本實(shí)用新型屬于徑向磁通電機(jī)領(lǐng)域，主要涉及一種低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)。

背景技術(shù)：

非晶合金是一種誕生于20世紀(jì)70年代的新型軟磁材料，具有優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高強(qiáng)度、高硬度與高電阻率等特性，厚度僅有0.025mm。非晶合金與傳統(tǒng)硅鋼片相比，具有非常小的鐵心損耗，尤其是在高頻段，非晶合金低損耗特性尤為顯著。因此，非晶合金帶材非常適用于高速高頻電機(jī)。非晶合金帶材薄、脆、硬，傳統(tǒng)沖壓工藝對(duì)沖模造成非常嚴(yán)重的損壞，造成電機(jī)制造工藝增加。同時(shí)，非晶合金帶材對(duì)加工工藝敏感，線切割、沖壓、焊接等工藝容易造成非晶合金鐵心片間絕緣的損壞，引起損耗增加。由于上述種種缺點(diǎn)，非晶合金帶材應(yīng)用于徑向磁通電機(jī)有很大的難度。

許多研究人員提出了適合非晶合金材料加工的非晶合金鐵心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但均存在不同程度的缺陷：

（1）中國專利CN101882816A提出了一種基于模塊化方式構(gòu)建的非晶合金定子磁路的交流電機(jī)。其定子鐵心由N塊互相聯(lián)結(jié)拼合成環(huán)狀柱體的非晶合金模塊互相聯(lián)結(jié)拼合而成，拼接模塊均為瓦片狀的圓弧形柱面體，該圓弧形圓柱體用制造廠提供的、已經(jīng)退火、浸漬和烘干處理的極薄非晶態(tài)合金片層疊棒再切割而成，層疊棒的層疊厚度即是瓦片狀模塊的軸向長度。非晶合金模塊沿外圓弧面的左右半徑兩壁上分別設(shè)置沿層疊厚度方向伸展的凸楞和凹槽，借助凸楞和凹槽將N個(gè)非晶合金模塊準(zhǔn)確配合，組成一個(gè)完整的非晶合金定子鐵心。該發(fā)明的特點(diǎn)是：采用模塊化方式構(gòu)建的非晶合金定子磁路有利于制造更大直徑的定子，但是在制造過程中需要對(duì)非晶合金進(jìn)行大量的切割，造成非晶合金鐵心性能的惡化。

（2）中國專利CN101976895A提出了一種無槽非晶合金徑向磁路電機(jī)。該電機(jī)定子鐵心由非晶合金帶材卷繞而成，定子繞組同樣整體呈圓筒形，定子套組與定子鐵心通過定子繞組內(nèi)壁的金屬加強(qiáng)襯套進(jìn)行固定。轉(zhuǎn)子鐵心由非晶合金材料制成空心柱狀結(jié)構(gòu)，永磁體鑲嵌或套于轉(zhuǎn)子鐵心外表面固定。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是減少了非晶合金鐵心的加工量，避免了齒槽加工難度、節(jié)約工時(shí)，但是無槽結(jié)構(gòu)限制了非晶合金電機(jī)的功率，在大功率電機(jī)中難以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

（3）中國專利CN101286676A提出一種用于高速電機(jī)的非晶合金定子鐵心的制備方法，首先切割非晶合金帶材，形成具有預(yù)定長度的多個(gè)非晶合金片，然后對(duì)上述非晶合金片進(jìn)行疊壓，形成具有預(yù)定厚度的非晶合金片層疊棒，對(duì)形成的層疊棒進(jìn)行退火并用粘結(jié)劑浸漬，浸漬后對(duì)層疊棒進(jìn)行固化，最后以預(yù)定形狀和尺寸切割層疊棒，形成非晶合金定子鐵心。該制造徑向非晶合金鐵心的方法較為復(fù)雜，難度大，同時(shí)制造過程中采用浸漬、切割工藝容易造成非晶合金鐵心損耗的增加。

（4）中國專利CN102738976A提出了一種電機(jī)用非晶合金鐵心的制造方法。首先對(duì)非晶合金帶材進(jìn)行橫向剪切，得到多個(gè)形狀相同的非晶切片，然后對(duì)非晶切片進(jìn)行堆疊、壓實(shí)、卡緊，整體切割后沿定子軸向進(jìn)行機(jī)械固定，最后對(duì)完整的非晶合金鐵心進(jìn)行整體退火。與中國專利CN101286676A中技術(shù)相比，該方法用機(jī)械固定取代了非晶疊片間的粘接固定，解決了層間粘接法層間易斷裂、粘接應(yīng)力無法消除導(dǎo)致鐵心性能下降等問題，但是該方法同樣存在切割、壓緊等工藝，同樣會(huì)帶來非晶合金鐵心性能的惡化。

（5）美國專利US6960860B1提出三種制作徑向磁通非晶合金定子鐵心的制造方法，第一種方法是首先卷繞成環(huán)形非晶鐵心作為電機(jī)的軛部，然后在環(huán)形鐵心內(nèi)部粘結(jié)齒模塊，該方法制作的非晶鐵心磁路中包含多個(gè)氣隙，磁阻增大，同時(shí)也存在軛部渦流損耗增大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差等問題。第二種方法是將鐵心齒部和相應(yīng)齒聯(lián)軛疊成預(yù)定形狀，用環(huán)氧樹脂或金屬帶進(jìn)行固定、形成單個(gè)鐵心模塊，再進(jìn)行拼接。該制作方法和第一種方法類似，也存在附加氣隙、軛部鐵心渦流損耗較大和穩(wěn)定性差等問題；第三種方法是使用不同長度的非晶帶材進(jìn)行沖壓，制成弓形的拼接模塊，樹脂鑄型后拼接成非晶定子鐵心，該方法制備的非晶鐵心結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，但是軛部磁路會(huì)出現(xiàn)橫穿非晶帶材的情況，局部磁阻過高，影響非晶定子鐵心性能。

（6）中國專利CN102545415A提出了一種非晶合金徑向磁場(chǎng)電機(jī)的定子鐵心結(jié)構(gòu)，其定子鐵心包含n×Q個(gè)U型非晶合金鐵心，分成n組軸向疊放，每組有Q個(gè)U型非晶合金鐵心，呈環(huán)形排布，Q為電機(jī)槽數(shù)。該定子鐵心結(jié)構(gòu)包含n組U型非晶合金鐵心和一個(gè)筒狀鐵心，n組U型非晶合金鐵心固定在筒狀鐵心內(nèi)壁上，筒狀鐵心內(nèi)表面和外表面是圓形或多邊形，由軟磁材料制成。該非晶合金定子鐵心的特點(diǎn)是不需要切割定子齒槽，減小了非晶合金定子鐵心的加工難度，避免了加工工藝對(duì)非晶合金帶材性能的影響，但是該結(jié)構(gòu)槽口尺寸較大造成電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子損耗增加，U型非晶合金鐵心固定難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的

為了解決非晶合金帶材對(duì)加工工藝的敏感，減小非晶合金鐵心的加工工藝，解決非晶合金鐵心受帶材寬度限制的問題，本實(shí)用新型提供一種低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)。

技術(shù)方案

一種低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)，包括機(jī)殼、組合式定子鐵心、電樞繞組、端蓋、軸承、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子；組合式定子鐵心嵌入機(jī)殼內(nèi)，電樞繞組從組合式定子鐵心槽中穿過，轉(zhuǎn)子裝配于轉(zhuǎn)軸上，機(jī)殼的兩端設(shè)有端蓋，轉(zhuǎn)軸通過軸承支撐于端蓋中央；所述的組合式定子鐵心包含硅鋼片鐵心和m×n個(gè)U型非晶合金鐵心，硅鋼片鐵心開有m個(gè)槽，每個(gè)槽中包含n個(gè)U型非晶合金鐵心，m×n個(gè)U型非晶合金鐵心位于硅鋼片鐵心槽內(nèi)，U型非晶合金鐵心與硅鋼片鐵心緊密貼合在一起。

m為定子槽數(shù)，m個(gè)U型非晶合金鐵心在硅鋼片鐵心槽內(nèi)依次環(huán)形排列，n為每個(gè)硅鋼片鐵心槽內(nèi)軸向方向上的U型非晶合金鐵心個(gè)數(shù)，n個(gè)U型非晶合金鐵心在硅鋼片鐵心的槽內(nèi)軸向疊加放置到電機(jī)軸向所需長度，形成組合式定子鐵心。

硅鋼片鐵心的槽左側(cè)為左側(cè)槽壁面，右側(cè)為右側(cè)槽壁面，上部為上槽壁面，槽下部具有兩個(gè)切口面，左側(cè)切口面為第一齒頂斜面，右側(cè)切口面為第二齒頂斜面；在硅鋼片鐵心槽內(nèi)，每個(gè)U型非晶合金鐵心與硅鋼片鐵心槽壁面緊密貼合，即U型非晶合金鐵心左側(cè)外表面與硅鋼片鐵心槽左側(cè)槽壁面貼合，U型非晶合金鐵心右側(cè)外表面與硅鋼片鐵心槽右側(cè)槽壁面貼合，U型非晶合金鐵心上表面與硅鋼片鐵心槽上槽壁面貼合，U型非晶合金鐵心的兩個(gè)切口面分別與硅鋼片鐵心的第一齒頂斜面、第二齒頂斜面貼合。

電機(jī)轉(zhuǎn)子是永磁式轉(zhuǎn)子、磁阻式轉(zhuǎn)子、和閉合繞組式感應(yīng)轉(zhuǎn)子中的一種或兩種組合。

所述的U型非晶合金鐵心制造方法如下：

根據(jù)所需的U型鐵心尺寸，將非晶合金帶材繞制在模具上并整形固化，固化完成后，切割開口形成U型鐵心。

所述U型非晶合金鐵心是將非晶帶材層層疊壓，形成非晶合金疊棒，然后切割成所需形狀的U型鐵心。

優(yōu)點(diǎn)及效果

本實(shí)用新型是一種低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）本實(shí)用新型提出的組合式定子鐵心由U型非晶合金鐵心與硅鋼片鐵心組成，減小了傳統(tǒng)徑向非晶合金定子鐵心的加工難度，同時(shí)減弱了非晶合金材料對(duì)加工工藝的敏感性。

（2）本實(shí)用新型提出的組合式定子鐵心其大小不受非晶合金帶材寬度的限制，通過軸向方向上U型非晶合金鐵心的組合，可以滿足不同電機(jī)鐵心軸向長度的需求。

（3）本實(shí)用新型提出的組合式非晶合金永磁電機(jī)，其定子槽開口小，有利于高轉(zhuǎn)速下減小電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為組合式定子鐵心正視圖。

圖3為非晶合金帶材示意圖。

圖4為卷繞非晶合金帶材模具。

圖5為最終成型的U型非晶合金鐵心。

圖6為疊壓而成的非晶合金棒材。

圖7為切割成型的U型非晶合金鐵心。

附圖標(biāo)記說明：

1、機(jī)殼；2、組合式定子鐵心；3、繞組；4、端蓋；5、軸承；6、轉(zhuǎn)軸；7、轉(zhuǎn)子；10、開槽硅鋼片鐵心；11、U型非晶合金鐵心；101、上槽壁面；102、左側(cè)槽壁面；103、右側(cè)槽壁面；104、第一齒頂斜面；105、第二齒頂斜面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明：

本實(shí)用新型提供一種低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)，如圖1所示，包括機(jī)殼1、組合式定子鐵心2、電樞繞組3、端蓋4、軸承5、轉(zhuǎn)軸6和轉(zhuǎn)子7；其特征在于：組合式定子鐵心2嵌入機(jī)殼1內(nèi)，電樞繞組3從組合式定子鐵心2槽中穿過，轉(zhuǎn)子7裝配于轉(zhuǎn)軸6上，機(jī)殼1的兩端設(shè)有端蓋4，轉(zhuǎn)軸6通過軸承5支撐于端蓋4中央；所述的組合式定子鐵心2包含硅鋼片鐵心10和m×n個(gè)U型非晶合金鐵心11，硅鋼片鐵心10開有m個(gè)槽，每個(gè)槽中包含n個(gè)U型非晶合金鐵心11，m×n個(gè)U型非晶合金鐵心11位于硅鋼片鐵心10槽內(nèi)，U型非晶合金鐵心11與硅鋼片鐵心10緊密貼合在一起。將U型非晶合金鐵心放置于硅鋼片鐵心槽內(nèi)，減小了U型非晶合金鐵心的槽開口，同時(shí)有利于U型非晶合金與硅鋼片鐵心的裝配。

m為電機(jī)定子槽數(shù)，m個(gè)U型非晶合金鐵心11在硅鋼片鐵心10槽內(nèi)依次環(huán)形排列。n為整數(shù)，根據(jù)電機(jī)鐵心軸向長度確定，即n為每個(gè)硅鋼片鐵心槽內(nèi)軸向方向上的U型非晶合金鐵心11的個(gè)數(shù)，n個(gè)U型非晶合金鐵心11在硅鋼片鐵心的槽內(nèi)軸向疊加放置到電機(jī)軸向所需鐵心長度，形成組合式定子鐵心。n個(gè)U型非晶合金鐵心軸向放置解決了非晶合金帶材寬度的限制問題。

如圖2所示，U型非晶合金鐵心開口槽面朝內(nèi)，即U型非晶合金鐵心開口面朝向轉(zhuǎn)子，硅鋼片鐵心10的槽左側(cè)為左側(cè)槽壁面102，右側(cè)為右側(cè)槽壁面103，上部為上槽壁面101，槽下部具有兩個(gè)切口面，左側(cè)切口面為第一齒頂斜面104，右側(cè)切口面為第二齒頂斜面105；在硅鋼片鐵心10槽內(nèi)，每個(gè)U型非晶合金鐵心11與硅鋼片鐵心槽壁面緊密貼合，即U型非晶合金鐵心左側(cè)外表面與硅鋼片鐵心槽左側(cè)槽壁面102貼合，U型非晶合金鐵心右側(cè)外表面與硅鋼片鐵心槽右側(cè)槽壁面103貼合，U型非晶合金鐵心上表面與硅鋼片鐵心槽上槽壁面101貼合，U型非晶合金鐵心的兩個(gè)切口面分別與硅鋼片鐵心的第一齒頂斜面104、第二齒頂斜面105貼合。U型非晶合金外表面與硅鋼片鐵心槽壁面的緊密結(jié)合，有助于減小磁路磁阻，提高電機(jī)性能。

電機(jī)轉(zhuǎn)子可以是永磁式轉(zhuǎn)子、磁阻式轉(zhuǎn)子、或閉合繞組式感應(yīng)轉(zhuǎn)子，或者上述轉(zhuǎn)子的兩兩組合。不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的組合，能夠更好滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姍C(jī)性能的要求，有利于提高本實(shí)用新型所提出的電機(jī)的性能。

如圖3、圖4、圖5所示，所述的U型非晶合金鐵心11制造方法如下：根據(jù)所需的U型鐵心尺寸，將非晶合金帶材繞制在模具上，并整形固化，固化完成后，切割開口形成所需尺寸的U型非晶合金鐵心。組合式定子中的硅鋼片鐵心可通過傳統(tǒng)沖壓制造工藝得到。該U型非晶合金鐵心的制造方法減小了加工工藝對(duì)非晶合金帶材性能的影響，并且易于加工制造。

如圖6、圖7所示，所述U型非晶合金鐵心的另一種制造方法，將非晶合金帶材層層疊壓，整形固化得到非晶合金疊棒，最后切割非晶合金疊棒得到所需的U型非晶合金鐵心。該U型非晶合金鐵心的制造方法有利于控制U型非晶合金鐵心的加工精度。

卷繞成型或切割成型的U型非晶合金鐵心11嵌入硅鋼片鐵心10內(nèi)，二者組合構(gòu)成低損耗組合式徑向磁通非晶合金永磁電機(jī)的定子鐵心，電樞繞組從U型非晶合金鐵心11槽中通過。該組合式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是減小了非晶合金定子鐵心的加工難度，有效避免了加工對(duì)非晶合金材料性能的影響，減小了電機(jī)定子鐵心損耗，有助于提高非晶合金電機(jī)的性能。此外，該結(jié)構(gòu)有效解決了非晶合金帶材寬度對(duì)電機(jī)尺寸的限制。

本實(shí)用新型的工作過程如下：

本實(shí)用新型提出的低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)，定子采用U型非晶合金鐵心與硅鋼片鐵心組合在一起，電機(jī)繞組接通電源流過電流，磁場(chǎng)通過組合式定子鐵心閉合，在電磁場(chǎng)作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承支撐下旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能，但旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同時(shí)在定子鐵心中產(chǎn)生損耗，由于采用了本實(shí)用新型提出的組合式定子結(jié)構(gòu)，降低了電機(jī)鐵心損耗，提高了電機(jī)效率，因此，低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)具有高效率的優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)論：本實(shí)用新型所述的低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)，具有制造簡單，損耗小、效率高的優(yōu)點(diǎn)，利于節(jié)能。