電機子鉄心,該電機子鉄心を用いたモータ、及びその製造方法
【課題】
モータ用の剥離防止,ギャップ面の錆びを防止したアモルファス電機子鉄心、及びそれを用いたモータを提供することにある。
【解決手段】
本発明は、アモルファス鉄心は樹脂モールドを形成することを特徴とし、剥離防止,ギャップ面の錆びを防止可能なアモルファス鉄心を実現している。また、巻線とアモルファス接触部分は角Rを設けているため、アモルファス鉄心の周囲に巻線を配線できる。さらに、アキシャルギャップ型のモータにおいて、固定子コアとしてアモルファス積層したカット鉄心を用いたことを特徴とするアキシャルギャップ型のモータを提供することにある。
モータ用の剥離防止,ギャップ面の錆びを防止したアモルファス電機子鉄心、及びそれを用いたモータを提供することにある。
【解決手段】
本発明は、アモルファス鉄心は樹脂モールドを形成することを特徴とし、剥離防止,ギャップ面の錆びを防止可能なアモルファス鉄心を実現している。また、巻線とアモルファス接触部分は角Rを設けているため、アモルファス鉄心の周囲に巻線を配線できる。さらに、アキシャルギャップ型のモータにおいて、固定子コアとしてアモルファス積層したカット鉄心を用いたことを特徴とするアキシャルギャップ型のモータを提供することにある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電機子鉄心、この電機子鉄心を用いたモータ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、燃料不足,環境汚染と経済の面から、高効率と低コストの回転電機が求められている。そして、この回転電機においてアモルファス金属が用いられることが考えられている。アモルファス金属は低損失,高透磁率,高強度,耐食性といった磁気特性と機械特性に優れた材料であるため、モータ鉄心としてモータの高効率化と低コスト化への応用を期待される。
【0003】
通常用いられるアモルファス金属は一定な幅を有する薄く連続なリボン状になっている。リボン状アモルファス金属からコアの製造方法について、従来の技術が大きく分けて3種類の方法がある。第1の方法として、リング状に巻回して積層したものをコアとして使用する。例えば、特許文献1では、連続したアモルファス金属のリボンを巻回し、切断した後形成した磁性体をコアとして使用した例が記載されている。ここでは、巻いたコアをそのまま使用するので、電流に対してループ回路を構成している為、渦電流損が大きい。
更に、コア外側を保護するものがないので、巻線を配置することが困難であった。
【0004】
又、コアとコアの間は止めるための挿すものが必要であるため、製造工程が複雑になるとの問題があった。
【0005】
第2の方法としては、アモルファス金属巻回体の一部を切断してコアとして使用する。
例えば、特許文献2にはアモルファス薄体を巻回した鉄心に対して、外周を珪素鋼板等の形状維持材を保持されて、成形治具に装着されるにより成形する。この状態で、熱処理とアニール処理する。その後、珪素鋼板を外して、切断後切断面に接着材を塗布する。この方法によると、巻回した鉄心は全部切断することができないため、利用率が低いとの問題があり、また、切断するとき、錆びる可能性が大きい。そして、コアの形状と寸法も設計しずらいとの問題があった。
【0006】
第3の方法としては、アモルファス金属製細片に接着剤を塗布して、複数枚のアモルファス細片を重ね合わせ、加熱圧着して製造する。例として、特許文献3ではアモルファス積層材を製造する技術を記述している。しかしながら、接着剤塗布によって、鉄心の占積率が低くなるとの問題が発生していた。
【0007】
【特許文献1】米国特許第6407466号公報
【特許文献2】特開平5−114525号公報
【特許文献3】特開2007−311652号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
アモルファス金属は省エネ,高透磁率の特徴があるため、モータの高効率化への貢献ができる。アモルファス金属は薄く,硬く,脆いため,打ち抜き,切断するなどの加工が困難であり、従来に示した技術ではモータに適応する最適な形状を作れない、製造工程が複雑になるという問題があった。
【0009】
これらの問題に対して、本発明は、第1の目的として、回転電機として使用できるアモルファス鉄心を提供するものである。
【0010】
また、第2の目的として、これらのアモルファス鉄心の加工方法を提供するものである。
【0011】
また、第3の目的として、これらのアモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、前記非晶質金属箔帯を固着する樹脂を備え、積層面に対する断面を少なくとも2面備えたことを特徴とするものである。
【0013】
さらに、本発明は、前記非晶質金属箔帯はアモルファス材質であることを特徴とするものである。
【0014】
さらに、本発明は、前記断面は前記非晶質金属箔帯の積層面に対して垂直であることを特徴とするものである。
【0015】
さらに、本発明は、モータとして使用する場合の前記電機子鉄心のギャップ側樹脂部は、0.3mm〜0.5mmの厚さに構成されることを特徴とするものである。
【0016】
また、上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、前記非晶質金属箔帯を固着するための手段を備えたことを特徴とするものである。
【0017】
また、上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層し、該非晶質金属箔帯が層間で接続した鉄心部を備えたことを特徴とするものである。
【0018】
また、上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、該積層の面の最外側には樹脂層を備えたことを特徴とするものである。
【0019】
さらに、本発明は、前記樹脂層の縁において、前記樹脂層は角度Rを備えていることを特徴とするものである。
【0020】
また、上記他の課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心の製造方法において、非晶質金属箔帯を複数積層する工程と、前記積層した非晶質金属箔帯を型に納める工程と、該型の内部に樹脂を注入する工程を備えて、前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着することを特徴とするものである。
【0021】
さらに、本発明の電機子鉄心の製造方法は、前記非晶質金属箔帯をリング状に複数積層した後に、前記型に納めることを特徴とするものである。
【0022】
さらに、本発明の電機子鉄心の製造方法は、前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着する際に、固着した前記非晶質金属箔帯を覆う樹脂層に凹部を設けたことを特徴とするものである。
【0023】
また、上記他の課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯をリング状に積層した鉄心部と、該鉄心部を覆う樹脂層を備え、該樹脂層に凹部を設けたことを特徴とするものである。
【0024】
さらに、本発明は、前記樹脂層の凹部では、前記鉄心が露出していることを特徴とするものである。
【0025】
また、上記他の課題を解決するために、軸方向に延びるとともに周方向に複数設けられる固定子コアと、該固定子コアにそれぞれ巻回された巻線とを有する固定子と、前記アモルファス鉄心に対向する磁石を有する回転子を備えたアキシャルギャップモータにおいて、前記固定子コアとしてアモルファス積層したカット鉄心を用いたことを特徴とするものである。
【0026】
さらに、本発明は、前記磁石は略菱形状を有することを特徴とするものである。
【0027】
さらに、本発明は、前記磁石は前記磁石はスキュー形状を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、回転電機へ応用できる剥離防止,ギャップ面の錆びを防止したアモルファス鉄心を提供することが実現できる。
【0029】
また、本発明によれば、アモルファス金属をモータへ応用する形状と寸法が変更できるカットコアの加工が可能となるため、アモルファスコアを用いたモータの性能の向上が期待できる。又、リボン状アモルファス金属からカットコアまでの加工工程が簡易,低コスト化ができるため、経済的なモータを得ることが可能となる。
【0030】
また、本発明によれば、アモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップ構造である薄形,高効率のモータを提供することが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例1】
【0032】
以下、本発明の一実施例について図1から図6を用いて説明する。
【0033】
図1に本発明の第1実施例であるアモルファス鉄心102の全体図を示す。
【0034】
アモルファス鉄心102の鉄心部104は、リボン状(箔帯)のアモルファス金属(非晶質金属)110を鉄べース(鉄基)として用いて、絶縁樹脂材(以下、レジンと称す)112を挟んで積層された構造になっており、リボン状のアモルファス金属110はレジンによりそれぞれが固着するようになっている。
【0035】
また、この鉄心部104は上部,下部から見ると、扇形の形状になっている。
【0036】
鉄心部104の上下方向のギャップ面106には0.3mm−0.5mmの非常に薄いレジンによる樹脂部108の層を構成することでギャップ面106の錆びを防止しており、鉄心部104の扇の要方向の面、及び外側の面にもレジンによる樹脂部108の層が構成され、錆びを防止している。
【0037】
アモルファス鉄心102の周囲には後述する巻き線を配置するため、巻線とアモルファス鉄心102との接触部分、即ちアモルファス鉄心102の端部は角度Rの面取り構成を備えている。
【0038】
以下、アモルファス鉄心102の製造方法を説明する。
【0039】
(1)鉄心モールド成形工程
図2は鉄心をモールド成形する金型を示したものである。金型は上カバー202,下カバー204とセンタコア242,アウトコア244で構成されている。上下バー202,204は樹脂を注入するための穴206とギャップ面の溝を形成するための突起208を設ける。センタコア242には鉄心のテープ面の溝を形成するための突起210が設けられており、アウトコア244にもその内側には突起(図示せず)が設けられている。本実施例では、幅2度の突起208を24度ごとに設けているため、凹部形状になっているモールドの溝が22度ずつ形成されている。また、突起208は0から360度までの全周囲の範囲にすることが好ましい。穴206から注入するの樹脂は、量の制御ができるため、薄く均一の薄膜が形成できる。このため、鉄心部104のギャップ面106側で、0.3mm−0.5mmの非常に薄い樹脂を構成することでギャップ面106の錆びを防止できる。
【0040】
そして、突起208によって、凹部形状になっているモールドの溝を切断部分として、アモルファス巻鉄心120の表面を露出した構造の電機子鉄心が構成できる。
【0041】
金型としては円形状や、略円形状にすることが好ましい、リボン状アモルファス金属110の接着方法としては接着剤,溶接などの接着方法も適用できる。
【0042】
図3のようなアモルファス巻鉄心120を金型に入れて、閉めさせ、穴206から樹脂を注入する。その後、真空含浸をさせ、図4に示したようにリボン状アモルファス巻鉄心120と金型との隙間に樹脂を多量に含浸させることで、アモルファスの樹脂付鉄心部122の溝130を切断した際、機械強度を確保することを実現できる。
【0043】
(2)切断工程
図5は樹脂付鉄心部122の切断工程を示すものである。冷却用の水中で鉄心面が露出する溝130から切断する。樹脂付鉄心部122と鉄心面が露出する鉄心部の溝130は、切断時に応力緩和することができ、積層コアが散ることが防止できる。また、この方法であれば、特許文献2が記述している切断前の加熱は必要では無くなる。更に、溝130の設定によって、好ましいカットコアの形状と寸法が製造できる。アモルファス鉄心102の周囲には巻き線を配置するため、巻線160とアモルファス鉄心102との接触部分は角度Rの面取り構成を備えている。
【実施例2】
【0044】
図6は、実施例1のアモルファス鉄心102コアを用いたアキシャルギャップモータを示したものである。本実施例のアモルファスコアを用いたモータは複数の固定子のアモルファス鉄心102と固定子の巻線160を有する固定子304と略菱形のフェライトの磁石310を有する回転子302,304で構成される。二つの回転子302,304は固定子304を挟む構造になっており、この実施例のモータでは固定子が9極、磁石が6極の構成になっているが、電機子の極数と、磁石局数はこれ以外の組み合わせも可能である。また、場合によってはこの実施例での回転子を固定側に、固定子側を回転するよう設定することも可能である。
【0045】
図7にフェライトの磁石310とアモルファス鉄心102及び、巻線160の詳細な形状を示す。図7は図6のモータを上部から見た形状を示している。コギングトルクを低減するため、磁石310は円周方向と半径方向に所定角度のスキューを設けている。そして、磁石310の磁極は回転方向を規定した場合に、その進行方向にN極、逆方向にS極が配置されている。また、巻線160はモータの軸に対して垂直な面に沿って、アモルファス鉄心102に巻き回されている。尚、本実施例のモータは流れる電流を制御することで、両方向に回転させることが可能である。
【0046】
また、磁石310の形状としては、図7に示す磁石310の部材形状としては、中心線に対してθ1:25°、また、それぞれ部材頂点の角度として、θ2:65°,θ3:115°,θ4:109°,θ5:71°の角度を有している。
【0047】
そして、これらのモータのモータの巻線160は電力変換器(図示せず)に接続され、この電力変換機から電力が供給,制御されることでモータは求める回転数で回転制御されるようになっている。
【0048】
図8は本発明の磁石を略菱形のスキュー形状にしたモータの実施例のコギングトルクの波形を示したものである。また、図9は回転子として、従来の全周磁石を用いた場合のモータのコギングトルクの波形を示したものである。
【0049】
この実験結果から、従来のコギングトルクの波形に対して、本発明のモータの実施例のコギングトルクは小さくなっている。これは、本実施例で示したように、固定子304(アモルファス鉄心102,巻線160)の形状に対して、磁石310を略菱形のスキュー形状にすることで、コギングトルクを抑えられることを示している。
【0050】
図10は磁石の詳細な形状、図11はアモルファス鉄心の詳細な形状を示したものである。
【0051】
本発明の実施例のモータにおいて、磁石310のスキュー形状としては、磁石310の円周辺長L1,アモルファス鉄心102の円周辺長L2とした場合に、L2/L1の関係として0.4〜0.53の範囲にすることでコギングトルクを低く抑えることを実現している。
【0052】
上述した実施例ではリボン状のアモルファス金属を主にレジンにより固着した構成を示したが、この固着方法以外にリボン状のアモルファス金属を接着剤や、溶接などの接着方法を用いて層間で接続することで、全体としてアモルファス鉄心を構成することも可能である。
【0053】
そして、上述した実施例ではアモルファスカットコアを使用しているため、渦電流損が少なく、効率が高いモータを提供することを実現している。また、フェライト磁石を利用することを可能にしているのでモータのコストを低減することを実現している。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明のアモルファス鉄心は小型,高効率,低騒音を目的としたブラシレスモータに応用することができる。また、本発明のアモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップ構造であるモータは薄形,高効率のファンシステム等の一般的なモータシステムに応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の一実施例に関わるアモルファス電機子鉄心を示す。
【図2】本発明の一実施例に関わるアモルファス鉄心モールド成形装置を示す。
【図3】本発明の一実施例に関わるアモルファス鉄心モールドを示す。
【図4】本発明の一実施例に関わるリング状アモルファス鉄心を示す。
【図5】本発明の一実施例に関わるアモルファスカットコアを示す。
【図6】本発明の一実施例に関わるアモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップモータを示す。
【図7】本発明の一実施例に関わるアキシャルギャップモータの磁石と固定子コア位置関係を示す。
【図8】本発明の一実施例に関わるアキシャルギャップモータのコギングトルク波形を示す。
【図9】本発明の従来技術のコギングトルク波形を示す。
【図10】本発明の一実施例の磁石の詳細な形状を示す。
【図11】本発明の一実施例のアモルファス鉄心の詳細な形状を示す。
【符号の説明】
【0056】
102 アモルファス鉄心
104 鉄心部
106 ギャップ面
108 樹脂部
110 アモルファス金属
112 絶縁樹脂材
【技術分野】
【0001】
本発明は電機子鉄心、この電機子鉄心を用いたモータ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、燃料不足,環境汚染と経済の面から、高効率と低コストの回転電機が求められている。そして、この回転電機においてアモルファス金属が用いられることが考えられている。アモルファス金属は低損失,高透磁率,高強度,耐食性といった磁気特性と機械特性に優れた材料であるため、モータ鉄心としてモータの高効率化と低コスト化への応用を期待される。
【0003】
通常用いられるアモルファス金属は一定な幅を有する薄く連続なリボン状になっている。リボン状アモルファス金属からコアの製造方法について、従来の技術が大きく分けて3種類の方法がある。第1の方法として、リング状に巻回して積層したものをコアとして使用する。例えば、特許文献1では、連続したアモルファス金属のリボンを巻回し、切断した後形成した磁性体をコアとして使用した例が記載されている。ここでは、巻いたコアをそのまま使用するので、電流に対してループ回路を構成している為、渦電流損が大きい。
更に、コア外側を保護するものがないので、巻線を配置することが困難であった。
【0004】
又、コアとコアの間は止めるための挿すものが必要であるため、製造工程が複雑になるとの問題があった。
【0005】
第2の方法としては、アモルファス金属巻回体の一部を切断してコアとして使用する。
例えば、特許文献2にはアモルファス薄体を巻回した鉄心に対して、外周を珪素鋼板等の形状維持材を保持されて、成形治具に装着されるにより成形する。この状態で、熱処理とアニール処理する。その後、珪素鋼板を外して、切断後切断面に接着材を塗布する。この方法によると、巻回した鉄心は全部切断することができないため、利用率が低いとの問題があり、また、切断するとき、錆びる可能性が大きい。そして、コアの形状と寸法も設計しずらいとの問題があった。
【0006】
第3の方法としては、アモルファス金属製細片に接着剤を塗布して、複数枚のアモルファス細片を重ね合わせ、加熱圧着して製造する。例として、特許文献3ではアモルファス積層材を製造する技術を記述している。しかしながら、接着剤塗布によって、鉄心の占積率が低くなるとの問題が発生していた。
【0007】
【特許文献1】米国特許第6407466号公報
【特許文献2】特開平5−114525号公報
【特許文献3】特開2007−311652号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
アモルファス金属は省エネ,高透磁率の特徴があるため、モータの高効率化への貢献ができる。アモルファス金属は薄く,硬く,脆いため,打ち抜き,切断するなどの加工が困難であり、従来に示した技術ではモータに適応する最適な形状を作れない、製造工程が複雑になるという問題があった。
【0009】
これらの問題に対して、本発明は、第1の目的として、回転電機として使用できるアモルファス鉄心を提供するものである。
【0010】
また、第2の目的として、これらのアモルファス鉄心の加工方法を提供するものである。
【0011】
また、第3の目的として、これらのアモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、前記非晶質金属箔帯を固着する樹脂を備え、積層面に対する断面を少なくとも2面備えたことを特徴とするものである。
【0013】
さらに、本発明は、前記非晶質金属箔帯はアモルファス材質であることを特徴とするものである。
【0014】
さらに、本発明は、前記断面は前記非晶質金属箔帯の積層面に対して垂直であることを特徴とするものである。
【0015】
さらに、本発明は、モータとして使用する場合の前記電機子鉄心のギャップ側樹脂部は、0.3mm〜0.5mmの厚さに構成されることを特徴とするものである。
【0016】
また、上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、前記非晶質金属箔帯を固着するための手段を備えたことを特徴とするものである。
【0017】
また、上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層し、該非晶質金属箔帯が層間で接続した鉄心部を備えたことを特徴とするものである。
【0018】
また、上記課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、該積層の面の最外側には樹脂層を備えたことを特徴とするものである。
【0019】
さらに、本発明は、前記樹脂層の縁において、前記樹脂層は角度Rを備えていることを特徴とするものである。
【0020】
また、上記他の課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心の製造方法において、非晶質金属箔帯を複数積層する工程と、前記積層した非晶質金属箔帯を型に納める工程と、該型の内部に樹脂を注入する工程を備えて、前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着することを特徴とするものである。
【0021】
さらに、本発明の電機子鉄心の製造方法は、前記非晶質金属箔帯をリング状に複数積層した後に、前記型に納めることを特徴とするものである。
【0022】
さらに、本発明の電機子鉄心の製造方法は、前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着する際に、固着した前記非晶質金属箔帯を覆う樹脂層に凹部を設けたことを特徴とするものである。
【0023】
また、上記他の課題を解決するために、本発明は回転電機に使用される電機子鉄心において、非晶質金属箔帯をリング状に積層した鉄心部と、該鉄心部を覆う樹脂層を備え、該樹脂層に凹部を設けたことを特徴とするものである。
【0024】
さらに、本発明は、前記樹脂層の凹部では、前記鉄心が露出していることを特徴とするものである。
【0025】
また、上記他の課題を解決するために、軸方向に延びるとともに周方向に複数設けられる固定子コアと、該固定子コアにそれぞれ巻回された巻線とを有する固定子と、前記アモルファス鉄心に対向する磁石を有する回転子を備えたアキシャルギャップモータにおいて、前記固定子コアとしてアモルファス積層したカット鉄心を用いたことを特徴とするものである。
【0026】
さらに、本発明は、前記磁石は略菱形状を有することを特徴とするものである。
【0027】
さらに、本発明は、前記磁石は前記磁石はスキュー形状を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、回転電機へ応用できる剥離防止,ギャップ面の錆びを防止したアモルファス鉄心を提供することが実現できる。
【0029】
また、本発明によれば、アモルファス金属をモータへ応用する形状と寸法が変更できるカットコアの加工が可能となるため、アモルファスコアを用いたモータの性能の向上が期待できる。又、リボン状アモルファス金属からカットコアまでの加工工程が簡易,低コスト化ができるため、経済的なモータを得ることが可能となる。
【0030】
また、本発明によれば、アモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップ構造である薄形,高効率のモータを提供することが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例1】
【0032】
以下、本発明の一実施例について図1から図6を用いて説明する。
【0033】
図1に本発明の第1実施例であるアモルファス鉄心102の全体図を示す。
【0034】
アモルファス鉄心102の鉄心部104は、リボン状(箔帯)のアモルファス金属(非晶質金属)110を鉄べース(鉄基)として用いて、絶縁樹脂材(以下、レジンと称す)112を挟んで積層された構造になっており、リボン状のアモルファス金属110はレジンによりそれぞれが固着するようになっている。
【0035】
また、この鉄心部104は上部,下部から見ると、扇形の形状になっている。
【0036】
鉄心部104の上下方向のギャップ面106には0.3mm−0.5mmの非常に薄いレジンによる樹脂部108の層を構成することでギャップ面106の錆びを防止しており、鉄心部104の扇の要方向の面、及び外側の面にもレジンによる樹脂部108の層が構成され、錆びを防止している。
【0037】
アモルファス鉄心102の周囲には後述する巻き線を配置するため、巻線とアモルファス鉄心102との接触部分、即ちアモルファス鉄心102の端部は角度Rの面取り構成を備えている。
【0038】
以下、アモルファス鉄心102の製造方法を説明する。
【0039】
(1)鉄心モールド成形工程
図2は鉄心をモールド成形する金型を示したものである。金型は上カバー202,下カバー204とセンタコア242,アウトコア244で構成されている。上下バー202,204は樹脂を注入するための穴206とギャップ面の溝を形成するための突起208を設ける。センタコア242には鉄心のテープ面の溝を形成するための突起210が設けられており、アウトコア244にもその内側には突起(図示せず)が設けられている。本実施例では、幅2度の突起208を24度ごとに設けているため、凹部形状になっているモールドの溝が22度ずつ形成されている。また、突起208は0から360度までの全周囲の範囲にすることが好ましい。穴206から注入するの樹脂は、量の制御ができるため、薄く均一の薄膜が形成できる。このため、鉄心部104のギャップ面106側で、0.3mm−0.5mmの非常に薄い樹脂を構成することでギャップ面106の錆びを防止できる。
【0040】
そして、突起208によって、凹部形状になっているモールドの溝を切断部分として、アモルファス巻鉄心120の表面を露出した構造の電機子鉄心が構成できる。
【0041】
金型としては円形状や、略円形状にすることが好ましい、リボン状アモルファス金属110の接着方法としては接着剤,溶接などの接着方法も適用できる。
【0042】
図3のようなアモルファス巻鉄心120を金型に入れて、閉めさせ、穴206から樹脂を注入する。その後、真空含浸をさせ、図4に示したようにリボン状アモルファス巻鉄心120と金型との隙間に樹脂を多量に含浸させることで、アモルファスの樹脂付鉄心部122の溝130を切断した際、機械強度を確保することを実現できる。
【0043】
(2)切断工程
図5は樹脂付鉄心部122の切断工程を示すものである。冷却用の水中で鉄心面が露出する溝130から切断する。樹脂付鉄心部122と鉄心面が露出する鉄心部の溝130は、切断時に応力緩和することができ、積層コアが散ることが防止できる。また、この方法であれば、特許文献2が記述している切断前の加熱は必要では無くなる。更に、溝130の設定によって、好ましいカットコアの形状と寸法が製造できる。アモルファス鉄心102の周囲には巻き線を配置するため、巻線160とアモルファス鉄心102との接触部分は角度Rの面取り構成を備えている。
【実施例2】
【0044】
図6は、実施例1のアモルファス鉄心102コアを用いたアキシャルギャップモータを示したものである。本実施例のアモルファスコアを用いたモータは複数の固定子のアモルファス鉄心102と固定子の巻線160を有する固定子304と略菱形のフェライトの磁石310を有する回転子302,304で構成される。二つの回転子302,304は固定子304を挟む構造になっており、この実施例のモータでは固定子が9極、磁石が6極の構成になっているが、電機子の極数と、磁石局数はこれ以外の組み合わせも可能である。また、場合によってはこの実施例での回転子を固定側に、固定子側を回転するよう設定することも可能である。
【0045】
図7にフェライトの磁石310とアモルファス鉄心102及び、巻線160の詳細な形状を示す。図7は図6のモータを上部から見た形状を示している。コギングトルクを低減するため、磁石310は円周方向と半径方向に所定角度のスキューを設けている。そして、磁石310の磁極は回転方向を規定した場合に、その進行方向にN極、逆方向にS極が配置されている。また、巻線160はモータの軸に対して垂直な面に沿って、アモルファス鉄心102に巻き回されている。尚、本実施例のモータは流れる電流を制御することで、両方向に回転させることが可能である。
【0046】
また、磁石310の形状としては、図7に示す磁石310の部材形状としては、中心線に対してθ1:25°、また、それぞれ部材頂点の角度として、θ2:65°,θ3:115°,θ4:109°,θ5:71°の角度を有している。
【0047】
そして、これらのモータのモータの巻線160は電力変換器(図示せず)に接続され、この電力変換機から電力が供給,制御されることでモータは求める回転数で回転制御されるようになっている。
【0048】
図8は本発明の磁石を略菱形のスキュー形状にしたモータの実施例のコギングトルクの波形を示したものである。また、図9は回転子として、従来の全周磁石を用いた場合のモータのコギングトルクの波形を示したものである。
【0049】
この実験結果から、従来のコギングトルクの波形に対して、本発明のモータの実施例のコギングトルクは小さくなっている。これは、本実施例で示したように、固定子304(アモルファス鉄心102,巻線160)の形状に対して、磁石310を略菱形のスキュー形状にすることで、コギングトルクを抑えられることを示している。
【0050】
図10は磁石の詳細な形状、図11はアモルファス鉄心の詳細な形状を示したものである。
【0051】
本発明の実施例のモータにおいて、磁石310のスキュー形状としては、磁石310の円周辺長L1,アモルファス鉄心102の円周辺長L2とした場合に、L2/L1の関係として0.4〜0.53の範囲にすることでコギングトルクを低く抑えることを実現している。
【0052】
上述した実施例ではリボン状のアモルファス金属を主にレジンにより固着した構成を示したが、この固着方法以外にリボン状のアモルファス金属を接着剤や、溶接などの接着方法を用いて層間で接続することで、全体としてアモルファス鉄心を構成することも可能である。
【0053】
そして、上述した実施例ではアモルファスカットコアを使用しているため、渦電流損が少なく、効率が高いモータを提供することを実現している。また、フェライト磁石を利用することを可能にしているのでモータのコストを低減することを実現している。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明のアモルファス鉄心は小型,高効率,低騒音を目的としたブラシレスモータに応用することができる。また、本発明のアモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップ構造であるモータは薄形,高効率のファンシステム等の一般的なモータシステムに応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の一実施例に関わるアモルファス電機子鉄心を示す。
【図2】本発明の一実施例に関わるアモルファス鉄心モールド成形装置を示す。
【図3】本発明の一実施例に関わるアモルファス鉄心モールドを示す。
【図4】本発明の一実施例に関わるリング状アモルファス鉄心を示す。
【図5】本発明の一実施例に関わるアモルファスカットコアを示す。
【図6】本発明の一実施例に関わるアモルファス鉄心を用いたアキシャルギャップモータを示す。
【図7】本発明の一実施例に関わるアキシャルギャップモータの磁石と固定子コア位置関係を示す。
【図8】本発明の一実施例に関わるアキシャルギャップモータのコギングトルク波形を示す。
【図9】本発明の従来技術のコギングトルク波形を示す。
【図10】本発明の一実施例の磁石の詳細な形状を示す。
【図11】本発明の一実施例のアモルファス鉄心の詳細な形状を示す。
【符号の説明】
【0056】
102 アモルファス鉄心
104 鉄心部
106 ギャップ面
108 樹脂部
110 アモルファス金属
112 絶縁樹脂材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、
前記非晶質金属箔帯を固着する樹脂を備え、
積層面に対する断面を少なくとも2面備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項2】
請求項1において、
前記非晶質金属箔帯はアモルファス金属を鉄べース(鉄基)として用いたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項3】
請求項1において、
前記断面は前記非晶質金属箔帯の積層面に対して垂直であることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項4】
請求項1において、
モータとして使用する場合の前記電機子鉄心のギャップ側樹脂部は、0.3mm〜0.5mmの厚さに構成されることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項5】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、
前記非晶質金属箔帯を固着するための手段を備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項6】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層し、該非晶質金属箔帯が層間で接続した鉄心部を備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項7】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、
該積層の面の最外側には樹脂層を備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項8】
請求項7において、
前記樹脂層の縁において、前記樹脂層は角度Rを備えていることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項9】
回転電機に使用される電機子鉄心の製造方法において、
非晶質金属箔帯を複数積層する工程と、
前記積層した非晶質金属箔帯を型に納める工程と、
該型の内部に樹脂を注入する工程を備えて、
前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着することを特徴とする電機子鉄心の製造方法。
【請求項10】
請求項9において、
前記非晶質金属箔帯をリング状に複数積層した後に、前記型に納めることを特徴とする電機子鉄心の製造方法。
【請求項11】
請求項9において、
前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着する際に、固着した前記非晶質金属箔帯を覆う樹脂層に凹部を設けたことを特徴とする電機子鉄心の製造方法。
【請求項12】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯をリング状に積層した鉄心部と、
該鉄心部を覆う樹脂層を備え、
該樹脂層に凹部を設けたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項13】
請求項12において、
前記樹脂層の凹部では、前記鉄心が露出していることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項14】
軸方向に延びるとともに周方向に複数設けられる固定子コアと、
該固定子コアにそれぞれ巻回された巻線とを有する固定子と、
前記アモルファス鉄心に対向する磁石を有する回転子を備えたアキシャルギャップ型のモータにおいて、
前記固定子コアとしてアモルファス積層したカット鉄心を用いたことを特徴とするアキシャルギャップ型のモータ。
【請求項15】
請求項14において、
前記磁石は略菱形状を有することを特徴とするアキシャルギャップ型のモータ。
【請求項16】
請求項15において、
前記磁石はスキュー形状を有することを特徴とするアキシャルギャップ型のモータ。
【請求項1】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、
前記非晶質金属箔帯を固着する樹脂を備え、
積層面に対する断面を少なくとも2面備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項2】
請求項1において、
前記非晶質金属箔帯はアモルファス金属を鉄べース(鉄基)として用いたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項3】
請求項1において、
前記断面は前記非晶質金属箔帯の積層面に対して垂直であることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項4】
請求項1において、
モータとして使用する場合の前記電機子鉄心のギャップ側樹脂部は、0.3mm〜0.5mmの厚さに構成されることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項5】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、
前記非晶質金属箔帯を固着するための手段を備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項6】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層し、該非晶質金属箔帯が層間で接続した鉄心部を備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項7】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯を複数積層した鉄心部と、
該積層の面の最外側には樹脂層を備えたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項8】
請求項7において、
前記樹脂層の縁において、前記樹脂層は角度Rを備えていることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項9】
回転電機に使用される電機子鉄心の製造方法において、
非晶質金属箔帯を複数積層する工程と、
前記積層した非晶質金属箔帯を型に納める工程と、
該型の内部に樹脂を注入する工程を備えて、
前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着することを特徴とする電機子鉄心の製造方法。
【請求項10】
請求項9において、
前記非晶質金属箔帯をリング状に複数積層した後に、前記型に納めることを特徴とする電機子鉄心の製造方法。
【請求項11】
請求項9において、
前記非晶質金属箔帯を前記樹脂により固着する際に、固着した前記非晶質金属箔帯を覆う樹脂層に凹部を設けたことを特徴とする電機子鉄心の製造方法。
【請求項12】
回転電機に使用される電機子鉄心において、
非晶質金属箔帯をリング状に積層した鉄心部と、
該鉄心部を覆う樹脂層を備え、
該樹脂層に凹部を設けたことを特徴とする電機子鉄心。
【請求項13】
請求項12において、
前記樹脂層の凹部では、前記鉄心が露出していることを特徴とする電機子鉄心。
【請求項14】
軸方向に延びるとともに周方向に複数設けられる固定子コアと、
該固定子コアにそれぞれ巻回された巻線とを有する固定子と、
前記アモルファス鉄心に対向する磁石を有する回転子を備えたアキシャルギャップ型のモータにおいて、
前記固定子コアとしてアモルファス積層したカット鉄心を用いたことを特徴とするアキシャルギャップ型のモータ。
【請求項15】
請求項14において、
前記磁石は略菱形状を有することを特徴とするアキシャルギャップ型のモータ。
【請求項16】
請求項15において、
前記磁石はスキュー形状を有することを特徴とするアキシャルギャップ型のモータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2010−115069(P2010−115069A)
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−287268(P2008−287268)
【出願日】平成20年11月10日(2008.11.10)
【出願人】(502129933)株式会社日立産機システム (1,140)
【出願人】(000005083)日立金属株式会社 (2,051)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年11月10日(2008.11.10)
【出願人】(502129933)株式会社日立産機システム (1,140)
【出願人】(000005083)日立金属株式会社 (2,051)
【Fターム(参考)】
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