CN101741153B - 电枢铁心、使用了该电枢铁心的电动机、轴向间隙型旋转电动机、及其制造方法 - Google Patents

Abstract

非晶形电枢铁心及使用其的电动机以及轴向间隙型旋转电动机。以形成树脂铸型为特征，实现可防止剥离、防止间隙面生锈的非晶形铁心。在绕组与非晶形体接触部分设置圆角，从而可在非晶形铁心的周围配置绕组。轴向间隙型电动机用非晶形层叠的截割铁心作为定子铁心。沿转子轴的轴线方向以规定空隙隔着定子而对置配置转子的轴向间隙型旋转电动机中，定子具有：多个棒状的定子铁心，以转子轴的轴线为中心轴沿圆周方向且其轴向朝向转子轴的轴线方向；圆盘状的铁心保持部件，以转子轴的轴线为中心轴沿圆周方向设置多个与定子铁心截面形状大致相同形状的孔或槽；卷绕在定子铁心的线圈，将定子铁心插入铁心保持部件的孔或槽，固定保持在其轴向的中央部附近。

Description

电枢铁心、使用了该电枢铁心的电动机、轴向间隙型旋转电动机、及其制造方法

技术领域

本发明涉及电枢铁心、使用了该电枢铁心的电动机、在轴向上具有间隙的轴向间隙型旋转电动机(轴向间隙型电动机)及其制造方法。

背景技术

近年来，从燃料不足、环境污染及经济方面出发，追求一种高效率和低成本的旋转电动机。并且，考虑有在该旋转电动机中使用非晶形金属的情况。由于非晶形金属是低损失、高导磁率、高强度、耐腐蚀性之类的磁特性与机械特性优良的材料，因此作为电动机铁心，期待向电动机的高效率化与低成本化方面的应用。

通常使用的非晶形金属是具有恒定宽度的薄而连续的带状。关于从带状非晶形金属来制造铁心的方法，现有技术大体分为三种方法。作为第一方法，将卷绕成环状而层叠的部件作为铁心使用。例如，在专利文献1中，记载有卷绕连续的非晶形金属的带并将切断后形成的磁性体作为铁心使用的例子。在此，由于直接使用卷绕了的铁心，因此相对于电流构成环形电路，涡流损失大。再者，由于没有保护铁心外侧的部件，因此难以配置绕组。

而且，由于铁心与铁心之间需要用于停止的插入部件，因此有制造工序复杂的问题。

作为第二方法，切断非晶形金属卷绕体的一部分作为铁心使用。例如，在专利文献2中，相对于卷绕了非晶形薄体的铁心，外周由硅钢板等的形状维持件保持，并通过安装于成形夹具而成形。在此状态下，进行热处理和退火处理。此后，取下硅钢板，切断后在切断面涂敷粘结材料。如果使用此方法，由于卷绕了的铁心无法全部切断，因此存在利用率低的问题，而且，切断时，生锈的可能性大。并且，也存在难以设计铁心的形状和尺寸的问题。

作为第三方法，在非晶形金属制碎片涂敷粘结剂，叠加多张非晶形碎片，加热压接而制造。作为例子，在专利文献3中记载有制造非晶形层叠件的技术。但是，由于涂敷粘结剂，存在铁心的占空系数变低的问题。

另外，永磁同步式旋转电动机的基本构造包括软磁性材料、线圈及永久磁铁。并且，该旋转电动机的损失大体分为铁损和铜损。铁损由软磁性材料的特性决定。铜损由线圈的电阻值即占空系数决定，越使绕组为紧凑的构造越能够使损失减小。提高效率的方法是由能够减少这些损失的旋转电动机的形状或尺寸等设计实现的方法，即使改变材料的特性也能够有助于高效率化。

在扁平的旋转电动机构造中，轴向间隙型旋转电动机被考虑为减少损失的方法的一种。在使用于沿转子轴的轴线方向薄且扁平的径向型旋转电动机的定子中，多数是在对电磁钢板进行冲孔并沿转子轴的轴线方向层叠形成的铁心部实施绕线的构造。但是，由于相对于在与转子对置的转矩输出中有效的铁心部，线圈的线圈端部的比例变大，因此线圈电阻值增大而使铜损增加。从而，在扁平的旋转电动机构造中，有助于转矩输出的铁心部的相对于转子的对置面为沿转子轴的轴线方向配置的轴向型对减少铜损有效。而且，为了减少铁损，优选在铁心部采用高导磁率且低铁损的材料。

在轴向间隙型旋转电动机的基本构造中，有专利文献4所示的构造。在该构造中，由于是具有齿部和磁轭部的构造，因此仅在转子轴的轴线方向的一侧具有有助于转矩输出的对置面。另外，由于是从齿部向磁轭部流动磁通量的构造，因此需要使用考虑了磁通量三维流动的软磁性材料。为了满足这些要求，需要利用压粉磁心等磁特性具有三维各向同性的材料，但是这些材料与通常使用的硅钢板等相比，存在导磁率低、或者由于铁损大而在得到高输出的旋转电动机方面难以小型化的问题。

作为用于解决上述问题的方法，提出有专利文献5中记载的旋转电动机的技术。在专利文献2记载的旋转电动机中，示出有如下例子，即，在定子中沿转子轴的轴线方向设置两面的相对于转子的对置面，并通过硅钢板构成铁心。并且，公开有如下方法，即，在绕线于该铁心周围后通过树脂部件模制并固定，从而形成定子。

专利文献1：美国专利第6407466号公报；

专利文献2：(日本)特开平5-114525号公报；

专利文献3：(日本)特开2007-311652号公报；

专利文献4：(日本)特开2005-287212号公报；

专利文献5：(日本)特开2007-274850号公报。

由于非晶形金属具有节省能源、高导磁率的特征，因此能够对电动机的高效率化作出贡献。由于非晶形金属薄、硬、脆，因此冲孔、切断等加工困难，且具有在现有所示的技术中无法制作出适合于电动机的最适宜的形状、制造工序复杂的问题。

另外，通过热硬化性树脂等工程塑料等进行模制固定的方法以往一直使用于旋转电动机，但是都限定为小容量的旋转电动机。在模制固定中，从强度方面出发，难以使用于要求大转矩或高旋转速度的旋转电动机。

发明内容

相对于所述问题，本发明的第一目的在于提供一种旋转电动机能够使用的非晶形铁心。

另外，第二目的在于提供一种所述非晶形铁心的加工方法。

另外，第三目的在于提供一种使用了所述非晶形铁心的轴向间隙电动机。

另外，本发明是解决上述现有课题的发明，其目的在于，提供一种同时满足轴向间隙型旋转电动机的小型化与铁心保持的高强度化，且高效率、小型的轴向间隙型旋转电动机。

为了解决上述课题，本发明的特征在于，在使用于旋转电动机的电枢铁心中，具有层叠有多个非晶质金属箔带的铁心部和固接所述非晶质金属箔带的树脂，所述电枢铁心从内周侧到外周侧沿径向切断而形成，且相对于层叠面的截面至少具有两面。

再者，本发明的特征在于，所述非晶质金属箔带为非晶形材质。

再者，本发明的特征在于，所述截面相对于所述非晶质金属箔带的层叠面垂直。

再者，本发明的特征在于，作为电动机使用时的所述电枢铁心的间隙侧树脂部构成为0.3mm～0.5mm的厚度。

另外，为了解决上述课题，本发明的特征在于，在使用于旋转电动机的电枢铁心中，具有层叠有多个非晶质金属箔带的铁心部和用于固接所述非晶质金属箔带的机构。

另外，为了解决上述课题，本发明的特征在于，在使用于旋转电动机的电枢铁心中，具有层叠多个非晶质金属箔带且该非晶质金属箔带在层间连接的铁心部。

另外，为了解决上述课题，本发明的特征在于，在使用于旋转电动机的电枢铁心中，具有层叠有多个非晶质金属箔带的铁心部，并在该层叠的面的最外侧具有树脂层。

再者，本发明的特征在于，在所述树脂层的缘中，所述树脂层具有圆角。

另外，为了解决上述其它课题，本发明的特征在于，在使用于旋转电动机的电枢铁心的制造方法中，包括层叠多个非晶质金属箔带的工序、将所述层叠的非晶质金属箔带收容于模型的工序、将树脂注入该模型的内部的工序，并通过所述树脂固接所述非晶质金属箔带。

再者，本发明的电枢铁心的制造方法的特征在于，将多个所述非晶质金属箔带层叠为环状后，收容于所述模型。

再者，本发明的电枢铁心的制造方法的特征在于，在通过所述树脂固接所述非晶质金属箔带时，在对固接了的所述非晶质金属箔带进行覆盖的树脂层设置凹部。

另外，为了解决上述其它课题，本发明的特征在于，在使用于旋转电动机的电枢铁心中，具有将非晶质金属箔带层叠为环状的铁心部和覆盖该铁心部的树脂层，且在该树脂层设置凹部。

再者，本发明的特征在于，在所述树脂层的凹部中，所述铁心露出。

另外，为了解决上述其它课题，轴向间隙电动机具有：定子，该定子具有沿轴向延伸且沿周向设置多个的定子铁心和分别卷绕于该定子铁心上的绕组；转子，其具有与所述非晶形铁心对置的磁铁，所述轴向间隙电动机的特征在于，使用非晶形层叠的截割铁心作为所述定子铁心。

再者，本发明的特征在于，所述磁铁具有大致菱形形状。

再者，本发明的特征在于，所述磁铁具有扭斜形状。

另外，为了解决上述课题，本发明的轴向间隙型旋转电动机的特征在于，其定子构成为具有：多个棒状的定子铁心，以转子轴的轴线为中心轴沿圆周方向，且其轴向朝向转子轴的轴线方向而配置；圆盘状的定子铁心保持部件，其以转子轴的轴线为中心轴沿圆周方向设置多个与该定子铁心的截面形状大致相同形状的孔或槽；线圈，其卷绕在定子铁心上，将定子铁心插入定子铁心保持部件的孔或槽，从而固定保持在其轴向的中央部附近。

再者，根据本发明，将定子铁心压入或热装固定于定子铁心保持部件的圆盘的插槽部，从而能够成为比现有的由模制进行的定子铁心的固定方法强度高的固定。

另外，为了解决上述课题，本发明的定子铁心保持部件的特征在于，由具有导电性的高强度金属材料构成，具有从其外周缘到达孔或槽的径向的切口部，且由切口部沿圆周方向分隔的外周缘包括：与收容定子和转子的圆筒形状的壳体的内周面接触的第一外周缘部；在与壳体的内周面之间形成间隙的第二外周缘部。

再者，根据本发明，能够将定子铁心保持部件压入固定在例如圆筒形状的壳体内，在定子铁心保持部件由金属等导电材料构成的情况下，具有从定子铁心保持部件的外周缘到达孔或槽的径向的切口部，在定子铁心保持部件的外周缘中，第二外周缘部与壳体不接触，因此在定子铁心保持部件中产生的涡流电路的一部分成为被截断的形状，从而能够减少铁损。

另外，为了解决上述课题，本发明的轴向间隙型旋转电动机的特征在于，在上述结构的基础上，在转子轴的轴线方向上还配置两个以上的所述定子。

再者，根据本发明的轴向间隙型旋转电动机，由于能够相对于壳体稳固且高精度地固定定子铁心保持部件，因此能够在一个旋转电动机中沿转子轴的轴线方向配置多个所述定子。

发明效果

根据本发明，能够实现提供一种能够应用于旋转电动机的防止剥离并防止间隙面生锈的非晶形铁心。

另外，根据本发明，由于能够进行截割铁心的加工，因此可以期待使用了非晶形铁心的电动机的性能的提高，所述截割铁心的加工能够改变将非晶形金属应用于电动机的形状和尺寸。而且，由于从带状非晶形金属到截割铁心的加工工序可以简单、低成本化，因此能够得到经济性的电动机。

另外，根据本发明能够实现提供一种使用了非晶形铁心的轴向间隙构造的薄型、高效率的电动机。

另外，根据本发明，能够提供一种同时满足轴向间隙型旋转电动机的小型化与铁心保持的高强度化，且高效率、小型的轴向间隙型旋转电动机。

附图说明

图1示出本发明的一实施例的非晶形电枢铁心。

图2示出本发明的一实施例的非晶形铁心模制成形装置。

图3示出本发明的一实施例的非晶形铁心铸型。

图4示出本发明的一实施例的环状非晶形铁心。

图5示出本发明的一实施例的非晶形截割铁心。

图6示出使用了本发明的一实施例的非晶形铁心的轴向间隙电动机。

图7示出本发明的一实施例的轴向间隙电动机的磁铁与定子铁心位置关系。

图8示出本发明的一实施例的轴向间隙电动机的齿槽转矩波形。

图9示出本发明的现有技术的齿槽转矩波形。

图10示出本发明的一实施例的磁铁的详细形状。

图11示出本发明的一实施例的非晶形铁心的详细形状。

图12是第三实施方式的旋转电动机的局部截面立体图。

图13是将第三实施方式的旋转电动机的结构部件沿转子轴向展开的分解立体图。

图14是构成第三实施方式的旋转电动机的定子的铁心保持部件的构造图，(a)是立体图，(b)是俯视图。

图15是说明使用于第三实施方式的模型旋转电动机的定子的定子铁心的制造方法及形状等的图，(a)是说明定子铁心切制前的电磁钢板的卷绕铁心的形状的立体图，(b)是切制卷绕铁心形成的定子铁心的立体图，

(c)是对磁性粉进行压粉成型的定子铁心的立体图，(d)是在角部倒圆角并对磁性粉进行压粉成型的定子铁心的立体图，(e)是大致矩形截面形状的定子铁心的立体图。

图16是在构成定子的铁心保持部件固定了定子铁心后的立体图。

图17是在定子铁心安装线圈的方法的说明图。

图18是第三实施方式的旋转电动机的定子的整体立体图。

图19是示出第三实施方式的旋转电动机中的定子的外周缘与壳体内周面的固定时的协调关系的说明图。

图20是第三实施方式的旋转电动机的一个转子的立体图。

图21是第五实施方式的旋转电动机的局部截面立体图。

图22是将第五实施方式的旋转电动机的结构部件沿转子轴向展开的分解立体图。

图23是第五实施方式的旋转电动机的中间转子的磁铁保持方法的说明图，(a)是分解立体图，(b)是组装立体图。

图24是说明第五实施方式的旋转电动机的中间转子的磁铁保持方法的第一变形例的图，(a)是展开立体图，(b)是组装立体图。

图25是说明第五实施方式的旋转电动机的中间转子的磁铁保持方法的第二变形例的图，(a)是中间转子的局部截面立体图和其永久磁铁的立体图，(b)是说明(a)的A部、B部的转子圆盘与永久磁铁的固定时的协调关系的图。

[符号说明]

102非晶形铁心

104铁心部

106间隙面

108树脂部

110非晶形金属

112绝缘树脂件

401转子轴

402定子

403A、403B、403C、403D、403E转子

404壳体

404a内周面

405球轴承

408罩

408a转子轴孔

421铁心保持部件

421a₁缘部(第一外周缘部)

421b₁缘部(第二外周缘部)

421c₁、421c₂孔或槽

421铁心保持部件(定子铁心保持部件)

421a、421b铁心保持区域

421d圆盘部基部区域

421e切口部

422、422A、422B、422D定子铁心

423线圈

423a绕组中间部

423b绕组端

425轴承保持部件(轴承的保持部件)

425a轴承保持孔

425b转子轴孔

431、431B、431C永久磁铁

431a₁、431a₂槽

432A、432B转子圆盘

432C、432D转子圆盘(场磁极保持部件)

432a、433a转子轴孔

432b、433b保持孔(磁铁保持孔)

433A、433B转子圆盘单面(场磁极保持部件)

433c₁、433c₂桥部

433b₁、433b₂窗

501、505轴向间隙型旋转电动机

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施例。

(实施例一)

以下，使用图1至图6说明本发明的一实施例。

图1示出作为本发明的第一实施例的非晶形铁心102的整体图。

非晶形铁心102的铁心部104是将带状(箔带)的非晶形金属(非晶质金属)110作为铁基(iron base)使用，隔着绝缘树脂件(以下，称为树脂)112而进行层叠的构造，带状的非晶形金属110通过树脂分别固接。

另外，该铁心部104从上部、下部观察为扇形形状。

在铁心部104的上下方向的间隙面106中，通过构成由0.3mm～0.5mm的非常薄的树脂产生的树脂部108的层来防止间隙面106的生锈，在铁心部104的扇的主要方向的面及外侧的面也构成有基于树脂的树脂部108的层，防止生锈。

由于在非晶形铁心102的周围配置下述绕组，因此绕组与非晶形铁心102的接触部分、即非晶形铁心102的端部具有倒圆角的结构。

以下，说明非晶形铁心102的制造方法。

(1)铁心模制成形工序

图2是示出了模制成形铁心的模具的图。模具包括上罩202、下罩204、中心铁心242、外部铁心244。在上下罩202、204设置有用于注入树脂的孔206和用于形成间隙面的槽的突起208。在中心铁心242设置有用于形成铁心的带面的槽的突起210，在外部铁心的内侧也设置有突起(未图示)。在本实施例中，由于每隔24度设置宽度为2度的突起208，因此每隔22度形成有成为凹部形状的模制的槽。而且，优选突起208为从0到360度的整个周围的范围。从孔206注入的树脂由于能够控制量，因此能够形成薄且均匀的薄膜。因此，在铁心部104的间隙面106侧，通过构成0.3mm～0.5mm的非常薄的树脂，能够防止间隙面106的生锈。

并且，通过突起208将成为凹部形状的模制的槽作为切割部分，能够构成使非晶形卷绕铁心120的表面露出的构造的电枢铁心。

作为模具优选圆形或大致圆形，作为带状非晶形金属110的粘结方法也可以适用粘结剂、焊接等粘结方法。

将如图3的非晶形卷绕铁心120装入模具并关闭，从孔206注入树脂。此后，进行真空浸渗，如图4所示通过使大量树脂浸渗在带状非晶形卷绕铁心120与模具的间隙，在切断非晶形的带树脂铁心部122的槽130时，能够实现确保机械强度。

(2)切断工序

图5是示出带树脂铁心部122的切断工序的图。在冷却用的水中从铁心面露出的槽130开始切断。带树脂铁心部122与铁心面露出的铁心部的槽130在切断时能够缓和应力，从而能够防止层叠铁心分散。而且，如果是该方法，则不需要进行专利文献2记载的切割前的加热。再者，通过设定槽130，能够制造优选的截割铁心的形状和尺寸。由于在非晶形铁心102的周围配置绕组，因此绕组160与非晶形铁心102的接触部分具备倒圆角结构。

(实施例二)

图6是示出使用了实施例一的非晶形铁心102的轴向间隙电动机的图。使用了本实施例的非晶形铁心的电动机包括：具有多个定子的非晶形铁心102和定子的绕组160的定子304；具有大致菱形的铁素体的磁铁310的转子302、304。两个转子302、304成为夹着定子304的构造，在该实施例的电动机中，是定子为9极、磁铁为6极的结构，但是电枢的极数和磁铁极数也可以为其它的组合。而且，根据情况也可以将该实施例中的转子设定在固定侧而使定子侧旋转。

图7示出铁素体的磁铁310和非晶形铁心102及绕组160的详细形状。

图7示出从上部观察图6的电动机的形状。为了减少齿槽转矩，磁铁310在圆周方向和半径方向设置规定角度的扭斜。并且，磁铁310的磁极规定了旋转方向时，在其行进方向配置N极，在相反方向配置S极。而且，绕组160相对于电动机的轴沿垂直的面卷绕于非晶形铁心102。此外，本实施例的电动机通过控制流动的电流能够沿两方向旋转。

另外，作为磁铁310的形状，作为图7所示的磁铁310的部件形状，相对于中心线、θ1为25°，而且，作为各个部件顶点的角度，具有θ2为65°、θ3为115°、θ4为109°、θ5为71°的角度。

并且，这些电动机的绕组160与功率转换器(未图示)连接，通过从该功率转换器供给、控制功率，以需求的转数旋转控制电动机。

图8是示出了使本发明的磁铁为大致菱形的扭斜形状的电动机的实施例的齿槽转矩的波形的图。而且，图9是示出了作为转子使用了现有的整周磁铁时的电动机的齿槽转矩的波形的图。

从该实验结果出发，相对于现有的齿槽转矩的波形，本发明的电动机的实施例的齿槽转矩变小。如本实施例所示，相对于定子304(非晶形铁心102、绕组160)的形状，通过使磁铁310为大致菱形的扭斜形状，抑制齿槽转矩。

图10是示出了磁铁的详细形状的图，图11是示出了非晶形铁心的详细形状的图。

在本发明的实施例的电动机中，作为磁铁310的扭斜形状，使磁铁310的圆周边长为L1、非晶形铁心102的圆周边长为L2时，作为L2/L1的关系通过使其为0.4～0.53的范围，实现将齿槽转矩抑制为低。

在上述的实施例中表示了主要通过树脂固接带状的非晶形金属的结构，但是除该固接方法之外，通过使用粘结剂或焊接等粘结方法在层间连接带状的非晶形金属，作为整体能够构成非晶形铁心。

并且，由于在上述的实施例中使用非晶形截割铁心，因此实现提供一种涡流损失小、效率高的电动机。而且，由于可以利用铁素体磁铁，因此实现电动机成本的降低。

接下来，参照图12至图20详细说明本发明的其它的实施例。

(实施例三)

图12是实施例三的旋转电动机的局部截面立体图，图13是将实施例三的旋转电动机的构成部件沿转子轴向展开的分解立体图。图14是构成实施例三的旋转电动机的定子的铁心保持部件的构造图，(a)是立体图，(b)是俯视图。

如图12所示，该轴向间隙型旋转电动机501(以下，简称为“旋转电动机501”)包括定子402和在该定子402的转子轴401的轴线方向两侧面以规定的空隙(间隙)对置配置的一对转子403A、403B，它们收容在壳体404内，转子轴401的轴线方向两外侧面(图12中的上下外表面)由在中心部具有转子轴孔408a(参照图13)的圆盘状的罩408覆盖。

此外，旋转电动机501是三相永磁同步电动机。

(转子)

各转子403A、403B兼有在中心具有转子轴孔432a(参照图13)的磁轭(背轭)，例如，在由电磁钢板等构成的转子圆盘432A、432B的单面将转子轴401的轴线作为中心轴沿圆周方向周期性地粘结固定有永久磁铁，并通过图示省略的键等固定为与输出旋转驱动力的转子轴401同轴。

如图13所示，例如，与转子403A、转子403B粘结的永久磁铁431的数量为六个，未必与由定子402的定子铁心422与隔着铁心保持部件(定子铁心保持部件)421的线圈423成对构成的磁极成员的数量例如九个相同，而且，永久磁铁31的平面形状也未必与定子铁心422的截面形状一致。

但是，转子403A的永久磁铁431与转子403B的永久磁铁431从转子轴401的图13的上侧或下侧的任一侧观察时，需要沿周向以相同形状周期性地配置在相同位置。

图13中的转子403A是从下表面侧观察的立体图，图13中的转子403B是从上表面侧观察的立体图，构成该永久磁铁431的周向的两端的外形的直线与以转子轴401的轴线为中心的圆的切线相交的角度不同。

例如，在图13中，示出永久磁铁431的平面形状为大致菱形形状的情况。这是用于减少转矩波动、齿槽转矩的形状的一个例子。

考虑有在转子403A、403B中也可以不使用永久磁铁而采用筐型构造或者磁性体圆盘、导电体圆盘、磁阻由于周向位置而不同的转子等。

(定子)

如图12所示，在定子2中，构成磁极成员的棒状的定子铁心422的轴向朝向转子轴401的轴线方向，且定子铁心422以转子轴401的轴线为中心轴而沿圆周方向周期性地配置，在定子铁心422的周围卷绕有线圈423。

如图13所示，该定子402在径向内方侧具有轴承保持部件(轴承的保持部件)425。轴承保持部件425在转子轴401的轴线方向两侧具有作为有底的圆筒形状空地的轴承保持孔425a、425a(参照图14)，并在其中收容、固定球轴承405。从轴承保持部件425的外周面的转子轴401的轴线方向中央向径向外方侧延伸有大致圆盘状的铁心保持部件421(参照图12、图14)。

在轴承保持孔425a的有底部贯通有转子轴401，并形成有在与其外周面之间确保间隙的转子轴孔425b(参照图14)。

在此，铁心保持部件421与轴承保持部件425都由高强度的工程塑料制，并进行一体成型。

如图14所示，铁心保持部件421配置有从轴承保持部件425的外周面向径向外方侧延伸的环状的圆盘部基部区域421d，且在其径向外周侧沿周向周期性地配置有与径向外方侧相连的大致扇形状的铁心保持区域421a、421b，所述铁心保持区域421a、421b配置为例如421a、421b、421b、421a、421b、421b、…。

铁心保持区域421a在其径向外方侧具有部件沿周向两侧延伸的缘部(第一外周缘部)421a₁，铁心保持区域421b在其径向外方侧具有部件沿周向两侧延伸的缘部(第二外周缘部)421b₁。

并且，缘部421a₁的径向外侧端的距离转子轴401的轴线(旋转中心轴)的距离设定为比缘部421b₁的径向外侧端的距离转子轴401的轴线的距离略大。因此，将定子402装入壳体404时，缘部421a₁的外周面与壳体404的内周面404a(参照图20)抵接，且在缘部421b₁的外周面与壳体404的内周面404a之间形成有间隙。

另外，在沿周向相邻的铁心保持区域421a、421b之间形成有与定子铁心422的截面形状大致相同形状的例如大致扇形状的孔或槽421c₁，在沿周向相邻的铁心保持区域421b、421b彼此之间同样地形成有与定子铁心422的截面形状大致相同形状的例如大致扇形状的孔或槽421c₂。

再者，在沿周向相邻的缘部421a₁的周向端部与缘部421b₁的周向端部之间、及沿周向相邻的缘部421b₁的周向端部与缘部421b₁的周向端部彼此之间形成有切口部421e，相邻的铁心保持区域421a、421b之间及相邻的铁心保持区域421b、421b之间在其径向外方侧切断缘部。

此外，大致扇形状的孔或槽421c₁、421c₂的平面形状为相同形状，与定子的电极成员的数目相对应，以转子轴401的轴线为中心轴沿圆周方向周期性地形成为：例如421c₁、421c₁、421c₂、421c₁、421c₁、421c₂的顺序。

此外，为了避免应力集中，优选在孔或槽421c₁、421c₂的周缘的角落部倒圆角。

在图14的(b)中，为了表示铁心保持部件421的缘部421a₁、421b₁与在孔或槽421c₁、421c₂中插入固定定子铁心422后将线圈423插入固定在定子铁心422的状态下的线圈423的外形的位置关系，用双点划线表示线圈423的外形的位置。

(定子铁心)

接下来，参照图15说明定子铁心422的结构。定子铁心422的构成材料可以使用硅钢板、非晶形体、压粉磁心、坡莫合金、波明德合金等软磁性材料。由硅钢板、坡莫合金等薄板构成时，对图15的(a)所示的卷绕铁心422’进行退火并消除应力，使通过树脂、粘结剂等进行了固接的部件为切割加工成图15的(b)的规定的形状而构成的定子铁心422A(在图12、图13及下述的图16、图18、图20中，有代表性地显示定子铁心422)。

另外，由非晶形体等箔带构成时，能够用相同的方法得到具有大致扇形状的截面形状的铁心。

此外，由非晶形体等箔带构成时，无需切制图15的(a)所示的卷绕铁心422’的形状，而能够直接卷绕成形非晶形体等箔带使截面为扇形状。

由对在树脂上涂敷了磁性粉的部件进行了压粉成形的压粉磁心所构成的定子铁心422B能够如图15的(c)所示直接成形其形状。而且，能够带有成形时的各向异性并沿箭头所示的轴向构成作为磁特性的良好方向。由于用压粉磁心构成定子铁心422时轴向截面的形状能够成形为任意形状，因此能够成形为如图15的(d)所示的定子铁心422C之类的角部有圆角的形状。

用板材构成定子铁心422时，作为与上述不同的方法，考虑有冲压层叠方法。这种情况下，无需为扇形形状，只要类似于图15的(e)的大致四角形的截面形状，就可以用此种方法制造定子铁心422D。

定子铁心422的截面形状并不局限于上述的大致扇形形状、矩形，也可以为圆形、椭圆的形状。

接下来，参照图16至图20的同时，适当参照图13、图14，说明定子402的组装方法及旋转电动机501的组装方法。

(向铁心保持部件安装定子铁心)

图16是在构成定子的铁心保持部件固定了定子铁心后的立体图。

如图16所示，首先在形成在铁心保持部件421的扇形状的孔或槽421c₁、421c₂(参照图14)中压入并固定定子铁心422。在夹具台上固定铁心保持部件421，通过将定子铁心422从一侧一个个地依次压入，容易使定子铁心422的轴向中央部固定保持在铁心保持部件421，所述夹具台具有规定个数的将定子铁心422从一侧插入孔或槽421c₁、421c₂并使定子铁心422向相反侧突出的深度量的承受孔。在此，通过形成有切口部421e，能够使铁心保持区域421a、421b在压入时沿周向回避，从而能够防止在孔或槽421c₁、421c₂产生龟裂。而且，由于在孔或槽421c₁、421c₂的周缘的角落部中取为上述的圆角，因此在压入定子铁心422时能够防止在角落部产生龟裂。

(向定子铁心安装线圈)

图17是在定子铁心安装线圈的方法的说明图，图18是实施例三的旋转电动机的定子的整体立体图。

线圈423、423由绕组中间部423a连接并构成为一个电极组件的线圈。这种线圈的制造方法通过对卷绕在绝缘线轴的线圈进行组装的方法或在定子铁心422直接实施绕线的方法等进行制造。此时，线圈的绕组中间部423a的连接若为后工序则成为复杂的制造工序，因此优选沿定子铁心422的轴向配置的两个线圈423、423连续进行绕组，且具有从轴向两侧组装的绕组中间部423a。而且，为了使配线合理化，考虑有使线圈423与绕组端423b、423b连接且对作为三相旋转电动机的相同的相的线圈进行连续绕组而组装的方法。通过这样的次序，能够得到旋转电动机501的定子402。

若具体地说明一个例子，则如图17所示，以通过绕组中间部423a连结两组线圈423的方式，使用两个定子铁心422的截面形状相同的绝缘线轴(未图示)形成一个电极成员用的线圈423。并且，如图18所示，相对于一个定子铁心422从铁心保持部件421的两侧嵌入线圈423、423。此时，使绕组方向相对于转子轴401的轴线方向为相同方向进行组装。此后，使树脂等浸渗于线圈423而使线圈423与定子铁心422固接。

此外，绕组端423b、423b也可以与同相的其它的电极组件用的线圈423连接。

此外，绕组中间部423a或绕组端423b经由树脂等与定子402的铁心保持区域421a、421b粘结，且固定为与转子403A、403B不接触。

(向壳体安装定子)

接下来，参照图19说明将定子402固定在壳体404的方法。

图19是示出实施例三的旋转电动机中的定子的外周缘与壳体内周面固定时的协调关系的说明图。

如图19所示，将定子402压入圆筒状的壳体404，能够固定定子402与壳体404。如上所述，仅铁心保持部件421的扇形状的铁心保持区域421a的缘部与壳体404的内周面404a抵接并被固定。

此外，虽然在图19中未图示，但是在图19中在上表面侧的轴承孔425b中已经插入固定有球轴承405。

(安装定子与转子)

图20是实施例三的旋转电动机的一个转子的立体图。

参照图13和图20说明向定子2安装转子403A、403B的顺序。

首先，如图20所示，将转子轴401从轴线方向单侧插入转子403B的转子轴孔432a，并通过键等固定为与转子轴1一体。接下来，在图20中，在转子403B的上表面侧将球轴承405嵌入转子轴401。然后，将转子轴401从图13中的下方侧插入已经固定在壳体404上的定子402的定子轴孔425b，并将嵌入转子轴401的球轴承405嵌合于定子402的下侧的轴承保持孔425a内。此时，位于轴承保持部件425的下端部侧而被保持的转子圆盘432B在永久磁铁431与定子铁心422的对置面中成为预先设计的间隙尺寸的位置关系。

转子轴401在定子402的图13中成为向上侧突出的形状。在该上侧中，将球轴承405嵌合于定子402的上侧的轴承保持孔425a内，并且使转子轴401通过转子圆盘432A的转子轴孔432a，通过使轴线方向的位置成为设计的间隙尺寸的位置关系来进行组装。此时，位于轴承保持部件425的上端部侧而被保持的转子圆盘432A在永久磁铁431与定子铁心422的对置面中成为预先设计的间隙尺寸的位置关系。

最后，将图13中的上下罩408通过粘结等方法安装于壳体。

此外，也可以将向定子2的各电极组件供给的三相电源用的电路基板设置在一方的罩408的内部。

在本实施例的旋转电动机501中，图示有转子轴401为直线轴、且球轴承405的内圈或转子圆盘432A、432B的转子轴孔432a、432a通过压入进行固定，但是实际上，通过为阶梯轴，能够高精度地维持轴向的尺寸关系。由于轴承保持部件425与铁心保持部件421为稳固地固定在壳体404上的构造，因此通过将壳体404固定在外部的构造，成为能够得到来自转子轴401(输出轴)的旋转输出的构造。

(实施例三的变形例)

此外，在本实施例中，使铁心保持部件421的圆盘部基部区域421d(参照图14)的径向外方侧为沿周向被分割的铁心保持区域421a、421b的结构，但是并不局限于此，也可以为只形成有大致扇形状的孔或槽421c₁、421c₂的环状圆盘的区域的形状。此时无需设置切口部421e，根据需要，也可以成为使外周部的一部分向外方侧膨胀恒定量的形状。

根据本实施例及该变形例，由于铁心保持部件421由工程塑料构成，因此没有由于转子403A、403B的旋转而在铁心保持部件421产生涡电流的情况，能够实现铁损少、效率高的旋转电动机。

(实施例四)

接下来，参照图12至图20说明本发明的实施例四。

在实施例三中，铁心保持部件421及轴承保持部件425由高强度的工程塑料制造并进行一体成型，但是并不局限于此。

在本实施例中，铁心保持部件421与轴承保持部件425分别制作，铁心保持部件421由例如铝合金、钢板等强度高的金属材料构成，且是在中心部形成有孔或槽421c₁、421c₂的大致圆盘形状，所述孔或槽421c₁、421c₂是具有圆形的孔的与实施例三中的图14所示的定子铁心422的截面形状大致相同形状例如扇形状，所述圆形的孔用于嵌入钢制的大致圆筒状的轴承保持部件425。并且，通过压入、热装、间隙嵌合等方法将轴承保持部件425嵌入固定在所述的铁心保持部件421的中心部的孔。

此外，轴承保持部件425与实施例三为相同形状。

另外，在将定子铁心422嵌入固定于孔或槽421c₁、421c₂之前，在孔或槽421c₁、421c₂的缘部及定子铁心422的侧面的至少一方实施用于电绝缘的涂层处理，此后，在孔或槽421c₁、421c₂通过对定子铁心422进行压入、热装、间隙嵌合等方法，将定子铁心422的轴向中央部固定在铁心保持部件421。

作为用于电绝缘的涂层处理，由于由陶瓷或树脂等非导电材料进行的涂层处理在压入时等难以剥离，因此比简单的涂漆情况好。如果进行涂漆时，优选进行烤漆。

并且，缘部421a₁的径向外侧端距离转子轴401的轴线(旋转中心轴)的距离设定为比缘部421b₁的径向外侧端距离转子轴401的轴线的距离大。因此，将定子402装入壳体404时，缘部421a₁的外周面与壳体404的内周面404a(参照图20)抵接，而在缘部421b₁的外周面与壳体404的内周面404a之间形成有间隙。

再者，在实施例三中，如图14说明所示，在沿周向相邻的缘部421a₁的周向端部与421b₁的周向端部之间、及沿周向相邻的缘部421b₁的周向端部与421b₁的周向端部彼此之间形成有切口部421e，相邻的铁心保持区域421a、421b之间、及相邻的铁心保持区域421b、421b之间在其径向外方侧切断缘部。

将本实施例中的定子402(参照图12)装入壳体404时，沿转子轴401的轴线方向，使用对定子402进行热装、压入、间隙嵌合等方法能够固定壳体404与定子402。此时，铁心保持部件421由于使用强度足够高的原料，因此能够忍耐压入或热装的应力。

另外，将定子402装入壳体404时，缘部421a₁的外周面与壳体404的内周面404a(参照图20)抵接，且在缘部421b₁的外周面与壳体404的内周面404a之间形成有间隙，因此由于旋转电动机501的在定子铁心422中流动的磁通，而在铁心保持部件421中沿阻碍该磁通的方向产生涡电流，但是即使壳体404由钢板或铝合金等导电性部件构成，也能够截断在定子铁心422的周围流动的电流路。当然，在壳体404由钢板或铝合金等导电性部件构成时，优选在缘部421a₁的外周面及壳体404的内周面404a中的至少一方进行如上所述的电绝缘涂层处理。

另外，由于在定子铁心422的侧面及大致扇形状的孔或槽421c₁、槽421c₂的缘部中的至少一方进行电绝缘涂层处理，因此能够对保持了定子铁心422的铁心保持部件421的孔或槽421c₁、槽421c₂的缘部与定子铁心422之间的电导通引起的涡流损失的产生进行抑制。

根据本实施例，由于轴承保持部件425和铁心保持部件421为稳固地固定在壳体404的构造，因此将壳体404固定在外部的构造，能够得到比实施例三的情况更大的来自转子轴401(输出轴)的旋转输出。

(实施例五)

接下来，参照图21至图25说明实施例五的旋转电动机。

图21是实施例五的旋转电动机的局部截面立体图。图22是将实施例五的旋转电动机的构成部件沿转子轴向展开的分解立体图。

如图21所示，在该轴向间隙型旋转电动机505(以下，简称为“旋转电动机505”)中，上述的实施例三或实施例四中的定子402以两层沿转子轴401的轴线方向收容在壳体404内，在图21中在上层的定子402的上侧配置有所述的实施例三中的转子403A，在上下两层的定子402之间配置有作为中间转子的转子403C，在图21中在下层的定子402的下侧配置有所述的实施例三中的转子403B，转子轴401的轴线方向两外侧面(图21中的上下表面)由在中心部具有转子轴孔408a(参照图22)的圆盘状的罩408覆盖。

此外，旋转电动机505是三相永磁同步电动机。

此外，在实施例三及实施例四中，在构成定子402的轴承保持部件425的转子轴401的轴线方向两侧的轴承保持孔425a、425a(参照图12、图14)分别嵌入有球轴承405、405，但是在本实施例中，在图21中在构成上层的定子402的轴承保持部件425的上侧的轴承保持孔425a嵌入有球轴承405，在构成下层的定子402的轴承保持部件425的下侧的轴承保持孔425a嵌入有球轴承405，此点与实施例三及实施例四不同。

对与实施例三或实施例四相同的结构标以相同标号，省略重复说明。

(中间转子)

接下来，参照图23说明作为本实施例的特征的中间转子的转子403C的结构。图23是实施例五的旋转电动机的中间转子的磁铁保持方法的说明图，(a)是分解立体图，(b)是组装立体图。

转子403A、403B是其转子圆盘432A、432B构成相对于永久磁铁431的磁轭部(背轭)的构造，但是在转子403C中，其转子圆盘(场磁极保持部件)432C不构成相对于永久磁铁431的磁轭部。即，转子圆盘432C优选由非磁性体或非导电性材料构成，例如为由高强度的工程塑料构成的大致圆盘状的结构。并且，转子圆盘432C在中心具有转子轴孔432a，且以与转子403A、403B中的永久磁铁431的配置为相同的周期性及形状来设置用于保持永久磁铁431的保持孔(磁铁保持孔)432b。永久磁铁431是粘结固定在保持孔432b的构造。由此，如图23的(b)所示，能够将转子403C的永久磁铁431正好配置在转子圆盘432C中，并构成能够有效地使用转子轴401的轴线方向两侧面的转子。

此外，在图22中，沿周向配置在相同位置的转子403A的永久磁铁431、转子403C的永久磁铁431、转子403B的永久磁铁431的面向定子402侧的磁性的极性配置为：例如，从上向下依次为N极(转子403A)、S极(转子403C的图22中的上侧的面)、N极(转子403C的图22中的下侧的面)、S极(转子403B)，或者从上向下依次为S极(转子403A)、N极(转子403C的图22中的上侧的面)、S极(转子403C的图22中的下侧的面)、N极(转子403B)。

根据本实施例的旋转电动机505，通过使有助于转矩输出的间隙面具有四面，能够得到大输出的旋转电动机505。在轴向间隙型旋转电动机中，具有成为沿转子轴401的轴线方向扁平的特征，为了增大该输出，需要增大直径，但是根据本实施例，通过使定子与中间转子沿转子轴401的轴线方向重叠，能够得到大输出的旋转电动机。

另外，关于定子402向壳体404的固定方法，通过使壳体404的内径阶梯变化，能够提高向壳体404内固定定子402时的定子402的转子轴401的轴线方向的定位精度。

(中间转子的磁铁固定方法的第一变形例)

接下来，参照图24说明将永久磁铁431B保持为与所述相同的构造的转子403C的第一变形例的转子403D的构造。

图24是说明实施例五的旋转电动机的中间转子的磁铁保持方法的第一变形例的图，(a)是展开立体图，(b)是组装立体图。

转子403D包括在中心部具有转子轴孔433a的两个转子圆盘单面(场磁极保持部件)433A、433B和夹持并保持在它们之间的永久磁铁431B。如图24的(a)所示，永久磁铁431B在两面具有大致径向的槽431a₁、431a₂。并且，转子圆盘单面433A、433B与转子403C的保持孔432b(参照图23)同样地具有用于保持永久磁铁431B的保持孔(磁铁保持孔)433b，但是在保持孔432b的永久磁铁431的与所述的槽431a₁、431a₂对应的位置且面向定子402(参照图22)侧设置有用于限制永久磁铁431B的转子轴401的轴线方向的移动的桥部433c₁、433c₂。该桥部433c₁、433c₂构成为比转子圆盘单面433A、433B的转子轴401的轴线方向的厚度薄，以使与桥部433c₁、433c₂的位置对应的部分的永久磁铁431B的转子轴401的轴线方向的厚度不会显著降低。此外，在两个转子圆盘单面433A、433B中，使转子403D的厚度不超过永久磁铁431B的最大厚度。

在转子圆盘单面433A、433B之间配置永久磁铁431B，如图24的(b)所示通过粘结剂组装转子圆盘单面433A、433B彼此及永久磁铁431B。

永久磁铁431B使磁性的极面从保持孔432b的窗口433b₁、433b₂(参照图24的(a))向定子402侧(参照图22)露出。

此外，在图24中，是沿大致径向在相同周向位置设置槽431a₁、431a₂或桥部433c₁、433c₂的结构，但是并不局限于此。为了更加提高永久磁铁431B的槽431a₁、431a₂的强度，也可以将桥部433c₁、433c₂配置为例如X状并将槽431a₁、431a₂与其对应设置。

如本实施例所示，通过将永久磁铁431B固定在转子403D来使粘结面积比转子403C中的永久磁铁431与保持孔432b的缘部的粘结面的粘结面积大、以及由桥部433c₁、433c₂进行保持，由此使与相对于永久磁铁431B的转子轴401的轴线方向的吸引力或排斥力相对的转子403D的永久磁铁431B的保持功能强化，从而能够减少永久磁铁431B的脱落等的可能性。并且，沿转子轴401的轴线方向能够构成薄的中间转子。

(中间转子的磁铁固定方法的第二变形例)

接下来，参照图25说明将永久磁铁431C保持为与上述相同的构造的转子403C的第二变形例的转子403E的构造。

图25是说明实施例五的旋转电动机的中间转子的磁铁保持方法的第二变形例的图，(a)是中间转子的局部截面立体图和其永久磁铁的立体图，(b)是说明(a)的A部、B部的转子圆盘与永久磁铁的固定时的协调关系的图。构成本变形例的转子403E的转子圆盘(场磁极保持部件)432D设置为在其中心部具有转子轴孔432a的一个大致圆盘形状，以与转子403A、403B中的永久磁铁431的配置为相同周期性及形状来设置用于保持永久磁铁431C的保持孔(磁铁保持孔)432b。

安装在保持孔432b的永久磁铁431C是在设置在先成形的转子圆盘432D的保持孔432b从后面使用注塑成形等方法镶嵌成形的树脂成形磁铁。通过这种成形法，如图25的(a)的A部、B部的图25的(b)所示，永久磁铁431C成形为其平面形状的周缘部的转子轴401的轴线方向两侧夹持保持孔432b的缘部，并固定在转子圆盘432D。并且，永久磁铁431C的转子轴401的轴线方向两面露出，转子圆盘432D的厚度构成为比永久磁铁431C薄。

此外，树脂成形磁铁例如使用由铁素体和热塑性树脂构成的铁素体粘结剂磁铁用树脂复合材料进行成形的情况广为周知。

如本实施例所述，通过将永久磁铁431C固定在转子403E，与转子403C的永久磁铁431与保持孔432b的缘部的粘结面相比，能够强化与相对于永久磁铁431C的转子轴401的轴线方向的吸引力或排斥力相对的转子403E的永久磁铁431C的保持功能，从而减少永久磁铁431C的脱落等可能性。并且，沿转子轴401的轴线方向能够构成薄的中间转子。

工业可行性

本发明的非晶形铁心能够应用于以小型、高效率、低噪音为目的的无刷电动机。而且，作为使用了本发明的非晶形铁心的轴向间隙构造的电动机能够应用于薄型、高效率的风扇系统等通常的电动机系统中。

Claims (5)

1.一种电枢铁心的制造方法，所述电枢铁心使用于旋转电动机，所述电枢铁心的制造方法的特征在于，包括：

将非晶质金属箔带的铁心卷收纳在模具内的工序，该模具的上罩(202)、下罩(204)分别设置有用于注入树脂的孔(206)和用于形成间隙面的槽的突起(208)，通过所述突起(208)将成为凹部形状的模制的槽(130)作为切割部分；

向该模具的内部从所述孔(206)注入树脂使大量树脂浸渗在所述非晶质金属箔带的铁心卷(120)与所述模具的间隙而利用树脂膜覆盖所述铁心卷的工序；

从所述铁心卷的铁心面露出的槽(130)开始将带所述树脂膜的铁心卷切断成多个扇形的工序，

所述非晶质金属箔带沿着所述铁心卷的径向以夹着绝缘树脂材料的方式层叠多层，

相对于层叠面的截面的两面以外成为由所述树脂膜覆盖的电枢铁心。

2.根据权利要求1所述的电枢铁心的制造方法，其特征在于，

所述非晶质金属箔带为铁基非晶形金属。

3.根据权利要求2所述的电枢铁心的制造方法，其特征在于，

所述截面相对于所述非晶质金属箔带的层叠面垂直。

4.根据权利要求2所述的电枢铁心的制造方法，其特征在于，

作为电动机使用时的所述电枢铁心的间隙侧树脂部构成为0.3mm～0.5mm的厚度，以设置在所述树脂膜上的槽作为切断的基准。

5.一种轴向间隙型电动机的制造方法，其特征在于，

使用权利要求1至4中任意一项记载的电枢铁心的制造方法制造电枢铁心作为定子铁心。

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