[发明专利]轴向磁场非晶、纳米晶电机定子铁芯及其制造方法

说明书

本发明公开了一种轴向磁场非晶、纳米晶电机定子铁芯及其制造方法，该方法包括下述步骤：卷绕环形件步骤，将合金带材进行卷绕以形成具有预定内径和外径的环形件，其中，随着卷绕的进行，不断地在卷绕前的所述合金带材的一个表面上均匀喷涂一层粘结剂，以粘结形成所述环形件的相邻合金带材层；固化处理步骤；凹部切割步骤以及退火步骤。该方法制造的非晶、纳米晶合金定子铁芯不仅软磁性能优异、粘接强度高，而且生产工艺简单、制造成本低。

技术领域

本发明属于电机的磁路零部件领域，具体涉及一种轴向磁场电机用非晶、纳米晶合金定子铁芯及其制造方法，该种定子铁芯尤其适合应用于要求高效节能的高频轴向磁场电机。

背景技术

由于高频化可以给电机带来高转速、高功率密度和高转矩密度等优势，目前已经成为电机的发展趋势。电动汽车、高速机床、高速风机、高速水泵等众多高端应用领域，不仅要求电机具有高效率，还要求电机向高频化、小型化发展，所以必须提高电机频率。然而，传统电机的硅钢铁芯随着频率的升高铁损迅速增加，严重降低电机效率、甚至由于发热严重导致无法正常工作。非晶、纳米晶合金软磁材料具有低损耗、高磁导率等特性，有望替代硅钢材料应用于高频电机定子铁芯，进而大幅度提高高频电机性能。

非晶、纳米晶合金带材一般是具有恒定宽度、长度方向连续的薄带材料，方便卷绕成型；而且，轴向磁场铁芯的槽型结构简单便于加工。所以，非晶、纳米晶合金带材应用于轴向磁场电机定子铁芯更具优势。

1998年，美国LE公司的专利US005731649A尝试了使用卷绕后浸漆固化成型的非晶块体组合成电机定子铁芯，由于直接使用卷绕的非晶圆柱作为定子铁芯的齿部，铁芯内部的涡旋电流构成环路，导致铁损较大。

2006年，LE公司在专利US7018498B2中公开了一种首先使用浸漆后固化成型的方法制作出环形非晶合金铁芯，接着在一个端面铣削轴向凹槽制作非晶合金定子铁芯的方法。由于对卷绕得到的非晶纳米晶环形铁芯进行浸漆，尤其轴向长度较大时，很难将树脂完全浸入到非晶、纳米晶环形铁芯的层间缝隙，造成铁芯层间绝缘效果不佳、粘接强度不够，切槽时容易碎裂，影响性能和成品率；为了使树脂较充分的浸入铁芯的层间缝隙，卷绕铁芯时叠片系数一般较低，控制在0.75～0.85，因此影响电机的功率密度。该发明凹槽加工采用铣削法，铣削刀具表面有齿状结构，而且非晶、纳米晶铁芯又比较脆，所以很难保障铁芯槽的切面光洁度，影响性能。

2010年，日本株式会社的专利CN101741153A中也公开了一种轴向磁场电机用非晶合金定子铁芯的制作方法，首先使用浸漆后固化成型的方法制作出环形非晶合金铁芯，接着沿轴向切割成多个形状和大小完全相同的棒状非晶块，再使用圆盘状铁芯保持部件将这些棒状非晶块组合成定子铁芯。该方法制作非晶合金定子铁芯时也是先卷绕后浸漆固化成型，同样存在高叠片系数下树脂难以完全浸透，影响绝缘效果和粘结强度的问题。所以，卷绕环形铁芯后浸漆固化的方法很难以制作高叠片系数的轴向磁场非晶定子铁芯，尤其是轴向长度较大的两端面具有凹槽结构的非晶、纳米晶定子铁芯。

综上所述，现有轴向磁场非晶合金电机铁芯的制作均采用卷绕后浸漆固化成型再切割凹槽的方法。该方法制作轴向磁场非晶、纳米晶铁芯，为了保证铁芯内部非晶或纳米晶带材之间的缝隙能够较充分的被树脂浸透，叠片系数一般在0.80左右，影响工件的功率密度。如果提高叠片系数，尤其对于轴向长度较大的铁芯，将无法保证铁芯内部带材缝隙的充分浸漆，将造成层间绝缘不佳、粘结强度不够，影响性能和切割成品率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提供了一种轴向磁场非晶、纳米晶电机定子铁芯及其制造方法。该方法边卷绕边在非晶或者纳米晶带材表面喷涂粘结剂以制作环形铁芯，固化成型后再用高速砂轮切割凹槽从而制作出高性能轴向磁场电机用非晶、纳米晶合金定子铁芯。该方法制造的非晶、纳米晶合金定子铁芯不仅软磁性能优异、粘接强度高，而且生产工艺简单、制造成本低。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：