CN107046335A - 磁性板的层叠体以及马达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够确保刚性、使紧固固定时的形状稳定化的磁性板的层叠体。磁性板的层叠体具有：由层叠的多个软磁性薄带构成的层叠部；从层叠部的层叠方向的上表面以及下表面夹持层叠部的第一金属板及第二金属板；以及贯穿第一金属板及第二金属板和层叠部、并利用第一金属板及第二金属板来紧固层叠部的紧固机构。

Description

磁性板的层叠体以及马达
技术领域
本发明涉及层叠有软磁性薄带的磁性板的层叠体以及将该磁性板的层叠体用作定子的马达。
背景技术
作为以往的马达用的铁心(定子)的磁性板的层叠体，使用有纯铁或电磁钢板。另外，在以更高效化为目的的马达中，也存在铁心使用非晶或具有纳米晶粒的薄带的马达(例如参照专利文献1。)。
图5是表示专利文献1所记载的以往的马达的构造的图。关于在该马达中使用的定子铁心，首先，利用卷绕、切断、穿孔、蚀刻等方法将由单辊法、双辊法等液体骤冷法制作的非晶合金薄带加工为规定的形状，接着进行层叠等来形成。
与之相对，在专利文献2中，使涂敷有粘合剂的多片非晶合金薄带28与电磁钢板29重叠并进行加热压接来制造层叠件27。图6表示非晶态层叠件27的立体图。由此使处理变得容易。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-145917号公报
专利文献2：日本特开2007-311652号公报
然而，在所述图5的以往的结构中，在层叠非晶或者结晶化的软磁性薄带而制作铁心等部件时，由于层叠体的刚性低，因此单体的处理较为困难。另外，在紧固层叠体进行固定时，紧固部以外的未受约束的部分的刚性低，因此残余有空气，挠曲并产生间隙。
图7表示基于以往的构造的层叠体的紧固状态。图7的(a)是侧视图，(b)是俯视图，(c)是放大后的侧视图。软磁性薄带的层叠部21隔着垫圈22被螺栓23安装于基板24。当将未受约束的部分(c)放大时，由于软磁性薄带25的挠曲，在软磁性薄带25间产生间隙26，使占空系数变差。其结果是，每单位体积的磁性体的比率降低，不仅使作为层叠体的软磁特性降低，还会使形状变得不稳定。
另外，在图6的结构中，具有如下课题：由于向非晶薄带的层间放入粘合剂，因此占空系数变差，马达效率变差。
发明内容
发明要解决的课题
本发明用于解决所述以往的课题，其目的在于，提供一种能够确保刚性、使紧固固定时的磁特性稳定化的磁性板的层叠体。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明的磁性板的层叠体具有：层叠部，其由层叠的多个软磁性薄带构成；第一金属板以及第二金属板，它们从所述层叠部的层叠方向的上表面以及下表面夹持所述层叠部；以及紧固机构，其贯穿所述第一金属板以及第二金属板与所述层叠部，并利用所述第一金属板以及第二金属板来紧固所述层叠部。
根据本结构，能够利用刚性高的金属板在层叠方向上约束软磁性薄带的层叠部整体。由此，确保层叠体的刚性，并且由于在表面整体上按压层叠体，因此也能够防止层叠部内的软磁性薄带的挠曲，使磁特性稳定化。
发明效果
如以上那样，根据本发明的磁性板的层叠体，能够确保层叠体的刚性、使紧固固定时的磁特性稳定化。
附图说明
图1的(a)是使用了实施方式1的磁性板的层叠体的马达的侧视图，(b)是俯视图，(c)是层叠部的放大图。
图2是表示实施方式2的磁性板的层叠体的结构的侧视图。
图3是表示实施方式3的磁性板的层叠体的结构的侧视图。
图4是表示实施方式4的磁性板的层叠体的结构的侧视图。
图5是表示专利文献1所记载的以往的马达的构造的图。
图6是表示专利文献2所记载的以往的磁性板的层叠体的图。
图7的(a)是使用了以往的构造的层叠体的马达的侧视图，(b)是俯视图，(c)是层叠部的放大图。
附图标记说明：
1 层叠部；
2a、2b 奥氏体系不锈钢板；
3 层叠体；
4 螺栓；
5 垫圈；
6 金属基板；
7 绕组；
8 转子；
9 软磁性金属薄带；
10 间隙(空隙)；
11a、11b、11c 电磁钢板；
21 层叠部；
22 垫圈；
23 螺栓；
24 基板；
25 软磁性薄带；
26 间隙。
具体实施方式
第一方案的磁性板的层叠体具有：层叠部，其由层叠的多个软磁性薄带构成；第一金属板及第二金属板，它们从所述层叠部的层叠方向的上表面以及下表面夹持所述层叠部；以及紧固机构，其贯穿所述第一金属板及第二金属板和所述层叠部，并利用所述第一金属板及第二金属板来紧固所述层叠部。
第二方案的磁性板的层叠体在上述第一方案的基础上，也可以是，所述多个软磁性薄带的各个软磁性薄带分别彼此局部接触，并且在所述各个软磁性薄带的彼此接触的部位之间具有间隙。
第三方案的磁性板的层叠体在上述第二方案的基础上，也可以是，在所述层叠部中，软磁性薄带所占据的体积％即占空系数为70％以上，剩余部分为间隙。
第四方案的磁性板的层叠体在上述第一方案至第三方案中任一方案的基础上，也可以是，所述软磁性薄带的厚度为0.01mm以上且0.1mm以下。
第五方案的磁性板的层叠体在上述第一方案至第四方案中任一方案的基础上，也可以是，所述第一金属板及第二金属板呈软磁性。
第六方案的磁性板的层叠体在上述第一方案至第四方案中任一方案的基础上，也可以是，所述第一金属板及第二金属板呈非磁性。
第七方案的磁性板的层叠体在上述第一方案至第六方案中任一方案的基础上，也可以是，所述第一金属板及第二金属板的板厚是软磁性薄带的6倍以上，且是所述层叠体的厚度的20％以下。
第八方案的磁性板的层叠体在上述第一方案至第七方案中任一方案的基础上，也可以是，所述第一金属板及第二金属板是通过层叠两片以上的多个金属板而成的。
第九方案的磁性板的层叠体在上述第一方案至第八方案中任一方案的基础上，也可以是，所述磁性板的层叠体还具有在所述层叠部内设置的第三金属板。
第十方案的马达具备转子、以及定子，其由上述第一方案至第九方案中任一方案的所述磁性板的层叠体构成并在内部收纳有能够旋转的所述转子。
以下，参照附图对实施方式的磁性板的层叠体以及马达进行说明。需要说明的是，在附图中，对于实际相同的构件标注相同的附图标记。
(实施方式1)
图1的(a)～(c)是表示使用了实施方式1中的磁性板的层叠体的马达的结构的图，具体来说，示出了无刷马达。图1的(a)是使用了磁性板的层叠体3的马达的侧视图，图1的(b)是俯视图，图1的(c)是层叠部1的放大图。需要说明的是，在图1的(a)中，省略了绕组部分的突出部。
如图1的(a)～(c)所示，该磁性板的层叠体3具备：层叠非晶或者含有纳米晶粒的软磁性金属薄带9而成的层叠部1；从层叠体3的层叠方向的上下表面夹持层叠部1的两片金属板即非磁性的奥氏体系不锈钢板2a、2b；以及贯穿两片金属板2a、2b与层叠部1且利用两片金属板(第一金属板以及第二金属板)2a、2b紧固层叠部1的紧固机构4、5。在该软磁性金属薄带9的层叠部1中，不使用粘合剂而对各软磁性金属薄带9之间进行层叠。在该层叠体3中，由于在层叠软磁性金属薄带9而形成层叠部1时不使用粘合剂，因此在分界面未夹有粘合剂，从而能够提高软磁性金属薄带的体积分率即占空系数。当占空系数小时，为了获得必要的磁特性而需要增厚用于确保磁性材料的量的层叠部1的厚度。其结果是，卷绕于层叠部1的绕组7变长，绕组7的铜线所产生的焦耳热即铜损增大，马达效率降低。从马达效率、维持层叠部1的形状的观点出发，层叠部1中的软磁性金属薄带的体积分率即占空系数优选为70％以上。
另外，在层叠体3中，向在软磁性金属薄带以及不锈钢板2设有四处的紧固用孔放入未图示的圆筒形的套管，借助由螺栓4与垫圈5构成的紧固机构向金属基板6进行固定。利用该圆筒形的套管能够进行软磁性薄带以及不锈钢板2的平面方向上的定位与高度的限制。另外，配置绕组7，在绕组7的中央设置有能够选择的转子8。
层叠体3的形状根据产品而不同，图1的(a)～(c)示出用于冰箱、空调所使用的密封马达且最大外径为80mm、高度为30mm的情况。软磁性薄带(软磁性金属薄带)的厚度为0.03mm，不锈钢板2的厚度为3mm。除去在层叠体3的上下设置的不锈钢板2以外的层叠部1的厚度为24mm。在此，例如在利用螺栓4对厚度为0.03mm的软磁性薄带进行紧固而层叠有680片的情况下，软磁性薄带占层叠部1的体积分率即占空系数为85％。在紧固时想要减小向薄带施加的负载的情况下，占空系数为75％以上。不锈钢板2也可以在与层叠方向垂直的方向上比软磁性薄带的层叠部1略微宽。由此能够将绕组7与层叠部1隔开间隔进行卷绕，因此能够保护软磁性薄带。软磁性薄带的厚度范围在实际使用中也可以为0.01mm以上且0.1mm以下。另外，也可以是0.01mm以上且0.06mm以下。若不锈钢板2a、2b的板厚为软磁性薄带的10倍以上，则单体的挠曲量变为三位以下，因此是足够的。但是，当过度厚时，配置绕组7的层叠体3中的层叠部1的比率变小。其结果是，磁性材料的量减少，绕组7变长且仅铜损增大，马达效率降低。通过将不锈钢板2a、2b的厚度最大设为层叠体3的厚度的20％以下，层叠部1占层叠体3的比率成为60％以上，从马达效率的观点出发是优选的。
如图1的(c)的层叠部1的放大图所示，在该层叠部1中，在各软磁性薄带9彼此之间、或者软磁性薄带9与不锈钢板2之间，因软磁性薄带9的板厚偏差、或者在层叠时进入层间的空气而存在间隙(空隙)10。由于利用不锈钢板2沿层叠方向压缩层叠部1，因此图7所述那样的、由挠曲引起的间隙的产生原因得以解决。另一方面，关于软磁性薄带9的制作，通过使熔融状态的原材料合金向旋转的鼓状的冷却装置落下，从而获得为连续的非晶薄带。该非晶薄带以制作状态的变动为起因而在宽度方向、行进方向上具有0.5μm以上的板厚偏差。另外，也存在伴随着凝固的凹凸的表面粗糙部分或微小的空隙，它们具有板厚偏差以下的大小。为了产生纳米晶粒，对非晶薄带进行热处理，但在该处理之后也产生由热变形引起的微小的皱褶等。因而，当层叠非晶薄带或包含纳米晶粒的薄带时，在层间产生间隙10。为了减少在非晶薄带的宽度方向上引起的板厚偏差，将软磁性薄带9的形状设为相对于中央部旋转对称，使软磁性薄带9的朝向旋转进行层叠，由此能够在特定方向上减少层叠厚度之差。另外，无论是非晶薄带还是包含纳米晶粒的薄带，在软磁性薄带9的表面均存在氧化层。在各软磁性薄带9之间不存在粘合剂，存在上述间隙10或氧化层。因此，即便将软磁性薄带9直接层叠而使其局部相互接触，也不会引起磁特性的大幅降低，与夹设粘合剂的情况相比能够提高占空系数，能够使马达高效地驱动。
(实施方式2)
图2是实施方式2的磁性板的层叠体3a的结构图。如图2所示，实施方式2的磁性板的层叠体3a与实施方式1对比时，在作为夹持层叠部1的金属板而使用电磁钢板11a、11b这点不同。作为电磁钢板11a、11b，例如能够与金属薄带同样使用软磁性材料即硅钢。另外，作为电磁钢板11a、11b，能够使用其板厚处于0.15～0.5mm的范围的钢板。另外，电磁钢板11a、11b的厚度优选比构成层叠部1的软磁性薄带9的厚度厚。在普遍的板厚薄的组合中，电磁钢板为0.15mm，薄带为0.025mm，因此板厚之比为6倍以上。通过将该软磁性的电磁钢板11a、11b用作第一金属板以及第二金属板，与图1的情况相比，能够减小使用了该磁性板的层叠体3a的马达的磁特性损失。
(实施方式3)
图3是实施方式3的磁性板的层叠体3b的结构图。如图3所示，实施方式3的磁性板的层叠体3b与实施方式1以及实施方式2的磁性板的层叠体对比时，在向层叠部1的上下各设置两片电磁钢板11a、11b这点不同。电磁钢板11a、11b为了减小涡流损失而大多板厚较薄，因此通过设置两片以上的多个电磁钢板11a、11b，与板厚较厚的情况同样地能够进一步提高刚性。为了确保刚性，优选将多个电磁钢板中的至少一部分接合起来，更优选将层间面接合起来。接合方法可以是粘合、焊接或铆接等中的任一种方法。
另外，也可以将多个电磁钢板11a、11b的一部分置换为非磁性的金属板。
(实施方式4)
图4是实施方式4的磁性板的层叠体3c的结构图。如图4所示，实施方式4的磁性板的层叠体3c与实施方式1以及实施方式2的磁性板的层叠体对比时，在不仅具有层叠部1的上下表面的第一金属板11a以及第二金属板11b还在层叠部1内设有第三电磁钢板11c这点上不同。利用这样在层叠部1内设有电磁钢板11c的构造，能够使层叠体3c的刚性进一步提高。
需要说明的是，在本公开中，也包括将所述的各个实施方式及/或实施例中的任意的实施方式及/或实施例适当组合的结构，能够实现各个实施方式及/或实施例具有的效果。
工业实用性
根据本发明的磁性板的层叠体，能够确保铁心的刚性以及使紧固固定时的形状稳定化。对此，本发明的磁性板的层叠体作为马达的定子是有用的。另外，本发明的磁性板的层叠体在马达以外也能够适用于变压器等应用磁的电子部件。

Claims (10)

1.一种磁性板的层叠体，其中，
所述磁性板的层叠体具有：
层叠部，其由层叠的多个软磁性薄带构成；
第一金属板及第二金属板，它们从所述层叠部的层叠方向的上表面以及下表面夹持所述层叠部；以及
紧固机构，其贯穿所述第一金属板及第二金属板和所述层叠部，并利用所述第一金属板及第二金属板来紧固所述层叠部。
2.根据权利要求1所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
所述多个软磁性薄带的各个软磁性薄带分别彼此局部接触，并且在所述各个软磁性薄带的彼此接触的部位之间具有间隙。
3.根据权利要求2所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
在所述层叠部中，软磁性薄带所占据的体积％即占空系数为70％以上，剩余部分为间隙。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
所述软磁性薄带的厚度为0.01mm以上且0.1mm以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
所述第一金属板及第二金属板呈软磁性。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
所述第一金属板及第二金属板呈非磁性。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
所述第一金属板及第二金属板的板厚是软磁性薄带的6倍以上，且是所述层叠体的厚度的20％以下。
8.根据权利要求7所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
所述第一金属板及第二金属板是通过层叠两片以上的多个金属板而成的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的磁性板的层叠体，其特征在于，
所述磁性板的层叠体还具有在所述层叠部内设置的第三金属板。
10.一种马达，其中，
所述马达具备：
转子；以及
定子，其由权利要求1至9中任一项所述的磁性板的层叠体构成，并在内部收纳有能够旋转的所述转子。
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