了具有散热鳍片110的定子100。图5和图6示出了具有波纹形背铁202和多个波纹形柱的定子200，该背铁具有上部件202和下部件212并且在它们之间形成开放通道，该多个波纹形柱具有内部件204和外部件214，其中内部件204和外部件214各自在它们之间形成开放通道。背铁202和多个柱共同至少部分地由单片软磁材料形成。该多个柱限定大于由单片软磁材料形成的多个柱的至少一部分的横截面轮廓。背铁202和柱204、214本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子，包括：/n背铁；/n多个柱；/n所述背铁和所述多个柱共同至少部分地由单片软磁材料形成，所述单片软磁材料限定穿过所述多个柱和所述背铁中的每一者的连续磁通路；并且/n其中所述多个柱限定大于所述多个柱的由所述单片软磁材料形成的至少一部分的横截面轮廓。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170328 US 62/478,0221.一种定子，包括：
背铁；
多个柱；
所述背铁和所述多个柱共同至少部分地由单片软磁材料形成，所述单片软磁材料限定穿过所述多个柱和所述背铁中的每一者的连续磁通路；并且
其中所述多个柱限定大于所述多个柱的由所述单片软磁材料形成的至少一部分的横截面轮廓。


2.根据权利要求1所述的定子，其中所述多个柱的由所述单片软磁材料形成的所述部分形成波纹形结构。


3.根据权利要求1或2所述的定子，其中所述背铁呈波纹形。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的定子，其中所述背铁进一步包括一个或多个通道。


5.根据权利要求4所述的定子，其中所述一个或多个通道沿所述定子的所述磁通路延伸。


6.根据权利要求4或5所述的定子，其中所述一个或多个通道填充有介电材料。


7.根据权利要求1所述的定子，其中所述多个柱中的每个柱进一步包括一个或多个通道。


8.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·B·克拉森，
申请(专利权)人：詹尼斯机器人移动技术加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA