定子由软磁合金构成的钟表用步进电机和软磁合金制造技术

一种步进电机，包括转子（１），定子（２）和由磁心（４）及绕组（５）构成的线圈（３），其中，定子（２）由ＦｅＮｉＣｒ型软磁合金构成，其化学组成按重量包括：４０％≤Ｎｉ＋Ｃｏ≤６０％，０％≤Ｃｏ≤７％，８％≤Ｃｒ≤１３．５％，８％≤Ｃｒ＋Ｍｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｖ＋Ｗ≤１３．５％，余量是铁和制造中产生的杂质。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特别可用于钟表的步进电机，包括转子、定子和装有磁心的线圈，并涉及可用于制造这些电机的FeNiCr型软磁合金。模拟石英表的指针地运动由微型步进电机来保证，通常是Lavet式。这种电机包括由永磁体构成的转子，具有两极的定子和装有磁心的线圈。定子既可以由两部分构成也可以是单体的。后者被称为“具有可磁饱和的细颈”。制造定子和磁心的部分从磁性能适用于此功能的FeNi型软磁合金冷轧条带切出。条带厚度在0.4-0.8mm的数量级。磁心通常由Ni48Fe类合金制成，当定子具有可磁饱和的细颈时多数是由Ni80Mo5Fe类合金制成。这些合金的缺点是昂贵，期望能获得廉价的合金。由于石英钟表已成为大规模的消费产品，所以此问题更为重要。为了解决此问题，业已提出使用Ni35Mo5Fe类合金。然而，这种合金的缺点是磁性能对-20℃和70℃之间的温度、也就是说在钟表的整个使用温度范围高度敏感。此外，钟表日益频繁地在气候条件极易使部件因氧化变劣的世界各地组装和使用。当然可以加倍地进行耐腐蚀处理，但这些处理是昂贵的，因此期望能够避免这些问题。对于Ni35Mo5Fe类合金尤其存在这种问题，该合金比Ni80Mo5Fe类合金更为廉价，但对潮湿气氛的腐蚀更为敏感。本专利技术的目的在于消除这些缺点，提出一种尤其适用于钟表的合金和步进电机，既经济实用、又不易氧化和对温度变化不敏感。为此目的，本专利技术的主题是一种步进电机，包括转子，定子和由磁心及绕组组成的线圈，其中定子、尤其是具有可磁饱和的细颈的定子由FeNiCr型软磁合金构成，其化学组成按重量包括40％≤Ni+Co≤60％0％≤Co≤7％8％≤Cr≤13.5％8％≤Cr+Mn+Si+Mo+Nb+V+W≤13.5％余量是铁和制造中产生的杂质。构成定子的FeNiCr型软磁合金最好具有如下特性—居里温度Tc＞200℃—+25℃的饱和磁感Bs在0.69-0.8特斯拉之间—矫顽力Hc＜0.07奥斯特(1奥斯特＝79.577A/m)—电阻率ρ＞80μΩcm。构成定子的FeNiCr型软磁合金的化学组成最好如下53％≤Ni+Co≤57％0％≤Co≤7％9％≤Cr≤11％9％≤Cr+Mn+Si+Mo+Nb+V+W≤11％余量是铁和制造中产生的杂质。构成定子的FeNiCr型软磁合金的化学组成可以如下48.5％≤Ni+Co≤51.5％0％≤Co≤7％8％≤Cr≤10％0％≤Mo≤1.5％8％≤Cr+Mn+Si+Mo+Nb+V+W≤12％余量是铁和制造中产生的杂质。此外，磁心可以由FeNiCr型合金制成，其化学组成按重量包括48.5％≤Ni+Co≤51.5％0％≤Co≤7％5％≤Cr≤8％5％≤Cr+Mn+Si+Mo+Nb+V+W≤10％余量是铁和制造中产生的杂质。本专利技术还涉及FeNiCr型软磁合金，其化学组成按重量包括53％≤Ni+Co≤57％0％≤Co≤7％9％≤Cr≤11％9％≤Cr+Mn+Si+Mo+Nb+V+W≤11％余量是铁和制造中产生的杂质。本专利技术的合金最好含有0.1％-1％的锰和0.05％-0.3％的硅。而且最好其含氧量小于0.005％、含硫量小于0.005％。本专利技术还涉及FeNiCr型软磁合金，其化学组成按重量包括48.5％≤Ni+Co≤51.5％0％≤Co≤7％8％≤Cr≤10％0％≤Mo≤1.5％8％≤Cr+Mn+Si+Al+Cu+Mo+Nb+V+W≤12％余量是铁和制造中产生的杂质。本专利技术的合金最好含有0.1％-1％的锰和0.05％-0.3％的硅；而且最好其含氧量小于0.005％、含硫量小于0.005％。以下将参考示意地展示用于钟表的步进电机的单一附图，更准确地说明本专利技术，但并无任何限制之意。如附图说明图1所示的具有可磁饱和的细颈的Lavet式电机，包括例如由钐钴永磁体制成的转子1，定子2，和由磁心4和绕组5构成的线圈3。定子2包括其中容纳转子1的洞6。在洞6的两侧定子2具有两个变窄部分7和7′，称为“细颈”。细颈是“磁饱和”的，即当电机工作时构成定子的材料的几何结构和性质如下，其中磁感应接近于材料的饱和磁感。静止状态下，即指线圈绕组中无电流通过时，转子的位置由定子的几何结构和特别是容纳转子的洞6的几何结构决定。其位置如下确定，由转子与由定子2和线圈3的磁心4组成的磁路之间的磁感应产生的磁阻最小。每秒向线圈绕组5输送电脉冲。此电脉冲产生使电机每次转半圈的磁场。由电池供电。为了使电机能满意地工作，定子2和磁心4组成的磁路所用的材料必须是高磁导率、低矫顽力和高电阻率，以便使电耗减至最小，并由此使电池寿命尽可能地长。尽管构成定子的材料的饱和磁感不能过高，以便有利于细颈在励磁脉冲作用下的磁饱和，但为了单位质量的能量最大，因而使电机尺寸最小，材料的饱和磁感必须要高。最终，在电机的整个工作温度范围必须尽可能稳定地保持这些特性；此范围通常在-20℃～+70℃。定子2由FeNiCr型软磁合金制成，按重量其包含—40％～60％的镍，可用含量高达7％的钴部分置换镍，镍与钴的总量保持在40％～60％；这些元素可赋予主要的磁性能和足够的居里温度；—8％～13.5％的铬，用于获得良好的耐氧化、尤其是耐潮湿气氛的能力；—锰，最好在0.1％～1％，用于获得良好的热轧加工性能；—硅，最好在0.05％～0.3％，保证制造期间能脱氧；—从钼、铌、钒、和钨中选择的一种或者多种选择性元素，这些元素含量总和要小于3％；这些元素改善了耐蚀性和热机械强度，这有利于步进电机部件的制造，但若含量过高，它们使饱和磁感Bs过分降低；—余量是铁和制造中产生的杂质。为了获得足够的饱和磁感Bs，Cr+Mn+Si+Mo+Nb+V+W的总和必须小于13.5％(因为铬含量的下限，此总和大于8％)。制造中产生的杂质特别是氧和硫对矫顽力有不利影响。而且，这些杂质中的各种含量必须尽可能地低，最好低于50ppm。为了使合金具有如下性能，化学组成应能调节—居里温度Tc＞200℃，最好Tc＞250℃，以此获得磁性能在-20℃～+70℃的良好的稳定性，—环境温度下的饱和磁感Bs在0.6～0.9特斯拉，+25℃下最好在0.69～0.8特斯拉，—矫顽力Hc＜0.07奥斯特，—电阻率ρ＞80μΩcm。本领域的技术人员可以考虑以下因素来调节化学组成—非铁磁性元素(Fe，Ni和Co之外的元素)的含量增多时Bs下降；—杂质含量增多时Hc增大；—非铁磁性元素的含量增多时通常ρ增大；—非铁磁性元素的含量增多时Tc下降。例如，该合金的组成最好如下53％≤Ni+Co≤57％0％≤Co≤7％9％≤Cr≤11％9％≤Cr+Mn+Si+Al+Cu+Mo+Nb+V+W≤11％余量是铁和制造中产生的杂质。此化学组成(Ni55cr10Fe型)具有如下优点，可同时具有适当的饱和磁感(0.7特斯拉的数量级)和赋予良好耐蚀性的高铬含量。也可采用化学组成如下的合盒48.5％≤Ni+Co≤51.5％0％≤Co≤7％8％≤Cr≤10％0％≤Mo≤1.5％8％≤Cr+Mn+Si+Al+Cu+Mo+Nb+V+W≤12％余量是铁和制造中产生的杂质。此合金的优点是具有因存在钼而改善的耐蚀性。在全部情况下，线圈3的磁心4可以有利地由Ni48Fe型或者FeNiCr型的合金构成，组成是48.5％≤Ni+C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进电机，包括转子（１），定子（２）和由磁心（４）及绕组（５）构成的线圈（３），其特征在于，定子（２）由ＦｅＮｉＣｒ型软磁合金构成，其化学组成按重量包括：４０％≤Ｎｉ＋Ｃｏ≤６０％０％≤Ｃｏ≤７％８％≤Ｃｒ≤１３．５％８ ％≤Ｃｒ＋Ｍｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｖ＋Ｗ≤１３．５％余量是铁和制造中产生的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G库德克昂，L查普特，L库图，D加塔德，
申请(专利权)人：安费尤吉纳精密公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]