[发明专利]电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电机的磁路零部件领域，具体涉及一种电机用护盒式 非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯及其制备方法，该种定子铁芯尤其 适用于高频电机。

背景技术

随着科技的进步，使用50Hz的工频电源进行驱动的电机在很多应 用领域已经无法满足人们的使用需求。为了实现电机的高转速、高功 率密度或者高转矩密度，经常需要将电机的工作频率设计在 400-1000Hz，甚至更高。当今配有三相交流变频(VVVF)调速系统的 三相同步或异步电动机正在取代传统的、有着机械换向器的直流串励 牵引电动机，应用于电动汽车、轨道电动车、船舰以及航空领域。

通过提高供电频率来实现电机的高功率密度或者高转速，会导致 电机铁芯的涡流损耗大幅度增加，严重影响电机的效率。由于硅钢材 料具有高饱和磁感应强度和较高的磁导率，传统电机的铁芯均使用硅 钢叠片制成。然而硅钢材料的电阻率低、且片材厚度大，应用于高频 电机时铁芯损耗很高，无法满足新型高频高效电机的要求。然而，非 晶合金和硅钢材料相比具有高磁导率、低损耗的特性，可以取代硅钢 应用于中、高频电机铁芯实现高效节能的目的。

1998年6月美国Honeywell公司专利WO99/66624公开了一种高 效径向磁通电机的非晶金属定子，该定子用不同长度的带材叠加成弧 形或C形然后浸漆固化形成带有向内径方向的齿状定子。这种方法形 成的定子结构在离散的非晶态金属薄片之间包含大量的气隙，因此增 加了磁路的磁阻和运行电动机所需要的相应的电流。

2004年日本日立公司(Hitachi)发明专利US6737951B1公开了一 种非晶定子铁芯加工方法，该方法将非晶带材进行叠加，再切割成一 面或者两面具有弓形面的多面体非晶块体，然后将这些非晶块体重新 排列构成完整的定子铁芯。这种方法制作的铁芯元件和相同规格的硅 钢元件相比，在效率方面具有优势，但是在每两块多面体非晶块体的 拼接处都存在着气隙，在一定程度上影响了铁芯的性能。

2004年美国梅特格拉斯公司专利WO2004/070740公开了光刻蚀 刻法切割叠片制备非晶铁芯定子的方法。该方法工艺复杂、生产效率 低、成本高，仅适合制作形状复杂的小尺寸非晶合金铁芯，对于批量 生产大尺寸非晶合金铁芯不适用。

2008年安泰科技股份有限公司的发明专利CN101286676A公开了 一种径向非晶合金定子铁芯的制备方法。该方法首先将相同长度的非 晶合金片堆叠成具有预定厚度的非晶合金片层叠体，对所述片层叠体 进行退火，再进行浸漆固化处理，最后切割成定子铁芯。该方法制备 的非晶铁芯性能较硅钢铁芯有明显提高，为非晶电机的批量生产奠定 了一定的技术基础。

2010年李振的专利CN101908796A提出了使用非晶金属粉制作高 频电机的定子铁芯的方法。该种铁芯制作工艺简单，但是由于非晶金 属粉无序的弥散在粘合剂中，铁芯内部弥散着大量气隙，致使铁芯的 饱和磁通密度和磁导率等软磁性能显著降低，在目前电机的工作频率 范围内使用很难达到应用要求。

以上电机用非晶合金定子铁芯的制作过程都使用了浸漆后固化的 手段将非晶薄片或者粉体颗粒粘接在一起。浸漆固化会在非晶合金铁 芯中引入很大的粘接应力，而且非晶合金材料的软磁性能对应力非常 敏感，这必然导致非晶定子铁芯的饱和磁通密度、磁导率和铁芯损耗 等性能较非晶合金材料明显下降。因此，探索一种新的电机用非晶合 金定子铁芯的制备方法意义重大。这种方法应既能使非晶合金在高频 下的优异软磁特性在非晶合金铁芯中得以充分发挥，又能实现非晶合 金铁芯的低成本批量化生产，从而满足高频高效电机日益增长的市场 需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合 金定子铁芯及其制备方法，该方法制备非晶、微晶或纳米晶合金定子 铁芯，只需一次冲片和一次热处理，就可以制备出软磁性能优异的非 晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯，为非晶、微晶或纳米晶合金铁芯的 商业化批量生产提供了一种新的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯的制备方法，该 定子铁芯为环状体，由多个相同的非晶、微晶或纳米晶合金的环形冲 片叠放而成，该环形冲片有多个内齿1，其中该方法包含如下步骤：