[發明專利]由粉末形成的鐵芯和使用該鐵芯的車輛用電機

在審

• 申請號: 201210268887.3
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN103166335A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李在領;金成進;金信圭;樸建慜
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K3/02;B22F3/02;B22F5/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及一種鐵芯，特別是一種由具有高形狀自由度(即，可形成多種形狀)的粉末形成的電機用鐵芯，并且涉及一種使用該鐵芯的車輛用電機。有益地，該鐵芯可替代常規的電工鋼板使用。

背景技術

由于越來越多的車輛被制造成電動操作且更加環境友好，因此常規的液壓驅動的車輛系統已發展成電力驅動的系統。這使得用于車輛的電機的類型和數量激增。例如，高檔車可具有多達100個以上的電機。

隨著對電機的需求以這種方式增加，同樣要求電機體積更小且重量更輕。例如，已通過將常規的DC電機在結構上改變為BLDC(無刷直流)電機或使用高性能磁鐵的方式，降低了電機的尺寸和重量。此外，車輛使用的高頻率和高轉速可促進對提高電機輸出和進一步減小尺寸的進一步需要。

圖1示出了常規的車輛用電機，圖2示出了在圖1的電機中使用的定子鐵芯。常規地，構成電機70的大體積的鐵芯30包括層疊的電工鋼板32。這種電工鋼板32的高磁通密度、高磁導率和高強度提供了優勢，因此其被廣泛應用于車輛用電機的鐵芯30。

然而，電工鋼板32存在問題，因為僅形成二維磁回路且形狀自由度低。在設計電機70時，電工鋼板32的受限的結構很難應用。例如，包括電工鋼板的鐵芯30被配置為使得轉子10位于鐵芯30內，并且導線60纏繞在鐵芯30的外表面上。如此，纏繞的導線可在增加鐵芯尺寸的高度布置于鐵芯的外表面上，因此電機的軸向長度會增加。

此外，典型地使用的導線60的類型為銅(Cu)線，其昂貴且密度高。因此使用纏繞的銅線可導致成本和重量的增加。

此外，常規的電工鋼板32具有低形狀自由度，使得電工鋼板32通常形成有不期望的尖角。這些尖角可引起導線60的涂層不期望地發生剝落。為了避免這種剝落，例如絕緣體50的絕緣部件附加地連接于鐵芯30的外表面，以防止導線的涂層剝落。

本背景技術僅用于提高對本發明背景的理解，而不應被認為是本領域技術人員公知的常規技術。

發明內容

需要理解的是，本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或者其他類似術語包括通常的機動車輛，例如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內的客運車輛，包括各種艇和船在內的水運工具、以及飛行器，等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，從石油以外的資源取得的燃料)。如本文所提及的，混合動力車輛是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如同時使用汽油驅動和電力驅動的車輛。

因此，本發明是謹記上述現有技術中遇到的問題而做出的，并且本發明的目的在于提供一種由粉末形成的鐵芯和使用該鐵芯的車輛用電機。具體地，根據本發明的實施例，鐵芯由具有高形狀自由度的各向同性粉末形成。各向同性粉末用于形成電機用鐵芯以便提供小型輕質的電機，并且減少導線的使用。根據不同的實施例，使用銅(Cu)鋁(Al)導線而非純銅(Cu)導線，因此顯著降低了導線的重量(例如，根據銅和鋁的相對含量，可達50％以上的量)。

為了實現上述目的，本發明提供了一種由粉末形成的鐵芯。根據本發明的實施例，該鐵芯可以是用于車輛用電機的定子鐵芯。在不同的實施例中，該鐵芯由金屬粉末形成，并且包括設置于電機外側的外部、設置于電機內側的內部、以及連接外部與內部的卷繞部，并且導線可纏繞于卷繞部上。有益地，卷繞部可形成為具有圓角且其高度小于內部的高度。在卷繞部與內部之間還可傾斜地形成連接部，使得卷繞部與內部相連接。

根據一個示例性實施例，鐵芯可由金屬粉末形成，該金屬粉末包括尺寸約為50～200μm涂覆有厚度為100nm以下(不包括0)的磷酸鹽層的純鐵顆粒。根據不同的實施例，鐵芯可通過模制工藝形成。根據一個示例性實施例，可通過使金屬粉末和潤滑劑(例如聚酰胺基潤滑劑)在例如約70～100℃的溫度和約7～11ton/cm²的施加壓力的適當條件下進行模壓成型，而形成鐵芯。在模壓成型后，可在例如約500～600℃的適當高溫下持續約20～60分鐘進行熱處理。

在一些實施例中，由此形成的鐵芯可具有約7～8g/cc的密度，并且部分密度差可小于約0.05g/cc(不包括0)。

根據本發明的實施例，卷繞部可形成為具有圓形或橢圓形橫截面。然而，也可適當地使用其他幾何形狀，其中外表面光滑，且優選是倒圓角的。

卷繞部的高度優選地大于內部的高度，并且在不同的實施例中，卷繞部的高度可以是內部的高度的至少0.7倍。

根據本發明的實施例，外部的高度可等于或大于卷繞部的高度，并可小于內部的高度。