CN117439292A - 复合式电机定子磁芯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种复合式电机定子磁芯及其制造方法。所述复合式电机定子磁芯包括：至少一组合磁芯单元，每一所述组合磁芯单元包括第一类材料主体部和第二类材料部，所述第一类材料主体部包括第一环形磁芯轭部和至少二第一内延伸臂，所述第一内延伸臂从所述第一环形磁芯轭部的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂之间的间隔形成插入槽，且每相邻两个所述第一内延伸臂的内端不相连；所述第二类材料部包括至少一磁芯齿部，所述磁芯齿部插入至所述第一内延伸臂的插入槽中；其中，所述第一材料主体部和所述第二材料部的制成材料不同。
Description
技术领域
本发明涉及电机定子领域，具体涉及一种复合式电机定子磁芯及其制造方法。
背景技术
电机是常用的电磁型驱动装置。电机主要包括电机定子和电机转子。通常，电机定子包括圆筒状磁芯和布置于磁芯内的多个绕组，可与外部电源连接。电机转子在圆筒状磁芯内，电机定子的绕组通电后，形成电磁场，电机转子在电磁场的作用下转动。
电机定子是电机的重要组成部分，然而，电机定子现有的生产技术仍存在一些缺陷。具体地，目前，电机定子的磁芯的制成材料多以硅钢为主，且硅钢的生产加工技术成熟，相对易于加工，生产加工稳定性较高，硅钢常被作为制造电机定子的磁芯的首选材料。然而，随着电机应用技术的发展，超高速电机的应用前景越来越广阔，超高速的电机需求越来越迫切，这也为电机带来了越来越大的挑战。理论上，可通过增加电机的励磁频率来提高电机转速，然而，励磁频率的增加会导致磁芯损耗增加，甚至导致电机定子的磁芯无法正常使用。
已有技术提出通过改变电机定子的磁芯的选材来解决超高速电机的磁芯损耗的问题。例如，目前，有技术提出采用非晶软磁合金来制造电机定子的磁芯。非晶软磁合金为一种优异的软磁材料，具有高饱和磁通密度、高磁导率的特点，其对应的磁芯损耗仅为硅钢材料对应的磁芯损耗的1/5左右，在电力电子行业中被广泛应用。
然而，通常，非晶软磁合金的硬度较高，经过加热固化处理后韧性急剧下降，导致其被加工后得到的成品的形状受到限制。目前，国内主要通过线切割、水刀切割、激光切割、冲片、辊剪等方式对用于电机定子的非晶软磁合金进行处理。然而，由于非晶软磁合金的硬度较高、经过热处理后韧性不足的特性，各类用于电机定子的非晶软磁合金的加工技术均出现瓶颈。例如，线切割和激光切割加工效率较低，且在线切割和激光切割加工过程中，非晶软磁合金容易出现层间短路，导致电机定子的磁芯损耗增加；在水刀切割加工工程中，非晶软磁合金容易出现切割端面受损严重，导致电机定子的磁芯的性能恶化；在冲压加工过程中，由于非晶软磁合金的硬度较高，冲压模具容易受损，导致冲压模具无法长时间使用。
例如，1999年12月，联合讯号股份有限公司公开的国际专利WO99066624A1公开了一种用于径向通电电动机的非晶金属定子，提出了采用非晶金属制造定子的磁芯，并提出了齿部和轭部分离的结构设计方案和C形叠加的结构设计方案。然而，齿部和轭部分离的结构设计方案中齿部和轭部的间隙较大，C形叠加的结构设计方案中尺寸无法精准控制。
2004年8月，梅特格拉斯公司公开的美国专利US20040150285A1公开了一种用于电动机的低铁损非晶金属磁性元件，提出了以叠层固化切割的方式加工非晶金属材料，例如，块体切割方式和冲压方式。然而，由于非晶金属材料硬度较大，切割损耗大的问题仍亟待解决。
2010年12月，安泰科技股份有限公司公开的中国专利CN101286676B公开了一种用于高速电机的非晶合金定子铁芯的制备方法，提出了通过对非晶带材依次进行叠片、退火、浸漆、固化、切割的方式制造非晶定子铁芯，其中，切割过程中采用线割，这会增加层间损耗，并且这样的加工方式的加工效率较低。
2013年9月，安泰科技股份有限公司公开的中国专利CN102361374B公开了一种电机用护盒式非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯及其制备方法，提出了采用冲片后叠加退火的方式制造非晶、微晶或纳米晶合金定子铁芯，以提升铁芯的性能。然而，由于非晶材料硬度较大，单层材料较薄，冲压模具无法长时间运行，仍是批量生产的瓶颈。
2020年3月，安泰科技股份有限公司公开的中国专利CN106602754B公开了一种径向磁场电机用非晶-硅钢复合定子铁芯及其制造方法，提出了对非晶片与硅钢片进行叠片，然后采用切割一体成型的方式制造非晶-硅钢复合定子铁芯，这种方式在一定程度上改善了定子铁芯的强度，但是加工效率受限。
因此，需要一种复合式电机定子磁芯设计方案。
发明内容
本申请的一个优势在于提供了一种复合式电机定子磁芯及其制造方法，其中，本申请提供了一种复合式电机定子磁芯的结构设计方案，所述复合式电机定子磁芯中部分结构采用磁性性能较为优异的材料，例如，非晶材料；所述复合式电机定子磁芯能够降低定子的磁芯损耗的同时降低磁芯中非晶材料的结构损耗。
本申请的另一个优势在于提供了一种复合式电机定子磁芯及其制造方法，其中，所述复合式电机定子磁芯中，部分结构采用硅钢材料，部分采用非晶材料，充分地利用了硅钢材料和非晶材料各自的优势，具体地，充分地利用了硅钢材料的结构稳定性高的特点和非晶材料对应的磁芯损耗低的特点，同时，可通过对非晶材料和硅钢材料的结构配置、对非晶材料的加工方式的选择来降低对非晶体的结构损耗。
本申请的又一个优势在于提供了一种复合式电机定子磁芯及其制造方法，其中，所述复合式电机定子磁芯中，硅钢被用于制造电机定子的磁轭部分，相对于完全使用非晶体进行切割的方式，具有相对可靠的配合精度和强度，特别是需要进行叠片冲孔方式进行装配的定子磁芯，这种复合结构使得这种装配方式成为可能。
本申请的又一个优势在于提供了一种复合式电机定子磁芯及其制造方法，其中，所述复合式电机定子磁芯中，硅钢材料部分被用于制造电机定子的磁轭部分，硅钢材料部分能够兼容现有成熟的硅钢定子磁芯的外形结构，让后续电机定子的装配，绕线，测试变得更为简单。
本申请的又一个优势在于提供了一种复合式电机定子磁芯及其制造方法，其中，在所述复合式电机定子磁芯的制造过程中，对硅钢材料的加工方式和对非晶材料的加工方式不同，相互独立，可以提高硅钢材料和非晶材料各自的加工灵活度，进一步地，可以选择对非晶材料的结构损耗较小的加工方式来加工所述非晶材料。
为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种复合式电机定子磁芯，其包括：
至少一组合磁芯单元，每一所述组合磁芯单元包括：
第一类材料主体部，所述第一类材料主体部包括第一环形磁芯轭部和至少二第一内延伸臂，所述第一内延伸臂从所述第一环形磁芯轭部的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂之间的间隔形成插入槽，且每相邻两个所述第一内延伸臂的内端不相连；
第二类材料部，所述第二类材料部包括至少一磁芯齿部，所述磁芯齿部插入至所述第一内延伸臂的插入槽中；
其中，所述第一材料主体部和所述第二材料部的制成材料不同。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述第一类材料主体部的制成材料为硅钢材料，所述第二类材料部的制成材料为非晶材料，其中，所述非晶材料选自非晶合金材料和纳米晶合金材料其中之一。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二类材料部包括多个磁芯齿部，每个所述磁芯齿部部分插入至所述插入槽内，部分超出所述插入槽并相对于所述插入槽向内延伸，每相邻两个所述磁芯齿部的超出所述插入槽的部分相互间隔，使得每相邻两个所述磁芯齿部的超出所述插入槽的部分之间的间隔形成绕线槽。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二类材料部的厚度等于所述第一材料主体部的厚度相等。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述第一类材料主体部包括多层主体叠片，多个所述主体叠片沿所述主体叠片所设定的厚度方向相互叠置。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二类材料部包括多层齿部叠片，多个所述齿部叠片沿所述齿部叠片所设定的厚度方向上相互叠置。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述齿部叠片的叠置方向与所述主体叠片的叠置方向相同。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二类材料部的形状为T形。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二类材料部的形状为L形。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述复合式电机定子磁芯包括多个组合磁芯单元，至少一所述组合磁芯单元还包括第一类材料下覆层，所述第一类材料下覆层叠置于所述第一类材料主体部，所述第一类材料下覆层包括第二环形磁芯轭部和至少一第二内延伸臂，所述第二内延伸臂从所述第二环形磁芯轭部的内壁向内延伸，至少一所述第二内延伸臂覆盖于所述磁芯齿部。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的一实施方式中，所述复合式电机定子磁芯包括多个组合磁芯单元，至少一所述组合磁芯单元还包括第一类材料上覆层，所述第一类材料上覆层叠置于所述第一类材料主体部，所述第一类材料上覆层包括第三环形磁芯轭部和至少一第三内延伸臂，所述第三内延伸臂从所述第三环形磁芯轭部的内壁向内延伸，至少一所述第三内延伸臂覆盖于所述磁芯齿部。
根据本申请的另一方面，本申请提出了一种复合式电机定子磁芯的制造方法，其包括：
形成第一类材料主体部，其中，所述第一类材料主体部包括第一环形磁芯轭部和至少二第一内延伸臂，所述第一内延伸臂从所述第一环形磁芯轭部的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂之间的间隔形成插入槽，且每相邻两个所述第一内延伸臂的内端不相连；
形成第二类材料部，其中，所述第二类材料部包括至少一磁芯齿部，所述第二类材料部的制成材料与所述第一类材料主体部的制成材料不同；以及
将所述磁芯齿部插入至所述第一内延伸臂的插入槽中。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，形成第二类材料部，包括：
卷绕第二类材料片，以形成多层卷绕型叠置层；
对多层所述卷绕型叠置层进行切割，以形成齿部叠片。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，卷绕第二类材料片，以形成多层卷绕型叠置层，包括：
卷绕多个第二类材料片，以获得多个第二类材料卷带；以及
将多个所述第二类材料卷带进行叠置，以形成多层卷绕型叠置层。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，在对多层所述卷绕型叠置层进行切割的过程中，保持每相连两层的卷绕型叠置层之间的连接。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，在对多层所述卷绕型叠置层进行切割的过程中，切断每相连两层的卷绕型叠置层之间的连接。
在根据本申请所述的复合式电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，形成第二类材料部，包括：
切割第二类材料片，以形成多个初步叠置层；
将多个初步叠置层进行叠置，以形成切割堆叠体；以及
对所述切割堆叠体进行切割，以形成多层所述齿部叠片。
通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
以下基于附图中所示的实施例来解释本发明，其中相似或相同的元件具有相同的参考标记。
图1图示了根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯的一实施方式的局部拆解示意图。
图2图示了根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯的另一实施方式的局部拆解示意图。
图3图示了根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯的制造方法流程示意图。
图4图示了根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯的制造方法的一实施方式的流程示意图。
图5图示了根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯的制造方法的一实施方式的过程示意图。
图6图示了根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯的制造方法的另一实施方式的过程示意图。
图7图示了根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯的制造方法的又一实施方式的过程示意图。
具体实施方式
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由发明人使用以使得能够清楚和一致地理解本申请。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本申请的目的而提供本申请的各种实施例的以下描述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离本申请构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
申请概述：硅钢常被作为制造电机定子的磁芯的首选材料。然而，超高速的电机需求越来越迫切。理论上，可通过增加电机的励磁频率来提高电机转速，然而，励磁频率的增加会导致磁芯损耗增加，甚至导致电机定子的磁芯无法正常使用。
目前，有技术提出采用非晶软磁合金来制造电机定子的磁芯。然而，通常，非晶软磁合金的硬度较高，经过加热固化处理后韧性急剧下降，导致其被加工后得到的成品的形状受到限制，非晶软磁合金容易出现层间短路、非晶软磁合金容易出现切割端面受损严重、冲压模具容易受损等。
因此，需要一种复合式电机定子磁芯设计方案。
本申请提出采用两种或两种以上的材料形成电机定子磁芯，充分利用不同材料各自的优势。例如，电机定子磁芯中，部分结构采用硅钢材料，部分采用非晶材料，充分地利用硅钢材料和非晶材料各自的优势。具体地，充分地利用了硅钢材料的结构稳定性高的特点和非晶材料对应的磁芯损耗低的特点。同时，可通过对非晶材料和硅钢材料的结构配置、对非晶材料的加工方式的选择来降低对非晶体的结构损耗。这样，电机定子磁芯能够降低定子的磁芯损耗的同时降低磁芯中非晶材料的结构损耗。
基于此，本申请提出一种复合式电机定子磁芯，其包括：至少一组合磁芯单元，每一所述组合磁芯单元包括第一类材料主体部和第二类材料部，所述第一类材料主体部包括第一环形磁芯轭部和至少二第一内延伸臂，所述第一内延伸臂从所述第一环形磁芯轭部的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂之间的间隔形成插入槽，且每相邻两个所述第一内延伸臂的内端不相连；所述第二类材料部包括至少一磁芯齿部，所述磁芯齿部插入至所述第一内延伸臂的插入槽中；其中，所述第一材料主体部和所述第二材料部的制成材料不同。
示意性复合式电机定子磁芯：如图1至图2所示，根据本申请实施例的复合式电机定子磁芯被阐明。本申请提供了一种复合式电机定子磁芯的结构设计方案，提出采用两种或两种以上的材料形成电机定子磁芯，充分利用不同材料各自的优势。相应地，在本申请实施例中，所述复合式电机定子磁芯包括至少一组合磁芯单元 100。每一所述组合磁芯单元100包括第一类材料主体部 10和第二类材料部 20，其中，所述第一类材料主体部 10和所述第二类材料部 20的制成材料不同。当所述复合式电机定子磁芯包括多个所述组合磁芯单元 100时，多个所述组合磁芯单元 100沿所述复合式电机定子磁芯所设定的厚度方向 D相互叠置。
可选地，所述第一类材料主体部 10的制成材料为硅钢材料，所述第二类材料部20的制成材料为非晶材料。具体地，所述非晶材料可选自以下一种或多种材料：非晶FeSiB系合金材料、纳米晶FeSiBMCu系合金材料，其中，M为Nb、Mo、V等元素。
硅钢材料的生产加工技术成熟，相对易于加工，生产加工稳定性较高，相应地，由硅钢材料加工形成的第一类材料主体部 10的结构稳定性较高，因此，本申请将由硅钢材料加工形成的第一类材料主体部 10作为所复合式电机定子磁芯的主框架，即，主体部分。非晶材料的磁性性能优异，具有高饱和磁通密度、高磁导率的特点，能够降低磁芯损耗，然而，非晶材料加热固化后韧性较差，在后续加工过程中容易造成结构损耗。
进一步地，本申请通过对非晶材料和硅钢材料的结构配置、对非晶材料的加工方式的选择来降低对非晶体的结构损耗。
在本申请实施例中，所述第一类材料主体部 10包括第一环形磁芯轭部 11和至少二第一内延伸臂 12，其中，所述第一内延伸臂 12从所述第一环形磁芯轭部 11的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂 12相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂 12之间的间隔形成插入槽 101，且每相邻两个所述第一内延伸臂 12的内端不相连。所述第二类材料部 20包括至少一磁芯齿部 21，所述磁芯齿部 21插入至所述第一内延伸臂 12的插入槽 101中。所述第一类材料主体部 10将由加热固化后韧性较差的非晶材料加工形成的第二类材料部 20嵌套其中，能够在一定程度上对所述第二磁性形成部起到保护作用，提高所复合式电机定子磁芯整体的结构稳定性。这样，本申请充分地利用了硅钢材料的结构稳定性高的特点和非晶材料对应的磁芯损耗低的特点，并通过将硅钢材料形成的第一类材料主体部 10作为主框架，将非晶材料形成的第二类材料部 20嵌套于第一类材料主体部 10内的结构配置方式在一定程度上降低磁芯中非晶材料的结构损耗。
具体地，所述第一类材料主体部 10包括多层主体叠片 110，多个所述主体叠片110沿所述主体叠片 110所设定的厚度方向 D相互叠置。在本申请实施例中，所述第一类材料主体部 10所设定厚度方向 D，以及，所述复合式电机定子磁芯所设定的厚度方向 D与所述主体叠片 110所设定的厚度方向 D一致。
所述主体叠片 110具有外周部和从所述外周部向内延伸的内延部，以及，位于所述内延部的中空孔。多个所述主体叠片 110的外周部相互对应，多个所述主体叠片 110的内延部相互对应，多个所述主体叠片 110的中空孔相互对应。多个所述主体叠片 110相互叠置时，多个所述主体叠片 110的外周部形成所述第一类材料主体部 10的第一环形磁芯轭部 11，多个所述主体叠片 110的内延部形成所述第一类材料主体部 10的第一内延伸臂12。
在本申请的一些实施方式中，至少一所述组合磁芯单元 100还包括第一类材料下覆层 30，所述第一类材料下覆层 30叠置于所述第一类材料主体部 10。所述第一类材料下覆层 30包括第二环形磁芯轭部 31和至少一第二内延伸臂 32，其中，所述第二内延伸臂32从所述第二环形磁芯轭部 31的内壁向内延伸，至少一所述第二内延伸臂 32覆盖于所述磁芯齿部 21，使得所述第一类材料下覆层 30能够对所述磁芯齿部 21起到保护作用。所述第二内延伸臂 32可仅局部覆盖于所述磁芯齿部 21，也可完全覆盖于所述磁芯齿部 21。
所述第一类材料下覆层 30包括至少一下叠片 310，每一所述下叠片 310的厚度为大于等于0.05毫米且小于等于0.5毫米。所述第一类材料下覆层 30整体厚度为大于等于0.05毫米且小于等于0.5毫米。
在本申请的一些实施方式中，至少一所述组合磁芯单元 100还包括第一类材料上覆层 40，所述第一类材料上覆层 40叠置于所述第一类材料主体部 10。所述第一类材料上覆层 40包括第三环形磁芯轭部 41和至少一第三内延伸臂 42，其中，所述第三内延伸臂42从所述第三环形磁芯轭部 41的内壁向内延伸，至少一所述第三内延伸臂 42覆盖于所述磁芯齿部 21，使得所述第一类材料上覆层 40能够对所述磁芯齿部 21起到保护作用。所述第三内延伸臂 42可仅局部覆盖于所述磁芯齿部 21，也可完全覆盖于所述磁芯齿部 21。
所述第一类材料上覆层 40包括至少一上叠片 410，每一所述上叠片 410的厚度为大于等于0.05毫米且小于等于0.5毫米。所述第一类材料上覆层 40整体厚度为大于等于0.05毫米且小于等于0.5毫米。
当所述复合式电机定子磁芯包括多个所述组合磁芯单元 100时，可设计为每个所述复合式电机定子磁芯配置有所述第一类材料上覆层 40和所述第一类材料下覆层 30，且每个所述复合式电机定子磁芯的第一类材料上覆层 40相互独立，每个所述复合式电机定子磁芯的第一类材料下覆层 30相互独立；还可设计为每个所述复合式电机定子磁芯配置有所述第一类材料下覆层 30，且最上层的所述复合式电机定子磁芯配置有所述第一类材料上覆层 40。当所述复合式电机定子磁芯包括多个所述组合磁芯单元 100时相邻两个所述复合式电机定子磁芯中，位于上方的所述复合式电机定子磁芯的第一类材料下覆层 30可充当位于下方的所述复合式电机定子磁芯的第一类材料上覆层 40。
值得一提的是，硅钢材料部分，即，所述第一类材料主体部 10、所述第一类材料上覆层 40和所述第一类材料下覆层 30被用于制造电机定子的磁轭部分，相对于完全使用非晶体进行切割的方式，具有相对可靠的配合精度和强度，特别是需要进行叠片冲孔方式进行装配的定子磁芯，这种硅钢材料与非晶材料复合形成的复合结构使得这种叠片冲孔装配方式成为可能。且硅钢材料部分，即，所述第一类材料主体部 10、所述第一类材料上覆层40和所述第一类材料下覆层 30能够兼容现有成熟的硅钢定子磁芯的外形结构，让后续电机定子的装配，绕线，测试变得更为简单。
所述第一类材料主体部 10、所述第一类材料上覆层 40和所述第一类材料下覆层30的形成方式并不为本申请所局限。所述第一类材料主体部 10可通过对硅钢材料进行冲压的方式形成。更具体地，依次对硅钢材料进行冲片、热处理、叠片处理。
如前所述，非晶材料在加热固化后韧性较差，如果将非晶材料层和硅钢材料层相互叠置，一起采用冲压成型，对非晶材料层容易造成结构损耗。
在本申请对复合式电机定子磁芯的结构设计中，硅钢材料形成的第一类材料主体部 10和非晶材料形成的第二类材料部 20在结构上相互独立。相应地，在制造复合式电机定子磁芯的过程中，硅钢材料与非晶材料并无相互叠置的关系，可被分别独立加工。后续，由硅钢材料加工形成的第一类材料主体部 10和由非晶材料加工形成的第二类材料部 20可组装形成所述复合式电机定子磁芯。
本申请对硅钢材料的加工方式和对非晶材料的加工方式不同，相互独立，可以提高硅钢材料和非晶材料各自的加工灵活度，进一步地，可以选择对非晶材料的结构损耗较小的加工方式来加工所述非晶材料。
所述第二类材料部 20包括多个磁芯齿部 21，每个所述磁芯齿部 21部分插入至所述插入槽 101内，部分超出所述插入槽 101并相对于所述插入槽 101向内延伸，每相邻两个所述磁芯齿部 21的超出所述插入槽 101的部分相互间隔，使得每相邻两个所述磁芯齿部 21的超出所述插入槽 101的部分之间的间隔形成绕线槽。
所述第二类材料部 20包括多层齿部叠片 210，多个所述齿部叠片 210沿所述齿部叠片 210所设定的厚度方向 D上相互叠置。在本申请实施例中，所述齿部叠片 210的叠置方向与所述主体叠片 110的叠置方向相同。应可以理解，所述齿部叠片 210的叠置方向与所述主体叠片 110的叠置方向也可不同。
所述第二类材料部 20的整体形状并不为本申请所局限。在本申请的一实施方式中，所述第二类材料部 20的整体形状呈现为T形。在本申请的另一实施方式中，所述第二类材料部 20的整体形状呈现为L形。在本申请的又一实施方式中，所述第二类材料部 20的整体形状呈现为箭头形。
示意性复合式电机定子磁芯的制造方法：根据本申请的复合式电机定子磁芯的结构设计原理，本申请提出一种复合式电机定子磁芯的制造方法，如图3所示，所述复合式电机定子磁芯的制造方法包括：S110，形成第一类材料主体部 10，其中，所述第一类材料主体部 10包括第一环形磁芯轭部 11和至少二第一内延伸臂 12，所述第一内延伸臂 12从所述第一环形磁芯轭部 11的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂 12相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂 12之间的间隔形成插入槽 101，且每相邻两个所述第一内延伸臂 12的内端不相连；S120，形成第二类材料部 20，其中，所述第二类材料部 20包括至少一磁芯齿部 21，所述第二类材料部 20的制成材料与所述第一类材料主体部 10的制成材料不同；以及，S130，将所述磁芯齿部 21插入至所述第一内延伸臂 12的插入槽 101中。
在步骤S110中，形成第一类材料主体部 10。具体地，可通过冲压的方式形成所述第一类材料主体部 10。如图7所示，在本申请的一实施方式中，依次对第一材料片，即，硅钢片进行冲片、热处理、叠片处理，形成多层主体叠片 110。多个所述主体叠片 110在所述主体叠片 110所设定的厚度方向 D上相互叠置，形成所述第一类材料主体部 10。
在步骤S120中，形成第二类材料部 20。具体地，选用非晶材料作为第二类材料部20的制成材料。在本申请的一些实施方式中，在形成第二类材料部 20的过程中，如图4和图6所示，首先，卷绕第二类材料片 50（即，非晶片），以形成多层卷绕型叠置层 60；然后，对多层所述卷绕型叠置层 60进行切割，以形成齿部叠片 210。
值得一提的是，卷绕第二类材料片 50（即，非晶片）后可对卷绕后的第二类材料片50，即，第二类材料卷带 70进行定型，将其整体定型为跑道形。
还值得一提的是，在本申请的一些实施方式中，在卷绕第二类材料片 50，以形成多层卷绕型叠置层 60的过程中，可卷绕多个第二类材料片 50，以获得多个第二类材料卷带 70；将多个所述第二类材料卷带 70进行叠置，如图6所示，以形成多层卷绕型叠置层60。
在本申请的一些实施方式中，在对多层所述卷绕型叠置层 60进行切割的过程中，保持每相连两层的卷绕型叠置层 60之间的连接，如图6所示。
在本申请的另一些实施方式中，在对多层所述卷绕型叠置层 60进行切割的过程中，切断每相连两层的卷绕型叠置层 60之间的连接，如图4所示。
在本申请的另一些实施方式中，如图5所示，在形成第二类材料部 20的过程中，首先，切割第二类材料片 50，以形成多个初步叠置层 80；然后，将多个初步叠置层 80进行叠置，以形成切割堆叠体 90；随后，对所述切割堆叠体 90进行切割，以形成多层所述齿部叠片 210。
在步骤S130中，将所述磁芯齿部 21插入至所述第一内延伸臂 12的插入槽 101中，通过这样的方式将所述第二类材料部 20组装于所述第一类材料主体部 10，以形成所述复合式电机定子磁芯。具体地，在此过程中，所述齿部叠片 210的叠置方向与所述主体叠片 110的叠置方向相同。
在一些实施方式中，所述第二类材料部 20组装于所述第一类材料主体部 10后即可形成一个组合磁芯单元 100。在其他实施方式中，需要在形成第一类材料下覆层 30和/或第一类材料上覆层 40后形成一个所述组合磁芯单元 100。
相应地，在本申请的一些实施方式中，所述复合式电机定子磁芯的制造方法还包括S140，将第一类材料下覆层 30叠置于所述第一类材料主体部 10的下方，其中，所述第一类材料下覆层 30包括第二环形磁芯轭部 31和至少一第二内延伸臂 32，所述第二内延伸臂 32从所述第二环形磁芯轭部 31的内壁向内延伸，至少一所述第二内延伸臂 32覆盖于所述磁芯齿部 21。
在本申请的一些实施方式中，所述复合式电机定子磁芯的制造方法还包括S150，将第一类材料上覆层 40叠置于所述第一类材料主体部 10的上方，其中，所述第一类材料上覆层 40包括第三环形磁芯轭部 41和至少一第三内延伸臂 42，所述第三内延伸臂 42从所述第三环形磁芯轭部 41的内壁向内延伸，至少一所述第三内延伸臂 42覆盖于所述磁芯齿部 21。
在本申请的一些实施方式中，所述复合式电机定子磁芯的制造方法还包括S160，将多个组合磁芯单元 100相互叠置，以形成所述复合式电机定子磁芯。
综上，基于本申请实施例的复合式电机定子磁芯及其制造方法被阐明。本申请提供了一种复合式电机定子磁芯的结构设计方案，所述复合式电机定子磁芯中，部分结构采用硅钢材料，部分采用非晶材料，充分地利用了硅钢材料的结构稳定性高的特点和非晶材料对应的磁芯损耗低的特点，同时，可通过对非晶材料和硅钢材料的结构配置、对非晶材料的加工方式的选择来降低对非晶体的结构损耗。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
Claims (17)
1.一种复合式电机定子磁芯，其特征在于，包括：至少一组合磁芯单元，每一所述组合磁芯单元包括：
第一类材料主体部，所述第一类材料主体部包括第一环形磁芯轭部和至少二第一内延伸臂，所述第一内延伸臂从所述第一环形磁芯轭部的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂之间的间隔形成插入槽，且每相邻两个所述第一内延伸臂的内端不相连；
第二类材料部，所述第二类材料部包括至少一磁芯齿部，所述磁芯齿部插入至所述第一内延伸臂的插入槽中；
其中，所述第一材料主体部和所述第二材料部的制成材料不同。
2.根据权利要求1所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述第一类材料主体部的制成材料为硅钢材料，所述第二类材料部的制成材料为非晶材料，其中，所述非晶材料选自非晶合金材料和纳米晶合金材料其中之一。
3.根据权利要求2所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述第二类材料部包括多个磁芯齿部，每个所述磁芯齿部部分插入至所述插入槽内，部分超出所述插入槽并相对于所述插入槽向内延伸，每相邻两个所述磁芯齿部的超出所述插入槽的部分相互间隔，使得每相邻两个所述磁芯齿部的超出所述插入槽的部分之间的间隔形成绕线槽。
4.根据权利要求3所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述第二类材料部的厚度等于所述第一材料主体部的厚度相等。
5.根据权利要求1所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述第一类材料主体部包括多层主体叠片，多个所述主体叠片沿所述主体叠片所设定的厚度方向相互叠置。
6.根据权利要求5所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述第二类材料部包括多层齿部叠片，多个所述齿部叠片沿所述齿部叠片所设定的厚度方向上相互叠置。
7.根据权利要求6所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述齿部叠片的叠置方向与所述主体叠片的叠置方向相同。
8.根据权利要求6所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述第二类材料部的形状为T形。
9.根据权利要求6所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述第二类材料部的形状为L形。
10.根据权利要求1所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述复合式电机定子磁芯包括多个组合磁芯单元，至少一所述组合磁芯单元还包括第一类材料下覆层，所述第一类材料下覆层叠置于所述第一类材料主体部，所述第一类材料下覆层包括第二环形磁芯轭部和至少一第二内延伸臂，所述第二内延伸臂从所述第二环形磁芯轭部的内壁向内延伸，至少一所述第二内延伸臂覆盖于所述磁芯齿部。
11.根据权利要求1所述的复合式电机定子磁芯，其中，所述复合式电机定子磁芯包括多个组合磁芯单元，至少一所述组合磁芯单元还包括第一类材料上覆层，所述第一类材料上覆层叠置于所述第一类材料主体部，所述第一类材料上覆层包括第三环形磁芯轭部和至少一第三内延伸臂，所述第三内延伸臂从所述第三环形磁芯轭部的内壁向内延伸，至少一所述第三内延伸臂覆盖于所述磁芯齿部。
12.一种复合式电机定子磁芯的制造方法，其特征在于，包括：
形成第一类材料主体部，其中，所述第一类材料主体部包括第一环形磁芯轭部和至少二第一内延伸臂，所述第一内延伸臂从所述第一环形磁芯轭部的内壁向内延伸，每相邻两个所述第一内延伸臂相间隔，使得每相邻两个所述第一内延伸臂之间的间隔形成插入槽，且每相邻两个所述第一内延伸臂的内端不相连；
形成第二类材料部，其中，所述第二类材料部包括至少一磁芯齿部，所述第二类材料部的制成材料与所述第一类材料主体部的制成材料不同；以及
将所述磁芯齿部插入至所述第一内延伸臂的插入槽中。
13.根据权利要求12所述的复合式电机定子磁芯的制造方法，其中，形成第二类材料部，包括：
卷绕第二类材料片，以形成多层卷绕型叠置层；
对多层所述卷绕型叠置层进行切割，以形成齿部叠片。
14.根据权利要求13所述的复合式电机定子磁芯的制造方法，其中，卷绕第二类材料片，以形成多层卷绕型叠置层，包括：
卷绕多个第二类材料片，以获得多个第二类材料卷带；以及
将多个所述第二类材料卷带进行叠置，以形成多层卷绕型叠置层。
15.根据权利要求13所述的复合式电机定子磁芯的制造方法，其中，在对多层所述卷绕型叠置层进行切割的过程中，保持每相连两层的卷绕型叠置层之间的连接。
16.根据权利要求13所述的复合式电机定子磁芯的制造方法，其中，在对多层所述卷绕型叠置层进行切割的过程中，切断每相连两层的卷绕型叠置层之间的连接。
17.根据权利要求12所述的复合式电机定子磁芯的制造方法，其中，形成第二类材料部，包括：
切割第二类材料片，以形成多个初步叠置层；
将多个初步叠置层进行叠置，以形成切割堆叠体；以及
对所述切割堆叠体进行切割，以形成多层所述齿部叠片。
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