[發明專利]磁性負載復合轉子以及制作磁性負載復合轉子的方法

在審

• 申請號: 201380066538.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104871413A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: C·D·塔蘭特
• 申請（專利權）人: GKN混合動力有限公司
• 主分類號: H02K15/03
• 分類號: H02K15/03;H02K7/02;H02K1/27;H02K7/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術領域

本發明涉及磁性負載復合(MLC)轉子以及制作這種轉子的方法。

背景技術

MLC轉子，有時也稱為飛輪，可以用于高速(例如超過30000rpm)旋轉的電動機/發電機以用作能量存儲和/或能量發動機。

根據是將能量施加給結合轉子使用的定子上的電子線圈還是從所述電子線圈汲取能量，該轉子能夠被用作電動機或發電機。

MLC轉子的使用具有不需要在高速時會飛脫的獨立磁體的有益效果。

EP-B-067987和PCT/GB2012/051367描述了通過使用嵌入在未固化環氧樹脂(例如環氧樹脂)基底中的纖維絲束(即連續的人造纖維絲的非絞合束，例如玻璃纖維、或碳纖維、或碳納米管)形成的復合飛輪。

在EP-B-0667987中，干燥的玻璃纖維絲束、由粉末磁性材料構成的懸浮液(例如各向同性NdFeB)和可以是熱固性樹脂的未固化環氧樹脂被纏繞在芯軸上。所公開的方法將懸浮液逐漸地饋送至芯軸上以產生一層懸浮液，同時，將一層干燥的玻璃纖維絲束纏繞在懸浮液層上，并具有開放結構。開放結構中的開口被懸浮液填充以使得玻璃纖維絲束俘獲一層MLC懸浮液，擠壓這層懸浮液以產生所需的樹脂水平。MLC懸浮液中的多余樹脂用于浸漬玻璃纖維絲束以產生所需的結構。然后，纏繞結構在芯軸上被膠化并同時固化。

這種制作MLC轉子的方法依賴于樹脂和NdFeB粉末懸浮液的流動性以流動產生所需的結構。

因為顆粒趨向于圍繞定向磁體的極點聚集，所以流動能力阻止采用如下過程：該過程被需要以能夠使得與當前的各向異性NdFeB顆粒有關的剩磁通的增益增加。

這種聚集引起對高速飛輪有害的失衡并且可能導致轉子和定子組件的毀壞。

與這種已知方法相關的困難在PCT/GB2012/051367的公開中得到至少部分緩解

在該參考文獻中，磁性負載預浸漬帶使用熱塑性溶液并使用溶劑摻雜的各向異性磁顆粒材料浸漬纖維帶材料。

通過如下形成轉子：在加熱站使磁性負載預浸漬帶和熱塑性樹脂浸漬的纖維絲束纏繞芯軸，并且在加熱站加熱以將絲束和帶結合。

可以理解，為了商業上可行，這種轉子必須以合理的生產速度制造并且具有很高的精度。芯軸被要求是可重復使用的以使得在形成轉子并固化轉子之后，轉子必須滑離芯軸。

粉末磁性材料是堅硬和高度粗糙的并且在制造過程中趨向于到達轉子的徑向內表面，并因此摩擦芯軸從而妨礙固化的MLC轉子從芯軸移除。因此，需要較大的力將固化的MLC轉子從芯軸移除，這具有損壞靠近芯軸的最內固化層以及損壞芯軸的表面層的可能性。在嘗試緩解EP-B-067987中的前述缺陷時，在纏繞MLC轉子之前，先將預浸漬的玻璃纖維絲束纏繞在芯軸上。然而，一些磁性材料粉末仍然移動通過玻璃纖維絲束到達芯軸的表面，在該表面處這些磁性材料粉末妨礙轉子的移除。

雖然已經發現在纏繞前述玻璃纖維絲束之前給芯軸涂覆脫模劑層是有利的，但是這種脫模劑層易于被磁性顆粒刮擦，就像芯軸自身被刮擦一樣。

此外，已經發現微裂紋從轉子的內表面傳播并且相信這些微裂紋至少部分地源于對材料(樹脂和玻璃纖維兩者)施加的力，并且磁性材料顆粒使得微裂紋流過轉子的內表面。

發明內容

本發明力圖至少部分地緩解前述問題。

根據本發明的第一方面，提供了一種制作纖維強化塑料材料的轉子的方法，其包括如下步驟：

(a)提供具有縱軸的可旋轉芯軸

(b)對所述芯軸施加脫模劑

(c)在所述脫模劑上對所述芯軸施加纖維材料，所述纖維材料具有沿所述縱軸的方向延伸的纖維，以及

(d)在所述纖維材料上提供磁性負載絲束(包括磁性顆粒)，其中，施加所述纖維材料以使得磁性顆粒基本不會穿透所述纖維材料到達芯軸。

優選地，所述纖維材料是編織物并且是平紋織物、仿紗羅織物、四經緞織物、八經緞織物和斜紋織物中之一。

可替代地，纖維材料是至少由沿縱軸方向布置的纖維構成的無紡織物、氈或墊。

方便地，纖維材料由樹脂預浸漬的玻璃或碳纖維布、織物、氈或墊構成。

在一個實施例中，步驟(d)包括向所述纖維材料提供復數層的多絲玻璃絲束或帶，以及樹脂和磁性顆粒的混合物，并且配置刮板(doctor?plate)以朝向所述纖維材料壓迫所述樹脂和磁性顆粒的混合物，但是不通過所述纖維材料，并且在所述復數層的多絲玻璃絲束的每一層之間。

方便地，玻璃絲束的寬度小于纖維材料在芯軸上的軸向長度，并且在所述縱軸的方向上纏繞。