一种电机铁芯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电机铁芯的制备方法.其主要步骤为：1）将软磁金属带材叠片，固定；2）利用激光对叠片进行切割，得到带材切片；3）将带材切片堆叠到一定厚度，进行气氛退火；4）浸入粘接剂固化，喷漆；本发明专利技术的优点是利用激光切割制备电机铁芯加工精度高，没有毛边，内应力小，可以加工形状复杂的电机铁芯。利用激光法制备电机铁芯可以简化生产工艺，提高加工速度，降低成本，在高速电机制造领域中有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机铁芯的制备方法，具体涉及一种采用激光切割方法制备的电机铁芯，属于电机设计和制造

技术介绍
传统电机铁芯一般为硅钢片采用冲床加工方法制备而成，硅钢片厚度在500um以上，由于硅钢电阻率低，硅钢片厚度大，只能在低频率下使用。而随着近年来电动汽车，磁记录等技术的发展，越来越需要电机工作在几百赫兹的频率高频率下。在这种工况下，要求电机铁芯的叠片单片厚度尽可能薄，电阻率尽可能高，从而减少损耗和电机发热。因此具有超薄形态的硅钢片或者其他金属软磁材料，特别是非晶纳米晶软磁带材，天生具有应用于高频电机的优势。非晶软磁带材是利用熔体快淬法一次成型的厚度为2030um的新型软磁金属材料。晶体结构上表现为非晶形态，具有高电阻率，高饱和磁通密度。将非晶软磁材料在一定温度下退火，可以得到纳米晶软磁材料，进一步改善其饱和磁通密度。由于非晶纳米晶软磁材料特殊的晶体结构特性，使得其具有高的硬度和韧性，利用传统的冲床加工方法加工非晶纳米晶软磁材料时，容易出现掉边，边缘毛刺不平整，边缘开裂等加工缺陷，并且由于其具有高的强度，对磨具会产生极大的损耗。专利200810007282.2中公布了一种电机非晶合金铁芯的制备方法，是将合金带材切割，叠层，粘接固化后，采用复杂的线切割方法最终制得铁芯。专利201511019957.1中公布了一种轴向磁场电机用非晶、纳米晶定子铁芯的制造方法，是将非晶纳米晶带材卷绕，粘接，固化后，采用钻孔刀或者切割刀对铁芯进行开槽。专利201510964663.X公布了一种高速砂轮加工凹槽的方法。专利201110336946.1公布了一种对非晶纳米晶卷材连续冲床加工制备铁芯的方法。专利201110332934.1公布了一种基于连续冲片加工的护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯及其制备方法。综上所述可以发现，目前利用非晶纳米晶软磁材料制备电机铁芯的方法都是基于冲床加工，线切割，钻孔，砂轮加工等机械加工方法，导致的后果是会产生边缘掉片，破损，加工速度慢，引入应力等不利因素，直接影响了非晶纳米晶电机铁芯的大规模高效生产。
技术实现思路
为了解决现在技术中存在的问题，本专利技术提供了一种电机铁芯的制备方法。该方法利用激光来切割非晶纳米晶金属软磁带材或者超薄硅钢片。当激光入射到材料表面时，会瞬间在一个很小的区域内形成熔池，利用辅助气体移除熔池即可实现切割。与传统的电机铁芯中机械切割方式相比，本专利技术采用的激光加工方法不会产生掉片，破损等缺陷，也不会在铁芯中产生应力，而且操作简单，生产速度快，加工形状灵活，无需磨具，特别适合于大规模生产。本专利技术的目的是提供一种电机铁芯的制备方法。其步骤为：1）软磁金属带材叠片，固定将软磁金属带材横向剪切成一定长度的片段，在夹具中进行叠片，叠片厚度为0.03~30mm，用夹具夹紧，得到软磁金属带材叠片；2）激光切割将软磁金属带材叠片置于激光枪口，将激光聚焦，垂直或以一定角度入射到软磁金属带材叠片上，激光切割路径和入射角度由马达驱动，同时通以同轴辅助气体，激光功率为200~8000W, 切割速度为1~120m/min，得到软磁金属带材切片；3）退火利用专用模具，将软磁金属带材切片堆叠到铁芯设计高度，夹紧，进行气氛退火。退火温度为250~480℃，退火时间为0.5~2h；所述的软磁金属带材为硅钢带，铁基非晶带，铁钴基非晶带，铁基纳米晶带中的一种。所用的激光器为二氧化碳激光器，YAG固体激光器或者光纤激光器中的一种。所述的同轴辅助气体是空气，氩气，氮气或者氧气中的一种。所述的气氛退火为氮气，氩气，氢气或者空气退火中的一种。所述的粘接剂溶液中粘接剂为环氧树脂，酚醛树脂，聚乙烯醇，聚乙烯醇缩丁醛或者玻璃粉中的一种；溶剂为水，酒精，丙酮中的一种。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1）本专利技术制备的电机铁芯不会产生掉片，破损等机械性缺陷和内部应力，因此铁芯软磁性能较传统制备方法优异；2）本专利技术的制备方法生产速度极快，最快一分钟即可加工好一个电机铁芯所需叠片，且切削量少，几乎不会存在废品，不会受到铁芯形状复杂度的影响，特别适合于大规模生产。附图说明图1为本专利技术所述的对软磁金属带材进行叠片，制备带材切片的夹具示意图；图2为本专利技术所述的制备出的软磁金属带材切片；图3为本专利技术所述的将软磁金属带材切片组装为电机铁芯的夹具示意图；图4为本专利技术所制备的电机铁芯的示意图。其中，附图标记如下：1、软磁金属带材叠片上夹具；2、软磁金属带材叠片；3、软磁金属带材叠片下夹具；4、铁芯夹具底座；5、铁芯夹具压紧片；6、铁芯夹具紧固件；7、铁芯夹具螺杆。具体实施方式本专利技术的电机铁芯的制备方法是将软磁金属带材叠片，固定后利用激光对叠片进行切割，将带材切片堆叠到一定厚度，进行气氛退火，粘接剂固化，喷漆。本专利技术的优点是利用激光切割制备电机铁芯加工精度高，没有毛边，内应力小，可以加工形状复杂的电机铁芯。利用激光法制备电机铁芯可以简化生产工艺，提高加工速度，降低成本，在高速电机制造领域中有广阔的应用前景。本专利技术采用具体的步骤如下：1）软磁金属带材叠片，固定将硅钢带，铁基非晶带，铁钴基非晶带，铁基纳米晶带中的一种横向剪切成一定长度的片段，在夹具中进行叠片，叠片厚度为0.03~30mm，用夹具夹紧，得到带材叠片；2）激光切割将带材叠片置于激光枪口，将激光聚焦，垂直或以一定角度入射到软磁金属带材叠片上，激光由二氧化碳激光器，YAG固体激光器或者光纤激光器中的一种产生。激光切割路径和入射角度由马达驱动，同时通以同轴空气，氩气，氮气或者氧气中的一种，激光功率为200~8000W, 切割速度为1~120m/min，得到软磁金属带材切片；3）退火利用专用模具，将软磁金属带材切片堆叠到铁芯设计高度，夹紧，进行气氛退火，气氛为氮气，氩气，氢气或者空气中的一种。退火温度为250~480℃，退火时间为0.5~2h；4）固化喷漆将退火后的铁芯置入粘接剂溶液中保持0.2~5h，使得粘接剂渗入单层叠片之中，然后进行固化，固化温度为80~250℃，固化时间为0.5~5h，固化后对铁芯进行喷漆，得到最终产品。下面结合附图和具体实例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不仅仅局限于本文附图和以下实施例。实施例1：FeSiB非晶带，宽度213mm，厚度30um，剪切成2m长片段，在夹具中进行叠片，叠片厚度为5mm，用如附图1所示叠片夹具夹紧，得到带材叠片。将带材叠片置于光纤激光器激光枪口，将激光聚焦，垂直入射到软磁金属带材叠片上，同时通以同轴空气，激光功率为800W, 切割速度为30m/min，得到如附图2所示软磁金属带材切片。利用如附图3所示模具，将软磁金属带材切片堆叠到铁芯设计高度，夹紧，进行氮气气氛退火，退火温度为250℃，退火时间为1h。将退火后的铁芯置入粘接剂溶液中保持1h，使得粘接剂渗入单层叠片之中，粘接剂溶液为环氧树脂的酒精溶液，然后进行固化，固化温度为120℃，固化时间为2h，固化后对铁芯进行喷漆，得到最终产品。制备出的铁芯表面没有破损，掉皮等缺陷，就有良好的磁性能，磁导率高于传统硅钢铁芯，损耗远远低于硅钢铁芯，在500Hz，0.2T工况下，损耗为0.794W/kg，在1000Hz，0.2T工况下，损耗为2.336W/kg，相同工况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机铁芯的制备方法，其特征在于它的步骤为：1）软磁金属带材叠片，固定将软磁金属带材横向剪切成一定长度的片段，在夹具中进行叠片，叠片厚度为0.03~30mm，用夹具夹紧，得到软磁金属带材叠片；2）激光切割将软磁金属带材叠片置于激光枪口，将激光聚焦，垂直或以一定角度入射到软磁金属带材叠片上，激光切割路径和入射角度由马达驱动，同时通以同轴辅助气体，激光功率为200~8000W, 切割速度为1~120m/min，得到软磁金属带材切片；3）退火利用专用模具，将软磁金属带材切片堆叠到铁芯设计高度，夹紧，进行气氛退火，退火温度为250~480℃，退火时间为0.5~2h；4）固化喷漆将退火后的铁芯置入粘接剂溶液中保持0.2~5h，使得粘接剂渗入单层叠片之中，然后进行固化，固化温度为80~250℃，固化时间为0.5~5h，固化后对铁芯进行喷漆，得到最终产品。

【技术特征摘要】
1.一种电机铁芯的制备方法，其特征在于它的步骤为：1）软磁金属带材叠片，固定将软磁金属带材横向剪切成一定长度的片段，在夹具中进行叠片，叠片厚度为0.03~30mm，用夹具夹紧，得到软磁金属带材叠片；2）激光切割将软磁金属带材叠片置于激光枪口，将激光聚焦，垂直或以一定角度入射到软磁金属带材叠片上，激光切割路径和入射角度由马达驱动，同时通以同轴辅助气体，激光功率为200~8000W, 切割速度为1~120m/min，得到软磁金属带材切片；3）退火利用专用模具，将软磁金属带材切片堆叠到铁芯设计高度，夹紧，进行气氛退火，退火温度为250~480℃，退火时间为0.5~2h；4）固化喷漆将退火后的铁芯置入粘接剂溶液中保持0.2~5h，使得粘接剂渗入单层叠片之中，然后进行固化，固化温度为80~250℃，固化时间为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：白国华，
申请(专利权)人：白国华，
类型：发明
国别省市：浙江;33