CN116779271A - 磁性楔及旋转电机 - Google Patents

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Abstract

实施方式的磁性楔具备下述构成：其是介由空隙面使定子与转子对置而成的旋转电机中使用的磁性楔，包含第1构件和设置于上述第1构件与上述空隙面之间的第2构件，上述第1构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第1元素的第1磁性金属相，上述第2构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第2元素的第2磁性金属相，上述第1磁性金属相相对于上述第1构件的比例大于上述第2磁性金属相相对于上述第2构件的比例。

Description

磁性楔及旋转电机
关联申请的引用
本申请以日本专利申请2022-037261(申请日：2022年3月10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磁性楔及旋转电机。
背景技术
通常，旋转电机的线圈绕组被收纳于铁心槽中，通过设置于槽开口部中的楔被支撑固定。对于该楔的材质，一般采用非磁性体，但由于定子铁心及转子铁心间的空隙中的磁阻值变得不连续，因此介由空隙而与楔对置的铁心表面部的磁通分布中产生脉动，高次谐波损耗变大。出于降低该高次谐波损耗的目的，早已提供了具有磁性的楔(磁性楔)。图1是磁性楔的使用状态及磁性楔的效果的示意图。图1中，示出径向间隙型旋转电机作为例子。
图1中，记载了磁性楔100、线圈230、铁心齿250、铁心槽260。
对于磁性楔，例如使用将软磁性材料进行压粉化而形成的磁性楔。但是，存在所述磁性楔的强度不充分这样的问题。此外，例如，在使用电阻低的磁性楔的情况下，存在在频率高的区域中损耗变大、动作频带受到限定的问题。
发明内容
本发明所要解决的课题在于提供低损耗且高强度的磁性楔、及使用了其的旋转电机这点。
用于解决课题的手段
实施方式的磁性楔具备下述构成：其是介由空隙面使定子与转子对置而成的旋转电机中使用的磁性楔，磁性楔包含第1构件和设置于上述第1构件与上述空隙面之间的第2构件，上述第1构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第1元素的第1磁性金属相，上述第2构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第2元素的第2磁性金属相，上述第1磁性金属相相对于上述第1构件的比例大于上述第2磁性金属相相对于上述第2构件的比例。
根据上述构成，可提供低损耗且高强度的磁性楔、及使用了其的旋转电机。
附图说明
图1是磁性楔的使用状态及磁性楔的效果的示意图。
图2是第1实施方式的径向间隙型旋转电机的示意图。
图3是第1实施方式的轴向间隙型旋转电机的示意图。
图4是第1实施方式的磁性楔的示意截面图。
图5是表示第1实施方式的第1构件的一个例子的示意图。
图6A-图6C是表示第1实施方式的第2构件的一个例子的示意图。
图7A-图7C是第1实施方式的磁性楔的示意截面图。
图8A-图8D是说明第1实施方式的磁性体的主表面的示意图。
图9是表示第1实施方式的径向间隙型旋转电机中的磁性楔的使用状态的示意图。
图10是表示第1实施方式的轴向间隙型旋转电机中的磁性楔的使用状态的示意图。
图11是说明第1实施方式的磁性楔的作用效果的图。
图12是表示第2实施方式的径向间隙型旋转电机的一个例子的示意图。
图13是表示第2实施方式的轴向间隙型旋转电机的一个例子的示意图。
图14是表示第2实施方式的发电机的一个例子的示意图。
图15是表示第2实施方式的直线电动机的一个例子的示意图。
符号的说明
2 磁性体(扁平磁性金属粒子)
2a 第1面
2b 第2面
10 析出粒子
20 夹杂相
60 第1烧结部(第1构件)
60a 第1构件
60b 第1构件
60c 第1构件
70 压粉部(第2构件)
72 第1凹部
80 第2烧结部(第3构件)
82 第2凹部
100 磁性楔
110 磁性楔
120 磁性楔
200 旋转电机
200a 径向间隙型旋转电机
200b 轴向间隙型旋转电机
210 转子
220 定子铁心
230 线圈
240 空隙面
250 铁心齿
260 铁心槽
270 定子
280 轴
290 可动元件
RP 基准面
具体实施方式
(第1实施方式)
实施方式的磁性楔具备下述构成：其是介由空隙面使定子与转子对置而成的旋转电机中使用的磁性楔，磁性楔包含第1构件和设置于上述第1构件与上述空隙面之间的第2构件，上述第1构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第1元素的第1磁性金属相，上述第2构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第2元素的第2磁性金属相，上述第1磁性金属相相对于上述第1构件的比例大于上述第2磁性金属相相对于上述第2构件的比例。
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环绕方向(或其切线方向)。而且，“径向”是指与转子的旋转轴正交的方向。
关于“空隙面”，由转子与定子之间的空隙来规定。使用图2及图3，对径向间隙型旋转电机和轴向间隙型旋转电机的“空隙面”进行说明。图2是本实施方式的径向间隙型旋转电机的示意图。图3是本实施方式的轴向间隙型旋转电机的示意图。
图2中，示出了旋转电机200、转子210、定子铁心220、线圈230、空隙面240。
图3中，示出了旋转电机200、转子210、线圈230、空隙面240、铁心齿250、定子270、轴280。
在径向间隙型旋转电机的情况下，如图2中所示的那样，由于定子相对于转子在径向上以规定的间隔相对配置，因此“空隙面”是与以转子的旋转轴作为中心的圆筒面平行的面。因此，径向成为相对于空隙面垂直的方向，轴向和旋转方向成为相对于空隙面平行的方向。
另一方面，在轴向间隙型旋转电机的情况下，如图3中所示的那样，由于定子相对于转子在轴向上以规定的间隔相对配置，因此“空隙面”是与转子的旋转轴正交的面。因此，轴向成为相对于空隙面垂直的方向，旋转方向和径向成为相对于空隙面平行的方向。
在本实施方式的磁性楔中，轴向导磁率、旋转方向导磁率、径向导磁率这3个方向的导磁率优选具有差异。进一步优选作为差异的比例，优选为10％以上，进一步优选为50％以上，进一步优选为100％以上。由此，能够抑制因磁性楔使用而引起的漏磁通的增加，充分享受旋转电机的效率提高的效果，从而优选。此外，通过有效磁通(主磁通)增加，还能够期待旋转电机的转矩提高。
需要说明的是，导磁率的差异的比例以低导磁率作为基准来规定。例如，径向导磁率μr与旋转方向导磁率μθ的差异的比例在旋转方向导磁率低的情况下由(μr-μθ)/μθ×100(％)算出，在径向导磁率低的情况下由(μθ-μr)/μr×100(％)算出。
图4是本实施方式的磁性楔的示意截面图。
磁性楔100具备第1构件(第1烧结部)60和第2构件(压粉部)70。图4中，示出了磁性楔100、第1构件60、第2构件70、线圈230、空隙面240、铁心齿250。
优选第1构件60具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第1元素的第1磁性金属相，上述第1磁性金属相相对于上述第1构件的比例大于上述第2磁性金属相相对于上述第2构件的比例。磁性金属相的比例也可以由SEM-EDX(Scanning ElectronMicroscopy-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析法)、TEM-EDX(Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-raySpectroscopy：透射型电子显微镜-能量色散型X射线分析法)等的组织观察求出，也可以将构件切出来评价VSM(Vibrating Sample Magnetometer：试样振动型磁力计)等的磁特性，由饱和磁化的值来推定磁性金属相的比例。作为一个例子，在包含Fe的构件的情况下，由于Fe的饱和磁化为2.2T，因此例如如果构件的饱和磁化为2.0T，则构件的磁性金属相的比例成为2.0/2.2×100＝约90.9％。此外，也可以将组织观察与磁测量结果并用而综合地进行判断。上述第1磁性金属相的比例优选为上述第1构件60的90％以上，更优选为95％以上。此外，相对密度优选为90％以上，更优选为95％以上。
图5是表示第1实施方式的第1构件的一个例子的示意图。第1构件优选具有包含Ta和C的析出粒子。图5中示出了第1构件60及析出粒子10。通过在磁性材料中包含这样的析出粒子，通过析出强化的机理而强度等机械特性、热稳定性大幅提高。需要说明的是，上述析出粒子优选还包含Co。进一步优选包含Fe和Si中的至少1者，进一步优选包含Fe和Si这两者。此外，优选上述析出粒子包含配置上述析出粒子的母相中所含的元素(例如低于0.1％的明显的杂质元素除外)。通过这些，析出粒子与母相的组成变得相似，因此热稳定性、强度、硬度等机械特性提高，从而优选。
第1构件60优选为烧结材即烧结部(第1烧结部)。第1构件60的制造方法没有特别限定，优选通过通常的烧结方法来制造。更优选可列举出以下那样的方法。
第1工序为成型用的准备的工序。作为例子，制造磁性金属条带，将其进行热处理后粉碎并成型。该情况下，在磁性金属条带的制造中，例如，使用辊骤冷装置、溅射装置等成膜装置进行制造。辊骤冷装置由于适合于大量合成，因此优选。特别是单辊骤冷装置简便，从而优选。此外，在将磁性金属条带进行热处理的情况下，为了容易放入到用于进行热处理的电炉中，也可以将条带切断成适当的尺寸。例如，也可以使用混合器装置等切断成适当的大小。通过进行热处理，粉碎性变得容易提高，从而优选。需要说明的是，热处理的气氛优选低氧浓度的真空气氛下、不活泼气氛下、还原性气氛下，进一步优选H2(氢)、CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)等还原气氛下。作为其理由，是由于即使磁性金属条带发生氧化，通过在还原气氛中实施热处理，也能够将氧化后的金属还原而恢复成金属。由此，还能够将氧化而饱和磁化减少的磁性金属条带还原并恢复饱和磁化。热处理后的磁性金属条带进行粉碎，制造扁平磁性金属粒子。需要说明的是，在本粉碎之前，也可以将磁性金属条带或薄膜使用混合器装置等切断成适当的大小。在本粉碎中，例如通过珠磨机、行星式磨、混合器等粉碎装置进行粉碎。需要说明的是，粉碎装置不特别挑选种类。例如，可列举出行星磨、珠磨机、混合器旋转球磨机、振动球磨机、搅拌球磨机(磨碎机)、喷射磨、离心分离机、或将磨与离心分离组合的方法等。所得到的扁平磁性金属粒子进行成型。例如通过单轴压制成型、热压成型、CIP成型、HIP成型等进行成型。压制压力优选较高，优选为10000kgf/cm2以上。此外，进行1次压制后，进行热处理(例如在H2气氛中1000℃下热处理)，再次进行压制，将这样的操作进行多次(例如2次以上)，这对于致密化(高密度化、饱和磁化提高)而言是优选的。由此，得到成型体。
第2工序是将所得到的成型体进行热处理的工序。此时，优选在真空中进行热处理。此时，在真空中进行热处理时，优选在Ta箔上配置成型体。热处理温度优选1100℃以上，更优选为1200℃以上。真空度优选高，优选为10-1Pa以下，更优选为10-2Pa以下，进一步优选10-3Pa以下。此外，进行热处理的炉内优选在周围配置有碳。通过以上操作，在真空热处理时，Fe、Co、Si等部分地蒸发，同时进行烧结。此时，由于与Si相比Fe、Co容易蒸发(由于蒸气压高)，因此烧结后的组成偏离原料组成(变得稍微富Si、贫Fe、Co)。材料表面与中心部相比，尤其变得稍微富Si、贫Fe、Co。此外，在真空热处理时，Ta从Ta箔扩散到材料中，炉内的碳也逐渐扩散到材料中。以上的行为通过在Ta箔上配置材料、以在炉内配置有碳的状态在真空中在高温下进行热处理而首次发生的。通过以上的真空热处理，在母相中生成Ta-Co-C(包含Fe、Si)的析出粒子。需要说明的是，优选在原料组成中包含Ta、C，但即使不包含于原料组成中，也能够在工艺中摄入Ta、C，生成析出粒子。此外，通过设定适宜的真空度、热处理温度，生成具有Ta3Co3C的立方晶型晶体结构的(包含Fe、Si的)析出粒子。此外，析出粒子相对于母相进行取向，成为晶格失配低的状态。需要说明的是，所得到的成型体(磁性材料)优选通过热处理而适度除去晶格应变。此时的热处理优选在不活泼气氛下、还原性气氛下进行，进一步优选在H2、CO、CH4等还原气氛下进行。
第2构件70设置于第1构件60与空隙面240之间。第2构件70具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第2元素的第2磁性金属相。此外，第2构件70优选具有包含扁平面和第2磁性金属相的多个扁平磁性金属粒子、和存在于扁平磁性金属粒子间且包含选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1种第3元素的夹杂相。上述第2磁性金属相的比例优选为低于上述第2构件70的90％。此外，相对密度优选为低于90％。图6A-图6C是表示第1实施方式的第2构件的一个例子的示意图。示出了磁性体(扁平磁性金属粒子)2及夹杂相20。
上述扁平磁性金属粒子优选在上述扁平面内具有因方向而引起的顽磁力差。因方向而引起的顽磁力差的比例越大越优选，优选为1％以上。更优选顽磁力差的比例为10％以上，进一步优选顽磁力差的比例为50％以上，进一步优选顽磁力差的比例为100％以上。这里所谓的顽磁力差的比例，使用在扁平面内成为最大的顽磁力Hc(max)和成为最小的顽磁力Hc(min)，通过(Hc(max)-Hc(min))/Hc(min)×100(％)来定义。需要说明的是，顽磁力可以使用振动试样型磁力计(VSM)等来评价。在顽磁力低的情况下，通过使用低磁场单元，也能够测定0.1Oe以下的顽磁力。相对于测定磁场的方向，改变扁平面内的方向来进行测定。
需要说明的是，所谓“具有顽磁力差”表示：在沿扁平面内的360度方向施加磁场来测定顽磁力时，存在顽磁力成为最大的方向和顽磁力成为最小的方向。例如，在相对于扁平面内的360度的角度每隔22.5度改变方向来测定顽磁力时，表现出顽磁力差、即表现出顽磁力变得更大的角度和顽磁力变得更小的角度的情况下，设定为“具有顽磁力差”。
第2构件70优选具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相，多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm以上且100μm以下，具有扁平面，上述扁平面内的平均长度相对于上述厚度之比的平均值为5以上且10000以下。
第2构件70优选扁平面相对于第2构件70所具有的平面平行地取向，具有平面内的因方向而引起的顽磁力差。
通过在第2构件70的平面内具有顽磁力差，与基本没有顽磁力差的各向同性的情况相比，成为最小的顽磁力值变小，从而优选。在平面内具有磁各向异性的材料中，根据平面内的方向而顽磁力具有差异，与磁各向同性的材料相比，成为最小的顽磁力值变小。由此磁滞损耗降低，导磁率提高，从而优选。
通过在第2构件70的平面内具有顽磁力差，与基本没有顽磁力差的各向同性的情况相比，成为最小的顽磁力值变小，从而优选。在平面内具有磁各向异性的材料中，根据平面内的方向而顽磁力具有差异，与磁各向同性的材料相比，成为最小的顽磁力值变小。由此磁滞损耗降低，导磁率提高，从而优选。
在第2构件70所具有的平面内(与扁平磁性金属粒子的扁平面平行的平面内)，因方向而引起的顽磁力差的比例越大越优选，优选为1％以上。更优选顽磁力差的比例为10％以上，进一步优选顽磁力差的比例为50％以上，进一步优选顽磁力差的比例为100％以上。这里所谓的顽磁力差的比例，使用在扁平面内成为最大的顽磁力Hc(max)和成为最小的顽磁力Hc(min)，通过(Hc(max)-Hc(min))/Hc(min)×100(％)来定义。
第2构件70优选为压粉材即压粉部。第2构件70的制造方法没有特别限定，优选通过通常的压粉化方法来制造。更优选可列举出以下那样的方法。
第1工序是制造包含选自由Fe、Co、Ni构成的组中的至少1种第1元素的磁性金属条带的工序。本工序例如是使用辊骤冷装置、溅射装置等成膜装置来制作条带或薄膜的工序。此时，在使用成膜装置而制作的成膜法中优选通过磁场中成膜、旋转成膜等而成膜出在膜面内赋予了单轴各向异性的膜。需要说明的是，在使用成膜装置的情况下，由于能够减薄厚度，并且容易成为组织被洗炼的膜，容易引起旋转磁化，因此在制作旋转磁化型的膜的情况下优选使用成膜法。辊骤冷装置由于适合于大量合成，因此在合成大块材料时优选。在辊骤冷装置的情况下，单辊骤冷装置简便，是优选的。
第2工序是将磁性金属条带在50℃以上且800℃以下的温度下进行热处理的工序。本工序中，为了容易放入到用于进行热处理的电炉，也可以将条带切断成适当的尺寸。例如，也可以使用混合器装置等切断成适当的大小。通过进行本工序，在接下来的第3工序即粉碎的工序中，粉碎性变得容易提高，从而优选。需要说明的是，热处理的气氛优选低氧浓度的真空气氛下、不活泼气氛下、还原性气氛下，进一步优选H2(氢)、CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)等还原气氛下。作为其理由，是由于即使磁性金属条带发生氧化，通过在还原气氛中实施热处理，也能够将氧化后的金属还原而恢复成金属。由此，也能够将氧化且饱和磁化减少的磁性金属条带还原而恢复饱和磁化。需要说明的是，若通过热处理而上述磁性金属条带的结晶化显著进行，则特性劣化(顽磁力增加、导磁率降低)，因此优选按照抑制过度的结晶化的方式来选定条件。此外，更优选在磁场中实施热处理。施加的磁场越大越优选，优选施加1kOe以上，进一步优选施加10kOe以上。由此能够使磁性金属条带的面内表现出磁各向异性，能够实现优异的磁特性，因此优选。
第3工序是将热处理后的磁性金属条带粉碎来制造扁平磁性金属粒子的工序。需要说明的是，在本工序中，也可以在本粉碎之前，将磁性金属条带或薄膜使用混合器装置等切断成适当的大小。在本工序中，例如通过珠磨机、行星式磨等粉碎装置来进行粉碎。需要说明的是，粉碎装置不特别挑选种类。例如可列举出行星磨、珠磨机、旋转球磨机、振动球磨机、搅拌球磨机(磨碎机)、喷射磨、离心分离机、或将磨与离心分离组合的方法等。在粉碎时，若一边在0℃以下的温度下冷却一边进行粉碎，则粉碎容易进行，优选。特别优选以液氮温度(77K)、干冰温度(194K)等进行冷却，其中特别是更优选冷却至液氮温度。由此，磁性金属条带容易引起低温脆性，粉碎容易地进行。即，能够不对磁性金属条带施加过度的应力、应变而高效地粉碎，因此优选。但是，即使没有冷却也被充分粉碎的情况也很多，该情况下也可以不进行冷却。
需要说明的是，在第3工序中，不仅单纯地进行粉碎，还组合压延，能够减薄扁平磁性金属粒子的厚度。需要说明的是，在第2工序之前达到规定的厚度的情况下，可以省略用于压延的处理。这里压延可以同时进行，也可以在粉碎后进行压延、或在压延后进行粉碎。该情况下，优选可施加强的重力加速度的装置，例如可以通过行星磨、珠磨机、旋转球磨机、振动球磨机、搅拌球磨机(磨碎机)、喷射磨、离心分离机、或将磨与离心分离组合的方法等来进行。例如，就大功率行星磨装置而言，由于能够简单地施加数十G的重力加速度，因此优选。在大功率行星磨装置的情况下，更优选自转重力加速度的方向与公转重力加速度的方向不是同一直线上的方向而是成为具有角度的方向的倾斜型行星磨装置。就普通的行星磨装置而言，自转重力加速度的方向与公转重力加速度的方向为同一直线上的方向，但就倾斜型行星磨装置而言，由于以容器倾斜的状态进行旋转运动，因此自转重力加速度的方向与公转重力加速度的方向不是在同一直线上而是成为具有角度的方向。由此，功率高效地传递至试样，粉碎、压延化高效地进行，因此优选。此外，若考虑量产性，则优选大量处理容易的珠磨机装置。
优选进行以上的切断和粉碎、压延化(压延根据需要而进行。不需要的情况下不进行)，根据情况反复进行切断和粉碎、压延化，按照成为规定的厚度及长宽比的扁平磁性金属粒子10的方式进行处理。此时，若按照厚度成为10nm以上且100μm以下、更优选成为10nm以上且1μm以下、进一步优选成为10nm以上且100nm以下的方式进行粉碎、压延，则成为容易引起旋转磁化的粒子，优选。
此外，所得到的扁平磁性金属粒子优选通过热处理而适度除去晶格应变。此时的热处理优选按照与第2工序相同的方式以50℃以上且800℃以下的温度进行，热处理的气氛优选低氧浓度的真空气氛下、不活泼气氛下、还原性气氛下，进一步优选H2、CO、CH4等还原气氛下。此外，更优选在磁场中实施热处理。关于它们的理由、详细情况，由于与第2工序的情况相同，因此这里省略说明。
将通过以上的工序而得到的扁平磁性金属粒子与夹杂相一起进行压粉化。例如，通过单轴压制成型、热压成型、CIP成型、HIP成型等来进行成型。此时，若一边施加磁场一边进行成型，则被赋予磁各向异性，因此优选。之后，优选将所得到的成型体进行热处理。此外，在热处理时，为了赋予磁各向异性，优选施加磁场。通过以上操作，能够得到压粉材。
第1构件60的电阻率优选为10-8Ωm以上且低于10-4Ωm。第2构件70的电阻率优选为10-4Ωm以上。需要说明的是，第1构件60及第2构件70的电阻率例如可以通过直流四端子法、直流二端子法等来进行测定。
第1构件60的弯曲强度(3点弯曲强度)优选具有3点弯曲强度为200MPa以上的特性，更优选为300MPa以上，进一步优选为500MPa以上。需要说明的是，第1构件60的弯曲强度及第2构件70的弯曲强度例如可以依据JIS-R1601等标准中规定的3点弯曲试验方法来进行测定。
第1构件60的饱和磁化优选为1.7T以上，更优选为1.8T以上。作为质量饱和磁化，优选为180emu/g以上，更优选为190emu/g以上。需要说明的是，第1构件60的饱和磁化及第2构件70的饱和磁化例如可以通过VSM等来进行测定。
与空隙面240垂直的方向上的第1构件60的膜厚优选为与空隙面240垂直的方向上的磁性楔100的膜厚的30％以上且70％以下。
图7A-图7C是本实施方式的磁性楔的示意截面图。
图7A是本实施方式的磁性楔100的示意截面图。第2构件70优选具有第1凹部72。而且，第1构件60优选设置于第2构件70的第1凹部72上。换言之，第1构件60的一部分优选设置于第1凹部72处。通过设置第1凹部72，能够将第1构件60相对于第2构件70进行固定。因此，变得容易在旋转电机200内安装磁性楔100。
这里，在图7A中所示的磁性楔100的情况下，例如通过磁通沿相对于空隙面240垂直的方向流动，从而沿消除所述磁通的流动的方向，例如如图7A中所示的那样，在第1构件60中产生涡流。若太强的涡流流动，则第1构件60的发热量变多(损耗变大)，因此成为问题。
图7B是作为本实施方式的变形例的磁性楔110的示意截面图。磁性楔110具有多个第1构件60a、第1构件60b及第1构件60c。而且，第1构件60a、第1构件60b及第1构件60c沿与空隙面240平行的图7B的方向设置。由此，与磁通垂直的方向上的各个第1构件60a、60b或60c所占的面积与图7A中所示的第1构件60的情况相比变小。因此，能够减小各个第1构件60a、60b及60c中产生的涡流的大小。因此，能够减小作为第1构件60整体的发热量(能够减小损耗)。
图7C是作为本实施方式的变形例的磁性楔120的示意截面图。
磁性楔120优选进一步具备设置于第1构件60与第2构件70之间、且具有第2凹部82的第3构件80。这里，第2构件70优选具有设置于第1构件60与第2构件70之间的第1凹部72。进而，第2凹部82优选设置于第1构件60与第3构件80之间。进而，优选第3构件80的一部分设置于第1凹部72处，第1构件60的一部分设置于第2凹部82处。进而，第3构件80优选为烧结部(第2烧结部)。这是由于：第1构件60的强度由于比第2构件70的强度高，因此在每次反复旋转电机的制造作业时，第1凹部72(第2构件70)发生磨损。于是，在第1凹部72处设置作为烧结部(第2烧结部)的第3构件80的一部分，进而，将第1构件60的一部分设置于第3构件的第2凹部82处。由此，关于更频繁地反复拆卸的第1构件60，与作为烧结部(第2烧结部)的第3构件80的接触/非接触反复进行。换言之，关于更频繁地反复拆卸的第1构件60，可抑制与作为压粉部的第2构件70的反复的接触/非接触。由此，能够抑制第1凹部72(第2构件)的磨损。
磁性楔包含具有主表面的平面型结构的磁性体。作为平面型结构的磁性体，磁性体包含选自由扁平粒子、薄带(条带)、薄膜、厚膜、及板状构件构成的组中的至少1种。扁平粒子为呈扁平状(flaky，flatened)的形状(flaky shape，flatened shape)的扁平粒子(flaky particle、flatened particle)。薄带(条带)是指厚度为几μm左右～百μm左右的条带状的构件，薄膜是指厚度为几nm左右～十μm左右的薄的膜，厚膜是指厚度为几μm左右～几百μm左右的厚的膜，板状构件是指厚度为百μm左右～几百mm左右的板状的构件，但并不严密地进行区别，此外，也可以稍微脱离厚度范围。对于任一者，都优选上述主表面内的平均长度(使用最大长度a、最小长度b，通过(a+b)/2来定义。详细情况在下文叙述)大于厚度。需要说明的是，上述的厚度范围及区分到底是一个目标，包括外观、形状等信息在内综合地判断磁性体是否包含扁平粒子、薄带(条带)、薄膜、厚膜、板状构件中的任一者。
需要说明的是，磁性体中的“主表面”是平面型的结构中的相当于平面的面。图8A-图8D是说明本实施方式的磁性体的主表面的示意图。例如，在棱柱的情况下如图8A中所示的那样是面积最广的面、或与其相对的面为主表面。在棱柱的情况下，第1面2a或第2面2b为主表面。在圆柱的情况下如图8B中所示的那样是指底面。在圆柱的情况下，第1面2a或第2面2b为主表面。在扁平椭圆体的情况下如图8C中所示的那样面积变得最广的截面为主表面。在扁平椭圆体的情况下，第1面2a为主表面。在长方体的情况下如图8D中所示的那样是指面积最广的面。在长方体的情况下，第1面2a或第2面2b为主表面。即，在扁平粒子的情况下是指扁平面，在薄带(条带)、板的情况下是指板面，在薄膜、厚膜的情况下是指膜面。将图8A的棱柱、图8B的圆柱、图8C的扁平椭圆体中面积最广的面设定为第1面2a。而且，第2面2b设定为与第1面2a相对的面。主表面为第1面2a或第2面2b。在磁性体为扁平磁性金属粒子的情况下，主表面为扁平磁性金属粒子的扁平面。
此外，主表面内的平均长度优选大于厚度。进一步优选主表面内的平均长度相对于厚度之比优选为5以上。由此，磁性楔的导磁率变得容易产生差异(各向异性变大)，因此优选。从低损耗化的观点出发，也能够降低涡流损耗，因此优选。
主表面内的平均长度使用最大长度a、最小长度b，通过(a+b)/2来定义。关于最大长度a及最小长度b，如下那样操作来求出。相对于主表面的轮廓线的各点的切线沿垂直的方向画线，测量至与对面侧的轮廓线相交的点为止的长度。在轮廓线上的全部的点处进行该操作，决定最大长度a和最小长度b。厚度t通过与主表面垂直方向的长度来定义。此外，主表面内的平均长度相对于厚度之比使用最大长度a、最小长度b、厚度t，通过((a+b)/2)/t来定义。
从抑制漏磁通的观点出发，磁性体优选按照相对于空隙面大致垂直的方式配置。也可以存在与磁性体的一部分不垂直的情况，但一半以上的磁性体的主表面相对于与空隙面垂直的面落入±20°的范围内是本实施方式中的“大致垂直”的定义，优选满足本定义的“大致垂直”。更优选一半以上的磁性体的主表面相对于与空隙面垂直的面落入±10°的范围内。通过设定为这样的构成，磁性楔的导磁率在相对于空隙面垂直的方向上变高且在平行的方向上变低，因此能够抑制因磁性楔使用而引起的漏磁通的增加，充分享受旋转电机的效率提高的效果，优选。此外，能够增加有效磁通(主磁通)，提高旋转电机的转矩。
需要说明的是，本实施方式的导磁率是不受形状左右的真实导磁率。即，是不受退磁场的影响的真实导磁率。由于若形状发生改变则退磁场的影响程度发生改变，因此有效的导磁率发生变化。然而，真实导磁率是除去了退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，如果试样(磁性楔)为环状则完全形成闭合磁路，因此容易求出真实导磁率。此外，即使是试样(磁性楔)不为环状的情况下，如果使用磁轭来形成闭合磁路，则也能够求出真实导磁率。通过使用磁轭，在3个方向上分别形成闭合磁路，由此，能够求出3个方向各自的真实导磁率。然而，有时难以准确地测定轴向导磁率μz、旋转方向导磁率μθ、径向导磁率μr这3个方向的导磁率。该情况下，也可以在3个方向上测定顽磁力来推测导磁率。一般而言，顽磁力、及导磁率受到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，则顽磁力变大，相反导磁率变小。因此，顽磁力与导磁率介由磁各向异性而相关，可以由顽磁力的值来推测导磁率的大小。
但是，即使顽磁力相同，也存在导磁率不同的情况，因此需要注意。例如，即使是相同的顽磁力，在磁性楔中所含的磁性体的形状具有棒状的形状的情况下，在与棒平行的方向上通过形状磁各向异性的效果而导磁率变大，在与棒垂直的方向上导磁率变小。此外，即使是相同的顽磁力，在磁性楔中所含的磁性体的形状具有扁平状的形状的情况下，在与扁平面平行的方向上通过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。由于以上的事实，在由顽磁力来求出导磁率的大小的关系的情况下，也可以在最初通过顽磁力的大小来推测导磁率的基础上，之后，对磁性楔中所含的磁性体的形状进行观察，由其形状来估算形状磁各向异性的效果，综合地求出导磁率的大小的关系。
优选按照径向导磁率μr与旋转方向导磁率μθ及轴向导磁率μz相比变高的方式配置磁性体。这在径向间隙型旋转电机的情况下特别优选。关于该效果，使用图9进行详细说明。图9是表示本实施方式的径向间隙型旋转电机中的磁性楔的使用状态的示意图。相对于径向间隙型旋转电机，磁性楔按照将在旋转方向上空开规定的间隔而配置的铁心齿间桥接的方式安装，将沿着轴向延伸的槽开口部堵塞。
因此，从降低介由磁性楔在铁心齿间流动的漏磁通的观点出发，优选旋转方向导磁率μθ比径向导磁率μr低。另一方面，从降低从空隙端部向轴向铁心外侧流动的漏磁通的观点出发，优选轴向导磁率μz比径向导磁率μr低。
汇总的话，通过按照径向导磁率μr与旋转方向导磁率μθ及轴向导磁率μz相比变高的方式配置上述磁性体，能够将漏磁通的增加抑制到最小限，从而优选。由此，能够充分享受由磁性楔使用带来的旋转电机的效率提高的效果。进一步优选按照径向、旋转方向、轴向的顺序导磁率变高(成为径向导磁率μr>旋转方向导磁率μθ>轴向导磁率μz)。若旋转方向导磁率μθ比轴向导磁率μz大，则从铁心齿介由楔向空隙侧通过的磁通增加，此外能够降低高次谐波损耗，因此优选。即，能够进一步提高由磁性楔使用带来的旋转电机的效率。
图9中，在铁心槽中，磁性楔充满线圈与铁心表面之间的全部的空间，但未必需要充满全部。磁性楔所占的空间也可以为线圈与铁心表面之间的一部分。
图9中，示出了磁性楔100、线圈230、铁心齿250。图9将第1构件60、第2构件70及第3构件80汇总作为磁性楔100而示意性汇总示出。优选第1构件、第2构件、第3构件全部具有上述的导磁率的关系，但即使任一个或任两个具有上述的导磁率的关系也优选。
优选按照轴向导磁率μz比旋转方向导磁率μθ及径向导磁率μr高的方式配置磁性体。这在轴向间隙型旋转电机的情况下特别优选。关于该效果，使用图10进行详细说明。图10是表示轴向间隙型旋转电机中的磁性楔的使用状态的示意图。相对于轴向间隙型旋转电机，磁性楔按照将在旋转方向上空开规定的间隔而配置的铁心齿间桥接的方式安装，将沿着径向延伸的槽开口部堵塞。
图10中，示出了磁性楔100、线圈230、铁心齿250。图10将第1构件60、第2构件70及第3构件80汇总作为磁性楔100而示意性汇总示出。
因此，从降低介由磁性楔而在铁心齿间流动的漏磁通的观点出发，优选旋转方向导磁率μθ比轴向导磁率μz低。另一方面，从降低从空隙端部向径向铁心外侧流动的漏磁通的观点出发，优选径向导磁率μr比轴向导磁率μz低。
汇总的话，通过按照轴向导磁率μz比旋转方向导磁率μθ及径向导磁率μr高的方式配置上述磁性体，能够将漏磁通的增加抑制为最小限，从而优选。由此，能够充分享受由磁性楔使用带来的旋转电机的效率提高的效果。进一步优选按照轴向、旋转方向、径向的顺序导磁率变高(成为轴向导磁率μz>旋转方向导磁率μθ>径向导磁率μr)。若旋转方向导磁率μθ比径向导磁率μr大，则从铁心齿介由楔向空隙侧通过的磁通增加，此外，能够降低高次谐波损耗，因此优选。即，能够进一步提高由磁性楔使用带来的旋转电机的效率。
需要说明的是，优选第1构件、第2构件、第3构件全部具有上述的导磁率的关系，但即使任一个或任两个具有上述的导磁率的关系也优选。
需要说明的是，作为适于降低介由磁性楔在铁心齿间流动的漏磁通的磁性体的配置状态，优选磁性体的主表面按照相对于旋转方向大致垂直的方式进行取向而配置。这在径向间隙型旋转电机和轴向间隙型旋转电机这两者的情况下优选。通过设定为这样的构成，能够大幅降低介由磁性楔在铁心齿间流动的漏磁通。由此，能够充分享受由磁性楔使用带来的旋转电机的效率提高的效果。
上述磁性体优选根据主表面内的方向而导磁率具有差异。更优选磁性体的导磁率变得最高的方向(易磁化轴向)向一个方向统一。通过设定为这样的构成，磁性楔的导磁率变得容易产生差异(各向异性变大)，因此优选。进一步优选磁性体的易磁化轴向向与空隙面垂直的方向统一。即，在径向间隙型旋转电机的情况下，优选磁性体的易磁化轴向向径向统一，在轴向间隙型旋转电机的情况下，优选磁性体的易磁化轴向向轴向统一。通过设定为这样的构成，磁性楔的导磁率变得容易具有在相对于空隙面垂直的方向上高且在平行的方向上低的各向异性。由此，能够抑制因磁性楔使用而引起的漏磁通的增加，能够充分享受旋转电机的效率提高的效果，优选。此外，能够增加有效磁通(主磁通)，提高旋转电机的转矩。
磁性体优选包含选自由扁平粒子、薄带(条带)、薄膜、厚膜及板状构件构成的组中的至少一者。通过设定为这样的构成，制造变得容易，制造成品率提高，能够降低制造成本。磁性体特别优选为薄带(条带)、或板状构件。这是因为制造变得容易，制造成品率提高，特别能够降低制造成本。
磁性体特别优选为扁平粒子。通过设定为这样的构成，能够降低磁性楔中产生的涡流损耗。由此，能够充分享受由磁性楔使用带来的旋转电机的效率提高的效果。此外在制造复杂的形状的磁性楔的情况下，由于仅将粉凝结，因此制造变得容易，制造成品率提高，能够降低制造成本。
磁性体优选含有选自由铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)构成的组中的至少1种磁性元素，厚度为10nm以上且100μm以下，主表面内的平均长度相对于厚度之比为5以上且10000以下。在磁性体为扁平粒子的情况下，是呈扁平状(flaky，flatened)的形状(flaky shape，flatened shape)的扁平粒子(flaky particle、flatened particle)。
磁性体包含Fe、Co，Co的量相对于Fe与Co的合计量优选为10原子％以上且60原子％以下，进一步优选为10原子％以上且40原子％以下。由此磁各向异性适度大且容易被赋予，因此优选。此外，Fe-Co系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，优选。
磁性体优选包含选自由Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn及稀土类元素构成的组中的至少1种非磁性金属。由此，能够提高上述磁性体的热稳定性、耐氧化性。其中，Al、Si由于容易与作为磁性体的主要成分的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。
磁性体的厚度、及主表面内的平均长度相对于厚度之比可以通过对磁性体用透射电子显微镜(TEM：Transmission Electron Microscopy)或扫描电子显微镜(SEM)进行观察来求出，采用10个以上的值的平均值。
磁性体的厚度优选为10nm以上且100μm以下，进一步优选为1μm以上且100μm以下。此外，主表面内的平均长度相对于厚度之比优选为5以上且10000以下，进一步优选为10以上且1000以下。在磁性楔中包含多个磁性体的情况下，优选对于各个磁性体求出厚度及主表面内的平均长度相对于厚度之比，其平均值落入上述范围内。若厚度薄、主表面内的平均长度相对于厚度之比大，则从容易降低涡流损耗的观点出发优选，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、适度的主表面内的平均长度相对于厚度之比。在上述的范围的厚度、主表面内的平均长度相对于厚度之比下，就涡流损耗和低顽磁力(能够实现低磁滞损耗)的方面而言，成为平衡良好的材料。
优选在磁性体之间具有含有选自由氧(O)、碳(C)、氮(N)及氟(F)构成的组中的至少1种元素的夹杂相。这是因为，由此，夹杂相的电阻变高，能够降低磁性楔的涡流损耗。在该观点中，优选夹杂相的电阻比磁性体高。夹杂相由于将磁性体包围而存在，因此能够提高扁平粒子的耐氧化性、热稳定性，优选。其中包含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。夹杂相由于还承担将磁性体彼此机械地粘接的作用，因此从高强度的观点出发也优选。
此外，夹杂相由于还承担将磁性体彼此机械地粘接的作用，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。
此外，在本实施方式的磁性楔中，通过在磁性楔的内部配设非磁性体，能够降低旋转方向的导磁率，谋求介由磁性楔在铁心齿间流动的漏磁通的进一步的降低。
此外，本实施方式的磁性楔通过将磁性楔的表面用树脂覆盖，能够进一步提高磁性楔的机械强度。该情况下，树脂没有特别限定，但可使用聚酯系树脂、聚乙烯系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇树脂、聚丁二烯系树脂、特氟隆系树脂、聚氨酯树脂、纤维素系树脂、ABS树脂、腈-丁二烯系橡胶、苯乙烯-丁二烯系橡胶、有机硅树脂、其他的合成橡胶、天然橡胶、环氧树脂、酚醛树脂、烯丙基树脂、聚苯并咪唑树脂、酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、或它们的共聚物。特别优选包含耐热性高的有机硅树脂、聚酰亚胺树脂。
接着，对本实施方式的效果进行说明。
图11是说明本实施方式的作用效果的图。图11的左侧中所示的图是作为实施例的在空隙侧配置第2构件70的情况的图。换言之，图11的左侧中所示的图是作为实施例的在第1构件60与空隙面240之间配置第2构件70的情况的图。图11的右侧中所示的图是作为比较例的在空隙侧配置第1构件(烧结部)60的情况的图。换言之，图11的右侧中所示的图是作为比较例的在第2构件70与空隙面240之间配置第1构件60的情况的图。任一图都设定为在横轴中使第1构件60的膜厚的比例由0(磁性楔100的全部由第2构件70构成的情况)变化至1(磁性楔100的全部由第1构件60构成的情况)为止的情况。
其中，第2构件70与第1构件60相比电阻率高，与第1构件60相比弯曲强度低，与第1构件60相比饱和磁化低。具体而言，关于第1构件60，磁化设定为1.86T，比导磁率设定为500，电阻率设定为10-7Ωm，弯曲强度设定为670MPa。磁性金属相的比例为95Vol％。此外，关于第2构件70，磁化为1T，比导磁率为120，电阻率为10-3Ωm，弯曲强度为90MPa。磁性金属相的比例为50Vol％。
首先，在实施例(在空隙侧配置第2构件70的情况)中，关于从高效化的观点考虑重要的“高次谐波磁通”，在第1构件60的膜厚为磁性楔的膜厚的20％以上的情况下，变得充分小，得到优选的结果。此外，关于从高效化的观点考虑重要的“磁性楔的涡流损耗”，在第1构件60的膜厚为磁性楔的膜厚的70％以下的情况下，涡流损耗变得充分小，得到优选的结果。从高效化的观点考虑，需要降低“高次谐波磁通”和“磁性楔的涡流损耗”这两者，因此，由上述的结果获知，需要将第1构件60的膜厚设定为磁性楔的膜厚的20％以上且70％以下。另一方面，关于从高可靠性的观点考虑重要的“磁性楔的耐载荷”，在第1构件60的膜厚为30％以上的情况下，耐载荷充分高，得到优选的特性。由以上的事实获知，为了兼顾高效化和高可靠性(兼顾低损耗和高耐载荷)，需要将第1构件60的膜厚设定为磁性楔的膜厚的30％以上且70％以下。
与此相对，在比较例(在空隙侧配置第1构件60的情况)中，关于从高效化的观点考虑重要的“高次谐波磁通”，在第1构件60的膜厚为磁性楔的膜厚的约5％以上的情况下，变得充分小，得到优选的结果。此外，关于从高效化的观点考虑重要的“磁性楔的涡流损耗”，在第1构件60的膜厚低于磁性楔的膜厚的约5％的情况下，涡流损耗变得充分小，得到优选的结果。从高效化的观点考虑，需要降低“高次谐波磁通”和“磁性楔的涡流损耗”这两者，但获知同时降低两者是苛刻的。获知在比较例的情况下，在空隙侧配置有第1构件60，与实施例相比，即使第1构件60的膜厚小，也容易降低高次谐波磁通，但电阻率低，涡流损耗急剧增加，该影响大，难以同时有效地降低“高次谐波磁通”和“磁性楔的涡流损耗”这两者。需要说明的是，关于从高可靠性的观点考虑重要的“磁性楔的耐载荷”，在第1构件60的膜厚为30％以上的情况下，耐载荷充分变高这点与实施例相同。由以上的事实获知，在比较例中，与实施例不同，难以兼顾高效化和高可靠性(兼顾低损耗和高耐载荷)。
根据以上内容，磁性楔100优选设置第1构件60、并在第1构件60与空隙面240之间设置第2构件70。此外，第2构件70的电阻率优选比第1构件60高，第1构件60的弯曲强度优选比第2构件70的弯曲强度高，第1构件60的饱和磁化优选比第2构件70的饱和磁化高。此外，与空隙面240垂直的方向上的第1构件60的膜厚优选为与空隙面240垂直的方向上的磁性楔100的膜厚的30％以上且70％以下。
而且，第1构件60的电阻率为10-8Ωm以上且低于10-4Ωm，第2构件70的电阻率为10-4Ωm以上，第1构件60的弯曲强度优选为200MPa以上，更优选为300MPa以上，进一步优选为500MPa以上。此外，第1构件60的饱和磁化优选为1.7T以上，更优选为1.8T以上。由此，可得到低损耗且高强度的磁性楔。
上述第1磁性金属相相对于第1构件60的比例优选大于上述第2磁性金属相相对于上述第2构件的比例。这是因为能够容易地满足上述的电阻率、弯曲强度及饱和磁化。
优选第1构件60为作为烧结材的烧结部，第2构件70为作为压粉材料的压粉部。这是因为能够容易地满足上述的电阻率、弯曲强度及饱和磁化。
根据本实施方式的磁性楔，能够得到低损耗且高强度的磁性楔。
(第2实施方式)
本实施方式的旋转电机的特征在于，其具备第1实施方式的磁性楔。因此，关于与第1实施方式重复的内容，省略记载。本说明书中，所谓旋转电机是指包含电动机(motor)、发电机(generator)、及根据需要发挥电动机及发电机这两者的功能的电动机/发电机中的任一者的概念。
本实施方式的径向间隙型电动机的特征在于，将具有主表面的磁性体按照主表面相对于空隙面大致垂直的方式配置，具有对轴向导磁率、旋转方向导磁率、径向导磁率这3个方向的导磁率赋予了差异的磁性楔。
图12是表示本实施方式的径向间隙型旋转电机的一个例子的示意图。图12是本实施方式的径向间隙型电动机的一个例子。径向间隙型旋转电机具有转子、和相对于该转子在径向上具有规定的空隙而相对配置的定子。图12中，转子配置于定子的内侧，但也可以配置于外侧。转子具备转子铁心和轴，按照可旋转的方式被支撑。另一方面，定子具备定子铁心、插置于定子铁心的槽中的励磁线圈、和保持于槽开口部的楔槽中的磁性楔。图12中，示出了该磁性楔按照径向导磁率μr比旋转方向导磁率μθ及轴向导磁率μz高的方式配置的情况作为一个例子，但并不限定于此。
像这样在磁性楔中，通过使轴向导磁率μz、旋转方向导磁率μθ、径向导磁率μr这3个方向的导磁率具有差异，能够抑制漏磁通的增加，同时能够谋求转子表面部中产生的高次谐波损耗的降低。此外，通过空隙的磁通增加，因此径向间隙型电动机的转矩增大。通过以上的损耗降低效果和转矩增加效果中的任一者或两者，能够实现高效化。
作为铁心的材料，可以采用磁性薄板的叠片铁心、将磁性粒子压缩成形而得到的压粉铁心、铁氧体磁芯等中的任一者。
特别是在采用了磁性薄板的叠片铁心的径向间隙型电动机中，在将磁性楔中所含的磁性体的主表面与形成叠片铁心的磁性薄板的主表面平行地配置的情况下，能够降低涡流损耗，因此特别优选。
此外，作为径向间隙型电动机，可以是在转子中具备导体的电动机(感应电动机)、具备永久磁铁的电动机(永久磁铁电动机)、具备磁性体的电动机(磁阻电动机)中的任一者。
本实施方式的轴向间隙型电动机的特征在于，将具有主表面的磁性体按照主表面相对于空隙面大致垂直的方式配置，具有对轴向导磁率、旋转方向导磁率、径向导磁率这3个方向的导磁率赋予了差异的磁性楔。
图13是表示本实施方式的轴向间隙型旋转电机的一个例子的示意图。图13是本实施方式的轴向间隙型电动机的一个例子。轴向间隙型电动机具有转子、和相对于该转子在轴向上空开规定的空隙而相对配置的定子，定子中具备定子铁心、插置于定子铁心的槽中的励磁线圈、和保持于槽开口部的楔槽中的磁性楔。图13中，示出了该磁性楔按照轴向导磁率μz比径向导磁率μr及旋转方向导磁率μθ高的方式配置的情况作为一个例子，但并不限定于此。像这样在磁性楔中，通过使轴向导磁率μz、旋转方向导磁率μθ、径向导磁率μr这3个方向的导磁率具有差异，能够抑制漏磁通的增加，同时能够谋求转子表面部中产生的高次谐波损耗的降低。此外，由于通过空隙的磁通增加，因此轴向间隙型电动机的转矩增大。通过以上方案，能够实现高效化。
图13中，转子配置于两个定子之间，但也可以配置于1个定子的一侧或两侧。
作为铁心的材料，可以采用磁性薄板的叠片铁心、将磁性粒子进行压缩成形而得到的压粉铁心、铁氧体磁芯等中的任一者。特别是在采用了磁性薄板的叠片铁心的轴向间隙型电动机中，在将磁性楔中所含的磁性体的主表面与形成叠片铁心的磁性薄板的主表面平行地配置的情况下，能够降低涡流损耗，因此特别优选。
本实施方式的发电机的特征在于，将具有主表面的磁性体按照主表面相对于空隙面大致垂直的方式配置，具有在轴向、旋转方向、径向这3个方向上对导磁率赋予了差异的磁性楔。
图14是表示本实施方式的发电机的一个例子的示意图。发电机通常具有在转子铁心的槽中收纳励磁线圈的转子(此外，也可以采用以永久磁铁作为励磁源的转子)、和在定子铁心的槽中收纳电枢线圈的定子，通过使转子旋转并且使上述励磁线圈中流过励磁电流，从而在上述电枢线圈中发出电力。转子具备转子铁心、插置于转子铁心的槽中的励磁线圈、和保持于槽开口部的楔槽中的磁性楔，通过轴承按照可旋转的方式被支撑。图14中，示出了该磁性楔按照径向导磁率μr比旋转方向导磁率μθ及轴向导磁率μz高的方式配置的情况作为一个例子，但并不限定于此。
像这样在磁性楔中，通过使轴向导磁率μz、旋转方向导磁率μθ、径向导磁率μr这3个方向的导磁率具有差异，能够抑制漏磁通的增加，同时能够降低定子表面部中产生的高次谐波损耗。此外，由于通过空隙且与电枢线圈交链的磁通增加，因此电枢线圈中诱发的发电电压增大。通过以上方案，能够实现高效化。
图14中，在转子铁心的槽开口部中配置了磁性楔，但也可以配置于定子铁心的槽开口部中。此外，在图中，示出了在转子中具备励磁线圈的绕组式的发电机，但也可以是在转子中具备永久磁铁的永久磁铁式的发电机。该情况下，磁性楔配置于定子铁心的槽开口部中。
作为铁心的材料，可以采用磁性薄板的叠片铁心、将磁性粒子进行压缩成形而得到的压粉铁心、铁氧体磁芯等中的任一者。特别是在采用了磁性薄板的叠片铁心的发电机中，在将磁性楔中所含的磁性体的主表面与形成叠片铁心的磁性薄板的主表面平行地配置的情况下，能够降低涡流损耗，因此特别优选。
由于直线电动机为将径向间隙型电动机展开而制成平板状的结构的电动机，因此也可以将本发明的磁性楔应用于直线电动机。即，定子也可以具备定子铁心和插置于定子铁心的槽中的励磁线圈，并在槽开口部中设置磁性楔。图15是表示本实施方式的直线电动机的一个例子的示意图。在直线电动机中，可动元件的前进方向、与可动元件的前进方向成直角的方向、相对于定子铅直的方向分别对应于径向间隙型电动机的旋转方向、轴向、径向。
此时，作为磁性楔的磁特性，如图15中所示的那样，在磁性楔中，优选对相对于定子铅直的方向的导磁率μz、可动元件的前进方向的导磁率μx、与前进方向成直角的方向的导磁率μy这3个方向的导磁率赋予差异。在图15中，按照相对于定子铅直的方向的导磁率μz比可动元件的前进方向的导磁率μx及与前进方向成直角的方向的导磁率μy高的方式配置，但并不限定于此。由此，能够抑制漏磁通的增加，同时能够谋求在可动元件表面部中产生的高次谐波损耗的降低。此外，由于通过空隙的磁通增加，因此直线电动机的推力提高。通过以上方案，能够实现高效化。图15中示出了可动元件290。
根据本实施方式的旋转电机，能够抑制因磁性楔使用而引起的漏磁通的增加，有效地缓和铁心表面部中的磁通分布的脉动，因此能够实现高效化。
本实施方式的旋转电机的槽形状也可以为半闭槽(或半闭口槽)，但优选开放槽(或开口槽、open slot)。此时，能够大幅降低高次谐波损耗，优选。
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化。特别是在产业用的大容量机中，对于槽形状一般采用开放槽，因此优选具备第1实施方式的磁性楔。此外，在铁道用的主电动机中，从耐受高电压和振动的必要性出发，使用模绕线圈，对于槽形状采用开放槽，因此优选具备第1实施方式的磁性楔。
特别是在铁道中，由于旋转电机的损耗占铁道行驶时的消耗电力量的约一半，因此由旋转电机的损耗降低带来的高效化的效果大。此外，在电动汽车、混合动力汽车中，通过使用第1实施方式的磁性楔而能够提高主电动机的效率，因此能够延长续航距离。
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而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式及实施例可以以其他的各种方式来实施，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、实施例及其变形包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书中记载的发明和其同等的范围内。
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
一种磁性楔，其是介由空隙面使定子与转子对置而成的旋转电机中使用的磁性楔，
上述磁性楔包含：
第1构件、和
设置于上述第1构件与上述空隙面之间的第2构件，
上述第1构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第1元素的第1磁性金属相，
上述第2构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第2元素的第2磁性金属相，上述第1磁性金属相相对于上述第1构件的比例大于上述第2磁性金属相相对于上述第2构件的比例。
技术方案2
根据技术方案1所述的磁性楔，其中，上述第2构件与上述第1构件相比电阻率高，上述第1构件与上述第2构件相比弯曲强度高，饱和磁化高。
技术方案3
根据技术方案1或技术方案2所述的磁性楔，其中，上述第1构件的电阻率为10-8Ωm以上且低于10-4Ωm。
技术方案4
根据技术方案1～技术方案3中任一项所述的磁性楔，其中，上述第1构件的弯曲强度为200MPa以上。
技术方案5
根据技术方案1～技术方案4中任一项所述的磁性楔，其中，上述第1构件的饱和磁化为1.7T以上。
技术方案6
根据技术方案1～技术方案5中任一项所述的磁性楔，其中，与上述空隙面垂直的方向上的上述第1构件的膜厚为与上述空隙面垂直的方向上的上述磁性楔的膜厚的30％以上且70％以下。
技术方案7
根据技术方案1～技术方案6中任一项所述的磁性楔，其中，上述第1构件为第1烧结部，上述第2构件为压粉部。
技术方案8
根据技术方案1～技术方案7中任一项所述的磁性楔，其中，上述第2构件具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相，
上述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm以上且100μm以下，具有扁平面，上述扁平面内的平均长度相对于上述厚度之比的平均值为5以上且10000以下，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种第3元素。
技术方案9
根据技术方案8所述的磁性楔，其中，上述第2构件中，上述扁平面相对于上述第2构件所具有的平面平行地进行取向，具有上述平面内的因方向而产生的顽磁力差。
技术方案10
根据技术方案1～技术方案9中任一项所述的磁性楔，其中，上述第1构件具有包含Ta和C的析出粒子。
技术方案11
一种旋转电机，其使用了技术方案1～技术方案10中任一项所述的磁性楔。

Claims (11)

1.一种磁性楔，其是介由空隙面使定子与转子对置而成的旋转电机中使用的磁性楔，
所述磁性楔包含：
第1构件、和
设置于所述第1构件与所述空隙面之间的第2构件，
所述第1构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第1元素的第1磁性金属相，
所述第2构件具有包含选自由Fe、Co及Ni构成的组中的至少1种第2元素的第2磁性金属相，
所述第1磁性金属相相对于所述第1构件的比例大于所述第2磁性金属相相对于所述第2构件的比例。
2.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，所述第2构件与所述第1构件相比电阻率高，所述第1构件与所述第2构件相比弯曲强度高，饱和磁化高。
3.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，所述第1构件的电阻率为10-8Ωm以上且低于10-4Ωm。
4.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，所述第1构件的弯曲强度为200MPa以上。
5.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，所述第1构件的饱和磁化为1.7T以上。
6.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，与所述空隙面垂直的方向上的所述第1构件的膜厚为与所述空隙面垂直的方向上的所述磁性楔的膜厚的30％以上且70％以下。
7.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，所述第1构件为第1烧结部，所述第2构件为压粉部。
8.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，所述第2构件具备多个扁平磁性金属粒子和夹杂相，
所述多个扁平磁性金属粒子的平均厚度为10nm以上且100μm以下，具有扁平面，所述扁平面内的平均长度相对于所述厚度之比的平均值为5以上且10000以下，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种第3元素。
9.根据权利要求8所述的磁性楔，其中，所述第2构件中，所述扁平面相对于所述第2构件所具有的平面平行地进行取向，具有所述平面内的因方向而产生的顽磁力差。
10.根据权利要求1所述的磁性楔，其中，所述第1构件具有包含Ta和C的析出粒子。
11.一种旋转电机，其使用了权利要求1所述的磁性楔。
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