[发明专利]一种新型金属基高硅钢-康铜复合实心定子的制备工艺

说明书

本发明涉及一种新型金属基高硅钢‑康铜复合实心定子的制备工艺，包括如下步骤：a.Fe‑6.5%Si合金熔液在实验室制坯；b.通入氮气气氛+氢气气氛，加热原则一般是高温慢低温可适度快，之后以80℃/h冷却速度冷却到600℃以下随炉冷或空冷降至室温；c.将熔炼好的高硅钢定子进行机加工处理切片，采用激光切割机进行定子的表面切片处理；d．轧制，首先对康铜材料采用热轧工艺；最终轧制成厚2.6~3mm的热轧带作为热处理实验的样品；e.退火处理。本发明能够得到组织结构均匀，性能良好的实心定子，此实心定子具有较小的中心应力，较大临界缺陷尺寸，结构简单、机械强度与平衡性优良，独特的涡流特性等优点。

技术领域

本发明涉及一种采用新型结构的高硅钢-康铜定子在开关磁阻电机上的应用，特别是涉及一种不同于传统方法在一系列热处理工艺下制备的6.5%高硅钢，并且将在此定子的结构上进一步改进，应用于高硅钢制备定子的研发技术领域。

背景技术

开关磁阻电机的诸多优势使其具有广阔的应用前景,但是特殊的双凸极结构和供电方式使其在调速过程中会产生很大的振动和噪声。这种振动是由于电机在脉冲供电方式下,其定、转子磁极间产生的径向磁吸力使定、转子不断发生相对运动,造成定子、转子间气隙不断发生变化,引起电机内部不均匀的电磁场交替出现,形成一个脉动的电磁力波。定子是壳体结构,在这个脉动电磁力的作用下，不可避免地形成压缩、扩张振动，并通过机壳向外发射噪声。当这个脉动电磁力的谐波频率和定子的固有振动频率一致时，将会使开关磁阻电机产生振动,噪声将进一步加剧。因此，要有效地降低和控制开关磁阻电机的振动和噪声，对电机定子的振动特性进行深入地研究和分析是十分必要的。

为了改良开关磁阻电机的机电性能，本发明提出了采用高硅钢与康铜材料制备复合金属实心定子结构。这对降低定子阻抗，抑制定子涡流，减小定子损耗，提高电机性能以及抑制定子高频谐波的影响等方面有显著的作用。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用高硅钢（6.5%硅含量）复合康铜材料在一系列热处理制度下制备的实心定子，康铜材料可在较宽的温度范围内使用。有良好的加工性能和焊接性能，这一点为金属基复合材料的制备提供了现实依据。制备得到的金属基复合实心定子实现了提高定子使用安全性，增大了定子在工作时的稳定性，延长定子使用寿命，减低电机损耗的目标，将这种新型定子应用于开关磁阻电机的做法，属于电动机研发相关技术领域。本发明能够得到组织结构均匀，性能良好的实心定子，此实心定子具有较小的中心应力，较大临界缺陷尺寸，结构简单、机械强度与平衡性优良，独特的涡流特性等优点。本发明基于ANSYS Workbench 平台，建立计及散热筋、接线盒和端盖的开关磁阻电机的有限元模型，并对传统硅钢定子以及新型复合金属材料制备的定子进行模态分析,对新型结构定子的应用具有广阔的指导意义。

开关磁阻电机定子轴向槽后齿槽区域的磁力线分布的基本特点：(1)大部分磁力线沿着齿槽轮廓线闭合；(2)有一定量的磁力线穿过槽部，其值与转差率有关，转差率越大，穿过槽部的磁力线越多；(3)铁轭区域的磁力线密度低于齿部。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型金属基高硅钢-康铜复合实心定子的制备工艺，包括如下步骤：

a. Fe-6.5%Si合金熔液在实验室制坯。首先将块状硅打磨成为粉末，合并与0.5%~5%的三氧化二硼以及1%~3%的纳米三氧化二钴粉末共同作为添加物；

b. 打开炉电源，通入氮气气氛+氢气气氛，体积分别在50%~90%和5%~20%之间，加热原则一般是高温慢低温可适度快，一般<400℃可自由升温，>800℃时加热速度小于100℃/h，样品较大可在800℃保持30min均温处理再继续升温，在850℃~1000℃保温15min~2h，温度越高，时间越长晶粒越大，磁性能升高同时力学性能下降；之后以80℃/h冷却速度冷却到600℃以下随炉冷或空冷降至室温；