用于电气设备芯的具有磁性绝缘体涂层的电工钢叠片堆制造技术

本公开提供了“用于电气设备芯的具有磁性绝缘体涂层的电工钢叠片堆”。一种用于电气设备的芯包括多个电工钢片，所述多个电工钢片具有涂覆到所述电工钢片的两侧的铁磁或亚铁磁涂层。所述电工钢片被布置成堆叠以形成层压堆叠。所述铁磁或亚铁磁涂层涂覆到所述电工钢片的两侧。所述涂层可包括：MnZn铁氧体、NiZn铁氧体、MgMnZn铁氧体、CoNiZn铁氧体、Co铁氧体、Ni铁氧体、钇铁石榴石(Y3Fe5O12)或其他铁磁或亚铁磁涂层材料。铁磁涂层材料。铁磁涂层材料。

【技术实现步骤摘要】
用于电气设备芯的具有磁性绝缘体涂层的电工钢叠片堆


[0001]本公开涉及在电机的变压器、电感器、定子和转子的芯中使用的电工钢的涂层。

技术介绍

[0002]电气设备(诸如电机的变压器、电感器、定子和转子)的芯中使用的电工钢被冲压以制成叠片以形成芯。用于制作芯的电工钢通常在电工钢片的两侧上涂覆有绝缘层，以减少涡流损耗。常规的涂层防止磁通量在相对于电工钢片的平面的法向或垂直方向上通过。常规的绝缘涂层降低堆叠饱和磁通密度。
[0003]常规的电工钢涂层被分类为有机涂层或无机涂层或它们的组合。无机涂层通常由金属氧化物和磷酸盐组成。有机涂层通常是热塑性或热固性塑料材料。无机涂层和有机涂层是非铁磁性的(不具有高磁化敏感性)和非亚铁磁性的(不是具有与相邻原子的平行但相反排列相关联的弱铁磁性形式的材料)，并且具有相对磁导率μ
r
＝1。涂层提供电绝缘，并且可被视为叠片堆中的气隙。涂层的特征在于在堆叠的法向方向上的低磁导率和低磁通密度。叠片芯基本上仅在堆叠切线方向(叠片表面平面)上通过磁通量。
[0004]本公开涉及解决上述问题和下文概述的其他问题。

技术实现思路

[0005]根据本公开的一个方面，公开了一种用于电气设备的芯，所述芯包括多个电工钢片，所述多个电工钢片具有涂覆到所述电工钢片的两侧的铁磁或亚铁磁涂层。所述电工钢片被布置成堆叠以形成层压堆叠。涂覆到电工钢片的两侧的铁磁或亚铁磁涂层具有在μ
r
＝5与20000之间的相对磁导率。
[0006]根据本公开的另一方面，公开了一种用于电气设备的芯，所述芯包括多个电工钢片，所述多个电工钢片具有涂覆到所述电工钢片的两侧的铁磁或亚铁磁涂层。所述电工钢片被布置成堆叠以形成层压堆叠。将电绝缘磁渗透涂层涂覆到所述电工钢片的两侧，其中所述涂层的相对电容率是有限的并且大于1。
[0007]根据本公开的其他方面，公开了一种用于电气设备的芯，所述芯包括多个电工钢片，所述多个电工钢片具有涂覆到所述电工钢片的两侧的铁磁或亚铁磁涂层。所述电工钢片被布置成堆叠以形成层压堆叠。将所述铁磁或亚铁磁涂层涂覆到所述电工钢片的两侧，其中所述涂层包括：
[0008]MnZn铁氧体；
[0009]NiZn铁氧体；
[0010]MgMnZn铁氧体；
[0011]CoNiZn铁氧体；
[0012]Co铁氧体；
[0013]Ni铁氧体；或
[0014]钇铁石榴石(Y3Fe5O12)。
[0015]在本公开的上述方面可包括的本公开的其他替代特征中，涂层可能是电绝缘的并且可具有有限且大于1的介电常数。
[0016]涂层可包括：MnZn铁氧体；NiZn铁氧体；MgMnZn铁氧体；CoNiZn铁氧体；Co铁氧体；Ni铁氧体；以及钇铁石榴石(Y3Fe5O12)。
[0017]涂层的厚度可在0.05微米与5微米之间。
[0018]所述芯可适于在变压器、电感器、定子或转子中使用。
[0019]下面将参考附图描述本公开的以上方面和其他方面。
附图说明
[0020]图1是涂覆有常规涂层的电工钢的随堆叠因子而变化的计算的相对磁导率的曲线图。
[0021]图2是当涂层是μr＝500的磁性绝缘体和μr＝1的常规涂层时，在堆叠法向和堆叠切向两者上随堆叠因子而变化的计算出的相对磁导率的曲线图。
[0022]图3是对于常规涂层和磁性绝缘体涂层的具有0.97的堆叠因子的叠片的堆叠法向磁导率的表。
[0023]图4是将软磁性复合物(SMC)的磁属性与具有磁性绝缘体涂层的电工钢和具有常规绝缘体涂层的电工钢的磁属性进行比较的表。
[0024]图5是示出SMC、具有常规涂层的叠片堆和具有磁性绝缘体涂层的磁性叠片的相对饱和磁通密度的图表。
[0025]图6是示出在SMC、具有常规涂层的叠片堆和具有磁性绝缘体涂层的磁性叠片的堆叠切向上的相对磁导率(μr)的图表。
[0026]图7是示出在SMC、具有常规涂层的叠片堆和具有磁性绝缘体涂层的磁性叠片的堆叠法向上的相对磁导率(μr)的图表。
[0027]图8是SMC的各向同性3D磁通路径的图解说明。
[0028]图9是具有常规绝缘体涂层的叠片堆的2D磁通路径特性的图解说明。
[0029]图10是具有磁性绝缘体涂层的叠片堆的3D磁通路径特性的图解说明。
具体实施方式
[0030]参考附图公开了示出的实施例。然而，应理解，所公开的实施例意在仅是可以不同形式和替代形式来体现的示例。附图不一定按比例绘制；并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是作为教导本领域技术人员如何实践所公开的概念的代表性基础。
[0031]电工钢片被冲压并且然后被堆叠在一起以制成叠片以形成电机的变压器、电感器的芯以及定子和转子的芯。电工钢可包括具有对于电机构造而言有利的磁属性的一系列铁合金。适合于电工钢的铁合金可包括一定百分率的硅。电工钢片具有各种厚度，通常在0.65mm至0.1mm的范围内。
[0032]电工钢通常涂覆在两个表面上，以增加叠片之间的电阻并减少涡流损耗。涂层还提供耐腐蚀性或防锈性，并在冲压期间充当润滑剂。ASTM A9760
‑
3将用于电工钢的不同类型的涂层从C0分类到C6。所有涂层材料都是非铁磁性和非亚铁磁性的，具有相对磁导率μr
＝1。换句话说，涂层可被视为堆叠中的气隙，这导致沿着堆叠的法向方向的非常低的磁导率，并且具有低饱和磁通密度。
[0033]图1示出了涂覆有常规涂层的电工钢的在堆叠法向和堆叠切向两者上随堆叠因子(定义为总叠片厚度/总堆叠厚度)而变化的计算的相对磁导率。图1中的线10示出了随堆叠因子而变化的堆叠切向磁导率。线12示出了随堆叠因子而变化的堆叠法向相对磁导率。堆叠法向磁导率随着堆叠因子的减小而迅速下降。因此，叠片芯基本上仅在一个方向上通过磁通量，所述一个方向沿着堆叠切向或叠片表面平面。
[0034]图2示出了涂覆有磁性绝缘体涂层的电工钢的随如针对线14上的磁性绝缘体涂层建模的堆叠因子而变化的计算的相对堆叠切向磁导率。线16示出了涂覆有磁性绝缘体涂层的电工钢的随如针对磁性绝缘体涂层建模的堆叠因子而变化的计算的相对堆叠法向磁导率。
[0035]磁性绝缘体涂层材料设置在电工钢片的表面上。磁性绝缘体涂层材料是电绝缘的，同时拥有磁性有序性，诸如亚铁磁性有序性。此类磁性绝缘体的几个示例是MnZn铁氧体、NiZn铁氧体、MgMnZn铁氧体、CoNiZn铁氧体、Ni铁氧体、Co铁氧体和钇铁石榴石(Y3Fe5O12)等。这些材料具有良好的磁属性，相对磁导率(μ
r
)在10至20000的范围内并且具有高电阻率。
[0036]图2示出当涂层是μr＝500的磁性绝缘体和μr＝1的常规涂层时，在堆叠法向和堆叠切向两者上随堆叠因子而变化的计算出的相对磁导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电气设备的芯，其包括：多个电工钢片，所述多个电工钢片被布置成堆叠以形成层压堆叠；以及铁磁或亚铁磁涂层，所述铁磁或亚铁磁涂层涂覆到所述电工钢片的两侧，其中所述涂层的相对磁导率在μ
r
＝5与20000之间。2.如权利要求1所述的芯，其中所述涂层是电绝缘的，并且具有有限的且大于1的介电常数。3.如权利要求1所述的芯，其中所述涂层由以下组成：MnZn铁氧体；NiZn铁氧体；MgMnZn铁氧体；CoNiZn铁氧体；Co铁氧体；Ni铁氧体；或钇铁石榴石(Y3Fe5O12)。4.如权利要求1所述的芯，其中所述涂层的厚度在0.05微米与5微米之间。5.如权利要求1所述的芯，其中所述芯适于在变压器中使用。6.如权利要求1所述的芯，其中所述芯适于在电感器中使用。7.如权利要求1所述的芯，其中所述芯适于在定子中使用。8.如权利要求1所述的芯，其中所述芯适于在转子中使用。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱乐易，弗朗哥，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：