CN103250215B - 非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法 - Google Patents

非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103250215B
CN103250215B CN201180058944.9A CN201180058944A CN103250215B CN 103250215 B CN103250215 B CN 103250215B CN 201180058944 A CN201180058944 A CN 201180058944A CN 103250215 B CN103250215 B CN 103250215B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
mentioned
amorphous alloy
iron core
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180058944.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103250215A (zh
Inventor
金炳秀
南秦泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amotech Co Ltd
Original Assignee
Amotech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amotech Co Ltd filed Critical Amotech Co Ltd
Publication of CN103250215A publication Critical patent/CN103250215A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103250215B publication Critical patent/CN103250215B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15333—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15358—Making agglomerates therefrom, e.g. by pressing
    • H01F1/15366—Making agglomerates therefrom, e.g. by pressing using a binder
    • H01F1/15375—Making agglomerates therefrom, e.g. by pressing using a binder using polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/38—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites amorphous, e.g. amorphous oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2200/00—Crystalline structure
    • C22C2200/02—Amorphous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H01F1/26—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated by macromolecular organic substances

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及高功率、高速电动马达用非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法，通过对非晶质金属材料进行粉末化并压缩成形，能够容易实现复杂形状的铁芯部件的成形，并通过将软磁特性优秀的结晶质金属粉末添加于非晶质合金粉末，能够提高磁导率和压缩成形时的填充密度。本发明包括如下步骤：对非晶质合金的带或条进行粉碎，来得到板状的非晶质合金粉末的步骤；对非晶质合金粉末进行分级之后，混合球形的软磁粉末来得到混合粉末，以提高磁导率及填充密度的步骤；将上述混合粉末与粘结剂混合之后，以磁性部件的形状成形的步骤；以及进行烧结处理，使成形的上述磁性部件表现出磁特性的步骤。

Description

非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法
技术领域
本发明涉及非晶质磁性(Amorphous Magnetic)部件及利用该非晶质磁性部件的电动马达及其制造方法，更详细地涉及高功率、高速电动马达用非晶质磁性部件以及利用该非晶质磁性部件的电动马达及其制造方法，通过将非晶质金属材料粉末化并压缩成形，能够容易实现复杂形状的铁芯部件的成形，并通过将软磁特性优秀的结晶质金属粉末添加于非晶质合金粉末，能够提高磁导率和压缩成形时的填充密度。
并且，本发明涉及具有在10kHz以上的频带工作的磁极(pole)数以能够最大限度地利用非晶质合金材料的磁导率特性的高功率、高速旋转用电动马达。
背景技术
槽形定子很难缠绕，缠绕时所需的时间也很长，并需要复杂而高价的线圈缠绕设备。并且，形成有多个齿(teeth)的结构引发磁性的不连续性，从而影响马达的效率，并且根据槽的有无，产生齿槽转矩(cogging torque)。像电钢板这种材质由于厚度大，因而导致铁损变大，以致应用于高速马达时效率低。
在最新技术的高速机床、航空马达、致动器以及压缩机等各种领域所使用的多种装置需要以大于15000～20000rpm(每分钟转速)有时以高达100000rpm的速度工作的电动马达。几乎大多数的高速电气装置以低的磁极系数制成，这是为了防止高频工作的电气装置内的磁性材料具有过多的铁芯损耗。这主要是因为大部分马达所使用的软磁材料由Si-Fe合金形成。在现有的Si-Fe类材料中，约在400Hz以上的频率发生变化的磁场引起的损耗普遍将材料加热至借助任何适当冷却方法也不能冷却为止。
目前为止的技术很难将利用低损耗材料的优点的同时容易制作的电气装置廉价制造。目前为止，将低损耗材料适用于现有的装置的努力都以失败告终，这是因为初期设计装置的铁芯时，单纯依赖于用非晶质金属等新型软磁材料来代替Si-Fe等现有的合金。这种电气装置有时具有低损耗而提高了效率，却通常存在功率严重下降、进行非晶质金属的成形等处理时所需费用大的问题。其结果，无法实现商业上的成功或市场进入。
另一方面，典型的电动马达包括磁性部件，该磁性部件由层叠多个由无方向性电钢板形成的迭片(lamination)而成。每个迭片通过将典型且在机械上软的无方向性电钢板压印、冲压或切割成所需形状而成。将由此形成的迭片接连层叠，从而形成具有所需形态的转子或定子。
普遍认为，与无方向性电钢板相比，非晶质金属提供优秀的磁性能，但因对特定的物理特性和加工产生的阻碍而不适合用作像电动马达用定子或转子一样的块状磁性部件。
例如，非晶质金属比无方向性电钢板更薄且更轻，因此比加工工具(fabricationtool)和模具磨损得更快。与像冲压或压印一样普通技术相比，上述切削加工和制造造成费用增加，以致于在加工块状非晶质金属磁性部件的方面不具有商业竞争力。非晶质金属的薄的厚度还导致需要增加组装的部件的迭片数量，并且导致非晶质金属转子或定子磁铁组装体的总费用提高。
非晶质金属将作为具有均匀的带宽度的既薄又连续的带来供给。但是，非晶质金属为极轻的材料，因此很难将其切断或者成形。若进行退火处理来确保峰值磁特性，则非晶质金属带表现较大的脆性。这会导致很难利用普通的方法来构成块状非晶质磁性部件且导致费用提高。并且，上述非晶质金属带在适用于电动马达时因其脆性会影响块状磁性部件的耐久性。
考虑到这一点，在韩国公开专利第2002-63604号中提出了具有多面体形状且由多个非晶质条层构成，用于高效率电动马达的低损耗非晶质金属磁性部件。上述磁性部件可在大约50Hz-20000Hz的频率范围内工作，并且与在相同的频率范围内工作的硅钢磁性部件相比，具有表现出提高了的性能特性的铁芯损耗，并且切断非晶质金属条来形成具有预定的长度的多个切断条之后，使用环氧来进行层叠，由此形成多面体形状部。
但是，在上述韩国公开专利第2002-63604号中，仍然经过切断等成形工序来制造脆性较大的非晶质金属带，因此存在很难进行实用化的问题。
另一方面，电动汽车区分为仅利用储存在充电电池中的电能来驱动马达的单纯电气车辆、利用光电池来驱动马达的太阳能电池车辆、利用使用氢燃料的燃料电池来驱动马达的燃料电池车辆、利用化石燃料来驱动引擎且利用电驱动马达的车辆即同时适用引擎和马达的混合动力车辆等。
现有的电动汽车适用的是将马达的单旋转轴直接与轮子相连接来传递动力的驱动方式，或者借助配置在轮缘的内部的马达来直接向轮子传递动力的轮内马达结构的驱动方式。特别是，在适用轮内马达的情况下，可省略像引擎、变速器或差速器一样的驱动装置及传动装置，具有能够减轻车辆的重量、减少在传动过程中的能耗的优点。
另一方面，像电动汽车用驱动马达一样，使用硅钢板来实现100kW的高功率且50000rpm的高速马达的情况下，随着高速旋转导致的涡流(eddy current)增加而引发产生热的问题，并且，由于制作成大型，而无法适用于轮内马达结构的驱动方式，且增加汽车的重量，出于这些理由，并不优选使用硅钢板。
通常，非晶质条的涡流损耗(eddy current loss)较低，但是，如上述的现有技术所指出，层叠非晶质条而制成的现有的马达用铁芯在材质的特性方面因制造工序困难而很难进行实用化。
即，非晶质条比无方向性电钢板具有更优秀的磁性能，但是因制造加工时所产生的阻碍而不能应用为像电动马达用定子或转子一样的块状磁性部件。
并且，正需要一种高速、高效率电器所需的表现出优秀的磁特性及物理特性得以改善的非晶质金属马达部件。需要开发一种能够有效使用非晶质金属并用于大量生产各种类型的马达及其磁性部件的制造方法。
发明内容
技术问题
因此，本发明是考虑到上述现有技术的问题而提出的，其目的在于，提供一种高功率、高速电动马达用非晶质磁性部件及其制造方法，通过将非晶质金属材料粉末化并压缩成形，能够容易实现复杂的形状的磁性部件的成形，并通过将软磁特性优秀的结晶质金属粉末添加于非晶质合金粉末，能够提高磁导率和压缩成形时的填充密度。
本发明的再一目的在于，提供一种能够使用在高频带涡流损耗(eddy currentloss)减少的非晶质粉末，来将铁芯损耗极小化的高功率、高速电动马达用非晶质磁性部件及其制造方法。
本发明的另一目的在于，提供一种具有在10kHz以上的频带工作的磁极(pole)数以能够最大限度地利用非晶质合金材料的磁导率特性的高功率、高速旋转用电动马达。
本发明的又一目的在于，提供一种能够使用由非晶质合金粉末形成的磁性部件来将大小最小化而能够采用于轮内马达结构的驱动方式的电动马达。
本发明的还一目的在于，提供一种具有单定子-单转子结构的电动马达，由非晶质合金粉末制作容易压缩成形的分割铁芯，并且将分割铁芯相互结合，或者利用线轴将分割铁芯相互结合，能够在不增加磁阻的情况下实现环形的定子铁芯。
解决问题的手段
为了达成上述目的，根据本发明的一特征，本发明提供一种电动马达用非晶质磁性部件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：对非晶质合金的带或条进行粉碎，来得到板状的非晶质合金粉末的步骤；对上述非晶质合金粉末进行分级之后，混合球形的软磁粉末来得到混合粉末的步骤；将上述混合粉末与粘结剂混合之后，以磁性部件的形状成形的步骤；以及进行烧结处理，使成形的磁性部件表现出磁特性的步骤。
优选地，相对于混合粉末总量，上述球形的软磁粉末的添加量在10至50重量％范围内。在上述球形的软磁粉末的添加量小于10重量％的情况下，存在因非晶质粉末之间的气隙变大导致磁导率变低，从而磁性部件的磁阻变大而导致电动马达的效率变低的问题，相反，在上述球形的软磁粉末的添加量大于50重量％的情况下，则存在因铁芯损耗(coreloss)增加而导致Q(loss factor，损耗系数)值减少的问题。
优选地，上述板状的非晶质合金粉末的长宽比被设定在1.5至3.5范围内，上述球形的软磁粉末的长宽比被设定在1至1.2范围内。上述板状的非晶质合金粉末的长宽比小于1.5的情况下，存在粉碎非晶质合金的带或条需要很长时间的问题，而在长宽比大于3.5的情况下，则存在成形过程中填充率下降的问题。并且，考虑到对提高成形密度的影响，上述球形的软磁粉末的长宽比优选在上述1至1.2的范围内。
并且，上述非晶质合金优选为Fe类、Co类、Ni类中的一种。
进而，在本发明中，上述非晶质合金带可在氮气氛且在400-600℃温度下进行热处理，以具有纳米晶粒微细组织，并且，为了提高粉碎效率，也可在结晶化温度以下的温度，例如在100-400℃的大气气氛下进行热处理，来增加非晶质合金带的脆性。
作为可使用于本发明的球形的软磁粉末，可以例举Fe-Si-Al类合金(以下，称为“铁硅铝(Sendust)”)粉末、Ni-Fe-Mo类坡莫合金(以下，称为“铁镍钼(MPP，Moly PermallyPowder)”)粉末、Ni-Fe类坡莫合金(以下，称为“高磁通(HighFlux)”)粉末、Fe组合的羰基铁(Iron carbonyl)粉末中的一种或混合两种以上的混合物。
根据本发明的另一特征，本发明提供一种电动马达，以高功率、高速、高频工作，其特征在于，包括：定子，在铁芯缠绕线圈，以及转子，隔开间隔地与上述定子相向配置，在背轭交替安装N极和S极永久磁铁，上述转子借助与上述定子之间的相互作用旋转；上述铁芯或背轭由混合粉末成形，其中，上述混合粉末由板状的非晶质合金粉末和球形的软磁粉末形成。
发明的效果
如上所述，本发明能够实现高功率、高速电动马达用非晶质磁性部件，通过将非晶质金属材料粉末化并压缩成形，能够容易实现复杂形状的铁芯部件的成形，并通过将软磁特性优秀的结晶质金属粉末添加于非晶质合金粉末，能够提高磁导率和压缩成形时的填充密度。
并且，在本发明中，能够设计成具有在10kHz以上的频带工作的转子的磁极数以能够最大限度地利用非晶质合金材料的磁导率特性。
进而，在本发明中，能够使用由在高频带涡流损耗较少的非晶质合金粉末形成的磁性部件即铁芯，来将铁芯损耗极小化，从而将大小最小化而采用于轮内马达结构的驱动方式。
通常，在层叠硅钢板的结构中，很难在不增加磁阻的情况下将分割铁芯之间相互连接，因而很难实现单定子-单转子结构的马达。但是，在本发明中，通过使用由非晶质合金粉末形成的铁芯，在不增加磁阻的情况下进行分割铁芯之间的紧密结合，即使在单定子-单转子结构中也能够采用分割铁芯来实现线圈缠绕的效率性，并且将大小和重量最小化。
附图说明
图1是本发明的包括由非晶质合金粉末成形的定子的铁芯和转子的背轭的马达的应用例，表示具有缓冲冲击功能的车轮驱动装置的轴方向剖视图。
图2是表示将本发明的第一实施例的由非晶质合金粉末成形的分割铁芯构成的分割铁芯型定子和SPM(surface permanent magnet，面贴式永久磁铁)型转子组合而成的马达的直径方向剖视图。
图3a及图3b分别是本发明的由非晶质合金粉末成形的分割铁芯的俯视图及立体图。
图4是表示在图3a中所示的分割铁芯一体地形成线轴并在外周缠绕线圈的状态的简图。
图5是表示将本发明的第二实施例的具有由非晶质合金粉末成形的一体型铁芯的一体型铁芯定子和SPM型转子组合而成的马达的直径方向剖视图。
图6是表示将本发明的第三实施例的具有由非晶质合金粉末成形的一体型铁芯的一体型铁芯定子和IPM(Interior Permanent Magnet，内嵌式永久磁铁)型转子组合而成的马达的直径方向剖视图。
图7是本发明的第三实施例的变形例，表示将具有由非晶质合金粉末成形的一体型铁芯的一体型铁芯定子和另一IPM型转子组合而成的马达的直径方向剖视图。
图8a及图8b分别是图1中所示的齿轮箱的第一齿轮的俯视图及侧视图。
图9a及图9b分别是图1中所示的齿轮箱的第二齿轮的俯视图及侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图进行的详细说明会让本发明的上述目的、特征及优点更加明确，并且本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施本发明的技术思想。
并且，在说明本发明时，若判断为与本发明相关的公知技术的详细说明不必要地混淆本发明的要旨，则省略其详细的说明。下面，将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明。
图1是本发明的包括由非晶质合金粉末成形的定子的铁芯和转子的背轭的马达的应用例，表示具有缓冲冲击功能的车轮驱动装置的轴方向剖视图，图8a及图8b分别是图1中所示的齿轮箱的第一齿轮的俯视图及侧视图，图9a及图9b分别是图1中所示的齿轮箱的第二齿轮的俯视图及侧视图。
如图1所示，本发明的具有缓冲冲击功能的车轮驱动装置(以下，称为“驱动装置”)不直接将轮子(wheel)50与转子10相连接，而构成通过齿轮箱40进行连接的同时通过缓冲器41缓冲冲击传递的结构，以防止从电动汽车的轮子50传递的冲击直接向马达的转子10或定子20传递。在这里，马达统称转子10、定子20、定子支撑体、转子支撑体等。
马达的定子10是在筒(一体型)铁芯或分割铁芯一体地形成由绝缘体形成的线轴之后缠绕线圈的结构，可以使筒铁芯或分割铁芯一体化，并附加以形成与适用壳体或马达的本体相结合的结合结构的方式延伸形成的定子支撑体。
上述定子支撑体可以被成形成通过团状模塑料(BMC，Bulk Mould Compound)嵌件注塑来形成防水结构，从而防止异物(即，水分或油等)从外部进入。
并且，在定子支撑体可以安装用于检测转子20的位置的霍尔集成电路组装基板和用于对定子线圈施加控制信号的控制用印刷电路基板(PCB)。
图1中所示的马达的转子20是以与定子10沿着径向(radial)具有气隙的方式与定子10的内侧相向地配置的内转子结构，转子20借助与定子10之间的相互作用来旋转。
但是，本发明并不局限于此，也可以构成为转子20配置在定子10的外侧的外转子结构。并且，本发明也可以构成为转子20分别配置在定子10的内侧及外侧的双转子结构。当然，本发明也可以适用于转子和定子沿着轴向(axial type)相向配置的情况，而不是沿着径向配置。
此时，转子20也可以适用于与在背轭的外周交替安装N极及S极的永久磁铁或者N极及S极被分割磁化的环形态的永久磁铁相结合的SPM型的转子，或者在背轭的内部交替插入有N极及S极的永久磁铁的IPM型的转子。
在本发明采用双转子结构的情况下，还可以包括转子支撑体，上述转子支撑体将内部转子与外部转子相连接并沿着旋转轴的外周延伸，以与旋转轴31相结合。
并且，在转子为图1中所示的内转子结构的情况下，可以采用将背轭的中央部与旋转轴31相结合的结构。
这种情况下，旋转轴31的两端以可旋转的方式被第一轴承32及第二轴承33支撑，第一轴承32及第二轴承33固定设置在马达壳体35、36。并且，上述旋转轴31的第二轴承33与转子20之间结合有冷却用叶轮70，当转子20旋转时，冷却用叶轮70也一起旋转，生成使马达的内部的空气循环的风。
马达壳体35、36由内周部与定子10相结合的圆筒部35和与圆筒部35的一侧相结合的盖36形成。
与上述圆筒部35的一侧相结合的盖36的中央支撑有第一轴承32，上述圆筒部35的后方形成有凹槽，上述凹槽具有贯通孔，并多级弯曲，以设置第二轴承33。
盖36的外周结合有一对螺纹接头(nipple)39a、39b，在螺纹接头39a、39b形成至少一对开口，以使空气向马达壳体35、36的内部循环，并且在一对螺纹接头39a、39b分别结合有外部空气导入管38a和内部空气排出管38b。
因此，上述转子20旋转时，旋转轴31和冷却用叶轮70一起旋转，随着冷却用叶轮70的旋转，通过内部空气排出管38b向外部排出马达壳体35、36的内部的经加热的空气时，在马达壳体35、36的内部形成负压，并且通过外部空气导入管38a从外部导入冷空气，由此进行马达的内部的冷却。
上述马达壳体35、36结合固定于汽车的框架，在马达壳体35、36的外周结合有用于收容马达壳体35、36的收容槽，收容槽的中央部结合有缓冲器41，该缓冲器41形成有贯通孔。上述缓冲器41例如由像环氧等一样可吸收冲击的冲击缓冲用材料形成，在收容槽插入有用于收容马达壳体35、36并将马达壳体35、36与缓冲器41相结合的另一结合壳体60。这种情况下，马达壳体35、36与结合壳体60之间插入有用于密封内部的O型环61。
在通过上述马达壳体35、36的贯通孔向外部延伸的旋转轴31的外周一体地结合有联轴器37，在联轴器37形成有凸缘，以容易与齿轮箱40相结合。
上述缓冲器41的贯通孔内配置有齿轮箱40，齿轮箱40用于将外周部结合有轮胎51的轮子50与马达的旋转轴31之间相连接，上述齿轮箱40具有第一齿轮40a和第二齿轮40b，其中，第一齿轮40a使用像螺栓一样的结合部件42与联轴器37的凸缘相结合，第二齿轮40b使用像螺栓一样的结合部件43与轮子50相结合。
如图8a至图9b所示，上述齿轮箱40的第一齿轮40a具有配置成放射状的多个突起，第二齿轮40b具有配置成放射状的多个凹槽，以与上述第一齿轮40a的配置成放射状的多个突起相结合。这种情况下，转子的旋转轴31和轮子50不直接通过单轴相结合，而通过齿轮箱40的第一齿轮40a与第二齿轮40b之间的齿轮结合结构来传递旋转力。
此时，齿轮箱40的第一齿轮40a与第二齿轮40b之间形成有游隙，从而缓冲从轮子50传递的冲击之后，通过旋转轴31传递给转子20。齿轮箱40的第一齿轮40a和第二齿轮40b通过形成连接用轴，在旋转时执行支撑轴功能，并且在接收来自轮子50的冲击时形成游隙在某种程度上脱离而执行缓冲冲击的功能。作为上述第一齿轮40a及第二齿轮40b，例如可使用冠状齿轮(crown gear)。
并且，从轮胎51向轮子50施加的冲击通过冲击缓冲用缓冲器41向齿轮箱40和马达壳体35、36传递，因此能够防止直接的冲击传递。上述缓冲器41填满结合有轮胎51的轮子50的内侧空间，从而形成轮内马达结构。
下面，将对构成上述马达的本发明的定子及转子结构进行详细的说明。
图2是表示将本发明的第一实施例的使用由非晶质合金粉末成形的分割铁芯而构成的分割铁芯型定子和SPM型转子组合而成的马达的直径方向剖视图，图3a及图3b分别是本发明的由非晶质合金粉末成形的分割铁芯的俯视图及立体图，图4是表示在图3a中所示的分割铁芯一体地形成线轴并在外周缠绕线圈的状态的简图。
参照图2至图4，本发明的第一实施例的马达具有将由非晶质合金粉末成形的分割铁芯构成的分割铁芯型定子10和SPM(Surface Permanent Magnet，面贴式永久磁铁)型转子20组合而成的结构。
如图3a及图3b所示，本发明的第一实施例的马达的定子10是由非晶质合金粉末成形的多个分割铁芯11组装成环形而构成的，每个分割铁芯11呈“I”或“H”字形状。分割铁芯11的中央部的主体11a的两侧延伸形成有内侧凸缘11b及外侧凸缘11c，在外侧凸缘11c的两端中的一侧端形成有结合突起11e，另一侧端形成有与突起相结合的结合凹槽11f，由此将分割铁芯11相互连接。
每个分割铁芯11如图4所示，除了分割铁芯11的内侧凸缘11b及外侧凸缘11c的内侧面及外侧面之外，一体地形成有由绝缘体形成的树脂而形成线轴12，并且在线轴12的外周缠绕有线圈13。
另一方面，图2中所示的定子用来构成具有单定子-单转子结构的马达，因此需要定子的分割铁芯11之间相连接而形成磁回路，但是，在形成于具有单定子-双转子结构的马达的情况下，每个分割铁芯11并不是相连接而形成磁回路，而是由相向的双转子的外部转子及内部转子形成磁回路。因此，这种情况下，可在线轴12形成相连接的结构，从而代替与分割铁芯11的外侧凸缘11c相连接。
图2的定子10将图4中所示的分割铁芯组装体14相连接而组装成环形。即，利用形成于分割铁芯11的外侧凸缘11c的结合突起11e和结合凹槽11f，来将多个分割铁芯组装体14a-14r组装成环形之后，使用BMC借助嵌件注塑形成为一体型，或者利用组装用环形支架，来固定无BMC注塑地组装成环形的多个分割铁芯组装体14a-14r。
这种情况下，针对多个分割铁芯组装体14a-14r，利用组装用环形支架，来固定无BMC注塑地组装成环形的多个分割铁芯组装体14a-14r的情况下，不仅能够实现定子的轻量化，还能够将分割铁芯组装体14a-14r之间的缝隙利用为用于空气循环的路径。
并且，在本发明中，作为分割铁芯11的结合方法，可以利用在分割铁芯11的外周形成的线轴的结合突起和结合凹槽，来代替利用在外侧凸缘11c形成的结合突起11e和结合凹槽11f。
优选地，配置在上述定子10的内侧的转子20具有在背轭21外周交替安装N极及S极的永久磁铁22的SPM结构，其中，背轭21由作为与定子10的铁芯相同的材料的非晶质合金粉末成形。
这种情况下，背轭21的中央具有与旋转轴31相结合的贯通孔，并且背轭21的中央部与外周面之间沿着径向排列有可以冷却空气和减少转子的重量的多个贯通孔23。
在上述背轭21的多个贯通孔23适用于图1中所示的车轮驱动装置用马达的情况下，随着叶轮70的旋转，马达壳体35、36的内部的空气通过定子10向外部排出时，贯通孔23形成外部空气导入内部而循环的空气循环通道。
除了将上述分割铁芯相结合的定子结构之外，本发明也可以适用于具有一体型铁芯结构的情况。
图5是表示将本发明的第二实施例的具有由非晶质合金粉末成形的一体型铁芯的铁芯定子和SPM型转子组合而成的马达的直径方向剖视图。
如图5所示，本发明的第二实施例的马达由定子由非晶质合金粉末成形的一体型铁芯110形成，并且组合有内转子型结构的SPM型转子20。上述SPM型转子20具有与适用于第一实施例的相同的结构。
上述第二实施例所采用的一体型铁芯110具有在环形的背轭112的内侧延伸形成有多个齿111的结构，在多个齿111一体地形成有由绝缘性材料形成的线轴120，从而实现与被缠绕的线圈的绝缘。
另一方面，本发明的马达也可以采用IPM型转子，来代替在第一实施例及第二实施例中公开的转子结构的SPM型转子20。
图6表示将本发明的第三实施例的具有由非晶质合金粉末成形的一体型铁芯的铁芯定子和IPM型转子组合而成的马达。
图6中所示的第三实施例的马达的IPM型转子具有如下结构：在与背轭210的外周面相邻的部分，在同一圆周上形成多个贯通孔，并在贯通孔的内部交替配置N极及S极永久磁铁220。上述永久磁铁220的每个截面形成直角四角形形状，并且呈条形状。
并且，上述背轭210的两端部结合有用于防止永久磁铁220的脱离的帽，中央部结合有旋转轴31。
并且，上述多个永久磁铁220之间的内侧配置有多个贯通孔230，上述多个贯通孔230配置在同一圆周上，用于阻断多个永久磁铁220之间的漏磁通的同时起到空气循环通道的作用。
这种情况下，适用于上述第三实施例的定子使用了一体型铁芯110，但也可以使用多个分割铁芯11组装而成的定子10。
图7是本发明的第三实施例的变形例，表示将具有由非晶质合金粉末成形的一体型铁芯的铁芯定子和另一IPM型转子组合而成的马达。
图7中所示的马达的IPM(Interior Permanent Magnet，内嵌式永久磁铁)型转子在背轭310的外侧插入有4个永久磁铁320，4个永久磁铁320之间分别配置有阻断漏磁通和起到空气循环通道作用的4个贯通孔330。
上述永久磁铁320的截面呈圆弧状，这一点与图6中所示的IPM型转子的永久磁铁220不同。
下面，将对在上述第一实施例至第三实施例的马达形成磁回路的定子用铁芯和转子的背轭等磁回路部件的制造方法进行说明。
本发明的磁回路部件利用借助熔融纺丝法的快速凝固法(RSP)，来将30μm以下的极薄型非晶质合金制造成带或条形态之后，将其粉碎得到非晶质合金粉末。此时，得到的粉碎的非晶质合金粉末具有1～150μm的范围内的大小。
将粉碎的非晶质合金粉末分级成粉末的平均粒度为20至50μm的非晶质合金粉末和50至75μm的非晶质合金粉末，优选地，使用以1:1的重量比例混合的粉末。此时，优选地，将得到的非晶质合金粉末的长宽比设定在1.5至3.5范围内。
这种情况下，可以在大气中或氮气氛且在400-600℃温度下进行热处理，以使上述非晶质合金带在粉碎之前或粉碎之后具有能够实现较高的磁导率的纳米晶粒微细组织。
并且，上述非晶质合金带可在100-400℃且在大气气氛下进行热处理，以提高粉碎效率。
作为上述非晶质合金可以使用如Fe类、Co类、Ni类中的某一种，Fe类非晶质合金在价格方面最有利，因而优选。作为Fe类非晶质合金，优选为Fe-Si-B、Fe-Si-Al、Fe-Hf-C、Fe-Cu-Nb-Si-B或Fe-Si-N中的某一种，并且，作为Co类非晶质合金，优选为Co-Fe-Si-B或Co-Fe-Ni-Si-B中的某一种。
随后，根据大小对粉碎的非晶质合金粉末进行分级之后，以具有最佳的组合均匀性的粉末粒度分布进行混合。这种情况下，由于粉碎的上述非晶质合金粉末呈板状，因而与粘结剂混合并以部件形状成形时，填充密度下降。由此，优选地，在本发明中，使粉末的粒子呈球形的同时将能够提高磁特性即磁导率的球形状的软磁粉末与少量板状的非晶质合金粉末进行混合，以提高填充密度。
优选地，相对于混合粉末总量，上述球形的软磁粉末的添加量在10至50重量％范围内，并且考虑到对填充密度的影响，优选地，将上述球形状的软磁粉末的长宽比设定在1至1.2范围内。
能够提高上述磁导率和填充密度的球形的软磁粉末包括铁镍钼粉末、高磁通粉末、铁硅铝粉末、铁粉等，作为球形的软磁粉末可以使用上述粉末中的一种或两种以上的混合物。
将混合有上述球形的软磁粉末的非晶质合金粉末与粘结剂进行混合。作为要混合的粘结剂，可以使用热固化树脂，例如水玻璃、陶瓷硅酸铝、环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂或聚酰亚胺等。这种情况下，粘结剂的最大混合比例优选为20重量％。
在添加粘结剂及润滑剂的状态下，利用冲压机和模具将所混合的上述非晶质合金粉末来压缩成所需的铁芯或背轭形状。优选地，此时的成形压力设定为15-20ton/cm2。
随后，成形的铁芯或背轭在300-600℃范围内以10-600分钟范围进行烧结处理，从而实现磁特性。
在热处理温度小于300℃的情况下，热处理时间增加，而导致生产率下降，而大于600℃的情况下，产生非晶质合金的磁特性的劣化。
如上所述，在本发明中，对非晶质金属材料进行粉末化并压缩成形，能够容易实现像定子用铁芯或转子的背轭一样复杂形状的磁性部件的成形，并通过将软磁特性优秀的球形的结晶质金属粉末添加于非晶质合金粉末，能够提高磁导率和压缩成形时的填充密度。
下面，将通过实施例，对本发明进行更详细的说明。但是，以下的实施例只是例示性的，本发明的范围并不局限于此。
<实施例1>
在大气气氛且在300℃温度下，将用熔融纺丝法(melt spinning process)制成的组合Fe78-Si9-B13非晶质合金带热处理1小时，得到经过预热处理的非晶质合金带。利用粉碎机粉碎上述非晶质合金带之后，通过分级按平均粒度为20至50μm的非晶质合金粉末50重量％和50至75μm的非晶质合金粉末50重量％的比例混合，由此得到混合粉末。此时，得到的非晶质合金粉末的长宽比大约在1.5至3.3的范围内。
作为提高磁导率和压缩成形时的填充密度而添加的软磁粉末，边将Fe-Si-Al类的铁硅铝粉末的添加量变化至70重量％，边与非晶质合金粉末进行混合，来得到混合粉末。所使用的铁硅铝粉末的平均粒度为4.4μm，长宽比为平均1.1。
接着，将所制备的混合粉末与1.5重量％的苯酚混合之后，进行干燥。干燥后，利用球磨机重新粉碎成成团粉末，之后添加0.5重量％的硬脂酸锌(Zinc stearate)并混合，使用模具以20ton/cm2的成形压力进行压缩成形，由此成形定子用铁芯。
随后，按以450℃的温度维持30分钟的方式对上述铁芯成形体进行烧结处理，之后测定铁芯的填充率(η(％))、有效截面积(A')、磁导率(μ)、Q(loss factor)特性等，其结果见表1。
填充率(η(％))是以百分比表示可以在从设计制作的模具计算出的体积理想地填满的质量和实际测定的质量的比率，有效截面积表示用于填充磁性粉的截面积(A')，是理想的截面积(A)和填充率(η(％))的乘积。
在频率(f)＝10kHz下测定电感(L)之后，根据测定变量计算并得出磁导率(μ)，基于测定试样的形状，不利用铁芯损耗测定器直接测定铁芯损耗(core loss，Pc)值，而是利用数学式1得出Q值。
数学式1：Q＝1/(Pc×μ)
表1
如上表1所示，随着软磁粉末的添加量增加，填充率(η(％))和有效截面积(A')增加，磁导率也增加。
并且，观察表1可知，随着软磁粉末的添加量增加，Q值表现减少的倾向，如果Q值增加，按照数学式1，铁芯损耗就减少。
因此，鉴于磁性部件所要求的最低的磁导率和允许的最大铁芯损耗值，软磁粉末的添加量适合在10～50重量％范围内。
<实施例2>
在氮气氛且在540℃温度下，对用熔融纺丝法制成的组合Fe73.5、Cu1、Nb3、Si13.5、B9非晶质带进行热处理40分钟，来制备出纳米晶粒带。晶粒大小在10～15nm范围内。利用粉碎机粉碎上述纳米晶粒带之后，使用通过分级及称量按粉末的平均粒度为20至50μm的纳米晶粒合金粉末50重量％和50至75μm的纳米晶粒合金粉末50重量％的比例混合而成的粉末。此时，得到的纳米晶粒合金粉末的长宽比大约在1.5至3.3的范围内。
为了提高磁导率和压缩成形时的填充密度而添加的软磁粉末，得到通过添加Fe-Si-Al类的铁硅铝粉末30重量％而与纳米晶粒合金粉末混合而成的混合粉末。所添加的铁硅铝粉末的平均粒度为4.4μm、长宽比为平均1.1的。
接着，在所制备的混合粉末混合低熔点玻璃3重量％之后，使其干燥并成团，利用球磨机重新粉碎干燥并成团的粉末，按这种方式涂敷之后添加硬脂酸锌0.5重量％并进行混合，之后使用模具以16ton/cm2的成形压力进行成形，由此制造出定子用铁芯。
随后，按以450℃的温度维持30分钟的方式对上述铁芯成形体进行烧结处理，之后测定铁芯的填充率(η(％))、有效截面积(A')、磁导率(μ)，Q(loss factor)特性，其结果见表2。
表2
如表2所示，实施例2与实施例1相比，磁导率增加量更大，并且根据Q值的增加，铁芯损耗更加减少。
另一方面，在10kHz以上的频带工作时，非晶质合金材料可以最大地利用磁导率特性。考虑到这一点，如以下数学式1所示，本发明设定了马达的转子10的磁极数。
数学式2：F＝P×N/120
在这里，F表示旋转频率(rotation frequency)，P表示转子的磁极数，N表示转子的rpm(每分钟转速)。
在本发明中，假定马达在10kHz旋转频率以50000rpm工作时，优选的磁极数为24极。在上述第一实施例至第三实施例中所公开的转子20、200设计成具有24极磁极，而马达具有24磁极-18槽的结构。
在本发明中，通过烧结上述非晶质合金粉末，来制造马达的转子20、200所使用的背轭和定子10所使用的铁芯11，由此设计成将铁芯损耗最小化的同时，在10kHz以上的工作区域将转子的磁极数最优化，从而将磁导率特性最大化。
因此，即使适用于需要100kW的高功率的电动汽车用驱动装置，也能够实现小型化的大小，从而采用于轮内马达结构的驱动方式。
并且，本发明的电动马达不仅适用于电动汽车用驱动装置，也可以适用于混合动力电动汽车(HEV)用驱动装置。
进而，本发明的电动马达也可以适用于发电机。
以上，以特定的优选的实施例为例对本发明进行了说明，但是，本发明并不局限于如上所述的实施例，只要在不脱离本发明的精神的范围内，本发明所属技术领域的普通技术人员就能够进行各种变更和更改。
产业上的可利用性
本发明利用由板状的非晶质合金粉末和球形的软磁粉末形成的混合粉末成形，适用于高功率、高速电动马达用电动马达所使用的非晶质磁性部件，例如定子铁芯和/或转子的背轭。

Claims (11)

1.一种电动马达用非晶质磁性部件的制造方法，其特征在于，
包括如下步骤：
对非晶质合金的带或条进行粉碎，来得到板状的非晶质合金粉末的步骤；
对上述非晶质合金粉末进行分级之后，混合球形的软磁粉末来得到混合粉末的步骤；
将上述混合粉末与粘结剂混合之后，以磁性部件的形状成形的步骤；以及
进行烧结处理，使成形的上述磁性部件表现出磁特性的步骤，
上述球形的软磁粉末为铁镍钼粉末、Ni-Fe类坡莫合金粉末、铁硅铝粉末中的一种或两种以上的混合物，
上述磁性部件为定子的铁芯及转子的背轭中的至少一个，
相对于混合粉末总量，上述球形的软磁粉末的添加量在10至50重量％范围内，
上述板状的非晶质合金粉末的长宽比被设定在1.5至3.5范围内，上述球形状的软磁粉末的长宽比被设定在1至1.2范围内，
上述板状的非晶质合金粉末使用平均粒度为20μm至50μm的非晶质合金粉末和平均粒度为50μm至75μm的非晶质合金粉末的混合粉末。
2.根据权利要求1所述的电动马达用非晶质磁性部件的制造方法，其特征在于，上述非晶质合金的带或条在氮气氛且在400-600℃温度下进行热处理，以具有纳米晶粒微细组织。
3.根据权利要求1所述的电动马达用非晶质磁性部件的制造方法，其特征在于，上述非晶质合金的带或条在100-400℃且在大气气氛下进行热处理，以提高粉碎效率。
4.根据权利要求1所述的电动马达用非晶质磁性部件的制造方法，其特征在于，上述烧结处理在300-600℃范围内进行10-600分钟。
5.一种电动马达用非晶质磁性部件，其特征在于，根据权利要求1所述的电动马达用非晶质磁性部件的制造方法制造而成。
6.一种电动马达，其特征在于，
包括：
定子，在铁芯缠绕线圈，以及
转子，隔开间隔地与上述定子相向配置，在背轭交替安装N极和S极永久磁铁，上述转子借助与上述定子之间的相互作用旋转；
上述铁芯和/或背轭由混合粉末成形，其中，上述混合粉末由板状的非晶质合金粉末和球形的软磁粉末形成，
上述球形的软磁粉末为铁镍钼粉末、Ni-Fe类坡莫合金粉末、铁硅铝粉末中的一种或两种以上的混合物，
相对于混合粉末总量，上述球形的软磁粉末的添加量在10至50重量％范围内，
上述板状的非晶质合金粉末的长宽比被设定在1.5至3.5范围内，上述球形状的软磁粉末的长宽比被设定在1至1.2范围内，
上述板状的非晶质合金粉末使用平均粒度为20μm至50μm的非晶质合金粉末和平均粒度为50μm至75μm的非晶质合金粉末的混合粉末。
7.根据权利要求6所述的电动马达，其特征在于，上述定子的铁芯由分割铁芯或一体型铁芯形成。
8.根据权利要求6所述的电动马达，其特征在于，上述定子的铁芯由多个分割铁芯构成，多个分割铁芯分别使用形成于外侧凸缘的两侧端部的结合突起和结合凹槽相互结合成环形。
9.根据权利要求6所述的电动马达，其特征在于，上述定子的铁芯由多个分割铁芯构成，上述多个分割铁芯分别使用形成于分割铁芯的线轴相互结合成环形。
10.根据权利要求6所述的电动马达，其特征在于，当F为旋转频率且N为转子的每分钟转速时，上述转子具有由以下数学式决定的磁极数P：
P＝(F/N)×120。
11.根据权利要求6所述的电动马达，其特征在于，上述电动马达的转子为单转子或双转子。
CN201180058944.9A 2010-12-13 2011-12-13 非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法 Active CN103250215B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2010-0126673 2010-12-13
KR20100126673 2010-12-13
PCT/KR2011/009578 WO2012081884A2 (ko) 2010-12-13 2011-12-13 비정질 자성부품, 이를 이용한 전기모터 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103250215A CN103250215A (zh) 2013-08-14
CN103250215B true CN103250215B (zh) 2017-02-15

Family

ID=46245208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180058944.9A Active CN103250215B (zh) 2010-12-13 2011-12-13 非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130264894A1 (zh)
KR (1) KR101372553B1 (zh)
CN (1) CN103250215B (zh)
WO (1) WO2012081884A2 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102969851B (zh) * 2012-10-29 2014-10-22 常州工学院 磁粉铸型双侧转子电机
CN104283387B (zh) * 2012-10-29 2017-01-11 常州工学院 易于制造的磁粉铸型双侧转子电机
CN103795216B (zh) * 2012-10-29 2016-04-27 常州工学院 磁粉铸型单侧转子电机
CN104300753B (zh) * 2012-10-29 2017-02-01 常州工学院 工作可靠性高的磁粉铸型双侧转子电机
KR101385756B1 (ko) * 2013-01-24 2014-04-21 주식회사 아모그린텍 Ｆｅ계 비정질 금속분말의 제조방법 및 이를 이용한 비정질 연자성 코어의 제조방법
DE102013218510A1 (de) * 2013-09-16 2015-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Anisotropes weichmagnetisches Volumenmaterial basierend auf nanokristalliner Legierung
JP6513458B2 (ja) * 2014-06-06 2019-05-15 アルプスアルパイン株式会社 圧粉コア、該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備える電子・電気部品、および該電子・電気部品が実装された電子・電気機器
KR20150143251A (ko) 2014-06-13 2015-12-23 삼성전기주식회사 코어 및 이를 갖는 코일 부품
WO2016032839A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Helix Power Corporation High power flywheel system
EP2999086A1 (de) * 2014-09-19 2016-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Hochpolig ausgestaltbarer Rotor für eine Reluktanzmaschine
CN104967226A (zh) * 2015-07-28 2015-10-07 梁洪炘 一种定子磁芯及其制造工艺和包含该定子磁芯的无刷电机
JP2017208462A (ja) * 2016-05-19 2017-11-24 アルプス電気株式会社 圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器
US20180029241A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 Liquidmetal Coatings, Llc Method of forming cutting tools with amorphous alloys on an edge thereof
JP6981803B2 (ja) * 2017-04-18 2021-12-17 株式会社マキタ 打撃工具
US10913141B2 (en) * 2017-04-18 2021-02-09 Makita Corporation Impact tool
US10622875B2 (en) * 2017-06-07 2020-04-14 GM Global Technology Operations LLC Interior permanent magnet electric machine
KR102131528B1 (ko) * 2018-10-31 2020-07-07 전주대학교 산학협력단 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어
CN112953059B (zh) * 2021-03-08 2024-09-24 华北电力大学 一种非晶合金高速外转子永磁电机

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2713363B2 (ja) * 1987-06-04 1998-02-16 日立金属 株式会社 Ｆｅ基軟磁性合金圧粉体及びその製造方法
JPH07153628A (ja) * 1993-11-26 1995-06-16 Hitachi Metals Ltd アクティブフィルタ用チョークコイルおよびアクティブフィルタ回路ならびにこれを用いた電源装置
JP2001068324A (ja) * 1999-08-30 2001-03-16 Hitachi Ferrite Electronics Ltd 粉末成形磁芯
US6478889B2 (en) * 1999-12-21 2002-11-12 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Iron-base alloy permanent magnet powder and method for producing the same
JP2001196216A (ja) * 2000-01-17 2001-07-19 Hitachi Ferrite Electronics Ltd 圧粉磁芯
JP2002249802A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Alps Electric Co Ltd 非晶質軟磁性合金圧密体及びそれを用いた圧粉磁心
JP3913167B2 (ja) * 2002-12-25 2007-05-09 独立行政法人科学技術振興機構 金属ガラスからなるバルク状のＦｅ基焼結合金軟磁性材料およびその製造方法
KR100545849B1 (ko) * 2003-08-06 2006-01-24 주식회사 아모텍 철계 비정질 금속 분말의 제조방법 및 이를 이용한 연자성코어의 제조방법
KR100531253B1 (ko) * 2003-08-14 2005-11-28 (주) 아모센스 고주파 특성이 우수한 나노 결정립 금속 분말의 제조방법및 그 분말을 이용한 고주파용 연자성 코아의 제조방법
JP2005312119A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd 分割コア式モータステータおよびその組立方法
JP2006101673A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 永久磁石を備えた回転電機及びその固定子鉄心の歯部製造方法
US8048191B2 (en) * 2005-12-28 2011-11-01 Advanced Technology & Material Co., Ltd. Compound magnetic powder and magnetic powder cores, and methods for making them thereof
JP4668130B2 (ja) * 2006-06-16 2011-04-13 トヨタ自動車株式会社 ステータ
US20080024028A1 (en) * 2006-07-27 2008-01-31 Islam Mohammad S Permanent magnet electric motor
JP4678783B2 (ja) * 2006-12-06 2011-04-27 Ｎｅｃトーキン株式会社 軟磁性厚膜及びそれを用いたインダクタ
JP5104179B2 (ja) * 2007-10-09 2012-12-19 パナソニック株式会社 モータとそれを用いた電子機器
TW200917288A (en) * 2007-10-15 2009-04-16 Sekishin Kogyo Co Ltd Metallic magnetic material for magnetic element of a choke coil and SMD choke coil
CN102007549A (zh) * 2008-04-15 2011-04-06 东邦亚铅株式会社 复合磁性材料及其制造方法
WO2009139368A1 (ja) * 2008-05-16 2009-11-19 日立金属株式会社 圧粉磁心及びチョーク
KR101090104B1 (ko) * 2008-12-23 2011-12-07 주식회사 아모텍 커버 일체형 구조를 갖는 스테이터
KR101026083B1 (ko) * 2008-12-23 2011-03-31 주식회사 아모텍 슬림형 스테이터 및 그의 제조방법
US8299690B2 (en) * 2009-03-23 2012-10-30 Nisca Corporation Stator structure and rotating electrical machine using the same
JP5624330B2 (ja) * 2009-06-24 2014-11-12 株式会社デンソー モータ

Also Published As

Publication number Publication date
CN103250215A (zh) 2013-08-14
KR101372553B1 (ko) 2014-03-14
US20130264894A1 (en) 2013-10-10
WO2012081884A3 (ko) 2012-09-07
WO2012081884A2 (ko) 2012-06-21
KR20120065951A (ko) 2012-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103250215B (zh) 非晶质磁性部件以及利用该部件的电动马达及其制造方法
CN103329399B (zh) 非晶质定子及利用该非晶质定子的电动马达
JP5493663B2 (ja) Ｉｐｍ型永久磁石回転機用回転子の組立方法
JP5440079B2 (ja) アキシャルギャップ型永久磁石式回転機用回転子及びアキシャルギャップ型永久磁石式回転機
CN1825737B (zh) 永久磁铁式旋转机
CN108702075A (zh) 永久磁铁同步电动机、压缩机及空气调节机
US20060113849A1 (en) Motor having cores structure wherein magnetic circuit is designed in three dimensional configuration
EP1830451A1 (en) Rotor for motor and method for producing the same
US10050502B2 (en) Double stator and motor comprising same
CN102804552B (zh) 永磁体旋转机
CN107112872A (zh) 具有smc芯的电机
US20060267442A1 (en) Rotor core with spacers
CN105474333A (zh) R-t-b系烧结磁铁以及旋转电机
CN103999326A (zh) 具有一体型定子铁芯的马达
WO2006066740A1 (de) Elektrische maschine
CN104967226A (zh) 一种定子磁芯及其制造工艺和包含该定子磁芯的无刷电机
US20180138760A1 (en) Amorphous magnetic component, electric motor using same and method for manufacturing same
JP2009027846A (ja) 永久磁石およびこれを用いた表面磁石型モータ
KR20130135664A (ko) 액시얼 갭형 모터
CN109412298B (zh) 一种永磁电机
JP2006211801A (ja) 永久磁石埋込型電動機
JP2011176991A (ja) ローターコア及び電動機
CN201758309U (zh) 空调电机定子冲片
CN201877913U (zh) 一种航天机电部件用空心杯电机转子
CN112071551B (zh) 一种点火线圈用烧结钕铁硼永磁体及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant