CN110707878A - 一种电机磁芯的制备方法和电机磁芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机磁芯的制备方法，包括预先获得按照预定切割尺寸进行切割的多片非晶带材，其中，每片非晶带材的预定切割尺寸不完全相同；将各片非晶带材按照预定顺序依次堆叠；将堆叠后的非晶带材进行热处理；将进行热处理后的多片非晶带材进行固化，获得立体的具有非柱状侧面的电机磁芯。本发明所提供的制备方法所获得的电机磁芯，具有更复杂的外部轮廓形状，能够更加充分的利用空间，扩大了电机磁芯的应用场景。本发明中还提供了一种电机磁芯，具有上述有益效果。

Description

一种电机磁芯的制备方法和电机磁芯

技术领域

本发明涉及电机制备技术领域，特别是涉及一种电机磁芯的制备方法和电机磁芯。

背景技术

现有电机磁芯大部分使用硅钢片作为磁芯材料。但是当电机频率升高的时候，磁芯损耗急剧增加，电能浪费极大。非晶带材因为材料成分特征和带材的厚度更薄，比硅钢片有更低的损耗。因此使用非晶带材作为电机的磁芯，会使得电机的损耗更低、效率更好、更节能。

目前，通过非晶带材制备获得的电机磁芯，其内外侧面均为直柱侧面，使得电机磁芯在安装使用中受限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机磁芯的制备方法和一种电机磁芯，解决了电机磁芯在安装使用中受限制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电机磁芯的制备方法，包括：

预先获得按照预定切割尺寸进行切割的多片非晶带材，其中，每片所述非晶带材的预定切割尺寸不完全相同；

将各片所述非晶带材按照预定顺序依次堆叠；

将堆叠后的所述非晶带材进行热处理；

将进行热处理后的多片所述非晶带材进行固化，获得立体的具有非柱状侧面的电机磁芯。

其中，所述预先获得按照预定切割尺寸进行切割的多片非晶带包括：

将非晶带材原料片按照各自对应的预定切割尺寸分别进行单片切割，获得多片所述非晶带材。

其中，所述将各个所述非晶带材按照各自的所述预定切割尺寸分别进行单片切割包括：

通过脉冲激光对所述非晶带材进行单片切割，其中所述脉冲激光的脉冲宽度不大于10^-9s，激光波长为1030nm，激光光斑直径小于20μm，激光功率小于5W。

其中，所述将非晶带材原料片按照各自对应的预定切割尺寸分别进行单片切割包括：

通过水切割对所述非晶带材进行单片切割。

其中，所述预先获得按照预定切割尺寸进行切割的多片非晶带材包括：

将多片非晶带材叠堆，获得多组非晶带材叠片组；

将每组所述非晶带材堆片组分别按照各组对应的预定切割尺寸切割，其中，各组所述非晶带材堆片组所对应的预定切割尺寸不完全相同；

在切割后的各组所述非晶带材叠片组中各取一片非晶带材，获得按照预定切割尺寸切割的所述非晶带材。

其中，所述将每组所述非晶带材堆片组分别按照各组对应的预定切割尺寸切割包括：

通过激光切割、水切割或线切割中的任意一种切割方式对所述费非晶带材叠片组进行切割。

其中，所述电机磁芯的侧面为台阶面或圆弧面。

其中，所述将多个单片的非晶带材进行热处理包括：

将所述非晶带材进行磁场热处理。

本发明还提供了一种电机磁芯，所述电机磁芯为采用上述任一项所述的制备方法获得的电机磁芯。

其中，所述电机磁芯的侧面为台阶面或圆弧面。

本发明所提供的制备电机磁芯的制备方法，通过采用按照各自的切割尺寸切割获得的非晶带材，各个非晶带材的切割尺寸并不完全相同，那么各个非晶带材片堆叠后，其边缘就不在同一竖直面内，最终即可获得具有非直柱侧面的电机磁芯。且由此可知电机磁芯的外部轮廓可以根据需要而设定，例如可以制作曲面结构、阶梯式结构或者更复杂的3D形态的磁芯，可以充分的利用用户特定的空间或结构，使得电机磁芯的设计最经济，并最大限度的发挥磁芯的性能，契合设备使用的尺寸空间。因此，本发明所提供的制备方法所获得的电机磁芯，具有更复杂的外部轮廓形状，能够更加充分的利用空间，扩大了电机磁芯的应用场景。

本发明中还提供了一种电机磁芯，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的电机磁芯的制备方法的流程示意图；

图2为现有技术中的电机定子的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电机定子的结构示意图

图4为本发明实施例提供的电机转子的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的切割非晶带材的流程示意图。

具体实施方式

非晶带材以其优异的磁性能，广泛应用于配电变压器、高频电能转换(如PFC电感)储能电感等，作为磁芯使用。非晶磁芯的优点是，对比硅钢片，拥有更低的损耗、更优异的频率特性；对比铁氧体，拥有更高的Bs值，可以做到更小的产品尺寸。

现有的对非晶带材加工获得电机磁芯的方式通常为，先把带材热处理、叠层，然后粘接固化，再使用线切割加工。但是通过这种方式加工获得的部件的侧面只能够是柱状侧面，例如圆柱壮的侧面和立方体的垂直平面等。使得部件的外表面的轮廓形状在很大程度上受到限制。

本发明中通过采用预先切割好的单片非晶带材叠加，且每片非晶带材的切割尺寸不完全相同，进而控制叠加后的电机磁芯的形状和外部轮廓，获得具有非柱壮侧面的电机磁芯，能够在更大程度上合理利用电机的空间，具有更好的使用性能。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明实施例所提供的电机磁芯的制备方法的流程示意图，该制备方法可以包括：

步骤S1：预先按照预定切割尺寸进行切割非晶带材原料片，获得各片切割尺寸不完全相同的非晶带材。

步骤S2：将各片所述非晶带材按照预定顺序依次堆叠。

步骤S3：将堆叠后的所述非晶带材进行热处理。

步骤S4：将进行热处理后的多片所述非晶带材进行固化，获得立体的具有非柱状侧面的电机磁芯。

需要说明的是，本实施例中是以先切割获得符合要求尺寸的非晶带材，再将各片非晶带材堆叠后再进行热处理。和现有技术中先进行热处理，再堆叠非晶带材片并固化后切割的顺序不同。

考虑到热处理后会使得非晶带材的脆性增强，为后续叠片、切割的过程带来很大的困难，因此，本发明中在进行完切割、叠片之后再进行热处理，能够在很大程度上避免非晶带材变脆而对切割和叠片所造成的影响；另外，本发明中的固化是在热处理之后完成的，能够避免热处理过程中对固化所用的胶水加热而影响其性能。

当然，本发明中热处理也可以在叠片或切割之前进行，也就是先热处理再切割后，进行叠片，也可以先进行切割再热处理后，进行叠片，这都不影响本发明的技术方案的实施，只要最终能够获得具有非柱面的电机磁芯即可。

可选地，本实施例中最终获得的电机磁芯的表面可以是台阶面、圆弧面或其他任意形状的表面，只需要根据实际情况设定各个非晶带材的尺寸即可。

如图2、图3和图4所示，图2为现有技术中的电机定子的结构示意图，图3为本发明实施例提供的电机定子的结构示意图，图4为本发明实施例提供的电机转子的结构示意图。有图2和图3、图4对比可知，本发明中的电机转子和电机定子的外表面为弧形的曲面结构，而图2中的电机定子无论是内表面还是外表面，均是呈直柱状结构的表面。这和现有技术中采用非晶带材制备电机定子的制备方法有关。现有技术中是将多片非晶带材叠片固化后，采用线切割等方式，垂直于非晶带材的表面向下切割，采用这种方式切割后，每个片非晶带材切割的尺寸完全相同，最终只能够得到具有直柱外侧面的电机定子。

而本发明中在制备电机磁芯时，对各个非晶带材切割的尺寸是不完全相同的，可以使得相互贴合的各个非晶带材之间的宽度尺寸渐增或渐减，那么最终获得的电机磁芯的外轮廓形状也就更加的多变。

例如，如果电机的磁芯需要做成圆柱型台阶状结构，现有技术中需要先制备两个直径不同的圆柱状结构后，将两个圆柱状结构叠加粘合；但是本发明中可以直接一体成型，直接生产出圆柱型台阶状结构的电机磁芯。

因此，本发明中通过采用分别按照各自尺寸切割好的非晶带材进行叠片、热处理、固化，最终即可获得具有非柱状侧面的的电机磁芯。相对于现有技术而言，本发明中的电机磁芯的外部轮廓可以根据实际的使用空间的需要任意设定，例如可以制作曲面结构、阶梯式结构或者更复杂的3D形态的磁芯，可以充分的利用用户特定的空间或结构，使得电机磁芯的设计最经济，并最大限度的发挥磁芯的性能，契合设备使用的尺寸空间。因此，本发明所提供的制备方法所获得的电机磁芯，具有更复杂的外部轮廓形状，能够更加充分的利用空间，扩大了电机磁芯的应用场景。

基于上述实施例，对于预先获得各个预设切割尺寸不完全相同的非晶带材的具体方式具有多种，下面以具体的实施例进行说明。

在本发明的一种具体实施例中，对于步骤S1具体可以包括：

将各个非晶带材原料片按照各自的预定切割尺寸分别进行单片切割。

也即是说，通过对单片的非晶带材按照各自的预设尺寸切割。这种切割方式，对每片非晶带材均是单独进行的，具有更好的精度。

可选地，对于上述实施例中，可以具体采用脉冲激光对单片的非晶带材进行切割。

需要说明的是，目前切割单片非晶带材的脉冲激光，通常是通过激光所产生的热量将刻蚀部位的非晶带材进行加热，直到该部位的非晶带材熔化，实现对非晶带材的切割。但是非晶带材是一种金属材料的一种亚稳定状态；当脉冲激光对非晶带材的刻蚀区加热时，其周围部位会产生热传递，从而获得热量。刻蚀区周围的材料在获得热量之后从亚稳态变为稳态的可能性大大提高，最终使得非晶带材被切割的部位周围区域的材料性质发生变化，使得整个非晶带材边缘区域的平整性变差，严重影响到非晶带材的正常使用。

因此，本实施例中还可以进一步地包括：对非晶带材进行单片切割的脉冲激光的脉冲宽度不大于10^-9s，激光波长为1030nm，激光光斑直径小于20μm，激光功率小于5W。

本实施例的中脉冲激光所使用的功率并不大，只是和常规脉冲激光的功率大小近似。但是本实施例中脉冲宽度非常小，且激光的波长也并不大。需要说明的是，根据激光粒子的玻璃二象性原理，当功率一定时，光波的波长越小，光波粒子的动能也就越大，并且激光的脉冲宽度较小，能够更好的将激光的能量进行集中，最终使得和非晶带材产生相互作用的激光粒子具有较大的瞬时动能，能够瞬间将非晶带材的切割区域温度升高，使得非晶带材切割区域的材料在和周围区域的材料发生热传递之前直接升华，避免了非晶带材切割区域周围部分材料发生变性，进而很好的保证非晶带材的性能和平整度。

可选地，对于单片非晶带材的切割并不只有一种切割方式，还可以采用水切割。

当然，本发明中还可以采用其他切割单片非晶带材的方式，对此不再一一列举。

基于上述实施例，本发明中对于步骤S1中对于多片具有不同预设切割尺寸的非晶带材，并不是一定需要单片进行切割，因此，在本发明的另一具体实施例中，如图5所示，图5为本发明实施例提供的切割非晶带材的流程示意图，步骤S1具体地可以包括：

步骤S11：将多片非晶带材原料片叠堆，获得多组非晶带材叠片组。

步骤S12：将每组非晶带材堆片组分别按照各组对应的预定切割尺寸切割。

其中，各组非晶带材堆片组所对应的预定切割尺寸不完全相同。

步骤S13：在切割后的各组非晶带材叠片组中各取一片非晶带材，获得按照预定切割尺寸切割的非晶带材。

本实施例中对每组非晶带材叠片组的切割方式和现有技术中将多片非晶带材叠片后在固化切割的切割方式相同，不同的是，本实施例中同时切片的非晶带材是用于不同的电机磁芯的制备中，而现有技术中是应用于同一个电机磁芯中。

具体地，每组非晶带材叠片组数量可以相同。那么采用该种方式切割获得的非晶带材，就可以一次制备多个尺寸相同的电机磁芯。提高了电机磁芯的生产效率，有利于电机磁芯的大规模生产。

另外，相对于单片切割非晶带材而言，对一叠非晶带材片进行切割更容易实现，其切割成本更低。

可选地，本实施例中，对非晶带材叠片组的切割可以采用激光切割、水切割或线切割中的任意一种切割方式，对此，本发明中可以不做限定。

基于上述任意实施例，在本发明的另一具体实施例中，对于步骤S3中，对非晶带材的热处理具体可以采用磁场热处理，具体地，即是将非晶带材处于磁场中进行热处理，有利于提高电机磁芯的性能。

具体地，可以采用横向磁场也可以采用纵磁场。对磁场热处理的效果可参考下表：

表1：

如表1所示，表1中前四组是不设置磁场进行热处理，后四组是设置在频率为50Hz的纵向磁场进行热处理。表1中前四组样品所测得的激磁Ss(W/kg)，损耗Ps(W/kg)，矫顽力Hm(A/m)均大于后四组样品所测得的数据，由此可知，磁场加热获得的非晶带材的损耗更低。另外，表格1中的前四组样品的磁导率Um(mH/m)、磁滞损耗和涡流损耗也明显大于后四组。因此本发明中采用磁场加热获得的电机磁芯具有更好的性能。

本发明中还提供了一种电机磁芯的实施例，其中该电机磁芯是采用上述任意实施例的制备方法所获得的电机磁芯。

可选地，电机磁芯的侧面为台阶面、圆弧面或其他任意形状的侧面。

本实施例中的侧面可以根据实际需要进行设定，能够最大程度上提高电机安装所在空间的利用率。可以充分的利用用户特定的空间或结构，使得电机磁芯的设计最经济，并最大限度的发挥磁芯的性能，契合设备使用的尺寸空间。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种电机磁芯及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机磁芯的制备方法，其特征在于，包括：

预先获得按照预定切割尺寸进行切割的多片非晶带材，其中，每片所述非晶带材的预定切割尺寸不完全相同；

将各片所述非晶带材按照预定顺序依次堆叠；

将堆叠后的所述非晶带材进行热处理；

将进行热处理后的多片所述非晶带材进行固化，获得立体的具有非柱状侧面的电机磁芯。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预先获得按照预定切割尺寸进行切割的多片非晶带材包括：

将非晶带材原料片按照各自对应的预定切割尺寸分别进行单片切割，获得多片所述非晶带材。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述将非晶带材原料片按照各自对应的预定切割尺寸分别进行单片切割包括：

通过脉冲激光对所述非晶带材原料片进行单片切割，其中所述脉冲激光的脉冲宽度不大于10^-9s，激光波长为1030nm，激光光斑直径小于20μm，激光功率小于5W。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述将非晶带材原料片按照各自对应的预定切割尺寸分别进行单片切割包括：

通过水切割对所述非晶带材原料片进行单片切割。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预先获得按照预定切割尺寸进行切割的多片非晶带材包括：

将多片非晶带材原料片叠堆，获得多组非晶带材叠片组；

将每组所述非晶带材堆片组分别按照各组对应的预定切割尺寸切割，其中，各组所述非晶带材堆片组所对应的预定切割尺寸不完全相同；

在切割后的各组所述非晶带材叠片组中各取一片非晶带材，获得按照预定切割尺寸切割的所述非晶带材。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述将每组所述非晶带材堆片组分别按照各组对应的预定切割尺寸切割包括：

通过激光切割、水切割或线切割中的任意一种切割方式对所述费非晶带材叠片组进行切割。

7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电机磁芯的侧面为台阶面或圆弧面。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将堆叠后的所述非晶带材进行热处理包括：

将所述非晶带材进行磁场热处理。

9.一种电机磁芯，其特征在于，所述电机磁芯为采用上述权利要求1至8任一项所述的制备方法获得的电机磁芯。

10.根据权利要求9所述的电机磁芯，其特征在于，所述电机磁芯的侧面为台阶面或圆弧面。

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