磁性負(fù)載復(fù)合轉(zhuǎn)子以及制作磁性負(fù)載復(fù)合轉(zhuǎn)子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁性負(fù)載復(fù)合（MLC)轉(zhuǎn)子以及制作這種轉(zhuǎn)子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MLC轉(zhuǎn)子，有時(shí)也稱(chēng)為飛輪，可以用于高速（例如超過(guò)30000rpm)旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)以用作能量存儲(chǔ)和/或能量發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0003] 根據(jù)是將能量施加給結(jié)合轉(zhuǎn)子使用的定子上的電子線(xiàn)圈還是從所述電子線(xiàn)圈汲 取能量，該轉(zhuǎn)子能夠被用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。
[0004] MLC轉(zhuǎn)子的使用具有不需要在高速時(shí)會(huì)飛脫的獨(dú)立磁體的有益效果。
[0005] EP-B-067987和PCT/GB2012/051367描述了通過(guò)使用嵌入在未固化環(huán)氧樹(shù)脂（例 如環(huán)氧樹(shù)脂）基底中的纖維絲束（即連續(xù)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(fù)合飛輪。
[0006] 在EP-B-0667987中，干燥的玻璃纖維絲束、由粉末磁性材料構(gòu)成的懸浮液（例如 各向同性NdFeB)和可以是熱固性樹(shù)脂的未固化環(huán)氧樹(shù)脂被纏繞在芯軸上。所公開(kāi)的方法 將懸浮液逐漸地饋送至芯軸上以產(chǎn)生一層懸浮液，同時(shí)，將一層干燥的玻璃纖維絲束纏繞 在懸浮液層上，并具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)。開(kāi)放結(jié)構(gòu)中的開(kāi)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(chǎn)生所需的樹(shù)脂水平。MLC懸浮液中的多余樹(shù)脂用于 浸漬玻璃纖維絲束以產(chǎn)生所需的結(jié)構(gòu)。然后，纏繞結(jié)構(gòu)在芯軸上被膠化并同時(shí)固化。
[0007] 這種制作MLC轉(zhuǎn)子的方法依賴(lài)于樹(shù)脂和NdFeB粉末懸浮液的流動(dòng)性以流動(dòng)產(chǎn)生所 需的結(jié)構(gòu)。
[0008] 因?yàn)轭w粒趨向于圍繞定向磁體的極點(diǎn)聚集，所以流動(dòng)能力阻止采用如下過(guò)程：該 過(guò)程被需要以能夠使得與當(dāng)前的各向異性NdFeB顆粒有關(guān)的剩磁通的增益增加。
[0009] 這種聚集引起對(duì)高速飛輪有害的失衡并且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和定子組件的毀壞。
[0010] 與這種已知方法相關(guān)的困難在PCT/GB2012/051367的公開(kāi)中得到至少部分緩解
[0011] 在該參考文獻(xiàn)中，磁性負(fù)載預(yù)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。
[0012] 通過(guò)如下形成轉(zhuǎn)子：在加熱站使磁性負(fù)載預(yù)浸漬帶和熱塑性樹(shù)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(jié)合。
[0013] 可以理解，為了商業(yè)上可行，這種轉(zhuǎn)子必須以合理的生產(chǎn)速度制造并且具有很高 的精度。芯軸被要求是可重復(fù)使用的以使得在形成轉(zhuǎn)子并固化轉(zhuǎn)子之后，轉(zhuǎn)子必須滑離芯 軸。
[0014] 粉末磁性材料是堅(jiān)硬和高度粗糙的并且在制造過(guò)程中趨向于到達(dá)轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi) 表面，并因此摩擦芯軸從而妨礙固化的MLC轉(zhuǎn)子從芯軸移除。因此，需要較大的力將固化的 MLC轉(zhuǎn)子從芯軸移除，這具有損壞靠近芯軸的最內(nèi)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(shí)，在纏繞MLC轉(zhuǎn)子之前，先將預(yù)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(dòng)通過(guò)玻璃纖維絲束到達(dá)芯軸的表面，在 該表面處這些磁性材料粉末妨礙轉(zhuǎn)子的移除。
[0015] 雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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。
[0016] 此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)微裂紋從轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面?zhèn)鞑ゲ⑶蚁嘈胚@些微裂紋至少部分地源于 對(duì)材料（樹(shù)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(guò)轉(zhuǎn)子的內(nèi)表 面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明力圖至少部分地緩解前述問(wèn)題。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制作纖維強(qiáng)化塑料材料的轉(zhuǎn)子的方法，其包 括如下步驟：
[0019] (a)提供具有縱軸的可旋轉(zhuǎn)芯軸
[0020] (b)對(duì)所述芯軸施加脫模劑
[0021] (c)在所述脫模劑上對(duì)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
[0022] (d)在所述纖維材料上提供磁性負(fù)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?；静粫?huì)穿透所述纖維材料到達(dá)芯軸。
[0023] 優(yōu)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(jīng)緞織物、八經(jīng) 緞織物和斜紋織物中之一。
[0024] 可替代地，纖維材料是至少由沿縱軸方向布置的纖維構(gòu)成的無(wú)紡織物、氈或墊。
[0025] 方便地，纖維材料由樹(shù)脂預(yù)浸漬的玻璃或碳纖維布、織物、氈或墊構(gòu)成。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，步驟（d)包括向所述纖維材料提供復(fù)數(shù)層的多絲玻璃絲束或 帶，以及樹(shù)脂和磁性顆粒的混合物，并且配置刮板（doctorplate)以朝向所述纖維材料壓 迫所述樹(shù)脂和磁性顆粒的混合物，但是不通過(guò)所述纖維材料，并且在所述復(fù)數(shù)層的多絲玻 璃絲束的每一層之間。
[0027] 方便地，玻璃絲束的寬度小于纖維材料在芯軸上的軸向長(zhǎng)度，并且在所述縱軸的 方向上纏繞。
[0028] 在另一實(shí)施例中，步驟（d)包括如下進(jìn)一步的步驟：圍繞所述纖維材料纏繞至少 一個(gè)中間層，所述中間層包含樹(shù)脂浸漬的纖維，從而限定所述中間層的纖維之間的空間；在 所述空間中布置包含磁性填充材料和樹(shù)脂基底材料的混合物；圍繞中間層纏繞包含樹(shù)脂浸 漬纖維的外層；在膠化過(guò)程中當(dāng)在進(jìn)行膠化之前所述樹(shù)脂是液態(tài)時(shí)施加磁場(chǎng)以在所需的方 向?qū)R磁性填充材料；固化所述樹(shù)脂；以及磁化磁性材料。
[0029] 在又一實(shí)施例中，步驟（d)包括如下步驟：使用熱塑性樹(shù)脂溶液和溶劑摻雜的各 向異性磁性材料浸漬纖維帶材料以形成磁性負(fù)載預(yù)浸漬帶，將所述各向異性的磁性負(fù)載預(yù) 浸漬帶和熱塑性樹(shù)脂浸漬纖維絲束饋送至加熱站，在所述加熱站加熱以結(jié)合所述絲束和帶 從而產(chǎn)生磁性負(fù)載復(fù)合帶，在磁供能芯軸上纏繞磁性負(fù)載復(fù)合帶以在使用期望的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu) 磁化之前對(duì)齊所述各向異性的磁性顆粒材料。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了一種根據(jù)本發(fā)明的第一方面制作的磁性負(fù)載復(fù)合轉(zhuǎn) 子。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包含樹(shù)脂預(yù)浸漬纖維材料的磁性負(fù)載復(fù)合轉(zhuǎn) 子，所述纖維材料具有在縱軸方向延伸的纖維，并且涂覆有多層磁性負(fù)載絲束或帶。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 現(xiàn)在參照附圖通過(guò)示例描述本發(fā)明，其中：
[0033] 圖1以示意的形式示出根據(jù)本發(fā)明的由纖維材料的第一層構(gòu)成的芯軸的透視圖，
[0034] 圖2以示意的形式示出用于形成磁性負(fù)載復(fù)合轉(zhuǎn)子的裝置，
[0035] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明制造的轉(zhuǎn)子，以及
[0036] 圖4示出用于制造磁性負(fù)載復(fù)合帶的另一裝置。
[0037] 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 在圖1中，要在其上形成轉(zhuǎn)子的圓柱形的中空芯軸1具有縱向延伸的軸2。芯軸 的外表面的至少一部分用市售的脫模劑3涂覆，該脫模劑3可以是蠟、聚乙烯醇或者諸如 從www.fibreglast.com可獲得的FibRelease?的任意市售脫模劑。在脫模劑之上涂覆的 是至少一層纖維材料4,優(yōu)選地是預(yù)浸漬玻璃纖維布材料，其具有沿縱軸2的方向延伸的纖 維。
[0039] 纖維材料可以可替代地是無(wú)紡布、氈或墊或者編織布。
[0040] 預(yù)浸漬的玻璃纖維布天然具有粘性的并且被預(yù)切割并且被滾動(dòng)到芯軸的表面上， 然后被熱固化。
[0041] 編織材料的進(jìn)一步的不例可以是：
[0042] 平紋織物
[0043] 在該織物模式，經(jīng)紗和填充紗線(xiàn)以交替方式交織在彼此之上和之下。對(duì)于給定的 紗線(xiàn)支數(shù)，平紋織物產(chǎn)生良好的穩(wěn)定性、多孔性和最少的紗線(xiàn)滑動(dòng)。
[0044] 仿紗羅織物
[0045] 仿紗羅織物用于要求相對(duì)較少量的紗線(xiàn)的情形。仿紗羅織物通過(guò)使兩個(gè)或更多個(gè) 經(jīng)線(xiàn)彼此穿過(guò)并與一個(gè)或多個(gè)填充線(xiàn)交織將紗線(xiàn)鎖定位置。
[0046] 四經(jīng)緞（