[發明專利]絕緣鐵磁疊層及其制造方法

在審

• 申請號: 202110851325.0
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN114006506A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 張麗麗;邁克爾·約瑟夫·奧布萊恩;凱思琳·安·赫爾;鄒敏;拉哈文德拉·阿德哈拉普拉普
• 申請（專利權）人: 通用電氣航空系統有限責任公司
• 主分類號: H02K15/02
• 分類號: H02K15/02;H02K15/10
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

公開了一種使用增材制造工藝制造電機部件的方法。該方法包括形成導電材料的第一薄片，在第一薄片的第一表面上構建第二材料的第一層，處理在第一薄片的第一表面上的第二材料以限定第一絕緣層，以及在第一絕緣層上構建導電材料的第二薄片。可以反復地重復這些步驟，直到達到期望的厚度或層數。

技術領域

本發明大體涉及一種用于制造用于電機的層壓鐵磁部件的增材制造方法。

背景技術

在電機(諸如電動機和發電機)中，鐵磁零件引導磁通量。這些零件通常構造成組裝或堆疊在一起以形成鐵磁零件的芯的絕緣板或薄片(通常為鐵或鐵合金)。芯可以限定轉子或定子。在每個薄片之間設置絕緣層，以使相應薄片(例如，作為渦電流的屏障)與芯中的相鄰薄片絕緣。通常，一個重復的層壓單元的厚度由95％(所謂的堆疊因子)的磁性片和5％的絕緣體組成。例如，典型的層壓片厚度可以是大約.010英寸(即，10密耳)，并且絕緣層可以是0.5密耳或更小。

電機磁性層壓芯通常包括圓形結構(例如，環形環)，該圓形結構可包括諸如布置成在其中接收繞組的槽的特征。在其他示例中，層壓芯可以包括矩形結構(例如，E形框架)。然而，層壓芯可以包括任意數量的期望形狀、尺寸和幾何形狀。每個重復的層壓結構通常由一層磁性片和一層絕緣片組成，并且磁芯可以具有任何數量的這種重復的層壓結構。

采用傳統的方法，將多個絕緣層壓零件組裝在一起以形成單個零件或芯會帶來許多挑戰。更復雜的拓撲結構可能會降低損耗，增加磁通量密度，或兩者兼有，但難以制造。

近年來，與傳統的鑄造相比，增材制造(AM)技術已被用于優化零件和系統設計并減少缺陷。然而，由于在磁性片之間構建絕緣層所帶來的挑戰，傳統的AM技術在產生磁性層壓的能力方面受到限制。例如，制造鐵磁層壓的至少一種傳統方法是將聚合介電材料用作層壓片之間的電絕緣體。這種聚合材料的使用將機器操作溫度限制為不超過300℃。

發明內容

在一個方面，本公開涉及一種制造電機的層壓鐵磁部件的方法。該方法包括形成第一導電材料的第一薄片，在第一薄片的第一表面上形成一層第二材料，以及處理一層第二材料從而限定第一絕緣層。該方法還包括在第一絕緣層上形成第一導電材料的第二薄片。

在另一方面，本公開涉及一種增材制造系統，其被構造成形成導電第一材料的第一薄片，在第一薄片的第一表面上沉積一層第二材料，以及處理一層第二材料從而限定第一絕緣層。該系統還被構造成在第一絕緣層上形成導電第三材料的第二薄片。

參考以下描述和所附權利要求，本公開的這些和其他特征、方面和優點將變得更好地理解。并入本說明書并構成本說明書一部分的附圖圖示了本公開的各個方面，并且與說明書一起用于解釋本公開的原理。

附圖說明

本說明書的全面和有利的公開，包括其最佳模式，針對本領域的普通技術人員，將在參考附圖的說明中進行闡述，其中：

圖1示出了根據本文描述的各個方面的增材制造系統的示意圖；

圖2示出了根據本文描述的各個方面的具有第二層的圖1的增材制造系統的示意圖；

圖3示出根據本文描述的各個方面的具有第一絕緣層的增材制造系統的示意圖；

圖4示出了根據本文描述的各個方面的具有燒結處理的圖3的增材制造系統的示意圖；

圖5示出了根據本文描述的各個方面的具有第一絕緣層的化學處理的增材制造系統的示意圖；

圖6示出了根據本文描述的各個方面的替代的增材制造系統的示意圖；

圖7示出了根據本文描述的各個方面的具有第二層的圖6的增材制造系統的示意圖；

圖8A-8E圖示了根據本文描述的各個方面的層壓鐵磁部件的序列示意圖；