CN103326517A - 一种新型串激电机铁芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型、高效的串激电机定子和转子铁芯的制作方式，其铁芯的定子和转子均采用非晶合金材料制成。采用现有的非晶合金带材，通过自制的装置将非晶带材叠压成片层结构，再经过相应的热处理和绝缘工艺处理后，最终切割成所需要形状的定子和转子铁芯。本发明的优点在于，以非晶合金材料取代传统定子和转子所采用的硅钢片，将串激电机的运行效率由当前的60％左右提高到80％-90％。众所周知，非晶材料的磁导率远大于硅钢片，做出同样电感量的线包，采用非晶合金材料制作的定子和转子，其线包的匝数可得到相应的减小。在保持串激电机原有动力性能稳定的前提下，不仅减小了电机的体积，而且工作时显著减少了定子和转子铁芯产生的涡流损耗、空载损耗和磁滞损耗，达到了高效、节能的目的。

Description

一种新型串激电机铁芯

技术领域

本发明提供一种新型、高效串激电机的转子和定子铁芯的制作方式，属于电机制造领域。

背景技术

串激电机又称交直流两用电机，具有易于调速，能满足机械工具对电机的高转速要求(可达30,000-40,000转/分钟)，而且串激电机的机械特牲较软，过载能力较强，过载时，电机的转矩会随着转速的降低逐渐增大，因此，串激电机在电动工具行业得到了普遍应用。但是，传统串激电机定子和转子的铁芯材料主要是硅钢片，电机工作时，由于硅钢片固有的导磁和导电性能，产生的铁芯损耗较大，工作效率较低。据统计，串激电机的平均工作效率仅有60％左右，工作过程中浪费了大量的能源。

为降低铁损，通常采用降低铁心磁通密度或采用低损耗的铁芯材料的方法。非晶合金是20世纪70年代问世的一种新型材料，具有许多超强的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。与硅钢片相比，非晶合金具有优异的磁性能，其磁导率高于硅钢片，而损耗不到硅钢片的一半。由于它的性能优异、工艺简单，从20世纪80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。采用非晶合金替代硅钢材料应用于工业电机，可使电机在更高的频率下工作，从而有效提高电机的功率密度，缩小电机体积、提高电机效率，实现高效节能的目的。但非晶合金材料也有不可忽视的缺点：硬度过高且脆性较大，不容易加工和切割；厚度仅为0.03mm，填充系数低；对机械应力也非常敏感，从而为它的使用带来困难。

国内在非晶合金电机方面的研究刚刚起步，而非晶串激电机产品目前尚属空白。本发明旨在利用铁基非晶合金材料的优越性能，以非晶合金材料取代串激电机中定子和转子的硅钢材料，采用特殊的加工工艺方法，研制发明一种新型非晶串激电机铁芯，从而在发挥串激电机现有优势的同时，进一步提升其工作效率，提高资源利用率。

发明内容

本发明提供一种新型非晶串激电机，其特征在于，该串激电机中的定子和转子材料均采用非晶合金材料制成。定子和转子铁芯的加工采取叠层结构-热处理工艺-浸渍固化-加工成形的加工方案，采用现有的非晶合金带材，通过自制的装置将非晶带材叠压成片层结构，再经过相应的热处理和绝缘工艺处理后，最终切割成所需形状的定子和转子铁芯。

所述的层叠结构，是将现有的非晶带材首先切割成一定数量如图1所示形状的片状结构，然后通过如图2所示的自制夹板装置将非晶带材压制成层叠排布的片层结构块。

所述的自制夹板装置是在两块8-10mm的钢板中钻制对称螺钉孔，然后将非晶片层放入两块钢板内(如同3所示)，利用螺钉紧固钢板，紧固螺钉同时起到定位非晶片层的作用，防止紧固时产生侧滑、错位。同时，利用钢板紧固，可增强非晶带材的叠片系数。

所述的热处理工艺，主要是指对叠加好的非晶带材采用退火工艺进行改性处理，退火温度为350℃-450℃，退火时间为60分钟-120分钟，消除非晶合金带材在成形过程中急速冷却和卷绕时产生的应力，并提高磁性能。将退火后的层叠结构块放入环氧树脂粘结剂中充分浸渍并固化，使层与层之间保持均匀绝缘，进一步提高片间电阻，减少铁芯损耗。

将经过上述系列处理的非晶带材片层结构块，按预定的串激电机定子和转子的形状进行线切割(中走丝)加工成形(如图4、5和6所示)，最终形成串激电机所需尺寸的定子和转子铁芯。

附图说明

图1、剪切好的非晶带材示意图

图2、自制的叠片装置示意图

图3、压制的层叠结构块示意图

图4、本发明中非晶定子结构示意图

图5、本发明中非晶转子结构示意图

图6、切割后的层叠结构块示意图

图中：1、螺栓孔；2、夹板；3、非晶带材；4、铁芯形状；5、定位孔。

具体实施方式

本发明具体的实施方法如下：

第一，利用切割设备将铁基非晶合金带材切割成尺寸为预定长度且形状相同的多个非晶合金片；

第二，对剪切好的非晶合金带材叠片后，用自制的夹片装置将非晶合金片夹紧，并用螺钉将夹板固定，从而形成如图3所示的具有一定厚度的非晶合金片层结构块。

第三，将固定好的片层结构块置入氩气保护气氛下进行退火处理，消除带材生产时残余的应力，并提高磁性能；退火温度为350℃-450℃，退火时间为60分钟-120分钟。

第四，将退火后片层结构块用环氧树脂浸渍、粘结。

最后，利用数控线切割将退火后的片层结构块，加工成预定形状和尺寸的定子和转子铁芯，如图4和图5所示。

Claims (5)

1.一种新型串激电机的铁芯，其特征在于：串激电机的定子和转子铁芯均由铁基非晶带材加工而成，定子和转子铁芯的加工采取叠层结构-热处理工艺-浸渍固化-加工成形的加工方案。

2.根据权利要求1所述的一种新型串激电机的铁芯，其特征在于：叠层结构是指层叠排布的片层结构块，由非晶带材切割成的一定数量的非晶片通过自制夹板装置压制而成，所述的自制夹板装置为两块8-10mm的钢板，钢板上钻制对称的螺钉孔。

3.根据权利要求1所述的一种新型串激电机的铁芯，其特征在于：热处理工艺采用氩气保护气氛下进行退火处理，退火温度为350℃-450℃，退火时间为60分钟-120分钟。

4.根据权利要求1所述的一种新型串激电机的铁芯，其特征在于：浸渍固化采用环氧树脂加固化剂固化粘结。

5.根据权利要求1所述的一种新型串激电机的铁芯，其特征在于：加工成形采用线切割(中走丝)加工成形。

Images