專利名稱：層壓鐵芯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種層壓鐵芯及其制備方法。
背景技術(shù)：
通常，馬達(dá)例如發(fā)電機(jī)、電動馬達(dá)等等形成為具有在殼(外殼、箱、罐、殼體等等)內(nèi)將纏繞物(或線圈)插入到轉(zhuǎn)子鐵芯(rotor core)和定子鐵芯(stator core)的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，就轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯而言，將硅薄膜鋼板(silicon thin filmsteel plate)穿孔形成鐵芯(core)，以及層壓多個鐵芯，并且這里，所述鐵芯層壓成在鐵芯之間形成氣隙。然而，當(dāng)使用層壓的硅鋼板時，渦流損耗高，效率降低，并且銅的使用量增加。因此，為了解決這個問題，在制備鐵芯時，已經(jīng)提出使用磁性粉末材料的方法。日本專利特許公開No. 1994-245456中公開了通過將鐵芯形成為軟磁性金屬基粉末的模塑產(chǎn)品來減少鐵芯之間磁路中的磁阻并提高效率的方法。然而，當(dāng)完整地形成所述鐵芯時，就像使用磁性粉末材料的模塑產(chǎn)品等，由于機(jī)械強(qiáng)度降低而產(chǎn)生了致命的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種通過層壓軟磁性復(fù)合材料(soft magnetic composites)從而充分利用所述軟磁性復(fù)合材料的特性并提高機(jī)械強(qiáng)度而制備的層壓鐵芯及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，提供了用于包括電動馬達(dá)(electric motor)在內(nèi)的馬達(dá)(motor)的層壓鐵芯，其中，所述鐵芯是由軟磁性復(fù)合材料形成的，并且所述鐵芯具有一個或多個單元層壓體(unit laminates)層壓在一起的結(jié)構(gòu)?？梢栽谒鲕洿判詮?fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)中的所述單元層壓體之間層壓有絕緣層。所述軟磁性復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)中的每個所述單元層壓體在層壓方向可以具有1_以下的厚度。根據(jù)本發(fā)明的第一種優(yōu)選實施方式，提供一種制備層壓鐵芯的方法，該方法包括通過旋涂(spin-coating)法使用軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體；以及在與厚度同向的方向(thicknesswise direction)層壓多個單兀層壓體。可以在所述單元層壓體之間進(jìn)一步層壓絕緣層。每個所述單元層壓體在層壓方向可以具有1_以下的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的第二種優(yōu)選實施方式，提供一種制備層壓鐵芯的方法，該方法包括通過狹縫式模具涂覆法(slot die coating method)使用軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體；以及在與厚度同向的方向?qū)訅憾鄠€單元層壓體?？梢栽谒鰡卧獙訅后w之間進(jìn)一步層壓絕緣層。每個所述單元層壓體在層壓方向可以具有1_以下的厚度。根據(jù)本發(fā)明的第三種優(yōu)選實施方式，提供一種制備層壓鐵芯的方法，該方法包括通過絲網(wǎng)印刷法使用軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體；以及在與厚度同向的方向?qū)訅憾鄠€單元層壓體。可以在所述單元層壓體之間進(jìn)一步層壓絕緣層。每個所述單元層壓體在層壓方向可以具有1_以下的厚度。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式采用層壓鐵芯的定子鐵芯的透視圖；圖1B是根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式采用層壓鐵芯的定子鐵芯的透視圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方式形成層壓鐵芯的方法的示意圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二種實施方式形成層壓鐵芯的方法的示意圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三種實施方式形成層壓鐵芯的方法的示意圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四種實施方式通過使用凹版棍印刷(Gravure rollprinting)形成層壓鐵芯的方法的視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖的描述將使本發(fā)明的各種特點(diǎn)和優(yōu)勢更明顯。在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語和詞語不應(yīng)理解為限于典型意義或字典上的定義，而應(yīng)該基于發(fā)明人可以依照其適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語的概念以最適當(dāng)?shù)孛枋鏊蛩缹嵤┍景l(fā)明的最佳方法的原則，理解成具有與本發(fā)明的技術(shù)范圍相關(guān)的意義和概念。以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將更清晰地理解本發(fā)明的上述目的以及其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)勢。在本說明書中，添加參考數(shù)字到整個附圖的組件，值得注意的是，同樣的參考數(shù)字標(biāo)示同樣的組件即使組件顯示在不同的圖中。在說明書中，術(shù)語“第一”、“第二”、“一個表面”、“另一個表面”等用于區(qū)別一個部件和另一個部件，并且所述部件不受上述術(shù)語限制。在本發(fā)明的描述中，將相關(guān)已知功能或配置的詳細(xì)描述省略以免掩蓋本發(fā)明的主旨。以下，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式采用層壓鐵芯的定子鐵芯的透視圖，以及圖1B是根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式采用層壓鐵芯的定子鐵芯的透視圖。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方式形成層壓鐵芯的方法的示意圖，圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二種實施方式形成層壓鐵芯的方法的示意圖，以及圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三種實施方式形成層壓鐵芯的方法的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的實施方式用于馬達(dá)例如電動馬達(dá)等的層壓鐵芯是由磁性粉末材料制成的，并且被配置成具有一個或多個單元層壓體層壓在一起的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于層壓鐵芯的磁性粉末材料(例如軟磁性復(fù)合材料(SMC))用作電動裝置的感應(yīng)器、定子、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動器、傳感器以及變壓器鐵芯的材料。通常，所述軟磁性鐵芯例如電動裝置的轉(zhuǎn)子和定子是由堆疊的鋼層壓體(stacked steellaminates)形成的。所述軟磁性復(fù)合材料(SMC)是由軟磁性顆粒制成的。通常，所述軟磁性復(fù)合材料(SMC)是基于涂覆有電絕緣材料的鐵基顆粒。即，軟磁性復(fù)合組件是通過將顆粒與選擇性地粘接劑或潤滑劑一起壓縮來制備的，所述顆粒通過使用粉末冶金工藝而是絕緣的。因為所述軟磁性復(fù)合材料通過使用粉末冶金技術(shù)而能夠容納三維磁通量，并且具有通過壓縮工藝形成的三維形式，因此能夠制備具有較高自由度的SMC組件。并且，軟磁性粉末(或金屬粉末)顆粒具有各種形狀例如三維形狀(例如，多面的形狀例如長方形等、橢圓形形狀例如球形等、類圓柱形狀、類圓環(huán)形狀等等)和二維薄膜形狀(例如，類薄層芯片形狀、類薄片形狀等等)，并且聚酰胺基樹脂等在所述軟磁性粉末顆粒之間充當(dāng)粘接劑以保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和形狀。尤其是在非晶態(tài)軟磁性粉末顆粒的情況下，聚酰胺基樹脂等在具有確定的三維形狀或二維薄膜形狀的粉末顆粒之間充當(dāng)粘接劑以保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和形狀。然而，用所述軟磁性復(fù)合材料形成的鐵芯具有與現(xiàn)有制備的鐵芯相比強(qiáng)度下降的問題。因此，在本發(fā)明的實施方式中，制備了使用這樣的軟磁性復(fù)合材料的具有層壓結(jié)構(gòu)的鐵芯。也就是，通過使用所述軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體，并且在與厚度同向的方向?qū)訅褐频玫膯卧獙訅后w以制備鐵芯。這里，所述單元層壓體形成為具有1_以下的厚度，以及層壓多個薄單元層壓體以由此進(jìn)一步提高機(jī)械強(qiáng)度。圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實施方式通過使用軟磁性復(fù)合材料形成的具有層壓結(jié)構(gòu)的定子鐵芯10的透視圖。因為所述定子鐵芯10通過使用所述軟磁性復(fù)合材料形成，因此具有減少或防止渦流損耗以及提高效率等作用，并且因為所述定子鐵芯10形成為具有層壓結(jié)構(gòu)，因此能具有提高的機(jī)械強(qiáng)度。尤其是在形成具有層壓結(jié)構(gòu)的鐵芯10時，單元層壓體11具有O.1mm以下的厚度。因此，因為所述鐵芯10是通過層壓每個具有O.1mm以下厚度的單元層壓體11而制備的，因此所述鐵芯10能夠具有進(jìn)一步提高的機(jī)械強(qiáng)度，并且能夠通過所述SMC防止渦流損耗，因此提高效率。如圖1B所示，通過層壓單元層壓體21形成使用軟磁性復(fù)合材料具有層壓結(jié)構(gòu)的鐵芯20，并且在這種情況下，在所述單元層壓體21之間形成絕緣層22。并且，當(dāng)磁性材料暴露于各種磁場時，由于磁滯現(xiàn)象和渦流損耗導(dǎo)致磁性材料的能量損耗。所述磁滯損耗與交變磁場的頻率成正比，而所述渦流損耗與頻率的平方成正比。因此，所述渦流損耗是值得注意的，并且在降低渦流損耗時期望提高電阻以保持低水平的磁滯損耗。為了提高電阻，可以用絕緣材料涂覆或通過薄膜涂覆粉末顆粒。根據(jù)本發(fā)明的實施方式可以將鎳基合金中的鑰坡莫合金(Moly-permalloy)粉末(MPP) (81% N1-17% Fe-2% Mo)以及作為鐵基合金的鐵硅鋁磁合金(SENDUST) (85%Fe-9. 5% /s1-5. 5% Al)用作軟磁性復(fù)合材料，但是本發(fā)明并沒有限定于此，當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇各種材料用作所述軟磁性復(fù)合材料的材料。圖2至圖4是顯示形成層壓鐵芯的方法的示意圖。將參考圖2至圖4描述制備具有層壓結(jié)構(gòu)的鐵芯的方法。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方式使用旋涂法形成層壓鐵芯的方法的示意圖。關(guān)于使用旋涂法的方法，通常使用旋涂裝置進(jìn)行旋涂，涂料液體含有具有如圖2說明的基本結(jié)構(gòu)的軟磁性復(fù)合材料。根據(jù)圖2，所述旋涂裝置包括用于提供含有軟磁性復(fù)合材料的涂料液體的噴嘴31、與杯35相連接并校驗支架33的夾盤32、以及用于使所述夾盤32和所述支架33 —起旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)36。所述旋涂法的目的尤其是使所述單元層壓體的厚度均勻。所述旋涂法包括均質(zhì)化步驟以及后續(xù)的干燥步驟。在所述均質(zhì)化步驟中，為了均勻地施用含有軟磁性復(fù)合材料的涂料液體，所述支架根據(jù)期望的單元層壓體的厚度通過選擇預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)速度、預(yù)定旋轉(zhuǎn)時間(duration)、以及預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)速度和確定的旋轉(zhuǎn)時間的平方來旋轉(zhuǎn)。在所述干燥步驟中，所述支架33以低于在所述均質(zhì)化步驟期間的所述預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，因此，由所述軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體?？梢栽谂c厚度同向的方向?qū)訅憾鄠€單元層壓體以制備具有層壓結(jié)構(gòu)的鐵芯。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二種實施方式使用絲網(wǎng)印刷法形成層壓鐵芯的方法的示意圖。通過絲網(wǎng)印刷法，通過使用印刷刮板42將含有軟磁性復(fù)合材料的涂料液體41緊緊地附著到網(wǎng)板43上以形成單元層壓體。這里，當(dāng)然，通過調(diào)整所述網(wǎng)板43的模型(pattern)的形狀能夠形成適合于制備鐵芯的所述單元層壓體。并且，這種方法由于通過所述網(wǎng)板43能夠制備鐵芯形狀的模型而具有優(yōu)勢。圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三種實施方式使用狹縫式模具涂覆法形成層壓鐵芯的方法的示意圖。 狹縫式模具涂覆法指的是提供液化的流體(漿體、粘合劑、硬化涂層劑、陶瓷等)到具有通過流變學(xué)設(shè)計的內(nèi)部的稱為狹縫式模具的上模板和下模板之間的空間內(nèi)，并且通過使用無脈動泵(pulseless pump)或活塞泵加工，以在材料、膜、玻璃板或薄板的前進(jìn)方向的與寬度同向的方向以均一的厚度從液體供應(yīng)管涂覆供應(yīng)的流體。如圖4所示，通過狹縫模具52的噴嘴53將含有軟磁性復(fù)合材料的涂料液體51應(yīng)用到上表面55形成單元層壓體層54。通過在與厚度同向的方向上層壓多個如此形成的單元層壓體層54來制備具有層壓結(jié)構(gòu)的鐵芯。圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四種實施方式通過使用凹版輥印刷形成層壓鐵芯的方法的示意圖。如圖5所示，在銅板棍(plate roller)63的表面上形成模型區(qū)域(patternregion) 63a,憑借下棍63通過使用刀片65將含有軟磁性復(fù)合材料的涂料液體64注入到上輥61和下輥63之間的基礎(chǔ)基板62上，如此實現(xiàn)具有期望的二維圖案的軟磁性鐵芯形狀，然后，通過使用層壓裝置三維層壓所述軟磁性鐵芯形狀從而制備具有三維形狀的軟磁性鐵
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Λ ο根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，因為通過使用軟磁性復(fù)合材料形成馬達(dá)例如發(fā)電機(jī)等的鐵芯，能夠防止?jié)櫫鲹p耗，因而提聞效率。并且，因為通過層壓所述軟磁性復(fù)合材料制備所述鐵芯，能夠提高由軟磁性復(fù)合材料形成的所述鐵芯的機(jī)械強(qiáng)度。并且，因為通過使用所述軟磁性復(fù)合材料形成所述鐵芯，能夠提高所述鐵芯在設(shè)計上的自由度。另外，因為通過使用所述軟磁性復(fù)合材料形成所述鐵芯，能夠減少銅的使用量。雖然為了說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但這些優(yōu)選實施方式是為了明確地解釋本發(fā)明，因此根據(jù)本發(fā)明的層壓鐵芯及其制備方法并不限定于此，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離隨附的權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種修改、補(bǔ)充和替換都是可能的。因此，任何以及全部的修改、變型或等同設(shè)置也應(yīng)理解為屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且通過附隨的權(quán)利要求書將公開本發(fā)明的詳細(xì)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于包括電動馬達(dá)在內(nèi)的馬達(dá)的層壓鐵芯， 其中，鐵芯是由軟磁性復(fù)合材料形成的，并且所述鐵芯具有一個或多個單元層壓體層壓在一起的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層壓鐵芯，其中，在所述軟磁性復(fù)合材料的層壓結(jié)構(gòu)中的單元層壓體之間層壓有絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層壓鐵芯，其中，所述軟磁性復(fù)合材料的層壓結(jié)構(gòu)的每個所述單元層壓體在層壓方向具有Imm以下的厚度。
4.一種制備層壓鐵芯的方法，該方法包括 通過旋涂法使用軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體；以及 在與厚度同向的方向?qū)訅憾鄠€單元層壓體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在所述單元層壓體之間進(jìn)一步層壓絕緣層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，每個所述單元層壓體在層壓方向具有Imm以下的厚度。
7.一種制備層壓鐵芯的方法，該方法包括 通過狹縫式模具涂覆法使用軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體；以及 在與厚度同向的方向?qū)訅憾鄠€單元層壓體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在所述單元層壓體之間進(jìn)一步層壓絕緣層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，每個所述單元層壓體在層壓方向具有Imm以下的厚度。
10.一種制備層壓鐵芯的方法,該方法包括 通過絲網(wǎng)印刷法使用軟磁性復(fù)合材料形成單元層壓體；以及 在與厚度同向的方向?qū)訅憾鄠€單元層壓體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述單元層壓體之間進(jìn)一步層壓絕緣層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，每個所述單元層壓體在層壓方向具有Imm以下的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于包括電動馬達(dá)在內(nèi)的馬達(dá)的層壓鐵芯及其多種制備方法，其中，鐵芯是由軟磁性復(fù)合材料形成的，并且所述鐵芯具有一個或多個單元層壓體層壓在一起的結(jié)構(gòu)。因為所述鐵芯是通過層壓軟磁性復(fù)合材料制備的，所以，能夠提高由所述軟磁性復(fù)合材料形成的鐵芯的機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號H02K1/12GK103036324SQ20111044993
公開日2013年4月10日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者金昶成, 李根洪, 裴漢京, 崔昌煥, 沈智慧 申請人:三星電機(jī)株式會社