旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]電動機(jī)或交流發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子和覆蓋它們的外殼等構(gòu)成。在構(gòu)成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的部件中定子由軟磁性材料的鐵芯、卷繞于鐵芯的電線、及使鐵芯與電線之間絕緣的絕緣體等構(gòu)成。
[0003]定子所產(chǎn)生的損耗大體分為鐵損和銅損，鐵損取決于鐵芯采用的軟磁性材料的特性、鐵芯的形狀，而銅損則取決于電線的特性、形狀，因此在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中能夠通過降低這些損耗來提高效率。但是，由于低損耗的軟磁性材料、電線材料價格高昂，因此為了兼顧旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高效率化和低成本化，而提出了采用低成本材料也能夠取得高效率這樣相互矛盾的課題。
[0004]另外，作為軟磁性材料廣泛采用電磁鋼板或非晶態(tài)金屬。它們都具有小鐵損特性，通過用作鐵芯而能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。但是，電磁鋼板通過壓延而成形為薄板狀，并且非晶態(tài)金屬通過淬火形成非晶質(zhì)體而成形為較薄的箔狀，因此無法直接地成形為塊狀。
[0005]作為解決該問題的方法，專利文獻(xiàn)I公開了使沖壓為設(shè)有鉚接用突起的形狀的薄板狀的鐵芯片積層而成形為塊狀的例子。專利文獻(xiàn)I涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)利用鉚接用突起使鐵芯片排列層疊并成形為塊狀而構(gòu)成鐵芯，能夠?qū)⒈“鍫畹蔫F芯片用作鐵芯。
[0006]并且，專利文獻(xiàn)2公開了將夾持絕緣樹脂材料卷裝為空心圓形狀的箔帶的非晶態(tài)金屬在圓的法線方向上切斷而成形為塊狀的例子。在專利文獻(xiàn)2記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向上配置多個定子齒而構(gòu)成定子，該定子齒是在通過卷裝及切斷而成形的非晶態(tài)金屬的鐵芯的周圍卷繞電線構(gòu)成的，由此能夠?qū)⒉瓲畹姆蔷B(tài)金屬用作鐵芯。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開昭53 - 4803號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010 - 115069號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]但是在上述專利文獻(xiàn)I及2的方法中，存在由于使軟磁性材料變形而導(dǎo)致鐵損增加的問題。一般在對非晶態(tài)金屬材料等軟磁性材料實施變形的情況下，具有材料內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力增大則鐵損增大的性質(zhì)。因此，一般是對通過鉚接而層疊的鐵芯片、或卷裝成形的非晶態(tài)金屬進(jìn)行退火處理。
[0013]經(jīng)過退火處理的非晶態(tài)金屬失去彈性而呈現(xiàn)脆性，內(nèi)部的殘余應(yīng)力得到緩和。但是，即使通過退火處理也無法使內(nèi)部的殘余應(yīng)力完全緩和，無法最大限度地利用以強磁性體為母材的非晶態(tài)金屬的小鐵損特性。并且，在退火處理中需要在內(nèi)部產(chǎn)生磁場的特別的退火爐，導(dǎo)致制造成本增加。
[0014]并且，在上述專利文獻(xiàn)I及2的方法中，為了將鐵芯片彼此固定或者將非晶態(tài)金屬彼此固定，需要進(jìn)行在鐵芯片間或非晶態(tài)金屬間設(shè)置粘接層，或者用樹脂、粘接劑等覆蓋整體等的固定化處理。在具有樹脂、粘接劑等的鐵芯的情況下，制造成本及制造時間增加，并且軟磁性材料相對于定子齒整體的體積的比例變小而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效率降低。
[0015]另外，在專利文獻(xiàn)I所示的使沖壓為設(shè)有鉚接用突起的形狀的薄板狀的鐵芯片積層而成形為塊狀的鐵芯、以及專利文獻(xiàn)2所示的通過卷裝及切斷而成形的非晶態(tài)金屬的鐵芯中，伴隨著鉚接工序、形成于卷裝部的彎曲部及其法線方向的切斷，容易在與轉(zhuǎn)子對置的端面上產(chǎn)生凹凸、導(dǎo)致平面性發(fā)生偏差。因此，若未將定子一轉(zhuǎn)子間的設(shè)計上的間隙確保為較大，則存在兩者發(fā)生干涉的風(fēng)險而成為導(dǎo)致輸出特性惡化的原因。
[0016]能夠獲得旋轉(zhuǎn)電機(jī)，不使非晶態(tài)金屬變形并且不使非晶態(tài)金屬的層間存在夾裝物，而且只要能夠構(gòu)成具備平面性高的端面的塊狀的鐵芯，則能夠最大限度地發(fā)揮非晶態(tài)金屬的鐵損特性。
[0017]本發(fā)明是針對這樣的情況做出的，目的是提供高效率的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，無需變形或粘接而實現(xiàn)材料、制造工序的低成本化，最大限度地發(fā)揮用作鐵芯的非晶態(tài)金屬的低鐵損特性。
[0018]用于解決課題的方法
[0019]解決上述課題的第一發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是具有定子和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，構(gòu)成上述定子的定子齒具備鐵芯、配置在上述鐵芯周圍的電線、及配置在上述鐵芯與上述電線之間的絕緣體，上述鐵芯通過對薄板狀的非晶態(tài)金屬材料以每張或多張的寬度各不相同的方式形成的長方形平板狀薄板進(jìn)行積層而構(gòu)成，在上述轉(zhuǎn)子的與上述定子齒對置的位置設(shè)有鐵氧體磁鐵，上述轉(zhuǎn)子相對于上述定子設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸方向的兩側(cè)，作為上述電線使用以鋁為母材的電線。
[0020]另外，由配置在上述鐵芯周圍的電線構(gòu)成的定子線圈具有三相，以至少具有兩個并聯(lián)電路的三角形聯(lián)結(jié)來連接各相。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，使切斷為長條平板狀的多張非晶態(tài)金屬材料積層而構(gòu)成鐵芯，將其周圍用絕緣體及電線覆蓋，從而無需變形或粘接即能夠制造定子齒，即使作為與定子齒對置的轉(zhuǎn)子側(cè)的磁鐵采用鐵氧體磁鐵，也能夠以低成本獲得鐵損小而高效率的定子構(gòu)造。
【附圖說明】
[0023]圖1是表示本發(fā)明實施例所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的整體構(gòu)造的圖。
[0024]圖2是表示本發(fā)明實施例所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的中心軸向剖視圖的圖。
[0025]圖3是表示本發(fā)明實施例中采用的定子齒的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖4是表示在本發(fā)明的實施例中采用的定子齒的構(gòu)造例I中使用長條平板狀的非晶態(tài)金屬材料的鐵芯結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖5是用于和本發(fā)明的實施例進(jìn)行對比而示出通過鉚接進(jìn)行固定的鐵芯結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖6A示出將薄板狀的非晶態(tài)金屬材料在與截面大致梯形的上底及下底垂直的方向上積層的鐵芯構(gòu)造例。
[0029]圖6B示出將薄板狀的非晶態(tài)金屬材料在與截面大致梯形的上底及下底平行的方向上積層的鐵芯構(gòu)造例。
[0030]圖6C示出在與截面大致梯形的斜邊平行的方向上積層的鐵芯構(gòu)造例。
[0031]圖7A示出以鐵芯的角部成銳角的方式積層的情況的定子齒的構(gòu)造例2。
[0032]圖7B是以鐵芯的角部為R形狀的方式積層的情況的定子齒的構(gòu)造例2的另一個例子。
[0033]圖8示出定子齒的構(gòu)造例3。
[0034]圖9示出采用具備凹部的絕緣體的情況的定子齒的構(gòu)造例4。
[0035]圖10示出定子齒的構(gòu)造例5。
[0036]圖11是表示構(gòu)造例3、4的定子齒的制造方法的流程圖。
[0037]圖12是表示構(gòu)造例5的定子齒的制造方法的流程圖。
[0038]圖13是表示構(gòu)造例5的鐵芯及定子齒的制造方法的其它例子的流程圖。
[0039]圖14示出定子齒的構(gòu)造例6。
[0040]圖15A示出以鐵芯的角部成銳角的方式積層的定子齒的構(gòu)造例7。
[0041]圖15B示出以鐵芯的角部為R形狀的方式積層的定子齒的構(gòu)造例7的另一個例子。
[0042]圖16是表示構(gòu)造例6的定子齒的制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0043]下面以軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)為例參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明，然而只要是采用使長條平板狀的非晶態(tài)金屬積層而形成的鐵芯的電動機(jī)則不限定于軸向間隙型。
[0044]實施例
[0045]參照圖1對采用本實施例的鐵芯及定子齒的軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的整體構(gòu)造進(jìn)行說明。
[0046]在圖1中，軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)10具備由后支架81a、覆蓋后述的定子60的圓筒狀的外殼80、前支架81b構(gòu)成的殼體。
[0047]轉(zhuǎn)子50的旋轉(zhuǎn)軸70通過配置在后支架81a的內(nèi)周部的軸承13a、配置在前支架81b的內(nèi)周部的軸承13b而被支撐為能夠旋轉(zhuǎn)。
[0048]在旋轉(zhuǎn)軸70的中央附近隔著不與旋轉(zhuǎn)軸70接觸的程度的最小限度的間隙配置定子60。在定子60上將電線(導(dǎo)體線圈)33以及由卷纏該電線33的鐵芯31和絕緣體32構(gòu)成的定子齒30以包圍旋轉(zhuǎn)軸70的方式在周向上排列，并用合成樹脂進(jìn)行模塑成型而作為樹脂模塑部85 —體化。
[0049]定子齒30采用后述的構(gòu)造例I?構(gòu)造例4中的任一個構(gòu)造。
[0050]并且，雖然圖1中在鐵芯31與電線33之間設(shè)有絕緣體32，但是只要能夠確保其間的絕緣性則也不必一定設(shè)置。
[0051]就使由非晶態(tài)金屬材料構(gòu)成的薄板積層而成的鐵芯31而言，其旋轉(zhuǎn)軸方向的兩端面分別被配置為與相對于該定子60設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸方向的兩側(cè)的轉(zhuǎn)子的鐵氧體制的永久磁鐵20對置。通過合成樹脂一體化的鐵芯31及電線33固定在外殼12的內(nèi)周部。
[0052]相對于定子60在軸向上隔著規(guī)定的空隙將轉(zhuǎn)子50固定于旋轉(zhuǎn)軸70。轉(zhuǎn)子50構(gòu)成為包括:由鐵、電磁鋼板、壓粉磁芯、非晶態(tài)金屬、波門杜爾鐵鈷合金等軟磁性材料構(gòu)成的背部鐵芯25 ;在背部鐵芯25的軸向表面或內(nèi)部沿周向配置的鐵氧體磁鐵制的永久磁鐵20 ;以及支撐背部鐵芯25和永久磁鐵20的圓盤狀的支撐部件21。
[0053]在該實施例中，轉(zhuǎn)子50被設(shè)置為在旋轉(zhuǎn)軸70的軸向上與定子60的兩側(cè)對置。
[0054]支撐部件21固定于旋轉(zhuǎn)軸70，使轉(zhuǎn)子50的旋轉(zhuǎn)傳遞至旋轉(zhuǎn)軸7