一种新能源车用电机铁芯热处理工艺的制作方法

1.本发明涉及新能源车用电机定子铁芯加工领域，更具体的说，涉及一种新能源车用电机铁芯热处理工艺。


背景技术：

2.目前新能源汽车发展迅速，车辆续驶里程有限是其发展瓶颈。在不增加电池容量的情况下，减小整车能耗，增加其续驶里程已成为迫切需求。
3.新能源车用电机定子由硅钢片冲压、焊接而成，加工过程会破坏硅钢的晶体结构，破坏定子铁芯的导磁性能，并增加电机定子铁芯的损耗。
4.通过对车用电机的定子铁芯进行热处理，可提升定子铁芯导磁性能，减小定子铁芯损耗，提升车辆驱动系统效率，增加车辆续驶里程。
5.传统的电机热处理技术，主要应用于空调压缩机，电机定子体积小，且电机定子与电机壳体采用螺栓连接，而新能源车用电机定子体积大，电机定子与电机壳体采用过盈配合，故传统的应用于空调压缩机的热处理技术并不适用于新能源车用电机。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种新能源车用电机铁芯热处理工艺，解决现有技术的电机热处理技术难以适用于新能源车用电机的问题，改善硅钢的晶体结构，提升导磁性能，降低铁芯损耗。
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种新能源车用电机铁芯热处理工艺，包括以下步骤：
8.步骤s1、把定子铁芯放入抽真空的热处理炉中，先通入第一保护气体，至第一炉压u1mpa，然后以第一升温速率t1℃/min升温至第一炉温保温温度x1℃并保持第一保温时长a1min，再通入第二保护气体，至第二炉压u2mpa，然后以第二升温速率t2℃/min升温至第二炉温保温温度x2℃并保持第二保温时长a2min；
9.步骤s2、通入第一还原气体至第三炉压u3mpa，然后以第三升温速率t3℃/min升温至第三炉温保温温度x3℃并保持第三保温时长a3min，再通入第二还原气体至第四炉压u4mpa，然后以第四升温速率t4℃/min升温至第四炉温保温温度x4℃并保持第四保温时长a4min，最后通入第三还原气体至第五炉压u5mpa，降温至第五炉温保温温度x5℃并保持第五保温时长a5min；
10.步骤s3、把热处理之后的定子铁芯放入抽真空的蓝化炉中，蓝化炉初始温度为第六炉温保温温度x6℃，首次通入水蒸汽至第六炉压u6mpa，保持第六保温时长a6min，降温至第七炉温保温温度x7℃，再次通入水蒸汽至第七炉压u7mpa，保持第七保温时长a7min；
11.步骤s4、把经过上述处理之后的定子铁芯放入抽真空的第一冷却炉中，第一冷却炉初始温度为第八炉温保温温度x8℃，通入第三保护气体至第八炉压u8mpa，保持第八保温时长a8min，然后把定子铁芯放入抽真空的第二冷却炉中，冷却炉初始温度为第九炉温保温
温度x9℃，通入第三保护气体至第九炉压u9mpa，保持第九保温时长a9min，把定子铁芯放入抽真空的第三冷却炉中，冷却炉初始温度为第十炉温保温温度x10℃，通入第三保护气体至第十炉压u10mpa，保持第十保温时长a10min。
12.在一实施例中，所述步骤s1中，第一保护气体为氩气，第二保护气体为氦气。
13.在一实施例中，所述步骤s1中，第一保护气体为氦气，第二保护气体为氩气。
14.在一实施例中，所述步骤s2中，第一还原气体为一氧化碳，第二还原气体为甲烷，第三还原气体为氢气。
15.在一实施例中，所述步骤s2中，第一还原气体为甲烷，第二还原气体为一氧化碳，第三还原气体为氢气。
16.在一实施例中，所述步骤s4中，第三保护气体为氮气。
17.在一实施例中，炉压参数的取值范围如下表1所示：
18.表1炉压参数
[0019][0020]
在一实施例中，升温速率参数的取值范围如下表2所示：
[0021]
表2升温速率参数
[0022][0023]
在一实施例中，炉温保温温度参数的取值范围如下表3所示：
[0024]
表3炉温保温温度参数
[0025][0026]
在一实施例中，保温时长参数的取值范围如下表4所示：
[0027]
表4保温时长参数
[0028][0029][0030]
本发明提出的新能源车用电机铁芯热处理工艺，采用定子铁芯热处理工艺，能够消除定子铁芯的内应力，改善定子铁芯的显微组织，细化和均匀晶粒，增强定子铁芯导磁性能，减少铁芯的磁滞损耗和涡流损耗。
附图说明
[0031]
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
[0032]
图1揭示了根据本发明一实施例的新能源车用电机铁芯热处理工艺流程图。
具体实施方式
[0033]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。
[0034]
本发明提出的一种新能源车用电机铁芯热处理工艺，属于新能源车用电机定子铁芯加工领域，包括以下步骤：热稳定、热处理、蓝化、冷却。
[0035]
图1揭示了根据本发明一实施例的新能源车用电机铁芯热处理工艺流程图，如图1所示，本发明提出的一种新能源车用电机铁芯热处理工艺，包括以下步骤：
[0036]
步骤s1、把定子铁芯放入抽真空的热处理炉中，先通入第一保护气体，至第一炉压u1mpa，然后以第一升温速率t1℃/min升温至第一炉温保温温度x1℃并保持第一保温时长a1min，再通入第二保护气体，至第二炉压u2mpa，然后以第二升温速率t2℃/min升温至第二炉温保温温度x2℃并保持第二保温时长a2min；
[0037]
步骤s2、通入第一还原气体至第三炉压u3mpa，然后以第三升温速率t3℃/min升温至第三炉温保温温度x3℃并保持第三保温时长a3min，再通入第二还原气体至第四炉压u4mpa，然后以第四升温速率t4℃/min升温至第四炉温保温温度x4℃并保持第四保温时长a4min，最后通入第三还原气体至第五炉压u5mpa，降温至第五炉温保温温度x5℃并保持第五保温时长a5min；
[0038]
步骤s3、把热处理之后的定子铁芯放入抽真空的蓝化炉中，蓝化炉初始温度为第六炉温保温温度x6℃，首次通入水蒸汽至第六炉压u6mpa，保持第六保温时长a6min，降温至第七炉温保温温度x7℃，再次通入水蒸汽至第七炉压u7mpa，保持第七保温时长a7min；
[0039]
步骤s4、把经过上述处理之后的定子铁芯放入抽真空的第一冷却炉(冷却炉1)中，第一冷却炉初始温度为第八炉温保温温度x8℃，通入第三保护气体至第八炉压u8mpa，保持第八保温时长a8min，然后把定子铁芯放入抽真空的第二冷却炉(冷却炉2)中，冷却炉初始温度为第九炉温保温温度x9℃，通入第三保护气体至第九炉压u9mpa，保持第九保温时长a9min，把定子铁芯放入抽真空的第三冷却炉(冷却炉3)中，冷却炉初始温度为第十炉温保温温度x10℃，通入第三保护气体至第十炉压u10mpa，保持第十保温时长a10min。
[0040]
在图1所示的实施例中，所述步骤s1中，第一保护气体为氩气，第二保护气体为氦气。
[0041]
在图1所示的实施例中，所述步骤s2中，第一还原气体为一氧化碳，第二还原气体为甲烷，第三还原气体为氢气。
[0042]
在图1所示的实施例中，所述步骤s4中，第三保护气体为氮气。
[0043]
更进一步，可选的，所述步骤s1中，第一保护气体为氦气，第二保护气体为氩气。
[0044]
更进一步，可选的，所述步骤s2中，第一还原气体为甲烷，第二还原气体为一氧化碳，第三还原气体为氢气。
[0045]
其中，炉压参数的取值范围如下表1所示：：
[0046]
表1炉压参数
[0047][0048]
升温速率参数的取值范围如下表2所示：
[0049]
表2升温速率参数
[0050][0051]
炉温保温温度参数的取值范围如下表3所示：
[0052]
表3炉温保温温度参数
[0053][0054]
炉温保温时长参数的取值范围如下表4所示：
[0055]
表4炉温保温时长参数
[0056][0057][0058]
实施例1
[0059]
本实施例1中，第一保护气体为氩气，第二保护气体为氦气，第一还原气体为一氧化碳，第二还原气体为甲烷，第三还原气体为氢气，第三保护气体为氮气。
[0060]
步骤s1、把定子铁芯放入抽真空的热处理炉中，先通入保护气体氩气，至炉压第一炉压u1mpa，然后以第一升温速率t1℃/min升温至第一炉温保温温度x1℃并保持第一保温时长a1min。再通入保护气体氦气，至第二炉压u2mpa，然后以第二升温速率t2℃/min升温至第二炉温保温温度x2℃并保持第二保温时长a2min。
[0061]
步骤s2、通入还原气体一氧化碳至第三炉压u3mpa，然后以第三升温速率t3℃/min升温至第三炉温保温温度x3℃并保持第三保温时长a3min。再通入还原气体甲烷至第四炉压u4mpa，然后以第四升温速率t4℃/min升温至第四炉温保温温度x4℃并保持第四保温时长a4min。最后通入还原气体氢气至第五炉压u5mpa，降温至第五炉温保温温度x5℃并保持第五保温时长a5min。
[0062]
步骤s3、把热处理之后的定子铁芯放入抽真空的蓝化炉中，蓝化炉初始温度为第六炉温保温温度x6℃，首次通入水蒸汽至第六炉压u6mpa，保持第六保温时长a6min。降温至第七炉温保温温度x7℃，再次通入水蒸汽至第七炉压u7mpa，保持第七保温时长a7min。
[0063]
步骤s4、把经过上述处理之后的定子铁芯放入抽真空的第一冷却炉中，冷却炉初始温度为第八炉温保温温度x8℃，通入氮气至第八炉压u8mpa，保持第八保温时长a8min。然后把定子铁芯放入抽真空的第二冷却炉中，冷却炉初始温度为第九炉温保温温度x9℃，通入氮气至第九炉压u9mpa，保持第九保温时长a9min。最后把定子铁芯放入抽真空的第三冷
却炉中，冷却炉初始温度为第十炉温保温温度x10℃，通入氮气至第十炉压u10mpa，保持第十保温时长a10min。
[0064]
实施例2
[0065]
本实施例2中，第一保护气体为氦气，第二保护气体为氩气，第一还原气体为一氧化碳，第二还原气体为甲烷，第三还原气体为氢气，第三保护气体为氮气。
[0066]
步骤s1、把定子铁芯放入抽真空的热处理炉中，先通入保护气体氦气，至第一炉压u1mpa，然后以第一升温速率t1℃/min升温至第一炉温保温温度x1℃并保持第一保温时长a1min。再通入保护气体氩气，至第二炉压u2mpa，然后以第二升温速率t2℃/min升温至第二炉温保温温度x2℃并保持第二保温时长a2min。
[0067]
步骤s2、通入还原气体一氧化碳至第三炉压u3mpa，然后以第三升温速率t3℃/min升温至第三炉温保温温度x3℃并保持第三保温时长a3min。再通入还原气体甲烷至第四炉压u4mpa，然后以第四升温速率t4℃/min升温至第四炉温保温温度x4℃并保持第四保温时长a4min。最后通入还原气体氢气至第五炉压u5mpa，降温至第五炉温保温温度x5℃并保持第五保温时长a5min。
[0068]
步骤s3、把热处理之后的定子铁芯放入抽真空的蓝化炉中，蓝化炉初始温度为第六炉温保温温度x6℃，首次通入水蒸汽至第六炉压u6mpa，保持第六保温时长a6min。降温至第七炉温保温温度x7℃，再次通入水蒸汽至第七炉压u7mpa，保持第七保温时长a7min。
[0069]
步骤s4、把经过上述处理之后的定子铁芯放入抽真空的第一冷却炉中，冷却炉初始温度为第八炉温保温温度x8℃，通入氮气至第八炉压u8mpa，保持第八保温时长a8min。然后把定子铁芯放入抽真空的第二冷却炉中，冷却炉初始温度为第九炉温保温温度x9℃，通入氮气至第九炉压u9mpa，保持第九保温时长a9min。最后把定子铁芯放入抽真空的第三冷却炉中，冷却炉初始温度为第十炉温保温温度x10℃，通入氮气至第十炉压u10mpa，保持第十保温时长a10min。
[0070]
实施例3
[0071]
本实施例3中，第一保护气体为氦气，第二保护气体为氩气，第一还原气体为甲烷，第二还原气体为一氧化碳，第三还原气体为氢气，第三保护气体为氮气。
[0072]
步骤s1、把定子铁芯放入抽真空的热处理炉中，先通入保护气体氦气，至第一炉压u1mpa，然后以第一升温速率t1℃/min升温至第一炉温保温温度x1℃并保持第一保温时长a1min。再通入保护气体氩气，至第二炉压u2mpa，然后以第二升温速率t2℃/min升温至第二炉温保温温度x2℃并保持第二保温时长a2min。
[0073]
步骤s2、通入还原气体甲烷至第三炉压u3mpa，然后以第三升温速率t3℃/min升温至第三炉温保温温度x3℃并保持第三保温时长a3min。再通入还原气体一氧化碳至第四炉压u4mpa，然后以第四升温速率t4℃/min升温至第四炉温保温温度x4℃并保持第四保温时长a4min。最后通入还原气体氢气至第五炉压u5mpa，降温至第五炉温保温温度x5℃并保持第五保温时长a5min。
[0074]
步骤s3、把热处理之后的定子铁芯放入抽真空的蓝化炉中，蓝化炉初始温度为第六炉温保温温度x6℃，首次通入水蒸汽至第六炉压u6mpa，保持第六保温时长a6min。降温至第七炉温保温温度x7℃，再次通入水蒸汽至第七炉压u7mpa，保持第七保温时长a7min。
[0075]
步骤s4、把经过上述处理之后的定子铁芯放入抽真空的第一冷却炉中，冷却炉初
始温度为第八炉温保温温度x8℃，通入氮气至第八炉压u8mpa，保持第八保温时长a8min。然后把定子铁芯放入抽真空的第二冷却炉中，冷却炉初始温度为第九炉温保温温度x9℃，通入氮气至第九炉压u9mpa，保持第九保温时长a9min。最后把定子铁芯放入抽真空的第三冷却炉中，冷却炉初始温度为第十炉温保温温度x10℃，通入氮气至第十炉压u10mpa，保持第十保温时长a10min。
[0076]
传统的热处理技术与本发明的实施例1/实施例2的对比如表5所示，其中样件1电机定子外径100mm，轴向长度120mm，样件2电机定子外径220mm，轴向长度120mm。
[0077]
表5热处理技术对比
[0078][0079]
在炉压，升温速率，炉温和保温时长等参数不同的情况下，热处理对铁芯损耗的降低也不同。
[0080]
对于定子外径大于等于220mm的定子铁芯，不同参数如表6
‑
表9所示，对应34个方案的热处理试验结果如表10所示。
[0081]
表6多种方案的炉压参数
[0082][0083]
[0084][0085]
表7多种方案的升温速率参数
[0086]
[0087][0088]
表8多种方案的炉温保温温度参数
[0089]
[0090][0091]
表9炉温保温时长参数
[0092]
[0093][0094]
表10多种方案的铁耗
[0095]
[0096][0097]
本发明提出的新能源车用电机铁芯热处理工艺，具体具有以下有益效果：
[0098]
1)通过步骤s1，对定子铁芯初始预热，保证晶体组织的稳定性；
[0099]
2)通过步骤s2，进行热处理，消除定子铁芯冲压和焊接产生的内应力，并且使得晶粒再结晶和再生长，提升定子铁芯导磁性能，退火处理过程中通入氩气、氦气、甲烷、一氧化碳、氢气的混合气体，氩气和氦气的混合气体能够提供充分的提供气氛保护，防止定子铁芯被氧化，按照先通入一氧化碳，再通入甲烷，或者先通入甲烷，再通入一氧化碳，最后通入氢气的顺序，以保证还原气体与定子铁芯中的碳充分发生置换反应，减少铁芯中碳的含量，从而减少铁芯的磁滞损耗；
[0100]
3)通过步骤s3，首次通入水蒸汽进行发蓝处理，铁芯的表面形成二氧化硅保护膜，再次通入水蒸汽进行二次发蓝处理，形成更加致密的二氧化硅保护膜，以保证在电机定子与电机壳体过盈装配的条件下，二氧化硅保护膜不会破坏，降低定子铁芯涡流损耗；
[0101]
4)通过步骤s4，在氮气的保护氛围下进行分温度段冷却，保证热处理之后定子铁芯的稳定性。
[0102]
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，
这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
[0103]
如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
[0104]
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。