CN101106288A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够降低铁损的旋转电机。本发明特征为，具有定子和转子，定子具有有着齿和槽的定子铁芯、和配置于所述槽中的定子绕组，定子铁芯由层叠的钢板制作，钢板的齿和槽通过刻蚀加工形成，钢板的厚度为0.05～0.30mm。特别是这里使用的钢板优选具有结晶粒子的硅钢板。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及使用层叠的电磁钢板的旋转电机。

背景技术

作为旋转电机的一个使用例，有旋转电动机。旋转电动机是使用在转子上具有永久磁铁的同步电动机而使其效率飞跃性地提高。

但是，还是期望进一步提高效率。作为使旋转电机的效率降低的要因，是构成旋转电机的定子的定子铁芯的铁损。在提供更高效率的旋转电机的基础上，还期望降低此铁损。

例如，降低铁损的技术记载于专利文献1中。其中公开的技术是，将定子铁芯压入壳内，从而对定子铁芯施加应力，以防止铁损增大的技术，通过在定子铁芯和壳之间建立空隙，抑制应力的发生，防止铁损的增大。

另外，作为记载有通过刻蚀加工来加工磁体的文献，有专利文献1、专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5、专利文献6、专利文献7、专利文献8、专利文献9及专利文献10。

【专利文献1】特开2004-201428号公报

【专利文献2】特开2000-197320号公报

【专利文献3】特开2004-281737号公报

【专利文献4】特开2005-300211号公报

【专利文献5】特开2002-078296号公报

【专利文献6】特开2005-160231号公报

【专利文献7】特开平11-155263号公报

【专利文献8】特开平09-117083号公报

【专利文献9】特开平05-284697号公报

【专利文献10】特开平09-275007号公报

铁损能够由磁滞损与涡流损之和表示。

磁滞损是在交变磁场作用下，磁芯的磁畴改变方向时产生的损失，其依存于磁滞曲线的内部的面积。

构成旋转电机的定子的定子铁芯，出于降低涡流损的目的而层叠薄电磁钢板，以形成磁路。

另外，定子铁芯呈现具有齿和槽的复杂的形状，现状是通过冲孔加工制造定子铁芯。若进行冲孔加工，则电磁钢板的切断部分的结晶结构变形，磁特性劣化，磁滞曲线的内侧面积变大，铁损增大。其结果是，存在旋转电机的效率无法被改善这样的问题。

发明内容

本发明提供一种能够降低铁损的旋转电机。

本发明的主要实施方式在于，为了防止冲孔加工造成的磁特性劣化，实现进一步的磁特性的提高，采用刻蚀加工来加工钢板，使该钢板的厚度减薄至0.30mm以下。

特别是本发明的实施方式之一，是采用刻蚀加工，对厚0.30mm以下的这种作为薄壁化的电磁钢板之一的硅钢板进行加工，以实现磁特性的提高。

这里说明的旋转电机具有定子和转子，定子具有有着齿和槽的定子铁芯、和配置于槽中的定子绕组。定子铁芯由层叠的钢板制作，所谓钢板的齿和槽通过刻蚀加工形成。这时，钢板的厚度为0.08～0.30mm，优选为0.10～0.25mm。另外，下限值可以宽限至0.05mm。

另外，定子铁芯的层叠铁芯密度(％)若以钢材(钢板的)板厚(mm)×张数(张)÷铁芯的高度(mm)×100的方式定义，则该层叠铁芯密度优选为90.0～99.9％。

根据本发明，能够提供一种能够降低铁损的旋转电机。

附图说明

图1是表示电磁钢板的板厚与铁损的关系的图。

图2是表示硅钢板中的硅含量与铁损的关系的图。

图3是表示基于刻蚀加工的代表性的加工断面形状的图。

图4是表示基于冲孔加工的代表性的加工断面形状的图。

图5表示旋转电机的结构的图。

图6是表示旋转电机的磁芯部分的剖面的图。

图7是表示定子与转子之间的间隙磁通的状态的图。

图8是表示定子与转子之间的间隙磁通的变化的图。

图9是表示定子与转子之间的间隙磁通的变化的改善的图。

图10是表示沿着永久磁铁电动机的旋转轴的剖面的图。

图11是表示与永久磁铁电动机的定子及转子的旋转轴垂直的剖面的图。

图12是表示与永久磁铁电动机的转子的旋转轴垂直的部分放大剖面的图。

图13是表示具有曲线形状的永久磁铁的永久磁铁电动机的部分剖面的图。

符号说明

40…定子；42…定子铁芯；44…定子绕组；50…定子槽；52…定子齿；60…转子

具体实施方式

本方式说明的旋转电动机之一是感应电动机，另一个是具有永久磁铁的同步电动机。这些电动机均具有定子和转子，定子具有有着齿和槽的定子铁芯、和配置于槽中的定子绕组。定子铁芯(以下有称为“铁芯”的情况)由层叠的钢板制作，所谓钢板的齿和槽通过刻蚀加工、优选通过光学刻蚀(photo-etching)加工形成。这时，钢板的厚度为0.08～0.30mm。

当然，从磁特性及制造工序整体的操作性的观点出发，优选通过刻蚀加工对定子铁芯的整体进行加工。

另外，与定子铁心同样，从磁特性的改善的观点出发，对于转子铁芯来说，也优选对0.08～0.30mm厚的硅钢板进行刻蚀加工。即，利用冲孔加工对定子铁芯或转子铁芯的加工会破坏钢板内的规则的结晶配置，由此增大磁滞损。通过对定子铁芯或转子铁芯进行刻蚀加工，能够防止规则的结晶配置的破坏，能够防止磁滞损的增大。

冲孔加工如果加工对象的钢板越薄则切断部的破坏越严重，例如断裂、毛刺、塌边成为很大的问题，显示出磁滞损增大的倾向。

此外，能够由冲孔加工实现的加工形状是圆或直线这种单纯的加工形状。其理由是在冲孔加工中需要金属模，使该金属模形成为复杂的曲线极其困难。另外，研磨金属模时，或在具有复杂曲线形状的金属模的情况下，还有不能很好研究这样的问题。

因此，在冲孔等的机械加工中，出于降低涡流损的目的能够减薄电磁钢板，但是磁滞损将增大，难以很低地抑制铁损。

刻蚀加工能够解决这样的问题。通过此刻蚀加工能够将磁滞损抑制得很低，并降低涡流损。旋转电机中通过对定子铁芯和转子铁芯进行刻蚀加工，能够进一步提高旋转电机整体的效率。还有，作为刻蚀加工代表性的方法，有利用光学刻蚀的加工。

刻蚀加工能够防止钢板内的规则的结晶配置的破坏，具有由此带来的磁滞损的降低效果，除此以外还能够期待由加工精度的大幅提高带来的旋转电机的特性的改善。

例如，在感应电动机中定子和/或转子的制造精度提高，能够降低定子和转子之间的磁隙。由此能够改善功率因数，能够降低无功功率。另外，能够将磁隙的宽度进行高精度加工，能够通过转矩脉动(torque pulsation)或高次谐波磁通的降低，或者磁阻抗的降低和磁通泄漏的降低，改善旋转电机的特性和效率。

此外，能够按特性的改善和性能的提高相应的复杂的曲线形状来加工定子铁芯和转子铁芯，与冲孔加工相比较，能够改善特性和提高性能。

并不限于感应电动机，对于同步旋转电机，也能够通过对定子铁芯或转子铁芯进行刻蚀加工，除了能够降低铁损以外，由于能够提高加工精度和进行复杂的曲线形状的加工，因而能够改善特性和提高性能。

例如，通过高精度加工定子铁芯和转子铁芯之间的间隙的形状，不仅高效率，而且能够实现脉动的降低等性能提高和特性改善。

另外，在内置磁铁型同步电动机中，由于通过刻蚀加工形成被层叠转子的钢板的磁铁插入孔，因而能够高精度形成磁铁插入孔的形状，能够降低转子的磁极间的不平衡。另外，由于能够高精度形成磁路的形状，因此能够实现旋转电机的特性提高。

在这样的情况下，即使采用是冲孔加工很困难的复杂的曲线形状的加工，也能够通过刻蚀加工高精度的进行，因此能够改善旋转电机的特性和提高性能。

在感应电动机或同步电动机中，定子绕组优选三相绕组。通过使用三相绕组，旋转电机的效率提高，通过进行刻蚀加工，旋转电机整体的效率进一步提高。

在感应电动机和同步电动机中，除了铁损的降低以外，还能够实现加工精度的提高带来的性能提高和特性改善。

具体内容以以下的方式进行说明。

在本方式中，铁芯的层叠铁芯密度为90.0～99.9％。优选为93.0～99.9％。

还有通过机械性地压缩被层叠的铁芯，从而使该层叠铁芯密度提高也未必不可能。然而，这种情况下，因铁损增加而不为优选。本方式说明的方式并没有为了使这种层叠铁芯密度提高而设置特别的工序，但能够使层叠铁芯密度提高。

这时，铁芯的层叠铁芯密度(％)为钢板的板厚0.08～0.30mm，铁芯的个数20～1000(个)，铁芯的高度5～200mm。

钢板的组成含有C为0.001～0.060重量％、Mn为0.1～0.6重量％、P为0.03重量％以下、S为0.03重量％以下、Cr为0.1重量％以下、Al为0.8重量％以下、Si为0.5～7.0重量％、Cu为0.01～0.20重量％，余量由不可避免的杂质和Fe构成。还有，不可避免的杂质是氧和氮的气体成分等。

而且，优选具有结晶粒子的所谓作为电磁钢板的硅钢板，钢板的组成含有C为0.002～0.020重量％、Mn为0.1～0.3重量％、P为0.02重量％以下、S为0.02重量％以下、Cr为0.05重量％以下、Al为0.5重量％以下、Si为0.8～6.5重量％、Cu为0.01～0.1重量％，余量由不可避免的杂质和Fe构成。

决定这种硅钢板的组成时，特别是在降低铁损这一观点下，Si和Al的含量很重要。按这一观点Al/Si时，优选其比为0.01～0.60。更优选其比为0.01～0.20。

还有，硅钢板中的硅的浓度能够根据旋转电机的种类分别使用，有使用0.8～2.0重量％的旋转电机，和使用4.5～6.5重量％的旋转电机。

还有，通过降低量的含量，硅钢板的磁通密度提高。本方式的情况下能够为1.8～2.2T。

硅的含量少时，轧制加工性提高，能够使板厚变薄，通过减薄板厚，铁损也减少。另一方面，硅的含量多时，轧制加工性的降低能够通过实施在轧制加工之后使硅含有等的方法来解决，铁损也减少。

另外，硅钢板中所含有的硅的分布，也可以相对于硅钢板的厚度方向使之大体均一地分散，另外，也能够以部分地提高硅的浓度的方式提高表面部的浓度，相对于硅钢板的厚度方向，使表面部的浓度高于内部的浓度。

此外，铁芯在层叠的钢板与钢板之间，具有厚度为0.01～0.2μm的绝缘被膜，该绝缘被膜的厚度也根据旋转电机的种类而分别使用，有0.01～0.2μm、优选为0.12～0.18μm的旋转电机，有0.01～0.05μm、优选为0.02～0.04μm的旋转电机。

还有，绝缘被膜的厚度为0.1～0.2μm时，该绝缘被膜优选使用有机和无机的膜。作为绝缘被膜的材料，能够有机材料、无机材料、混合有这些材料的混合材料。

另外，绝缘被膜的厚度为0.01～0.05μm时，该绝缘被膜优选为氧化被膜。特别优选铁系的氧化被膜。

即，通过使硅钢板的板厚薄壁化，能够使绝缘被膜的厚度也变薄。

现有的电磁钢板的绝缘皮膜，在冲孔加工后仍能够维持绝缘性的同时，为了使冲孔加工性本身提高，还会加进润滑性、钢板的附着性、冲孔加工后的退火的耐热性、焊接层叠的电磁钢板而形成铁芯时的焊接性等这些绝缘性以外的特性，调整绝缘皮膜的厚度和成分，需要0.3μm左右的厚度。

然而，在本方式说明的薄壁化的硅钢板中，可知需要减薄绝缘皮膜的厚度。

使用与现有皮膜有着同样的厚度的绝缘被膜时，因为硅钢板薄壁化，所以相对性地，绝缘皮膜的体积率相对于硅钢板的体积率增加，磁通密度有可能降低。

如此，在本方式说明的薄壁化的硅钢板中，能够减薄绝缘皮膜的厚度。

一般来说，使电磁钢板变薄时，需要绝缘被膜加厚。然而，在本方式中，与这种考虑的方法不同，即使减薄电磁钢板也没必要增厚绝缘被膜，反而能够与电磁钢板一起变薄。因此，也将提高层叠铁芯密度。

另外，这里说明的旋转电机，是通过在定子绕组上流通交流电流，发生旋转扭矩而旋转，作为所谓旋转电动机而发挥功能。

在此，作这旋转电动机优选在定子绕组上流通三相交流电流。

还有，作为旋转电动机，例如有硬盘上所使用的主轴电动机(spindlemotor)、混合电车所使用的车辆行驶用的电动机、汽车的动力转向装置(power steering)用的电动机、电车的行驶用电动机、升降机(elevator)等的驱动用电动机。

另外，这里说明的旋转电机，转子在来自外部的旋转扭矩作用下旋转，由此在定子绕组上感应交流电，交流电流从定子绕组被输出，作为所谓的发电机发挥功能。

这里作为发电机，优选在定子绕组上感应三相交流电，三相交流电流被从定子绕组输出。

这时说明的旋转电机，铁芯的直径为5～300nm，最大输出功率200KW以下，能够优选应用于所谓的中小型旋转电机。在这种旋转电机上有固定速度使用的和可变速使用的。

还有，也可以使用一个旋转电机，具有旋转电动机和发电机的双方的功能来使用，这样的情况下，作为旋转电动机使用时的最大输出功率比作为发电机使用时的一方大，分别优选旋转电动机为50～200KW，发电机为25～100KW。

另外，该方式说明的旋转电机，优选应用在其最高转速的运转域处于4000～100000转/分钟(rpm)的范围的旋转电机。

而且，有必要斟酌硅钢板的硅的分散状态和转子的使用条件来研究旋转电机，能够根据用途分别使用，有最高转速的运转域处于4000～6000rpm，由硅钢板构成的钢板中所含有的硅在钢板的厚度方向分散的情况，和最高转速的运转域处于10000～100000rpm，由硅钢板构成的钢板中所含有的硅的浓度，其表面部比内部高的情况。

在转速和铁损的关系中存在如下关系：如果转速上升，则越是上升磁通的交变频率越高，因此铁损增加。转速快的旋转电机比起转速慢的旋转电机，有铁损增加的倾向。考虑到这点，需要研究硅钢板中的硅的含量。

还有，硅钢板中所含的硅，可以通过熔解法在电磁钢板中进行均一地添加，也可以根据表面改质或离子注入、CVD(化学气相沉积法)等的方法，对电磁钢板局进行部性地添加，特别是添加在表面部。

另外，本方式说明的电磁钢板，以使用于形成旋转电机定子的具有齿和槽的铁芯为前提，厚度为0.08～0.30mm，能够通过刻蚀加工形成齿和槽。

宽为50～200cm的电磁钢板的刻蚀加工，其进行如下：在钢板上涂布抗蚀剂(resist)，曝光齿和槽的形状并进行显影，基于此形状除去抗蚀剂，用刻蚀液进行加工，在利用刻蚀液进行加工后，除去残余的抗蚀剂。

中小型旋转电机进行了逆变器的使用、稀土类磁铁的应用、最佳设计等，以推进高效率化、高性能化，但是为了进一步高效率化、高性能化，需要新的材料技术，关于作为铁芯的材料的电磁钢板，以硅钢板所代表的这种磁通密度高，铁损低的材料的开发也被推进。

另外，对于有利于低铁损化的硅钢板的薄壁化来说，由于硅钢板的轧制加工性差，以及作为冲压铁芯时的工序的冲孔加工性差，因此被认为在工业规模下不伴随大幅的成本增长则不可能实现。如此，使用硅钢板作为在高效率、高性能的中小型旋转电机上使用的电磁钢板时，板厚0.50mm和0.35mm是中心，薄壁化很久没有进展。

然而，在本方式中，不使用冲孔加工，而且使用刻蚀加工，由此在工业规模下不伴随大幅的成本增长，也能够进行用于铁芯的硅钢板的薄壁化，实现低铁损化。

在本方式中，为了实现铁芯的低铁损化，考虑使用铁损小的硅钢板，并且还考虑轧制加工的硅含量的调整、考虑硅钢板的轧制加工的板厚薄壁化、考虑形成为铁心的形状的刻蚀加工的应用、构成层叠铁芯的一片片的硅钢板的低铁损化、在硅钢板和硅钢板之间所形成的绝缘皮膜的作为铁芯的低铁损化。

作为使用金属模的冲压加工法的冲孔加工中，切断部附近形成有被称为加工硬化层以及毛刺和塌边(以下称为“毛刺等”)的塑性变形层，有残留应变和残留应力发生。冲孔加工时发生的残留应力会破坏分子磁铁的排列的规则性，即破坏磁畴，使铁损显著增大，需要用于除去残留应力的退火工序。退火工序将带来铁芯的制造成本的进一步增加。

在本方式中，因为形成铁芯并不用实施这种冲孔加工，所以几乎不会形成塑性变形，残留应变和残留应力也不会发生。因此几乎没有打乱结晶粒子的排列状态，能够防止分子磁铁的排列损伤，即磁畴的排列的损伤，能够防止作为磁特性的磁滞特性的劣化。

另外，铁芯是将受到加工的硅钢板进行层叠而形成。通过抑制该硅钢板的残留应变和残留应力的发生，能够进一步提高作为铁芯的磁特性。

因此，本方式的旋转电机能够实面低铁损化、高功率输出化、小型轻量化。另外，该旋转电机使用的电磁钢板，边缘部分良好，几乎没有毛刺等。

毛刺等因为在一个塑性变形层中，沿着切断部，从钢板的平面方向向空间方向锐利地突出，所以会刺破在电磁钢板的表面所形成的绝缘皮膜，存在破坏层叠的钢板之间的绝缘的情况。

另外，层叠这样的钢板时，由于毛刺等，会在层叠的钢板之间建立多余的空隙，阻碍层叠铁芯密度的增加，其结果是磁通密度降低。磁通密度的降低会阻碍旋转电机的小型轻量化。

层叠电磁钢板后，也存在采用如下方法的情况，即在板厚方向上压缩铁芯，从而清除毛刺，使层叠铁芯密度提高，但这种情况下，由于加压压缩，因而残留应力增加，铁损增加。此外，还留有毛刺等造成的绝缘破坏的问题。

本发明中说明的铁芯，因为几乎不发生毛刺等，所以也不用进行加压压缩就能够使层叠铁芯密度提高，另外也不会引起绝缘破坏。因此能够降低铁损。

在作为用于铁芯的电磁钢板的硅钢板中，作为硅的含量，理论上为6.5重量％铁损最低。然而，若硅的含量增加，则轧制加工性和冲孔加工性显著变差。因此，即使铁损稍高也要考虑轧制加工性和冲孔加工性，作为硅钢板中的硅的含量以大约3.0重量％为主流。

本方式中说明的硅钢板，因为能够使板厚薄壁化至0.3mm以下，所以即使硅的含量为2.0重量％，铁损仍低。

历来，在板厚薄壁化至0.3mm以下的硅钢板的制造中，需要轧制、退火等的特别的工序，但是本方式中说明的硅钢板不需要这种特别的工序，因此还能够降低薄壁化了的硅钢板的制造成本。还有，关于铁芯的制造，因为不需要冲孔加工，所以能够进一步降低制造成本。

还有，与作为铁芯的主要材料的硅钢板不同，作为极薄电磁材料，已知有在特殊的用途中限定性地使用的极昂贵的非晶态材料，但非晶态材料具有急速地使熔融金属凝固，从而作为箔体被制造的特殊的工艺，因此能在够厚0.05mm左右或在此之下的超薄壁下进行宽300mm左右的极少量的制造，但在此之上的板厚和板宽的材料的制造则不可能达到工业规模。

如此，因为非晶态材料作为硬且脆的材质太薄，所以不能进行冲孔加工，根据化学成分的限制，出于磁通密度低等的理由，所以不能成为铁芯材料的主体。

本方式中说明的电磁钢板，与这样的非晶态材料不同，其具有结晶粒子。

另外，本方式中的电磁钢板还同时实现了有利于低铁损化的薄壁化、应变的降低、高功率输出化、用利于小型轻量化的尺寸精度的提高、和有利于高磁能密度化的铁芯层叠密度的提高。

总之，根据本方式能够提供一种铁芯，其能够实现低铁损，并能够实现高功率输出、小型轻量化。

电磁钢板的板厚与铁损的关系显示在图1中。

在板厚和铁损之间存在的关系，由图1可知，如果板厚增厚，则变得越厚铁损越高。

其中一般使用的硅钢板的板厚，考虑到轧制加工和冲孔加工，有0.50mm和0.35mm两种。

在铁芯的制造中广泛使用的这两种板厚的硅钢板中，为了降低铁损，需要实施轧制和退火。另外，为了实现进一步的薄壁化，根据作为对象的铁芯的形状和大小，重复的次数会有所不同，但是需要重复这样的轧制和退火。如此，在一般使用的硅钢板中，为了实现薄壁化，其制造需要追加轧制、退火等的特别工序，制造成本变高。

本方式中说明的铁芯，因为既能够降低制造成本，也能够解决铁芯在加工上的问题，因此能够进行工业规模下的大量生产。

在本方式中，使用板厚0.08～0.30mm的硅钢板。还有，优选使用板厚0.1～0.2mm的硅钢板，运用刻蚀加工制作铁芯的形状。

图1中，为了参考还显示了非晶态材料的板厚的区域。非晶态材料因为具有急速地使熔融金属凝固，从而作为箔体被制造的特殊的工艺，所以适用于厚0.05mm左右或在此之下的超薄壁的制造，而在此之上的板厚因为难以急速地冷却，所以制造困难。另外，板宽也仅能够制造300mm左右的宽度，结合特殊的制造工艺，制造成本显著变高。

另外，对于磁特性来说，有虽然铁损低，但磁通密度也低这样的缺点。这是由于为了使之急速凝固而在化学成分上有所限制。

在本方式中，不使用这样的非晶态材料，而使用具有结晶粒子的硅钢板。

接下来，展示硅钢板的代表性的制造工艺。

将能够成为电磁钢板的材料进行制钢。例如，使用的钢板材料具有如下组成：含有C为0.005重量％、Mn为0.2重量％、P为0.02重量％、S为0.02重量％、Cr为0.03重量％、Al为0.03重量％、Si为2.0重量％、Cu为0.01重量％，余量由Fe和一些杂质构成。

通过实施连续铸造、热轧、连续退火、酸洗、冷轧、连续退火，将这样的钢板材料制造成板宽50～200cm、这里特指制造板宽50cm、板厚0.2mm的硅钢板。

另外，为了降低铁损，也可以在制作的硅钢板的表面再形成4.5～6.5重量％的硅。

之后，实施厚0.1μm的有机树脂的绝缘被膜涂敷，制造硅钢板。

根据情况，也可以不采用特别的绝缘被膜涂敷的工序，而是制作厚0.01～0.05μm的氧化被膜。

还有，这里说明的绝缘被膜涂敷的工序，优选在制造铁芯时，刻蚀加工的工序之后实施。

还有，硅钢板被形成为平板或线圈状、卷状。

接着，展示铁芯的代表性的制造工序。

对制造好的硅钢板实施前处理，涂布抗蚀剂。对于该抗蚀剂使用掩模而曝光并显影齿的形状和槽的形状。基于该形状除去抗蚀剂。此外，利用刻蚀液进行加工。以刻蚀液加工后，除去残余的抗蚀剂，制造了具有理想的齿的形状和槽的形状的硅钢板。在这样的制造中，例如光学刻蚀加工有效，对采用了金属掩模的微细孔进行精密加工的方法使用起来也有效。

具有制造出的理想的齿的形状和槽的形状，将具有铁芯的形状的硅钢板层叠数片，运用焊接等固定层叠好的硅钢板，由此制造铁芯。还有，在焊接时，优选实施光纤激光(fiber laser)等的热能小的焊接。

还有，能够从形成为平板或线圈状、卷状的硅钢板上，同时提取转子铁芯和定子铁芯，也可以同时提取多个形状的铁芯。

运用刻蚀加工，制造出齿的形状和槽的形状，由此能够以极高加工精度制造出希望的形状的齿和槽，例如误差在±10μm以下，优选在±5μm以下。

另外，若在真圆度上表现出误差，则在30μm以下，优选在15μm以下，更优选在10μm以下。还有，所谓真圆度是指，圆形部分从几何学的圆偏离的大小，指圆形部分由两个同心的几何学的圆夹住时的两圆之间的区域为最小时的半径的差。

另外，具有齿和槽的定子铁芯的形状、和转子铁芯的形状，也可以同时通过刻蚀加工形成。这时，由于刻蚀加工的加工精度高，因此能够使它们的间隔为0.1～0.5mm。

另外在本方式中，虽然对于定子铁芯的制造进行了说明，但作为转子铁芯的形状，其中心部分也可以是中空结构，转子铁芯的槽的形状也可以是复杂的形状。

在图2中显示硅钢板的硅含量和铁损的关系。

如图2所示，硅含量为6.5重量％的硅钢板铁损最小。然而，多达6.5重量％的硅含于硅钢板中时，轧制加工困难，将难以进行理想厚度的硅钢板的制造。这是由于轧制加工性存在一种倾向，即电磁钢板中所含有的硅越多越恶化。从这一背景出发，考虑铁损和轧制加工性的平衡，采用含有3.0重量％的硅的硅钢板。

就是说在本方式中，通过使硅钢板的板厚薄壁化，以降低硅钢板的铁损，减小硅钢板中的硅的含量对于铁损的影响度。

因此，本方式中说明的硅钢板，其轧制加工性良好，并且通过使板厚薄壁化，对铁损影响度大的硅钢板中的硅的含量的自由度变大。由此，硅钢板中的硅的含量能够处于0.5～7.0重量％的范围，也能够采用0.8～2.0重量％和4.5～6.5重量％的极端差异的含量，能够使之根据铁芯的规格或旋转电机的用途分别使用。

图3中显示经刻蚀加工的代表性的加工断面。

通过对硅钢板进行刻蚀加工，在被酸液溶解的加工断面附近，如(a)所示不存在毛刺等的塑性变形层。加工断面相对于硅钢板的平面方面能够大体形成垂直。

另外，在前端的光学刻蚀加工中，如(b)～(d)所示，溶解部的形状也能够控制。即，能够形成指定的锥度，也能够相对于板厚方向在垂直方向上形成凹凸。

如此，刻蚀加工了的硅钢板由该加工带来的残留应力几乎为0，塑性变形层基本上不存在，硅钢板的板厚方向所对应的塑性变形量大体为0。另外，由刻蚀加工带来的加工断面附近的塑性变形量也基本为0。

此外，在加工断面中，能够控制硅钢板的加工断面的形状，由加工带来的残留应力基本为0，能够形成加工断面附近的塑性变形量也基本为0的切断断面形状。

另外，通过采用这种刻蚀加工，还能够以硅钢板的微细的结晶组织、机械的特性、表面部最佳化的状态适用于铁芯。考虑硅钢板的结晶组织的各向异性和基于此的磁特性的各和异性，还能够实现铁芯的磁特性的最佳化。

图4中显示经冲孔加工的代表性的加工断面。

通过对硅钢板进行冲孔加工，由于塑性加工时的剪切应力，加工断面附近显著变形，形成10～100μm左右的毛刺、塌边、断裂。

另外，对于硅钢板的平面方向的尺寸精度来说，在冲孔加工中其也受金属模的尺寸精度限制，通常会相对于硅钢板的板厚以5％左右的空隙被剪断，因此硅钢板的平面方向的尺寸精度降低。此外，也有在量产时因金属模的损耗，精度随着时间而降低的问题。另外，越是薄壁化了的硅钢板冲孔加工越困难。

在应用刻蚀加工的本方式中，这一加工精度的问题也被解决，也消除了日积月累造成的精度降低。

另外，使用规定的图案曝光齿的形状和槽的形状时，优选设置关于电磁钢板的轧制方向的掩模或基准孔。

层叠电磁钢板时，电磁钢板相对于轧制方向被平均化，但这是提高旋转电机的特性上的需要。例如，相对于轧制方向，改善规定量、掩模或基准孔的位置并层叠电磁钢板时，通过规划掩模或基准孔的位置，能够实现作为旋转电机的磁特性的提高。

图5是表示使用了电磁钢板的三相感应电动机的结构的图。

感应电动机10具有：壳30、尾架(end bracket)32、内部具有风扇的风扇罩(fan cover)34、固定于壳30内侧的定子40、配置于定子40内侧的转子60、支撑转子60的轴80。

轴80通过轴承36可以自由旋转地被保持在两侧的尾架32上。

另外，在风扇罩34的内侧，设有固定于轴80上的风扇，风扇随着轴80的旋转一起旋转。还有，风扇侧的尾架32、轴承36及风扇位于风扇罩34的内部，这些在图5未图示。

定子40具有定子铁芯42、卷绕于该定子铁芯42上的多相，本方式中为三相的定子绕组44。

另外，从未图示的交流端子分别经由引出线46向定子绕组44供给交流电流，定子绕组44通过接线48被进行星形接线或三角形接线。此引出线46和接线48分别配置于定子绕组44的外侧。

三相交流电从外部的交流电源被供给于感应电动机10的交流端子，经由引出线46供给到定子绕组44，由此定子40根据交流电流的频率发生旋转磁场。由该旋转磁场向转子60的导体感应转子电流，在该转子电流和旋转磁场的作用下发生旋转扭矩。

在与旋转轴垂直的面上切断图5的定子40和转子60的状态显示在图6中。

在图5和图6中，定子40在周向上等间隔地具有多个定子槽50，在定子槽50中配置有定子绕组44。

转子60具有：由层叠的硅钢板构成的转子铁芯62、插入转子铁芯62上形成的转子槽64中的转子导体66、将转子铁芯62两端所配置的转子导体66进行电短接的短接环68和短接环70。

本方式中，转子槽64以贯通转子铁芯62的方式形成，转子槽64上在沿旋转轴的方向上配置有转子导体66。

如本方式，也可以形成为在转子铁芯62的内部贯通有转子槽64的形状，在转子铁芯62的内部完全不埋设转子槽64，而作为在转子槽64的定子40侧开口的形状也可以。

转子导体66其两侧由短接环68和短接环70电短接，通过旋转磁场，向由短接环68和短接环70电短接的转子导体66感应电压并流通电流。在该电流和旋转磁场的作用下，转子60上发生旋转扭矩。

转子铁芯62由被固定在轴80上的层叠的硅钢板制作，各硅钢板的厚在本方式中制作得很薄，例如为0.08～0.03mm，另外通过刻蚀加工而形成，从而能够大幅降低铁损。

转子铁芯62通过刻蚀加工形成，以此刻蚀加工的工序同时制作转子槽64。转子槽64在由层叠的硅钢板构成的转子铁芯62的外周侧被形成为等间隔，在这些被配置成等间隔的转子槽64中，分别插入有转子导体66，由此转子导体66在转子铁芯62的周向被等间隔配置。

转子导体66的构造也可以是，将导电材料、例如以铜为主材料的导体插入转子槽64之内，由短接环将两端进行电短接，也可以通过铝印模压铸(aluminium die-cast)制法制作导体和短接环。

所谓铝印模压铸制造法是指，将层叠的转子铁芯62放入模具，浇入熔化了的铝，从而在转子铁芯62的转子槽64的内部成形转子导体66，并且制作短接环68和短接环70的方法。

铝印模压铸制法虽然有制造容易的长处，但是因为转子导体66是铝，所以电阻抗稍大，因此有铁损变大这样的缺点。

作为弥补这一缺点的方法，有在转子槽64的内部插入铜线的状态下流动熔化铝的方法。

另外，除了铝印模压铸制法，还有在转子槽64内插入铜的导体棒，通过焊接将由铜构成的短接环与转子导体66电连接的方法。根据此方法，能够使损失非常少。

定子铁芯42和转子铁芯62，为了降低涡电流的发生导致的铁损，而形成层叠我钢板的层叠结构。

因为涡电流与磁通变化的频率成比例，所以随旋转磁场的频率的增大成比例地增大。另外，定子40的极数越是增加，磁通变化的频率变得越高，因此涡电流随极数的增加成比例地增加。因此，涡流损基于磁通变化的频率或极数的增大而增大。

另外，涡流损的大小因为根据板厚而增大，所以板厚越薄涡流损越急剧减少。

若作为加工对象的电磁钢板变薄，则冲孔加工困难。与此同时，若电磁钢板变薄，则由冲孔加工造成的铁芯的磁畴的破损激增。通过减薄板厚，虽然涡流损减少，但是在冲孔加工中，由于磁畴的破损的增大，磁滞损增大，存在不能充分减少定子40和转子60的铁损这样的问题。

相对于此，在方式中，因为电磁钢板由刻蚀被加工，所以能够防止磁畴的破损，能够抑制磁滞损的增加。因此能够充分减少定子40和转子60的铁损。

此外，与冲孔加工不同，刻蚀加工是加工对象的电磁钢板变得越薄，作业性越提高。

另外，刻蚀加工与冲孔加工相比较，有着能够以极高精度进行加工的优点，能够以高精度达成复杂的形状的加工，因此能够获得冲孔加工难以取得的特性。

本方式中，形成具有定子齿52和定子槽50的定子铁芯42，和具有转子槽64的转子铁芯62的一片片的电磁钢板，是由厚度为0.08～0.30mm的硅钢板通过光学刻蚀加工而形成，成为将其进行层叠的结构。

优选为硅钢板的厚度是从0.08mm到0.20mm的范围。通过减薄硅钢板，能够减小涡流损，此外通过不使用冲孔加工而采用光学刻蚀加工，能够使磁畴的破损非常少，效果是能够防止磁滞损的增大。

另外，硅钢板变薄也有提高刻蚀加工的生产性的优点。

在本方式中，因为能够减少涡流损，所以在高速旋转的旋转电机中，能够控制高速旋转时的定子铁芯42和转子铁芯62的涡电流，能够减少铁损。特别是，运转时的转子60的最高转速在4000rpm以上时有效。在转子60的最高转速处于4000rpm到6000rpm的范围的旋转电机中，能够期待巨大的效果。另外，如果在转子60的高转速处于6000rpm到10000rpm的范围的旋转电机上应用本方式的技术思想，则能够期待更大的效果。

此外，如果应用于转子60的运转状态的最高转速由短接环旋转的旋转电机上，则能够期待巨大的效果，如果应用于转子60的最高转速处于10000rpm到100000rpm的范围的旋转电机上，则能够期待更大的效果。

在本方式中，因为是通过光学刻蚀加工来形成转子铁芯62和定子铁芯42，所以能够降低磁滞损，但除此之外，由于加工精度提高，因而还能够大幅度降低铁损中的表面损。

表面损的降低由日本公告公报“特公昭60-56058号公报”提议，但在现有的加工方法中，例如基于冲孔加工的切削加工，由于难以维持高精度的加工精度，因此该日本公告公报所提议的这一内容很难实用化。

但是在本方式中，因为是通过刻蚀加工来对定子铁芯和转子铁芯进行加工，所以能够实现这一提议，同时还能够期待图5和图6所说明的效果，通过这些综合的效果，能够实现优异的高效率的旋转电机。

接下来，就铁损中的表面损的降低进行说明。

多相交流旋转电机，本方式中为三相交流旋转电机，由于来自定子的磁通所含的高次谐波磁通，使转子上发生表面损。特别是在笼型(かご型)感应电动机中，因为定子铁芯和转子铁芯的空隙极其狭窄，所以该表面损有增加的倾向。

在笼型感应电动机中，铁损中的表面损所占的比例比较大，导致笼型感应电动机的效率降低。

图7中，在定子铁芯42的内周面，与转子铁芯62相对向的面上，设有周向上设置着规定的间隔，在旋转轴方向上延长的定子槽50。在定子槽50的内部，内装有三相的定子绕组44，基于由该定子绕组44供给的三相交流电流的频率发生旋转磁场。

还有，定子齿52位于定子槽50之间，作为通过向转子60的或来自转子60的磁通的磁路发挥作用。

该定子齿52分别具有大体相同的形状和大体相同的截面面积。

在图7中，定子槽50的内部所形成的定子线图44在径向上配置有2组，但这是一个例子，此外也可以插入多个定子绕组。

图7中，“U”、“V”、“W”的显示表示定子绕组是U相、V相、W相的绕组。

另一方面，在定子铁芯42的内周面侧，间隔空隙δ定位转子铁芯62，在该转子铁芯62的表面附近，在旋转轴方向上延伸埋设有转子导体66。

在如此构成的笼型感应电动机中，若分析其运转时的空隙δ中的磁通Φ，则在空隙δ中有如图示这样使转子旋转的基波磁通Φb，除此之外，还有脉动的比较小的高次谐波脉动磁通Φ0。

还有，这些磁通波形表示平均值。

高次谐波脉动磁通Φ0主要是由于定子和转子之间的磁导(permeance)变动而产生的，或在定子绕组44被插入定子槽50的内部而产生的磁动势的凹凸作用下产生的。该高次谐波脉动磁通Φ0是本不需要的成分。

若该高次谐波脉动磁通Φ0进入处于旋转状态的转子，则使旋转铁芯62发生高次谐波铁损，此外在转子导体66上感应高次谐波的涡电流。由此发生高次谐波涡流损。该高次谐波铁损及高次谐波涡流损成为表面损。

高次谐波涡流损在转子导体66、特别是在偏向空隙δ的转子导体66上发生，高次谐波铁损在偏向空隙δ的转子铁芯62上发生。

在此，将高次谐波脉动磁通Φ0所引起的转子的各部的磁通密度的大小定义为Bh，将转子上的高次谐波脉动磁通Φ0的频率、即在高次谐波脉动磁通Φ0入射到转子时的转子的坐标系上看到的频率定义为fn，这时的Bh、fn如下。

例如，定子槽数为N5，转子的转速为n(rps)。在该状态的转子上所入射的高次谐波脉动磁通Φ0的频率fn为fn＝N5×n。

这时，若用作为转子的磁通密度的Bh、及转子上所入射的作为高次谐波脉动磁通Φ0的频率的fn表示高次谐波涡流损We，则为如下式。

We∝fn²×Bh²                     ……(1)

另一方面，高次谐波铁损Wh区分为涡流损Wie和磁滞损Wih。该涡流损Wie的表示与上式(1)相同，而磁滞损Wih表示为下式。

Wih∝fn^1～1.5×Bh^1.5～2                   ……(1)

如该式(1)、式(2)表明的，可知若高次谐波脉动磁通Φ0的频率fn和转子的磁通密度Bh增加，则两种损失We和Wih都会激增。

若观察构成该问题的高次谐波脉动磁通Φ0，则可知该高次谐波脉动磁通Φ0依附于定子槽50的数量。此现象是由于定子铁芯42和转子铁芯62之间的磁导，在定子槽50的部分和定子齿52的部分不同。这是由于定子绕组44位于定子槽50的内部，因此磁动势在对应定子槽50的阶段状态下变化。

空隙δ在一定时刻下的瞬间的磁通分布为，在正弦波状的基波成分Φb上重叠有高次谐波脉动磁通Φ0。因为定子绕组44内置于定子铁芯42的定子槽50中，所以高次谐波脉动磁通Φ0在定子齿52所对应的部分变大，在定子槽50所对应的部分变小。

因此，定子和转子之间的空隙δ的磁通分布如图8所示，对应定子铁芯42的定子齿52和定子槽50而变化。

若详细观察该高次谐波脉动磁通Φ0，则可判明其在某一特定的定子齿52的部分为非常大的值，而且会周期性地出现。

即，通过实验，各个定子齿52的磁通大小会根据定子齿52而有所不同，可观测到高次谐波脉动磁通Φ0会在某一特定的周期下呈现出高次谐波脉动磁通Φ0大的部分。

图8中，在定子绕组44中，记述为“U”的定子绕组44是U相绕组，记述为“V”的定子绕组44为V相绕组，记述为“W”的定子绕组44是W相绕组。

高次谐波脉动磁通Φ0呈现大的位置，是在内装于邻接的定子槽50中的定子绕组44上流通的电流的相位互异的部分。即定子齿52之内，记述为“A”的定子齿，其左侧的定子槽50中配置有W相和U相的定子绕组，或在右侧的定子槽50中配置有U相和U相的定子绕组。这里，相邻的定子绕组的电流相位不同。

定子齿52的位置“B”“C”“D”也为同样的状态，相互邻接的定子绕组的电流相位也不同。

相对于此，定子铁芯42的定子齿52的位置“E”，在形成左右两侧的定子绕组的定子槽50中，配置有W相和U相的定子绕组，邻接的定子绕组的电流相位相同。

定子齿52的位置“F”“G”“H”也同样，邻接的定子槽50中所形成的定子绕组44的电流相位相同。此定子齿的位置所对应的空隙δ中的高次谐波脉动磁通Φ0小。

图8是三相、两层、短节距绕组的定子绕组的例子，经实验在三相、一层、短节距绕组的定子绕组中也能够确认相同的现象。

即，邻接的定子绕组44的电流相位不同时，高次谐波脉动磁通Φ0部分性地变大。而且，在邻接的定子绕组44的电流相位相同的定子齿的位置所对应的地方，高次谐波脉动磁通Φ0变小。

该表面损在近年来非常重视效率的状况下是不能忽视的现象。另外年来，旋转电机无论作为电动机使用时，还是作为发电机使用时，都以高转速使用。而且使用的运转区域的最高转速超过4000rpm，根据情况，超过10000rpm等就非常高了。在这样的使用条件下，抑制上述表面损失就涉及到进一步改善图5和图6中说明的铁损的降低。

此外，还起到了减小噪音这样优异的效果。

图9表示的是，除了图5和图6说明的刻蚀加工薄型的电磁钢板所带来的铁损的降低，还有图7和图8说明的进行表面损的降低的方式。

即，利用冲孔加工中困难的高精度的加工特性，使定子铁芯和与之对向的转子铁芯62之间的空隙δ改变。

以下的方式是，在基于定子绕组的状态而发生的磁通密度的脉动打消的方向上，通过刻蚀加工改变空隙δ。例如，使定子齿与转子对向的一侧的形状，即内周侧的前端形状为同一形状，根据定子绕组的状态改变定子齿的形状。由此，能够抑制入射到转子上的高次谐波脉动磁通Φ0的部分性地增加，得到效率优良的多相交流旋转电机的特性。

为了有效地减少表面损，在定子齿52之内，使与在收纳在相邻接的定子槽的定子绕组44的电流相位相互不同的位置的定子齿52的转子之间的空隙长，形成得比与在其以外的位置形成的锭子齿52的转子之间的空隙长大。

此外，为了更有效地减少表面损，将在这种电流相位相互不同的位置对应于锭子齿52的空隙长设定为：通过这种定子齿52的磁通量接近通过其他定子齿52的磁通量，此外，使其与表示平均磁通量的基本波磁束Φb大致相等。

即使未使之完全一致，对于磁通密度变大的定子齿内的几个通过加大空隙长，效果仍会上升。

此外，运用图9说明本方式，还有符号与其他图相同的为同一构成部，起着同样的作用。

加大图8说明的定子槽50的内部所配置的定子绕组44上流通的电流为不同相位的定子齿“A”“B”“C”“D”与相对应的转子铁芯62的间隔，使之比邻接的定子槽50内部所配置的定子绕组44上流通的电流为等相位的定子齿“E”“F”“G”“H”与相对应的转子铁芯62的间隔大。

由此，能够使从定子齿“E”“F”“G”“H”进入转子铁芯62的高次谐波脉动磁通Φ0的量，接近从定子齿“A”“B”“C”“D”进入转子铁芯62的高次谐波脉动磁通Φ0的量。

如此，通过改变定子齿52和转子铁芯62之间的空隙长，能够由特定的定子齿削减变大了的高次谐波脉动磁通Φ0，如图9所示，高次谐波脉动磁通Φ0被均一化。

历来，对电磁钢板采用冲孔加工这样的切削加工，以生产定子铁芯和转子铁芯，因此加工精度差，使高次谐波脉动磁通Φ0均一化的加工困难。然而，通过进行刻蚀加工，能够容易地调整定子齿和转子铁芯之间的间隔。此外，刻蚀加工能够减少电磁钢板的磁畴的破损，能够抑制相对于高次谐波脉动磁通Φ0的损失。

如此，能够抑制表面损的异常增加，能够得到高效率的笼型感应电动机。

对于将本方式中说明的技术应用于1200KW、10极的笼型应电动机时的实验进行说明。

定子绕组44的配置如图9所示，是三相、两层、短节距绕组。在各个定子齿52的截面面积分别相等，各个定子齿52和转子铁芯62的空隙δ同样为2mm时的实验中，转子60的表面损为13.8KW，效率为95.3％。相对于此，配置于两侧的定子槽50中的定子绕组44的电流相位相互不同的位置的定子齿52和转子铁芯62的空隙δ为2.7mm时的实验中，转子60的表面损降低至7.7KW，与之相应的效率为86％，效率能够提高0.7％。

在图9的方式中，将各个定子齿52和转子铁芯62的间隙δ，换言之将定子齿52的长度部分地改变，如此通过部分改变定子齿52的长度，会在定子铁芯的内周形成凹凸，根据应用机种有可能增加一部分运转时的风损和噪音。

这种情况下，也可以在空隙长大的定子齿52的前端安装非磁性、例如由电绝缘物构成的构件，从而使各个定子齿52在外观上的空隙长一致。

以上说明的这一图9所示的方式中，在定子铁芯42的定子齿52之内，使收纳在邻接的定子槽50中的定子绕组44的电流相位处于相互不同的关系下的定子齿52与转子之间的空隙长，形成得比收纳在邻接的定子槽50中的定子绕组44在不产生电流相位或很少的关系下的定子齿52与转子之间的空隙长大，由此将使各个定子齿52上通过的磁通量接近均一，能够降低高次谐波脉动磁通Φ0的部分地增加引起的转子的表面损，除了图5和图6说明的由刻蚀加工带来的铁损的降低以外，还能够将其进一步降低，能够实现笼型感应电动机的效率提高。

图10是使用永久磁铁的同步电动机或同步发电机等的同步旋转电机的沿旋转机的剖面图。

图11是与旋转轴呈垂直方向的定子和转子的剖面图。

另外，图12是图11所示的转子的部分放大图。

在两侧具有尾架132的壳130的内侧固定有定子140。定子140具有有着定子齿152和定子槽150的定子铁芯142，和配置于定子槽150的内部的定子绕组144。

图10和图11所示的定子绕组144是分布绕组的例子。

转子160设置方式是使之与定子铁芯142隔有空隙而对向，转子160被固定在轴180上。轴180通过两侧所配置的轴承136可旋转地被尾架132支持。

转子160具有转子铁芯162和永久磁铁166，在该方式中，转子铁芯162的内部设有磁铁插入孔，在该磁铁插入孔的内部配置有永久磁铁166。

使定子140相对向侧的面成为N极或S极，永久磁铁166以此方式被磁化，在转子160的每极使永久磁铁的极性交互颠倒，以此方式使永久磁铁166磁化。

图11所示的方式中，转子160是8极的，各极由一个永久磁铁166构成。永久磁铁166分别以等角度被配置在轴180的周围，另外各个永久磁铁166交互地被磁化为逆极性。

转子160并不限定于8极，可以是10极或在其之上的极数，另外也可以是6极和4极等。

各个极可以由1个永久磁铁构成，也可以由2个和3个等的多个磁铁构成。由2个和3个构成极时，使每2个和3个磁化极性反转，以此方式配置永久磁铁。

在图10中，同步旋转电机110具有检测转子160的旋转位置的传感器184，输出显示转子160的极的位置的信号。传感器184是具有例如分解器(resolver)或霍尔元件(Hall element)的传感器。

基于传感器184的输出功率，基于转子160的极的位置的三相交流电流由未图示的逆变器装置产生，供给到定子绕组144。

通过三相交流电流，定子140发生旋转磁场，基于旋转磁场的磁通作用于转子。在转子160具有的永久磁铁166和旋转磁场作用下，在转子160上发生旋转扭矩。通过输出该旋转扭矩，同步旋转电机110作为旋转电动机工作。

另外，通过将来自外部的旋转扭矩施加到转子140上，定子绕组144上发生交流电力。经由以未图示的逆变器或二极管(diode)构成的整流电路，作为交流或直流输出该交流电力，由此同步旋转电机110作为发电机工作。

图12是转子160的部分放大图，在转子铁芯162的内部埋设有永久磁铁166。转子铁芯162内部有磁铁插入孔，在磁铁插入孔中配置有永久磁铁166。

永久磁铁166，其每极磁化方向相反，与定子对向的一侧为N极的永久磁铁的相邻两侧，其与定子对向的一侧为S极，以此方式使永久磁铁磁化。

与永久磁铁166的定子对向侧的转子铁芯162，部分地作为极靴168起作用，经由该极靴168在转子和定子间形成磁路，永久磁铁166的磁通通过具有极靴168的磁路被供给于定子，或者磁通从定子被供给到永久磁铁166。

与构成转子的邻接的极的永久磁铁的定子相对向的一侧为逆极性。在邻接极的极靴168之间，磁通有可能泄漏，在转子的邻接的极之间具有防止磁通泄漏的桥部170。

在桥部170上，磁通流通的截面面积被收缩，这部分成为磁饱和状态，由此泄漏磁通受到压制。

此方式中说明的旋转电机，是例如50KW级的永久磁铁同步电动机，定子铁芯的外形约190mm，轴长130mm。

作为定子铁芯和转子铁芯，使用与图7和图8说明的硅钢板相同的电磁钢板，通过对该电磁钢板进行刻蚀加工，制作定子铁芯钢板和转子铁芯钢板，层叠此钢板制造定子铁芯142和转子铁芯162。

这样的定子铁芯142和转子铁芯162的层叠铁芯密度约为98％。通过使各个电磁钢板变薄，能够降低涡流损。

此外通过进行刻蚀加工，能够减少电磁钢板的磁畴的破损，抑制磁滞损的增加。特别是厚0.2mm以下的电磁钢板，冲孔加工困难，磁畴的破损增大。

相对于此，厚0.2mm以下，优选厚度处于0.08～0.2mm的范围的电磁钢板，刻蚀加工的作业性提高，此外还能够使磁畴的破损非常少。

使用这种电磁钢板的电动机，效率约为90％，比起使用对0.35mm的电磁钢板采取冲孔加工而形成的电磁钢板的电动机，其效率提高约6个百分点。这是由于定子铁芯的铁损被降低了。

图13表示图10、图11及图12说明的同步旋转电机，与图10、图11及图12所示的方式不同，有定子绕组144是集中绕组的点，此外如图13所示，有磁铁形成曲线形状的点。

在图13中，与图10、图11及图12相同的符号是发挥同样作用的结构零件。

图13所示的同步旋转电机，与图10所示的同步旋转电机基本上是同样的结构。配置于定子铁芯142的定子槽中的定子绕组144的配置，与图11所示的分布绕组的定子绕组144不同，图13是集中绕组。

定子绕组144可以是分布绕组，也可以是集中绕组，在本方式中都能够应用。

图13所示的转子160虽然有10极，但并不是特别限定为10极，极数也可以或多或少。另外，转子160的各极分别具有1个永久磁铁166，不过也可以具有多个永久磁铁。

本方式中，在转子铁芯162上，形成有具有曲线形状的磁铁插入孔，其中插有具有曲线形状的磁铁。磁铁与图11说明的一样，从与定子对向的一侧的面出入磁通。

若磁铁面的每单位面积出入大体相同的磁通，则优选磁铁面具有曲面的形状。

但是，以冲轧加工使电磁钢板上形成磁铁插入孔，则难以开设曲线形状的磁铁插入孔。因此，历来只设置长方形的磁铁插入孔。

本方式中，因为磁铁插入孔由刻蚀加工形成，所以能够以高精度很简单地形成具有曲线形状的磁铁插入孔。形成磁铁插入孔的工序用冲孔加工，还有磁畴的破损剧烈，磁滞损增加的问题。

如此通过采用刻蚀加工，能够降低这样的磁畴的破损，能够提供比图10、图11及图12说明的方式更有效率的同步旋转电机。

在图10、图11、图12及图13说明的方式中，因为能够减少涡流损，所以在高速旋转的旋转电机中，能够压制高速旋转时的定子铁芯和转子铁芯的涡电流，能够减少铁损。

运转时的转子的最高转速在4000rpm以上时有效。

在转子的最高转速处于4000rpm以上、6000rpm以下的范围的旋转电机中，能够期待效果。

如果在转子的高转速处于比6000rpm大、在10000rpm以下的范围的旋转电机上应用本方式说明的技术思想，则效果更大。

另外，如果在运转时的转子的最高转速是以短接环旋转的旋转电机上应用本方式，则能够期待巨大的效果，如果在转子的最高转速处于比10000rpm大、在100000rpm以下的范围的旋转电机上应用，则有更大的效果。

图10、图11、图12及图13说明的方式，是在转子铁芯的内部插入磁铁的结构的旋转电机，但是在转子的表面设置磁铁的结构的旋转电机，也能够使用图5和图6说明的电磁钢板，同样能够降低涡流损和磁滞损，能够提供降低了铁损的旋转电机。

工业上的利用可能性

本发明能够作为旋转电动机和发电机等的旋转电机利用。

Claims (19)

1.一种旋转电机，其特征在于，

具有定子和转子，

所述定子具有：具备齿和槽的定子铁芯、和配置于所述槽的定子绕组，

所述定子铁芯由层叠的钢板制作，

所述钢板的齿和槽通过刻蚀加工形成，

所述钢板的厚度为0.05～0.30mm。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子具有永久磁铁。

3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，通过在所述定子绕组中流通交流电流，从而产生旋转扭矩，所述转子旋转。

4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子在来自外部的旋转扭矩作用下旋转，由此在所述定子绕组中感应出交流电力，从所述定子绕组输出交流电流。

5.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述钢板是电磁钢板，其含有：C为0.001～0.060重量％、Mn为0.1～0.6重量％、P为0.03重量％以下、S为0.03重量％以下、Cr为0.1重量％以下、Al为0.8重量％以下、Si为0.5～7.0重量％、Cu为0.01～0.20重量％，余量是不可避免的杂质和Fe。

6.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述钢板是硅钢板。

7.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述钢板具有结晶粒子。

8.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述定子铁芯在层叠的钢板与钢板之间，具有厚度为0.01～0.2μm的绝缘被膜。

9.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述绝缘被膜的厚度为0.1～0.2μm。

10.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述绝缘被膜是厚度为0.01～0.05μm的氧化被膜。

11.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，所述硅钢板中的硅的浓度为0.8～2.0重量％。

12.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，所述硅钢板中的硅的浓度为4.5～6.5重量％。

13.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，所述硅钢板中的硅的浓度，表面部比内部高。

14.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述定子铁芯直径为5～300mm，最大输出功率为200KW以下。

15.一种电磁钢板，是形成旋转电机的定子的、具有齿和槽的定子铁芯所使用的电磁钢板，其中，该电磁钢板的厚度为0.05～0.30mm，且其用于刻蚀加工所述齿和槽。

16.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子的最高转速为4000～6000转/分钟，由硅钢板构成的所述钢板中含有的硅在所述钢板的厚度方向上分散。

17.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子的最高转速为10000～100000转/分钟，由硅钢板构成的所述钢板中含有的硅的浓度，表面部比内部高。

18.一种旋转电机，其特征在于，

具有定子和转子，

所述定子具有：具备齿和槽的定子铁芯、和配置于所述槽的定子绕组，

所述定子铁芯由层叠的钢板制作，

所述钢板的厚度为0.05～0.30mm，

以层叠铁芯密度(％)＝钢材板厚(mm)×张数(张)÷铁芯高度(mm)×100定义的层叠铁芯密度为90.0～99.9％。

19.根据权利要求18所述的旋转电机，其特征在于，所述钢板的齿和槽通过刻蚀加工形成，

所述刻蚀加工如下进行：在所述钢板上涂布抗蚀剂，曝光、显影齿的形状和槽的形状，基于所述形状除去抗蚀剂，用刻蚀液进行加工，在利用刻蚀液进行加工后，除去残留的抗蚀剂。

Images