本发明专利技术属于电机的磁路零部件领域，为一种电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯及其制备方法，包含如下步骤：对成卷的合金带材(3)进行冲片处理，形成多个相同的环形冲片，每个冲片内齿(1)的齿端位于同一圆周上，冲片外侧至少有一个定位槽(2)；将多个环形冲片叠放装入上端开口的护盒中，然后与护盒一起放入绝缘涂层液中进行绝缘浸涂处理；然后将冲片和护盒一起取出，对环形冲片进行压实处理，再将护盒的上端面板与内心面固定为一体，进而形成定子铁芯；对封好护盒的定子铁芯进行整体退火处理。该方法解决了该定子铁芯易受损掉渣、层间开裂、粘接应力无法消除导致性能下降等工艺难题，使铁芯的性能获得很大提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机的磁路零部件领域，具体涉及一种，该种定子铁芯尤其适用于高频电机。
技术介绍
随着科技的进步，使用50Hz的工频电源进行驱动的电机在很多应用领域已经无法满足人们的使用需求。为了实现电机的高转速、高功率密度或者高转矩密度，经常需要将电机的工作频率设计在400-1000HZ，甚至更高。当今配有三相交流变频(VVVF)调速系统的三相同步或异步电动机正在取代传统的、有着机械换向器的直流串励牵引电动机，应用于电动汽车、轨道电动车、船舰以及航空领域。通过提高供电频率来实现电机的高功率密度或者高转速，会导致电机铁芯的涡流损耗大幅度增加，严重影响电机的效率。由于硅钢材料具有高饱和磁感应强度和较高的磁导率，传统电机的铁芯均使用硅钢叠片制成。然而硅钢材料的电阻率低、且片材厚度大，应用于高频电机时铁芯损耗很高，无法满足新型高频高效电机的要求。然而，非晶合金和硅钢材料相比具有高磁导率、低损耗的特性，可以取代硅钢应用于中、高频电机铁芯实现高效节能的目的。1998年6月美国Honeywell公司专利W099/66624公开了一种高效径向磁通电机的非晶金属定子，该定子用不同长度的带材叠加成弧形或C形然后浸漆固化形成带有向内径方向的齿状定子。这种方法形成的定子结构在离散的非晶态金属薄片之间包含大量的气隙，因此增加了磁路的磁阻和运行电动机所需要的相应的电流。2004年日本日立公司(Hitachi)专利技术专利US6737951B1公开了一种非晶定子铁芯加工方法，该方法将非晶带材进行叠加，再切割成一面或者两面具有弓形面的多面体非晶块体，然后将这些非晶块体重新排列构成完整的定子铁芯。这种方法制作的铁芯元件和相同规格的硅钢元件相比，在效率方面具有优势，但是在每两块多面体非晶块体的拼接处都存在着气隙，在一定程度上影响了铁芯的性能。2004年美国梅特格拉斯公司专利W02004/070740公开了光刻蚀刻法切割叠片制备非晶铁芯定子的方法。该方法工艺复杂、生产效率低、成本高，仅适合制作形状复杂的小尺寸非晶合金铁芯，对于批量生产大尺寸非晶合金铁芯不适用。2008年安泰科技股份有限公司的专利技术专利CN101286676A公开了一种径向非晶合金定子铁芯的制备方法。该方法首先将相同长度的非晶合金片堆叠成具有预定厚度的非晶合金片层叠体，对所述片层叠体进行退火，再进行浸漆固化处理，最后切割成定子铁芯。该方法制备的非晶铁芯性能较硅钢铁芯有明显提高，为非晶电机的批量生产奠定了一定的技术基石出。2010年李振的专利CN101908796A提出了使用非晶金属粉制作高频电机的定子铁芯的方法。该种铁芯制作工艺简单，但是由于非晶金属粉无序的弥散在粘合剂中，铁芯内部弥散着大量气隙，致使铁芯的饱和磁通密度和磁导率等软磁性能显著降低，在目前电机的工作频率范围内使用很难达到应用要求。以上电机用非晶合金定子铁芯的制作过程都使用了浸漆后固化的手段将非晶薄片或者粉体颗粒粘接在一起。浸漆固化会在非晶合金铁芯中引入很大的粘接应力，而且非晶合金材料的软磁性能对应力非常敏感，这必然导致非晶定子铁芯的饱和磁通密度、磁导率和铁芯损耗等性能较非晶合金材料明显下降。因此，探索一种新的电机用非晶合金定子铁芯的制备方法意义重大。这种方法应既能使非晶合金在高频下的优异软磁特性在非晶合金铁芯中得以充分发挥，又能实现非晶合金铁芯的低成本批量化生产，从而满足高频高效电机日益增长的市场需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该方法制备非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯，只需一次冲片和一次热处理，就可以制备出软磁性能优异的非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯，为非晶、微晶或纳米晶合金铁芯的商业化批量生产提供了一种新的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了如下技术方案电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯的制备方法，该定子铁芯为环状体，由多个相同的非晶、微晶或纳米晶合金的环形冲片叠放而成，该环形冲片有多个内齿1， 其中该方法包含如下步骤(1)对成卷的非晶、微晶或纳米晶合金带材3进行冲片处理，以形成上述多个相同的环形冲片，每个环形冲片的多个内齿1的齿端位于同一圆周上，环形冲片外侧至少设有一个定位槽2 ；(2)将上述多个环形冲片叠放装入上端开口的护盒中，形成定子铁芯形状，然后连同护盒一起放入绝缘涂层液中进行绝缘浸涂处理；(3)待绝缘涂层液浸涂充分后，将环形冲片和护盒一起取出，对环形冲片进行压实处理，再将护盒的上端面板与内心面固定为一体，进而形成非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯；(4)对封好护盒的非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯进行整体退火处理。所述定子铁芯的软磁材料选自铁基、铁镍基、钴基的非晶、微晶或纳米晶薄带材料。所述环形冲片的外侧形状为圆形或多边形。所述步骤(1)中的冲片处理是如下连续完成的自动化冲片步骤使用的冲片装置从前至后依次包括卷绕有非晶、微晶或纳米晶合金带材3的第一旋转辊4、第一感应板5、第一支撑辊6、送带辊7、冲台8，以及位于冲台8上方的并排的第一冲头12第二冲头13和在冲台8上且分别与第一、第二冲台12、13相对应的第一冲孔 9第二冲孔10，其中位于前面的第一冲头12与第一冲孔9用来冲掉铁芯的内心部分，且冲下的内心余料掉入位于第一冲孔9下方的第一装料盒14，位于后面的第二冲头13与环形冲片外侧形状一致，与第二冲孔10配合得到完整的环形冲片，且所述环形冲片掉入位于第二冲孔10下方的第二装料盒15，以及位于冲台8后方的第二支撑辊16、第二感应板17、第二旋转辊18和带材卷19。 所述冲片设备的第二冲头13的外圆周上设置至少一个与环形冲片相匹配的定位槽。在所述步骤⑴中，进行冲片处理的非晶、微晶或纳米晶合金带材3的层数为> 1 层且<7层。所述步骤(2)中的绝缘浸涂处理方法为超声浸涂法或真空浸涂法。所述步骤(2)中的绝缘涂层液的成分选自(1)9. 999% (wt. % )的正硅酸乙醋、 86% (wt. % )的酒精、4% (wt. % )的去离子水和0. 001% (wt.)的硝酸的混合液；(2) 二氧化硅或者绝缘陶瓷细粉的酒精悬浊液。经过所述步骤(3)的压实处理后，所述非晶、微晶或纳米晶合金定子冲片的叠片系数在0. 75 0. 95之间。在进入所述步骤(4)之前，可对所述非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯安装工装卡具，以防止退火过程中非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯发生形变。所述步骤(4)中非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯的整体退火处理是在氮气、氩气或氢气的保护气氛下，按照如下步骤完成的(I)、以10°c /min的升温速率升温至110 150°C，保温时间为5min 300min ； (II)、以60°C /min的升温速率升温至300 560°C，保温时间为5min 300min ； (III)、再以20°C /min的降温速率降温至80°C。所述整体退火处理过程可以加磁场的条件下完成，且磁场强度为2_40mT，磁场方向为沿铁芯圆周方向。一种电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯，该定子铁芯为环状体，由多个相同的非晶、微晶或纳米晶合金的环形冲片叠放而成，该环形冲片内侧有多个内齿1，其中每个环形冲片上的多个内齿1的齿端位于同一圆周上，环形冲片外侧至少设有一个定位槽2;多个环形冲片叠本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯的制备方法，该定子铁芯为环状体，由多个相同的非晶、微晶或纳米晶合金的环形冲片叠放而成，该环形冲片有多个内齿（１），其特征在于：该方法包含如下步骤：（１）对成卷的非晶、微晶或纳米晶合金带材（３）进行冲片处理，以形成上述多个相同的环形冲片，每个环形冲片的多个内齿（１）的齿端位于同一圆周上，环形冲片外侧至少设有一个定位槽（２）；（２）将上述多个环形冲片叠放装入上端开口的护盒中，形成定子铁芯形状，然后连同护盒一起放入绝缘涂层液中进行绝缘浸涂处理；（３）待绝缘涂层液浸涂充分后，将环形冲片和护盒一起取出，对环形冲片进行压实处理，再将护盒的上端面板与内心面固定为一体，进而形成非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯；（４）对封好护盒的非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯进行整体退火处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周少雄，张广强，王立军，李山红，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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