一种耐静电高强插接型硅钢片及其制造方法与流程

本发明涉及电机、马达部件领域，具体涉及一种耐静电高强插接型硅钢片及其制造方法。

背景技术

目前,高效电机已成为中小型电机发展和应用的主流,尤其是欧美等工业发达国家对节约能源及环境保护非常关注。传统的风力发电机定子是通过多片一体裁剪成型的抗硅钢片叠置压固而成的，由于硅钢片为环形结构，硅钢片裁剪成型时浪费大量材料。现有设计中，也有通过多个扇形的硅钢片单元焊接而成，虽然解决了浪费材料的问题，但其具有内应力，焊接的强度不如一体成型强度高；除此以外现有的硅钢片不能有效防静电，满足不了客户的要求。因此，很多设计中都对硅钢片的外表面进行了静电涂层处理，无形中增加了工序的复杂性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种耐静电高强插接型硅钢片及其制造方法，通过异形孔及销插接后再冲压提高了硅钢片单元的连接强度，通过适当的热处理改善冲压后的力学性能，通过添加耐静电颗粒物增强了硅钢片本体的耐静电性能。本发明的目的是这样实现的：

一种耐静电高强插接型硅钢片，包括多个相互插接的硅钢片单元，所述硅钢片单元包括内弧板和外弧板；内弧板和外弧板同心，并且外弧板的弧长大于内弧板的弧长；内弧板和外弧板之间具有两个筋板，以使得所述两个筋板中间与内弧板，外弧板之间形成空腔，左侧筋板的左侧与内弧板，外弧板之间形成敞开的左半腔一，右侧筋板的右侧与内弧板，外弧板之间形成敞开的右半腔一；所述内弧板和外弧板的端面处均设置有异形孔；垂直于所述异形孔位置处的内弧板和外弧板的板面上贯穿设置有第一销孔和第二销孔；所述硅钢片单元之间通过异形孔与异形轴插接并通过销锁定后冲压成型0.25～0.38mm厚的硅钢片；所述硅钢片内含有平均粒径为0.2μm～0.5μm百分比为2.5～4.6wt％二氧化硅颗粒，平均粒径为0.2μm～0.5μm百分比为1.6～2.3wt％粒氧化铝颗粒以及平均粒径为0.05μm～0.1μm百分比为1.2～1.5wt％碳化钛颗粒。

本发明进一步地实施方式中，所述硅钢片的组份还包括0.003～0.05wt％的碳，2.1～2.5wt％的硅，1.05～1.5wt％锰，0.02～0.06wt％的铝，0.01～1wt％的锡，0.03～0.4wt％的铜，0.003～0.02wt％的氮，0.03～0.06wt％钛，0.001～0.008wt％的硫，0.04—0.06％wt的镍。

本发明进一步地实施方式中，所述硅钢片单元还包括翼板，所述翼板位于外弧板的外侧，与外弧板之间通过翅片连接；所述翅片与翼板和外弧板之间的两侧形成敞开的半腔二；所述翅片的宽度大于筋板的宽度，所述翼板的长度小于等于外弧板的弧长，大于内弧板的弧长。

本发明进一步地实施方式中，所述异形孔为八边形孔，并且其中四个不相邻的边上具有凸角部，所述异形轴为与异形孔形状对应的柱型，异形轴的两个端部位置分别开设有贯通的销孔三，每个销孔三分别对应一侧的硅钢片单元。

本发明还包括一种制造耐静电高强插接型硅钢片的方法，包括如下步骤：

1)加工硅钢片单元坯料：通过模具铸造硅钢片单元坯件，铸造后的坯件在450℃～500℃的温度下保温2～2.5小时；

2)抛光处理：将硅钢片单元坯件通过水射流分两次抛光处理；首次抛光射流液为水6.3～8.5份、研磨颗粒3～5份、聚丙烯酸钠0.03～0.2份、过硫酸钠2.5～3份和亮氨酸1～2份配比而成；喷射压力：1.3～1.5mpa，喷枪头与坯件的距离：15～25cm，喷射流与坯件夹角：45～60度。喷砂时间：15～20分钟。第二次抛光喷射液为水8.3～10.5份、研磨颗粒1～3份和亮氨酸1～2份配比而成；喷射压力：0.5～0.8mpa，喷枪头与坯件的距离：15～25cm，喷射流与坯件夹角：45～60度，喷砂时间：15～20分钟。

3)加工销孔：对抛光后的硅钢片单元坯件进行钻孔得到硅钢片单元，硅钢片单元的厚度为0.6～0.8mm；

4)冲压成型：将硅钢片单元之间通过异形孔与异形轴(13)插接并通过销锁定后，再经过两道冲压工艺成型0.25～0.38mm厚的硅钢片；第一道冲压力为392～405kn，冲压后硅钢片的厚度为0.4～0.55mm；第二道冲压力为415～455kn，冲压后硅钢片的厚度为0.25～0.38mm；

5)热处理：将冲压后的硅钢片放入保温炉进行加热处理，升温速度800℃/小时，温度控制在500～600℃，保温1～2小时后，将硅钢片从炉内取出进行自然冷却。

本发明进一步地实施方式中，所述研磨颗粒为粒径50～60μm的钻石、碳化硼、碳化硅、锆石、石榴石或石英中的一种或几种混合物。

本发明至少具有以下有益效果：

通过异形孔及销插接后再冲压提高了硅钢片单元的连接强度；

不需要额外地进行防静电处理，在硅钢片本体中通过添加耐静电颗粒物：平均粒径为0.2μm～0.5μm百分比为2.5～4.6wt％二氧化硅颗粒，平均粒径为0.2μm～0.5μm百分比为1.6～2.3wt％粒氧化铝颗粒以及平均粒径为0.05μm～0.1μm百分比为1.2～1.5wt％碳化钛颗粒增强了硅钢片本体的耐静电性能。

为了适应防静电颗粒物并提高本体的强度，硅钢片的组份还包括0.003～0.05wt％的碳，2.1～2.5wt％的硅，1.05～1.5wt％锰，0.02～0.06wt％的铝，0.01～1wt％的锡，0.03～0.4wt％的铜，0.003～0.02wt％的氮，0.03～0.06wt％钛，0.001～0.008wt％的硫，0.04—0.06％wt的镍。

内弧板和外弧板的设置以及其形成的半空腔使得硅钢片在铸造的过程中脱模方便，双弧板也增加了结构的强度，同时半空腔使得两个硅钢片连接部位接触面积尽量小，提高了连接的可靠性。可以用来进一步地制造电机的定子。

硅钢片单元还设置翼板位于外弧板的外侧，与外弧板之间通过翅片连接；所述翅片与翼板和外弧板之间的两侧形成敞开的半腔二；所述翅片的宽度大于筋板的宽度，所述翼板的长度小于等于外弧板的弧长，大于内弧板的弧长。这样的设置一方面是使得硅钢片单元能够用于进一步地制造电子的转子，同时半腔二以及翼板的长度使得后续导电线的缠绕更加方便。

异形孔和异形轴以及插销的连接方式使得硅钢片的连接更加紧固，通过插销锁紧防止冲压过程中硅钢片之间脱离或存在缝隙。

在制造过程中，铸造后的坯料在450℃～500℃的温度下保温2～2.5小时使得内部组份更均匀稳定。

通过两次喷射抛光使得坯料表面平整光滑，首次抛光为粗抛光，目的是去除表面毛刺和不平整处，二次抛光为精抛光，使得表面更加平整光滑，同时冲洗残留的首次抛光液体。

通过两次冲压，避免了一次成型造成的内应力集中，以及内部微裂纹的存在。

通过回火处理，使得硅钢片的力学性能稳定，增强了使用寿命。

附图说明

图1是硅钢片单元的一种实施例示意图；

图2是图1成型后的硅钢片整体的示意图；

图3是硅钢片单元的另一种实施例示意图；

图4是图3成型后的硅钢片整体的示意图；

图5是图4中a-a剖面图；

图6是图5中b处放大图；

图7是异形轴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

图1示出了本发明的硅钢片单元的一种实施例示意图，包括多个相互插接的硅钢片单元，所述硅钢片单元包括内弧板1和外弧板2；内弧板1和外弧板2同心，并且外弧板2的弧长大于内弧板1的弧长；这样使得硅钢片单元组成的硅钢片为一个整圆形结构；进一步地，为了提高整体的强度，内弧板1和外弧板2之间具有两个筋板3，以使得所述两个筋板3中间与内弧板1，外弧板2之间形成空腔7，左侧筋板的左侧与内弧板1，外弧板2之间形成敞开的左半腔一，右侧筋板的右侧与内弧板1外弧板2之间形成敞开的右半腔一6；两个敞开的半腔与另一硅钢片单元可以组成一个完整的空腔，敞开的半腔使得硅钢片单元铸造过程中更容易脱模；为了增加单元连接后的强度和整体性，所述内弧板1和外弧板2的端面处均设置有异形孔11；参见图4中，垂直于所述异形孔11位置处的内弧板1和外弧板的板面上贯穿设置有第一销孔4和第二销孔5；所述硅钢片单元之间通过异形孔与异形轴13插接并通过销锁定后冲压成型0.25～0.38mm厚的硅钢片；

为了避免额外地进行防静电涂层处理，在硅钢片本体中通过添加耐静电颗粒物：所述硅钢片内含有平均粒径为0.2μm～0.5μm百分比为2.5～4.6wt％二氧化硅颗粒，平均粒径为0.2μm～0.5μm百分比为1.6～2.3wt％粒氧化铝颗粒以及平均粒径为0.05μm～0.1μm百分比为1.2～1.5wt％碳化钛颗粒。上述的颗粒物细小而均匀分散在硅钢片内部，能够起到防静电的作用，同时一定程度上提高了本体的强度。

上述的硅钢片组成为一个整体后构成了如图2所述的硅钢片，进一步地可以用来制作电子的定子。

为了适应防静电颗粒物并提高本体的强度，硅钢片的组份还包括0.003～0.05wt％的碳，2.1～2.5wt％的硅，1.05～1.5wt％锰，0.02～0.06wt％的铝，0.01～1wt％的锡，0.03～0.4wt％的铜，0.003～0.02wt％的氮，0.03～0.06wt％钛，0.001～0.008wt％的硫，0.04—0.06％wt的镍。

碳使得扩大γ相区使相变温度降低，碳含量高会迫使成品退火温度降低，晶粒长大不充分，铁损增高。强度硬度提高，加工及脱碳困难，过低时，则在硅含量较高时不易发生相变，热轧时晶粒粗大。

硫含量过高时可降低二次再结晶的开始温度，使钢的磁性能恶化；较低时可使取向晶粒的数量增加，减小二次再结晶晶粒尺寸，改善硅钢磁性能，并且可与mn形成mns抑制剂，一定程度上影响初次再结晶晶粒尺寸。

氮使硅钢中形成抑制剂aln，抑制剂弥撒分布时，可使冷轧后具有适当的精细组织，有助于确保初次再结晶晶粒尺寸；过高时一方面容易在铸坯表面产生气泡缺陷，一方面会使初次再结晶晶粒变得过于细小，使高斯晶粒的生长受到影响，比例含量不易控制，过低时抑制力不足；

锰与硫形成mns，可防止沿晶界形成低熔点的fes所引起的热脆现象，因此要保证一定量的mn来改善热轧塑性。mn固溶在钢中可提高电阻率，提高电阻率程度相当于硅的1/2，而降低程度低于硅和铝。

添加适量的钛，与mn在硅钢中的复合作用，可以保证成品的高频铁损低，提高电驱动电机的效率，也可以改善成品织构提高磁感，进而提高电驱动电机单位电流的输出转矩。

如图3-7所示，所述硅钢片单元还包括翼板8，所述翼板8位于外弧板2的外侧，与外弧板2之间通过翅片9连接；所述翅片9与翼板8和外弧板2之间的两侧形成敞开的半腔二10；所述翅片9的宽度大于筋板3的宽度，所述翼板8的长度小于等于外弧板2的弧长，大于内弧板1的弧长。这样的设置一方面是使得硅钢片单元能够用于进一步地制造电子的转子，由于翼板的长度小于等于外弧板2的弧长，并且位于外弧板的外侧，因此成型后的转子，翼板之间并没有完全相连，半腔之间也没有构成封闭的腔体，这样是使得后续导电线的缠绕更加方便。

为了进一步提高硅钢片单元插接的可靠性以及防止冲压过程中硅钢片之间脱离或存在缝隙，所述异形孔12为八边形孔，并且其中四个不相邻的边上具有凸角部12，所述异形轴13为与异形孔12形状对应的柱型，异形轴13的两个端部位置分别开设有贯通的销孔三14，每个销孔三14分别对应一侧的硅钢片单元。

实施例二

还包括一种制造实施例一中硅钢片的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)加工硅钢片单元坯料：通过模具铸造硅钢片单元坯件，铸造后的坯件在450℃～500℃的温度下保温2～2.5小时；

2)抛光处理：将硅钢片单元坯件通过水射流分两次抛光处理；首次抛光射流液为水6.3～8.5份、研磨颗粒3～5份、聚丙烯酸钠0.03～0.2份、过硫酸钠2.5～3份和亮氨酸1～2份配比而成；喷射压力：1.3～1.5mpa，喷枪头与坯件的距离：15～25cm，喷射流与坯件夹角：45～60度，喷砂时间：15～20分钟。第二次抛光喷射液为水8.3～10.5份、研磨颗粒1～3份和亮氨酸1～2份配比而成；喷射压力：0.5～0.8mpa，喷枪头与坯件的距离：15～25cm，喷射流与坯件夹角：45～60度，喷砂时间：15～20分钟。

3)加工销孔：对抛光后的硅钢片单元坯件进行钻孔得到硅钢片单元，硅钢片单元的厚度为0.6～0.8mm；

4)冲压成型：将硅钢片单元之间通过异形孔与异形轴(13)插接并通过销锁定后，再经过两道冲压工艺成型0.25～0.38mm厚的硅钢片；第一道冲压力为392～405kn，冲压后硅钢片的厚度为0.4～0.55mm；第二道冲压力为415～455kn，冲压后硅钢片的厚度为0.25～0.38mm；

5)热处理：将冲压后的硅钢片放入保温炉进行加热处理，升温速度800℃/小时，温度控制在500～600℃，保温1～2小时后，将硅钢片从炉内取出进行自然冷却。

所述研磨颗粒为粒径50～60μm的钻石、碳化硼、碳化硅、锆石、石榴石或石英中的一种或几种混合物。

在制造过程中，铸造后的坯料在450℃～500℃的温度下保温2～2.5小时使得内部组份更均匀稳定。

通过两次喷射抛光使得坯料表面平整光滑，首次抛光为粗抛光，目的是去除表面毛刺和不平整处，二次抛光为精抛光，使得表面更加平整光滑，同时冲洗残留的首次抛光液体。

通过两次冲压，避免了一次成型造成的内应力集中，以及内部微裂纹的存在。

通过回火处理，使得硅钢片的力学性能稳定，增强了使用寿命。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。