[发明专利]绝缘铁磁叠层及其制造方法

说明书

公开了一种使用增材制造工艺制造电机部件的方法。该方法包括形成导电材料的第一薄片，在第一薄片的第一表面上构建第二材料的第一层，处理在第一薄片的第一表面上的第二材料以限定第一绝缘层，以及在第一绝缘层上构建导电材料的第二薄片。可以反复地重复这些步骤，直到达到期望的厚度或层数。

技术领域

本发明大体涉及一种用于制造用于电机的层压铁磁部件的增材制造方法。

背景技术

在电机(诸如电动机和发电机)中，铁磁零件引导磁通量。这些零件通常构造成组装或堆叠在一起以形成铁磁零件的芯的绝缘板或薄片(通常为铁或铁合金)。芯可以限定转子或定子。在每个薄片之间设置绝缘层，以使相应薄片(例如，作为涡电流的屏障)与芯中的相邻薄片绝缘。通常，一个重复的层压单元的厚度由95％(所谓的堆叠因子)的磁性片和5％的绝缘体组成。例如，典型的层压片厚度可以是大约.010英寸(即，10密耳)，并且绝缘层可以是0.5密耳或更小。

电机磁性层压芯通常包括圆形结构(例如，环形环)，该圆形结构可包括诸如布置成在其中接收绕组的槽的特征。在其他示例中，层压芯可以包括矩形结构(例如，E形框架)。然而，层压芯可以包括任意数量的期望形状、尺寸和几何形状。每个重复的层压结构通常由一层磁性片和一层绝缘片组成，并且磁芯可以具有任何数量的这种重复的层压结构。

采用传统的方法，将多个绝缘层压零件组装在一起以形成单个零件或芯会带来许多挑战。更复杂的拓扑结构可能会降低损耗，增加磁通量密度，或两者兼有，但难以制造。

近年来，与传统的铸造相比，增材制造(AM)技术已被用于优化零件和系统设计并减少缺陷。然而，由于在磁性片之间构建绝缘层所带来的挑战，传统的AM技术在产生磁性层压的能力方面受到限制。例如，制造铁磁层压的至少一种传统方法是将聚合介电材料用作层压片之间的电绝缘体。这种聚合材料的使用将机器操作温度限制为不超过300℃。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种制造电机的层压铁磁部件的方法。该方法包括形成第一导电材料的第一薄片，在第一薄片的第一表面上形成一层第二材料，以及处理一层第二材料从而限定第一绝缘层。该方法还包括在第一绝缘层上形成第一导电材料的第二薄片。

在另一方面，本公开涉及一种增材制造系统，其被构造成形成导电第一材料的第一薄片，在第一薄片的第一表面上沉积一层第二材料，以及处理一层第二材料从而限定第一绝缘层。该系统还被构造成在第一绝缘层上形成导电第三材料的第二薄片。

参考以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得更好地理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了本公开的各个方面，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

附图说明

本说明书的全面和有利的公开，包括其最佳模式，针对本领域的普通技术人员，将在参考附图的说明中进行阐述，其中：

图1示出了根据本文描述的各个方面的增材制造系统的示意图；

图2示出了根据本文描述的各个方面的具有第二层的图1的增材制造系统的示意图；

图3示出根据本文描述的各个方面的具有第一绝缘层的增材制造系统的示意图；

图4示出了根据本文描述的各个方面的具有烧结处理的图3的增材制造系统的示意图；

图5示出了根据本文描述的各个方面的具有第一绝缘层的化学处理的增材制造系统的示意图；

图6示出了根据本文描述的各个方面的替代的增材制造系统的示意图；

图7示出了根据本文描述的各个方面的具有第二层的图6的增材制造系统的示意图；

图8A-8E图示了根据本文描述的各个方面的层压铁磁部件的序列示意图；