具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)及制備方法，該開關(guān)磁阻電機(jī)包括具有定子凸極的定子鐵心、與所述定子鐵心適配的具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、線圈繞組和電機(jī)機(jī)殼，所述轉(zhuǎn)子鐵心與所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接以在所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下繞所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述線圈繞組纏繞在所述定子鐵心的定子凸極上，所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心置于所述電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心均由納米晶合金制成。相對(duì)于非晶合金和硅鋼，納米晶合金材料厚度更薄，磁滯損耗、渦流損耗更小，且具有更高的初始磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，更適合開關(guān)磁阻電機(jī)向高頻高速、高效、調(diào)速范圍更寬的方向發(fā)展。
【專利說明】
具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻 電機(jī)及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 開關(guān)磁阻電機(jī)是利用磁阻最小原理形成磁拉力，電機(jī)轉(zhuǎn)子沒有線圈和永磁體，因 此具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，啟動(dòng)電流小，調(diào)速范圍寬廣，系統(tǒng)可靠性高、成本低等特點(diǎn)。電機(jī)本體的定 子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心都由導(dǎo)磁材料組成，定子和轉(zhuǎn)子鐵心一般使用硅鋼材料，鐵損大、溫升 高，限制了其向高頻高速、高效率、高功率密度方向的發(fā)展。
[0003] 與硅鋼材料相比，非晶合金材料(比如Fe8〇Si9Bii)具有高磁導(dǎo)率、低剩磁，高電阻率 的特點(diǎn)，尤其是在高頻磁通下低損耗特性可使具有非晶合金鐵心的電機(jī)在高效節(jié)能、高頻 高速、高功率密度方面有很大優(yōu)勢(shì)。在美國(guó)專利US7018498B2、中國(guó)專利CN103296792A中，LE 公司和深圳華任興公司均將非晶態(tài)合金應(yīng)用于盤式結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)，可顯著提升電機(jī)效率。 但是，非晶態(tài)合金鐵心飽和磁感較硅鋼鐵心低，在傳統(tǒng)電機(jī)電流超過其額定電流的工況下 (比如啟動(dòng)或短時(shí)大負(fù)載)鐵心易飽和，輸出扭矩減小，抗飽和能力差，從而限制了其大規(guī)模 替代硅鋼材料直接應(yīng)用于現(xiàn)有機(jī)型的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)及制備方法，以 至少能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)，包括具有定子凸極的定子鐵心、與所 述定子鐵心適配的具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、線圈繞組和電機(jī)機(jī)殼，所述轉(zhuǎn)子鐵 心與所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接以在所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下繞所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述線圈 繞組纏繞在所述定子鐵心的定子凸極上，所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心置于所述電機(jī)機(jī)殼 內(nèi)，所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心均由納米晶合金制成。
[0007] 進(jìn)一步地，在上述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)中，所述納米晶合金為Fe 基納米晶。
[0008] 進(jìn)一步地，在上述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)中，所述Fe基納米晶合金 為FeCuNbSiB。
[0009] 本發(fā)明還公開一種制備上述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)的方法，包括如 下步驟：
[0010] 具有定子凸極的所述定子鐵心和具有轉(zhuǎn)子凸極的所述轉(zhuǎn)子鐵心均采用納米晶合 金帶材經(jīng)卷繞成空心柱體或疊片成塊體，再經(jīng)整體退火、環(huán)氧樹脂粘接、烘干固化后，然后 再采用線切割或銑削的方式加工出齒槽和輪廓；
[0011] 將所述線圈繞組纏繞在所述定子鐵心的定子凸極上；
[0012] 所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸安裝在所述電機(jī)機(jī)殼上；
[0013] 所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心通過壓入、熱裝、間隙嵌合三種之中的任一種方法 被分別裝配在所述電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，組裝成所述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0014] 進(jìn)一步地，在上述方法中，還包括抽真空的步驟，即在所述環(huán)氧樹脂粘接步驟中， 當(dāng)所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心浸入裝有環(huán)氧樹脂的容器后，整體抽真空，以排出所述納 米晶合金帶材之間的氣泡。
[0015] 進(jìn)一步地，在上述方法中，在采用線切割或銑削的方式加工出齒槽和輪廓步驟之 后，對(duì)所述定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心的表面進(jìn)行絕緣處理以形成絕緣層。
[0016] 進(jìn)一步地，在上述方法中，所述開關(guān)磁阻電機(jī)采用徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，所述定子鐵心和 所述轉(zhuǎn)子鐵心的齒槽和輪廓是用線切割方法從同一塊由適當(dāng)寬度的納米晶合金帶材疊成 的塊體上切出。
[0017] 進(jìn)一步地，在上述方法中，所述開關(guān)磁阻電機(jī)采用軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，所述定子鐵心和 所述轉(zhuǎn)子鐵心的齒槽是采用由適當(dāng)寬度的納米晶合金帶材卷繞成的空心柱體上通過線切 割或銑削方式加工。
[0018] 本發(fā)明還公開另外一種制備上述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)的方法，包 括如下步驟：
[0019] 所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心均采用納米晶合金帶材經(jīng)沖槽卷繞加工成端面具 有齒槽的空心柱體，再經(jīng)整體退火、環(huán)氧樹脂粘接、烘干固化后，然后修整齒槽，從而形成具 有定子凸極的定子鐵心和具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心；
[0020] 將所述線圈繞組纏繞在所述定子鐵心的定子凸極上；
[0021 ]所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸安裝在所述電機(jī)機(jī)殼上；
[0022]所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心通過壓入、熱裝、間隙嵌合三種之中的任一種方法 被分別裝配在所述電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，組裝成所述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0023] 進(jìn)一步地，在上述方法中，所述開關(guān)磁阻電機(jī)采用軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
[0024] 分析可知，本發(fā)明公開一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)，相對(duì)于非晶合 金和娃鋼，納米晶合金材料(如Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7)厚度更薄，磁滯損耗、禍流損耗更小，且 具有更高的初始磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，更適合開關(guān)磁阻電機(jī)向高頻高速、高效、調(diào)速范圍更寬的 方向發(fā)展。
【附圖說明】
[0025] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示 意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。其中：
[0026] 圖1為具有納米晶合金鐵心的徑向開關(guān)磁阻電機(jī)不意圖（以8/6結(jié)構(gòu)為例）；
[0027] 圖2為具有納米晶合金鐵心的徑向開關(guān)磁阻電機(jī)不意圖（以8/6結(jié)構(gòu)為例）；
[0028] 圖3為軸向磁場(chǎng)開關(guān)磁阻電機(jī)納米晶合金鐵心加工示意圖一（以8齒定子鐵心為 例）；
[0029] 圖4為圖3中A-A剖視不意圖；
[0030]圖5為軸向磁場(chǎng)開關(guān)磁阻電機(jī)納米晶合金鐵心加工示意圖二（以8齒定子鐵心為 例）；
[0031] HI為合金帶材的帶寬，L1為合金帶材的長(zhǎng)度方向；
[0032] H2為齒槽的深度，L2為齒槽的寬度；
[0033]注:!11丄1、!12丄2的數(shù)值根據(jù)電機(jī)鐵心結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，相互匹配、制約。就目前工藝 水平，H1最大值為100mm左右，限制了鐵心的軸向尺寸，L1根據(jù)電機(jī)鐵心的內(nèi)、外徑確定，H2、 L2可由軸向尺寸和外徑計(jì)算得出。
[0034]圖6為具有納米晶合金鐵心的軸向磁場(chǎng)開關(guān)磁阻電機(jī)示意圖（以8/6結(jié)構(gòu)為例）； [0035]圖7為圖6中C-C剖視示意圖；
[0036]圖8為硅鋼、非晶合金、納米晶合金的在50-2000HZ頻率下的動(dòng)態(tài)磁滯回線對(duì)比；
[0037] 圖9為硅鋼、非晶合金、納米晶合金的磁化曲線對(duì)比。
[0038] 附圖標(biāo)記說明：1定子鐵心，2轉(zhuǎn)子鐵心，3線圈繞組，4電機(jī)機(jī)殼，5電機(jī)轉(zhuǎn)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情 況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】 對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0040]如圖1至圖7所示，一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)，包括具有定子凸極 的定子鐵心1、與定子鐵心1適配的具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心2、電機(jī)轉(zhuǎn)軸5、線圈繞組3和電 機(jī)機(jī)殼4，轉(zhuǎn)子鐵心2與電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接以在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下繞電機(jī)轉(zhuǎn)軸5的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈 繞組3纏繞在定子鐵心1的定子凸極上，定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心2置于電機(jī)機(jī)殼4內(nèi)，定子鐵心 1和轉(zhuǎn)子鐵心2均由納米晶合金制成。在開關(guān)磁阻電機(jī)中，定子凸極的數(shù)量為n，轉(zhuǎn)子凸極的 數(shù)量為m，η和m均為正整數(shù)，且滿足：
[0041 ] IXM(n，m)=qm，
[0042] LCM(n，m)>n>m，
[0043] 符號(hào)LCM為取最小公倍數(shù)，q為電機(jī)相數(shù)。
[0044]為最小化各相繞組接線的互感，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)取偶數(shù)。一般說來，三相6/4結(jié)構(gòu)，四相 8/6結(jié)構(gòu)和五相10/8結(jié)構(gòu)最為常用。每相鄰q個(gè)定子極分屬不同的相并依次排列。
[0045]納米晶合金在高磁導(dǎo)率、低損耗特性方面性能要優(yōu)于非晶合金和硅鋼，應(yīng)用在開 關(guān)磁阻電機(jī)可充分發(fā)揮其材料特點(diǎn)，通過優(yōu)化的定子鐵心1、轉(zhuǎn)子鐵心2結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在高 頻高速、高效節(jié)能方面表現(xiàn)優(yōu)異的開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0046] 進(jìn)一步地，納米晶合金為Fe基納米晶；更優(yōu)選地，F(xiàn)e基納米晶合金為FeCuNbSiB;優(yōu) 選地，F(xiàn)e 基納米晶為 Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7。
[0047] 如圖8所示為硅鋼（以35W310為例）、非晶合金（以FesoSigBn為例）、納米晶合金(如 Fe73.5CmNb3Sh5.5B7為例)在50Hz至200Hz頻率下的動(dòng)態(tài)磁滯回線對(duì)比，每條曲線所包圍面積 即代表在此頻率下鐵心損耗的大小，可以看出非晶合金、納米晶合金的損耗顯著低于硅鋼 材料，納米晶合金鐵心的損耗更低于非晶合金鐵心，更適用于高頻高速工況下工作的電機(jī) 降低鐵損、降低溫升、提高效率。
[0048] 如圖9所示為硅鋼（以35W310為例）、非晶合金（以FesoSigBn為例）、納米晶合金(如 Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7為例）的磁化曲線對(duì)比，曲線上每個(gè)點(diǎn)的斜率即材料的磁導(dǎo)率，由圖可看 出納米晶合金、非晶合金的初始磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于硅鋼的初始磁導(dǎo)率、且納米晶合金的初始磁 導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率最高，下述表1中所列為3種材料的具體數(shù)值。在開關(guān)磁阻電機(jī)中，電磁扭 矩正比于每相每個(gè)通電周期內(nèi)電流有效值的平方和相電感相對(duì)于轉(zhuǎn)角的變化率，對(duì)于相同 結(jié)構(gòu)的納米晶合金鐵心電機(jī)，高初始磁導(dǎo)率可減少導(dǎo)通時(shí)間，增大相電流有效值，從而增大 輸出扭矩，尤其是在在高速開關(guān)磁阻電機(jī)中應(yīng)用可在保證一定輸出扭矩的情況下擴(kuò)大電機(jī) 調(diào)速范圍。
[0049 ] 表1硅鋼、非晶合金、納米晶合金鐵心磁導(dǎo)率對(duì)比
[0051]本發(fā)明還公開一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)的方法，包括如下步驟： [0052]具有定子凸極的定子鐵心1和具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心2均采用納米晶合金帶材 經(jīng)卷繞成空心柱體或疊片成塊體，再經(jīng)整體退火、環(huán)氧樹脂粘接、烘干固化后，再采用線切 割或銑削的方式加工出齒槽和輪廓；
[0053]將線圈繞組3纏繞在定子鐵心1的定子凸極上，具體的根據(jù)相數(shù)和定子極數(shù)連接各 線圈繞組；
[0054]電機(jī)轉(zhuǎn)軸5安裝在電機(jī)機(jī)殼4上；
[0055]定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心2通過壓入、熱裝、間隙嵌合三種之中的任一種方法被分別 裝配在電機(jī)機(jī)殼4內(nèi)，組裝成具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0056] 優(yōu)選地，還包括抽真空的步驟，即在所述環(huán)氧樹脂粘接步驟中，當(dāng)所述定子鐵心1 和所述轉(zhuǎn)子鐵心2浸入裝有環(huán)氧樹脂的容器后，整體抽真空，以排出所述納米晶合金帶材之 間的氣泡。
[0057] 優(yōu)選地，將加工后的定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心2的表面均絕緣處理，可以在兩者的表 面分別涂絕緣漆以形成絕緣層，也可以將兩者浸泡在絕緣漆內(nèi)，以使在絕緣漆內(nèi)浸泡后被 包裹一層絕緣漆，可避免鐵心掉渣現(xiàn)象。
[0058]進(jìn)一步地，開關(guān)磁阻電機(jī)采用徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心2的齒槽和輪 廓是用線切割方法從同一塊由適當(dāng)寬度的納米晶帶材疊成的塊體上切出。開關(guān)磁阻電機(jī)采 用徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，材料利用率較高，為了保證定子鐵心1或轉(zhuǎn)子鐵心2在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)不松散， 定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心2采用非導(dǎo)磁金屬條在相應(yīng)鐵心圓周至端面上箍緊，或在相應(yīng)鐵心兩 端通過壓板進(jìn)行軸向壓緊固定。納米晶合金鐵心應(yīng)用于徑向開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)受到納米晶 合金帶材帶寬的影響，也可采用分塊加工再拼接方式完成，基本工藝相似。此種結(jié)構(gòu)電機(jī)啟 動(dòng)電流小、調(diào)速范圍寬、可靠性高，可應(yīng)用于采油、紡織、航空、家電及通用工業(yè)等行業(yè)，也適 用于高速離心機(jī)等。
[0059]進(jìn)一步地，開關(guān)磁阻電機(jī)采用軸向磁場(chǎng)或盤式結(jié)構(gòu)，定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心2的齒 槽是采用由適當(dāng)寬度的納米晶合金帶材卷繞成的空心柱體上通過線切割或銑削方式加工。 開關(guān)磁阻電機(jī)采用橫向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，空心柱體的端面上加工出齒槽，加工效率較高，定、轉(zhuǎn)子 鐵心均通過浸泡在絕緣漆內(nèi)浸泡后包裹了一層絕緣漆，定、轉(zhuǎn)子鐵心通過壓入、熱裝、間隙 嵌合的任一種方法被分別裝配在電機(jī)機(jī)殼4內(nèi)，此種方法材料利用率高，自動(dòng)化程度高，生 產(chǎn)效率較高。
[0060] 本發(fā)明還公開另一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)的方法，此方法尤其適 用于開關(guān)磁阻電機(jī)采用軸向磁場(chǎng)或盤式結(jié)構(gòu)，其包括如下步驟：
[0061] 具有定子凸極的定子鐵心1和具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心2也可以在沖卷機(jī)上通過 開卷、沖槽和卷繞的方法加工成端面具有齒槽的空心柱體，實(shí)際中一般為空心圓柱體，再將 其經(jīng)整體退火，環(huán)氧樹脂粘，再經(jīng)烘干固化后修整齒槽。定、轉(zhuǎn)子鐵心通過壓入、熱裝、間隙 嵌合的任一種方法被分別裝配在電機(jī)機(jī)殼內(nèi)。
[0062] 優(yōu)選地，還包括抽真空的步驟，即在所述環(huán)氧樹脂粘接步驟中，所述定子鐵心1和 所述轉(zhuǎn)子鐵心2浸入裝有環(huán)氧樹脂的容器后，整體抽真空，以排出所述納米晶合金帶材之間 的氣泡。
[0063] 優(yōu)選地，將加工后的定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心2的表面均絕緣處理，可以在兩者的表 面分別涂絕緣漆以形成絕緣層，也可以將兩者浸泡在絕緣漆內(nèi)，以使在絕緣漆內(nèi)浸泡后被 包裹一層絕緣漆，可避免鐵心掉渣現(xiàn)象。
[0064] 此軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)可大幅度提高其材料利用率，提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，且電 機(jī)功率不受納米晶合金帶材寬度影響，適用范圍寬。此種結(jié)構(gòu)電機(jī)啟動(dòng)扭矩大、啟動(dòng)電流 小、調(diào)速范圍寬、可靠性高等特點(diǎn)，可應(yīng)用于采油、紡織、航空、家電及通用工業(yè)等行業(yè)，也適 用于飛輪儲(chǔ)能、風(fēng)電等行業(yè)。
[0065] 軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)鐵心內(nèi)外徑不受帶材寬度限制，可滿足中等或大功 率機(jī)型設(shè)計(jì)需求。
[0066]熟悉該領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員都熟悉，開關(guān)磁阻電機(jī)的扭矩正比于相電感的變化 率，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于納米晶材料較非晶材料有更好的磁導(dǎo)率，因此在高頻情況下相電感 的動(dòng)特性更加優(yōu)良。
[0067]對(duì)于傳統(tǒng)的徑向磁場(chǎng)開關(guān)磁阻電機(jī)，【具體實(shí)施方式】如下：
[0068]如圖1至圖2所示，根據(jù)電機(jī)鐵心尺寸，采用100mm寬納米晶合金寬帶通過剪成 100mm段后疊片呈塊體(或稱定尺橫剪步驟），由夾板固定夾持后進(jìn)行整體退火，再浸入環(huán)氧 樹脂中粘接、烘干固化后形成納米晶疊塊，然后在通過線切割方式在同一塊坯料上分兩次 將定子鐵心1、轉(zhuǎn)子鐵心2切下，加工成定子鐵心1、轉(zhuǎn)子鐵心2,其包括8個(gè)定子凸極和6個(gè)轉(zhuǎn) 子凸極。將加工好的定子鐵心1、轉(zhuǎn)子鐵心2包裹一層絕緣漆層。電機(jī)采用四相繞組，每相繞 組包含1個(gè)極對(duì)數(shù)，相鄰4個(gè)極分別屬不同的四個(gè)相。將轉(zhuǎn)子鐵心2以壓入、熱裝、粘接任意一 種方式嵌入轉(zhuǎn)子盤中，并通過鍵連接裝配至電機(jī)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心2在絕緣漆中浸泡后固化， 以防止轉(zhuǎn)子鐵心2松散及掉渣。
[0069] 對(duì)于軸向磁場(chǎng)開關(guān)磁阻電機(jī)，【具體實(shí)施方式】如下：
[0070] 如圖3至圖5所示，根據(jù)電機(jī)鐵心尺寸，采用帶寬40mm的納米晶合金寬帶卷繞成環(huán) 形柱體（即空心柱體），采用納米晶合金帶材通過卷繞方式卷成環(huán)形鐵心柱體，以模具或夾 板固定后整體退火，在浸入環(huán)氧樹脂中粘接、烘干固化后采用銑削出凸極或切割出齒槽，加 工出8個(gè)定子凸極的定子鐵心1和6個(gè)定子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心2。將加工好的定子鐵心1包裹一 層絕緣漆層。電機(jī)采用四相繞組，每相繞組包含1個(gè)極對(duì)數(shù)。相鄰4個(gè)極分別屬不同的四個(gè) 相。將轉(zhuǎn)子鐵心2以壓入、熱裝、粘接任意一種方式嵌入轉(zhuǎn)子盤中，并通過鍵連接裝配至電機(jī) 軸上。轉(zhuǎn)子鐵心2在絕緣漆中浸泡后固化，以防止轉(zhuǎn)子鐵心2松散及掉渣。
[0071] 從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：
[0072] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種具有納米晶 合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)，定子鐵心1、轉(zhuǎn)子鐵心2齒數(shù)較少，加工精度和成本較低，既可采 用傳統(tǒng)的徑向磁通結(jié)構(gòu)，也可采用軸向磁場(chǎng)的盤式結(jié)構(gòu)。該電機(jī)定子和鐵心均采用納米晶 鐵合金合金帶材采用卷繞、沖槽后卷繞或疊片成型，經(jīng)熱處理、環(huán)氧樹脂浸漬、固化后，再采 用線切割或銑削的方式加工出定子或轉(zhuǎn)子齒槽。相對(duì)于非晶態(tài)合金，納米晶軟磁合金材料 在高磁導(dǎo)率、高頻損耗等方面優(yōu)異電磁特性會(huì)使得開關(guān)磁阻電機(jī)在渦流損耗小、高頻特性 優(yōu)良、溫升低、效率高、功率密度和轉(zhuǎn)矩密度大等方面有更大優(yōu)勢(shì)。
[0073] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:包括具有定子凸極的定子 鐵心、與所述定子鐵心適配的具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、線圈繞組和電機(jī)機(jī)殼， 所述轉(zhuǎn)子鐵心與所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接以在所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下繞所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)，所述線圈繞組纏繞在所述定子鐵心的定子凸極上，所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心置于 所述電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心均由納米晶合金制成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述納米 晶合金為Fe基納米晶。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述Fe基 納米晶合金為FeCuNbSiB。4. 制備如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)的方法，其 特征在于，包括如下步驟： 具有定子凸極的所述定子鐵心和具有轉(zhuǎn)子凸極的所述轉(zhuǎn)子鐵心均采用納米晶合金帶 材經(jīng)卷繞成空心柱體或疊片成塊體，再經(jīng)整體退火、環(huán)氧樹脂粘接、烘干固化后，然后再采 用線切割或銑削的方式加工出齒槽和輪廓； 將所述線圈繞組纏繞在所述定子鐵心的定子凸極上； 所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸安裝在所述電機(jī)機(jī)殼上； 所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心通過壓入、熱裝、間隙嵌合三種之中的任一種方法被分 別裝配在所述電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，組裝成所述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括抽真空的步驟，即在所述環(huán)氧樹脂 粘接步驟中，當(dāng)所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心浸入裝有環(huán)氧樹脂的容器后，整體抽真空，以 排出所述納米晶合金帶材之間的氣泡。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在采用線切割或銑削的方式加工出齒槽和 輪廓步驟之后，對(duì)所述定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心的表面進(jìn)行絕緣處理以形成絕緣層。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)磁阻電機(jī)采用徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，所 述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心的齒槽和輪廓是用線切割方法從同一塊由適當(dāng)寬度的納米晶 合金帶材疊成的塊體上切出。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)磁阻電機(jī)采用軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，所 述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心的齒槽是采用由適當(dāng)寬度的納米晶合金帶材卷繞成的空心柱 體上通過線切割或銑削方式加工。9. 制備如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)的方法，其 特征在于，包括如下步驟： 所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心均采用納米晶合金帶材經(jīng)沖槽卷繞加工成端面具有齒 槽的空心柱體，再經(jīng)整體退火、環(huán)氧樹脂粘接、烘干固化后，然后修整齒槽，從而形成具有定 子凸極的定子鐵心和具有轉(zhuǎn)子凸極的轉(zhuǎn)子鐵心； 將所述線圈繞組纏繞在所述定子鐵心的定子凸極上； 所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸安裝在所述電機(jī)機(jī)殼上； 所述定子鐵心和所述轉(zhuǎn)子鐵心通過壓入、熱裝、間隙嵌合三種之中的任一種方法被分 別裝配在所述電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，組裝成所述具有納米晶合金鐵心的開關(guān)磁阻電機(jī)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)磁阻電機(jī)采用軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H02K1/14GK106026425SQ201610495984
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】李立軍, 盧志超, 李德仁, 李廣敏, 李山紅, 劉天成, 戴白楊, 高昇, 倪曉俊, 李準(zhǔn)
【申請(qǐng)人】安泰科技股份有限公司