一种无刷直流电动机及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种无刷直流电动机，属于机电领域，所述无刷直流电动机由铝合金材料制成，包括第一端盖、第二端盖构成的壳体，所述壳体内部设有定子组立、与定子组立连接的转子，所述定子组立固定设置在第一轴承和第二轴承上，其中铝合金的成分按质量百分比为：Mg0.45％～0.9％，Si0.2％～0.6％，Mn0.1％～0.2％，Cr0.1％～0.2％，Fe0.1％～0.2％，Ti0.1％～0.2％，Zr0.18％～0.2％，Sc0.5％～0.6％，余量为Al。本发明专利技术通过合理的元素配比和熔炼、烧结、电镀工艺得到的无刷直流电动机具有高强度，耐磨耐蚀的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电机
，具体的涉及一种无刷直流发电机及其制备工艺。
技术介绍
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品，无刷直流电机的应用十分广泛，如汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等等。无刷直流电机为了减少转动惯量，通常采用细长的结构，无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量可以减少39％—50％左右。这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。但是此种电机运行时会有震动，工作环境有时会比较恶劣，经常会在高温高湿，甚至酸碱腐蚀环境中工作，因此，电机的材料需要有较强的强度和良好的导热性能，现有的电机材料一般使用普通的不锈钢或者铸铝材料，普通的材料的力学性能不高容易损坏，导热不好还会导致电机内部温度过高造成电机性能下降。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种强度高，导热性能好，耐蚀的无刷直流电机。本专利技术的技术方案为：一种无刷直流电动机，由铝合金材料制成，包括第一端盖、第二端盖构成的壳体，所述壳体内部设有定子组立、与定子组立连接的转子，所述定子组立固定设置在第一轴承和第二轴承上，其中所述铝合金的成分按质量百分比为：Mg0.45％～0.9％，Si0.2％～0.6％，Mn0.1％～0.2％，Cr0.1％～0.2％，Fe0.1％～0.2％，Ti0.1％～0.2％，Zr0.18％～0.2％，Sc0.5％～0.6％，余量为Al。本专利技术的无刷直流电机的材料采用合理元素配比的铝合金材料制成，提高铝合金的性能。在铝合金中杂质元素、合金元素以析出态而非固溶态存在于金属中，其电阻越小，电子越容易通过，金属的导电、导热性能就越好，而稀土Zr的加入具有除气和除杂的作用，能与氢生成稳定的稀土氢化物(ReH2，ReH3)，改变氢在铝液中的存在形态，抑制气泡的形核，因此，添加有Zr的铝合金凝固后针孔率下降；稀土还可与铁等原固溶在铝中的有害杂质形成稳定的金属间化合物(如FeRe5)在晶界析出，从而降低了杂质元素在基体中的固溶量；而微量Zr对铝导电性的损害小于Cr、Mn、Ti，Al在平衡凝固条件下铝在室温下几乎不固溶Zr，可在非平衡凝固时Zr在铝中的固溶度扩大，激冷的条件下甚至可达4.9％。利用固溶Zr原子扩散激活能大，在铝晶格中的扩散非常慢，来钉轧位错，可以提高Al合金的耐热性能。但随着稀土加入量的增加，铝合金的导电、导热性能会再出现降低倾向，一方面是稀土的加入，引起了铝合金晶粒组织的细化，增加了电子通过的难度，另一方面稀土量的增加导致部分稀土固溶于铝合金晶体中因此需要合适的添加量才能保证性能的最大化。655℃时Sc在铝中的固溶度为0.27％，随着温度的降低，Sc的溶解度急剧降低，所以能析出密度极高的Al3Sc相。Al3Sc相是一种LI2型相，与母相铝共格，有着极大的共格错配，因此对位错及亚晶具有强烈的钉扎作用，从而阻碍晶粒长大，使合金始终保持细晶粒状态。在含钪铝合金中稳定存在的Al3Sc相，其弥散度极高(15～20μm)，是均质形核，所以又有强烈的弥散强化作用，并能显著提高铝合金的再结晶温度，因此，Sc能显著提高铝合金的强度、耐蚀性。在本专利技术铝合金中同时加入Sc和Zr，能形成组成更复杂的三元化合物Al3(Sc、Zr)，使Sc的有益作用提高。如Al-Sc-Zr三元合金除生成尺寸大的Al3Sc质点外，还有尺寸更小的含锆Al3Sc或Al3(ScZr)相，其结构也是Ll2型，并与基体共格，能有效阻止位错的迁移和亚晶的形成、长大或合并。因此，这种尺寸小，密度高和分布均匀的AlScZr相的存在，能进一步显著细化晶粒和提高再结晶温度，得到未再结晶的组织，还能强烈抑制沿晶断裂倾向，有利于提高合金的强度、塑性。进一步地，所述铝合金中Mg与Si的比值为1.5～1.7:1，当镁硅比值为1.5～1.7:1时，铝合金中过剩的微量Si刚好与Fe弥散分布于铝基体中，从而减少了Si、Fe元素在铝基体中的固溶度。当硅元素过剩较多时，过剩的硅不仅固溶于铝基体中，还与铁极易形成粗大相，因此导致导热能力有所下降。本专利技术的另一个目的是提供一种无刷直流电机的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：S1、配置所需成分的原料，将原料混合、熔化为铝液，然后进行精炼；S2、将精炼后的铝液通过喷管滴出，使用压强为3～4Mpa气体将滴出的铝液吹落至粉末状，气体吹出方向与溶液滴出方向成45～60°夹角；S3、经粉末经筛选、热压烧结、挤压成锭，再经固溶处理、时效处理得到铝合金，将铝合金加工成型得电机半成品；S4、将电机半成品电镀得表面有镀层的无刷直流电机。铝合金的熔炼难度大，非铝元素与铝的比重相差较大，易造成偏析，高温下搅拌铝液又很易产生大量氧化夹杂，所以铝合金质量很难保证稳定，往往要经重熔去除氧化夹杂和使成分均匀，使用熔炼后气体吹落成粉，然后再烧结的工艺可以保证合金成分均匀，最后成品力学性能好。进一步地，S1中所述精炼工艺为升温至690～710℃，添加质量比为2.3～2.5:1的六氯乙烷和二氧化钛的混合物，精炼20～25min，添加合适配比的六氯乙烷和二氧化钛可以兼有精炼和变质的作用，减少合金元素的熔炼损耗。进一步地，S3中所述筛选粉末的粒度分布为粒度2μm以下含量9％～11％、2～4μm含量39％～41％、4～6μm含量39％～41％、6μm以上含量9％～11％。铝粉粒度较细会改善烧结强度，但是会降低流动性且会与模壁发生冷焊，因此需要配比合适粒度分布的铝粉进行烧结。进一步地，S3中所述热压烧结工艺为：对粉末进行压胚，压胚密度2.4～2.5g/cm3，在保护气的气氛下，以10～13℃/min的速度升温至595～597℃，然后保温30～32min，在烧结时，温度过低不能形成较多的液相铝，温度过高，过多的液相铝液会使胚体变形，甚至坍塌，不利于烧结的进行。进一步地，S4中电镀中电镀时间为0～5min时，电流密度1.5～1.6A.dm-2；5～15min时，电流密度3～3.2A.dm-2；15～20min时，电流密度4.7～5A.dm-2。在不同的阶段采用不同的电流密度有利于膜的均匀沉积，防止沉积不均匀导致的脱落现象。进一步地，所述电解液为浓度为0.25～0.3mol/L的Na2SiO3·9H2O和NaOH混合溶液，其中Na2SiO3·9H2O与NaOH的摩尔比为1:1。进一步地，电镀在5～15min时，电解液中加入粒径0.2～0.3μm的石墨颗粒。电解液中加入粒径0.2～0.3μm的石墨颗粒，沉积在膜层中的石墨分子作为天然的电子击穿通道促进了微弧放电紧致层的形成，石墨的高导电性使得膜层表面平整光滑，因此膜层的摩擦系数较小，提高了耐磨性能，添加浓度适宜的石墨时，石墨的高导电性提高了微弧氧化反应速率，使电子通道温度瞬间升高，促进了耐蚀的α-Al2O3晶型生成，同时又保证了氧化膜紧密层的厚度，所以提升了铝合金的耐蚀性。本专利技术相对于现有技术的优点为：(1)无刷直流电机的材料为铝合金材料，铝合金的成分配比合理，通过各成分之间的作用，提高电机的力学性能、导热导电性能，有效延长其使用寿命；(2)通过合理的熔炼和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷直流电动机，由铝合金材料制成，其特征在于：包括第一端盖、第二端盖构成的壳体，所述壳体内部设有定子组立、与定子组立连接的转子，所述定子组立固定设置在第一轴承和第二轴承上，其中所述铝合金的成分按质量百分比为：Mg0.45％～0.9％，Si0.2％～0.6％，Mn0.1％～0.2％，Cr0.1％～0.2％，Fe0.1％～0.2％，Ti0.1％～0.2％，Zr0.18％～0.2％，Sc0.5％～0.6％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电动机，由铝合金材料制成，其特征在于：包括第一端盖、第二端盖构成的壳体，所述壳体内部设有定子组立、与定子组立连接的转子，所述定子组立固定设置在第一轴承和第二轴承上，其中所述铝合金的成分按质量百分比为：Mg0.45％～0.9％，Si0.2％～0.6％，Mn0.1％～0.2％，Cr0.1％～0.2％，Fe0.1％～0.2％，Ti0.1％～0.2％，Zr0.18％～0.2％，Sc0.5％～0.6％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于：所述铝合金中Mg与Si的比值为1.5～1.7：1。3.一种根据权利要求1或2所述的无刷直流电机的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下步骤：S1、配置所需成分的原料，将原料混合、熔化为铝液，然后进行精炼；S2、将精炼后的铝液通过喷管滴出，使用压强为3～4Mpa气体将滴出的铝液吹落至粉末状，气体吹出方向与溶液滴出方向成45～60°夹角；S3、经粉末经筛选、热压烧结、挤压成锭，再经固溶处理、时效处理得到铝合金，将铝合金加工成型得电机半成品；S4、将电机半成品电镀得表面有镀层的无刷直流电机。4.根据权利要求3所述的一种无刷直流电机的制备工艺，其特征在于：S1中精炼温度为690～710℃，精炼剂为质量比为2.3～2.5:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成勇，
申请(专利权)人：宁波顺成机电有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33