[發明專利]軸向磁場電機用非晶、納米晶定子鐵芯的制造方法

在審

• 申請號: 201511019957.1
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105471202A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 張廣強;周少雄;董幫少;李宗臻;高慧
• 申請（專利權）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: H02K15/02
• 分類號: H02K15/02;C21D1/26;C21D1/74;B82Y40/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;榮紅穎

技術領域

本發明屬于電機的磁路零部件領域，具體涉及一種軸向磁場電機用非晶、納米晶合金定子鐵芯的制造方法，該種定子鐵芯尤其適合應用于要求高效節能的高頻軸向磁場電動機或者發電機。

背景技術

電機高頻化可以帶來高轉速、高功率密度和高轉矩密度等優勢，目前已經成為電機的發展趨勢。電動汽車、高速機床、高速風機、高速水泵等眾多高端應用領域，不僅要求電機具有高效率，還要求電機向高頻化、小型化發展，所以必須提高電機頻率。然而，傳統電機的硅鋼鐵芯隨著頻率的升高鐵損迅速增加，嚴重降低電機效率、甚至由于發熱嚴重導致無法正常工作。非晶、納米晶合金軟磁材料具有低損耗、高磁導率等特性，有望替代硅鋼材料應用于高頻電機定子鐵芯，進而大幅度提高高頻電機性能。

非晶、納米晶合金帶材一般是具有恒定寬度、長度方向連續的薄帶材料，方便卷繞成型；而且，軸向磁場鐵芯的槽型結構簡單便于加工。所以，非晶、納米晶合金帶材應用于軸向磁場電機定子鐵芯更具優勢。

1998年，美國LE公司的專利US005731649A嘗試了使用卷繞后浸漆固化成型的非晶塊體組合成電機定子鐵芯，由于直接使用卷繞的非晶圓柱作為定子鐵芯的齒部，鐵芯內部的渦旋電流構成環路，導致鐵損較大。

2006年，LE公司在專利US7018498B2中公開了一種首先使用浸漆后固化成型的方法制作出環形非晶合金鐵芯，接著在一個端面銑削軸向凹槽制作非晶合金定子鐵芯的方法。由于對卷繞得到的非晶納米晶環形鐵芯進行浸漆，尤其軸向長度較大時，很難將樹脂完全浸入到非晶、納米晶環形鐵芯的層間縫隙，造成鐵芯層間絕緣效果不佳、粘接強度不夠，切槽時容易碎裂，影響性能和成品率；為了使樹脂較充分的浸入鐵芯的層間縫隙，卷繞鐵芯時疊片系數一般較低，只能控制在0.75～0.85，影響電機的功率密度。該發明凹槽加工采用與槽等寬的刀具直接銑削開槽，切削量很大，加工效率低；而且銑削刀具外圓周端是齒狀結構，由于非晶、納米晶鐵芯較脆，切面光潔度難于保障，影響性能。

2010年，日本株式會社的專利CN101741153A中也公開了一種軸向磁場電機用非晶合金定子鐵芯的制作方法，首先使用浸漆后固化成型的方法制作出環形非晶合金鐵芯，接著沿軸向切割成多個形狀和大小完全相同的棒狀非晶塊，再使用圓盤狀鐵芯保持部件將這些棒狀非晶塊組合成定子鐵芯。該方法制作非晶合金定子鐵芯時也是先卷繞后浸漆固化成型，同樣存在高疊片系數下樹脂難以完全浸透，影響絕緣效果和粘結強度的問題。所以，卷繞環形鐵芯后浸漆固化的方法很難以制作高疊片系數的軸向磁場非晶定子鐵芯，尤其是軸向長度較大的兩端面具有凹槽結構的非晶、納米晶定子鐵芯。

綜上所述，現有軸向磁場非晶合金電機鐵芯的制作均采用卷繞后浸漆固化成型再切割凹槽的方法。該方法制作軸向磁場非晶、納米晶鐵芯，為了保證鐵芯內部非晶或納米晶帶材之間的縫隙能夠較充分的被樹脂浸透，疊片系數一般在0.80左右，影響工件的功率密度。如果提高疊片系數，尤其對于軸向長度較大的鐵芯，將無法保證鐵芯內部帶材縫隙的充分浸漆，將造成層間絕緣不佳、粘結強度不夠，影響鐵芯性能和切割成品率。而且，對于開寬度較大的凹槽的鐵芯，采用與槽等寬刀具的切削量很大、加工效率低。

發明內容

為了解決現有技術中存在的以上問題，本發明提供了一種軸向磁場電機用非晶、納米晶定子鐵芯的制造方法。該方法邊在非晶或者納米晶帶材表面浸涂粘結劑邊卷繞以在卷繞后的環形鐵芯中即含有粘結劑，固化成型后再采用鉆孔和切縫相結合的方法加工凹槽從而制造出高性能軸向磁場電機用非晶、納米晶合金定子鐵芯。該方法制造的非晶、納米晶合金定子鐵芯不僅鐵芯軟磁性能優異，而且加工效率大幅度提高，更適合大規模生產。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種軸向磁場電機用非晶、納米晶合金定子鐵芯的制造方法，所述鐵芯是由非晶或者納米晶合金帶材卷繞多層而成的圓環體，所述圓環體的上和/或下端面上均勻分布有多個凹槽，形成所述圓環體的相鄰非晶或者納米晶合金帶材層之間附有粘結劑層，所述鐵芯的制造方法包括如下步驟：

卷繞環形件步驟，使用寬度與成品定子鐵芯的軸向長度相同的非晶或者納米晶合金帶材，將所述合金帶材進行卷繞以形成具有預定內徑和外徑的環形件，其中，在卷繞的過程中，同步地在卷繞前的所述合金帶材的表面上浸涂一層粘結劑，以使卷繞后的相鄰各層非晶或納米晶帶材粘結在一起形成所述環形件；

固化處理步驟，將所述環形件進行固化處理，從而得到固化成型的環形件；