非晶合金电机定子铁芯的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电机制造技术领域，特别涉及非晶合金定子铁芯的制备方法。
【背景技术】
[0002]非晶合金材料具有磁导率高、交流铁芯损耗低(铁芯损耗为传统硅钢片的十分之一到五分之一)的优点，在工频变压器、工频电抗器、高频电抗器及变压器、高速电机或多极对数的高频电机领域的应用得到越来越多的关注。比如精密高速磨床用电机极数为4，转速为36000r/min，定子铁芯内基波磁场的交变频率为1200Hz ;电动汽车驱动电机，极数为10，转速为12000r/min时定子电流频率为1000Hz。高速电机或高频电机使用非晶合金材料作为定子铁芯比娃钢片作定子铁芯能够明显降低铁芯损耗，提尚电机效率。但是非晶合金材料对于机械应力比较敏感，加工或装配时过大的机械应力会大大降低非晶合金材料的导磁性會K。
[0003]传统硅钢片电机的定子铁芯通常是在定子冲片的外圆冲压压出两个到多个缺口，在轴向上对多层定子冲片施加一定压力进行叠压的情况下通过在外圆缺口电焊的办法将多层置片固定成完整的定子铁芯。
[0004]还有定子铁芯成型方法是在硅钢片冲片的外圆上均匀分布冲压出多个燕尾槽，多层定子冲片叠压成为定子铁芯，将弹性窄钢板轴向穿入燕尾槽内，在定子铁芯端部将弹性窄钢板折弯成为压紧扣片，从而将多层定子冲片压紧为一个完整的定子铁芯。
[0005]又或者对于定子外径稍大一些的电机，在定子冲片外圆上均匀分布冲压出6或多个长方形槽，多层定子冲片叠压成为定子铁芯，定子铁芯两端靠近外圆处放置钢制圆环形压环，在定子铁芯的轴向长方形槽中放入窄钢板，在两端的圆环形压环外将窄钢板折弯并和压环搭接，在对圆环形压环和定子铁芯施加一定轴向压力的情况下，通过电焊将窄钢板和端部圆环形压环焊接起来，从而使定子铁芯既成为一个整体，又满足一定的叠压系数要求。
[0006]这三种方式压紧定子冲片都存在一定的缺陷，无论是电焊焊接线、还是定子压紧扣片，或者是轴向长方形槽中的窄钢板对定子铁芯外圆的漏磁场来说都相当于鼠笼导条，会产生和定子绕组同样频率的电动势，并直接和定子冲片或定子两端的钢制圆环形压环短接，在定子冲片之间形成额外的电流，增大了定子铁芯的涡流损耗。为了避免定子扣片与定子铁芯的接触，增加额外的涡流损耗，有采用对钢制压紧扣片套绝缘套的方式使扣片与定子铁芯不直接接触。
[0007]对于性能要求较高的硅钢片电机或样机研制阶段，先用经过无水乙醇稀释的缩醛树脂刷涂每片硅钢片的双面各两次，干燥后将多片硅钢片用夹具加压并在一定温度下保持一定时间进行固化，之后经过线切割成为完整的定子铁芯。但是缩醛树脂属于有机树脂，最高温度为155摄氏度，不适合非晶合金350摄氏度及以上的热处理。
[0008]传统硅钢片定子铁芯与电机机座和冷却水套的装配方法是在机座或冷却水套上径向安装一个或多个螺钉顶丝直接对定子铁芯外圆施加径向力，以防止定子铁芯轴向和径向串动。
[0009]美国!101165^￥611公司1986年的专利￥099/66624公布了一种高效径向磁通的非晶合金定子，该定子用不同长度的带材叠加成弧形或C形后浸渍固化成带有向内径向方向的齿状定子。该方法形成的定子结构在离散的非晶态薄片之间包含有大量的气泡，增加了磁路的磁阻，部分抵消了非晶合金材料高导磁率的优势，电机运行时需要更多的励磁磁动势或励磁电流。
[0010]德国专利DE2805435和DE2805438公开了一种制备非晶铁芯定子的方法，是将定子分成绕线片和极靴，非磁性材料被插入到绕线片和极靴之间的连接处，绕线片中的叠片通过焊接彼此连接。这种连接方法增加了有效间隙，并相应提高了磁路的磁阻。另外，这种方法使用焊接连接非晶态金属叠片将使非晶态金属在结合处和附近再结晶，从而增加定子中的磁阻和铁损。
[0011]发明专利CN201010211940.7以常规非晶合金粉末为原料，将非晶合金粉末与粘接剂充分混合，再将混合粘接剂后的非晶合金粉末置于模具中加压成型为非晶合金定子铁芯。该非晶合金定子铁芯制备方法材料的利用率高，废料少。但对于定子槽型比较复杂的定子铁芯制造起来具有一定难度。该非晶合金定子铁芯外圆光滑，发明专利CN201010211940.7没有提供与电机机座或冷却水套固定的方法。
[0012]专利CN2008100007282.2公布了一种高速电机用非晶合金定子铁芯的制备方法，将非晶合金带材经过切割、叠压形成具有预定厚度的非晶合金片层叠棒，对层叠棒进行退火、粘结剂浸渍、固化后进行切割，形成所需形状和尺寸的定子铁芯。该方法在定子铁芯热处理完成后进行切割，又会引入新的机械应力，降低了非晶合金材料的导磁性能。该专利制备的定子铁芯外圆光滑，并没有提供定子铁芯与电机机座或冷却水套之间的固定方法。
【发明内容】
[0013]本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种非晶合金带材定子铁芯的制备方法。
[0014]具体技术方案为:
[0015]非晶合金定子铁芯的制备方法，包括以下过程:
[0016](I)将非晶合金带材剪切成为预定尺寸的多片非晶合金片；
[0017](2)同时剪裁多片同样尺寸金属薄片，所述的金属薄片材质为以下一种:高频硅钢片、高强度铝合金薄片或镁合金薄片，在金属薄片中心位置开设圆孔，并去毛刺；
[0018](3)非晶合金片和金属薄片表面涂覆稀释的无机高温胶水，胶水的厚度小于I微米；
[0019](4)将多片非晶合金片叠压成多层叠片，多层叠片内每间隔一定厚度夹有多片金属薄片;在多层叠片的最外的两端面贴多片金属薄片形成复合叠片，最外端面的金属薄片外侧面的不涂胶水；
[0020](5)将复合叠片用一对铝合金板或环氧树脂玻璃层压板夹紧，并施加压强，在高温烘箱中进行固化；
[0021](6)对固化完成的复合叠片从最外侧的金属薄片圆孔位置用电火花方法轴向加工小圆孔，小圆孔直径小于或等于金属薄片的圆孔，小圆孔轴向贯穿整个复合叠片；
[0022](7)用线切割方法按定子铁芯设计尺寸将复合叠片切割成定子铁芯，即切割出定子内圆、定子齿槽、定子外圆及外圆上的半圆形定位槽；
[0023](8)对切割完成后的定子铁芯进行退火热处理，退火热处理时在定子铁芯圆周方向施加磁场，或施加和电机实际运行时磁力线方向相同的磁场；
[0024](9)对经过热处理并冷却的定子铁芯喷涂防锈剂。
[0025]本发明的提供的非晶合金定子铁芯的制备方法与现有技术相比，具有以下特点:
[0026]由于非晶合金材料非常硬，并且脆，因此不适合用冲压、切削、钻等常规机械加工方法加工，采用电火花加工方法。
[0027]非晶合金材料的导磁性能对机械应力非常敏感。非晶合金定子铁芯的两端和中间增加高频硅钢片、高强度铝合金薄片或镁合金薄片，增加了非晶合金定子齿顶和铁芯端部齿的机械强度，减小了定子铁芯在嵌线过程中槽楔及绕组端部整形引起的机械应力对非晶合金定子磁性能产生的不利影响。
[0028]用高温无机胶水粘接非晶合金片，使得定子铁芯在加工完成后热处理时能够耐高温O
[0029]整个定子铁芯加工完成后再进行热处理，如果提前先热处理，后续加工会带来新的机械应力；
[0030]定子外圆上切割出定位槽，并用环氧玻璃纤维、或聚四氟乙烯或改性尼龙PA66等不导磁圆柱销钉与电机冷却水套或定子机座固定，使得定子铁芯与机座或冷却水套是多点接触，既在圆周方向上传递了扭矩，使定子铁芯不会在圆周方向上串动，又避免了传统固定方法的局部受力对定子铁芯导磁性能的影响。
【附图说明】
[0031 ]图1是实施例非晶合金定子铁芯叠压工艺示意图。
[0032]图2是实施例非晶合金定子铁芯的截面图。
[0033]图3是实施例两端和中间增加高频硅钢片的非晶合金定子铁芯左视图。
[0034]图4是实施例非晶合金定子铁芯热处理时施加圆周方向磁场的紫铜薄壁圆筒的示意图。
[0035]图5是实施例两端为高频硅钢片、中间增加铝合金薄片的非晶合金定子铁芯左视图。
[0036]图6是实施例非晶合金定子铁芯热处理时施加旋转磁场用内定子截面图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和优选实施例对本发明说明如下:
[0038]实施例1
[0039]根据本发明的方法，非晶合金定子铁芯制备方法的具体步骤如下:
[0040]I)将非晶合金Fe83.5B15Cm.5带材剪切成为经过剪切成长250mm、宽140mm的多片非晶合金片。
[0041]2)同时剪裁15片长250mm、宽140_、厚度为0.2mm的高频硅钢片，并在高频硅钢片中心线相距125_的地方用开孔钻头钻两个直径均为20_的圆孔，并去毛刺。
[0042]3)用耐温为500摄氏度的硅酸盐无机高温胶水刷涂非晶合金片和高频硅钢片，通过在高温胶水中加入浓度大于96%以上的无水乙醇调整高温胶水的浓度，保证非晶合金片、高频硅钢片每面涂刷胶水的厚度小于I微米。其中有两片高频硅钢片只单面刷涂高温胶水。涂刷高温胶水前，需要将非晶合金片和高频硅钢片预热到60摄氏度。
[0043]4)将多片涂刷高温胶水的非晶合金片叠压成多层叠棒I，叠压非晶合金时，在多层叠棒I的两端各放置五片高频硅钢片5，其中两片单面涂胶水高频硅钢片的不涂胶面朝铁芯的外端。
[0044]5)叠压非晶合金片时，在非晶合金多层叠棒I的中间位置，轴向长度