一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机制造技术

本发明专利技术涉及永磁材料领域，公开了一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机，包括：转子本体（1）；组装于所述转子本体轴心处的转子花键轴（2）；均匀嵌设于所述转子本体内的若干钐钴永磁体（3）；设于所述转子本体圆周面外侧的定子本体（4）；所述转子本体与定子本体之间设有气隙（5）；均匀嵌设于所述定子本体内圆周面的若干定子线圈（6）。本发明专利技术的永磁电机采用耐氢性能和耐高温性能优异的钐钴永磁体，保证了永磁电机在高温高压纯氢气环境下的使用。机在高温高压纯氢气环境下的使用。机在高温高压纯氢气环境下的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机


[0001]本专利技术涉及永磁材料领域，尤其涉及一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机。

技术介绍

[0002]稀土永磁电机是一种新型永磁电机，由于稀土永磁材料具有更为优异持久的磁性能，使得稀土永磁电机具有重量轻、体积小、运行可靠的优点。因此，稀土永磁电机的性能在很大程度上受其采用的稀土永磁材料影响。
[0003]常用于稀土永磁电机的稀土永磁材料主要有烧结钕铁硼和烧结钐钴。与烧结钕铁硼相比，烧结钐钴不仅具有优良的磁性能，而且具有耐腐蚀耐高温和良好的高温稳定性。钐钴永磁材料在需要高使用温度和高温稳定等特定场合发挥了不可替代的作用，如航空航天所用电机及发电机，部分尖端应用如行波管(空间探索及卫星通信)以及飞行器的惯性装置(重力传感器和陀螺仪)。
[0004]将钐钴永磁材料应用于氢能源电机中，其特殊的使用环境要求钐钴永磁材料具有较好的高温稳定性及在氢气环境磁性能不会发生减退，若在使用过程中发生磁性能减退的现象，会对氢能源电机的使用寿命和安全造成巨大的影响，如何预防这种现象的发生成为当前研究的重点。但现有的钐钴永磁材料在接触到氢气的情况下，氢原子会沿晶界进入钐钴永磁材料，导致钐钴永磁材料粉化，磁性能发生减退现象，最终导致氢能源电机失效。因此，如何提高钐钴永磁电机在高温高压纯氢气环境下性能的稳定成为重点。
[0005]目前，在稀土永磁电机耐氢领域相关的研究尚较少，对如何预防氢原子进入磁性材料内部导致磁性材料粉化，磁性能发生减退的现象对应解决方法较少。申请人为南京安德海睿智能科技有限公司、申请号为202010181143.2的中国专利技术专利公开了一种基于稀土永磁体的耐氢电机，其提出在氮气气氛下对永磁体毛坯进行热处理，热处理结束后将稀土永磁体浸入含铈的水基硅烷溶剂中进行封闭处理，封闭完成后进行固化处理从而在稀土永磁体表面形成一层膜来提高稀土永磁材料的耐氢性能。然而上述方案的缺点在于热处理结束后将稀土永磁体浸入含铈的水基硅烷溶剂中进行封闭处理，在这个过程中稀土永磁体表面的溶剂会发生流动现象导致表面的溶剂分布不均匀，溶剂的分布不均匀导致后续固化处理后稀土永磁体表面的膜厚度分布不一致，部分区域耐氢性能较差，材料的一致性较差，对材料的使用寿命和安全性造成影响。

技术实现思路

[0006]为了克服钐钴永磁电机中永磁体在氢气环境下会发生失效的问题，尤其是针对永磁体在高温高压纯氢气环境下发生粉化现象造成电机无法使用的问题，本专利技术提供了一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机。
[0007]本专利技术的具体技术方案为：一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机，包括：转子本体；组装于所述转子本体轴心处的转子花键轴；
均匀嵌设于所述转子本体内的若干钐钴永磁体；设于所述转子本体圆周面外侧的定子本体；所述转子本体与定子本体之间设有气隙；均匀嵌设于所述定子本体内圆周面的若干定子线圈。
[0008]在上述结构中，采用花键传动方式可以消除因热胀冷缩带来的电机芯轴与转子的配合偏差，为电机扭矩稳定输出提供保障。同时可使电机承受更高的温度，使电机性能进一步提高。定子线圈通入三相正弦电流，产生以通电频率为角速度的交变磁场。此交变磁场推动转子的恒定磁场做功转动。
[0009]作为优选，在径向截面上所述若干钐钴永磁体等间距地围绕形成一个与转子本体同轴的圆。
[0010]作为优选，所述转子本体内位于每一钐钴永磁体的两侧分别设有一条轴向的隔磁槽。
[0011]隔磁槽的作用是防止永磁体的漏磁系数过大导致永磁体利用率不足。隔磁槽的存在可使永磁体磁力线发散范围减小，集中到跟定子磁场的电磁耦合作用中去，从而最大程度的实现电能与机械能的转换。
[0012]作为优选，在径向截面上所述若干定子线圈等间距地围绕形成一个与转子本体同轴的圆。
[0013]作为优选，所述气隙的径向厚度为0.3
‑
0.7mm。
[0014]永磁电机气隙的大小对电机运行性能、可靠性影响极大，气隙增大使磁阻增大，使需达到磁场强度的电流大幅增加，与此同时降低了电机的功率因数。反之气隙过小，又会使谐波磁场增大，使电机损耗和噪音增加，降低电机综合性能指标。
[0015]作为优选，所述钐钴永磁体呈瓦状。
[0016]一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体的制备方法，包含以下步骤：(1)按元素配比配料后将原料在惰性环境下熔炼得到合金铸锭或铸片。
[0017](2)将所得铸锭或铸片破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得钐钴粉体。
[0018](3)将所得钐钴粉体在惰性环境及磁场中取向成型，然后冷等静压，得到钐钴磁体生坯。
[0019](4)将钐钴磁体生坯在惰性环境下烧结及固溶处理，得到烧结钐钴磁体毛坯，随后在惰性环境下时效处理得到钐钴磁体。
[0020](5)对钐钴磁体表面清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面依次镀含Ni、Cu和NiCu合金中的一种或多种的基体镀层、AlCrZnN镀层和DyNiAl镀层。
[0021]在现有钐钴磁体配方难以隔绝氢原子进入磁体内部导致磁性材料发生粉化、进而造成磁性能减退的状况下，本专利技术从从提高钐钴磁体耐氢性能角度出发，对钐钴配方以及相关工艺进行了系列调整，使得制备的钐钴磁体毛坯表面致密度有较大的的改善，在获得致密性较好的钐钴磁体毛坯后通过磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面镀多层耐高温镀层，通过耐高温镀层起到隔绝氢原子进入的目的从而提高钐钴磁体的耐氢性能。具体地：关于AlCrZnN镀层：钐钴磁性材料中的Co、Fe、Cu等元素为氢不稳定元素，与氢的亲和力小，但氢原子易在其中游动，而Zr元素为氢稳定元素，易与氢发生反应，形成稳定氢化物，即强键合氢化物，氢溶解度较大，因此若只是调整合金的配方难以显著提高钐钴磁性材
料的耐氢性能。而本专利技术通过熔炼制备AlCrZnN合金靶材，通过磁控溅射法使其均匀的分布于基体镀层上，由于Al、Zn元素不会与氢发生反应，因此AlCrZnN镀层可以有效的阻碍氢气的渗入，同时AlCrZnN镀层具有良好的耐高温性能，满足其高温使用环境。
[0022]关于DyNiAl镀层：虽然AlCrZnN镀层具有良好的耐氢与抗高温性，但在使用过程中镀层会发生磨损，使得钐钴永磁材料的耐氢性能降低，影响材料的使用寿命和安全，因此本专利技术进一步在AlCrZnN镀层表面再镀一层抗高温的DyNiAl镀层，研究结果显示，DyNiAl合金具有良好的抗高温性和耐腐蚀性，可以满足其氢能源电机高温使用要求和复杂的使用环境，同时表面的DyNiAl镀层可以保护里面的AlCrZnN镀层不受损，使其能够起到隔绝氢气的作用。
[0023]作为优选，步骤(1)中，按Sm(Co1‑
x
‑
y
‑
v
Fe
x
Cu
y
Zr
v
)
z
进行配料，其中x＝0.18～0.26，y＝0.14～0.2，v＝0.01～0.03，z＝7.0～7.5；z为过渡族元素Co、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机，其特征在于包括：转子本体（1）；组装于所述转子本体轴心处的转子花键轴（2）；均匀嵌设于所述转子本体内的若干钐钴永磁体（3）；设于所述转子本体圆周面外侧的定子本体（4）；所述转子本体与定子本体之间设有气隙（5）；均匀嵌设于所述定子本体内圆周面的若干定子线圈（6）。2.如权利要求1所述的钐钴永磁电机，其特征在于：在径向截面上所述若干钐钴永磁体等间距地围绕形成一个与转子本体同轴的圆。3.如权利要求1或2所述的钐钴永磁电机，其特征在于：所述转子本体内位于每一钐钴永磁体的两侧分别设有一条轴向的隔磁槽（7）。4.如权利要求1所述的钐钴永磁电机，其特征在于：在径向截面上所述若干定子线圈等间距地围绕形成一个与转子本体同轴的圆。5.如权利要求1所述的钐钴永磁电机，其特征在于：所述气隙的径向厚度为0.3
‑
0.7mm。6.如权利要求1所述的钐钴永磁电机，其特征在于：所述钐钴永磁体呈瓦状。7.如权利要求1或6所述的钐钴永磁电机，其特征在于：所述钐钴永磁体的制备方法包含以下步骤：（1）按元素配比配料后将原料在惰性环境下熔炼得到合金铸锭或铸片；（2）将所得铸锭或铸片破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得钐钴粉体；（3）将所得钐钴粉体在惰性环境及磁场中取向成型，然后冷等静压，得到钐钴磁体生坯；（4）将钐钴磁体生坯在惰性环境下烧结及固溶处理，得到烧结钐钴磁体毛坯，随后在惰性环境下时效处理得到钐钴磁体；（5）对钐钴磁体表面清...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐道兵，赵宇，沈定君，樊金奎，王栋，雷建，卓宇，房漪，
申请(专利权)人：杭州永磁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：