一種定子磁芯及其制造工藝和包含該定子磁芯的無刷電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種定子磁芯及其制造工藝和包含該定子磁芯的無刷電機，
[0002]特別涉及一種用鐵基非晶材料制作的直流無刷電機定子磁芯。
【背景技術】
[0003]目前的電機，不論是交流還是直流，不論功率大小。全部都是用矽鋼片做，隨著應用領域的擴大，電機的發展越來越向高速大功率方面發展。眾所周知，矽鋼片的電磁特性使它只能使用在最高300HZ的交變頻率，超過這個上限，由于它的鐵損會造成矽鋼片發熱，效率急劇下降，甚至于燒壞線圈。
[0004]鐵基非晶材料因具有優異的高頻特性，極低的鐵損，尤其是他的可疊加性，使得其應用范圍不斷擴大。在大功率方面大有取代鐵氧體的趨勢，然而由于非晶態帶材的極薄特點以及他對溫度和應力的敏感性，鐵基非晶材料制造電機的轉子和定子，在加工工藝方面有很大的困難挑戰。因為鐵基非晶材料通常只有20-26um厚度，在加工成型，熱處理以及粘結等工藝上稍有不慎就會破壞其電磁性能，如:電火花加工因為局部的“火花”溫度使得非晶態材料發生“再結晶”而喪失非晶特性，至使“加工”失敗；固化“粘結”產生的應力也是使得非晶態材料變壞的重要因素，“熱處理”工藝也一樣，稍有不慎就會前功盡棄。目前成功的鐵基非晶材料轉子只有少部分，但對已形狀復雜的定子則尚未見報導。為此，有必要克服上述問題，對傳統定子作進一步改進。
【發明內容】
[0005]本發明的目的旨在提供一種由含鈷和釩的鐵基非晶材料制成的定子磁芯及其制造工藝，其細化了晶粒和增加了材料的韌性，以克服現有技術鐵基非晶材料加工困難的不足之處；此外，包含該定子磁芯的直流無刷電機效率大大提高。
[0006]按此目的設計的一種定子磁芯，其特征在于:定子磁芯由含鈷和釩的鐵基非晶材料制成，所述鐵基非晶材料的組成按重量百分比為:鈷0.8-1.4%、釩0.6-1.2%、硼2.7-3.3%、硅 6.5-8%，余量為鐵。
[0007]按照上述重量百分比的取值范圍，優選方案為:鈷1%、釩0.8%、硼3.2%、硅7.5%，以及鐵 87.5%。
[0008]定子磁芯的真空熱處理工藝為:首先加溫至310°C保溫20-25分鐘，隨后加溫至345°C保溫15-20分鐘，然后加溫至385°C保溫30-35分鐘，最后斷電隨爐冷卻至120 °C出爐。
[0009]定子磁芯熱處理成型后的固化工藝為:加溫至80_90°C后，進入真空浸漆箱，固化劑為V852-12A/B納米聚合環氧膠，5小時后放進110°C烘箱中2小時結束。
[0010]定子磁芯采用冷卻乳化液保護下3500Ypm的金鋼砂輪切割。
[0011]一種包含上述定子磁芯的直流無刷電機，包括轉子軸、前端蓋、外殼、上述的定子磁芯和后端蓋，其特征在于定子磁芯裝配外殼內，定子磁芯內設置有定子線圈，定子磁芯與定子線圈互不接觸，彼此之間形成有絕緣層。
[0012]轉子軸、定子磁芯和定子線圈的軸線彼此重合。
[0013]轉子軸一端設置有轉子軸承。
[0014]本發明的定子磁芯由含鈷和釩的鐵基非晶材料制成，通過增加鈷和釩元素，細化了晶粒并增加了材料的韌性，其不但克服了以往加工成型困難的問題，而且提高了含該定子磁芯的直流無刷電機的效率。經測試，電機轉速由過去的每分鐘12000?15000轉，提高到28000?35000轉，穩定在30000轉，電機不發燙，獲得突破性的進步。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明一實施例的剖視結構示意圖。
[0016]圖2為本發明一實施例的立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。
[0018]本定子磁芯的制造工藝，定子磁芯4由含鉆(Co)和f凡(V)的鐵基非晶材料制成，所述鐵基非晶材料的組成按重量百分比為:鈷(Co)0.8-1.4%、釩(V)0.6-1.2%、硼(B) 2.7-3.3%、硅(Si) 6.5-8%，余量為鐵(Fe)。
[0019]按照上述重量百分比的取值范圍，本實施例優選鈷(Co)l%、釩(V)0.8%、硼(Β)3.2%、硅(Si) 7.5%，以及鐵(Fe) 87.5%。
[0020]本定子磁芯4的真空熱處理工藝為:首先加溫至310°C保溫20-25分鐘，隨后加溫至345°C保溫15-20分鐘，然后加溫至385°C保溫30-35分鐘，最后斷電隨爐冷卻至120°C出爐。
[0021]定子磁芯4經熱處理成型后的固化工藝為:加溫至80_90°C后，進入真空浸漆箱，固化劑為V852-12A/B納米聚合環氧膠，5小時后放進110°C烘箱中2小時結束。
[0022]由于定子磁芯4的機械加工除了要求保證其尺寸的精度以外，還需要保證在整個加工過程中，鐵基非晶材料的任何部位的溫度均不能超過80°C，因此，本定子磁芯4采用冷卻乳化液保護下3500Ypm的金鋼砂輪切割。
[0023]參見圖1-圖2，本含有上述定子磁芯4的無刷電機為直流無刷電機，包括轉子軸1、前端蓋2、外殼3、上述的定子磁芯4、定子線圈5、轉子軸承7和后端蓋8。外殼3呈外徑為26_的圓筒，其上下端分別裝配前端蓋2和后端蓋8，前端蓋2中心設有供轉子軸I突出的圓孔，后端蓋8封閉設置；定子磁芯4裝配于外殼3內，定子線圈5設置于定子磁芯4內，轉子軸1、定子磁芯4和定子線圈5的軸線彼此重合，其中，定子磁芯4與定子線圈5互不接觸，彼此之間形成有絕緣層6，絕緣層6為空氣層；轉子軸I下側大部分插設于外殼3內，其底端裝配轉子軸承7，頂端通過前端蓋2上的圓孔外露，整個無刷電機的長度為65mm。
[0024]以本30W功率的無刷電機為例，通過電源控制電路給出直流的電壓和電流分別為DC24V和DCl.43A，可知輸入功率為34.32ff(P = U.Ι)。同時在無刷電機的輸出端測出其讀數為電壓24V和電流1.25Α，即實際功率為30W(P’ = U’.I’)，再通過比對得到本無刷電機的效率可達87% (Q = P’ /P)。
[0025]上述為本發明的優選方案，本領域普通技術人員對其簡單的變型或改造，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種定子磁芯，其特征在于:定子磁芯由含鈷和釩的鐵基非晶材料制成，所述鐵基非晶材料的組成按重量百分比為:鈷0.8-1.4%、釩0.6-1.2%、硼2.7-3.3%、硅6.5-8%,余量為鐵。2.根據權利要求1所述的定子磁芯，其特征在于所述鐵基非晶材料的組成按重量百分比優選為:鈷I %、釩0.8%、硼3.2%、硅7.5%，以及鐵87.5%。3.根據權利要求1所述定子磁芯的制造工藝，其特征在于所述定子磁芯的真空熱處理工藝為:首先加溫至310°C保溫20-25分鐘，隨后加溫至345°C保溫15-20分鐘，然后加溫至385°C保溫30-35分鐘，最后斷電隨爐冷卻至120°C出爐。4.根據權利要求3所述定子磁芯的制造工藝，其特征在于所述定子磁芯熱處理成型后的固化工藝為:加溫至80-90°C后，進入真空浸漆箱，固化劑為V852-12A/B納米聚合環氧膠，5小時后放進110°C烘箱中2小時結束。5.根據權利要求4所述定子磁芯的制造工藝，其特征在于所述定子磁芯采用冷卻乳化液保護下3500Ypm的金鋼砂輪切割。6.—種直流無刷電機，包括轉子軸(1)、前端蓋(2)、外殼(3)、后端蓋(8)和權利要求1所述的定子磁芯(4)，其特征在于定子磁芯(4)裝配外殼(3)內，定子磁芯(4)內設置有定子線圈(5)，定子磁芯(4)與定子線圈(5)互不接觸，彼此之間形成有絕緣層(6)。7.根據權利要求6所述的直流無刷電機，其特征在于所述轉子軸(I)、定子磁芯(4)和定子線圈(5)的軸線彼此重合。8.根據權利要求7所述的直流無刷電機，其特征在于所述轉子軸(I)一端設置有轉子軸承(7)。
【專利摘要】一種定子磁芯及其制造工藝和包含該定子磁芯的無刷電機，其特征在于：定子磁芯由含鈷和釩的鐵基非晶材料制成，所述鐵基非晶材料的組成按重量百分比為：鈷0.8-1.4％、釩0.6-1.2％、硼2.7-3.3％、硅6.5-8％，余量為鐵。一種直流無刷電機，包括轉子軸、前端蓋、外殼、定子磁芯和后端蓋，定子磁芯裝配外殼內，定子磁芯內設置有定子線圈，定子磁芯與定子線圈互不接觸，彼此之間形成有絕緣層。本發明的定子磁芯由含鈷和釩的鐵基非晶材料制成，通過增加鈷和釩元素，細化了晶粒并增加了材料的韌性，其不但克服了以往加工成型困難的問題，而且提高了含該定子磁芯的直流無刷電機的效率，獲得突破性的進步。
【IPC分類】C22C45/02, H02K15/02, H02K1/02
【公開號】CN104967226
【申請號】CN201510455964
【發明人】梁洪炘
【申請人】梁洪炘
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月28日