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低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)的制作方法

文檔序號(hào):11055287閱讀:990來源:國知局
低損耗組合式徑向磁通非晶合金電機(jī)的制造方法與工藝

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。

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