軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵芯及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機的磁路零部件領(lǐng)域，具體設(shè)及一種軸向磁場電機用非晶、納米晶 合金定子鐵忍及其制造方法，該種定子鐵忍尤其適合應(yīng)用于要求高效節(jié)能的高頻軸向磁場 電機。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于高頻化可W給電機帶來高轉(zhuǎn)速、高功率密度和高轉(zhuǎn)矩密度等優(yōu)勢，目前已經(jīng) 成為電機的發(fā)展趨勢。電動汽車、高速機床、高速風(fēng)機、高速水累等眾多高端應(yīng)用領(lǐng)域，不僅 要求電機具有高效率，還要求電機向高頻化、小型化發(fā)展，所W必須提高電機頻率。然而，傳 統(tǒng)電機的娃鋼鐵忍隨著頻率的升高鐵損迅速增加，嚴(yán)重降低電機效率、甚至由于發(fā)熱嚴(yán)重 導(dǎo)致無法正常工作。非晶、納米晶合金軟磁材料具有低損耗、高磁導(dǎo)率等特性，有望替代娃 鋼材料應(yīng)用于高頻電機定子鐵忍，進而大幅度提高高頻電機性能。
[0003] 非晶、納米晶合金帶材一般是具有恒定寬度、長度方向連續(xù)的薄帶材料，方便卷繞 成型;而且，軸向磁場鐵忍的槽型結(jié)構(gòu)簡單便于加工。所W，非晶、納米晶合金帶材應(yīng)用于軸 向磁場電機定子鐵忍更具優(yōu)勢。
[0004] 1998年，美國LE公司的專利US005731649A嘗試了使用卷繞后浸漆固化成型的非晶 塊體組合成電機定子鐵忍，由于直接使用卷繞的非晶圓柱作為定子鐵忍的齒部，鐵忍內(nèi)部 的滿旋電流構(gòu)成環(huán)路，導(dǎo)致鐵損較大。
[0005] 2006年，LE公司在專利US7018498B2中公開了一種首先使用浸漆后固化成型的方 法制作出環(huán)形非晶合金鐵忍，接著在一個端面銳削軸向凹槽制作非晶合金定子鐵忍的方 法。由于對卷繞得到的非晶納米晶環(huán)形鐵忍進行浸漆，尤其軸向長度較大時，很難將樹脂完 全浸入到非晶、納米晶環(huán)形鐵忍的層間縫隙，造成鐵忍層間絕緣效果不佳、粘接強度不夠， 切槽時容易碎裂，影響性能和成品率;為了使樹脂較充分的浸入鐵忍的層間縫隙，卷繞鐵忍 時疊片系數(shù)一般較低，控制在0.75~0.85，因此影響電機的功率密度。該發(fā)明凹槽加工采用 銳削法，銳削刀具表面有齒狀結(jié)構(gòu)，而且非晶、納米晶鐵忍又比較脆，所W很難保障鐵忍槽 的切面光潔度，影響性能。
[0006] 2010年，日本株式會社的專利CN101741153A中也公開了一種軸向磁場電機用非晶 合金定子鐵忍的制作方法，首先使用浸漆后固化成型的方法制作出環(huán)形非晶合金鐵忍，接 著沿軸向切割成多個形狀和大小完全相同的棒狀非晶塊，再使用圓盤狀鐵忍保持部件將運 些棒狀非晶塊組合成定子鐵忍。該方法制作非晶合金定子鐵忍時也是先卷繞后浸漆固化成 型，同樣存在高疊片系數(shù)下樹脂難W完全浸透，影響絕緣效果和粘結(jié)強度的問題。所W，卷 繞環(huán)形鐵忍后浸漆固化的方法很難W制作高疊片系數(shù)的軸向磁場非晶定子鐵忍，尤其是軸 向長度較大的兩端面具有凹槽結(jié)構(gòu)的非晶、納米晶定子鐵忍。
[0007] 綜上所述，現(xiàn)有軸向磁場非晶合金電機鐵忍的制作均采用卷繞后浸漆固化成型再 切割凹槽的方法。該方法制作軸向磁場非晶、納米晶鐵忍，為了保證鐵忍內(nèi)部非晶或納米晶 帶材之間的縫隙能夠較充分的被樹脂浸透，疊片系數(shù)一般在0.80左右，影響工件的功率密 度。如果提高疊片系數(shù)，尤其對于軸向長度較大的鐵忍，將無法保證鐵忍內(nèi)部帶材縫隙的充 分浸漆，將造成層間絕緣不佳、粘結(jié)強度不夠，影響性能和切割成品率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的W上問題，本發(fā)明提供了一種軸向磁場非晶、納米晶 電機定子鐵忍及其制造方法。該方法邊卷繞邊在非晶或者納米晶帶材表面噴涂粘結(jié)劑W制 作環(huán)形鐵忍，固化成型后再用高速砂輪切割凹槽從而制作出高性能軸向磁場電機用非晶、 納米晶合金定子鐵忍。該方法制造的非晶、納米晶合金定子鐵忍不僅軟磁性能優(yōu)異、粘接強 度高，而且生產(chǎn)工藝簡單、制造成本低。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了 W下技術(shù)方案：
[0010] -種軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵忍，所述鐵忍為非晶或者納米晶合金帶材 卷繞多層而成的圓環(huán)體，所述圓環(huán)體的上和/或下端面上均勻分布有多個凹部，形成所述圓 環(huán)體的相鄰非晶或者納米晶合金帶材層之間附有粘結(jié)層。
[0011] 在上述軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述非晶 或者納米晶合金帶材的材質(zhì)為鐵基合金、鐵儀基合金或鉆基合金。
[0012] 在上述軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實施方式，位于同一 端面上的所述多個凹部的水平中屯、線均與所述鐵忍的中屯、軸線垂直相交于同一點。
[0013] 在上述軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實施方式，當(dāng)所述圓 環(huán)體的上和下端面均分布有凹部時，位于所述上端面的凹部的豎直中屯、線與相應(yīng)地位于下 端面的凹部的豎直中屯、線重合。
[0014] 在上述軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述粘結(jié) 層的厚度為1-2皿。
[0015] 在上述軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵忍中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述凹部 的形狀為長方形。
[0016] 上述軸向磁場非晶、納米晶電機定子鐵忍的制造方法，包括如下步驟：
[0017] 卷繞環(huán)形件步驟，使用寬度與成品定子鐵忍的軸向長度相同的非晶或者納米晶合 金帶材，將所述合金帶材進行卷繞W形成具有預(yù)定內(nèi)徑和外徑的環(huán)形件，其中，隨著卷繞的 進行，不斷地在卷繞前的所述合金帶材的一個表面上均勻噴涂一層粘結(jié)劑，W粘結(jié)形成所 述環(huán)形件的相鄰合金帶材層；
[0018] 固化處理步驟，將所述環(huán)形件進行固化處理，從而得到固化后的環(huán)形件；
[0019] 凹部切割步驟，將所述固化后的環(huán)形件浸入冷卻液中，使用高速砂輪在所述環(huán)形 件的上和/或下端面上進行凹部切割，從而得到具有凹部結(jié)構(gòu)的環(huán)形鐵忍；
[0020] 退火步驟，對所述具有凹部結(jié)構(gòu)的環(huán)形鐵忍進行退火處理，從而得到成品電機定 子鐵忍。
[0021] 在上述制造方法中，在卷繞所述環(huán)形件時可W使用的一個非晶、納米晶帶材進行 卷繞，也可W同時使用兩個W上的非晶、納米晶帶材進行卷繞。
[0022] 在上述制造方法中，噴涂于所述相鄰兩層合金帶材間（即帶材層間）的粘結(jié)劑必須 能夠承受370°CW上的退火溫度，所述粘結(jié)劑可W是有機粘結(jié)劑也可W是無機粘結(jié)劑，優(yōu)選 地，所述有機粘結(jié)劑為有機娃類膠、酪醒樹脂膠、脈醒樹脂膠、耐溫環(huán)氧膠、聚酷亞胺膠，所 述無機粘結(jié)劑為TW系列、SL系列或ZS系列的無機粘結(jié)劑。
[0023] 在上述制造方法中，所述噴涂的一層粘結(jié)劑的厚度優(yōu)選為1-2WI1。
[0024] 在上述制造方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，在所述卷繞環(huán)形件步驟中，通過提高 卷繞時帶材上的張力來提高所述成品電機定子鐵忍的疊片系數(shù)，所述疊片系數(shù)為0.85-0.95〇
[0025] 在上述制造方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，在所述固化處理步驟中，所述固化處 理的溫度為90-300°C。
[0026] 在上述制造方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，在所述凹部切割步驟中，切割時所述 砂輪的轉(zhuǎn)速為10000-35000轉(zhuǎn)/分鐘，而且所述砂輪完全置于冷卻液中。更優(yōu)選地，所述冷卻 液為純水、水基冷卻液或者油基冷卻液。