CN109792171B - 铁芯和使用了该铁芯的马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁芯和使用了该铁芯的马达。使用具有固定的多个电磁钢板的层叠体、被上述电磁钢板的层叠体夹着的合金薄带的层叠体、贯通上述电磁钢板以及合金薄带的层叠体的紧固机构以及安装台的铁芯。此外，上述合金薄带的层叠体使用通过非晶质合金薄带的层叠体从上下夹着具有纳米晶粒的合金薄带的层叠体的构造的铁芯，由此能够减小作用于合金薄带的层叠体的压缩、扭转的力。进而，使用包括转子和上述铁芯的马达。

Description

铁芯和使用了该铁芯的马达

技术领域

本发明涉及铁芯和使用了该铁芯的马达。特别涉及层叠了合金薄带的铁芯以及将该铁芯作为定子使用的马达。

背景技术

作为以往的马达用铁芯(定子)中的磁性板的层叠体，使用纯铁、电磁钢板。此外，在以更效率化为目的的马达中，在铁芯中使用具有非晶质、纳米晶粒的薄带的马达(例如专利文献1)。

图10是专利文献1所记载的分割芯体的立体图。将层叠电磁钢板并铆接后的层叠体31和层叠多张非晶质薄带并利用粘接剂粘接的层叠体32，利用粘接剂进行层叠固定。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-155347号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在图10的结构中，由于粘接剂进入非晶质薄带的层间，因此占空系数变差，具有马达效率变差这样的课题。

此外，更详细地叙述仅将合金薄带的层叠体用螺栓紧固时的问题点。图11A～图11C示出合金薄带的层叠体的紧固部分(螺栓42和垫圈43)。图11A是紧固部的剖视图，图11B是紧固部附近的截面放大图，图11C是紧固部附近的上表面放大图。

在图11A中，合金薄带的层叠体41由通过贯通孔45并到达金属基板44的螺栓42紧固。若使用截面放大图的图11B对该状态进行详细叙述，则由螺栓42紧固的合金薄带46在层叠方向无间隙地紧贴。但是，在没有垫圈43的限制的部位，合金薄带46的刚性低，因此形成间隙48并扩大。此时，在垫圈43的周边附近，在合金薄带46产生变形部47，该变形越朝向合金薄带46的层叠体41的层叠方向的端部(上表面)越大。

此外，在作为上表面放大图的图11C中，通过紧固时的垫圈43的旋转力，在合金薄带46的箭头方向产生扭转。若这些层叠方向的压缩变形、面内的扭转变形之和超过合金薄带46的断裂的限度，则在合金薄带46会产生破裂等破损。如果破损，则驱动时的磁路与设计不同，变得不连续，磁特性会降低。此外，即使不破损，也会因伴随变形而产生的应力引起磁特性的降低。

本发明是为了解决前述以往的课题而提出的，其目的在于，提供一种在紧固固定时不会使磁性体破损且磁特性也不会降低的铁芯以及马达。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的铁芯包括：固定的多个电磁钢板的层叠体；被所述电磁钢板的层叠体夹着的合金薄带的层叠体；贯通所述电磁钢板以及合金薄带的层叠体的紧固机构；以及安装台，利用所述紧固机构将所述电磁钢板以及合金薄带的层叠体紧固于安装台。进而，使用包括转子和所述铁芯的马达。

根据本结构，能够提供在紧固固定时不使磁性体破损且磁特性也不会降低的铁芯以及马达。

发明效果

根据本发明的铁芯以及马达，在组装的紧固时，能够防止破损、磁特性的降低。

附图说明

图1A是使用了实施方式1的铁芯的马达的侧视图。

图1B是使用了实施方式1的铁芯的马达的俯视图。

图2是图1B的A-A’间的剖视图。

图3A是实施方式1的电磁钢板的层叠体的侧视图。

图3B是图3A的实施方式1的电磁钢板的层叠体的俯视图。

图4是图3B的实施方式1的电磁钢板的层叠体的B-B’间的铆接后的剖视图。

图5是在实施方式1的电磁钢板的层叠体中除去突起后的平面部的剖视图。

图6A是实施方式2中的电磁钢板的层叠体的侧视图。

图6B是实施方式2中的电磁钢板的层叠体的俯视图。

图7A是实施方式2中的电磁钢板的层叠体的除去突起后的焊接部附近的表面图。

图7B是实施方式2中的电磁钢板的层叠体的焊接部附近的侧视图。

图8A是实施方式3的电磁钢板的层叠体的侧视图。

图8B是实施方式3的电磁钢板的层叠体的俯视图。

图9A是使用了实施方式4的铁芯的马达的侧视图。

图9B是使用了实施方式4的铁芯的马达的俯视图。

图10是专利文献1所记载的以往的分割芯体的立体图。

图11A是以往的合金薄带的层叠体的紧固部的剖视图。

图11B是以往的合金薄带的层叠体的紧固部的局部扩大剖视图。

图11C是以往的合金薄带的层叠体的紧固部的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1A是使用了本发明的实施方式1中的铁芯的马达的侧视图。图1B是图1A的俯视图。

在实施方式1的马达中，由于若电磁钢板7为一张则刚性、强度不充分，因此形成电磁钢板7的层叠体2从上下夹着合金薄带3a的层叠体3而形成了层叠部1。合金薄带3a可以是铁系，可以是未进行热处理的非晶质薄带、热处理后的非晶质薄带、或者对非晶质薄带进行热处理而得到的具有纳米晶粒的薄带中的任一种。若对非晶质薄带进行热处理而生成纳米晶粒，则对定子所要求的软磁特性优异。另一方面，热处理后的非晶质薄带具有仅经受热历程便韧性变低而变得容易破裂这样的缺点。在此，对具有纳米晶粒的合金薄带3a的实施例进行叙述。

从电磁钢板7的被称为齿7a的突起物上卷绕绕线9来作为定子。隔着弹簧垫圈5和垫圈6，利用螺栓4将定子沿层叠方向紧固，并固定于安装台8。若在层叠部1的中央的开口部分插入转子10，对绕线9进行规定的通电，则转子10旋转而作为马达进行动作。

图2是图1B中的A-A’间的剖视图。合金薄带3a的层叠体3被由5张电磁钢板7构成的电磁钢板7的层叠体2从上下夹着并通过螺栓4紧固固定于安装台8。

图3A是电磁钢板7的层叠体2的侧视图。图3B是图3A的俯视图。电磁钢板7的层叠体2通过4个部位的铆接部12紧固而一体化。在贯通孔11中插入螺栓4来紧固时，在电磁钢板7的层叠体2产生压缩和扭转。电磁钢板7的层叠体2由于铆接部12的作用，与没有铆接的情况相比，电磁钢板7的层叠体2的刚性变高，因此压缩变形变小。此外，也几乎不产生由旋转引起的扭转。其结果是，不会向电磁钢板7的层叠体2之间的合金薄带3a的层叠体3传递压缩、扭转所产生的力，不会产生薄带的破损。此外，电磁钢板7的张数越多，铆接的面积越大，破损防止的效果越大，但马达效率变低。

图4是图3B的B-B’间的铆接部12的剖视图。通过对5张电磁钢板7进行铆接，从而产生凹陷13和突起14。若在该状态下使突起14与合金薄带3a的层叠体3接触并用螺栓4紧固，则突起14被按压于薄带，使合金薄带3a的层叠体3破损，因此通过追加加工来除去突起14。

图5是通过切削除去图4的突起14而使平面部15出现后的剖视图。通过切削形成的平面部15具有切削痕16。如果凹凸为几μm以下(10μm以下)，则其表面粗糙度不会使薄带破损。除了切削痕16以外的电磁钢板7的表面由于是被轧制的状态，因此表面粗糙度在多数情况下比切削痕16小，颜色也不同的情况多。最大约为1μm以下。

此外，平面部15中的电磁钢板7的板厚变薄，但如果相连，则对于电磁钢板7的一体化不存在问题。

此外，对于螺栓4使用了通常的螺栓，但若采用阶梯螺栓、在螺栓外周设置有圆筒管的构造，则压缩变形不会进展至规定的尺寸以上。其结果是，抑制伴随紧固而产生的应力，对于防止薄带的破损具有进一步的效果。

根据上述构造，能够提供在紧固固定时不会使磁性体(合金薄带3a)破损且磁特性也不会降低的铁芯以及马达。

(实施方式2)

图6A是本发明的实施方式2的铁芯中的电磁钢板7的层叠体2的侧视图。图6B是图6A的俯视图。图6A和图6B与实施方式1的不同之处在于，通过层叠体2的端面的焊接使层叠体2一体化。未记载的事项与上述实施方式1相同。

若以大面积进行层叠体2的端面的焊接，则电磁钢板7的层间绝缘性变差，由于涡电流的产生而马达效率变低。因此，作为不易妨碍磁路的位置，对贯通孔11附近的层叠体2的端面通过激光进行线焊接，从而设为确保强度所需的最小面积。在焊接后的电磁钢板7的层叠体2存在焊接部17。在焊接部17，容易在开始侧特别是在结束侧残留熔融金属凝固而成的突起18。换句话说，在层叠体2的上下表面容易残留突起18。与实施方式1同样地，也通过切削除去突起18。

图7A是除去图6A的突起18后的电磁钢板7的层叠体2的焊接部17附近的表面图。图7B是图7A的侧视图。在图7A中，由于焊接部17的表面被切削，因此从表面以楔形的形状而熔融的焊接部17残留与非熔融部的边界，在其表面具有切削痕19。

此外，在焊接部17的周围以非定型的形状残留有切削痕19，该切削痕19通过切削而越至非熔融部并被切削而形成。由于切削痕19仅残留在电磁钢板7的层叠体2的极表面，因此，在图7B的侧视图中，仅观察到不具有切削痕19的焊接部17。通过除去突起18，能够防止合金薄带3a的破损。

切削痕19的表面凹凸为几μm以下，具体地说为10μm以下。

(实施方式3)：粘接剂20

图8A是本发明的实施方式3的铁芯中的电磁钢板7的层叠体2的侧视图。图8B是图8A的俯视图。未记载的事项与上述实施方式相同。

图8A～图8B与实施方式1、2的不同之处在于，在层叠端面整面设置粘接剂20进行固定。粘接剂20如果不从层叠端面向上下伸出，则在平面侧不产生突起，但在产生了突起的情况下，与实施方式1、实施方式2同样地除去。由于不与粘接剂20导通，因此可保持电磁钢板7的层间绝缘性，不会对马达效率造成不良影响。由于能够粘接层叠端面的整个面，因此，能够进行牢固的固定。

此外，如果能够确保必要的粘接强度，则未必需要在层叠端面整面设置粘接剂20。

(实施方式4)

图9A是使用本发明的实施方式4中的铁芯的马达的侧视图。图9B是图9A的俯视图。未记载的事项与上述实施方式相同。

图9A～图9B与实施方式1的不同之处在于，在电磁钢板7的层叠体22与通过热处理而具有纳米晶粒的合金薄带23a的层叠体23之间，设置了未进行热处理的非晶质薄带的层叠体24。

为了减弱作用于合金薄带23a的层叠体23的力，若增加层叠体22的电磁钢板7的张数，则产生马达效率降低这样的弊端。未进行热处理的非晶质薄带，其软磁特性比具有纳米结晶的薄带差，但比电磁钢板7优异。未进行热处理的非晶质薄带的对外力的韧性比热处理后的具有纳米晶粒的薄带更优异。

因此，通过减少电磁钢板7的张数，将相应量的厚度置换为未进行热处理的非晶质薄带，能够在不改变层叠部21的厚度的情况下，防止具有纳米晶粒的合金薄带23a的层叠体23的破损，同时也能够抑制马达效率的降低。

在此，将层叠体22的电磁钢板7的张数从实施方式1的5张减少至4张作为层叠体22。未进行热处理的非晶质薄带的板厚为电磁钢板7的约10分之1，因此，层叠与减少的电磁钢板7的1张的厚度相当的10张未进行热处理的非晶质薄带来作为非晶质薄带的层叠体24。不会改变具有纳米晶粒的合金薄带23a的层叠体23的厚度。

其结果是，能够在不使具有纳米晶粒的合金薄带23a的层叠体23破损的情况下使马达效率达到同等以上。

另外，热处理后的薄带也可以是非晶质薄带。

(作为整体)

上述实施方式能够进行组合。

产业上的可利用性

根据本发明所涉及的铁芯，能够确保铁芯的刚性以及实现紧固固定时的形状稳定化。因此，本发明所涉及的铁芯作为马达的定子是有用的。进而，本发明所涉及的铁芯除马达以外还能够适用于变压器等应用了磁性的电子部件的用途。

符号说明

1：层叠部，2：层叠体，3：层叠体，3a：合金薄带，4：螺栓，5：弹簧垫圈，6：垫圈，7：电磁钢板，7a：齿，8：安装台，9：绕线，10：转子，11：贯通孔，12：铆接部，13：凹陷，14：突起，15：平面部，16：切削痕，17：焊接部，18：突起，19：切削痕，20：粘接剂，21：层叠部，22：层叠体，23：层叠体，23a：合金薄带，24：非晶质薄带的层叠体，31：层叠体，32：层叠体，41：合金薄带的层叠体，42：螺栓，43：垫圈，44：金属基板，45：贯通孔，46：合金薄带，47：变形部，48：间隙。

Claims (9)

1.一种铁芯，包括：

通过紧固单元固定的多个电磁钢板的层叠体；

被所述电磁钢板的层叠体夹着的合金薄带的层叠体；

贯通所述电磁钢板以及合金薄带的层叠体的紧固机构；以及

安装台，

通过所述紧固机构将所述多个电磁钢板的层叠体与合金薄带的层叠体紧固于安装台，

所述电磁钢板的层叠体通过铆接部而一体化，

所述铆接部的所述电磁钢板的层叠体的一个面为凹部，

所述铆接部的另一面为具有切削痕的平面，是表面粗糙度比所述平面以外的所述另一面的表面粗糙度大的区域。

2.根据权利要求1所述的铁芯，其中，

所述电磁钢板的层叠体在所述电磁钢板的层叠体的端面具有粘接剂。

3.根据权利要求1所述的铁芯，其中，

所述合金薄带具有纳米晶粒。

4.根据权利要求1所述的铁芯，其中，

所述合金薄带为非晶质。

5.根据权利要求1所述的铁芯，其中，

所述合金薄带的层叠体是通过未进行热处理的非晶质合金薄带的层叠体从上下夹着热处理后的合金薄带的层叠体的构造。

6.根据权利要求5所述的铁芯，其中，

所述热处理后的合金薄带具有纳米晶粒。

7.根据权利要求1所述的铁芯，其中，

所述紧固机构中使用了阶梯螺栓。

8.根据权利要求1所述的铁芯，其中，

所述紧固机构设有螺栓和圆筒管，该圆筒管在所述螺栓的外周。

9.一种马达，包括：

转子；以及

权利要求1所述的铁芯。

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