CN113037027A - 基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置及方法，包括保护器，保护器上设有旋转轴、下位移平台、喷漆设备和烘干设备，旋转轴上设有基材，下位移平台上设有喷漆烘干装置，喷漆设备和烘干设备均与喷漆烘干装置连接；保护器上还设有上位移平台，上位移平台上设有激光加工头，激光加工头连接有激光发生器和送粉器；基材的一侧由激光加工头在表层沿轴向方向进行粉末熔化沉积成型，扫描完成后旋转轴转过一个角度，再次扫描沉积，基材的另一侧由喷漆烘干装置在成型的表面进行喷涂和烘干处理；本发明通过上述结构和方法，解决复杂空间螺线管磁路铁芯涡流损耗控制难题，可提高电‑机械转换器的动态性能。

Description

基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置及方法
技术领域
本发明涉及一种高频响直线式电机械转换器铁芯成型技术，特别涉及基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置及方法。
背景技术
分层导磁技术将导磁部件设计成分层结构实现分散导磁作用，形成阻碍涡流形成回路的电阻，以达到减小铁芯涡流损耗的作用，在旋转式电机中得到广泛应用。由于直线式电机械转换器导磁部件如衔铁、导套、轭铁等大部分以轴对称方式布置，沿磁场方向设置的薄片分层导磁结构对于传统叠压式制作工艺要求较为复杂，限制了分层导磁技术在高频响直线式电机械转换器中的应用和推广，因此，设计基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置及方法成为业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置。本发明解决复杂空间螺线管磁路铁芯涡流损耗控制难题，进一步可提高电-机械转换器的动态性能。
本发明的技术方案：基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置，包括保护器，所述保护器的底部设有旋转轴、下位移平台、喷漆设备和烘干设备，下位移平台位于旋转轴的下方，喷漆设备和烘干设备均位于下位移平台的一侧，旋转轴上设有基材，下位移平台上设有喷漆烘干装置，喷漆设备的输出端和烘干设备的输出端均设置于喷漆烘干装置上；所述保护器的顶部设有上位移平台，上位移平台上设有激光加工头，保护器的一侧设有激光发生器，激光加工头经光纤与激光发生器连接，保护器的另一侧设有送粉器，激光加工头经粉末通道与送粉器连接。
上述的基于激光熔化沉积工艺的卷绕式分层导磁铁芯成型装置中，所述送粉器的粉末为软磁粉末材料。
本发明还公开了一种上述基于激光熔化沉积工艺的卷绕式分层导磁铁芯成型装置的卷绕式分层导磁铁芯成型方法，包括如下步骤：
S1、以轴对称卷绕式铁芯为例，固定在旋转轴上的基材如不锈钢推杆由传动系统驱动作圆周间歇运动，基材的一侧由激光加工头在表层沿轴向方向进行粉末熔化沉积成型，扫描完成后旋转轴转过一个角度，再次进行扫描沉积。
S2、同时为控制磁层的绝缘性，基材的另一侧由喷漆烘干装置在成型的表面沿轴向方向进行喷涂和烘干处理，漆层可通过涂漆策略如喷涂方式、喷涂时间等精细控制分层间隙，完成喷漆再进行烘干处理实现磁层绝缘要求。
S3、按上述步骤反复工作可实现圆柱卷绕式分层结构的成型过程，分层导磁方向沿轴向方面，卷绕式磁层的厚度由激光加工头轴向扫描速度和送粉量控制，卷绕式漆层的厚度由喷漆烘干装置轴向运动速度和喷漆量控制。
S4、根据卷绕的形状不同，可以获得沿不同磁路曲线的曲面卷绕式分层结构，分层导磁方向沿曲线方面，卷绕式磁层曲面形状由激光加工头轴向扫描速度和送粉量控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明针对复杂分层导磁部件如衔铁、导套、导磁轭铁等要求，提出沿磁路方向的曲面卷绕式分层导磁结构，解决直线式电机械转换器复杂空间螺线管磁路铁芯涡流损耗控制难题。
2、本发明提出激光熔化沉积工艺装备及方法，通过粉末材料的激光熔化-快速凝固逐层沉积，直接制备并成型出具有快速凝固组织特征的高性能“近净形”零件，解决复杂导磁结构的分层成型难题。
3、本发明提出漆层控制工艺装备及方法，通过喷漆和烘干设备运动控制，在熔化沉积的成型表面进行漆层控制，解决激光熔化沉积的磁层绝缘难题。
附图说明
图1是本发明在圆柱卷绕式分层结构成型时的结构示意图；
图2是本发明在曲面卷绕式分层结构成型时的结构示意图；
图3是本发明圆柱卷绕式分层结构的立体结构示意图；
图4是本发明圆柱卷绕式分层结构的剖面结构示意图；
图5是本发明曲面卷绕式分层结构的立体结构示意图。
附图中的标记为：1-旋转轴；2-基材；3-下位移平台；4-喷漆烘干装置；5-喷漆设备；6-烘干设备；7-激光加工头；8-上位移平台；9-激光发生器；10-光纤；11-送粉器；12-粉末通道；13-保护器；14-圆柱卷绕式分层结构；15-卷绕式磁层；16-卷绕式漆层；17-曲面卷绕式分层结构；18-卷绕式磁层曲面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置，如附图1-2所示，包括保护器13，所述保护器13的底部设有旋转轴1、下位移平台3、喷漆设备5和烘干设备6，下位移平台3位于旋转轴1的下方，喷漆设备5和烘干设备6均位于下位移平台3的一侧，旋转轴1上设有基材2，下位移平台3上设有喷漆烘干装置4，喷漆设备5的输出端和烘干设备6的输出端均设置于喷漆烘干装置4上。所述保护器13的顶部设有上位移平台7，上位移平台7上设有激光加工头8，保护器13的一侧设有激光发生器9，激光加工头8经光纤10与激光发生器9连接，保护器13的另一侧设有送粉器11，激光加工头8经粉末通道12与送粉器11连接。上位移平台7和下位移平台3均为市场上常见的平面位移控制装置，不作为本发明申请保护的结构，故在此不作赘述。送粉器11的粉末为软磁粉末材料。
基于上述的基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置的卷绕式分层导磁铁芯成型方法，包括如下步骤：
S1、以轴对称卷绕式铁芯为例，固定在旋转轴1上的基材2如不锈钢推杆由传动系统驱动作圆周间歇运动，基材2的一侧由激光加工头8在表层沿轴向方向进行粉末熔化沉积成型，扫描完成后旋转轴转过一个角度，再次进行扫描沉积。
S2、同时为控制磁层的绝缘性，基材2的另一侧由喷漆烘干装置4在成型的表面沿轴向方向进行喷涂和烘干处理，漆层可通过涂漆策略如喷涂方式、喷涂时间等精细控制分层间隙，完成喷漆再进行烘干处理实现磁层绝缘要求。
S3、按上述步骤反复工作可实现圆柱卷绕式分层结构14的成型过程，分层导磁方向沿轴向方面，如图3-4所示，圆柱卷绕式分层结构14包括卷绕式磁层15和卷绕式漆层16，卷绕式磁层15的厚度由激光加工头8轴向扫描速度和送粉量控制，卷绕式漆层16的厚度由喷漆烘干装置4轴向运动速度和喷漆量控制。
S4、根据卷绕的形状不同，可以获得沿不同磁路曲线的曲面卷绕式分层结构17，如图5所示，分层导磁方向沿曲线方面，卷绕式磁层曲面形状18由激光加工头8轴向扫描速度和送粉量控制。

Claims (3)

1.基于激光熔化沉积工艺的分层导磁铁芯成型装置，包括保护器(13)，其特征在于：所述保护器(13)的底部设有旋转轴(1)、下位移平台(3)、喷漆设备(5)和烘干设备(6)，下位移平台(3)位于旋转轴(1)的下方，喷漆设备(5)和烘干设备(6)均位于下位移平台(3)的一侧，旋转轴(1)上设有基材(2)，下位移平台(3)上设有喷漆烘干装置(4)，喷漆设备(5)的输出端和烘干设备(6)的输出端均设置于喷漆烘干装置(4)上；所述保护器(13)的顶部设有上位移平台(7)，上位移平台(7)上设有激光加工头(8)，保护器(13)的一侧设有激光发生器(9)，激光加工头(8)经光纤(10)与激光发生器(9)连接，保护器(13)的另一侧设有送粉器(11)，激光加工头(8)经粉末通道(12)与送粉器(11)连接。
2.根据权利要求1所述的基于激光熔化沉积工艺的卷绕式分层导磁铁芯成型装置，其特征在于：所述送粉器(11)的粉末为软磁粉末材料。
3.根据权利要求1-2任一项所述的基于激光熔化沉积工艺的卷绕式分层导磁铁芯成型装置的卷绕式分层导磁铁芯成型方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、以轴对称卷绕式铁芯为例，固定在旋转轴(1)上的基材(2)(如不锈钢推杆)由传动系统驱动作圆周间歇运动，基材(2)的一侧由激光加工头(8)在表层沿轴向方向进行粉末熔化沉积成型，扫描完成后旋转轴转过一个角度，再次进行扫描沉积。
S2、同时为控制磁层的绝缘性，基材(2)的另一侧由喷漆烘干装置(4)在成型的表面沿轴向方向进行喷涂和烘干处理，漆层可通过涂漆策略如喷涂方式、喷涂时间等精细控制分层间隙，完成喷漆再进行烘干处理实现磁层绝缘要求。
S3、按上述步骤反复工作可实现圆柱卷绕式分层结构(14)的成型过程，分层导磁方向沿轴向方面，卷绕式磁层(15)的厚度由激光加工头(8)轴向扫描速度和送粉量控制，卷绕式漆层(16)的厚度由喷漆烘干装置(4)轴向运动速度和喷漆量控制。
S4、根据卷绕的形状不同，可以获得沿不同磁路曲线的曲面卷绕式分层结构(17)，分层导磁方向沿曲线方面，卷绕式磁层曲面形状(18)由激光加工头(8)轴向扫描速度和送粉量控制。
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