JP6655787B2

JP6655787B2 - モータ

Info

Publication number: JP6655787B2
Application number: JP2015229651A
Authority: JP
Inventors: 西川　幸男; 幸男西川; 南尾　匡紀; 匡紀南尾; 小島　徹; 徹小島; 宝　晃; 晃宝
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2035-11-25
Also published as: JP2017099157A

Description

本発明は、モータ用鉄心として用いられる磁性板の積層体及びモータに関する。

従来、モータ用鉄心には、純鉄や電磁鋼板が用いられている。また、より効率化を目的としたモータには、非晶質やナノ結晶粒を有する薄帯が鉄心に用いられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の技術では、まず、単ロール法、双ロール法等の液体急冷法により作製された非晶質薄帯に対して巻回、切断、打ち抜き、エッチング等を行うことでモータ用鉄心を作製する。次に、そのモータ用鉄心を熱処理して微細なナノ結晶粒を有する金属薄帯とし、これらを積層することで、図６に示す固定子鉄心及び回転子鉄心を作製する。

特開平６−１４５９１７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、非晶質薄帯を熱処理して作製されたナノ結晶粒を有する金属薄帯は脆いため、積層後に外力（外部負荷応力）が加わった場合に破損しやすく、モータ特性（モータの磁気特性）の低下につながりやすいという課題を有している。

本発明の目的は、上述した課題を解決するものであり、モータ特性の低下を防ぎつつ、外部負荷応力に対して取扱いが容易となるモータを提供することである。

本発明の一態様に係るモータは、軟磁性の非晶質薄帯と、結晶粒を有する軟磁性の金属薄帯とが積層された積層体と、金属基板と、前記積層体の開口に設けられた回転子と、を含み、前記積層体では、少なくとも最上層と最下層が前記非晶質薄帯であり、前記積層体には、固定用の貫通孔があり、前記貫通孔には、ボルトが位置し、前記ボルトにより前記積層体が前記金属基板に加圧されて固定されたモータであり、前記金属薄帯は、前記非晶質薄帯と同じ組成、同じ厚みで、軟磁性特性が向上したものであり、前記非晶質薄帯の数は、前記金属薄帯の数に対して最小限とした構成を採る。

本発明によれば、モータ特性の低下を防ぎつつ、外部負荷応力に対して取扱いが容易になる。

本発明の実施の形態１に係る磁性板の積層体の構成図本発明の実施の形態１に係る磁性板の積層体を用いたモータの構成図本発明の実施の形態１に係る金属薄帯の積層断面図本発明の実施の形態２に係る磁性板の積層体の断面構成図本発明の実施の形態３に係る磁性板の積層体の断面構成図特許文献１のモータを示す構成図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について説明する。

まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１に係る磁性板の積層体（以下、単に「積層体」という）１０について説明する。図１は、本実施の形態の積層体１０の構成図である。図１（ａ）は、積層体１０の上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したＡ−Ｂ間の断面図である。図１に示す積層体１０は、モータ１００（図２参照）の磁心として用いられる。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、積層体１０は、非晶質薄帯の固定子材（以下、単に「非晶質薄帯」ともいう）１、固定用穴２、軟磁性金属薄帯の固定子材（以下、単に「金属薄帯」ともいう）３、金属薄帯３を積層した積層部４を有する。

図１（ｂ）に示すように、積層部４の上下には、それぞれ、軟磁性の非晶質薄帯１が配置されている。すなわち、積層体１０の最上層と最下層には、非晶質薄帯１が配置される。非晶質薄帯１の組成としては、例えば、鉄−珪素−ホウ素系を主体とする合金にニオブ、銅、燐などが添加されたものがあるが、知られている合金の種類は極限られている。

また、積層部４の上下方向（金属薄帯３の積層方向または厚さ方向ともいう）には、固定用穴２が形成されている。固定用穴２には、後述するボルト５、カラー１２（図２参照）が挿入される。

積層部４の面内方向の形状は、製品に応じて異なる。本実施の形態において、積層体１０は、例えば、冷蔵庫やエアコンに使用されるハーメチックモータに使用されるものとし、最大外径が８０ｍｍ、高さが３０ｍｍとする。

金属薄帯３は、非晶質薄帯１を熱処理して結晶粒を生成することで得られる。熱処理された金属薄帯３の軟磁気特性は、非晶質薄帯１よりも向上する。したがって、磁気特性を高めるために、積層する薄帯の組合せの比率は、非晶質薄帯１を最小限にする方が望ましい。

次に、図２を用いて、本発明の実施の形態１に係るモータ１００について説明する。図２は、本実施の形態のモータ１００の構成図である。図２（ａ）は、モータ１００の上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＡ−Ｂ間の断面図である。

図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、モータ１００は、図１に示した積層体１０の他に、ボルト５、ワッシャ６、金属基板７、回転子８、巻線９、スペーサ１１、カラー１２を有する。

図２（ｂ）に示すように、積層体１０は、金属基板７の上のスペーサ１１の上に配置される。

また、図２（ｂ）に示すように、固定用穴２にはカラー１２が挿入され、そのカラー１２にはボルト５が挿入される。そして、図２（ｂ）に示すように、ボルト５は、ワッシャ６とともに金属基板７に締結される。カラー１２を用いることにより、ボルト５を締結する際の高さが一定となる。

また、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、巻線９は上下の非晶質薄帯１のそれぞれに施される。また、モータ１００の中央部分には、回転子８が設置される。

図１、図２において、例えば、積層体１０の厚さが２６ｍｍである場合、厚さが０．０３ｍｍである非晶質薄帯１および金属薄帯３を合計７５０枚積層できる。この場合、占積率は８７％となる。非晶質薄帯１は１８０度に曲げることができるほど、外力（外部負荷応力）に強い。その一方、金属薄帯３は、軟磁気特性が向上したり飽和磁束密度が大きくなったりするが、外力に対しては弱い。そこで、本実施の形態では、外装部である積層体１０の上下の表面層（最上層と最下層）を、外力に強い非晶質薄帯１で構成するようにした。これにより、上下の表面層である非晶質薄帯１に外力が加わっても金属薄帯３には力が直接加わらないため、割れ等が発生して積層体１０が崩れることを防ぐことができる。

ここで、積層部４の内部での金属薄帯３の破損について、図３を用いて説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、金属薄帯３の積層断面図である。

図３（ａ）に示すように、金属薄帯３に折り目１３があると、金属薄帯３の層間に隙間１４が生じる。このように隙間１４が生じると、金属薄帯３の厚さ方向の占積率が小さくなり、モータの効率が低下する。

この隙間１４を無くすために、上下より圧力を加えると、図３（ｂ）に示すように亀裂１５が発生することがある。このような亀裂１５が存在すると、モータの動作時に、金属薄帯３に形成される磁気特性分布に不連続で磁気特性が低下した部分が生じ、モータ特性の低下の原因となる。積層体１０の上下面に非晶質薄帯１を設置すると外力に対する耐性は向上するが、非晶質薄帯１の剛性は小さい。したがってボルト５で締結する際には、締結部から離れたところでは、金属薄帯３間に生じた隙間１４を狭めるために働く圧力は小さいので、折り目１３を圧縮して亀裂１５の発生を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、硬度が高く曲げ性に優れる軟磁性の非晶質薄帯１を最上層と最下層に設置することを特徴とする。これにより、軟磁気特性に優れる結晶粒を有する金属薄帯３が非晶質薄帯１間に積層した積層体１０を搭載したモータ１００の磁気特性の低下を防ぐことができ、金属薄帯３を保護することができる。また、積層体１０の内部で破損が起こった場合でも、積層体１０の外形の形状を保つことができ、取扱いを容易にすることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。

図４を用いて、本発明の実施の形態２に係る磁性板の積層体１０について説明する。図４は、本実施の形態の積層体１０の断面構成図（図１（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図）である。図４に示す積層体１０は、図２に示したモータ１００の磁心として用いられる。なお、図４において、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図４に示す積層体１０は、図１（ｂ）に示した構成と比べて、非晶質薄帯１を上下各々で２枚重ねにした点が異なる。非晶質薄帯１を２枚重ねとすることで、外力に対する耐久性が増す。一方、非晶質薄帯１は、金属薄帯３よりも軟磁気特性が劣る。非晶質薄帯１の比率が増えるとモータ効率が低下するので、金属薄帯３が主構成となるように、積層体１０に占める非晶質薄帯１の比率は２０％以下が望ましい（実施の形態１、３も同様）。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について説明する。

図５を用いて、本発明の実施の形態３に係る磁性板の積層体１０について説明する。図５は、本実施の形態の積層体１０の断面構成図（図１（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図）である。図５に示す積層体１０は、図２に示したモータ１００の磁心として用いられる。なお、図５において、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。

図５に示す積層体１０は、図１（ｂ）または図４に示した構成と比べて、非晶質薄帯１が金属薄帯３に挟まれるように設けた点が異なる。例えば、非晶質薄帯１は、積層体１０の中央部分（金属薄帯３の積層方向の中央部分）に設けられてもよい。図３を用いて説明したように金属薄帯３に亀裂１５が発生した場合、この亀裂１５は、上下の金属薄帯３にとって応力集中を起こしやすい場所となり、破壊の起点となりやすい。そのため、２次的に上下の金属薄帯３にも亀裂１５が発生しやすくなる。これに対し、図５に示すように、金属薄帯３の積層方向の中央部分に、破壊されにくい非晶質薄帯１を設けておけば、亀裂１５が金属薄帯３の積層方向に連鎖して発生することを防止できる。

本発明のモータは、トランス等の磁気応用した電子部品の用途にも適用できる。

１非晶質薄帯
２固定用穴
３金属薄帯
４積層部
５ボルト
６ワッシャ
７金属基板
８回転子
９巻線
１０積層体
１１スペーサ
１２カラー
１３折り目
１４隙間
１５亀裂
１００モータ

Claims

軟磁性の非晶質薄帯と、結晶粒を有する軟磁性の金属薄帯とが積層された積層体と、
金属基板と、
前記積層体の開口に設けられた回転子と、
を含み、
前記積層体では、少なくとも最上層と最下層が前記非晶質薄帯であり、
前記積層体には、固定用の貫通孔があり、
前記貫通孔には、ボルトが位置し、
前記ボルトにより前記積層体が前記金属基板に加圧されて固定されたモータであり、
前記金属薄帯は、前記非晶質薄帯と同じ組成、同じ厚みで、軟磁性特性が向上したものであり、
前記非晶質薄帯の数は、前記金属薄帯の数に対して最小限とした、
モータ。
前記積層体の上面と前記ボルトの頂部との間には、ワッシャが位置する、
請求項１に記載のモータ。
前記貫通孔と前記ボルトとの間には、カラーが位置する、
請求項１または２に記載のモータ。
前記積層体と前記金属基板との間には、スペーサが位置する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
前記積層体の４コーナーには、前記貫通孔がある、
請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
前記積層体では、前記最上層と前記最下層のみが前記非晶質薄帯である、
請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
前記積層体では、前記非晶質薄帯が多層構造である、
請求項６に記載のモータ。
前記積層体では、前記非晶質薄帯が、前記金属薄帯の積層方向の中央部分にさらに配置された、
請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。
前記非晶質薄帯の組成は、鉄と珪素とホウ素を主体とする組成である、
請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ。