复合型电机定子磁芯及其制造方法与流程

本发明涉及电机定子领域，具体涉及一种复合型电机定子磁芯及其制造方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、因此，需要一种复合型电机定子磁芯设计方案。

技术实现思路

1、本技术的一个优势在于提供了一种复合型电机定子磁芯及其制造方法，其中，本技术提供了一种复合型电机定子磁芯的结构设计方案，所述复合型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；所述复合型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。

2、本技术的另一个优势在于提供了一种复合型电机定子磁芯及其制造方法，其中，所述复合型电机定子磁芯中，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。

3、本技术的又一个优势在于提供了一种复合型电机定子磁芯及其制造方法，其中，在所述复合型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。

4、为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本技术的一个方面，提供了一种复合型电机定子磁芯，其包括：

5、第一磁芯形成部，所述第一磁芯形成部具有至少一嵌套孔；和

6、第二磁芯形成部，所述第二磁芯形成部位于所述第一磁芯形成部的嵌套孔内；

7、其中，所述第一磁芯形成部的制成材料与所述第二磁芯形成部的制成材料不同。

8、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第一磁芯形成部的制成材料为硅钢材料，所述第二磁芯形成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。

9、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第一磁芯形成部包括多层第一叠片，多个所述第一叠片沿所述第一叠片所设定的厚度方向相互叠置。

10、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，至少部分所述第一叠片具有嵌套子孔，各个所述第一叠片的所述嵌套子孔在所述第一叠片所设定的厚度方向上相互对应，共同形成所述嵌套孔。

11、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，各个所述第一叠片的所述嵌套子孔的尺寸一致。

12、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，至少部分所述第一叠片的所述嵌套子孔的尺寸不同。

13、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第一磁芯形成部在其所设定的厚度方向上具有相对的第一上表面和第一下表面，所述第一磁芯形成部包括上部、中部和下部，所述第一磁芯形成部的上部的所述第一叠片的所述嵌套子孔从下至上尺寸依次减小，所述第一磁芯形成部的下部的第一叠片的所述嵌套子孔从下至上尺寸依次增大。

14、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二磁芯形成部包括多层第二叠片，多个所述第二叠片沿所述第二叠片所设定的厚度方向上相互叠置。

15、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二叠片的叠置方向与所述第一叠片的叠置方向相同。

16、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二叠片的叠置方向与所述第一叠片的叠置方向不同。

17、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，多个所述第二叠片的叠置方向与所述第一磁芯形成部所设定的切向方向一致。

18、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，多个所述第二叠片的叠置方向与所述第一磁芯形成部所设定的径向方向一致。

19、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二磁芯形成部包括至少一条第二磁片，所述第二磁片通过卷绕形成相互叠置的多个第二叠片。

20、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二磁芯形成部为非叠层结构。

21、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第二磁芯形成部具有第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁在所述第一磁芯形成部所设定的周向上相对，所述第三侧壁和所述第四侧壁在所述第一磁芯形成部所设定的径向上相对，所述第三侧壁包括第一转折面和第二转折面，所述第一转折面的一侧边与所述第二转折面的一侧边相接，所述第一转折面的另一侧边与所述第一侧壁的一侧边相接，所述第二转折面的另一侧边与所述第二侧壁的一侧边相接，所述第一转折面与所述第二转折面之间存在夹角，所述第一转折面与所述第一侧壁之间存在夹角，所述第二转折面与所述第二侧壁之间存在夹角。

22、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第一磁芯形成部在其所设定的厚度方向上具有相对的第一上表面和/或第一下表面，所述第二磁芯形成部不超出所述第一上表面和所述第一下表面。

23、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的一实施方式中，所述第一磁芯形成部在所述复合型电机定子磁芯所设定的厚度方向上具有相对的第一上表面和第一下表面，所述第二磁芯形成部超出所述第一上表面和/或所述第一下表面。

24、根据本技术的另一方面，本技术提出了一种复合型电机定子磁芯的制造方法，其包括：

25、形成第一磁芯形成部，其中，所述第一磁芯形成部具有至少一嵌套孔；

26、形成第二磁芯形成部，其中，所述第二磁芯形成部的制成材料与所述第一磁芯形成部的制成材料不同；以及

27、将所述第二磁芯形成部置于所述第一磁芯形成部的所述嵌套孔内。

28、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，形成第一磁芯形成部，包括：形成多个第一叠片，至少部分所述第一叠片具有嵌套子孔；和沿所述第一叠片所设定的厚度方向叠置多个所述第一叠片，其中，各个所述第一叠片的所述嵌套子孔在所述第一叠片所设定的厚度方向上相互对应，共同形成所述嵌套孔。

29、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，形成第二磁芯形成部，包括：形成多个相互叠置的第二叠片。

30、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，通过切片的方式形成多个相互叠置的第二叠片；或者；通过卷绕的方式形成多个相互叠置的第二叠片。

31、在根据本技术所述的复合型电机定子磁芯的制造方法的一实施方式中，所述第一磁芯形成部在其所设定的厚度方向上具有相对的第一上表面和第一下表面，所述的复合型电机定子磁芯的制造方法还包括：去除所述第二磁芯形成部的超出所述第一磁芯形成部的第一上表面的部分和/或超出所述第一磁芯形成部的第一下表面的部分。

32、通过对随后的描述和附图的理解，本技术进一步的目的和优势将得以充分体现。

33、本技术的这些和其它目的、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。