CN114204701B - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

实施方式的旋转电机具备包含第一芯且能以旋转轴作为中心而旋转的转子和在旋转轴的轴向上与转子相向地配置的定子,第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,多个第一扁平磁性金属粒子具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,第一夹杂相存在于多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧、碳、氮及氟构成的组中的至少1个第二元素,在第一压粉材料中,第一扁平面相对于第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有第一主面内的因方向而引起的导磁率差第一压粉材料,旋转电机按照第一压粉材料的第一主面相对于旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。

Description

旋转电机
关联申请的引用
本申请以日本专利申请2020-156171(申请日:2020年9月17日)作为基础,由该申请享有优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及旋转电机。
背景技术
一直以来,已知有在产业设备、车辆、家电等中应用的旋转电机。这些旋转电机通常按照具备将多个硅钢板沿轴向层叠而成的芯、且磁通沿着钢板面流动的方式构成。另一方面,为了实现小型化、大转矩化、高速化、高效率化等,提出了将磁通的通道(磁路)三维地配置而成的结构的旋转电机。作为这种旋转电机,例如有轴向间隙(Axial gap)型的旋转电机、横向磁通(Transverse flux)型的旋转电机。
可是,在开发上述那样的旋转电机时,在实施用于弥补压粉材料的缺点、特别是强度不足的设计或制作法的努力的过程中,变得得不到所期待的性能提高的情况不少。
压粉材料由于与例如硅钢板相比,在饱和磁化、导磁率、损耗、强度、韧性等方面特性差,因此优选通过设计、制作法上的努力来弥补这些缺点。
发明内容
本发明所要解决的课题在于提供可谋求性能提高的旋转电机。
实施方式的旋转电机是具备包含第一芯且能以旋转轴作为中心而旋转的转子、和在旋转轴的轴向上与转子相向地配置的定子的旋转电机,其中,第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,第一扁平面内的平均长度相对于平均厚度之比的平均值为5~10000,第一夹杂相存在于多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在第一压粉材料中,第一扁平面相对于第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有第一主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照第一压粉材料的第一主面相对于旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。
根据上述构成,可提供能够谋求性能提高的旋转电机。
附图说明
图1是第1实施方式的旋转电机的示意图。
图2是第1实施方式的旋转电机的示意图。
图3是第1实施方式的旋转电机的另一个例子的示意图。
图4是第1实施方式的旋转电机中的压粉材料的示意图。
图5是表示第1实施方式的转子的第一芯内的扁平磁性金属粒子的第1配置例的示意图。
图6是表示第1实施方式的转子的第一芯内的扁平磁性金属粒子的第2配置例的示意图。
图7是表示第1实施方式的转子的第一芯内的扁平磁性金属粒子的第3配置例的示意图。
图8是表示第1实施方式的定子的第二芯内的扁平磁性金属粒子的配置例的示意图。
图9是表示第1实施方式的作用效果的示意图。
图10是表示第1实施方式的作用效果的第1示意图。
图11是表示第1实施方式的作用效果的第2示意图。
图12是第1实施方式的压粉材料中扁平磁性金属粒子的立体示意图。
图13是从上方观察第1实施方式的压粉材料中扁平磁性金属粒子的情况的示意图。
图14是表示第1实施方式中扁平磁性金属粒子的易磁化轴的优选的方向的示意图。
图15是第1实施方式的扁平磁性金属粒子的示意图。
图16是第1实施方式中包含附着金属的扁平磁性金属粒子的示意图。
图17是第1实施方式的扁平磁性金属粒子的扫描型电子显微镜照片。
图18是第1实施方式的扁平磁性金属粒子的扫描型电子显微镜照片。
图19是第1实施方式的具有磁性金属小粒子的扁平磁性金属粒子的示意图。
图20是用于说明第1实施方式的扁平磁性金属粒子中扁平面内的最大长度、最小长度的求法的概念图。
图21是用于说明第1实施方式的扁平磁性金属粒子中扁平面内的最大长度、最小长度的求法的概念图。
图22是用于说明第1实施方式的扁平磁性金属粒子中扁平面内的最大长度、最小长度的求法的概念图。
图23是关于压粉材料内的扁平磁性金属粒子的配置的示意图。
图24是表示磁通的方向与压粉材料的配置方向的关系的概念图。
图25是表示第1实施方式的导磁率的测定方法的示意图。
图26是表示第1实施方式的压粉材料的制造方法中磁场中热处理的一个例子的示意图。
图27是表示第1实施方式的压粉材料的制造方法中的作用效果的示意图。
图28是第2实施方式的旋转电机的示意图。
图29是第2实施方式的旋转电机的示意图。
图30是第3实施方式的旋转电机的示意图。
符号的说明
2 扁平磁性金属粒子
2a 扁平面
2b 凹部
2c 凸部
2d 易磁化轴
20 夹杂相
22 第一芯
24 磁凸极部
26 旋转轴
28 转子
30 定子
32 永久磁铁
34 第二芯
36 齿部
37 磁凸极部(齿部)的与转子相向的面
38 磁轭部
40 线圈
40a 线圈(第一线圈)
40b 线圈(第二线圈)
42 支撑结构体
44 连结部
100 压粉材料
102 主面
200 旋转电机
RP 基准面
具体实施方式
以下,对于本发明的实施方式,使用附图等进行说明。以下的说明表示本发明的内容的具体例子,本发明并不限定于这些说明,在本说明书中公开的技术思想的范围内本领域技术人员可以进行变更及修正。另外,在用于说明本发明的全图中,具有同一功能的部位标注同一符号,重复的说明适当省略。
在本说明书中,“轴向”、“旋转方向”及“径向”的各方向设定为以旋转电机的转子作为基准而规定的方向。即,“轴向”是指沿着转子的旋转轴的方向,“旋转方向”是指绕转子的旋转轴的圆周方向(或其切线方向)。而且,“径向”是指与转子的旋转轴正交的方向。
(第1实施方式)
实施方式的旋转电机是具备包含第一芯且能以旋转轴作为中心而旋转的转子、和在旋转轴的轴向上与转子相向地配置的定子的旋转电机,其中,第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,第一扁平面内的平均长度相对于平均厚度之比的平均值为5~10000,第一夹杂相存在于多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在第一压粉材料中,第一扁平面相对于第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有第一主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照第一压粉材料的第一主面相对于旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。
图1是本实施方式的旋转电机的示意图。图1表示转子中的第一芯的扁平磁性金属粒子的配置例。图1中,图示了旋转电机200、转子28、支撑结构体42、第一芯22、压粉材料100、主面102、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、定子30、线圈40、第二芯34、旋转轴26。需要说明的是,在图中,定子作为在第二芯上集中卷绕有线圈的结构来描述,但并不限定于此,可以适当选择。
本实施方式的旋转电机为轴向间隙型的旋转电机。
转子由大致圆柱状的旋转轴、与旋转轴可一体旋转地接合的支撑结构体、和将旋转方向的侧部与支撑结构体连结的第一芯构成。
第一芯包含后述的具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,按照扁平磁性金属粒子的扁平面相对于径向变得大致垂直的方式固定。扁平面的方向通过相对于压粉材料所具有的主面平行地取向,从而能够以主面为基准而容易地调整。这样设定的话,由于因扁平面而受到在旋转时起作用的离心力,因此能够提高压粉材料的刚性及韧性。即,转子变得坚固,能够谋求旋转电机的高速化。若换另一看法,则能够将结构支撑体抑制到最小限而谋求旋转电机的小型化、高效率化。
需要说明的是,在本说明书中,“大致垂直”表示虽然在扁平磁性金属粒子的一部分中也可以存在不垂直的扁平面,但一半以上的扁平磁性金属粒子的扁平面进入70度~110度的范围。优选一半以上的扁平磁性金属粒子的扁平面为80度~100度,进一步优选一半以上的扁平磁性金属粒子的扁平面为85度~95度。越接近垂直,越可得到刚性及韧性优异的压粉材料。另外,例如所谓“按照第一压粉材料的第一主面相对于旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置的旋转电机”是指“按照第一压粉材料的第一主面相对于旋转电机的径向成为80度以上且100度以内的方式配置的旋转电机”。
在本说明书中,所谓“在压粉材料中,扁平面相对于压粉材料所具有的主面大致平行地取向”是指“在压粉材料中,扁平面相对于压粉材料所具有的主面平行或在平行±10度以内的角度范围内取向”。
进而,第一芯优选如图2中所示的那样形成在旋转方向上空开间隔而设置的多个磁凸极部。图2是第1实施方式的旋转电机的示意图。图2示出第一芯形成多个磁凸极部的转子的例子。通过设定为这样的构成,能够提供可进行直至高速旋转的广范围的可变速运转的旋转电机。第一芯可以设定为仅由压粉材料形成,也可以设定为将压粉材料与硅钢板等组合而形成。图2中,图示了转子28、第一芯22、压粉材料100、主面102、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、磁凸极部24。
另外,转子也可以采用如图3中所示的那样在旋转方向上将多个第一芯与多个永久磁铁交替地配置的构成。图3是第1实施方式的旋转电机的另一个例子的示意图。图3是转子的变形例。例如,转子具有至少1个以上的第一芯,第一芯与沿着旋转电机的旋转方向排列的多个永久磁铁靠近地配置。例如,在旋转电机的图中,多个永久磁铁设定为按照沿旋转方向被磁化、并且在相邻的永久磁铁间磁化方向变得相反的方式排列,但并不限定于此,永久磁铁的排列、磁化方向可以适当选择。通过设定为这样的构成,能够提供高效率的旋转电机。图3中,图示了转子28、支撑结构体42、第一芯22、压粉材料100、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、永久磁铁32。
根据本实施方式,由于压粉材料相对于离心力等的耐力提高,因此能够以最小限的结构支撑体高速化。在假定的运转状况下可确保充分的强度的情况下,也可以通过粘接、凹凸合嵌等将第一芯与永久磁铁直接结合。
进而,压粉材料优选通过磁场中热处理等在主面内赋予磁各向异性。由此,能够提高轴向的导磁率而容易地构成高效率的旋转电机。图4是第1实施方式的旋转电机中的压粉材料的示意图,表示赋予了磁各向异性的压粉材料的例子。压粉材料作为内部所包含的多个扁平磁性金属粒子的性质之和在主面内的一方向上具有易磁化轴。在图中,在压粉材料的主面内及扁平磁性金属粒子的扁平面内所描绘的箭头表示各自的导磁率变得最高的方向(易磁化轴方向)。图4(a)是第一芯具有易磁化轴、朝向规定的方向的情况。图4(b)进一步示出各个扁平磁性金属粒子的易磁化轴一致为规定的方向的情况。如图4(b)中所示的那样,各个扁平磁性金属粒子的易磁化轴越一致,越能够提高轴向的导磁率,从而优选。图4中,图示了第一芯22、压粉材料100、主面102、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、易磁化轴2d。
图5是表示第1实施方式的转子的第一芯内的扁平磁性金属粒子的第1配置例的示意图。图5是在第一芯的各个扁平磁性金属粒子的扁平面内导磁率变得最高的方向的第1配置例。图5是在旋转方向-轴向的正交坐标上展开表示本实施方式的旋转电机中扁平磁性金属粒子的易磁化轴的优选方向的示意图。从提高轴向的导磁率的观点出发,压粉材料优选使主面内的易磁化轴朝向轴向,进一步优选如该图那样使内部所包含的多个扁平磁性金属粒子的易磁化轴一致为轴向。若换而言之,则压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向优选一致与旋转电机的轴向大致平行。这里,所谓“压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向与旋转电机的轴向大致平行”是指例如“压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向与旋转电机的轴向平行或处于旋转电机的轴向±10度以内的范围”。此时,轴向的导磁率变得最高。图5中,图示了压粉材料100、扁平磁性金属粒子、扁平面2a、易磁化轴2d。
进一步优选沿着第一芯内部的磁通的流动,各个扁平磁性金属粒子的易磁化轴(导磁率变得最高的方向)一致。这里,所述磁通的流动例如可使用ANSYS、JMAG等电磁场解析软件进行可视化、解析。为了容易理解该构成,示意性示出的是图6。图6是表示第1实施方式的转子的第一芯内的扁平磁性金属粒子的第2配置例的示意图。图6示出在第一芯的各个扁平磁性金属粒子的扁平面内导磁率变得最高的方向的第2配置例。图中的虚线Φ表示磁通的流动(规定的曲线)。通过设定为这样的构成,能够控制磁通的流动,提供进一步高效率的旋转电机。另外,由于能够将分割而制作的第一芯以一体形状来造型,因此能够削减部件数及工序数。需要说明的是,关于第二芯,也优选设定为与第一芯同样。
关于扁平磁性金属粒子的易磁化轴是否沿着规定的曲线一致,对于从1个压粉材料切出的多个试验片,通过后述的测定方法求出易磁化轴方向,以相对于旋转轴方向的角度变化来进行判断。图6中,示出了相对于轴向的角度变化180°的例子和变化90°的例子,但并不限定于此,在相对于轴向的角度变化5°以上时,视为扁平磁性金属粒子的易磁化轴沿着规定的曲线一致。图6中,图示了磁凸极部(齿部)24、连结部(磁轭部)44、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、永久磁铁32、压粉材料100。
还可以将在主面内的一方向上具有易磁化轴的多个压粉材料一体化。由此,变得容易将第二芯设定为沿着磁通的流动的构成。图7是表示第1实施方式的转子的第一芯内的扁平磁性金属粒子的第3配置例的示意图。图7是在第二芯的各个扁平磁性金属粒子的扁平面内导磁率变得最高的方向的第3配置例。如图7中所示的那样,在第二芯由磁凸极部(齿部)和将磁凸极间连结的连结部(磁轭部)构成的情况下,优选在磁凸极部(齿部)使主面内的易磁化轴方向(导磁率变得最高的方向)一致为轴向,在连结部(磁轭部)使主面内的易磁化轴方向(导磁率变得最高的方向)一致为旋转方向。另外,磁凸极部(齿部)的与转子相向的面的附近处的易磁化轴优选与转子的轴向大致平行。进而,在与齿部分开的磁轭部,优选第二压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致为旋转电机的旋转方向。这里,所谓“齿部的与转子相向的面的附近处的易磁化轴与转子的轴向大致平行”是指“齿部的与转子相向的面的附近处的易磁化轴与转子的轴向平行或处于转子的轴向±10度以内的角度范围”。
图7中,图示了磁凸极部(齿部)36、磁凸极部(齿部)的与转子相向的面37、连结部(磁轭部)38、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、易磁化轴2d。
另外,本实施方式的旋转电机是具备能以旋转轴作为中心而旋转的转子、和在旋转轴的轴向上与转子相向地配置且包含第二芯及卷绕于第二芯上的线圈的定子的旋转电机,其中,第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,第二扁平面内的平均长度相对于平均厚度之比的平均值为5~10000,第二夹杂相存在于多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在第二压粉材料中,第二扁平面相对于第二压粉材料所具有的第二主面大致平行地取向,具有第二主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照第二压粉材料的第二主面相对于旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。为了容易理解该构成,示意性示出的是图8。图8是本实施方式的旋转电机的示意图。图8是本实施方式的定子中的第二芯的扁平磁性金属粒子的配置例。在磁轭部38之上,设置有齿部36。在图8的上图中,图示了12个齿部36。齿部36与磁轭部38也可以成型、形成为一体。另外,也可以个别地形成齿部36和磁轭部38,然后将齿部36与磁轭部38接合。在各个齿部36上,卷绕有线圈40。在图8的下图中,图示了图8的上图的θ-θ’截面。图示了磁轭部38及设置于磁轭部38之上的齿部36c、齿部36d及齿部36e。线圈40c被卷绕于齿部36c上。线圈40d被卷绕于齿部36d上。线圈40e被卷绕于齿部36e上。在各个齿部36上,设置有主面102。图8中,设置有齿部36的主面102。
需要说明的是,转子的构成没有特殊的限定,只要具备构成轴向间隙型旋转电机的功能即可。另外,也可以与上述的转子组合而构成旋转电机。
通过设定为这样的构成,由于磁通沿与扁平磁性粒子的扁平面平行的方向流动,因此能够降低涡流损耗。另外,由于能够提高第二芯的导磁率,因此可得到高转矩。进而,由于压粉材料的强度提高,因此能够提供坚固的定子。
进而,压粉材料优选扁平磁性金属粒子的易磁化轴一致为规定的一方向。进而,优选沿着规定的曲线,依次改变相对于轴向的角度而形成。
进而,优选如图7中所示的那样,在齿部使易磁化轴方向一致为轴向而形成,在磁轭部使易磁化轴方向一致为旋转方向而形成。由此,能够实现高的转矩,谋求高效率化。
接着,对本实施方式中的效果进行说明。
实施例为后述的具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料。
比较例1为将经绝缘被覆的大致球状的Fe粒子进行压缩成型而得到的压粉材料。比较例2为将形状长宽比(=长轴/短轴)大的Fe粒子进行压缩成型而得到的压粉材料,长轴方向沿一方向取向。
另外,作为不为压粉材料的板状或带状的材料的例子,与将无取向性硅钢板重叠而成的层叠材料(比较例3)和将取向性硅钢板重叠而成的层叠材料(比较例4)进行比较。
关于实施例及比较例1~4的评价用试样,通过以下的方法来评价导磁率、强度。评价结果以比较例1的结果为基准以比率表示。
(1)导磁率:将评价用试样用磁轭夹入而形成闭合磁路,以400Hz的频率测定振幅导磁率。使试样相对于磁轭的方向旋转90度,反复进行同样的测定。
(2)强度:通过三点弯曲试验,测定评价用试样的抗折强度。改变载荷方向,反复进行同样的测定。
图9是导磁率的评价结果。由于直接应用上述的说明,因此导磁率根据方向而变化以导磁率变得最高的方向作为轴向来表示。
图10是强度的评价结果。假定图1中所示的转子的构成,一并示出支撑旋转方向的端面时的强度。
如由图9及图10表明的那样获知,实施例的压粉材料根据主面内的方向具有导磁率差,与比较例1的压粉材料相比,轴向的导磁率提高。另外获知,比较例2虽然能够使轴向的导磁率与实施例为相同程度,但强度差。实施例的压粉材料虽然相对于沿着扁平磁性粒子的扁平面的方向的载荷弱,但能够以支撑结构体、永久磁铁来增强。
这里,作为一个例子,通过电磁场解析软件求出在本实施方式的旋转电机中在磁通三维地流动并且流动的方向时刻发生变化的部位应用实施例及比较例1~4时的铁损的值。将其评价结果示于图11中。如由图11表明的那样获知,实施例的压粉材料与比较例1及比较例2相比可降低铁损。另外,由图9~图11获知,比较例3及比较例4的层叠材料与实施例的压粉材料相比,从导磁率和强度这两个观点考虑优异,但由于相对于层叠方向的磁场产生大的涡流损耗,因此从铁损的观点考虑稍差。
以上,根据本实施方式,能够提高压粉材料的强度和导磁率这两者,构成高性能的旋转电机。
(压粉材料)
接着,对本实施方式中的压粉材料进行详述。
扁平磁性金属粒子为呈扁平状(flaky、flattened)的形状(flaky shape、flattened shape)的扁平粒子(flaky particle、flattened particle),具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相。
上述磁性金属相的晶体粒径优选为10nm以下。更优选为5nm以下,进一步优选为2nm以下。需要说明的是,晶体粒径可以由XRD测定简易地求出。即,关于XRD中起因于磁性金属相的峰中最强峰,可以由衍射角度和半值宽度通过Scherrer式求出。Sherrer式以D=0.9λ/(βcosθ)表示,其中D为晶体粒径,λ为测定X射线波长,β为半值宽度,θ为衍射布拉格角。另外,晶体粒径也可以通过利用TEM(Transmission electron microscope、透射型电子显微镜)对许多的磁性金属相进行观察并将其粒径平均化来求出。在晶体粒径小的情况下,优选通过XRD测定来求出,在晶体粒径大的情况下,优选通过TEM观察来求出,但优选根据情况选择测定方法、或者将两种方法并用而综合地进行判断。通过XRD测定或TEM观察而求出的磁性金属相的晶体粒径优选为10nm以下,更优选为5nm以下,进一步优选为2nm以下。由此,变得容易赋予磁各向异性,扁平面内的导磁率差变大,优选。另外,由于所谓晶体粒径小是指接近无定型,所以与高结晶性的粒子相比,电阻变高,由此涡流损耗容易变得降低,从而优选。另外,与高结晶性的粒子相比,在耐蚀性、耐氧化性的方面优异,所以优选。
上述磁性金属相优选包含选自由B、Si、Al、C、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Cr、Cu、W、P、N、Ga、Y构成的组中的至少1个添加元素。由此,非晶质化进行,变得容易赋予磁各向异性,扁平面内的顽磁力差变大,从而优选。优选与选自由Fe、Co、Ni构成的组中的至少1个第一元素的原子半径之差大的添加元素。另外,优选选自由Fe、Co、Ni构成的组中的至少1个第一元素与添加元素的混合焓变大为负的添加元素。另外,优选为包含第一元素和添加元素、且合计包含三种以上的元素的多元系。另外,B、Si等半金属的添加元素由于结晶化速度慢,容易非晶质化,因此有利于混合到体系中。从以上那样的观点出发,优选B、Si、P、Ti、Zr、Hf、Nb、Y、Cu等,其中,上述添加元素更优选包含B、Si、Zr、Y中的任一种。另外,上述添加元素的合计量优选相对于上述第一元素与上述添加元素的合计量均包含0.001原子%~80原子%。更优选为5原子%~80原子%,进一步优选为10原子%~40原子%。需要说明的是,上述添加元素的合计量越多,则非晶质化越进行,变得越容易赋予磁各向异性,因此优选(即,从低损耗、高导磁率的观点出发优选),但另一方面,由于磁性金属相的比例变少,因此饱和磁化变小,从这点来看不优选。
在扁平磁性金属粒子中,上述第一元素包含Fe和Co,Co的量相对于Fe和Co的合计量优选为10原子%~60原子%,进一步优选为10原子%~40原子%。由此磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。另外,Fe-Co系由于容易实现高饱和磁化,因此优选。进而通过Fe和Co的组成范围落入上述的范围,能够实现更高的饱和磁化,从而优选。
扁平磁性金属粒子优选包含选自由Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、稀土类元素构成的组中的至少1个非磁性金属。由此,能够提高上述扁平磁性金属粒子的热稳定性、耐氧化性。其中,Al、Si由于容易与扁平磁性金属粒子的主成分即Fe、Co、Ni固溶,有助于热稳定性、耐氧化性的提高,因此特别优选。
扁平磁性金属粒子优选具有包含Fe和Co且具有体心立方结构(bcc)的晶体结构的部分。由此磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。另外,即使是部分地具有面心立方结构(fcc)的晶体结构的“bcc与fcc的混相的晶体结构”,也由于磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。
扁平面优选在结晶学上取向。作为取向方向,优选(110)面取向、(111)面取向,但更优选(110)面取向。在扁平磁性金属粒子的晶体结构为体心立方结构(bcc)的情况下优选(110)面取向,在扁平磁性金属粒子的晶体结构为面心立方结构(fcc)的情况下优选(111)面取向。由此磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。
另外,作为进一步优选的取向方向,优选(110)[111]方向、(111)[110]方向,但更优选(110)[111]方向。在扁平磁性金属粒子的晶体结构为体心立方结构(bcc)的情况下优选向(110)[111]方向的取向,在扁平磁性金属粒子的晶体结构为面心立方结构(fcc)的情况下优选向(111)[110]方向的取向。由此磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。需要说明的是,在本说明书中,所谓“(110)[111]方向”是指滑动面为(110)面或与其在结晶学上等价的面即{110}面,滑动方向为[111]方向或与其在结晶学上等价的方向即<111>方向。关于(111)[110]方向也同样。即,是指滑动面为(111)面或与其在结晶学上等价的面即{111}面,滑动方向为[110]方向或与其在结晶学上等价的方向即<110>方向。
扁平磁性金属粒子的晶格应变优选为0.01%~10%,更优选设定为0.01%~5%,进一步优选为0.01%~1%,进一步优选为0.01%~0.5%。由此,磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。
需要说明的是,晶格应变可以通过对由X射线衍射法(XRD:X-Ray Diffraction)得到的线宽进行详细地解析而算出。即,通过进行Halder-Wagner绘制、Hall-Williamson绘制,能够将线宽的扩展的有用成分分离成晶体粒径和晶格应变。由此可以算出晶格应变。从可靠性的观点出发优选Halder-Wagner绘制。关于Halder-Wagner绘制,例如想要参照N.C.Halder、C.N.J.Wagner、Acta Cryst.20(1966)312-313.等。其中,Halder-Wagner绘制由以下的式子表示。
(β:积分宽度、K:常数、λ:波长、D:晶体粒径、晶格应变(二次方平均平方根))
即,纵轴取β2/tan2θ,横轴取β/tanθsinθ进行绘制,由该近似直线的斜率算出晶体粒径D,另外由纵轴切片算出晶格应变ε。若由上述式的Halder-Wagner绘制得到的晶格应变(晶格应变(二次方平均平方根))为0.01%~10%、更优选为0.01%~5%、进一步优选为0.01%~1%、更进一步优选为0.01%~0.5%,则磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。
上述的晶格应变解析是在能够检测XRD中的多个峰的情况下有效的方法,另一方面,在XRD中的峰强度弱而能够检测的峰少的情况(例如仅可检测1个的情况)下,解析困难。这样的情况下,优选通过下面的步骤来算出晶格应变。首先,通过高频电感耦合等离子体(ICP:Inductively Coupled Plasma)发光分析、能量色散型X射线分光法(EDX:EnergyDispersive X-ray Spectroscopy)等求出组成,算出磁性金属元素Fe、Co、Ni这3个的组成比(在仅有两个磁性金属元素的情况下,为2个的组成比。在仅有1个磁性金属元素的情况下,为1个的组成比(=100%))。接着,由Fe-Co-Ni的组成算出理想的晶面间距d0(参照文献值等。根据情况,制作该组成的合金,通过测定而算出晶面间距)。之后,通过求出测定试样的峰的晶面间距d与理想的晶面间距d0之差,可以求出应变量。即,该情况下,作为应变量,作为(d-d0)/d0×100(%)而算出。综上,晶格应变的解析根据峰强度的状态而分开使用上述的两种方法,另外根据情况优选将两者并用来进行评价。
扁平面内的晶面间距根据方向而具有差异,优选最大晶面间距dmax与最小晶面间距dmin之差的比例(=(dmax-dmin)/dmin×100(%))优选为0.01%~10%,更优选为0.01%~5%,进一步优选为0.01%~1%,更进一步优选为0.01%~0.5%。由此,磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。需要说明的是,晶面间距可以通过XRD测定而简单地求出。通过一边在面内改变方向一边进行该XRD测定,可以求出由方向引起的晶格常数的差异。
扁平磁性金属粒子的微晶优选在扁平面内沿一个方向成为念珠连接、或微晶为棒状且在扁平面内沿一个方向取向中的任一者。由此磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。
扁平磁性金属粒子的扁平面优选具有沿第一方向排列、且宽度为0.1μm以上、长度为1μm以上且长宽比为2以上的多个凹部和多个凸部中的一者或两者。由此,磁各向异性容易沿上述第一方向被诱发,在扁平面内,因方向而引起的顽磁力差变大,从而优选。在该观点上,进一步优选宽度为1μm以上,长度优选为10μm以上。长宽比优选为5以上,进一步优选为10以上。另外,通过具备这样的凹部或凸部,将扁平磁性金属粒子压粉化而合成压粉材料时的扁平磁性金属粒子彼此的密合性提高(凹部或凸部带来将粒子彼此粘接的锚环的效果),由此,强度、硬度等机械特性、热稳定性提高,所以优选。
图12及图13是本实施方式的扁平磁性金属粒子的示意图。图12是本实施方式的扁平磁性金属粒子的立体示意图。需要说明的是,在图12的上图中仅设置有凹部,在图12的中央的图中仅设置有凸部,但也可以如图12的下图那样一个扁平磁性金属粒子具有凹部和凸部这两者。图13是从上方观察本实施方式的扁平磁性金属粒子的情况的示意图。示出凹部或凸部的宽度和长度及凹部或凸部间的距离。需要说明的是,所谓凹部或凸部的长宽比是长轴的长度/短轴的长度,图13中,为(凹部或凸部的长度)/(凹部或凸部的宽度)。即,在长度大于(长于)宽度的情况下,长宽比由长度/宽度定义,在宽度大于(长于)长度的情况下,长宽比由宽度/长度定义。长宽比较大时,变得容易具有磁单轴各向异性(各向异性),更优选。图12中,示出了凹部2b、凸部2c、扁平面2a、扁平磁性金属粒子2。
另外,所谓“沿第一方向排列”是指凹部或凸部的长度及宽度中的较长的一者与第一方向平行地排列。需要说明的是,若凹部或凸部的长度及宽度中的较长的一者排列在与第一方向平行的方向±30度以内,则设定为“沿第一方向排列”。通过这些,扁平磁性金属粒子通过形状磁各向异性的效果而变得容易在第一方向上具有磁单轴各向异性,从而优选。
如以上那样,扁平磁性金属粒子优选在扁平面内在一个方向上具有磁各向异性,更优选扁平磁性金属粒子通过具有沿第一方向排列、宽度为0.1μm以上且长度为1μm以上且长宽比为2以上的多个凹部和多个凸部中的一者或两者,从而磁各向异性变得容易在上述第一方向上被诱发,更优选。在该观点上,进一步优选宽度为1μm以上、长度为10μm以上。长宽比优选为5以上,进一步优选为10以上。另外,通过具备这样的凹部或凸部,从而将扁平磁性金属粒子压粉化而合成压粉材料时的扁平磁性金属粒子彼此的密合性提高(凹部或凸部带来将粒子彼此粘接的锚环的效果),由此,强度、硬度等机械特性、热稳定性提高,所以优选。
另外,在上述扁平磁性金属粒子中,优选在易磁化轴方向上排列有最多的多个凹部和多个凸部中的一者或两者的第一方向。即,在扁平磁性金属粒子的扁平面内存在许多的排列方向(=第一方向)的情况下,优选多数的排列方向(=第一方向)中数目最多的排列方向(=第一方向)与扁平磁性金属粒子的容易轴方向一致。由于排列有凹部或凸部的长度方向即第一方向通过形状磁各向异性的效果容易成为易磁化轴,所以使该方向一致成为易磁化轴时,变得容易赋予磁各向异性,从而优选。为了参考,图14及图15中示出表示扁平磁性金属粒子的易磁化轴的优选方向的示意图。
多个凹部和多个凸部中的一者或两者优选在1个扁平磁性金属粒子中平均包含5个以上。其中,可以包含5个以上的凹部,也可以包含5个以上的凸部,也可以凹部的个数和凸部的个数之和为5个以上。需要说明的是,进一步优选包含10个以上。另外,各个凹部或凸部间的宽度方向的平均距离优选为0.1μm~100μm。进一步优选包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个上述第一元素、且平均大小为1nm~1μm的多个附着金属沿着凹部或凸部而排列。需要说明的是,附着金属的平均大小的求法通过基于利用TEM或SEM或光学显微镜等的观察,将沿着凹部或凸部而排列的多个附着金属的大小进行平均而算出。若满足这些条件,则磁各向异性容易在一个方向上被诱发,从而优选。另外,将扁平磁性金属粒子压粉化而合成压粉材料时的扁平磁性金属粒子彼此的密合性提高(凹部或凸部带来将粒子彼此粘接的锚环的效果),由此,强度、硬度等机械特性、热稳定性提高,所以优选。为了参考,图16中示出包含附着金属的扁平磁性金属粒子的示意图。图16中示出了附着金属8。另外,图17及图18中示出第1实施方式的扁平磁性金属粒子的扫描型电子显微镜照片的例子。
扁平磁性金属粒子优选在扁平面上进一步具备平均5个以上的多个磁性金属小粒子。图19是具有磁性金属小粒子的扁平磁性金属粒子的示意图。磁性金属小粒子包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素,平均粒径为10nm~1μm。更优选磁性金属小粒子具有与扁平磁性金属粒子同等的组成。通过将磁性金属小粒子设置于扁平面的表面、或使磁性金属小粒子与扁平磁性金属粒子一体化,从而扁平磁性金属粒子的表面成为疑似稍微粗糙的状态,由此,将扁平磁性金属粒子与后述的夹杂相一起进行压粉化时的密合性大大提高。由此,热稳定性、强度、韧性等机械特性变得容易提高。为了最大限度地发挥这样的效果,优选将磁性金属小粒子的平均粒径设定为10nm~1μm,使平均5个以上的磁性金属小粒子与扁平磁性金属粒子的表面即扁平面一体化。需要说明的是,若磁性金属小粒子沿扁平面内的一方向排列,则在扁平面内容易被赋予磁各向异性,容易实现高导磁率和低损耗,因此更优选。磁性金属小粒子的平均粒径可以通过用TEM或SEM或光学显微镜等进行观察而求出。
扁平磁性金属粒子的粒度分布不均可以由变动系数(CV值)定义。即,CV值(%)=[粒度分布的标准偏差(μm)/平均粒径(μm)]×100。可以说CV值越小,则粒度分布不均越小而成为越尖锐的粒度分布。若上述定义的CV值为0.1%~60%,则能够实现低顽磁力、低磁滞损耗、高导磁率、高热稳定性,从而优选。另外,由于不均少,所以还容易实现高的成品率。更优选的CV值的范围为0.1%~40%。
扁平磁性金属粒子的平均厚度优选为10nm~100μm,进一步优选为1μm~100μm。另外,扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值优选为5~10000,进一步优选为10~1000。另外,优选包含扁平面内的平均长度相对于厚度之比为5~10000的粒子,进一步优选包含10~1000的粒子。若厚度薄、长宽比大,则从容易降低涡流损耗的观点出发优选,但另一方面,存在顽磁力稍微变大的倾向。因此,从降低顽磁力的观点出发,优选具有适度的厚度、适度的扁平面内的平均长度相对于厚度之比。关于上述的范围的厚度、扁平面内的平均长度相对于厚度之比,成为在涡流损耗和顽磁力的方面均衡的材料。
所谓厚度是指1个扁平磁性金属粒子中的平均厚度。作为求出厚度的方法,只要是可以求出1个扁平磁性金属粒子中的平均厚度的方法,则其方法不限。例如也可以采用下述方法:用透射电子显微镜(TEM:Transmission Electron Microscopy)或扫描电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscopy)或光学显微镜等对与扁平磁性金属粒子的扁平面垂直的截面进行观察,在所观察的扁平磁性金属粒子的截面中,在扁平面内的方向上选择任意的10个部位以上,测定所选择的各部位中的厚度,采用其平均值。另外,也可以采用下述方法:在所观察的扁平磁性金属粒子的截面中,在扁平面内的方向上,从端部朝向另一端部以等间隔选择10个部位以上(此时,端部及另一端部由于为特殊的部位,所以优选不选择),测定所选择的各部位中的厚度,采用其平均值(图20中具体地示出该情况的厚度的求法)。在任一情况下,测定尽可能多的部位均由于能够取得平均的信息,所以优选。需要说明的是,在截面的轮廓线具有凹凸剧烈、或表面粗糙的轮廓线、在原来的状态下难以求出平均的厚度的情况下,优选将轮廓线用平均的直线或曲线根据情况适当平滑化后进行上述的方法。
另外,所谓平均厚度是指多个扁平磁性金属粒子中的厚度的平均值,与上述的单纯的“厚度”相区别。在求出平均厚度时,优选采用相对于20个以上的扁平磁性金属粒子进行平均而得到的值。另外,以尽可能多的扁平磁性金属粒子作为对象来求出能够取得平均的信息,所以优选。另外,在无法对20个以上的扁平磁性金属粒子进行观察的情况下,优选采用进行尽可能多的扁平磁性金属粒子观察并相对于它们平均而得到的值。从减小涡流损耗的观点出发,扁平磁性金属粒子的平均厚度按照满足10nm~100μm的方式设定,但并不限定于此,也可以进一步薄。
扁平磁性金属粒子的平均长度使用扁平面内的最大长度a、最小长度b以(a+b)/2来定义。关于最大长度a及最小长度b,可以如下那样求出。例如考虑与扁平面外切的长方形中面积最小的长方形。而且,将该长方形的长边的长度设为最大长度a,将短边的长度设为最小长度b。图21(a)-(d)是表示以几个扁平磁性金属粒子为例并通过上述方法求出的最大长度a和最小长度b的示意图。最大长度a及最小长度b与平均厚度同样地可以通过用TEM或SEM或光学显微镜等对扁平磁性金属粒子进行观察来求出。另外,也可以在计算机上进行显微镜照片的图像解析,求出最大长度a及最小长度b。在任一情况下,均优选以20个以上的扁平磁性金属粒子作为对象来求出。另外,以尽可能多的扁平磁性金属粒子作为对象来求出由于取得能够平均的信息,所以优选。另外,在无法对20个以上的扁平磁性金属粒子进行观察的情况下,优选采用进行尽可能多的扁平磁性金属粒子观察并相对于它们平均而得到的值。另外,由于此时优选作为尽可能平均的值而求出,所以优选以将扁平磁性金属粒子均匀分散的状态(以最大长度、最小长度不同的多个扁平磁性金属粒子尽可能随机地分散的状态)进行观察或图像解析。例如优选通过以将多个扁平磁性金属粒子充分混合的状态贴附于胶带上、或使多个扁平磁性金属粒子从上落下并落到下面而贴附于胶带上来进行观察或图像解析。
但是,根据扁平磁性金属粒子,在通过上述的方法求出了最大长度a、最小长度b的情况下,也有成为未掌握本质的求法的情况。例如,在图22那样的情况下,扁平磁性金属粒子成为细长且弯曲的状态,但这种情况下,在本质上,扁平磁性金属粒子的最大长度、最小长度为图22中所示的a、b的长度。像这样,作为最大长度a、b的求法,并非完全一概地决定,基本上通过“考虑与扁平面外切的长方形中面积最小的长方形,将该长方形的长边的长度设为最大长度a,将短边的长度设为最小长度b”方法没有问题,但根据粒子的形状,在通过该方法无法掌握本质的情况下,临机应变地作为掌握本质的最大长度a、最小长度b求出。厚度t由与扁平面垂直方向的长度来定义。扁平面内的平均长度相对于厚度之比A使用最大长度a、最小长度b、厚度t以A=((a+b)/2)/t来定义。
扁平磁性金属粒子的扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值优选为5~10000。这是由于,由此导磁率变大。另外,由于能够提高强磁性共振频率,所以能够减小强磁性共振损耗。
扁平面内的平均长度相对于厚度之比采用平均值。优选采用相对于20个以上的扁平磁性金属粒子进行平均而得到的值。另外,以尽可能多的扁平磁性金属粒子作为对象而求出由于能够取得平均的信息,所以优选。另外,在无法对20个以上的扁平磁性金属粒子进行观察的情况下,优选采用进行尽可能多的扁平磁性金属粒子观察并相对于它们进行平均而得到的值。需要说明的是,例如有粒子Pa、粒子Pb、粒子Pc,在设为各自的厚度Ta、Tb、Tc、扁平面内的平均长度La、Lb、Lc的情况下,平均厚度以(Ta+Tb+Tc)/3来计算,扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值以(La/Ta+Lb/Tb+Lc/Tc)/3来计算。
压粉材料优选包含扁平面内的最大长度a相对于最小长度b之比a/b平均为1~3的粒子,进一步优选包含1~2、更进一步优选1~1.5的粒子。由此,粒子的流动性、填充性提高,可得到高密度的压粉材料。进而,在将粒子压粉化时压曲而被压粉化的情况变少,对粒子的应力容易降低。即,由于应变降低,顽磁力、磁滞损耗降低,并且应力降低,所以热稳定性、强度、韧性等机械特性变得容易提高。
本发明中,所谓“取向”是指扁平磁性金属粒子的扁平面一致为特定的方向的状态。关于扁平磁性金属粒子的扁平面是否一致,对压粉材料中包含的10个以上的扁平磁性金属粒子用扫描电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscopy)等进行观察,求出测定者任意决定的基准面与扁平磁性金属粒子的扁平面所成的角,通过其不均程度来判断。从提高压粉材料相对于离心力等的耐力的观点出发、或提高轴向的导磁率的观点出发,压粉材料中包含的扁平磁性金属粒子的扁平面与基准面所成的角的不均优选调整为±20°的范围。为了容易理解该构成,示意性示出的是图23(a)。图23(a)中,使压粉材料中包含的全部扁平磁性金属粒子的扁平面的法线一致排列在特定的方向上。另外,图23(b)是说明压粉材料中包含的扁平磁性金属粒子的扁平面与基准面所成的角的图。
图23中,示出了压粉材料100、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、基准面RP。
进而,夹杂相优选含有选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个元素。这是由于,由此夹杂相的电阻变高,能够降低压粉材料的涡流损耗。在该观点上,优选夹杂相的电阻比扁平磁性金属粒子高。夹杂相由于将扁平磁性金属粒子包围而存在,所以能够提高扁平磁性金属粒子的耐氧化性、热稳定性,从而优选。其中,含有氧的夹杂相从高的耐氧化性、高的热稳定性的观点出发更优选。夹杂相由于还承担着将扁平磁性金属粒子彼此机械粘接的作用,所以从高强度的观点出发也优选。例如图24中示出了夹杂相20,但夹杂相20的形态并不限定于此。
另外,夹杂相由于还承担着将扁平磁性金属粒子彼此机械粘接的作用,因此优选混合选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维、芳族聚酰胺纤维、PBO纤维、聚芳酯纤维、聚乙烯纤维、聚烯烃纤维、维尼纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维中的至少1种以上的增强材料。
夹杂相相对于压粉材料整体优选包含0.01重量%~80重量%、更优选0.1重量%~40重量%、进一步优选0.1重量%~20重量%的量。若夹杂相的比例过大,则由于承担磁性的扁平磁性金属粒子的比例变小,因此由此压粉材料的饱和磁化、导磁率变小,不优选。相反若夹杂相的比例过小,则扁平磁性金属粒子与夹杂相的接合变弱,从热稳定性、强度等机械特性的观点出发不优选。从饱和磁化、导磁率等磁特性和热稳定性、机械特性的观点出发最佳的夹杂相的比例相对于压粉材料整体为0.01重量%~80重量%、更优选为0.1重量%~40重量%、进一步优选为0.1重量%~20重量%。
另外,夹杂相与扁平磁性金属粒子的晶格失配比例优选为0.1%~50%。由此磁各向异性适度大且容易被赋予,上述的磁特性提高,所以优选。为了将晶格失配设定为上述的范围,可以通过选择夹杂相的组成与扁平磁性金属粒子10的组成的组合来实现。例如fcc结构的Ni的晶格常数为NaCl型结构的MgO的晶格常数为/>两者的晶格失配成为(4.21-3.52)/3.52×100=20%。即,通过将扁平磁性金属粒子的主组成设定为fcc结构的Ni、将夹杂相20设定为MgO,能够将晶格失配设定为20%。通过像这样选择扁平磁性金属粒子的主组成与夹杂相的主组成的组合,能够将晶格失配设定为上述的范围。
综上,根据本实施方式,由于在压粉材料中相对于离心力等的耐力和轴向的导磁率这两者提高,因此能够容易地构成高性能的旋转电机。
需要说明的是,本实施方式的导磁率是不被形状左右的真的导磁率。即,为不受反磁场的影响的真的导磁率。若形状改变则反磁场的影响程度改变,因此有效的导磁率发生变化。然而,真的导磁率是除去了反磁场的影响的导磁率,可以通过形成完全的闭合磁路进行测定来求出。例如,若试样(压粉材料)为环状则由于完全形成闭合磁路,因此容易求出真的导磁率。另外,即使试样(压粉材料)不为环状的情况,也只要如图25中所示的那样,使用磁轭来形成闭合磁路,就可以求出真的导磁率。
在难以准确地测定3方向的导磁率的情况下,也可以在3方向测定顽磁力来推测导磁率。一般而言,顽磁力及导磁率被磁各向异性的大小左右,若磁各向异性小则顽磁力也变小,相反导磁率变大。相反,若磁各向异性大,则顽磁力也变大,相反导磁率变小。因此,顽磁力与导磁率通过磁各向异性存在相关,可以由顽磁力的值来推测导磁率的大小。
顽磁力可以使用振动试样型磁力计(VSM:Vibrating Sample Magnetometer)等来评价。在顽磁力低的情况下,通过使用低磁场单元,还可以测定0.1Oe以下的顽磁力。
但是,即使顽磁力相同,也有导磁率不相同的情况。即使是相同的顽磁力,在与扁平面平行的方向上也因形状磁各向异性的效果而导磁率变大,在与扁平面垂直的方向上导磁率变小,因此在通过顽磁力来求出导磁率的大小的关系的情况下,优选首先通过顽磁力的大小来推测导磁率,在此基础上,然后对压粉材料中包含的扁平磁性金属粒子的形状进行观察,由其形状来估算形状磁各向异性的效果,综合地判断导磁率的大小的关系。
接下来,对本实施方式的旋转电机中使用的压粉材料的制造方法进行说明。首先,准备上述的扁平磁性金属粒子,实施热处理。热处理例如在100℃~1500℃的温度下进行10分钟以上。接着,进行在扁平磁性金属粒子的表面形成绝缘被覆的工序或与夹杂相混合的工序中的至少任一工序后,填充到模具中,例如以100MP~1500MPa的压力进行压缩成型。然后,对于所得到的压粉材料,根据需要实施机械加工后,通过一边施加磁场一边加以热处理(磁场中热处理),从而在主面内赋予磁各向异性。图26是表示本实施方式的压粉材料的制造方法中磁场中热处理的一个例子的示意图。图26是表示沿着规定的曲线使扁平磁性金属粒子的易磁化轴一致的工序的一个例子的示意图。如图26中所示的那样,通过配置磁场发生器,一边施加磁场一边加以热处理,从而能够使压粉材料的内部中包含的多个扁平磁性金属粒子的易磁化轴沿着规定的曲线。磁场发生器不管是永久磁铁还是电磁铁,只要磁通的方向不发生时间变化,则可以是任一者。另外,对扁平磁性金属粒子进行热处理时、填充到模具中时或压缩成型时,施加同样的磁场也是有效的。
本实施方式中的压粉材料由于通过扁平面内的最大长度a相对于最小长度b之比a/b接近1的扁平磁性金属粒子构成,因此即使粒子的填充率高,也能够使易磁化轴沿着规定的曲线一致。图27是用于说明该效果的概念图。图27是表示本实施方式的压粉材料的制造法法中的作用效果的示意图。图27是表示进行图26中所示的工序之后的压粉材料内的扁平磁性金属粒子的图。在图27的左侧所示的图中,由于扁平面内的最大长度a相对于最小长度b之比a/b接近1,因此即使填充率高,也能够使扁平面内的易磁化轴沿着规定的曲线一致。在图27的右侧所示的图中,由于扁平面内的最大长度a相对于最小长度b之比a/b大于3,因此若填充率变高,则旋转受到其他粒子的阻碍,变得难以使扁平面内的易磁化轴沿着规定的曲线一致。另一方面,在仅通过粒子的形状来赋予磁各向异性的情况下,为了使粒子的旋转不受到其他粒子的阻碍,优选降低填充率。
(第2实施方式)
本实施方式的旋转电机为具备转子和定子的旋转电机,所述转子是能以旋转轴作为中心而旋转的转子,其具有沿着转子的旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和设置于第一线圈的至少一部分的周围的第一芯,所述定子与转子相向地配置,其中,第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,第一扁平面内的平均长度相对于平均厚度之比的平均值为5~10000,第一夹杂相存在于多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在第一压粉材料中,第一扁平面相对于第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有第一主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照第一压粉材料的第一主面相对于第一线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式配置。这里,所谓“压粉材料的主面相对于线圈的卷绕方向大致垂直”是指“压粉材料的主面相对于线圈的卷绕方向垂直”、及“压粉材料的主面相对于线圈的卷绕方向处于80度以上且100度以内的范围”。图28是本实施方式的旋转电机的示意图。图28是表示本实施方式的转子中的第一芯的扁平磁性金属粒子的配置例的图。需要说明的是,为了容易理解构成,定子的图示省略。定子示于后述的图29中。
图28中,记载了第一芯22、旋转轴26、转子28、扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、第一线圈40a。
通过设定为这样的构成,由于磁通沿与扁平磁性粒子的扁平面平行的方向流动,因此能够降低涡流损耗。另外,由于压粉材料相对于电磁力等的强度提高,因此能够提供坚固的转子。另外,由于能够降低旋转方向的导磁率,因此能够缩窄磁极间的距离而制成多极化的结构。
另外,本实施方式的旋转电机为具备能以旋转轴作为中心而旋转的转子、和定子的旋转电机,所述定子与转子相向地配置,具有沿着转子的旋转方向卷绕的环状的第2线圈和设置于第二线圈的至少一部分的周围的第二芯,其中,第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,第二扁平面内的平均长度相对于平均厚度之比的平均值为5~10000,第二夹杂相存在于多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在第二压粉材料中,第二扁平面相对于第二压粉材料所具有的第二主面平行地取向,具有第二主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照第二压粉材料的第二主面相对于第二线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式配置。另外,本实施方式的旋转电机为具备能以旋转轴作为中心而旋转的转子、与转子相向地配置且包含至少1个第二芯的定子、和设置于转子与定子之间且沿着转子的旋转方向而卷绕的环状的第二线圈的旋转电机,其中,第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,第二扁平面内的平均长度相对于平均厚度之比的平均值为5~10000,第二夹杂相存在于多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在第二压粉材料中,第二扁平面相对于第二压粉材料所具有的第二主面大致平行地取向,具有第二主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照第二压粉材料的第二主面相对于第二线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式配置。图29是本实施方式的旋转电机的示意图。
在图29中,记载了旋转电机200、转子28、定子30、第二芯34、压粉材料、主面、扁平磁性金属粒子、扁平面、第二线圈40b、旋转轴。
本实施方式的旋转电机为横向磁通型的旋转电机。
通过设定为这样的构成,由于磁通沿与扁平磁性粒子的扁平面平行的方向流动,因此能够降低涡流损耗。另外,由于压粉材料的强度提高,因此能够提供坚固的定子。另外,由于能够降低旋转方向的导磁率,因此能够缩窄磁极间的距离而制成多极化的结构。
需要说明的是,如图29中所示的那样可以在定子的内侧配置转子,也可以在转子的内侧配置定子。
进而,压粉材料优选扁平磁性金属粒子的易磁化轴一致为规定的一方向。进而,优选沿着规定的曲线依次改变相对于轴向的角度而形成。由此,由于能够提高第二芯的导磁率,因此可得到高转矩。
因此,根据本实施方式,能够容易地构成高性能的旋转电机。
(第3实施方式)
将本实施方式中的旋转电机的示意图示于图30中。需要说明的是,为了容易理解构成,将基本单元抽出,省略旋转轴的图示。图30(a)是具备1个定子和2个转子的基本单元的例子。图30(b)是具备2个定子和1个转子的基本单元的例子。通过将这样的基本单元沿轴向排列,从而构成1个旋转电机。基本单元的数目根据设计而定,可以设定为2个以上的任意的整数。通过变更基本单元的数目,能够容易地调整旋转电机的转矩。图30(c)是转子28的在旋转方向上将多个第一芯与多个永久磁铁交替地配置而成的构成的例子。图30(d)图示了定子30的第二芯34中的扁平磁性金属粒子的配置的例子。图30中示出了扁平磁性金属粒子2、扁平面2a、第一芯22、转子28、定子30、永久磁铁32、第二芯34、第二线圈40b、支撑结构体42、压粉材料100。
图30(a)中所示的旋转电机是具备包含第一芯的第一转子、定子和第二转子的旋转电机,所述定子与上述第一转子在轴向上相向配置,且包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将上述线圈的一部分包围的第二芯,所述第二转子是与上述第一转子及上述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,上述定子设置于上述第一转子与上述第二转子之间,其中,上述第一芯或上述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述第一芯的上述压粉材料或上述第三芯的上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
另外,图30(a)中所示的旋转电机是具备包含第一芯的第一转子、定子和第二转子的旋转电机,所述定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将上述线圈的一部分包围的第二芯,所述第二转子是与上述第一转子及上述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,上述定子设置于上述第一转子与上述第二转子之间,其中,上述第二芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述第二芯的上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
另外,图30(a)中所示的旋转电机是具备包含第一芯的第一转子、定子和第二转子的旋转电机,所述定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将上述线圈的一部分包围的第二芯,所述第二转子是与上述第一转子及上述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,上述定子设置于上述第一转子与上述第二转子之间,其中,上述第一芯或上述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述第一芯的上述压粉材料或上述第三芯的上述压粉材料中,在上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成,上述第二芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述第二芯的上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
另外,图30(b)中所示的旋转电机是具备包含第一芯的第一转子、第一定子和第二定子的旋转电机,所述第一定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将上述第一线圈的一部分包围的第二芯,所述第二定子是与上述第一转子及上述第一定子在轴向上相向配置、且包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将上述第二线圈的一部分包围的第三芯的第二定子,上述第一转子设置于上述第一定子与上述第二定子之间,其中,上述第二芯或上述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
另外,图30(b)中所示的旋转电机是具备包含第一芯的第一转子、第一定子和第二定子的旋转电机,所述第一定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将上述第一线圈的一部分包围的第二芯,所述第二定子是与上述第一转子及上述第一定子在轴向上相向配置、且包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将上述第二线圈的一部分包围的第三芯的第二定子,上述第一转子设置于上述第一定子与上述第二定子之间,其中,上述第一芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
另外,图30(b)中所示的旋转电机是具备包含第一芯的第一转子、第一定子和第二定子的旋转电机,所述第一定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将上述第一线圈的一部分包围的第二芯,所述第二定子是与上述第一转子及上述第一定子在轴向上相向配置、且包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将上述第二线圈的一部分包围的第三芯的第二定子,上述第一转子设置于上述第一定子与上述第二定子之间,其中,上述第二芯或上述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的第一压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述第一压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述第一压粉材料的上述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成,上述第一芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的第二压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,在上述第二压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述第二压粉材料的上述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
通过设定为这样的构成,由于磁通沿与扁平磁性粒子的扁平面平行的方向流动,因此能够降低涡流损耗。另外,由于压粉材料相对于旋转时的离心力、电磁力等的强度提高,因此能够提供坚固的旋转电机。由此,由于能够提高压粉材料的导磁率,因此可得到高转矩。
因此,根据本实施方式,能够容易地构成高性能的旋转电机。
本实施方式的旋转电机可以应用于铁道、电动汽车、混合动力汽车等交通系统、电梯、空调等社会系统、机器人、泵、压缩机、送风机等产业系统、火力发电机、水力发电机、风力发电机、原子能发电机、地热发电机等能量系统、洗衣机等家电,能够谋求系统的高效率化。
对本发明的几个实施方式及实施例进行了说明,但这些实施方式是作为例子提出的,并不意图限定发明的范围。这些实施方式可以以其他的各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含在发明的范围、主旨中,同样地包含在权利要求书中记载的发明和其同等范围内。
需要说明的是,可以将上述的实施方式汇总为以下的技术方案。
技术方案1
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子包含第一芯且能以旋转轴作为中心而旋转;和
定子,该定子在上述旋转轴的轴向上与上述转子相向地配置,
上述第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,
上述多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,上述第一扁平面内的平均长度相对于上述平均厚度之比的平均值为5~10000,
上述第一夹杂相存在于上述多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第一压粉材料中,上述第一扁平面相对于上述第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有上述第一主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照上述第一压粉材料的上述第一主面相对于上述旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。
技术方案2
根据技术方案1所述的旋转电机,其中,上述第一芯沿着上述旋转电机的旋转方向具有多个磁凸极部。
技术方案3
根据技术方案1或技术方案2所述的旋转电机,其中,上述转子具有至少1个以上的上述第一芯,上述第一芯与沿着上述旋转电机的旋转方向排列的多个永久磁铁靠近地配置。
技术方案4
根据技术方案3所述的旋转电机,其中,上述多个永久磁铁在上述旋转电机的旋转方向上与上述第一芯交替地配置。
技术方案5
根据技术方案1~技术方案4中任一项所述的旋转电机,其中,上述第一压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致与上述旋转电机的轴向大致平行。
技术方案6
根据技术方案1~技术方案5中任一项所述的旋转电机,其中,上述定子包含第二芯及卷绕于上述第二芯上的线圈,
上述第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,
上述多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,上述第二扁平面内的平均长度相对于上述平均厚度之比的平均值为5~10000,
上述第二夹杂相存在于上述多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第二压粉材料中,上述第二扁平面相对于上述第二压粉材料所具有的第二主面大致平行地取向,具有上述第二主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照上述第二压粉材料的上述第二主面相对于上述旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。
技术方案7
根据技术方案6所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含多个齿部,在上述齿部上述第二压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致为上述旋转电机的轴向。
技术方案8
根据技术方案7所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含将上述多个齿部连结的磁轭部,在上述磁轭部,上述第二压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致为上述旋转电机的旋转方向。
技术方案9
根据技术方案6所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含多个齿部,上述齿部的与上述转子相向的面的附近处的易磁化轴与上述转子的轴向大致平行。
根据技术方案10
根据技术方案9所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含将上述多个齿部连结的磁轭部,在与上述齿部分开的上述磁轭部,上述第二压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致为上述旋转电机的旋转方向。
技术方案11
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子能以旋转轴作为中心而旋转;和
定子,该定子在上述旋转轴的轴向上与上述转子相向地配置且包含第二芯及卷绕于上述第二芯上的线圈,
上述第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,
上述多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,上述第二扁平面内的平均长度相对于上述平均厚度之比的平均值为5~10000,
上述第二夹杂相存在于上述多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第二压粉材料中,上述第二扁平面相对于上述第二压粉材料所具有的第二主面大致平行地取向,具有上述第二主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照上述第二压粉材料的上述第二主面相对于上述旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。
技术方案12
根据技术方案11所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含多个齿部,在上述齿部上述第二压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致为上述旋转电机的轴向。
技术方案13
根据技术方案12所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含将上述多个齿部连结的磁轭部,在上述磁轭部上述第二压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致为上述旋转电机的旋转方向。
技术方案14
根据技术方案11所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含多个齿部,上述齿部的与上述转子相向的面的附近处的易磁化轴与上述转子的轴向大致平行。
技术方案15
根据技术方案14所述的旋转电机,其中,上述第二芯包含将上述多个齿部连结的磁轭部,在与上述齿部分开的上述磁轭部,上述第二压粉材料的主面内的导磁率变得最高的方向一致为上述旋转电机的旋转方向。
技术方案16
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子是能以旋转轴作为中心而旋转的转子,具有沿着上述转子的旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和设置于上述第一线圈的至少一部分的周围的第一芯;和
定子,该定子与上述转子相向地配置,
上述第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,
上述多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,上述第一扁平面内的平均长度相对于上述平均厚度之比的平均值为5~10000,
上述第一夹杂相存在于上述多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第一压粉材料中,上述第一扁平面相对于上述第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有上述第一主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照上述第一压粉材料的上述第一主面相对于上述第一线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式配置。
技术方案17
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子能以旋转轴作为中心而旋转;和
定子,该定子与上述转子相向地配置,具有沿着上述转子的旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和设置于上述第二线圈的至少一部分的周围的第二芯,
上述第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,
上述多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,上述第二扁平面内的平均长度相对于上述平均厚度之比的平均值为5~10000,
上述第二夹杂相存在于上述多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第二压粉材料中,上述第二扁平面相对于上述第二压粉材料所具有的第二主面大致平行地取向,具有上述第二主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照上述第二压粉材料的上述第二主面相对于上述第二线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式配置。
技术方案18
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
定子,该定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将上述线圈的一部分包围的第二芯;和
第二转子,该第二转子是与上述第一转子及上述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,上述定子设置于上述第一转子与上述第二转子之间,
上述第一芯或上述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第一芯的上述压粉材料或上述第三芯的上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
技术方案19
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
定子,该定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将上述线圈的一部分包围的第二芯;和
第二转子,该第二转子是与上述第一转子及上述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,上述定子设置于上述第一转子与上述第二转子之间,
上述第二芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第二芯的上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
技术方案20
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
定子,该定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将上述线圈的一部分包围的第二芯;和
第二转子,该第二转子是与上述第一转子及上述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,上述定子设置于上述第一转子与上述第二转子之间,
上述第一芯或上述第三芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,上述多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述第一扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述第一夹杂相存在于上述多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第一压粉材料中,上述第一扁平面相对于上述第一压粉材料所具有的第一主面平行地取向,具有上述第一主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述第一压粉材料的上述第一主面相对于径向变得大致垂直的方式形成,
上述第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,上述多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述第二夹杂相存在于上述多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第二压粉材料中,上述第二扁平面相对于上述第二压粉材料所具有的第二主面平行地取向,具有上述第二主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述第二压粉材料的上述第二主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
技术方案21
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
第一定子,该第一定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将上述第一线圈的一部分包围的第二芯;和
第二定子,该第二定子与上述第一转子及上述第一定子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将上述第二线圈的一部分包围的第三芯,上述第一转子设置于上述第一定子与上述第二定子之间,
上述第二芯或上述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
技术方案22
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
第一定子,该第一定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将上述第一线圈的一部分包围的第二芯;和
第二定子,该第二定子与上述第一转子及上述第一定子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将上述第二线圈的一部分包围的第三芯,上述第一转子设置于上述第一定子与上述第二定子之间,
上述第一芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述夹杂相存在于上述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述压粉材料中,上述扁平面相对于上述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有上述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述压粉材料的上述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
技术方案23
一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
第一定子,该第一定子与上述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将上述第一线圈的一部分包围的第二芯;和
第二定子,该第二定子与上述第一转子及上述第一定子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将上述第二线圈的一部分包围的第三芯,上述第一转子设置于上述第一定子与上述第二定子之间,
上述第二芯或上述第三芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,上述多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述第一夹杂相存在于上述多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第一压粉材料中,上述第一扁平面相对于上述第一压粉材料所具有的第一主面平行地取向,具有上述第一主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述第一压粉材料的上述第一主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成,
上述第一芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,上述多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,上述第二扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,上述第二夹杂相存在于上述多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在上述第二压粉材料中,上述第二扁平面相对于上述第二压粉材料所具有的第二主面平行地取向,具有上述第二主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照上述第二压粉材料的上述第二主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
技术方案24
根据技术方案1~技术方案5、技术方案16、技术方案18、技术方案20、技术方案21及技术方案23中任一项所述的旋转电机,其中,在上述第一压粉材料中,上述第一扁平磁性金属粒子使上述第一扁平面内的导磁率变得最高的方向一致为规定的一方向。
技术方案25
根据技术方案1~技术方案5、技术方案16、技术方案18、技术方案20、技术方案21及技术方案23中任一项所述的旋转电机,其中,在上述第一扁平磁性金属粒子中,在上述第一扁平面内导磁率变得最高的方向沿着规定的曲线依次改变相对于上述旋转电机的轴向的角度而形成。
技术方案26
根据技术方案6~技术方案15、技术方案17、技术方案19、技术方案20、技术方案22及技术方案23中任一项所述的旋转电机,其中,在上述第二压粉材料中,上述第二扁平磁性金属粒子使上述第二扁平面内的导磁率变得最高的方向一致为规定的一方向。
技术方案27
根据技术方案6~技术方案15、技术方案17、技术方案19、技术方案20、技术方案22及技术方案23中任一项所述的旋转电机,其中,在上述第二扁平磁性金属粒子中,在上述第二扁平面内导磁率变得最高的方向沿着规定的曲线依次改变相对于上述旋转电机的轴向的角度而形成。

Claims (12)

1.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子包含第一芯且能以旋转轴作为中心而旋转;和
定子,该定子在所述旋转轴的轴向上与所述转子相向地配置,
所述第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,
所述多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,所述第一扁平面内的平均长度相对于所述平均厚度之比的平均值为5~10000,
所述第一夹杂相存在于所述多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述第一压粉材料中,所述第一扁平面相对于所述第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有所述第一主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照所述第一压粉材料的所述第一主面相对于所述旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。
2.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子能以旋转轴作为中心而旋转;和
定子,该定子在所述旋转轴的轴向上与所述转子相向地配置且包含第二芯及卷绕于所述第二芯上的线圈,
所述第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,
所述多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,所述第二扁平面内的平均长度相对于所述平均厚度之比的平均值为5~10000,
所述第二夹杂相存在于所述多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述第二压粉材料中,所述第二扁平面相对于所述第二压粉材料所具有的第二主面大致平行地取向,具有所述第二主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照所述第二压粉材料的所述第二主面相对于所述旋转电机的径向变得大致垂直的方式配置。
3.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子是能以旋转轴作为中心而旋转的转子,具有沿着所述转子的旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和设置于所述第一线圈的至少一部分的周围的第一芯;和
定子,该定子与所述转子相向地配置,
所述第一芯包含具备多个第一扁平磁性金属粒子和第一夹杂相的第一压粉材料,
所述多个第一扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第一扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第一磁性金属相,所述第一扁平面内的平均长度相对于所述平均厚度之比的平均值为5~10000,
所述第一夹杂相存在于所述多个第一扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述第一压粉材料中,所述第一扁平面相对于所述第一压粉材料所具有的第一主面大致平行地取向,具有所述第一主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照所述第一压粉材料的所述第一主面相对于所述第一线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式配置。
4.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
转子,该转子能以旋转轴作为中心而旋转;和
定子,该定子与所述转子相向地配置,具有沿着所述转子的旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和设置于所述第二线圈的至少一部分的周围的第二芯,
所述第二芯包含具备多个第二扁平磁性金属粒子和第二夹杂相的第二压粉材料,
所述多个第二扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有第二扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的第二磁性金属相,所述第二扁平面内的平均长度相对于所述平均厚度之比的平均值为5~10000,
所述第二夹杂相存在于所述多个第二扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述第二压粉材料中,所述第二扁平面相对于所述第二压粉材料所具有的第二主面大致平行地取向,具有所述第二主面内的因方向而引起的导磁率差,
所述旋转电机按照所述第二压粉材料的所述第二主面相对于所述第二线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式配置。
5.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
定子,该定子与所述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将所述线圈的一部分包围的第二芯;和
第二转子,该第二转子是与所述第一转子及所述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,所述定子设置于所述第一转子与所述第二转子之间,
所述第一芯或所述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,所述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,所述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,所述夹杂相存在于所述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述第一芯的所述压粉材料或所述第三芯的所述压粉材料中,所述扁平面相对于所述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有所述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照所述压粉材料的所述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
6.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
定子,该定子与所述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的线圈和将所述线圈的一部分包围的第二芯;和
第二转子,该第二转子是与所述第一转子及所述定子在轴向上相向配置、且包含第三芯的第二转子,所述定子设置于所述第一转子与所述第二转子之间,
所述第二芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,所述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,所述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,所述夹杂相存在于所述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述第二芯的所述压粉材料中,所述扁平面相对于所述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有所述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照所述压粉材料的所述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
7.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
第一定子,该第一定子与所述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将所述第一线圈的一部分包围的第二芯;和
第二定子,该第二定子与所述第一转子及所述第一定子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将所述第二线圈的一部分包围的第三芯,所述第一转子设置于所述第一定子与所述第二定子之间,
所述第二芯或所述第三芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,所述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,所述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,所述夹杂相存在于所述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述压粉材料中,所述扁平面相对于所述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有所述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照所述压粉材料的所述主面相对于环状线圈的卷绕方向变得大致垂直的方式形成。
8.一种旋转电机,所述旋转电机具备:
第一转子,该第一转子包含第一芯;
第一定子,该第一定子与所述第一转子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第一线圈和将所述第一线圈的一部分包围的第二芯;和
第二定子,该第二定子与所述第一转子及所述第一定子在轴向上相向配置,包含沿着旋转方向而卷绕的环状的第二线圈和将所述第二线圈的一部分包围的第三芯,所述第一转子设置于所述第一定子与所述第二定子之间,
所述第一芯包含具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相的压粉材料,所述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm~100μm,具有扁平面和包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1个第一元素的磁性金属相,所述扁平面内的平均长度相对于厚度之比的平均值为5~10000,所述夹杂相存在于所述多个扁平磁性金属粒子间,包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1个第二元素,
在所述压粉材料中,所述扁平面相对于所述压粉材料所具有的主面平行地取向,具有所述主面内的因方向而引起的导磁率差,所述旋转电机按照所述压粉材料的所述主面相对于径向变得大致垂直的方式形成。
9.根据权利要求1或权利要求3所述的旋转电机,其中,在所述第一压粉材料中,所述第一扁平磁性金属粒子使所述第一扁平面内的导磁率变得最高的方向一致为规定的一方向。
10.根据权利要求1或权利要求3所述的旋转电机,其中,在所述第一扁平磁性金属粒子中,在所述第一扁平面内导磁率变得最高的方向沿着规定的曲线依次改变相对于所述旋转电机的轴向的角度而形成。
11.根据权利要求2或权利要求4所述的旋转电机,其中,在所述第二压粉材料中,所述第二扁平磁性金属粒子使所述第二扁平面内的导磁率变得最高的方向一致为规定的一方向。
12.根据权利要求2或权利要求4所述的旋转电机,其中,在所述第二扁平磁性金属粒子中,在所述第二扁平面内导磁率变得最高的方向沿着规定的曲线依次改变相对于所述旋转电机的轴向的角度而形成。
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