專利名稱：層壓復(fù)合材料金屬板、層壓復(fù)合材料芯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層壓復(fù)合材料金屬板和層壓復(fù)合材料芯及其制備方法，層壓金屬板和層壓芯是通過層壓、連接多個具有不同材質(zhì)的金屬板形成的。
背景技術(shù)：
在制造馬達中裝配的鐵芯或轉(zhuǎn)子變壓器時，人們總是希望它們具有良好的磁性，如高導(dǎo)磁率或小吸著力，并且鐵損小。
因此，為避免作為產(chǎn)生鐵損和反向磁力的主因的渦流產(chǎn)生焦耳熱，以截斷渦流為目標，人們考慮減少磁性良好的電磁鋼板的厚度，并層壓多片薄鋼板，來制造鐵芯或轉(zhuǎn)子變壓器。
在上述生產(chǎn)中，如果存在一種金屬材料，它具有優(yōu)良的磁導(dǎo)率、鐵損、可加工性、強度特征或抗腐蝕性，那么這樣的金屬將非常有用，但實際上不存在各個方面的特征都優(yōu)異的金屬板。
例如，非晶態(tài)材料具有非常好的磁性，如高磁導(dǎo)率或低鐵損，但其可加工性差，難以加工。
電磁鋼板的磁性不如非晶態(tài)材料，但它的可加工性比非晶態(tài)材料好。
低碳鋼板的磁性不如電磁鋼板，但其可加工性更好，價格低廉，因而利于降低成本。
電磁軟鋼板的鐵損不及電磁鋼板，但可加工性較優(yōu)。
如上所述，各種金屬板具有各自的優(yōu)勢，但也有自己的缺點。
包層鋼板是將多種金屬板合并且層壓在一起形成的金屬材料。
包層鋼板的生產(chǎn)方法是，例如，將不銹鋼連接到超低碳鋼中間層的上表面和下表面上，或者將透磁合金連接到不銹鋼中間層的下層和上層上。包層鋼板具有許多優(yōu)點。
作為將層壓金屬板連接而不是上述包層鋼板制備成型體的方法，可以采用這樣一些措施壓花工藝、用粘結(jié)劑粘合或臨時用鉚釘固定，所述壓花工藝可在金屬板中形成點狀凹坑和點狀突起，并將凹坑和突起配合。
可是，在制造馬達的層壓鐵芯時，如果金屬板厚度薄，對鐵芯片進行沖壓的方法雖有利于形成具有所需層壓厚度的層壓芯，但生產(chǎn)效率降低了。
那么，為提高沖壓生產(chǎn)率，有人提出穿透層壓薄金屬板進行沖壓，但是，由于非晶態(tài)板的可加工性差，如果穿透層壓薄板沖壓，則容易引起裂縫或斷裂。
另一方面，生產(chǎn)復(fù)合鋼需要高溫加熱，為連接多種金屬需要進行熔融結(jié)合處理，生產(chǎn)中就要消耗相當多的能量和勞力，因而提高了成本。
此外，在壓花工藝中，要連接的金屬板的凹坑和突起部分的填隙強度比較弱，在加工或轉(zhuǎn)移過程中可能發(fā)生脫落。
如果用粘結(jié)劑進行粘合，則粘合部位可能會因要連接的金屬板間殘留空氣的膨脹、粘著在粘結(jié)面上的雜質(zhì)或粘結(jié)力弱而成片剝落，而且粘合方法的成本也高。
用鉚釘連接的方法存在的問題是，鉚釘?shù)囊徊糠滞黄鹪诮饘侔暹B接面的背面，如果突起部位接觸另一個金屬板，該金屬板上會產(chǎn)生刮痕。
針對上述實際情況，本發(fā)明相應(yīng)的目標是提供一種層壓復(fù)合材料金屬板、層壓復(fù)合材料的鐵芯和它們的制備方法，其中多個具有不同材質(zhì)的金屬板容易穩(wěn)定地連接起來，在許多應(yīng)用中具有優(yōu)勢。
發(fā)明概述層壓復(fù)合材料金屬板、層壓復(fù)合材料芯和可解決上述問題的制備方法的主要內(nèi)容分述于以下(1)-(14)項(1)層壓復(fù)合材料金屬板它通過層壓多個具有不同材質(zhì)的金屬板而連接在一起，其特征在于對以下兩個材料體填隙層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體，它在中間部分有凹口，以及沿凹口縱向切下第一材料體兩端而形成的填隙突起，層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，形成有為插入填隙突起用的填隙孔，填隙位置在所述層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體的填隙突起處，和層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體的填隙孔處。
(2)層壓復(fù)合材料金屬板，它通過層壓多個具有不同材質(zhì)的金屬板連接起來，其特征在于對以下兩個材料體填隙連接復(fù)合材料金屬板的第一材料體，形成所述材料體時，將金屬板夾在比所述金屬板更容易加工的上下面的金屬板之間層壓，形成時在其中間部分有帶凹口的填隙突起，其形成是沿著凹口縱向切下兩端，層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，形成所述材料體時，將比上下側(cè)面金屬板中至少一塊金屬板更難加工的金屬板進行層壓，形成有插入填隙突起用的的填隙孔，填隙位置在所述層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體的填隙突起處，和層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體的填隙孔處。
(3)層壓復(fù)合材料金屬板的特征在于，填隙突起是沿著凹口的縱向切下兩端形成的。
(4)層壓復(fù)合材料金屬板的特征在于，填隙突起是在凹口縱向沿超出兩端的各排切下形成的。
(5)層壓復(fù)合材料金屬板的特征在于，難加工的金屬板是非晶態(tài)板，上下面的金屬板是電磁鋼板、低碳鋼板、電磁軟鐵板、Fe-Ni合金板或銅板。
(6)層壓復(fù)合材料的鐵芯的形成是，對層壓復(fù)合材料的鐵芯片進行層壓，直到通過封堵部分形成所需厚度，所述鐵芯片是從層壓復(fù)合材料板沖壓形成的，層壓復(fù)合材料板由難加工的高磁性材料層壓而成，其加工性不及上下面的板材料，所述填隙部分在其中心有凹孔，通過沿凹孔縱向切下兩邊而形成。
(7)層壓復(fù)合材料的鐵芯的特征在于，填隙部分有承接孔、填隙突起和填隙凹口，所述承接孔在最底層層壓復(fù)合材料的鐵芯片中形成，所述填隙突起和凹口在層壓于所述最底層鐵芯片上的層壓復(fù)合材料的鐵芯片中形成，是通過沿凹孔縱向切下兩邊形成的，所述凹孔在與所述承接孔相應(yīng)的、要封堵的預(yù)定部分的中間位置形成。
(8)層壓復(fù)合材料的鐵芯的特征在于，直到預(yù)定部分邊緣堵塞后，才形成凹孔。
(9)層壓復(fù)合材料的鐵芯的特征在于，凹孔的形成方法是留出所需長度的端部，直到預(yù)定部分的兩個邊緣被堵塞。
(10)層壓復(fù)合材料的鐵芯的特征在于，難加工的高磁性材料是非晶態(tài)板。
(11)層壓復(fù)合材料的鐵芯的特征在于，金屬板是電磁鋼板、低碳鋼板、電磁軟鐵板、Fe-Ni合金板或銅板。
(12)制備層壓復(fù)合材料金屬板的方法，它包括層壓并連接多個不同材質(zhì)的金屬板，其特征在于它包括在層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體上層壓復(fù)合材料層壓金屬板的第二材料體的過程，其中第一材料體形成有與填隙突起相配合的填隙孔，第二材料體形成有在對應(yīng)于填隙孔的位置上的中間部分里的凹孔，用填隙沖頭從第二塊金屬板體上部向下壓的過程，由此沿凹孔縱向切下兩個端邊，從而形成與填隙孔相配合的突起。
(13)制備層壓復(fù)合材料金屬板的方法，其特征在于第一、二塊金屬板將難加工的上下金屬板中的至少一塊夾在不同材質(zhì)的金屬板之間。
(14)制備層壓復(fù)合材料金屬板的方法，其特征在于填隙沖頭的推壓過程沿凹孔縱向成排進行，并超出兩端。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(1)，當連接多個不同材質(zhì)的層壓金屬板時，本結(jié)構(gòu)通過填隙連接層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體，它在中間部分有凹口，以及沿凹口縱向切下第一材料體兩端而形成的填隙突起，層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，形成有為插入填隙突起用的填隙孔，填隙位置在所述層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體的填隙突起處，和層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體的填隙孔處，這樣多個不同材質(zhì)的金屬板就易于穩(wěn)定地實現(xiàn)連接。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(2)，當連接多個不同材質(zhì)的層壓金屬板時，本結(jié)構(gòu)通過填隙連接復(fù)合材料金屬板的第一材料體，形成所述材料體時，將金屬板夾在比所述金屬板更容易加工的上下面的金屬板之間層壓，形成時在其中間部分有帶凹口的填隙突起，其形成是沿著凹口縱向切下兩端，層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，形成所述材料體時，將比上下側(cè)面金屬板中至少一塊金屬板更難加工的金屬板進行層壓，形成有插入填隙突起用的填隙孔，填隙位置在所述層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體的填隙突起處，和層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體的填隙孔處，因此，盡管形成凹孔或填隙孔的過程在難加工的金屬底板上難以實施，但此過程可放心、便利地用于此結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(3)，填隙突起在凹孔縱向沿兩端切下，因而填隙突起可深切下去，獲得填隙用的長配件，而切下的部分不大會減少板厚和板寬，這樣層壓復(fù)合材料金屬板中的連接可做得很牢固。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(4)，填隙突起在凹孔縱向沿超出兩端部分切下，因而填隙突起可深切下去，獲得填隙的長配件，同時，切下的填隙突起在底部左右兩邊都有連接部，這樣層壓復(fù)合材料金屬板中的連接可以做得更牢固。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(5)，難加工的金屬板是非晶態(tài)板，上下面的金屬板是電磁鋼板、低碳鋼板、電磁軟鐵板、Fe-Ni合金板或銅板，因此，所得層壓復(fù)合材料金屬板具有非晶態(tài)板的特點以及分別與非晶態(tài)板的可加工性相聯(lián)系并由其補充的金屬板的特點。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(6)，對層壓復(fù)合材料的鐵芯片進行層壓，直到通過封堵部分形成的所需厚度，所述鐵芯片是從層壓復(fù)合材料板沖壓形成的，層壓復(fù)合材料板由難加工的高磁性材料層壓而成，其加工性不及上下面的板材料，所述填隙部分在其中心有凹孔，通過沿凹孔縱向切下兩邊而形成，因此有可能形成具有高填隙強度和層壓形狀的芯子。
此外，鐵芯片的形成方法是沖壓層壓復(fù)合材料板，這種板通過夾持難加工的高磁性材料形成，其可加工性不及上下面的板材料，因此，填隙部的沖壓和形成很容易進行，即便高磁性材料的可加工性很差，各塊板材和難加工的高磁性材料厚度薄，由此可形成填隙承接部，保持填隙強度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(7)，填隙部分有承接孔、填隙突起和填隙凹口，所述承接孔在最底層層壓復(fù)合材料的鐵芯片中形成，所述填隙突起和凹口在層壓于所述最底層鐵芯片上的層壓復(fù)合材料的鐵芯片中形成，是通過沿凹孔縱向切下兩邊形成的，所述凹孔在與所述承接孔相應(yīng)的、要封堵的預(yù)定部分的中間位置形成，因此，長填隙承接部可在填隙突起和填隙孔中形成。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(8)，凹孔直到預(yù)定部分邊緣堵塞后才形成，因此，填隙突起不會減少板厚和板寬，而是保持開始切下的時候的樣子，還能形成更穩(wěn)定的填隙承接部，維持填隙強度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(9)，凹孔的形成方法是留出所需長度的端部，直到預(yù)定部分的兩個邊緣被堵塞，填隙突起被深切出來；通過沿凹孔縱向超出兩端部分切下，可拉長填隙配件；同時，切下的填隙突起在底部左右兩邊都有連接部，這樣層壓復(fù)合材料金屬板中的連接可以做得更牢固。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(10)，難加工的高磁性材料的特征在于，所述高磁性材料是非晶態(tài)板。有可能獲得最佳特性，使非晶態(tài)板所具有的高磁導(dǎo)率或低鐵損等磁學(xué)特性非常好，但磁導(dǎo)率差，加工困難。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(11)，板材料是電磁鋼板、低碳鋼板、電磁軟鐵板、Fe-Ni合金板或銅板，有可能獲得各金屬板的最佳特性。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(12)，制備層壓復(fù)合材料金屬板的方法包括層壓并連接多個不同材質(zhì)的金屬板，它包括在層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體上層壓復(fù)合材料層壓金屬板的第二材料體的過程，其中第一材料體形成有與填隙突起相配合的填隙孔，第二材料體形成有在對應(yīng)于填隙孔的位置上的中間部分里的凹孔，用填隙沖頭從第二塊金屬板體上部向下壓的過程，由此沿凹孔縱向切下兩個端邊，從而形成與填隙孔相配合的突起，因此，凹孔事先在預(yù)定填隙部的中間位置形成，然后進行填隙操作，這樣可在填隙突起和填隙孔中形成長填隙承接部。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(13)，第一、二塊金屬板將難加工的上下金屬板中的至少一塊夾在不同材質(zhì)的金屬板之間，這樣，盡管形成凹孔或填隙孔的過程在難加工的金屬底板上難以實施，但此過程可放心、便利地用于此結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(14)，填隙沖頭的推壓過程沿凹孔縱向成排進行，并超出兩端，因此，填隙突起在凹孔縱向沿超出兩端部分切下，因而填隙突起可深切下去，獲得填隙的長配件，同時，切下的填隙突起在底部左右兩邊都有連接部，這樣層壓復(fù)合材料金屬板中的連接可以做得更牢固。
附圖簡介

圖1是本發(fā)明第一種實施方式中層壓復(fù)合材料金屬板的透視圖。
圖2截面圖顯示了按本發(fā)明第一種實施方式在層壓復(fù)合材料金屬板下層中進行沖壓形成填隙孔的過程。
圖3是形成填隙孔后的頂視圖。
圖4是沿圖3中B-B線的截面圖。
圖5截面圖顯示了按本發(fā)明第一種實施方式在層壓復(fù)合材料金屬板上層中進行沖壓形成填隙孔的過程。
圖6是形成填隙孔后的頂視圖。
圖7是沿圖6中B-B線的放大截面圖。
圖8是形成了具有填隙孔的填隙切下部之后的俯視圖。
圖9是沿圖8中D-D線的放大截面圖。
圖10是本發(fā)明第二種實施方式中層壓復(fù)合材料金屬板的透視圖。
圖11截面圖顯示了按本發(fā)明第二種實施方式在層壓復(fù)合材料金屬板下層中進行沖壓形成填隙孔的過程。
圖12是形成填隙孔后的頂視圖。
圖13是沿圖12中B-B線的截面圖。
圖14截面圖顯示了按本發(fā)明第二種實施方式在層壓復(fù)合材料金屬板上層中進行沖壓形成填隙孔的過程。
圖15是形成填隙孔后的頂視圖。
圖16是沿圖15中B-B線的放大截面圖。
圖17是形成具有填隙孔的填隙切下部之后的俯視圖。
圖18是沿圖17中D-D線的放大截面圖。
圖19是本發(fā)明第三種實施方式中層壓復(fù)合材料的轉(zhuǎn)子鐵芯的透視圖。
圖20解釋了制備圖19所示轉(zhuǎn)子芯的壓制過程。
圖21顯示了接合孔的形成，鐵芯片是在制備圖19所示層壓復(fù)合材料的轉(zhuǎn)子鐵芯的壓制過程中開始層壓的。
圖22顯示了轉(zhuǎn)子鐵芯填隙凹孔的形成。
圖23解釋了轉(zhuǎn)子鐵芯通過填隙沖壓進行的填隙情況。
圖24是在填隙部預(yù)定位置中要形成的凹孔的俯視圖。
圖25解釋了對本發(fā)明層壓復(fù)合材料的鐵芯進行的另一種填隙情況。
圖26是在填隙部的預(yù)定位置形成的凹孔的俯視圖。
圖27是在填隙部的預(yù)定位置要形成的凹孔的第一個修改例的示意圖。
圖28是在填隙部的預(yù)定位置要形成的凹孔的第二個修改例的示意圖。
圖29是在填隙部的預(yù)定位置要形成的凹孔的第三個修改例的示意圖。
圖30解釋了在制備修改例中的層壓復(fù)合材料鐵芯的壓制過程中通過填隙沖壓進行的填隙情況。
圖1-18中，所標的數(shù)字1代表層壓復(fù)合材料的金屬板，數(shù)字21、22代表電磁鋼板(上金屬板材料)，22、22是電磁鋼板(下金屬板材料)，23、22是電磁鋼板(金屬板材料)，31、231是非晶態(tài)板(難加工的金屬板材料)，32、232是非晶態(tài)板(金屬板材料)，1A、21A是層壓復(fù)合材料金屬板的上層部分(層壓復(fù)合材料的一面金屬板體)，1B、21B是層壓復(fù)合材料金屬板的下層部分(另一面金屬板體)。
此外，khi0(kh10、kh20、kh30、kh40)是端部(各排兩個端邊，各排沿凹口縱向的兩端)，kh2i(kh210、kh220、kh230、kh240)是沿凹口縱向超出兩端的部分(各排兩個端邊，沿凹口縱向超出兩端的各排)，khi(kh1、kh2、kh3、kh4)和kh2i(kh21、kh22、kh23、kh24)是凹口，kmi(km1、km2、km3、km4)和km2i(km21、km22、km23、km24)是填隙孔，koi(ko1、ko2、ko3、ko4)和ko2i(ko21、ko22、ko23、ko24)是填隙切下部，lh2是凹孔長度，lh22是凹口長度。
在圖19-30中，所標的數(shù)字110代表層壓復(fù)合材料鐵芯，數(shù)字111-114代表非晶態(tài)鐵芯片，115-122是電磁鋼板鐵芯片，123是第一步層壓復(fù)合材料的鐵芯片，124是第二步層壓復(fù)合材料的鐵芯片，125是第三步層壓復(fù)合材料的鐵芯片，126是第四步層壓復(fù)合材料的鐵芯片，127是內(nèi)側(cè)填隙部(填隙部)，128是外側(cè)填隙部(填隙部)。
129是鐵芯片的毛坯部分(層壓復(fù)合材料板)，130和131是電磁鋼板(板材料)，132是非晶態(tài)材料(難加工的高磁性材料)，133是導(dǎo)孔，134是槽孔，135是接合孔，136是接合孔，137是模子，138是沖頭，139是塞子，139a是臺。
140和141是凹孔，142是沖頭，143是凹孔部的預(yù)定部分，144是開凹孔的沖頭，150是層壓復(fù)合材料的鐵芯，151是開凹孔的沖頭，152和154是非晶態(tài)鐵芯片，155-160是電磁鋼板的鐵芯片，161-163是第二-四步中層壓復(fù)合材料的鐵芯片，164是凹孔部的預(yù)定部分，165是凹孔，166-168是凹孔，169是開凹孔的沖頭。
本發(fā)明最佳實施方式在下面的描述中，將結(jié)合附圖和實施方式闡釋本發(fā)明。
如圖1所示，作為本發(fā)明的第一種實施方式，層壓復(fù)合材料金屬板1的制備方法是交替層壓電磁鋼板(上金屬板)21，(下金屬板)22、23，和難加工非晶態(tài)板(難加工金屬板)31、32，并在填隙部k1、k2、k3、k4對這些板填隙進行連接。
除了優(yōu)異的磁導(dǎo)率和吸著力外，非晶態(tài)板31、32具有諸如非常高的電阻和非常小的電流損失，即很小的鐵損等特征，但硬度極高，很難加工。
非晶態(tài)板31、32具有超薄厚度，例如約為0.02-0.06mm。
電磁鋼板21、22、23比非晶態(tài)板31、32具有更好的可加工性，也具有所需的磁學(xué)特性，盡管不及非晶態(tài)板31、32。
舉例來說，板厚約為0.15-0.20mm，小于現(xiàn)有電磁鋼板。
具有上述結(jié)構(gòu)的層壓復(fù)合材料金屬板1通過如下方法制備。
下面將以層壓復(fù)合材料金屬板1中填隙部k1和封堵連接的形成為例。
如圖2所示，壓模裝置的沖頭相對于層壓復(fù)合材料金屬板下層(層壓復(fù)合材料的第二塊金屬板)向模孔Dh移動，這塊金屬板是電磁鋼板23在具有預(yù)定尺寸的非晶態(tài)板32上層壓而成，沖壓出的填隙孔km1是個矩形孔，寬lm1，長lm2，如圖3和4所示。
這里，層壓復(fù)合材料金屬板下層1B的填隙孔km1的寬度lm1等于或稍大于層壓復(fù)合材料金屬板上層1A(層壓復(fù)合材料的第一塊金屬板)的填隙下切部ko1的寬度lo1(圖8)。
填隙孔km1的長度lm2等于或稍大于層壓復(fù)合材料金屬板上層1A的填隙下切部ko1的長度lo2。
另一方面，如圖5所示，壓模裝置的沖頭P2相對于層壓復(fù)合材料金屬板上層1A向?？譊h移動，這塊金屬板是由具有預(yù)定尺寸的電磁鋼板21、非晶態(tài)板31和電磁鋼板22層壓而成，沖壓出的填隙孔kh1是矩形孔，寬lh1，長lh2，如圖6和7所示。
形成凹口kh1時，要使得長度lh2等于在后續(xù)過程中形成的捻封切下部ko1的長度lo2。
層壓復(fù)合材料金屬板中有凹口kh1的上層1a放置在層壓復(fù)合材料金屬板的下層部分1B上，它事先沖有填隙孔km1，如圖9所示，壓模裝置的填隙沖頭P3將邊緣部分(兩個端邊，沿凹口縱向的兩端)kh10在層壓復(fù)合材料金屬板上層部1A的凹口周圍向下壓。
形成寬為lo1、長為lo2的矩形填隙切下部(填隙突起)ko1(見圖8)，擠入層壓復(fù)合材料金屬板下層部1B的填隙孔km1。
填隙切下部ko1的長度lo2是沿著凹口kh1的長lh2兩端形成的。
上述解釋涉及在層壓復(fù)合材料金屬板1中填隙部的填隙切下部ko1和填隙孔km1，還涉及連接它們的方法，層壓復(fù)合材料金屬板1中填隙部k2、k3、k4的形成和填隙方式與填隙部k1相同。
通過這種方法，層壓復(fù)合材料金屬板1的形成如圖1所示，使層壓復(fù)合材料金屬板的下層部1B和上層部1A構(gòu)成一個整體。
上述實施方式說明，層壓復(fù)合材料金屬板1的形成方法是，將難加工的非晶態(tài)板3夾持在兩塊電磁鋼板2之間，替換電磁鋼板、可以采用價廉的低碳鋼板、比電磁鋼板更好加工的電磁軟鐵板，具有高磁導(dǎo)率和抗腐蝕性的Fe-Ni合金板、或者具有良好加工性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的銅板。
這些金屬板可根據(jù)層壓復(fù)合材料金屬板1的使用目的選擇。
通過這種方法，層壓復(fù)合材料金屬板1在此實施方式中是5層層壓板，但這個數(shù)字不構(gòu)成限制，例如，可以是3層、4層、6層或7層。層壓厚度可以任意，例如0.20-0.80mm。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在制備層壓復(fù)合材料金屬板的上層1A時，具有凹口khi(i＝1，2，3，4)的填隙切下部koi在上述層壓復(fù)合材料金屬板的上層部1A上形成，同時，填隙孔kmi在層壓復(fù)合材料金屬板下層1B中形成，層壓復(fù)合材料金屬板上層部1A上的各填隙切下部koi分別填隙而連接到層壓復(fù)合材料金屬板下層1B的各填隙孔kmi上。
因此，當形成具有凹口khi的填隙切下部koi并將它封堵到層壓復(fù)合材料金屬板上層部1A上時，非晶態(tài)板31夾在可加工性優(yōu)于非晶態(tài)板31的電磁鋼板21和22之間。由于非晶態(tài)板31比電磁鋼板21、22薄，且形成了所述凹口khi，不會產(chǎn)生裂紋或斷裂等破壞，非晶態(tài)板31可深切下去。
此外，當在層壓復(fù)合材料金屬板下層部1B形成填隙孔kmi時，由于在此實施方式中，非晶態(tài)板32是在將電磁鋼板23層壓到其上部的條件下沖出填隙孔kmi，像斷裂這樣的損壞不會產(chǎn)生。
在層壓復(fù)合材料金屬板下層1B中，三層板可通過將非晶態(tài)板夾在電磁鋼板之間來制備。
各填隙切下部koi形成有上述凹口khi，當進行填隙操作時，填隙切下部koi可在各填隙部深切下去，而板厚或板寬的尺寸在所述填隙切下部不會減小，即使薄金屬板中的填隙配合部分也可拉長，這樣各填隙部ki可牢固相連。
因此，多個不同材質(zhì)的層壓金屬板可穩(wěn)定地彼此連接，從而形成牢固相連的層壓復(fù)合材料金屬板。
由于本實施方式的層壓復(fù)合材料金屬板1是非晶態(tài)板3和電磁鋼板2層壓成的，它綜合了非晶態(tài)板3所具有的良好磁學(xué)特性、極低鐵損和電磁鋼板2所具有的良好磁導(dǎo)率、高磁通密度與低鐵損，這樣得到的層壓復(fù)合材料金屬板1具有優(yōu)異的磁學(xué)特性和能經(jīng)受電磁鋼板幾乎所有加工過程的可加工性。
如果代替電磁鋼板2，而是將非晶態(tài)板3夾在兩塊低碳鋼板之間組成層壓復(fù)合材料金屬板1，則有可能最多地獲得非晶態(tài)板3的所述特性，同時層壓復(fù)合材料金屬板1的可加工性可得到進一步提高，而成本也會下降。
如果代替電磁鋼板2，而是將非晶態(tài)板3夾在兩塊電磁軟鐵板之間組成層壓復(fù)合材料金屬板，則有可能最多地獲得非晶態(tài)板3的所述特性，同時層壓復(fù)合材料金屬板1的可加工性可得到提高，而成本也會下降。
如果代替電磁鋼板2，而是將非晶態(tài)板3夾在兩塊Fe-Ni合金板之間組成層壓復(fù)合材料金屬板，則有可能最多地獲得非晶態(tài)板3的所述特性，形成的層壓復(fù)合材料金屬板1在惡劣環(huán)境下能最大程度地獲得Fe-Ni合金所具有的抗腐蝕性、高磁導(dǎo)率和大的電阻。
如果代替電磁鋼板2，而是將非晶態(tài)板3夾在兩塊銅板之間組成層壓復(fù)合材料金屬板1，則有可能獲得這樣的層壓復(fù)合材料金屬板1，它容易加工，具有銅板那樣的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，同時最大程度地獲得非晶態(tài)板3的所述特性。
接下來解釋第二個實施方式。
如圖10所示，作為本發(fā)明的第二種實施方式，層壓復(fù)合材料金屬板21的制備方法是交替層壓電磁鋼板(上金屬板)221，(下金屬板)222、223，和難加工非晶態(tài)板(難加工金屬板)231、232，并在填隙部k21、k22、k23、k24對這些板進行填隙連接。
具有上述結(jié)構(gòu)的層壓復(fù)合材料金屬板21通過如下方法制備。
下面將以層壓復(fù)合材料金屬板21中填隙部k1和封堵連接的形成為例，它與上述第一種實施方式不同。
如圖11所示，沖頭P21相對于層壓復(fù)合材料金屬板下層21B(層壓復(fù)合材料的第二塊金屬板體)向?？譊h移動，如圖12(俯視圖)和13(截面圖)所示，沖壓出填隙孔km21，它是個矩形孔，寬lm1，長lm2。
另一方面，如圖14所示，壓模裝置的沖頭P22相對于層壓復(fù)合材料金屬板上層21a(層壓多相材料的第一塊金屬板體)向模孔Dh移動，沖壓出預(yù)定范圍的凹口kh21，供填隙之用，所述金屬板是由具有預(yù)定尺寸的電磁鋼板221、非晶態(tài)板231和電磁鋼板222層壓而成。
如圖15和16所示，凹口kh21是矩形孔，寬lh21，長lh22。
形成凹口kh21時，要使得長度lh22短于在后續(xù)過程中形成的填隙切下部ko21的長度lo22(在圖15中，在填隙過程中要形成的填隙切下部ko21用雙虛線表示)。
層壓復(fù)合材料金屬板中沖有上述凹口kh21的上層21a放置在層壓復(fù)合材料金屬板的下層部分21B上，它事先沖有捻封孔km21，如圖18所示，壓模裝置的填隙沖頭P23在層壓復(fù)合材料金屬板上層部21A的凹口kh21周圍沿凹口kh21的縱向，從超出兩端的kh210部(兩個端邊，超出凹口縱向的兩端)向下切。
形成寬為lo21、長為lo22的矩形填隙切下部(填隙突起)ko21(見圖17)，同時裝入層壓復(fù)合材料金屬板下層部21B的填隙孔km21。
如上所述，由于填隙切下部ko21的長度lo22比凹口kh21的長度長，填隙突起在底部有連接左右兩邊的部分，因此提高了機械強度，這樣填隙強度就增加了。
上述解釋涉及在層壓復(fù)合材料金屬板21中填隙部k21的填隙切下部ko21和填隙孔km21的形成和填隙連接，層壓復(fù)合材料金屬板21中填隙部k22、k23、k24與填隙部k21表現(xiàn)相同。
如上所述，層壓復(fù)合材料金屬板21通過將層壓復(fù)合材料的下層21B和上層21a進行連接來制備。
上述實施方式說明，將難加工的非晶態(tài)板23夾在兩塊電磁鋼板22之間，但與前一種實施方式類似，如果代替電磁鋼板而采用低碳鋼板、電磁軟鐵板、Fe-Ni合金板或銅板，則可以得到具有與所采用的各板材相對應(yīng)的綜合特性的層壓復(fù)合材料金屬板21。
此第二種實施方式的特征在于，由于凹口kh2i(i＝1，2，3，4)的長度lh22比填隙切下部ko2i的長度lo22短，填隙切下部ko2i在底部有連接左右兩邊的部分，因此提高了填隙切下部的強度，該部有更強的填隙強度，這樣層壓復(fù)合材料金屬板的連接更加牢固。
上述實施方式說明，將難加工的非晶態(tài)板夾在層壓復(fù)合材料金屬板上層的電磁鋼板之間，但是使電磁鋼板層壓在鄰近非晶態(tài)板的至少一面上，或者層壓在鄰近非晶態(tài)板的僅僅一面上，已經(jīng)足夠。
此外，上面的例子是一層無定形板的多相材料層壓金屬板的上層中，當然，一層之外的二層、三層…也足以形成上層結(jié)構(gòu)。
此實施例說明，多相材料層壓金屬板的下層與難加工的無定形板和電磁鋼板相鄰層壓，但將電磁鋼板在鄰近無定形板的至少一面層壓已經(jīng)足夠。
此例是一層無定形板在多相材料層壓金屬板的上層中，當然一層之外的二層、三層…也足以形成上層結(jié)構(gòu)。
此外，層壓復(fù)合材料上層具有三層金屬板結(jié)構(gòu)，三層之外的兩層、四層、五層…也足以使形成上層結(jié)構(gòu)。類似地，層壓復(fù)合材料下層具有兩層金屬板結(jié)構(gòu)，兩層之外的一層、三層、四層、五層…也足以形成下層結(jié)構(gòu)。
一個實例是五層層壓復(fù)合材料金屬板，當然，五層之外的三層、四層、六層、七層…也足以形成上層結(jié)構(gòu)。
一個實例是層壓復(fù)合材料金屬板中有四個填隙位，但不限于四個位置，填隙位可以是任意的兩個、三個、五個…一個實例是層壓復(fù)合材料金屬板的填隙部是矩形的，但只要中間部分刻有凹口，且凹口部兩邊下切形成填隙突起，填隙部可不限于矩形，而可以具有在角上含有R或C部分的矩形、長橢圓形或其他形狀。
一個實例是填隙切下部的填隙孔是矩形的，也可以是與填隙突起形狀相對應(yīng)的橢圓形或圓形。
下面來看第三個實施方式，它是將第一和第二個實施方式中解釋的層壓復(fù)合材料金屬板應(yīng)用于馬達轉(zhuǎn)子的鐵芯。
作為本發(fā)明的第三個實施方式，圖19是將層壓復(fù)合材料金屬板用于馬達轉(zhuǎn)子的鐵芯的透視圖。
圖20解釋了制備圖19所示層壓復(fù)合材料金屬板的馬達轉(zhuǎn)子鐵芯的壓制加工過程。
如圖19和23所示，作為本發(fā)明的第三個實施方式，在第一(底層)至第四步中依次用鐵芯片123-126對層壓復(fù)合材料的鐵芯110進行填隙和層壓，使非晶態(tài)鐵芯片111、112、113、114夾在電磁鋼板115-116、117-118、119-120和121-122的上下面之間，并用作層壓轉(zhuǎn)子的鐵芯。
如圖19所示，靠近層壓復(fù)合材料的鐵芯110內(nèi)側(cè)，作為一個例子，在周長方向三個等間距的位置形成三片內(nèi)側(cè)填隙部127，同時靠近層壓復(fù)合材料的鐵心110外側(cè)，在周長方向九個等間距的位置形成九片外側(cè)填隙部128。
內(nèi)側(cè)填隙部127和外側(cè)填隙部128的詳細情況示于圖23。
內(nèi)側(cè)填隙部127和外側(cè)填隙部128的數(shù)目和位置不限于此實施方式，而可以適當選擇。
如圖20和21所示，在制備層壓復(fù)合材料鐵芯110的壓制加工過程中，各站加工工作解釋如下。
(A站)圖20所示長毛坯鐵芯片(復(fù)合材料層壓板的一個實例)129的厚度為t，通過將圖21所示厚t2(例如0.05mm)的非晶態(tài)材料132層壓并夾持在厚t1(例如0.18mm)的電磁鋼板130、131之間形成，所述電磁鋼板130、131是上下面的板材料的例子，非晶態(tài)材料132是加工性能不及電磁鋼板30、31的高磁材料的例子。
(B站)如圖20所示，等分為9部分且具有預(yù)定形狀的槽孔134通過圍繞軸孔(未示出)沖切形成。
(C站)如圖20和21所示，在第一步中的層壓復(fù)合材料鐵芯片123外側(cè)，接合孔135在周長方向等分成9個部分的位置形成，而在其內(nèi)側(cè)，接合孔136在周長方向等分成3個部分的位置形成，所述鐵芯片123[對應(yīng)于圖2和4所示層壓復(fù)合材料金屬板的下層1B(層壓復(fù)合材料的第二金屬板體)]成為了層壓起始鐵芯片，所述接合孔136(對應(yīng)于圖4所示填隙孔km1)構(gòu)成內(nèi)側(cè)填隙部127的一邊，而接合孔135、接合孔136分別借助模子137、沖頭138和脫模環(huán)139形成。
如圖24中虛線所示，形成的接合孔135、136從俯視圖看呈矩形，縱向長度為a，周向長度為b。
(D站)如圖20、22和24所示，長矩形填隙孔140、141的形成方法是，在垂直于接合孔135、136的填隙部的預(yù)定位置143的中間位置，向模子137往復(fù)移動沖頭142，層壓復(fù)合材料的鐵芯片124-126依次在第2-4步層壓在第一步形成接合孔135、136，所述鐵芯片124-126[對應(yīng)于圖5和7所示層壓復(fù)合材料金屬板的上層1A(層壓復(fù)合材料的第一金屬板體)]和所述預(yù)定位置(對應(yīng)于接合孔135、135內(nèi)側(cè))的層壓復(fù)合材料的鐵芯片123上。
至于凹孔140、141的尺寸，相對于接合孔135、136周向的中心位置，寬為c，縱向長為a。
(E站)
如圖20和23所示，將形成了接合孔135、136或凹孔140、141的鐵芯片毛坯129沖壓出內(nèi)外構(gòu)型，在第一至第四步制成層壓復(fù)合材料的鐵芯片123-126，從底層芯片依次在第一至第四步形成的層壓復(fù)合材料鐵芯片123-126層壓在臺139a上。
在層壓過程中，如果用沖頭144下切在第一至第四步形成的層壓復(fù)合材料鐵芯片124-126的填隙部的預(yù)定位置143，預(yù)定位置143的下面將形成截面呈V形的填隙突起，它有凹孔140、141的前端，同時，在第二步形成的層壓復(fù)合材料鐵芯片124的填隙突起與在第一步形成的層壓復(fù)合材料鐵芯片123的接合孔135、136接合。
另一方面，在第三步和第四步形成的鐵芯片125、126的填隙突起與在第二步和第三步形成的鐵芯片124、125的填隙突起背面形成的填隙凹面接觸。
通過這種方式，各填隙部127、128都被封堵，形成的轉(zhuǎn)子層壓鐵芯如圖19所示。
順便提一下，在此實施方式中，層壓復(fù)合材料鐵芯片具有第四步形成的層壓層，但層數(shù)不限于4，而且鐵芯片可任意層壓，直到形成所需厚度。
當填隙沖頭切下時，填隙部中預(yù)定位置143的兩面都繞著凹孔140、141深切，其中凹孔140、141在第一步至第四步形成的層壓復(fù)合鐵芯片124-126的預(yù)定位置143的周向中間位置形成，由此形成的填隙承接部比較長(對應(yīng)于圖23中第一步形成的層壓復(fù)合材料鐵芯片123的厚度t)。此外，由于形成了凹孔140、141，當切下填隙部的預(yù)定位置143的兩端時，板厚和成為填隙突起的寬度在尺寸上不會減小，這樣形成的層壓復(fù)合材料鐵芯片10具有強填隙強度。
圖25所示為本發(fā)明另一實施方式中，在制備層壓復(fù)合材料鐵芯150的壓制加工過程中，填隙沖頭151的填隙條件。
層壓復(fù)合材料的鐵芯150與鐵芯110只是在凹孔165的長度d上不同，如圖26所示。
與層壓復(fù)合材料鐵芯10相同的組件用相同的數(shù)字表示，以省略解釋。
圖26所示為在第二至第四步形成的層壓復(fù)合材料鐵芯161-163的填隙部的預(yù)定位置164的中間位置形成的凹孔165，凹孔165沿著填隙部的預(yù)定位置164的幅射方向留有兩個端部(每個端部長度是(a-d)/2)，輻射方向長度d小于長度a。
在這種結(jié)構(gòu)下，由于填隙切下部的底在兩邊相連，填隙部的強度增加，轉(zhuǎn)面增加了填隙強度。
數(shù)字152、153、154代表非晶態(tài)鐵芯片，數(shù)字155和156、157和158、159和160分別是電磁鋼板上下面的鐵芯片。
圖27、28和29所示為改進實施例的凹孔166、167、168，這些凹孔形成于填隙部預(yù)定位置164的中間部位。
除了矩形凹孔165外，凹孔166具有鼓形，凹孔167有脹大的端部，凹孔168是橢圓形。
這些凹孔具有深切填隙突起的效果，類似于矩形凹孔165，此外，凹孔166-168也具有減輕填隙沖頭151的下切力的效果。
本發(fā)明不受限于以上實施方式。只要不改變本發(fā)明的主旨，可以進行任何合適的修改。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于上述實施方式，或者通過綜合利用部分或全部改進實施例形成的本發(fā)明層壓復(fù)合材料鐵芯的情況。
第三種實施方式已經(jīng)闡述了層壓轉(zhuǎn)子鐵芯，但不限于此，本實施方式適用于定子或變壓器的層壓鐵芯。
復(fù)合材料是難加工的高磁性材料的非晶態(tài)材料，但不限于此，也可以采用Si含量超過3％的難加工高硅電磁鋼板。
層壓復(fù)合材料鐵芯片具有三層，其中一片復(fù)合材料夾在上下兩片電磁鋼板之間，但不限于此，事實上也可以將一片復(fù)合材料夾在三片或多片板材之間。如圖30所示，也可以將兩片或多片復(fù)合材料(圖30中的三片非晶態(tài)鐵芯片)夾在上下板材之間，以組成四層或多層。
圖30中的數(shù)字169代表沖頭。
順便提一下，電磁鋼板可以用作板材，但不限于此。如果需要，為使填隙部容易形成，也為降低成本，可提高低碳鋼或電磁軟鐵板的磁性。為提高抗腐蝕性，要使Fe-Ni合金板或填隙部容易形成，如果要求提高導(dǎo)體導(dǎo)電性，可以使用銅板。
容易加工的鋁板或其他金屬板也可以使用。
工業(yè)應(yīng)用在層壓復(fù)合材料金屬板及其鐵芯中，為層壓連接多個不同材質(zhì)的金屬板，將以下兩種材料體填隙連接層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體，它在中間部分有凹口，以及沿凹口縱向切下第一材料體成排兩端時形成的填隙突起，層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，它形成有為插入填隙突起用的封堵孔，其中填隙位置在所述層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體的填隙突起處，和層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體的填隙孔處。
此外，層壓復(fù)合材料的第一和第二金屬材料體與比此上下面金屬板中至少一個更難加工的金屬板一起層壓，由此穩(wěn)定方便地進行加工，在難加工的單金屬板中形成凹口或填隙孔。
應(yīng)當指出，本發(fā)明不限于上述實施方式。
權(quán)利要求
1.層壓復(fù)合材料金屬板，它通過層壓多個具有不同材質(zhì)的金屬板而連接在一起，它包含層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體，它在中間部分有凹口，以及沿凹口縱向切下第一材料體兩端而形成的填隙突起，層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，它形成有為插入填隙突起用的封堵孔，其中所述層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體的填隙突起和層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體的填隙孔經(jīng)過填隙而將多個不同材料的金屬板連接起來。
2.層壓復(fù)合材料金屬板，它通過層壓多個具有不同材質(zhì)的金屬板連接起來，它包含復(fù)合材料金屬板的第一材料體，形成所述材料體時，將金屬板夾在比所述金屬更容易加工的上下面的金屬板之間層壓，形成時在其中間部分有帶凹口的填隙突起，其形成是沿著凹口縱向切下成排兩端，層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，形成所述材料體時，將比上下面金屬板中至少一塊金屬板更難加工的金屬板進行層壓，形成有插入填隙突起用的填隙孔，其中所述層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體的填隙突起和層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體的填隙孔經(jīng)過填隙而將多個不同材料的金屬板連接起來。
3.權(quán)利要求1或2所述層壓復(fù)合材料金屬板，其特征在于填隙突起是沿著凹口的縱向切下兩端形成的。
4.權(quán)利要求1或2所述層壓復(fù)合材料金屬板，其特征在于填隙突起是在凹口縱向沿超出兩端的各排切下形成的。
5.權(quán)利要求2-4所述層壓復(fù)合材料金屬板，其特征在于難加工的金屬板是非晶態(tài)板，上下側(cè)面金屬板是電磁鋼板、低碳鋼板、電磁軟鐵板、Fe-Ni合金板或銅板。
6.層壓復(fù)合材料的鐵芯，其特征在于對層壓復(fù)合材料的鐵芯片進行層壓，直到通過封堵部分形成所需厚度，所述鐵芯片是從層壓復(fù)合材料板沖壓形成的，層壓復(fù)合材料板由難加工的高磁性材料層壓而成，其加工性不及上下面的板材料，所述填隙部分在其中心有凹孔，通過沿凹孔縱向切下兩邊而形成。
7.層壓復(fù)合材料的鐵芯，其特征在于填隙部分有承接孔、填隙突起和填隙凹口，所述承接孔在最底層層壓復(fù)合材料的鐵芯片中形成，所述填隙突起和凹口在層壓于所述最底層鐵芯片上的層壓復(fù)合材料的鐵芯片中形成，是通過沿凹孔縱向切下兩邊形成的，所述凹孔在與所述承接孔相應(yīng)的、要封堵的預(yù)定部分的中間位置形成。
8.權(quán)利要求6或7所述層壓復(fù)合材料鐵芯，其特征在于直到預(yù)定部分邊緣被堵塞后，才形成凹孔。
9.權(quán)利要求6或7所述層壓復(fù)合材料鐵芯，其特征在于凹孔的形成方法是留出所需長度的端部，直到預(yù)定部分的兩個邊緣被堵塞。
10.權(quán)利要求6-9所述層壓復(fù)合材料鐵芯，其特征在于難加工的高磁性材料是非晶態(tài)板。
11.權(quán)利要求6-10所述層壓復(fù)合材料鐵芯，其特征在于金屬板是電磁鋼板、低碳鋼板、電磁軟鐵板、Fe-Ni合金板或銅板。
12.制備層壓復(fù)合材料金屬板的方法，它包括層壓并連接多個不同材質(zhì)的金屬板，它包括在層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體上層壓復(fù)合材料層壓金屬板的第二材料體的過程，其中第一材料體形成有由與填隙突起相配合的填隙孔，第二材料體形成有在對應(yīng)于填隙孔的位置上的中間部分里的凹孔，用填隙沖頭從第二塊金屬板體上部向下壓的過程，由此沿凹孔縱向切下兩個端邊，從而形成與填隙孔相配合的突起。
13.權(quán)利要求12所述制備層壓復(fù)合材料金屬板的方法，其特征在于第一、二塊金屬板將難加工的上下金屬板中的至少一塊夾在不同材質(zhì)的金屬板之間。
14.權(quán)利要求12或13所述制備層壓復(fù)合材料金屬板的方法，其特征在于填隙沖頭的推壓過程沿凹孔縱向成排進行，并超出兩端。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供層壓復(fù)合材料金屬板及其鐵芯，其中多個具有不同材質(zhì)的金屬板容易穩(wěn)定地連接起來，具有許多應(yīng)用所需的特征，可獲得低生產(chǎn)成本；本發(fā)明還提供了它們的制備方法，即通過層壓多個具有不同材質(zhì)的金屬板連接起來的層壓復(fù)合金屬板借由以下材料體填隙連接層壓復(fù)合材料金屬板的第一材料體，它在中間部分有凹口，以及沿凹口縱向切下第一材料體兩端而形成的填隙突起；層壓復(fù)合材料金屬板的第二材料體，它形成有為插入填隙突起用的封堵孔；填隙位置在所述第一材料體的填隙突起處和第二材料體的填隙孔處。
文檔編號H02K1/00GK1630579SQ0380364
公開日2005年6月22日 申請日期2003年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月12日
發(fā)明者三井孝昭 申請人:株式會社三井高科技