[發明專利]用于磁性部件的芯元件及其制造方法

在審

• 申請號: 201780051566.9
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN109643939A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 奧利·派爾霍恩;拉法爾·亞斯琴布斯基;安蒂·薩爾米寧;尤西·索帕寧
• 申請（專利權）人: 拉普蘭塔理工大學
• 主分類號: H02K15/00
• 分類號: H02K15/00;H02K15/02;H02K1/12;H02K1/22;B22F3/00;H01F3/00;B29C64/00;F16C32/00;B33Y80/00;B33Y10/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;車文

一種用于磁性部件的芯元件，包括用于傳導磁通量的多個鐵磁部段(216?219)。鐵磁部段中相鄰的鐵磁部段通過鐵磁峽部(221)彼此連接，從而將鐵磁部段中相鄰的鐵磁部段保持為彼此隔開一定距離，并且/或者鐵磁部段之間的間隙填充有電絕緣固體材料(223)，間隙中相鄰的間隙經由穿過鐵磁部段的開口(224)彼此連接并填充有電絕緣固體材料(225)。鐵磁部段可以構成例如鐵磁片的堆疊或鐵磁絲的束。芯元件可以通過三維打印來制造，因此能夠制造出原本通過成形最初為平面的鐵磁片無法做出或至少不能成本高效地做出的芯元件。

技術領域

本公開涉及磁性部件的芯元件。芯元件可以例如(但不必需)是軸向磁軸承的定子或轉子芯、組合式軸向和徑向磁軸承的定子或轉子芯、變壓器或濾波器芯，或者電機的定子或轉子芯。此外，本公開涉及一種用于制造磁性部件的芯元件的方法。

背景技術

在許多情況下，磁性部件的芯元件實現為層疊結構，即堆疊的板片結構，使得磁通量沿著板片傳導，而不穿過板片。該層疊結構的優點在于，與由實心鋼制成的相應芯元件相比，變化的磁通量引起的渦流明顯更少。芯元件可以例如(但不必需)是軸向磁軸承的定子或轉子芯、徑向磁軸承的定子或轉子芯、組合式軸向和徑向磁軸承的定子或轉子芯、變壓器或濾波器芯、電機的定子或轉子芯、或者無軸承電機的定子芯，其中定子芯不僅用于扭矩產生，還用于轉子的磁懸浮。

層疊結構的固有缺點是構造芯元件可能很麻煩，在所述芯元件中，鐵磁片需要在彼此相交的方向上彎曲，以便實現其中磁通量可以沿著板片流動而不需要流過板片的情況。通過使用在電機的軸向方向上彼此堆疊的平面鐵磁片，很容易構造例如徑向磁通電機的定子或轉子芯。同樣，通過以與帶在帶卷上卷繞相同的方式卷繞伸長鐵磁片來構造用于環形線圈的芯元件也很簡單。然而，構造例如用于軸向磁軸承的層疊定子芯元件以使磁通量不需要流過鐵磁片，這顯然更具挑戰性。軸向磁軸承的定子芯元件通常是旋轉對稱元件，其包括用于傳導電流的線圈的環形凹槽。因此，上述芯元件的鐵磁片必須在彼此相交的方向上彎曲，以實現磁通量不需要流過這些板片的情況。在許多情況下，其中最初是平面的鐵磁片需要以復雜方式成形的層疊芯元件的制造是不可能的，或者至少不是成本高效的。

發明內容

以下給出了簡化的概述，以便提供對各種發明實施例的一些方面的基本理解。該概述不是對本發明的廣泛概述。它既不旨在標識本發明的關鍵或重要元素，也不旨在描繪本發明的范圍。以下概述僅僅以簡化的形式呈現了本發明的一些概念，作為對本發明示例性實施例的更詳細描述的序言。

在本文中，當用作前綴時，“幾何”一詞指的是不一定是任何物理對象的一部分的幾何概念。幾何概念可以是例如幾何線或軸線、幾何平面、非平面幾何表面、幾何空間或任何其他一維、二維或三維的幾何實體。

根據本發明，提供了一種制造用于磁性部件的芯元件的新穎方法。

根據本發明的方法包括通過三維“3D”打印產生包括多個鐵磁部段的鐵磁結構，其中鐵磁部段中相鄰的鐵磁部段通過鐵磁峽部相互連接，其中鐵磁結構構成芯元件的至少一部分。

由于上述鐵磁結構是通過三維打印制造的，因此能制造出原本通過成形最初為平面的鐵磁片無法做出或至少不能成本高效地做出的芯元件。

根據本發明示例性和非限制性實施例的方法還包括將電絕緣材料澆注到鐵磁部段之間的間隙中。根據本發明的示例性和非限制性實施例的方法還包括在澆注之后，在鐵磁結構中切割出開口，從而移除鐵磁峽部的至少一部分。根據本發明示例性和非限制性實施例的方法還包括在切割之后，將電絕緣材料澆注到開口中。

根據本發明，還提供了一種用于磁性部件的新穎芯元件。芯元件可以例如(但不是必需)是軸向磁軸承的定子或轉子芯、徑向磁軸承的定子或轉子芯、組合式軸向和徑向磁軸承的定子或轉子芯、變壓器或濾波器芯、電機的定子或轉子芯、或者無軸承電機的定子芯，其中定子芯不僅用于扭矩產生，還用于轉子的磁懸浮。

根據本發明的芯元件包括用于傳導磁通量的多個鐵磁部段，其中