[发明专利]非晶合金电机定子铁芯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，特别涉及非晶合金定子铁芯的制备方法。

背景技术

非晶合金材料具有磁导率高、交流铁芯损耗低(铁芯损耗为传统硅钢片的十分之一到五分之一)的优点，在工频变压器、工频电抗器、高频电抗器及变压器、高速电机或多极对数的高频电机领域的应用得到越来越多的关注。比如精密高速磨床用电机极数为4，转速为36000r/min，定子铁芯内基波磁场的交变频率为1200Hz；电动汽车驱动电机，极数为10，转速为12000r/min时定子电流频率为1000Hz。高速电机或高频电机使用非晶合金材料作为定子铁芯比硅钢片作定子铁芯能够明显降低铁芯损耗，提高电机效率。但是非晶合金材料对于机械应力比较敏感，加工或装配时过大的机械应力会大大降低非晶合金材料的导磁性能。

传统硅钢片电机的定子铁芯通常是在定子冲片的外圆冲压压出两个到多个缺口，在轴向上对多层定子冲片施加一定压力进行叠压的情况下通过在外圆缺口电焊的办法将多层叠片固定成完整的定子铁芯。

还有定子铁芯成型方法是在硅钢片冲片的外圆上均匀分布冲压出多个燕尾槽，多层定子冲片叠压成为定子铁芯，将弹性窄钢板轴向穿入燕尾槽内，在定子铁芯端部将弹性窄钢板折弯成为压紧扣片，从而将多层定子冲片压紧为一个完整的定子铁芯。

又或者对于定子外径稍大一些的电机，在定子冲片外圆上均匀分布冲压出6或多个长方形槽，多层定子冲片叠压成为定子铁芯，定子铁芯两端靠近外圆处放置钢制圆环形压环，在定子铁芯的轴向长方形槽中放入窄钢板，在两端的圆环形压环外将窄钢板折弯并和压环搭接，在对圆环形压环和定子铁芯施加一定轴向压力的情况下，通过电焊将窄钢板和端部圆环形压环焊接起来，从而使定子铁芯既成为一个整体，又满足一定的叠压系数要求。

这三种方式压紧定子冲片都存在一定的缺陷，无论是电焊焊接线、还是定子压紧扣片，或者是轴向长方形槽中的窄钢板对定子铁芯外圆的漏磁场来说都相当于鼠笼导条，会产生和定子绕组同样频率的电动势，并直接和定子冲片或定子两端的钢制圆环形压环短接，在定子冲片之间形成额外的电流，增大了定子铁芯的涡流损耗。为了避免定子扣片与定子铁芯的接触，增加额外的涡流损耗，有采用对钢制压紧扣片套绝缘套的方式使扣片与定子铁芯不直接接触。

对于性能要求较高的硅钢片电机或样机研制阶段，先用经过无水乙醇稀释的缩醛树脂刷涂每片硅钢片的双面各两次，干燥后将多片硅钢片用夹具加压并在一定温度下保持一定时间进行固化，之后经过线切割成为完整的定子铁芯。但是缩醛树脂属于有机树脂，最高温度为155摄氏度，不适合非晶合金350摄氏度及以上的热处理。

传统硅钢片定子铁芯与电机机座和冷却水套的装配方法是在机座或冷却水套上径向安装一个或多个螺钉顶丝直接对定子铁芯外圆施加径向力，以防止定子铁芯轴向和径向串动。

美国Honeywell公司1986年的专利W099/66624公布了一种高效径向磁通的非晶合金定子，该定子用不同长度的带材叠加成弧形或C形后浸渍固化成带有向内径向方向的齿状定子。该方法形成的定子结构在离散的非晶态薄片之间包含有大量的气泡，增加了磁路的磁阻，部分抵消了非晶合金材料高导磁率的优势，电机运行时需要更多的励磁磁动势或励磁电流。

德国专利DE2805435和DE2805438公开了一种制备非晶铁芯定子的方法，是将定子分成绕线片和极靴，非磁性材料被插入到绕线片和极靴之间的连接处，绕线片中的叠片通过焊接彼此连接。这种连接方法增加了有效间隙，并相应提高了磁路的磁阻。另外，这种方法使用焊接连接非晶态金属叠片将使非晶态金属在结合处和附近再结晶，从而增加定子中的磁阻和铁损。

发明专利CN201010211940.7以常规非晶合金粉末为原料，将非晶合金粉末与粘接剂充分混合，再将混合粘接剂后的非晶合金粉末置于模具中加压成型为非晶合金定子铁芯。该非晶合金定子铁芯制备方法材料的利用率高，废料少。但对于定子槽型比较复杂的定子铁芯制造起来具有一定难度。该非晶合金定子铁芯外圆光滑，发明专利CN201010211940.7没有提供与电机机座或冷却水套固定的方法。

专利CN2008100007282.2公布了一种高速电机用非晶合金定子铁芯的制备方法，将非晶合金带材经过切割、叠压形成具有预定厚度的非晶合金片层叠棒，对层叠棒进行退火、粘结剂浸渍、固化后进行切割，形成所需形状和尺寸的定子铁芯。该方法在定子铁芯热处理完成后进行切割，又会引入新的机械应力，降低了非晶合金材料的导磁性能。该专利制备的定子铁芯外圆光滑，并没有提供定子铁芯与电机机座或冷却水套之间的固定方法。