CN113014000A - 一种永磁合金材料电机转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁合金材料电机转子，按质量份，包括钕铁硼磁性粉末60‑80份、四氧化三铁粉末15‑20份、镍铁合金1‑1.5份、Gd金属0.1‑0.3份、单晶氧化镁4‑7份、碳酸钙粉1‑3份、碳黑2‑5份、纳米改性硅化钒3‑5份、环氧树脂5‑10份，本方案中重新设计转子的永磁合金材料组分，以钕铁硼磁性粉末、四氧化三铁粉末为主，以镍铁合金中镍、单晶氧化镁来提高抗腐蚀能力，且单晶氧化镁有助提升转子的耐高温能力，以Gd金属增强矫顽力，并加入碳酸钙粉与碳黑，提高耐冲击能力及对油水等介质的稳定性，加入纳米改性硅化钒提高转子的硬度、耐冲击性及耐腐蚀性，具备上述比例组分的转子耐高温、耐腐蚀性能优异。

Description

一种永磁合金材料电机转子
技术领域
本发明涉及车用电机制备技术领域，具体涉及一种永磁合金材料电机转子。
背景技术
电机的转子一般为永磁合金材料，如现有常用的钕铁硼磁性材料，它的BHmax值是铁氧体磁铁的5-12倍，是铝镍钴磁铁的3-10倍，它的矫顽力相当于铁氧体磁铁的5-10倍，且钕铁硼磁铁的主要原料铁非常便宜，稀土钕储量多，价格低，但不足之处为其温度性能不佳，耐高温能力差，常规运用而言，需特别研发，此外，由于材料中含有大量的钕和铁，其容易锈蚀也是较大的弱点，常规而言为涂层处理。目前市面上多针对一种弱点进行改进，如提高耐高温性能，或提高耐腐蚀能力，但兼具二者的转子较少，迫切需要开发。
发明内容
为解决上述至少一个技术缺陷，本发明提供了如下技术方案：
一种永磁合金材料电机转子，按质量份，包括钕铁硼磁性粉末60-80份、四氧化三铁粉末15-20份、镍铁合金1-1.5份、Gd金属0.1-0.3份、单晶氧化镁4-7份、碳酸钙粉1-3份、碳黑2-5份、纳米改性硅化钒3-5份、环氧树脂5-10份。
本方案中重新设计转子的永磁合金材料组分，以钕铁硼磁性粉末、四氧化三铁粉末为主，以镍铁合金中镍、单晶氧化镁来提高抗腐蚀能力，且单晶氧化镁有助提升转子的耐高温能力，以Gd金属增强矫顽力，并加入碳酸钙粉与碳黑，提高耐冲击能力及对油水等介质的稳定性，加入纳米改性硅化钒提高转子的硬度、耐冲击性及耐腐蚀性，具备上述比例组分的转子耐高温、耐腐蚀性能优异。
进一步，按质量份，包括钕铁硼磁性粉末75份、四氧化三铁粉末18份、镍铁合金1.3份、Gd金属0.2份、单晶氧化镁6份、碳酸钙粉3份、碳黑2份、纳米改性硅化钒4份、环氧树脂7份。
进一步，其制备方法如下：
步骤1、将钕铁硼磁性粉末与四氧化三铁粉末熔融制备合金粉末；
步骤2、将镍铁合金、Gd金属粉末、单晶氧化镁，及碳酸钙粉、碳黑、纳米改性硅化钒三者形成的混粒，环氧树脂进行混合；
步骤3、将步骤1、步骤2终产物料进行混合并研磨得到混合物料粉末。
步骤4、将步骤3中终产物料在惰性气体保护下，在磁场中取向定型，静压成型得到转子坯体；
步骤5、将坯体置于120-180℃下进行固化，固化完成后得到电机转子。
本方案中采用分布混合的方式，首先将钕铁硼磁性粉末与四氧化三铁熔融制备合金颗粒，之后将碳酸钙粉与碳黑、纳米改性硅化钒混合形成混粒，减少纳米改性硅化钒团聚现象，镍铁合金、Gd金属与混粒、环氧树脂混合，最后加入钕铁硼合金粉末，磁场取向定型，静压成型，高温固化即可得到产品，工序简单易操作，物料分布均匀，成型的转子性能优异。
进一步，碳酸钙粉与碳黑、纳米改性硅化钒混合均匀后，加入其它组分。
进一步，步骤3中混合物料粉末粒径为0.1-1μm。
进一步，步骤5中固化时间为1-2h。
进一步，纳米改性硅化钒的制备包括将有机锗加入纳米硅化钒和DMF混合液的步骤，之后加入过氧化苯甲酰，升温至80-100℃反应，得到纳米改性硅化钒。
鉴于纳米硅化钒易团聚的现象，以有机锗改性硅化钒，一方面减少硅化钒的团聚现象，另一方面，锗的加入有助提升转子的耐冲击性及耐腐蚀性。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明重新设计组分，并对应改进成型工艺，成型后转子的耐高温、耐腐蚀性能等大幅提升。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一、纳米改性硅化钒的制备
1.1、纳米改性硅化钒的制备为现有技术。
首先为纳米硅化钒的制备，步骤如下：
A1、称取氯化钒加入至乙醇中，质量比例为1:7，溶解后得到氯化钒，之后滴加0.1mol/L的氢氧化钠的乙醇溶液，至pH为11.0-12.0，得到氯化钒碱溶液。
A2、将称取正硅酸乙酯加入至质量浓度为50％的乙醇溶液中，再加入烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌至均匀后，滴加质量浓度为20％的氨水至液体pH＝10.0～11.0，升温至47℃，搅拌反应1h，冷却至室温后，陈化2h，过滤取固体物，使用去离子水洗涤至中性，减压干燥，得到硅基前置体，其中，正硅酸乙酯、烷基酚聚氧乙烯醚与乙醇溶液的质量比为1:0.2:4。
A3、称取硅基前置体加入至氯化钒碱化液中，超声分散，加入六亚甲基四胺，搅拌均匀，倒入反应釜中，升温至90℃，反应7h，冷却至室温后，过滤取固体物，使用去离子水洗涤至中性，减压干燥，得到硅化钒初产物，硅基前置体、六亚甲基四胺与氯化钒碱化液的质量比1:0.1：3。
A4、将硅化钒初产物置于石墨炉中，升温至750-760℃，煅烧3h，冷却至室温，粉碎，得到纳米硅化钒。
1.2、纳米硅化钒的改性
A5、将上述制备的纳米硅化钒至DMF混合，超声分散得到纳米硅化钒混液，纳米硅化钒与DMF质量比为1:8。
A6、向纳米硅化钒混液中滴加有机锗，搅拌均匀，加入过氧化苯甲酰，加入反应釜中，升温至90℃，反应3h，冷却至室温，过滤取固体，使用二氯甲烷洗涤2此，减压干燥得到纳米硅化钒，纳米硅化钒混液、有机锗与过氧化苯甲酰的质量比为5:1:0.2。
二、电机转子的制备
2.1、实施例1
步骤1、将钕铁硼磁性粉末与四氧化三铁粉末熔融，水雾化制备合金粉末，依据常规参数即可。
步骤2、将镍铁合金、Gd金属粉末、单晶氧化镁混合均匀，标记第一组分，碳酸钙粉、碳黑、纳米改性硅化钒混合均匀，标记第二组分，第一组分、第二组分与环氧树脂进行混合。
步骤3、将步骤1、步骤2终产物料进行混合并研磨得到混合物料粉末，混合物料粉末粒径为0.1-1μm。
步骤4、将步骤3中终产物料在惰性气体保护下，在强度为2T的磁场中取向定型，650MPa静压成型得到转子坯体；
步骤5、将坯体置于120℃下进行固化，固化时间1h，固化完成后得到电机转子。
实施例2
步骤1、将钕铁硼磁性粉末与四氧化三铁粉末熔融，水雾化制备合金粉末，依据常规参数即可。
步骤2、将镍铁合金、Gd金属粉末、单晶氧化镁混合均匀，标记第一组分，碳酸钙粉、碳黑、纳米改性硅化钒混合均匀，标记第二组分，第一组分、第二组分与环氧树脂进行混合。
步骤3、将步骤1、步骤2终产物料进行混合并研磨得到混合物料粉末，混合物料粉末粒径为0.1-1μm。
步骤4、将步骤3中终产物料在惰性气体保护下，在强度为2.5T的磁场中取向定型，700MPa静压成型得到转子坯体；
步骤5、将坯体置于130℃下进行固化，固化时间2h，固化完成后得到电机转子。
实施例3
与实施例1制备方法一致，物料组分比例不同。
实施例4
与实施例1制备方法一致，物料组分比例不同。
对比例1
步骤1、将与实施例1相同比例组分直接一锅法混合，混合后并研磨得到混合物料粉末，粒径为0.1-1μm。
步骤2、在惰性气体保护下，在强度为2.0T的磁场中取向定型，650MPa静压成型得到转子坯体。
步骤3、将坯体置于120℃下进行固化，固化时间1h，固化完成后得到电机转子。
对比例2
与实施例1相比，制备步骤一致，物料组分不同。
2.2、上述实施例及对比例中组分表，如下:
Figure BDA0002962311720000041
2.3、对上述实施例及对比例制备的转子进行性能的检测，如下表所示：
Figure BDA0002962311720000042
Figure BDA0002962311720000051
从表中可以看出，本方案中新组分、新工艺制备的转子兼具耐高温、耐腐蚀的特性，性能优异。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种永磁合金材料电机转子，其特征在于：按质量份，包括钕铁硼磁性粉末60-80份、四氧化三铁粉末15-20份、镍铁合金1-1.5份、Gd金属0.1-0.3份、单晶氧化镁4-7份、碳酸钙粉1-3份、碳黑2-5份、纳米改性硅化钒3-5份、环氧树脂5-10份。
2.如权利要求1所述的一种永磁合金材料电机转子，其特征在于：按质量份，包括钕铁硼磁性粉末75份、四氧化三铁粉末18份、镍铁合金1.3份、Gd金属0.2份、单晶氧化镁6份、碳酸钙粉3份、碳黑2份、纳米改性硅化钒4份、环氧树脂7份。
3.如权利要求1所述的一种永磁合金材料电机转子，其特征在于：其制备方法如下：
步骤1、将钕铁硼磁性粉末与四氧化三铁粉末熔融制备合金粉末；
步骤2、将镍铁合金、Gd金属粉末、单晶氧化镁，碳酸钙粉、碳黑、纳米改性硅化钒三者形成的混粒，环氧树脂进行混合；
步骤3、将步骤1、步骤2终产物料进行混合并研磨得到混合物料粉末。
步骤4、将步骤3中终产物料在惰性气体保护下，在磁场中取向定型，静压成型得到转子坯体；
步骤5、将坯体置于120-180℃下进行固化，固化完成后得到电机转子。
4.如权利要求3所述的一种永磁合金材料电机转子，其特征在于：碳酸钙粉与碳黑、纳米改性硅化钒混合均匀后，加入其它组分。
5.如权利要求3所述的一种永磁合金材料电机转子，其特征在于：步骤3中混合物料粉末粒径为0.1-1μm。
6.如权利要求3所述的一种永磁合金材料电机转子，其特征在于：步骤5中固化时间为1-2h。
7.如权利要求1所述的一种永磁合金材料电机转子，其特征在于：纳米改性硅化钒的制备包括将有机锗加入纳米硅化钒和DMF混合液的步骤，之后加入过氧化苯甲酰，升温至80-100℃反应，得到纳米改性硅化钒。
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