TW202030958A - 積層鐵芯及旋轉電機 - Google Patents
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Abstract
本發明之積層鐵芯具備在厚度方向上積層的複數個電磁鋼板,電磁鋼板具備環狀的芯背部,在芯背部中,在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部,在芯背部中的比歛合部更外周側形成有接著區域,在芯背部中的比歛合部更內周側形成有非接著區域。
Description
本發明是有關於一種積層鐵芯及旋轉電機。
本發明是依據已於2018年12月17日於日本提出專利申請之特願2018-235861號主張優先權,並在此引用其內容。
自以往就已知有如下述專利文獻1所記載的積層鐵芯。在此積層鐵芯中,在積層方向上相鄰的電磁鋼板是藉由接著層而接著。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2015-142453號公報
發明欲解決之課題
在前述以往的積層鐵芯中,針對使磁特性提升仍有改善的餘地。
本發明是有鑒於前述事情而作成的發明,目的在於使磁特性提升。
用以解決課題之手段
為了解決前述課題,本發明提出有以下之手段。
(1)本發明之第一態樣是一種積層鐵芯,前述積層鐵芯具備在厚度方向上積層的複數個電磁鋼板,前述電磁鋼板具備環狀的芯背部,在前述芯背部的外周側形成有接著區域,在前述芯背部的內周側形成有非接著區域,在前述芯背部的前述非接著區域中,在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部。
一般而言,接著劑是在硬化時收縮。因此,當將接著劑設置於電磁鋼板後,即伴隨於接著劑的硬化,而對電磁鋼板賦與壓縮應力。若被賦與壓縮應力,會在電磁鋼板產生應變。又,若在電磁鋼板設置歛合部,會因為電磁鋼板變形,而在電磁鋼板產生應變。歛合部及接著區域是形成固定部。固定部是將積層方向上相鄰的電磁鋼板彼此固定。若固定部的面積增加,會使電磁鋼板的應變變大。
根據此構成,僅在芯背部的外周側形成有接著區域,前述接著區域設置有例如接著劑即接著部。因此,在積層方向上相鄰的電磁鋼板的芯背部彼此是部分地接著。從而,相較於例如接著區域朝向徑方向內側延伸至歛合部的情況,形成於芯背部的接著區域的面積會減少。因此,在從積層方向觀看的平面視角下,固定部的面積會變少。藉此,可以將產生於積層鐵芯整體的應變變得較小。結果,可以減少在積層鐵芯內產生的鐵損,並且可以使積層鐵芯的磁特性提升。
(2)在前述(1)所記載之積層鐵芯中,亦可為:前述芯背部的外周側為前述歛合部的外周緣的外側,前述芯背部的內周側為前述歛合部的外周緣的內側。
根據此構成,在接著區域當中最內周側的部分完全未和歛合部重疊。因此,可以避免以下情形:在以歛合部於積層方向上固定而使電磁鋼板產生有應變的區域,因設置接著部來固定而使應變進一步增加。從而,固定部的面積即變得更少。藉此,可以將於積層鐵芯產生的應變變得更小。
(3)在前述(2)所記載之積層鐵芯中,亦可為:前述芯背部的外周側為形成於前述歛合部的外周緣的外周側之假想圓的外側,前述芯背部的內周側為前述假想圓的內側。
根據此構成,即使在例如電磁鋼板具備齒部的情況下,亦可不在齒部設置接著區域。從而,固定部的面積即變得更少。藉此,可以將於積層鐵芯產生的應變變得更小。
(4)在前述(1)~(3)中任一項所記載之積層鐵芯中,亦可為:前述接著區域在前述芯背部的外周緣當中至少形成於前述歛合部附近。
根據此構成,可將接著部在不用涵蓋芯背部的外緣之全周而連續地設置之情形下,空出間隔而不連續地(斷續地)設置。從而,相較於例如將接著區域涵蓋全周來形成的情況,形成於芯背部的接著區域的面積會減少。藉此,固定部的面積即變得更少。從而,可以將在積層鐵芯整體產生的應變變得更小。
(5)在前述(1)~(4)中任一項所記載之積層鐵芯中,亦可具備接著部,前述接著部是在積層方向上相鄰的前述電磁鋼板彼此之間,且設置在前述芯背部的前述接著區域,而將在積層方向上相鄰的前述芯背部彼此接著。
根據此構成,即可以使用接著部來確實地將在積層方向上相鄰的電磁鋼板彼此接著。
(6)在前述(5)所記載之積層鐵芯中,亦可為:前述接著部的平均厚度為1.0μm~3.0μm。
(7)在前述(5)或(6)所記載之積層鐵芯中,亦可為:前述接著部的平均拉伸彈性模數E為1500MPa~4500MPa。
(8)在前述(5)~(7)中任一項所記載之積層鐵芯中,亦可為:前述接著部是由含彈性體之丙烯酸系接著劑所構成之包含SGA的常溫接著型丙烯酸系接著劑。
(9)本發明之第二態樣是一種旋轉電機,前述旋轉電機具備如前述(1)至(8)中任一項所記載之積層鐵芯。
根據此構成,可以使旋轉電機的磁特性提升。
發明效果
根據本發明,可以使磁特性提升。
用以實施發明之形態
以下,參照圖式來說明本發明的一實施形態之積層鐵芯及旋轉電機。
再者,在本實施形態中,作為旋轉電機,是列舉電動機,具體而言是列舉交流電動機為一例來說明。交流電動機更具體而言為同步電動機,再更具體而言為永磁磁場型電動機。這種電動機可在例如電動汽車等中合宜地採用。
如圖1及圖2所示,旋轉電機10具備定子20、轉子30、罩殼50、及旋轉軸60。定子20及轉子30是容置於罩殼50。定子20是固定於罩殼50。
在本實施形態中,作為旋轉電機10而使用的是轉子30位於定子20的內側之內轉子型的旋轉電機。但是,作為旋轉電機10,亦可使用轉子30位於定子20的外側之外轉子型的旋轉電機。又,在本實施形態中,旋轉電機10為12極18槽的三相交流馬達。然而,例如極數或槽數、相數等是可以適當變更的。
定子20具備定子鐵芯21、及未圖示之繞組。
定子鐵芯21具備環狀的芯背部22與複數個齒部23。芯背部22是指以芯背部的外周緣22a與芯背部的內周緣22b(圖2所示的虛線)所包圍的區域。在以下,將定子鐵芯21(芯背部22)的軸方向(定子鐵芯21的中心軸線O方向)稱為軸方向。將定子鐵芯21(芯背部22)的徑方向(正交於定子鐵芯21的中心軸線O的方向)稱為徑方向。將定子鐵芯21(芯背部22)的圓周方向(環繞定子鐵芯21的中心軸線O周圍的方向)稱為圓周方向。
在從軸方向來觀看定子20的平面視角下,芯背部22是形成為圓環狀。
複數個齒部23是從芯背部22朝向徑方向(沿著徑方向並朝向芯背部22的中心軸線O)突出。複數個齒部23是在圓周方向上空出同等的間隔而配置。在本實施形態中,以每間隔以中心軸線O為中心之中心角20度的方式設置有18個齒部23。複數個齒部23是互相形成為同等的形狀且同等的大小。
前述繞組是捲繞於齒部23。前述繞組可為集中捲繞,亦可為分布捲繞。
轉子30是相對於定子20(定子鐵芯21)而配置於徑方向的內側。轉子30具備轉子鐵芯31與複數個永久磁鐵32。
轉子鐵芯31是形成為與定子20同軸地配置的環狀(圓環狀)。在轉子鐵芯31內配置有前述旋轉軸60。旋轉軸60是固定於轉子鐵芯31。
複數個永久磁鐵32是固定於轉子鐵芯31。在本實施形態中,2個1組的永久磁鐵32形成有1個磁極。複數組永久磁鐵32是在圓周方向上空出同等的間隔而配置。在本實施形態中,以每間隔以中心軸線O為中心之中心角30度的方式設置有12組(整體為24個)永久磁鐵32。
在本實施形態中,是採用磁鐵埋入型馬達來作為永磁磁場型電動機。
於轉子鐵芯31形成有在軸方向上貫通轉子鐵芯31的複數個貫通孔33。複數個貫通孔33是對應於複數個永久磁鐵32而設置。各永久磁鐵32是在已配置於所對應之貫通孔33內的狀態下固定於轉子鐵芯31。藉由例如將永久磁鐵32的外表面與貫通孔33的內表面以接著劑接著等,可將各永久磁鐵32固定於轉子鐵芯31。再者,亦可取代磁鐵埋入型馬達而採用表面磁鐵型馬達來作為永磁磁場型電動機。
定子鐵芯21及轉子鐵芯31皆為積層鐵芯。積層鐵芯是藉由積層複數個電磁鋼板40而形成。
再者,定子鐵芯21及轉子鐵芯31各自的積層厚度是設為例如50.0mm 。定子鐵芯21之外徑設為例如250.0mm。定子鐵芯21之內徑設為例如165.0mm。轉子鐵芯31之外徑設為例如163.0mm。轉子鐵芯31之內徑設為例如30.0mm。但是,這些值只是一例,定子鐵芯21之積層厚度、外徑或內徑、及轉子鐵芯31之積層厚度、外徑或內徑,並不受限於這些值。在此,定子鐵芯21之內徑是以定子鐵芯21中的齒部23的前端部為基準。定子鐵芯21的內徑是在所有齒部23的前端部內接的假想圓之直徑。
形成定子鐵芯21及轉子鐵芯31之各電磁鋼板40是藉由例如將成為母材的電磁鋼板沖裁加工等而形成。電磁鋼板40可以使用周知的電磁鋼板。電磁鋼板40的化學組成並無特別限定。在本實施形態中是採用無方向性電磁鋼板來作為電磁鋼板40。作為無方向性電磁鋼板,可以採用例如JIS(日本工業規格) C 2552:2014的無方向性電鋼帶。
然而,亦可取代無方向性電磁鋼板而採用方向性電磁鋼板來作為電磁鋼板40。方向性電磁鋼板可以採用JIS C 2553:2012的方向性電鋼帶。
為了改善電磁鋼板的加工性或積層鐵芯的鐵損,在電磁鋼板40的兩面設置有絕緣被膜。構成絕緣被膜的物質可以適用例如:(1)無機化合物、(2)有機樹脂、(3)無機化合物與有機樹脂之混合物等。無機化合物可列舉例如:(1)重鉻酸鹽與硼酸之複合物、(2)磷酸鹽與二氧化矽之複合物等。有機樹脂可列舉:環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸苯乙烯系樹脂、聚酯系樹脂、聚矽氧系樹脂及氟系樹脂等。
為了確保在互相積層的電磁鋼板40之間的絕緣性能,絕緣被膜的厚度(在電磁鋼板40每個單面的厚度)宜設為0.1μm以上。
另一方面,絕緣效果隨著絕緣被膜變厚而飽和。又,隨著絕緣被膜變厚而使占積率降低,且作為積層鐵芯之性能降低。從而,絕緣被膜在可以確保絕緣性能的範圍內以較薄為佳。絕緣被膜的厚度(在電磁鋼板40每個單面的厚度),宜為0.1μm以上且5μm以下,較佳為0.1μm以上且2μm以下。
隨著電磁鋼板40變薄,鐵損的改善效果會逐漸飽和。又,隨著電磁鋼板40變薄,電磁鋼板40的製造成本會增加。因此,若考慮鐵損的改善效果及製造成本,電磁鋼板40的厚度宜設為0.10mm以上。
另一方面,若電磁鋼板40過厚,電磁鋼板40之壓製沖裁作業即變得較困難。
因此,若考慮電磁鋼板40的壓製沖裁作業,電磁鋼板40的厚度宜設為0.65mm以下。
又,若電磁鋼板40變厚,鐵損即增大。因此,若考慮電磁鋼板40的鐵損特性,電磁鋼板40的厚度宜設為0.35mm以下。電磁鋼板40的厚度較佳為0.20mm或0.25mm。
考慮到上述之點,各電磁鋼板40的厚度可為例如0.10mm以上且0.65mm以下。各電磁鋼板40的厚度宜為0.10mm以上且0.35mm以下,較佳為0.20mm或0.25mm。再者,電磁鋼板40的厚度也包含絕緣被膜的厚度。
如圖3所示,形成定子鐵芯21的複數個電磁鋼板40是在厚度方向上積層。厚度方向是電磁鋼板40的厚度方向。厚度方向相當於電磁鋼板40的積層方向。複數個電磁鋼板40是相對於中心軸線O而同軸地配置。電磁鋼板40具備芯背部22與複數個齒部23。
如圖4所示,形成定子鐵芯21的複數個電磁鋼板40彼此是藉由設置在電磁鋼板40的表面(第1面)40a之接著部41及歛合部25而被固定。
例如,雖然並未圖示,歛合部25是藉由形成於電磁鋼板40的凸部(定位銷)及凹部所構成。凸部是從電磁鋼板40朝積層方向突出。凹部是配置在電磁鋼板40中位於凸部的背側之部分。凹部是相對於電磁鋼板40的表面而朝積層方向凹陷。凸部及凹部是藉由例如對電磁鋼板40進行壓製加工而形成。
在積層方向上重疊的一對電磁鋼板40當中,為其中一個電磁鋼板40的歛合部25的凸部嵌合於另一個電磁鋼板40的歛合部25的凹部。
接著部41是將在積層方向上相鄰的芯背部22(電磁鋼板40)彼此接著。形成定子鐵芯21的複數個電磁鋼板40是藉由接著部41而接著。
接著部41是設置於在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此之間,且為未被斷開地經硬化的接著劑。關於接著劑,可使用例如聚合結合之熱硬化型的接著劑等。
作為接著劑的組成物,可適用: (1)丙烯酸系樹脂、(2)環氧系樹脂、(3)包含有丙烯酸系樹脂及環氧系樹脂的組成物等。
作為接著劑,除了熱硬化型之接著劑以外,亦可使用自由基聚合型之接著劑等。從生產性的觀點來看,所期望的是常溫硬化型(常溫接著型)之接著劑。常溫硬化型的接著劑是在20℃~30℃硬化的接著劑。再者,在本說明書中,使用「~」來表示的數值範圍意指將「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值來包含之範圍。
作為常溫硬化型的接著劑,宜為丙烯酸系接著劑。代表性的丙烯酸系接著劑有SGA(第二代丙烯酸系接著劑,Second Generation Acrylic Adhesive)等。在不失去本發明之效果的範圍內,亦可使用厭氧性接著劑、瞬間接著劑、含彈性體之丙烯酸系接著劑之任一種。
另外,在此所謂的接著劑是指硬化前的狀態。接著劑若硬化,即成為接著部41。
接著部41之常溫(20℃~30℃)下的平均拉伸彈性模數E是設為1500MPa~4500MPa的範圍內。若接著部41之平均拉伸彈性模數E小於1500MPa,即產生以下的不良狀況:積層鐵芯之剛性降低。因此,接著部41的平均拉伸彈性模數E的下限值宜設為1500MPa,且較佳為1800MPa。相反地,若接著部41的平均拉伸彈性模數E超過4500MPa,即產生以下的不良狀況:形成在電磁鋼板40之表面的絕緣被膜剝落。因此,接著部41的平均拉伸彈性模數E的上限值宜設為4500MPa,且較佳為3650MPa。
再者,平均拉伸彈性模數E是藉由共振法而測定。具體而言,是根據JIS R 1602:1995來測定拉伸彈性模數。
更具體而言,首先,製作測定用的試樣(未圖示)。此試樣是藉由於2片電磁鋼板40之間以測定對象之接著劑來進行接著並使其硬化來形成接著部41而獲得。此硬化在接著劑為熱硬化型的情況下,是藉由以實際作業上的加熱加壓條件來加熱加壓而進行。另一方面,在接著劑為常溫硬化型的情況下,是藉由在常溫下加壓而進行。
並且,以共振法測定關於此試樣的拉伸彈性模數。如上述,藉由共振法所進行之拉伸彈性模數的測定方法是根據JIS R 1602:1995而進行。然後,藉由計算將電磁鋼板40本身的影響份量從試樣的拉伸彈性模數(測定值)中除去,藉此可求出接著部41單體的拉伸彈性模數。
如此進行而從試樣所求得的拉伸彈性模數會變得與作為積層鐵芯即定子鐵芯21整體的平均值相等。因此,將此數值視為平均拉伸彈性模數E。平均拉伸彈性模數E是將組成設定為:在沿著其積層方向的積層位置或定子鐵芯21之中心軸線周圍的圓周方向位置上幾乎不變。因此,平均拉伸彈性模數E也可以用測定了位於定子鐵芯21的上端位置之硬化後的接著部41的數值來作為該值。
作為使用了熱硬化型之接著劑的接著方法,可以採用例如以下之方法:在電磁鋼板40塗佈接著劑後,藉由加熱及壓接之任一種或兩種方式來進行接著。
再者,加熱手段可使用例如高溫槽或電爐內的加熱、或直接通電的方法等。加熱手段可為任何一種手段。
為了獲得穩定且充分的接著強度,接著部41的厚度宜設為1μm以上。另一方面,若接著部41的厚度大於100μm,接著力即飽和。又,隨著接著部41變厚而使占積率降低,且積層鐵芯的鐵損等之磁特性降低。
從而,接著部41的厚度為1μm以上且100μm以下。接著部41的厚度更佳是1μm以上且10μm以下。
再者,在上述中接著部41的厚度意指接著部41的平均厚度。
接著部41的平均厚度宜設為1.0μm以上且3.0μm以下。若接著部41的平均厚度小於1.0μm,即無法如前述地確保充分的接著力。因此,接著部41的平均厚度的下限值是設為1.0μm,較佳是設為1.2μm。相反地,若接著部41的平均厚度大於3.0μm而變得較厚,會產生以下不良狀況:由熱硬化時的收縮所造成的電磁鋼板40的應變量大幅增加等。因此,接著部41的平均厚度的上限值是設為3.0μm,較佳是設為2.6μm。
接著部41的平均厚度是作為定子鐵芯21整體的平均值。接著部41的平均厚度在沿著其積層方向的積層位置或定子鐵芯21之中心軸線周圍的圓周方向位置上幾乎不變。因此,接著部41的平均厚度,可以用在定子鐵芯21的上端位置中,且在圓周方向10處以上所測定到的數值的平均值來作為該值。
再者,接著部41的平均厚度可以例如改變接著劑的塗佈量而調整。又,接著部41的平均拉伸彈性模數E在例如熱硬化型之接著劑的情況下,可以藉由變更在接著時所施加的加熱加壓條件及硬化劑種類之其中一者或兩者之作法等來調整。
再者,在本實施形態中,形成轉子鐵芯31的複數個電磁鋼板40是藉由歛合件42(定位銷,參照圖1)而互相固定。
但是,形成轉子鐵芯31的複數個電磁鋼板40亦可藉由接著部41而互相接著。
再者,定子鐵芯21或轉子鐵芯31等的積層鐵芯亦可藉由所謂的轉動積層來形成。
如圖4所示,在電磁鋼板40的芯背部22上,在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部25。再者,如後述,複數個歛合部25是分別設置在非接著區域43上。複數個歛合部25是配置在以中心軸線O為中心的同一圓上。各歛合部25是沿著圓周方向而相對於齒部23錯開位置。
在電磁鋼板40中於朝向積層方向之面(以下,稱為電磁鋼板40的第1面)40a形成有設置有接著部41的電磁鋼板40的接著區域42、以及未設置有接著部41的電磁鋼板40的非接著區域43。更具體而言,設置有接著部41的電磁鋼板40的接著區域42意指:在電磁鋼板40的第1面40a當中,設置有未被斷開地經硬化的接著劑(接著部41)之區域。又,未設置有接著部41的電磁鋼板40的非接著區域43意指:在電磁鋼板40的第1面40a當中,未設置有未被斷開地經硬化的接著劑之區域。
接著區域42與非接著區域43是互相不同的區域,且互相不重疊。
在本實施形態中,接著區域42是形成在電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的外周側。換言之,接著部41是設置在電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的外周側。進一步換言之,接著劑是塗佈在電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的外周側。
芯背部22的外周側宜為歛合部25的外周緣25a之外側(歛合部25的外周緣25a意指在歛合部25當中沿著徑方向而位於最外側的部分)。
又,較佳的是,芯背部22的外周側是形成於歛合部25的外周緣25a的外周側之假想圓27的外側。前述假想圓27可以設為和外接於複數個歛合部25之假想的外接圓相同直徑。
在圖4中,是在形成於歛合部25的外周緣25a的外周側之假想圓27的外側上,涵蓋芯背部22的外緣之全周而連續地設置有接著部41。
換言之,在圖4中,是在形成於歛合部25的外周緣25a的外周側之假想圓27的外側上,涵蓋芯背部22的外緣之全周而連續地形成有接著區域42。
如圖4所示,在電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22之內周側並未設置有接著部41。換言之,在電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22之內周側並未塗佈有接著劑。進一步換言之,在電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22之內周側形成有非接著區域43。再者,在非接著區域43中,是在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部25。
芯背部22的內周側宜為歛合部25的外周緣25a之內側。又,芯背部22的內周側較佳為形成於歛合部25的外周緣25a的外周側之假想圓27的內側。換言之,在芯背部22中位於前述外接圓的徑方向的內側之部分宜為非接著區域43。在圖4中,是涵蓋芯背部22中的形成於歛合部25的外周緣25a的外周側之假想圓27的內側之整個區域,設置有非接著區域43。
再者,在電磁鋼板40的第1面40a中的對應於複數個齒部23的部分,也設置有非接著區域43。
再者,歛合部25的外周緣25a的外側是指在芯背部22當中比歛合部25的外周緣25a更外側的區域。歛合部25的外周緣25a的內側是指在芯背部22當中比歛合部25的外周緣25a更內側的區域、以及沿著歛合部25的外周緣25a之區域。同樣地,假想圓27的外側是指在芯背部22當中比假想圓27更外側的區域。假想圓27的內側是指在芯背部22當中比假想圓27更內側的區域、以及沿著假想圓27的區域。
設成在所有成組之在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此之間,如圖4所示地設置有接著部41。在此情況下,接著區域42之面積對電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的面積100%的比例為例如20%。
又,如圖5所示,接著部41亦可設置在電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22之外周側,且在芯背部22的外緣當中,設置在至少歛合部25的附近。在此所提到的歛合部25的附近意指:例如在圓周方向上,將歛合部25設為中心而為圓周方向上之歛合部25的長度的3倍之範圍。
在圖5所示的例子中,接著部41是涵蓋全周而斷續地設置。接著部41是限定於芯背部22的外緣中的歛合部25的附近而設置。換言之,接著部41也是和歛合部25同樣地,沿著圓周方向而和齒部23錯開位置。在芯背部22的外緣當中,在位於齒部23的徑方向的外側之部分,並未設置有接著部41。換言之,在芯背部22的外緣當中,在位於齒部23的徑方向的外側之部分所形成的並不是接著區域42,而是非接著區域43。
接著區域42的圓周方向的大小比歛合部25的圓周方向的大小更大。歛合部25是沿著圓周方向而配置在接著區域42的中央部。接著區域42的圓周方向的大小比在圓周方向上相鄰的接著區域42彼此的間隔更大。
針對所有成組之在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此之間,如圖5所示地設置有接著部41的情況進行說明。在此情況下,接著區域42之面積對電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的面積100%的比例為例如12%。
再者,在本實施形態中是設為:在電磁鋼板40所具備的複數個齒部23形成有非接著區域43。在此情況下,亦可設成在芯背部22的非接著區域43及複數個齒部23的非接著區域43上,在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部25。
一般而言,接著劑是在硬化時收縮。因此,當將接著劑設置於電磁鋼板後,即伴隨於接著劑的硬化,而對電磁鋼板賦與壓縮應力。若被賦與壓縮應力,會在電磁鋼板產生應變。又,若在電磁鋼板設置歛合部,會因為電磁鋼板變形,而在電磁鋼板產生應變。歛合部及接著區域是形成固定部。固定部是將在積層方向上相鄰的電磁鋼板彼此固定。若固定部的面積增加,會使電磁鋼板的應變變大。
在以上已說明之本實施形態的定子鐵芯21(積層鐵芯)中,在芯背部22上,是在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部25。在電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的外周側設置有接著部41。在電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的內周側並未設置有接著部41。
換言之,在本實施形態之定子鐵芯21(積層鐵芯)中,在芯背部22上,是在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部25。在電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的外周側,形成有接著區域42。在電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的內周側,形成有非接著區域43。
根據此構成,僅在芯背部22的外周側形成設置有接著部41的接著區域42。在積層方向上相鄰的電磁鋼板40的芯背部22彼此是部分地接著。從而,相較於例如接著區域朝向徑方向內側延伸至歛合部的情況,形成於芯背部22的接著區域的面積會減少。因此,在從積層方向觀看的平面視角下,固定部的面積會變少。藉此,可以將產生於定子鐵芯21整體的應變變得較小。結果,可以減少在定子鐵芯21內產生的鐵損,並且可以使定子鐵芯21的磁特性提升。
在和接著區域42不同的非接著區域43上,設置有歛合部25。
假設欲製造在接著區域上設置有歛合部的定子鐵芯,會產生以下的問題。例如,為了將歛合部設置於接著區域,須將接著劑塗佈於電磁鋼板的歛合部之凸部。若欲將已塗佈接著劑的凸部嵌合至其他電磁鋼板的歛合部之凹部,會有以下疑慮:因接著劑進入至凸部與凹部之間,而使得凸部無法嵌合到凹部之深處。在此情況下,會有無法讓凸部與凹部精度良好地嵌合,而使得一對電磁鋼板未能互相平行地積層之問題。
在將接著劑塗佈於電磁鋼板之歛合部的凹部的情況下,也會產生同樣的問題。
相對於此,在本實施形態的定子鐵芯21中,是在非接著區域43設置有歛合部25。因此,不會有接著劑進入凸部與凹部之間的情形,即使在電磁鋼板40設置歛合部25,仍然可以將在積層方向上相鄰的電磁鋼板40平行地積層。
再者,在本實施形態的定子鐵芯21中,是在芯背部22的外周側形成有接著區域42。因此,不只是將接著劑塗佈於電磁鋼板40的第1面40a來設置接著部41,也可以藉由以下的方法來設置接著部。
亦即,在積層有複數個的電磁鋼板40的徑方向外側配置接著劑。當將複數個電磁鋼板40的徑方向內側的空氣壓力降低時,接著劑即含浸至複數個電磁鋼板40之間。可以使此接著劑硬化來設置接著部。
在本實施形態之定子鐵芯21(積層鐵芯)中,將芯背部22中的歛合部25的外周側設為歛合部25的外周緣25a的外側。並且,將芯背部22中的歛合部25的內周側設為歛合部25的外周緣25a的內側。
藉此如此地構成,在接著區域42當中最內周側的部分完全未和歛合部25重疊。因此,可以避免以下情形:在以歛合部25於積層方向上固定而使電磁鋼板40產生有應變的區域中,因設置接著部41來固定而使應變進一步增加。從而,固定部的面積即變得更少。藉此,可以將產生於定子鐵芯21整體的應變變得較小。
在本實施形態之定子鐵芯21(積層鐵芯)中,將芯背部22的外周側設為形成於歛合部25的外周緣25a的外周側之假想圓27的外側。並且,將芯背部22的內周側設為形成於歛合部25的外周緣25a的外周側之假想圓27的內側。
藉此如此地構成,可不在齒部23設置接著區域42。從而,將在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此固定之歛合部25與接著部41(接著區域42)所形成的固定部的面積即變得更少。藉此,可以將產生於定子鐵芯21整體的應變變得較小。
在本實施形態之定子鐵芯21(積層鐵芯)中,將接著部41在芯背部22的外緣當中至少設置於歛合部25附近。
藉此,可將接著部41在不必涵蓋芯背部22的外緣之全周而連續地設置之情形下,空出間隔而不連續地(斷續地)設置。從而,相較於例如將接著區域涵蓋芯背部的全周來形成的情況,形成於芯背部22的接著區域42的面積會減少。藉此,固定部的面積即變得更少。從而,可以將在定子鐵芯21整體所產生的應變變得更小。
在本實施形態之定子鐵芯21(積層鐵芯)中,具備設置於芯背部22的接著區域42之接著部41。因此,即可以使用接著部41來確實地將在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此接著。
在本實施形態之定子鐵芯21(積層鐵芯)中,電磁鋼板40具備形成有非接著區域43的複數個齒部23。藉此,電磁鋼板40中的非接著區域43的面積會增加。從而,可以使定子鐵芯21中的不產生應變的區域增加。
本實施形態之旋轉電機10具備本實施形態之定子鐵芯21(積層鐵芯)。因此,可以使旋轉電機10的磁特性提升。
再者,本發明之技術範圍並不限於前述實施形態,且可在不脫離本發明之主旨的範圍內加入各種變更。
定子鐵芯的形狀,並不限定於以前述實施形態所示之形態。具體而言,定子鐵芯之外徑及內徑的尺寸、積層厚度、槽數、齒部之圓周方向與徑方向的尺寸比率、齒部與芯背部之徑方向的尺寸比率等,可因應於所期望的旋轉電機的特性而任意設計。
在前述實施形態中的轉子中,雖然是2個1組的永久磁鐵32形成有1個磁極,但本發明並非受限於此。例如,亦可為1個永久磁鐵32形成有1個磁極,亦可為3個以上的永久磁鐵32形成有1個磁極。
在前述實施形態中,作為旋轉電機,雖然是列舉永磁磁場型電動機為一例並進行了說明,但是旋轉電機的構造如以下所例示地並非受限於此。旋轉電機的構造亦可進一步採用於以下未例示之各種周知的構造。
在前述實施形態中,作為同步電動機,是列舉永磁磁場型電動機為一例並進行了說明。但是,本發明並非受限於此。例如,旋轉電機亦可為磁阻型電動機或電磁鐵磁場型電動機(磁場繞組型電動機)。
在前述實施形態中,作為交流電動機,是列舉同步電動機為一例並進行了說明。但是,本發明並非受限於此。例如,旋轉電機亦可為感應電動機。
在前述實施形態中,作為電動機,是列舉交流電動機為一例並進行了說明。但是,本發明並非受限於此。例如,旋轉電機亦可為直流電動機。
在前述實施形態中,作為旋轉電機,是列舉電動機為一例並進行了說明。但是,本發明並非受限於此。例如,旋轉電機亦可為發電機。
在前述實施形態中,例示了將本發明之積層鐵芯適用於定子鐵芯的情況。本發明之積層鐵芯也可適用於轉子鐵芯。
此外,在不脫離本發明的主旨之範圍內,可適當進行將前述實施形態中的構成要素置換成周知的構成要素之作法。又,亦可適當組合前述之變形例。
[實施例]
以下,雖然藉由實施例及比較例來更具體地說明本發明,但是本發明並非限定於以下的實施例。
[實施例1]
如圖4所示,在電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22之外周側設置有接著部41。將如此所構成的複數個電磁鋼板40積層,而構成了積層鐵芯。
將接著區域42之面積對電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的面積100%的比例設為20%。
使用板厚0.20mm的電磁鋼板40與板厚0.25mm的電磁鋼板40,來構成電磁鋼板40的板厚不同之2種積層鐵芯。
[實施例2]
如圖5所示,在電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22之外周側,且在芯背部22的外緣當中,至少在歛合部25的附近設置有接著部41。將如此所構成的複數個電磁鋼板40積層,而構成了積層鐵芯。
將接著區域42之面積對電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的面積100%的比例設為12%。
其他之點是設為和實施例1同樣,而構成有電磁鋼板40的板厚不同之2種積層鐵芯。
[比較例]
如圖6所示,從電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22與外周緣22a的邊界22c,涵蓋電磁鋼板40的第1面40a的芯背部22之內周側而設置有接著部41。將如此所構成的複數個電磁鋼板40積層,而構成了積層鐵芯。
將接著區域42之面積對電磁鋼板40的第1面40a之芯背部22的面積100%的比例設為80%。
其他之點是設為和實施例1同樣,而製作出電磁鋼板40的板厚不同之2種積層鐵芯。
[鐵損的評價]
針對在實施例1、實施例2及比較例中所製作出的積層鐵芯,將有效值10A、頻率100Hz的勵磁電流施加於繞組的各相。並且,在已將轉子的旋轉數設定為1000rpm的條件下,對鐵損進行評價。
鐵損的評價是藉由使用了軟體的模擬來實施。作為軟體所利用的是JSOL股份公司製之有限要素法電磁場解析軟體JMAG。
將比較例的積層鐵芯的鐵損設為1,來將實施例1及實施例2的積層鐵芯的鐵損之相對值顯示於圖7。
由圖7之結果可知以下情形:無論電磁鋼板40的板厚如何,鐵損都是實施例1及實施例2的積層鐵芯比起比較例的積層鐵芯為更低。
從而,可知以下情形:實施例1及實施例2的積層鐵芯可以藉由將產生於積層鐵芯整體的應變變得較小,而減少在積層鐵芯內產生的損失。此外,可知以下情形:實施例1及實施例2的積層鐵芯可以充分地確保積層鐵芯的磁特性。
產業上之可利用性
根據本發明,可以提供提升了磁特性的積層鐵芯、以及具備有此積層鐵芯的旋轉電機。據此,產業上之可利用性是很大的。
10:旋轉電機
20:定子
21:定子鐵芯(積層鐵芯)
22:芯背部
22a,25a:外周緣
22b:內周緣
22c:邊界
23:齒部
25:歛合部
27:假想圓
30:轉子
31:轉子鐵芯(積層鐵芯)
32:永久磁鐵
33:貫通孔
40:電磁鋼板
40a:第1面
41:接著部
42:歛合件
42:接著區域
43:非接著區域
50:罩殼
60:旋轉軸
O:中心軸線
圖1是本發明的一實施形態之旋轉電機的截面圖。
圖2是圖1所示之旋轉電機所具備的定子的平面圖。
圖3是本發明的一實施形態之積層鐵芯的側面圖。
圖4是在本發明的一實施形態之積層鐵芯中,電磁鋼板的第1面的平面圖。
圖5是在本發明的一實施形態之積層鐵芯中,電磁鋼板的第1面的平面圖。
圖6是在比較例的積層鐵芯中,電磁鋼板的第1面的平面圖。
圖7是顯示將比較例的積層鐵芯的鐵損設為1的情況下,實施例1及實施例2的積層鐵芯的鐵損之相對值的圖。
22:芯背部
22a,25a:外周緣
22b:內周緣
23:齒部
25:歛合部
27:假想圓
40:電磁鋼板
40a:第1面
41:接著部
42:接著區域
43:非接著區域
Claims (9)
- 一種積層鐵芯,具備在厚度方向上積層的複數個電磁鋼板, 前述電磁鋼板具備有環狀的芯背部, 在前述芯背部的外周側形成有接著區域, 在前述芯背部的內周側形成有非接著區域, 在前述芯背部的前述非接著區域中,在圓周方向上空出間隔而設置有複數個歛合部。
- 如請求項1之積層鐵芯,其中前述芯背部的外周側為前述歛合部的外周緣的外側,前述芯背部的內周側為前述歛合部的外周緣的內側。
- 如請求項2之積層鐵芯,其中前述芯背部的外周側為形成於前述歛合部的外周緣的外周側之假想圓的外側,前述芯背部的內周側為前述假想圓的內側。
- 如請求項1至3中任一項之積層鐵芯,其中前述接著區域在前述芯背部的外周緣當中至少形成於前述歛合部附近。
- 如請求項1至4中任一項之積層鐵芯,其具備接著部,前述接著部是在積層方向上相鄰的前述電磁鋼板彼此之間,且設置在前述芯背部的前述接著區域,而將在積層方向上相鄰的前述芯背部彼此接著。
- 如請求項5之積層鐵芯,其中前述接著部的平均厚度為1.0μm~3.0μm。
- 如請求項5或6之積層鐵芯,其中前述接著部的平均拉伸彈性模數E為1500MPa~4500MPa。
- 如請求項5至7中任一項之積層鐵芯,其中前述接著部是由含彈性體之丙烯酸系接著劑所構成之包含SGA的常溫接著型丙烯酸系接著劑。
- 一種旋轉電機,具備如請求項1至8中任一項之積層鐵芯。
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