[发明专利]非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心及其制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种电机的磁路零部件的制造方法，更具体地讲，本申请涉及一种高频电机用高性能非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心及其制造方法。

背景技术

近年来，很多应用领域对电机的性能提出了更高的要求，例如航空航天、电动汽车、高速机床加工、高速飞轮储能、高速压缩机、高速离心机等，不仅要求电机具有高的效率，还要求电机具有高功率密度、高转矩密度或者高转速。为了实现电机的高转速、高功率密度或者高转矩密度，经常需要将电机的电磁频率设计在400~1500Hz，甚至更高。

电机的铁损与频率的1.3~1.5次幂成正比，通过提高频率来提高电机的功率密度或者转速，必然导致电机铁损大幅度增加。作为传统的电机铁心材料的硅钢片在高频下涡流损耗很高，应用于高频电机时会严重影响电机效率。

新一代软磁材料-非晶、微晶以及纳米晶合金具有低损耗和高磁导率的特性，应用于高频电机定子铁心时可以在很大程度上提高电机效率。非晶、微晶以及纳米晶合金材料虽然具有优异的软磁性能，但是材料具有薄、脆且硬的特点，加工难度很大。为了解决非晶、微晶以及纳米晶合金定子铁心的加工难题，人们已经做了大量的研究工作。

在现有技术中，电机用非晶合金定子铁心的制作都需要对树脂热固化成型的非晶合金块体进行切割加工，预加工的非晶合金块体的厚度均与铁心的轴向高度相同。然而定子铁心的轴向高度一般较大，高效率的激光切割、等离子切割以及水切割等切割方式很难达到如此大的切割厚度，一般只能选用效率很低的电火花方式进行切割。

因此，探索一种制作电机用非晶、微晶以及纳米晶合金定子铁心的新方法，将高效率的激光切割、等离子切割以及水切割应用到铁心的切割加工中，对于非晶、微晶以及纳米晶合金铁心生产效率的大幅度提高以及生产成本的降低具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：对非晶、微晶或纳米晶合金带材进行横向切割，以形成多个形状和大小相同的矩形薄片；对横向切割得到的非晶、微晶或纳米晶合金薄片进行退火处理；将多个经过退火处理得到的非晶、微晶或纳米晶合金薄片进行树脂固化处理，得到具有预定厚度的非晶、微晶或纳米晶合金板；使用激光切割、等离子切割、水切割、电火花线切割、火焰切割和化学腐蚀中的任何一种方式对预定厚度的非晶、微晶或纳米晶合金板进行切割，得到环状非晶、微晶或纳米晶合金拼接模块或者至少一个单齿圆弧状拼接模块；将环状非晶、微晶或纳米晶合金拼接模块或者单齿圆弧状拼接模块层叠或拼接形成非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心。

可选地非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心的制造方法，其特征在于所述非晶、微晶或纳米晶合金包含选自于铁基、铁镍基或钴基的材料。

当需要制作的定子铁心的外径小于合金带材宽度时，先制作具有预定厚度的合金板，然后将合金板切割形成拼接模块，最后将拼接模块轴向拼接得到定子铁心。

当需要制作的定子铁心的外径大于合金带材宽度时，先制作具有预定厚度的合金板，然后将合金板切割形成单齿圆弧状拼接模块，此后将单齿圆弧状拼接模块沿着轴向层叠形成大单齿拼接模块，最后将多个大单齿拼接模块拼接形成定子铁心。

当需要制作的定子铁心的外径大于合金带材宽度时，先制作具有预定厚度的合金板，然后将合金板切割形成单齿圆弧状拼接模块，此后将单齿圆弧状拼接模块拼接形成大环状拼接模块，最后将多个大环状拼接模块层叠形成定子铁心。

非晶、微晶或纳米晶合金薄片的叠片系数在0.75~0.95之间。

所述非晶、微晶或纳米晶合金板的厚度为3mm~30mm。

退火温度在300~580℃之间，保温时间为0~5小时。

在加磁场的条件下完成退火，磁场强度在0.02~1.50T之间，磁场方向和铸带方向垂直。

另外，本发明还提供了一种由以上任何一种方法制造的非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心。

本发明提供了一种高频电机用高性能非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心及其制备方法，该方法具有高生产效率低成本的特点，而且制造的非晶、微晶或纳米晶合金定子铁心具有高磁导率和低损耗等优异的软磁特性。

附图说明

图1是根据本发明的定子铁心的轴向俯视示意图。

图2是根据本发明的使用树脂热固化成型法制备的非晶、微晶或者纳米晶合金板的示意图。

图3是根据本发明第一实施例的使用激光切割、等离子切割或者水切割的方法加工的含有内齿的环状拼接模块的示意图。