CN107979244B - 用于高效率马达的定子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于高效率马达的定子以及用于高效率马达的定子的制造方法。该方法包括：通过利用绝缘层涂覆软磁性粉末的表面来制备填充粉末；提供被分为中心孔和内部空间的定子芯体，定子芯体包括轭部和多个齿部；分别围绕位于内部空间中的多个齿部缠绕线圈；以及利用填充粉末和粘合剂的混合物填充内部空间，并且固化填充粉末和粘合剂的混合物。

Description

用于高效率马达的定子及其制造方法
技术领域
本公开总体涉及一种用于马达的定子及其制造方法。更特别地，本公开涉及一种用于高效率马达的定子的制造方法，由此定子能够通过最小化齿部周围缠绕有线圈的定子的齿部之间生成的磁通量泄漏和铁损来提高马达的性能。
背景技术
作为用于驱动车辆的动力源的将电能转化为旋转力的马达可被设置在诸如电动车辆、混合动力电动车辆或燃料电池车辆的环境友好型车辆中。
马达包括定子和转子。定子被安装在马达的壳体内，并且转子被设置在定子内。
图1是示出根据相关技术的一体式定子的视图，图2是示出根据相关技术的通过使用分裂芯体提供的定子的视图。
如图1和图2所示，在根据相关技术的马达的定子中，包括轭部110和多个齿部112的定子被一体地设置，使得中心孔101和内部空间102被形成在定子中。可选地，定子以这种方式被设置，即多个分裂芯体100a被设置成环形。在这方面，分裂芯体100a包括：后轭111，其沿定子的外部圆周形成；以及齿部112，其从后轭111朝向马达的定子的中心突出。进一步地，由铜制成的线圈200围绕齿部112缠绕。
图3是示出根据相关技术的定子的齿部周围缠绕有线圈的马达的定子的视图。图4A和图4B分别是示出根据相关技术的马达的定子的磁通量密度和铁损的视图。
如图3、图4A和图4B所示，在根据相关技术的马达的定子中，齿部112的周围缠绕有线圈的部分示出高磁通量密度和高铁损，并且周围缠绕有线圈的齿部之间的空间示出由于磁通量泄漏导致的高铁损。
由于上述高磁通量泄漏和高铁损，AC马达的性能恶化。因此，迫切需要技术开发以最小化磁通量泄漏和铁损。
前述部分仅旨在帮助理解背景技术，并且不旨在表示本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
因此，考虑到相关技术中出现的上述问题而作出了本公开，并且本公开旨在提出一种用于高效率马达的定子的制造方法，由此定子能够通过最小化齿部周围缠绕有线圈的定子的齿部之间的空间并且通过防止发生磁通量泄漏和铁损来提高马达的性能。
为了实现以上目标，根据一个方面，提供用于高效率马达的定子的制造方法。方法包括：通过利用绝缘层涂覆软磁性粉末的表面来制备填充粉末；提供被分为中心孔和内部空间的定子芯体，定子芯体包括轭部和多个齿部；分别围绕位于内部空间中的多个齿部缠绕线圈；以及利用填充粉末和粘合剂的混合物填充内部空间，并且固化填充粉末和粘合剂的混合物。
填充粉末的制备可包括：将软磁性粉末、绝缘粉末和反应加速剂混合在一起以制备第一混合粉末；研磨第一混合粉末，使得绝缘粉末粘附到软磁性粉末的表面以制备第二混合粉末；以及热处理第二混合粉末，使得在软磁性粉末的表面上形成绝缘层以制备填充粉末。
在软磁性粉末、绝缘粉末和反应加速剂的混合中，绝缘粉末可以是氧化铝粉末，并且反应加速剂可以是氯化铵粉末。
在软磁性粉末、绝缘粉末和反应加速剂的混合中，可通过分别以60-90:9-39:1的质量比混合软磁性粉末、氧化铝粉末和氯化铵粉末来制备第一混合粉末。
在第二混合粉末的热处理中，可在750至1300℃的温度下将第二混合粉末热处理10至24小时，例如，以在软磁性粉末的表面上形成绝缘层。
该方法可进一步包括通过将混合物应用到填充有混合物的定子芯体的上表面和下表面并且通过在填充内部空间之后固化混合物来形成芯体盖(core cover)。
在定子芯体的设置中，定子芯体可以这种方式被设置，即具有各自的后轭和齿部的多个分裂芯体被径向地设置以形成中心孔和内部空间。
用于高效率马达的定子，定子包括：定子芯体，其被分为中心孔和内部空间，定子芯体包括轭部和多个齿部；线圈，其分别围绕多个齿部缠绕；以及填充件(fillingpart)，其分别填充内部空间以防止在围绕多个齿部缠绕的线圈之间发生磁通量泄漏。
定子芯体可以这种方式被设置，即具有各自的后轭和齿部的多个分裂芯体被径向地设置以形成中心孔和内部空间。
具有各自的后轭和齿部的多个分裂芯体可被径向地设置，后轭的每一个设置有在其第一侧上形成的联接突出部以及在其第二侧上形成的联接槽。
定子可进一步包括分别联接到定子芯体的上表面和下表面的一对芯体盖。
填充件和芯体盖可以由通过利用氧化铝制成的绝缘层涂覆软磁性粉末的表面而提供的填充粉末制成。
本实施例的优点如下。本实施例可通过利用软磁性混合物填充周围缠绕有线圈的多个径向设置的齿部之间的空间来最小化磁通量泄漏和铁损。因此，本公开可提高马达的效率。
此外，本实施例通过防止从马达的定子的上表面和下表面产生的磁通量泄漏和铁损并且通过聚集磁通量可提高马达的效率和扭矩并且可减小马达的尺寸和重量。因此，本实施例可减轻车辆的重量并且提高燃料效率。
此外，本实施例通过防止磁通量泄漏并且通过聚集磁通量可提高用于高效率马达的定子的性能并且可减小定子的尺寸。因此，可通过定子实现轻重量车辆。
附图说明
从结合附图的以下详细描述中，以上和其它目标、特征以及其它优点被更清楚地理解，其中：
图1是示出根据相关技术的一体式定子的视图；
图2是示出根据相关技术的通过使用分裂芯体提供的定子的视图；
图3是示出根据相关技术的其齿部周围缠绕有线圈的马达的定子的视图；
图4A和图4B分别是示出根据相关技术的马达的定子的磁通量密度和铁损的视图；
图5是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的制造方法的图；
图6是示出根据实施例的填充粉末的视图；
图7是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的平面图；
图8是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的侧视图；以及
图9是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的磁通量密度和铁损的视图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细描述示例性实施例。在整个附图中，相同的附图标记将指代相同或相似的部件。
图5是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的制造方法的图。
如图5所示，根据实施例的方法包括：制备填充粉末10；提供被分为中心孔101和内部空间102的定子芯体100，定子芯体100包括轭部110和多个齿部112；分别围绕分裂芯体100a的齿部112缠绕线圈200；以及利用填充粉末10和粘合剂的混合物填充内部空间102。
通过利用绝缘层12涂覆软磁性粉末11的表面而提供的填充粉末10的制备包括：混合过程、研磨过程和热处理过程。
在混合过程中，通过将软磁性粉末11、绝缘粉末和反应加速剂混合在一起来制备第一混合粉末。
具有高磁通量密度的软磁性材料可用作软磁性粉末11。软磁性材料可以是：Fe、Fe-Si、Fe-Co、Fe-Ni、Fe-Al、Fe-Si-Al、Ni-Fe-Mo、Fe-Si-Cr、Fe-Si-Cr-Al、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Mn-Zn铁氧体或Ni-Zn铁氧体。
此外，绝缘粉末防止分别围绕齿部112缠绕且位于定子芯体100的内部空间102中的线圈200对彼此施加电流。氧化铝粉末Al2O3可用作绝缘粉末。
在该情况下，绝缘粉末不限于氧化铝粉末。进一步地，只要材料具有绝缘性质以防止相邻线圈200对彼此施加电流，诸如氧化硅的无机氧化物或诸如磷酸盐、树脂和玻璃材料的各种材料都可被选择性地用作绝缘粉末。
由氯化铵NH4Cl制成的反应加速剂用于提高由氧化铝制成的绝缘粉末的反应性。
在混合过程中，软磁性粉末11、绝缘粉末和反应加速剂可分别以60-90:9-39:1的质量比彼此混合以制备第一混合粉末。
在该情况下，当质量比偏离以上范围时，绝缘层12不充分地形成，并且磁通量泄漏增加。进一步地，由于缺乏软磁性，磁性能降低。因此，期望在以上范围内确定质量比。
当制备第一混合粉末时，在研磨过程中，通过用球磨机研磨第一混合粉末10至24小时，绝缘粉末粘附到软磁性粉末11的表面，例如，以制备第二混合粉末。
在该情况下，当研磨第一混合粉末少于10小时时，软磁性粉末11和绝缘粉末不均匀地彼此混合，并且绝缘粉末不能充分地粘附到软磁性粉末11的表面。进一步地，当研磨第一混合粉末超过24小时时，生产成本增加。因此，期望在以上时间范围内确定研磨时间。
图6是示出根据实施例的填充粉末的视图。
如图6所示，当制备第二混合粉末时，通过在750至1300℃的温度下将第二混合粉末热处理10至24小时来使粘附到软磁性粉末11的表面的绝缘粉末扩散，例如，使得在软磁性粉末11的表面上形成绝缘层以制备填充粉末10。
在该情况下，当在低于750℃的温度下热处理第二混合粉末或将第二混合粉末热处理少于10小时时，由氧化铝制成的绝缘粉末不充分地扩散，并且绝缘层12不充分地形成。进一步地，当在高于1300℃的温度下热处理第二混合粉末或将第二混合粉末热处理超过24小时时，制造成本增加。因此，期望在以上范围内确定热处理过程的温度和时间。
当制备填充粉末10时，在定子芯体100的设置中，一体地制造包括轭部110和多个齿部112的定子芯体100，使得定子芯体100被分为中心孔101和内部空间102。可选地，在制造具有各自的后轭111和齿部112的分裂芯体100a之后，分裂芯体100a被径向地设置，并且分裂芯体100a的后轭111彼此联接以形成轭部110。因此，包括中心孔101和内部空间102的定子芯体100被设置。
如上所述，当设置定子芯体100时，在线圈的缠绕中，线圈200分别围绕位于内部空间102中的分裂芯体100a的齿部112缠绕。
如上所述，当设置齿部112周围缠绕有线圈200的定子芯体100时，在内部空间的填充中，通过利用在填充粉末10的制备中制备的填充粉末10与粘合剂的混合物填充定子芯体100的内部空间102并且通过固化填充粉末10和粘合剂的混合物来制造用于高效率马达的定子。
在这方面，在填充粉末10填充内部空间102中，软磁性粉末11防止发生磁通量泄漏，并且应用在软磁性粉末11的表面上的绝缘层12防止在内部空间102中彼此相邻设置的线圈200对彼此施加电流。
即，可以这种方式，即填充粉末10防止发生磁通量泄漏并聚集磁通量，来提高用于高效率马达的定子的性能。
该方法可进一步包括通过将混合物应用到填充有混合物的定子芯体100的上表面和下表面并且通过在填充内部空间之后固化混合物来形成芯体盖400。
在该情况下，可防止磁通量从定子芯体100的开放的上表面和下表面泄漏，并且可通过被芯体盖400引导来聚集磁通量。因此，可提高用于高效率马达的定子的性能，并且可减小用于高效率马达的定子的尺寸。
在下文中，参照附图详细描述根据实施例的用于高效率马达的定子。
图7是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的平面图，图8是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的侧视图。
如图7和图8所示，根据实施例的用于高效率马达的定子包括：定子芯体100；线圈200；以及填充件300。
定子芯体100以这种方式被设置，即一体地制造包括轭部110和多个齿部112的定子芯体100，使得中心孔101和内部空间102形成在定子芯体100中。可选地，定子芯体100以这种方式被设置，即具有各自的后轭111和齿部112的多个分裂芯体100a被径向地设置。
在该方面，在根据实施例的分裂芯体100a的每一个中，联接突出部111a可形成在后轭111的第一侧上，并且对应于联接突出部111a的联接槽111b可形成在后轭111的第二侧上。
在该情况下，多个分裂芯体100a被径向地设置，并且联接突出部111a被插入到相邻的联接槽111b中，使得定子芯体100被设置。因此，优点在于定子芯体100可被容易地组装。
用于高效率马达的定子可进一步包括：一对芯体盖400，其分别联接到定子芯体100的上表面和下表面。进一步地，根据实施例的填充件300和芯体盖400可由通过利用绝缘层12涂覆软磁性粉末11的表面提供的填充粉末10制成。
图9是示出根据实施例的用于高效率马达的定子的磁通量密度和铁损的视图。
如图9所示，在根据实施例的用于高效率马达的定子中，通过利用填充粉末10填充围绕齿部112缠绕的线圈之间的空间来形成填充件300。因此，与相关技术相比，以这种方式，即通过填充件300聚集磁通量并且防止发生磁通量泄漏，来降低铁损。
如上所述，根据实施例，优点在于可以这种方式，即聚集磁通量并且防止发生磁通量泄漏，来最小化用于高效率马达的定子的铁损并且提高用于高效率马达的定子的性能。进一步地，优点在于可通过使用根据实施例的定子减小马达的尺寸。
虽然为了说明的目的已经描述实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的情况下，各种变型、添加和替换是可能的。因此，旨在将前面的描述视作说明性的而不是限制性的，并且应当理解的是，实施例的所有等同物和/或组合旨在被包括在本说明书中。
应当理解的是，在所附权利要求中所述的元件和特征可以不同的方式组合以产生同样落入本公开的范围内的新的权利要求。因此，虽然所附从属权利要求仅从属于单个独立权利要求或从属权利要求，但是应当理解的是，可选地，可使这些从属权利要求在替代方案中从属于无论是独立的还是从属的任何前述或后述权利要求，并且这种新组合将被理解为形成本说明书的部分。

Claims (14)

1.一种用于高效率马达的定子的制造方法，所述方法包括：
通过利用绝缘层涂覆软磁性粉末的表面来制备填充粉末；
提供被分为中心孔和内部空间的定子芯体，所述定子芯体包括轭部和多个齿部；
分别围绕位于所述内部空间中的所述多个齿部缠绕线圈；
利用所述填充粉末和粘合剂的混合物填充所述内部空间；以及
固化所述填充粉末和所述粘合剂的混合物，
其中所述填充粉末的制备包括：
将所述软磁性粉末、绝缘粉末和反应加速剂混合在一起，其中提供第一混合粉末；
研磨所述第一混合粉末，使得所述绝缘粉末粘附到所述软磁性粉末的表面，其中提供第二混合粉末；并且
热处理所述第二混合粉末，使得在所述软磁性粉末的表面上形成所述绝缘层，其中提供所述填充粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述绝缘粉末是氧化铝粉末，并且
其中所述反应加速剂是氯化铵粉末。
3.根据权利要求2所述的方法，其中通过分别以60-90:9-39:1的质量比混合所述软磁性粉末、所述氧化铝粉末和所述氯化铵粉末来制备所述第一混合粉末。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在750至1300℃的温度下将所述第二混合粉末热处理10至24小时。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：
通过将所述混合物应用到填充有所述混合物的所述定子芯体的上表面和下表面并且通过在填充所述内部空间之后固化所述混合物来形成芯体盖。
6.根据权利要求2所述的方法，其中在750至1300℃的温度下将所述第二混合粉末热处理10至24小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在750至1300℃的温度下将所述第二混合粉末热处理10至24小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
通过将所述混合物应用到填充有所述混合物的所述定子芯体的上表面和下表面并且通过在填充所述内部空间之后固化所述混合物来形成芯体盖。
9.根据权利要求1所述的方法，所述定子芯体以这种方式被设置，即具有各自的后轭和齿部的多个分裂芯体被径向地设置以形成所述中心孔和所述内部空间。
10.一种用于高效率马达的定子，所述定子包括：
定子芯体，其被分为中心孔和内部空间，所述定子芯体包括轭部和多个齿部；
线圈，其分别围绕所述多个齿部缠绕；以及
填充件，其分别填充所述内部空间，其中所述填充件被配置为防止在围绕所述多个齿部缠绕的所述线圈之间发生磁通量泄漏，
其中所述填充件由通过以下步骤制备的填充粉末制成：
将软磁性粉末、绝缘粉末和反应加速剂混合在一起，其中提供第一混合粉末；
研磨所述第一混合粉末，使得所述绝缘粉末粘附到所述软磁性粉末的表面，其中提供第二混合粉末；并且
热处理所述第二混合粉末，使得在所述软磁性粉末的表面上形成绝缘层，其中提供所述填充粉末。
11.根据权利要求10所述的定子，其中所述定子芯体被配置为使得具有各自的后轭和齿部的多个分裂芯体被径向地设置以形成所述中心孔和所述内部空间。
12.根据权利要求11所述的定子，其中每个后轭包括形成在其第一侧上的联接突出部，以及形成在其第二侧上的联接槽。
13.根据权利要求10所述的定子，其进一步包括：
分别联接到所述定子芯体的上表面和下表面的一对芯体盖。
14.根据权利要求13所述的定子，其中所述填充件和所述芯体盖由通过利用氧化铝制成的绝缘层涂覆软磁性粉末的表面而提供的填充粉末制成。
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