专利名称：层压铁芯及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种层压铁芯及其制备方法。
背景技术：
通常，马达例如发电机、电动马达等等形成为具有在壳(外壳、箱、罐、壳体等等)内将缠绕物(或线圈)插入到转子铁芯(rotor core)和定子铁芯(stator core)的结构。在这种情况下，就转子铁芯和定子铁芯而言，将硅薄膜钢板(silicon thin filmsteel plate)穿孔形成铁芯(core)，以及层压多个铁芯，并且这里，所述铁芯层压成在铁芯之间形成气隙。然而，当使用层压的硅钢板时，涡流损耗高，效率降低，并且铜的使用量增加。因此，为了解决这个问题，在制备铁芯时，已经提出使用磁性粉末材料的方法。日本专利特许公开No. 1994-245456中公开了通过将铁芯形成为软磁性金属基粉末的模塑产品来减少铁芯之间磁路中的磁阻并提高效率的方法。然而，当完整地形成所述铁芯时，就像使用磁性粉末材料的模塑产品等，由于机械强度降低而产生了致命的问题。
发明内容
本发明致力于提供一种通过层压软磁性复合材料(soft magnetic composites)从而充分利用所述软磁性复合材料的特性并提高机械强度而制备的层压铁芯及其制备方法。根据本发明的优选实施方式，提供了用于包括电动马达(electric motor)在内的马达(motor)的层压铁芯，其中，所述铁芯是由软磁性复合材料形成的，并且所述铁芯具有一个或多个单元层压体(unit laminates)层压在一起的结构。可以在所述软磁性复合材料层压结构中的所述单元层压体之间层压有绝缘层。所述软磁性复合材料层压结构中的每个所述单元层压体在层压方向可以具有1_以下的厚度。根据本发明的第一种优选实施方式，提供一种制备层压铁芯的方法，该方法包括通过旋涂(spin-coating)法使用软磁性复合材料形成单元层压体；以及在与厚度同向的方向(thicknesswise direction)层压多个单兀层压体。可以在所述单元层压体之间进一步层压绝缘层。每个所述单元层压体在层压方向可以具有1_以下的厚度。
根据本发明的第二种优选实施方式，提供一种制备层压铁芯的方法，该方法包括通过狭缝式模具涂覆法(slot die coating method)使用软磁性复合材料形成单元层压体；以及在与厚度同向的方向层压多个单元层压体。可以在所述单元层压体之间进一步层压绝缘层。每个所述单元层压体在层压方向可以具有1_以下的厚度。根据本发明的第三种优选实施方式，提供一种制备层压铁芯的方法，该方法包括通过丝网印刷法使用软磁性复合材料形成单元层压体；以及在与厚度同向的方向层压多个单元层压体。可以在所述单元层压体之间进一步层压绝缘层。每个所述单元层压体在层压方向可以具有1_以下的厚度。
图1A是根据本发明的一种实施方式采用层压铁芯的定子铁芯的透视图；图1B是根据本发明的另一种实施方式采用层压铁芯的定子铁芯的透视图；图2是显示根据本发明的第一种实施方式形成层压铁芯的方法的示意图；图3是显示根据本发明的第二种实施方式形成层压铁芯的方法的示意图；图4是显示根据本发明的第三种实施方式形成层压铁芯的方法的示意图；图5是显示根据本发明的第四种实施方式通过使用凹版棍印刷(Gravure rollprinting)形成层压铁芯的方法的视图。
具体实施例方式以下结合附图的描述将使本发明的各种特点和优势更明显。在本发明的说明书和权利要求书中所使用的术语和词语不应理解为限于典型意义或字典上的定义，而应该基于发明人可以依照其适当地定义术语的概念以最适当地描述他或她知道实施本发明的最佳方法的原则，理解成具有与本发明的技术范围相关的意义和概念。以下结合附图的详细描述将更清晰地理解本发明的上述目的以及其它目的、特点和优势。在本说明书中，添加参考数字到整个附图的组件，值得注意的是，同样的参考数字标示同样的组件即使组件显示在不同的图中。在说明书中，术语“第一”、“第二”、“一个表面”、“另一个表面”等用于区别一个部件和另一个部件，并且所述部件不受上述术语限制。在本发明的描述中，将相关已知功能或配置的详细描述省略以免掩盖本发明的主旨。以下，将结合附图详细描述本发明的优选实施方式。图1A是根据本发明的一种实施方式采用层压铁芯的定子铁芯的透视图，以及图1B是根据本发明的另一种实施方式采用层压铁芯的定子铁芯的透视图。图2是显示根据本发明的第一种实施方式形成层压铁芯的方法的示意图，图3是显示根据本发明的第二种实施方式形成层压铁芯的方法的示意图，以及图4是显示根据本发明的第三种实施方式形成层压铁芯的方法的示意图。根据本发明的实施方式用于马达例如电动马达等的层压铁芯是由磁性粉末材料制成的，并且被配置成具有一个或多个单元层压体层压在一起的结构。
根据本发明的实施方式的用于层压铁芯的磁性粉末材料(例如软磁性复合材料(SMC))用作电动装置的感应器、定子、转子、驱动器、传感器以及变压器铁芯的材料。通常，所述软磁性铁芯例如电动装置的转子和定子是由堆叠的钢层压体(stacked steellaminates)形成的。所述软磁性复合材料(SMC)是由软磁性颗粒制成的。通常，所述软磁性复合材料(SMC)是基于涂覆有电绝缘材料的铁基颗粒。即，软磁性复合组件是通过将颗粒与选择性地粘接剂或润滑剂一起压缩来制备的，所述颗粒通过使用粉末冶金工艺而是绝缘的。因为所述软磁性复合材料通过使用粉末冶金技术而能够容纳三维磁通量，并且具有通过压缩工艺形成的三维形式，因此能够制备具有较高自由度的SMC组件。并且，软磁性粉末(或金属粉末)颗粒具有各种形状例如三维形状(例如，多面的形状例如长方形等、椭圆形形状例如球形等、类圆柱形状、类圆环形状等等)和二维薄膜形状(例如，类薄层芯片形状、类薄片形状等等)，并且聚酰胺基树脂等在所述软磁性粉末颗粒之间充当粘接剂以保持结构强度和形状。尤其是在非晶态软磁性粉末颗粒的情况下，聚酰胺基树脂等在具有确定的三维形状或二维薄膜形状的粉末颗粒之间充当粘接剂以保持结构强度和形状。然而，用所述软磁性复合材料形成的铁芯具有与现有制备的铁芯相比强度下降的问题。因此，在本发明的实施方式中，制备了使用这样的软磁性复合材料的具有层压结构的铁芯。也就是，通过使用所述软磁性复合材料形成单元层压体，并且在与厚度同向的方向层压制得的单元层压体以制备铁芯。这里，所述单元层压体形成为具有1_以下的厚度，以及层压多个薄单元层压体以由此进一步提高机械强度。图1A是根据本发明的实施方式通过使用软磁性复合材料形成的具有层压结构的定子铁芯10的透视图。因为所述定子铁芯10通过使用所述软磁性复合材料形成，因此具有减少或防止涡流损耗以及提高效率等作用，并且因为所述定子铁芯10形成为具有层压结构，因此能具有提高的机械强度。尤其是在形成具有层压结构的铁芯10时，单元层压体11具有O.1mm以下的厚度。因此，因为所述铁芯10是通过层压每个具有O.1mm以下厚度的单元层压体11而制备的，因此所述铁芯10能够具有进一步提高的机械强度，并且能够通过所述SMC防止涡流损耗，因此提高效率。如图1B所示，通过层压单元层压体21形成使用软磁性复合材料具有层压结构的铁芯20，并且在这种情况下，在所述单元层压体21之间形成绝缘层22。并且，当磁性材料暴露于各种磁场时，由于磁滞现象和涡流损耗导致磁性材料的能量损耗。所述磁滞损耗与交变磁场的频率成正比，而所述涡流损耗与频率的平方成正比。因此，所述涡流损耗是值得注意的，并且在降低涡流损耗时期望提高电阻以保持低水平的磁滞损耗。为了提高电阻，可以用绝缘材料涂覆或通过薄膜涂覆粉末颗粒。根据本发明的实施方式可以将镍基合金中的钥坡莫合金(Moly-permalloy)粉末(MPP) (81% N1-17% Fe-2% Mo)以及作为铁基合金的铁硅铝磁合金(SENDUST) (85%Fe-9. 5% /s1-5. 5% Al)用作软磁性复合材料，但是本发明并没有限定于此，当然，本领域技术人员可以选择各种材料用作所述软磁性复合材料的材料。图2至图4是显示形成层压铁芯的方法的示意图。将参考图2至图4描述制备具有层压结构的铁芯的方法。
图2是显示根据本发明的第一种实施方式使用旋涂法形成层压铁芯的方法的示意图。关于使用旋涂法的方法，通常使用旋涂装置进行旋涂，涂料液体含有具有如图2说明的基本结构的软磁性复合材料。根据图2，所述旋涂装置包括用于提供含有软磁性复合材料的涂料液体的喷嘴31、与杯35相连接并校验支架33的夹盘32、以及用于使所述夹盘32和所述支架33 —起旋转的马达36。所述旋涂法的目的尤其是使所述单元层压体的厚度均匀。所述旋涂法包括均质化步骤以及后续的干燥步骤。在所述均质化步骤中，为了均匀地施用含有软磁性复合材料的涂料液体，所述支架根据期望的单元层压体的厚度通过选择预设旋转速度、预定旋转时间(duration)、以及预设旋转速度和确定的旋转时间的平方来旋转。在所述干燥步骤中，所述支架33以低于在所述均质化步骤期间的所述预设旋转速度的旋转速度旋转，因此，由所述软磁性复合材料形成单元层压体。可以在与厚度同向的方向层压多个单元层压体以制备具有层压结构的铁芯。图3是显示根据本发明的第二种实施方式使用丝网印刷法形成层压铁芯的方法的示意图。通过丝网印刷法，通过使用印刷刮板42将含有软磁性复合材料的涂料液体41紧紧地附着到网板43上以形成单元层压体。这里，当然，通过调整所述网板43的模型(pattern)的形状能够形成适合于制备铁芯的所述单元层压体。并且，这种方法由于通过所述网板43能够制备铁芯形状的模型而具有优势。图4是显示根据本发明的第三种实施方式使用狭缝式模具涂覆法形成层压铁芯的方法的示意图。 狭缝式模具涂覆法指的是提供液化的流体(浆体、粘合剂、硬化涂层剂、陶瓷等)到具有通过流变学设计的内部的称为狭缝式模具的上模板和下模板之间的空间内，并且通过使用无脉动泵(pulseless pump)或活塞泵加工，以在材料、膜、玻璃板或薄板的前进方向的与宽度同向的方向以均一的厚度从液体供应管涂覆供应的流体。如图4所示，通过狭缝模具52的喷嘴53将含有软磁性复合材料的涂料液体51应用到上表面55形成单元层压体层54。通过在与厚度同向的方向上层压多个如此形成的单元层压体层54来制备具有层压结构的铁芯。图5是显示根据本发明的第四种实施方式通过使用凹版辊印刷形成层压铁芯的方法的示意图。如图5所示，在铜板棍(plate roller)63的表面上形成模型区域(patternregion) 63a,凭借下棍63通过使用刀片65将含有软磁性复合材料的涂料液体64注入到上辊61和下辊63之间的基础基板62上，如此实现具有期望的二维图案的软磁性铁芯形状，然后，通过使用层压装置三维层压所述软磁性铁芯形状从而制备具有三维形状的软磁性铁
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Λ ο根据本发明的优选实施方式，因为通过使用软磁性复合材料形成马达例如发电机等的铁芯，能够防止润流损耗，因而提闻效率。并且，因为通过层压所述软磁性复合材料制备所述铁芯，能够提高由软磁性复合材料形成的所述铁芯的机械强度。并且，因为通过使用所述软磁性复合材料形成所述铁芯，能够提高所述铁芯在设计上的自由度。另外，因为通过使用所述软磁性复合材料形成所述铁芯，能够减少铜的使用量。虽然为了说明的目的公开了本发明的优选实施方式，但这些优选实施方式是为了明确地解释本发明，因此根据本发明的层压铁芯及其制备方法并不限定于此，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离随附的权利要求书中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、补充和替换都是可能的。因此，任何以及全部的修改、变型或等同设置也应理解为属于本发明的范围内，并且通过附随的权利要求书将公开本发明的详细范围。
权利要求
1.一种用于包括电动马达在内的马达的层压铁芯， 其中，铁芯是由软磁性复合材料形成的，并且所述铁芯具有一个或多个单元层压体层压在一起的结构。
2.根据权利要求1所述的层压铁芯，其中，在所述软磁性复合材料的层压结构中的单元层压体之间层压有绝缘层。
3.根据权利要求1所述的层压铁芯，其中，所述软磁性复合材料的层压结构的每个所述单元层压体在层压方向具有Imm以下的厚度。
4.一种制备层压铁芯的方法，该方法包括 通过旋涂法使用软磁性复合材料形成单元层压体；以及 在与厚度同向的方向层压多个单元层压体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述单元层压体之间进一步层压绝缘层。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，每个所述单元层压体在层压方向具有Imm以下的厚度。
7.一种制备层压铁芯的方法，该方法包括 通过狭缝式模具涂覆法使用软磁性复合材料形成单元层压体；以及 在与厚度同向的方向层压多个单元层压体。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述单元层压体之间进一步层压绝缘层。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，每个所述单元层压体在层压方向具有Imm以下的厚度。
10.一种制备层压铁芯的方法,该方法包括 通过丝网印刷法使用软磁性复合材料形成单元层压体；以及 在与厚度同向的方向层压多个单元层压体。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述单元层压体之间进一步层压绝缘层。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，每个所述单元层压体在层压方向具有Imm以下的厚度。
全文摘要
本发明公开了一种用于包括电动马达在内的马达的层压铁芯及其多种制备方法，其中，铁芯是由软磁性复合材料形成的，并且所述铁芯具有一个或多个单元层压体层压在一起的结构。因为所述铁芯是通过层压软磁性复合材料制备的，所以，能够提高由所述软磁性复合材料形成的铁芯的机械强度。
文档编号H02K1/12GK103036324SQ20111044993
公开日2013年4月10日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年9月28日
发明者金昶成, 李根洪, 裴汉京, 崔昌焕, 沈智慧 申请人:三星电机株式会社