軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵芯及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機(jī)的磁路零部件領(lǐng)域，具體設(shè)及一種軸向磁場(chǎng)電機(jī)用非晶、納米晶 合金定子鐵忍及其制造方法，該種定子鐵忍尤其適合應(yīng)用于要求高效節(jié)能的高頻軸向磁場(chǎng) 電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于高頻化可W給電機(jī)帶來(lái)高轉(zhuǎn)速、高功率密度和高轉(zhuǎn)矩密度等優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng) 成為電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。電動(dòng)汽車、高速機(jī)床、高速風(fēng)機(jī)、高速水累等眾多高端應(yīng)用領(lǐng)域，不僅 要求電機(jī)具有高效率，還要求電機(jī)向高頻化、小型化發(fā)展，所W必須提高電機(jī)頻率。然而，傳 統(tǒng)電機(jī)的娃鋼鐵忍隨著頻率的升高鐵損迅速增加，嚴(yán)重降低電機(jī)效率、甚至由于發(fā)熱嚴(yán)重 導(dǎo)致無(wú)法正常工作。非晶、納米晶合金軟磁材料具有低損耗、高磁導(dǎo)率等特性，有望替代娃 鋼材料應(yīng)用于高頻電機(jī)定子鐵忍，進(jìn)而大幅度提高高頻電機(jī)性能。
[0003] 非晶、納米晶合金帶材一般是具有恒定寬度、長(zhǎng)度方向連續(xù)的薄帶材料，方便卷繞 成型;而且，軸向磁場(chǎng)鐵忍的槽型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于加工。所W，非晶、納米晶合金帶材應(yīng)用于軸 向磁場(chǎng)電機(jī)定子鐵忍更具優(yōu)勢(shì)。
[0004] 1998年，美國(guó)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(jī)定子鐵忍，由于直接使用卷繞的非晶圓柱作為定子鐵忍的齒部，鐵忍內(nèi)部 的滿旋電流構(gòu)成環(huán)路，導(dǎo)致鐵損較大。
[0005] 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(huán)形非晶合金鐵忍，接著在一個(gè)端面銳削軸向凹槽制作非晶合金定子鐵忍的方 法。由于對(duì)卷繞得到的非晶納米晶環(huán)形鐵忍進(jìn)行浸漆，尤其軸向長(zhǎng)度較大時(shí)，很難將樹脂完 全浸入到非晶、納米晶環(huán)形鐵忍的層間縫隙，造成鐵忍層間絕緣效果不佳、粘接強(qiáng)度不夠， 切槽時(shí)容易碎裂，影響性能和成品率;為了使樹脂較充分的浸入鐵忍的層間縫隙，卷繞鐵忍 時(shí)疊片系數(shù)一般較低，控制在0.75~0.85，因此影響電機(jī)的功率密度。該發(fā)明凹槽加工采用 銳削法，銳削刀具表面有齒狀結(jié)構(gòu)，而且非晶、納米晶鐵忍又比較脆，所W很難保障鐵忍槽 的切面光潔度，影響性能。
[0006] 2010年，日本株式會(huì)社的專利CN101741153A中也公開了一種軸向磁場(chǎng)電機(jī)用非晶 合金定子鐵忍的制作方法，首先使用浸漆后固化成型的方法制作出環(huán)形非晶合金鐵忍，接 著沿軸向切割成多個(gè)形狀和大小完全相同的棒狀非晶塊，再使用圓盤狀鐵忍保持部件將運(yùn) 些棒狀非晶塊組合成定子鐵忍。該方法制作非晶合金定子鐵忍時(shí)也是先卷繞后浸漆固化成 型，同樣存在高疊片系數(shù)下樹脂難W完全浸透，影響絕緣效果和粘結(jié)強(qiáng)度的問(wèn)題。所W，卷 繞環(huán)形鐵忍后浸漆固化的方法很難W制作高疊片系數(shù)的軸向磁場(chǎng)非晶定子鐵忍，尤其是軸 向長(zhǎng)度較大的兩端面具有凹槽結(jié)構(gòu)的非晶、納米晶定子鐵忍。
[0007] 綜上所述，現(xiàn)有軸向磁場(chǎng)非晶合金電機(jī)鐵忍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(chǎng)非晶、納米晶鐵忍，為了保證鐵忍內(nèi)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(shù)一般在0.80左右，影響工件的功率密 度。如果提高疊片系數(shù)，尤其對(duì)于軸向長(zhǎng)度較大的鐵忍，將無(wú)法保證鐵忍內(nèi)部帶材縫隙的充 分浸漆，將造成層間絕緣不佳、粘結(jié)強(qiáng)度不夠，影響性能和切割成品率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的W上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶 電機(jī)定子鐵忍及其制造方法。該方法邊卷繞邊在非晶或者納米晶帶材表面噴涂粘結(jié)劑W制 作環(huán)形鐵忍，固化成型后再用高速砂輪切割凹槽從而制作出高性能軸向磁場(chǎng)電機(jī)用非晶、 納米晶合金定子鐵忍。該方法制造的非晶、納米晶合金定子鐵忍不僅軟磁性能優(yōu)異、粘接強(qiáng) 度高，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、制造成本低。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了 W下技術(shù)方案：
[0010] -種軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵忍，所述鐵忍為非晶或者納米晶合金帶材 卷繞多層而成的圓環(huán)體，所述圓環(huán)體的上和/或下端面上均勻分布有多個(gè)凹部，形成所述圓 環(huán)體的相鄰非晶或者納米晶合金帶材層之間附有粘結(jié)層。
[0011] 在上述軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述非晶 或者納米晶合金帶材的材質(zhì)為鐵基合金、鐵儀基合金或鉆基合金。
[0012] 在上述軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，位于同一 端面上的所述多個(gè)凹部的水平中屯、線均與所述鐵忍的中屯、軸線垂直相交于同一點(diǎn)。
[0013] 在上述軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，當(dāng)所述圓 環(huán)體的上和下端面均分布有凹部時(shí)，位于所述上端面的凹部的豎直中屯、線與相應(yīng)地位于下 端面的凹部的豎直中屯、線重合。
[0014] 在上述軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述粘結(jié) 層的厚度為1-2皿。
[0015] 在上述軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述凹部 的形狀為長(zhǎng)方形。
[0016] 上述軸向磁場(chǎng)非晶、納米晶電機(jī)定子鐵忍的制造方法，包括如下步驟：
[0017] 卷繞環(huán)形件步驟，使用寬度與成品定子鐵忍的軸向長(zhǎng)度相同的非晶或者納米晶合 金帶材，將所述合金帶材進(jìn)行卷繞W形成具有預(yù)定內(nèi)徑和外徑的環(huán)形件，其中，隨著卷繞的 進(jìn)行，不斷地在卷繞前的所述合金帶材的一個(gè)表面上均勻噴涂一層粘結(jié)劑，W粘結(jié)形成所 述環(huán)形件的相鄰合金帶材層；
[0018] 固化處理步驟，將所述環(huán)形件進(jìn)行固化處理，從而得到固化后的環(huán)形件；
[0019] 凹部切割步驟，將所述固化后的環(huán)形件浸入冷卻液中，使用高速砂輪在所述環(huán)形 件的上和/或下端面上進(jìn)行凹部切割，從而得到具有凹部結(jié)構(gòu)的環(huán)形鐵忍；
[0020] 退火步驟，對(duì)所述具有凹部結(jié)構(gòu)的環(huán)形鐵忍進(jìn)行退火處理，從而得到成品電機(jī)定 子鐵忍。
[0021] 在上述制造方法中，在卷繞所述環(huán)形件時(shí)可W使用的一個(gè)非晶、納米晶帶材進(jìn)行 卷繞，也可W同時(shí)使用兩個(gè)W上的非晶、納米晶帶材進(jìn)行卷繞。
[0022] 在上述制造方法中，噴涂于所述相鄰兩層合金帶材間（即帶材層間）的粘結(jié)劑必須 能夠承受370°CW上的退火溫度，所述粘結(jié)劑可W是有機(jī)粘結(jié)劑也可W是無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，優(yōu)選 地，所述有機(jī)粘結(jié)劑為有機(jī)娃類膠、酪醒樹脂膠、脈醒樹脂膠、耐溫環(huán)氧膠、聚酷亞胺膠，所 述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為TW系列、SL系列或ZS系列的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑。
[0023] 在上述制造方法中，所述噴涂的一層粘結(jié)劑的厚度優(yōu)選為1-2WI1。
[0024] 在上述制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述卷繞環(huán)形件步驟中，通過(guò)提高 卷繞時(shí)帶材上的張力來(lái)提高所述成品電機(jī)定子鐵忍的疊片系數(shù)，所述疊片系數(shù)為0.85-0.95〇
[0025] 在上述制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述固化處理步驟中，所述固化處 理的溫度為90-300°C。
[0026] 在上述制造方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述凹部切割步驟中，切割時(shí)所述 砂輪的轉(zhuǎn)速為10000-35000轉(zhuǎn)/分鐘，而且所述砂輪完全置于冷卻液中。更優(yōu)選地，所述冷卻 液為純水、水基冷卻液或者油基冷卻液。