铁芯、定子及旋转电机的制作方法

1.本发明涉及铁芯、定子及旋转电机。
2.本申请基于2018年12月27日申请的日本特愿2018－246317而要求优先权，引用在上述日本申请中记载的全部记载内容。


背景技术：

3.在专利文献1中，作为旋转电机之一而公开转子和定子在转子的轴向相对而配置的轴向间隙型的电动机。在这种旋转电机中使用的定子具有：铁芯，其具有轭部及多个齿部；以及线圈，其配置于各齿部。作为代表情况，轭部是圆环板状的部件。各齿部是在轭部的轴向凸出的柱状的部件，在轭部的周向分离而排列。专利文献1还公开了轭部和齿部可分离地构成的情况。
4.专利文献1：日本特开2009
‑
044829号公报


技术实现要素：

5.本发明的铁芯在轴向间隙型旋转电机中使用，
6.该铁芯具有：
7.环状的轭部，其具有在周向配置的多个贯通孔；以及
8.多个柱状的齿部，它们在所述轭部的所述周向排列，各自的一端分别插入所述多个贯通孔，
9.所述轭部和所述各齿部由相互独立的压粉成型体构成，
10.所述各齿部的所述一端在所述贯通孔内偏向一方配置。
11.本发明的定子具有：
12.本发明的铁芯：以及
13.线圈，其在所述各齿部配置。
14.本发明的旋转电机具有本发明的定子。
附图说明
15.图1是表示实施方式的铁芯的一个例子的概略斜视图。
16.图2是说明在实施方式的铁芯中齿部的一端部的外周面和轭部的贯通孔的内周面之间的间隔的图。
17.图3是关于实施方式的铁芯的齿部与接近区域相对而设置的例子，示出铁芯的一部分的概略俯视图。
18.图4是关于实施方式的铁芯的齿部在轭部的周向的相同侧具有接近区域的例子，示出铁芯的一部分的概略俯视图。
19.图5是沿图1的(v)
‑
(v)线的铁芯的局部概略剖视图。
20.图6是表示实施方式的定子的一个例子的概略斜视图。
21.图7是表示实施方式的旋转电机的一个例子的概略剖视图
具体实施方式
22.[本发明所要解决的课题]
[0023]
希望作为在轴向间隙型旋转电机中使用的铁芯，容易组装定子，能够构建得到高的转矩的旋转电机。
[0024]
因此，本发明的目的之一在于，提供能够构建具有高的转矩的旋转电机，定子的制造性也优异的铁芯。
[0025]
另外，本发明的其他目的之一在于，提供能够构建具有高的转矩的旋转电机，制造性也优异的定子。
[0026]
并且，本发明的另外的目的之一在于，提供具有高的转矩，制造性也优异的旋转电机。
[0027]
[本发明的效果]
[0028]
本发明的铁芯能够构建具有高的转矩的旋转电机，定子的制造性也优异。
[0029]
本发明的定子能够构建具有高的转矩的旋转电机，制造性也优异。
[0030]
本发明的旋转电机具有高的转矩，制造性也优异。
[0031]
[本发明的实施方式的说明]
[0032]
首先，列举本发明的实施方式而进行说明。
[0033]
(1)本发明的一个方式所涉及的铁芯在轴向间隙型旋转电机中使用，
[0034]
该铁芯具有：
[0035]
环状的轭部，其具有在周向配置的多个贯通孔；以及
[0036]
多个柱状的齿部，它们在所述轭部的所述周向排列，各自的一端分别插入所述多个贯通孔，
[0037]
所述轭部和所述各齿部由相互独立的压粉成型体构成，
[0038]
所述各齿部的所述一端在所述贯通孔内偏向一方配置。
[0039]
本发明的铁芯的轭部和齿部由相互独立的压粉成型体构成。因此，本发明的铁芯在定子的制造性上优异。向轭部固定之前的齿部为柱状体，形状简单。另一方面，轭部和齿部为一体件的压粉成型体的形状复杂。因此，与在轭部和齿部为一体件的压粉成型体的齿部安装线圈的情况相比，在向轭部固定之前的齿部安装线圈的情况更容易。另外，与对复杂形状的压粉成型体进行成型的情况相比，在对轭部以及齿部的简单形状的压粉成型体进行成型的情况下，更容易进行压粉成型体的成型。
[0040]
在本发明的铁芯中，关于齿部相对于轭部的固定，将齿部的一端部在形成于轭部的贯通孔内偏向一方配置。因此，本发明的铁芯能够抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。在贯通孔内偏向一方配置是指，具有齿部的一端部的外周面和贯通孔的内周面之间的间隔局部小的区域。在贯通孔内偏向一方配置是指，定量地，具有满足小于或等于齿部的一端部的外周面和贯通孔的内周面之间的间隔的平均值的50％的区域。在贯通孔内偏向一方配置是指，定性地，在齿部的外形和贯通孔的孔形状相似的情况下，齿部的重心和贯通孔的重心不一致。通过将齿部在贯通孔内偏向一方配置，能够形成齿部和轭部之间的成为磁隙的间隙小的区域。由此，经由该间隙小的区域在齿部和轭部之间
磁通良好地经过。
[0041]
(2)作为本发明的铁芯的一个例子，
[0042]
举出下述方式，即，所述齿部具有所述一端的外周面和所述贯通孔的内周面之间的间隔小于或等于0.05mm的接近区域。
[0043]
在上述方式中，齿部的接近区域和贯通孔的内周面之间的间隔非常小。因此，在上述方式中，齿部的接近区域可视作与贯通孔的内周面实质上相接的区域。由此，可以说在齿部的接近区域和轭部之间可产生的间隙不易成为磁隙。因此，在上述方式中，经由齿部的接近区域能够确保齿部和轭部之间的磁通的经过更良好。因此，上述方式更容易抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。
[0044]
(3)作为上述(2)的铁芯的一个例子，
[0045]
举出下述方式，即，所述接近区域的沿所述贯通孔的周向的长度相对于所述贯通孔的周长的比率大于或等于20％。
[0046]
上述方式是齿部的接近区域长，因此经由齿部的接近区域能够确保齿部和轭部之间的磁通的经过更良好。因此，上述方式更容易抑制矩的降低，能够构建具有更高的转矩的轴向间隙型旋转电机。
[0047]
(4)作为上述(2)或(3)的铁芯的一个例子，
[0048]
举出下述方式，即，所述一端的外周面和所述贯通孔的内周面之间的间隔的最大值和最小值之差小于0.40mm。
[0049]
上述方式可以说不具有上述间隔局部地大的区域、即成为大的磁隙的区域。因此，上述方式容易确保齿部和轭部之间的磁通的经过良好。因此，上述方式容易抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。
[0050]
(5)作为上述(2)至(4)中的任一个的铁芯的一个例子，
[0051]
举出下述方式，即，所述齿部在所述齿部中的所述轭部的外周侧具有所述接近区域的至少一部分。
[0052]
作为代表情况，齿部的外形为梯形。如上述形状的齿部中的位于轭部的外周侧的区域(下面，有时称为外周区域)的长度比位于内周侧的区域(下面，有时称为内周区域)的长度长。由此，如果在齿部的外周区域包含接近区域，则容易将接近区域确保得长。接近区域长，从而上述方式经由齿部的接近区域容易确保齿部和轭部之间的磁通的经过良好。因此，上述方式更容易抑制转矩的降低，能够构建具有更高的转矩的轴向间隙型旋转电机。
[0053]
(6)作为上述(2)至(5)中的任一个铁芯的一个例子，
[0054]
举出下述方式，即，在所述轭部的所述周向相邻的所述齿部，在所述相邻的齿部相对侧具有所述接近区域的至少一部分。
[0055]
在上述方式中，将相邻的齿部的接近区域相对地配置。因此，相邻的齿部经由各齿部的接近区域容易确保磁通的经过良好。因此，上述方式容易抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。在将上述方式利用于多相交流旋转电机的情况下，能够在各齿部配置同相的线圈、异相的线圈的任意者。
[0056]
(7)作为上述(6)的铁芯的一个例子，
[0057]
举出下述方式，即，在所述相邻的齿部配置同相的线圈。
[0058]
上述方式与配置异相的线圈的情况相比较，更容易抑制转矩的降低。
[0059]
(8)作为上述(2)至(5)中的任一个的铁芯的一个例子，
[0060]
举出下述方式，即，所述齿部在所述齿部中的所述轭部的所述周向的相同侧具有所述接近区域的至少一部分。
[0061]
上述方式经由各齿部的接近区域容易确保磁通的经过良好。因此，上述方式容易抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。另外，上述方式能够将各齿部相对于轭部的固定状态设为相同，因此在铁芯的制造性上也优异。
[0062]
(9)作为本发明的铁芯的一个例子，
[0063]
举出下述方式，即，所述齿部具有位于所述贯通孔内的一端面、以及位于所述贯通孔外的另一端面，
[0064]
所述轭部具有位于所述齿部凸出侧的第一面、以及与所述第一面相对的第二面，
[0065]
在将延长所述第二面得到的面设为基准面、将从所述基准面至所述另一端面为止的长度设为所述齿部的高度时，
[0066]
多个所述齿部的高度的波动小于或等于0.1mm。
[0067]
在上述方式中，多个齿部的高度的波动非常小。因此，在上述方式中，多个齿部的高度实质上均匀，可视作多个齿部的另一端面实质上在同一平面上。如果使用如上述的铁芯构建旋转电机，则齿部的另一端面与磁铁的任意部位实质上都以均匀的间隔相对，因此齿部的接受磁铁的磁通在任意部位均实质上也变得均匀，容易降低齿槽转矩。本发明的铁芯向轭部的贯通孔插入齿部的一端部。因此，通过对齿部的一端部相对于贯通孔的插入量进行调整，由此能够容易地调整各齿部的高度。
[0068]
(10)作为上述(9)的铁芯的一个例子，
[0069]
举出下述方式，即，从所述基准面至所述一端面为止的长度小于或等于所述轭部的厚度的10％。
[0070]
作为代表情况，轭部的厚度遍及整体范围实质上均匀，齿部的轴向的长度在全部齿部实质上均匀。因此，上述方式能够唯一地决定各齿部的高度。上述方式能够充分地确保齿部的一端部的外周面和贯通孔的内周面的相对面积，因此能够充分地确保经过齿部和轭部之间的磁通的面积。另外，上述方式能够充分地确保齿部的一端部的外周面和贯通孔的内周面的相对面积，因此容易将轭部和齿部坚固地固定。
[0071]
(11)作为本发明的铁芯的一个例子，
[0072]
举出下述方式，即，所述铁芯的构成材料包含：纯铁、含有si的铁基合金或含有al的铁基合金。
[0073]
在上述方式中在铁芯包含纯铁的情况下，实现下述效果，容易设为饱和磁通密度高的铁芯，容易设为致密的铁芯，容易成型铁芯且铁芯的制造性优异。在上述方式中，在包含铁基合金的情况下，能够设为低损耗的铁芯。
[0074]
(12)作为本发明的铁芯的一个例子，
[0075]
举出下述方式，即，所述铁芯的相对密度大于或等于90％。
[0076]
在上述方式中，相对密度大于或等于90％，高且致密。如上述的方式能够构建饱和磁通密度高这样的磁特性优异的轴向间隙型旋转电机。
[0077]
(13)本发明的一个方式涉及的定子具有：
[0078]
上述(1)至(12)中的任一个的铁芯；以及
[0079]
线圈，其在所述各齿部配置。
[0080]
本发明的定子具有本发明的铁芯，因此容易进行线圈的安装，制造性优异。另外，本发明的定子具有本发明的铁芯，因此能够抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。
[0081]
(14)本发明的一个方式涉及的旋转电机具有：
[0082]
本发明的定子；以及
[0083]
转子，其与所述定子相对配置。
[0084]
本发明的旋转电机具有本发明的定子，因此容易组装定子，制造性优异。另外，本发明的旋转电机具有本发明的定子，因此能够抑制转矩的降低，具有高的转矩。
[0085]
[本发明的实施方式的详细内容]
[0086]
下面，参照附图对本发明的实施方式的详细内容进行说明。图中的同一标号表示同一名称物。此外，本发明不受这些例示限定，而是由权利要求书示出，意在包含与权利要求书等同的内容及其范围内的全部变更。
[0087]
〔铁芯〕
[0088]
适当参照图1～图5及图6、图7，对实施方式的铁芯1进行说明。铁芯1具有环状的轭部3和多个柱状的齿部2。铁芯1在轴向间隙型旋转电机(作为一个例子，在后述的图7示出的旋转电机9)中使用。作为代表情况，铁芯1能够利用为定子(作为一个例子，在后述的图6示出的定子8)的铁芯。铁芯1在各齿部2配置线圈80(图6、图7)，被利用为供由线圈80产生的磁通、磁铁95(图7)的磁通经过的磁路的构成部件。
[0089]
实施方式的铁芯1由轭部3和各齿部2彼此独立的压粉成型体构成。实施方式的铁芯1的特征之一在于，在轭部3具有供各齿部2的一端部插入的贯通孔30，在该贯通孔30内将各齿部2的一端部偏向一方而配置。下面，详细地说明。
[0090]
〈轭部〉
[0091]
轭部3是平面形状为圆环状的板部件。轭部3将在轭部3的周向排列的齿部2之中的、相邻的齿部2彼此进行磁耦合。轭部3在其中央部具有将轭部3的正反面(第一面31以及第二面32)贯通的轴孔39。第一面31是位于将齿部2凸出地设置的一侧的面，第二面32是第一面31的相反面。
[0092]
轭部3具有供齿部2的一端部插入的贯通孔30。贯通孔30将轭部3的正反面(第一面31及第二面32)贯通。贯通孔30与齿部2的个数对应地适当设置。齿部2设置多个，因此贯通孔30也设置多个。贯通孔30在轭部3的周向隔开规定的间隔而设置。作为代表情况，各贯通孔30的孔形状、大小相同。关于贯通孔30的孔形状，作为代表情况，通过与第一面31平行的平面切断的剖面形状与后述的齿部2的外形相似。贯通孔30的大小能够适当选择能够供齿部2的一端部插入的大小。
[0093]
轭部3由独立于齿部2的部件构成。轭部3和齿部2是通过向贯通孔30插入齿部2的一端部而进行固定的。例如，在向贯通孔30插入了齿部2的一端部的状态下将轭部3和齿部2通过粘接剂等进行粘接。在该情况下，粘接剂介于贯通孔30的内周面和齿部2的一端部的外周面之间。轭部3的贯通孔30和齿部2的一端部之间的关系在后面详述。
[0094]
轭部3的大小(外径、内径、厚度等)能够与旋转电机9的规格对应地适当选择。例如，轭部3的内径(轴孔39的直径)大于或等于5mm而小于或等于150mm，轭部3的外径大于或
等于30mm而小于或等于300mm，轭部3的厚度大于或等于1.0mm而小于或等于10mm、进一步可举出大于或等于1.5mm而小于或等于7.0mm。
[0095]
〈齿部〉
[0096]
各齿部2是柱状的部件，以与轭部3的第一面31正交的方式凸出。另外，各齿部2在轭部3的周向隔开规定的间隔而配置。作为代表情况，如图1中例示那样，各齿部2在轭部3的周向等间隔地配置。此外，与轭部3的第一面31正交的方向相当于与轭部3的轴孔39的轴向平行的方向。另外，各齿部2的轴向相当于与轭部3的轴向平行的方向。
[0097]
作为代表情况，各齿部2的形状、大小相同。关于齿部2的外形，作为代表情况，举出通过与齿部2的轴向正交的平面切断后的剖面形状在齿部2的轴向为相同的形状的棱柱等。本例的齿部2是上述剖面形状为梯形形状的四棱柱体。另外，本例的齿部2遍及齿部2的轴向的全长范围具有相同的剖面形状。上述剖面形状为梯形形状的齿部2容易将截面积确保得大。另外，容易减小铁芯1的死区空间，容易构建占空系数高的定子8。作为其他外形的例子，举出上述剖面形状为等腰三角形等三角形状的棱柱体等。另外，作为其他的外形的例子，举出上述剖面形状为长方形的长方体，上述剖面形状为圆形的圆柱等。
[0098]
在这里的“梯形形状”、“三角形状”不仅是几何学上的梯形、三角形，如本例那样还包含在角部具有倒角的形状，包含实质上可视为梯形、三角形的范围。例如，在剖面的轮廓包含直线的情况下，包含该直线的延长线的交点构成多边形的顶点的形状。或者，例如在剖面的轮廓包含曲线及直线的情况下，包含该曲线的切线和直线或直线的延长线的交点构成多边形的顶点的形状。
[0099]
齿部2的个数只要大于或等于2个即可，能够适当选择。上述个数例如可以大于或等于3个，甚至大于或等于6个。在将铁芯1利用于三相交流旋转设备的情况下，优选齿部2的数量为3的倍数。图1例示出上述个数为12个的方式。
[0100]
齿部2的大小(截面积、轴向的长度等)能够与旋转电机9的规格对应地适当选择。例如，各齿部2的截面积大于或等于5mm2而小于或等于800mm2，齿部2的轴向的长度大于或等于3mm而小于或等于40mm。这里的齿部2的截面积是指，通过与齿部2的轴向正交的平面切断后的剖面的面积。
[0101]
〈轭部和齿部的关系〉
[0102]
下面，主要参照图2～图5，对轭部3的贯通孔30和齿部2的一端部的关系详细地进行说明
[0103]
关于轭部3的贯通孔30的大小，作为代表情况，为了使得容易进行齿部2的插入作业，加入余量而与齿部2的一端部的大小相比设计得大。其结果，在齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间产生间隙。该间隙成为磁隙，成为导致转矩的降低的一个原因。另一方面，得到下述见解，即，如果在贯通孔30的周向的至少一部分存在上述间隙非常小的区域，则能够抑制转矩的降低。可以想到这是因为经由上述间隙非常小的区域而磁通在齿部2和轭部3之间顺利地经过。
[0104]
因此，将齿部2的一端部在贯通孔30内偏向一方配置。在贯通孔30内偏向一方配置是指，存在齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间的间隔局部地较小的区域。关于在贯通孔30内偏向一方配置，定量地说，是指存在满足小于或等于齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间的间隔的平均值的50％的区域。关于齿部2的一端
部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间的间隔的平均值，例如，通过在贯通孔30的周向等间隔地测量10个点以上得到的值的平均而求出。另外，在齿部2的外形和贯通孔30的孔形状相似的情况下，在贯通孔30内偏向一方配置是指，齿部2的重心和贯通孔30的重心不一致。图2例示出齿部2的外形和贯通孔30的孔形状相似，齿部2的重心和贯通孔30的重心不一致的方式。
[0105]
齿部2具有一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间的间隔小于或等于0.05mm的接近区域25。在图2～图5中，在齿部2的一端部处的外周面20附近的区域的一部分标注双点划线的交叉影线，虚拟地表示接近区域25。此外，在各图中，为了容易理解，将上述间隔示出得大。
[0106]
《接近区域和轭部之间的间隔》
[0107]
齿部2的接近区域25和轭部3的贯通孔30的内周面300之间的间隔小于或等于0.05mm，非常小。可以说如上所述的齿部2的接近区域25是与贯通孔30的内周面300实质上相接的区域。因此，可以说在齿部2的接近区域25和轭部3之间可能形成的间隙难以成为磁隙。如果使用如上所述的铁芯1构建旋转电机9(图7)，则能够经由齿部2的接近区域25确保齿部2和轭部3之间的磁通的经过更良好。因此，该旋转电机9更容易抑制转矩的降低，容易具有高的转矩。
[0108]
齿部2的接近区域25和轭部3的贯通孔30的内周面300之间的间隔越小，经由接近区域25越容易确保齿部2和轭部3之间的磁通的经过更良好。在希望进一步抑制转矩的降低的情况下，优选上述间隔小于或等于0.04mm，更优选小于或等于0.03mm、小于或等于0.02mm。铁芯1也可以具有上述间隔实质上为0mm的区域。
[0109]
《接合比率》
[0110]
齿部2的接近区域25优选越长越好。定量地说，优选接近区域25的沿贯通孔30的周向的长度l25相对于贯通孔30的周长l30的比率(下面，称为接合比率)大于或等于20％。上述接合比率(％)是通过(l25/l30)
×
100而求出的。
[0111]
如果上述的接合比率大于或等于20％，则可以说齿部2的接近区域25长。因此，经由接近区域25，容易确保齿部2和轭部3之间的磁通的经过更良好。在希望进一步抑制转矩的降低的情况下，上述接合比率优选大于或等于25％，更优选大于或等于30％、大于或等于35％。
[0112]
上述的接合比率在小于100％的范围优选越大越好。另一方面，如果上述接合比率例如小于或等于70％，则容易将向贯通孔30的齿部2的插入作业上的余量确保得大，齿部2和凸缘部5的组装作业性优异。在希望组装作业性的提高的情况下，可以将上述接合比率设为小于或等于65％，进一步也可以设为60％。
[0113]
《间隔的最大差》
[0114]
通过将齿部2的一端部在贯通孔30内偏向一方配置，从而有时产生齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间的间隔相对大的区域。在该情况下，也优选上述间隔的最大值和最小值之差(下面，将该差称为间隔的最大差)小于0.40mm。如果上述间隔的最大差小于0.40mm，则可以说铁芯1不具有齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间的间隔局部地大的区域。上述间隔局部地大的区域成为大的磁隙。因此，如果上述间隔的最大差小于0.40mm，则铁芯1不具有大的磁隙，容易确保齿部2和轭部3之间的磁通的
经过良好。因此，容易抑制转矩的降低。上述间隔的最大差越小，则铁芯1更明确地不具有大的磁隙，容易确保齿部2和轭部3之间的磁通的经过良好。在希望进一步抑制转矩的降低的情况下，优选上述间隔的最大差小于或等于0.35mm，更优选小于或等于0.30mm。
[0115]
《接近区域的位置》
[0116]
齿部2在轭部3的贯通孔30的周向的任意位置具有接近区域25。如在图2中例示那样，齿部2也可以在齿部2中的轭部3的外周侧具有接近区域25的至少一部分。在该情况下，容易将接近区域25设得长。例如，齿部2的外形为梯形，如果梯形的长边部分位于轭部3的外周侧，则齿部2中的位于轭部3的外周侧的外周区域26的长度，比齿部2中的位于轭部3的内周缘侧的内周区域27的长度长。因此，如果接近区域25的至少一部分设置于齿部2的外周区域26，则容易将接近区域25确保得长。接近区域25越长，则上述的接合比率越大。其结果，铁芯1经由接近区域25容易确保齿部2和轭部3之间的磁通的经过良好，更容易抑制转矩的降低。
[0117]
在图2中例示出遍及齿部2的外周区域26和齿部2中的轭部3的周向的一侧的区域的范围而以l字状具有接近区域25的情况。除此以外，铁芯1也可以仅在齿部2的外周区域26具有接近区域25。或者，铁芯1也可以仅在齿部2的内周区域27或仅在齿部2中的轭部3的周向的一侧的区域具有接近区域25。
[0118]
优选齿部2在齿部2的外周区域26具有接近区域25的至少一部分，并且上述的接合比率大于或等于20％
[0119]
另外，如在图3中例示那样，举出下述情况，即，在沿轭部3的周向相邻的齿部2，在两个齿部2相对侧具有接近区域25的至少一部分。在该情况下，相邻的齿部2的接近区域25相对。因此，相邻的齿部2经由各齿部2的接近区域25容易确保磁通的经过良好。
[0120]
在将如上所述相邻的齿部2相对地具有接近区域25的铁芯1利用于多相交流旋转电机的情况下，在相邻的各齿部2可以配置同相的线圈80(图6、图7)，也可以配置异相的线圈80。特别地，如果在相邻的齿部2配置同相的线圈80，则与配置异相的线圈80的情况相比较，更容易抑制转矩的降低。例如，在将铁芯1利用于三相交流旋转电机的情况下，也可以从图3的左侧起分别在第1个齿部2及第2个齿部2配置u相的线圈(未图示)，在第3个齿部2及第4个齿部2配置v相的线圈(未图示)，在第5个齿部2及未图示的第6个齿部2配置w相的线圈(未图示)。在该情况下，针对相邻的齿部2且配置异相的线圈80的齿部2、例如从图3的左侧起第2个齿部2及第3个齿部2，在两个齿部2彼此远离侧配置接近区域25。
[0121]
另外，如图4中例示那样，齿部2可以在齿部2中的轭部3的周向的相同侧具有接近区域25的至少一部分。在该情况下，经由各齿部2的接近区域25容易确保磁通的经过良好。另外，在该情况下，期待经由各齿部2的接近区域25的磁通的经过容易变得相同，磁通不易紊乱，转矩的脉动也容易降低。并且，在该情况下，能够将各齿部2向轭部3的各贯通孔30的固定状态设为相同。该结构由于该点而在铁芯1的制造性方面也优异。此外，在图4中例示在各齿部2的右侧具有接近区域25的一部分的情况。
[0122]
在使用在轭部3的周向的相同侧具有各齿部2的接近区域25的铁芯1而构建旋转电机9的情况下，各齿部2可以在与转子90(图7)的旋转方向相同侧、与上述旋转方向相反侧的任意侧具有接近区域25。特别地，如果各齿部2在与上述旋转方向相同侧具有接近区域25，则与在相反侧具有接近区域25的情况相比较，更容易抑制转矩的降低。
[0123]
《高度的波动》
[0124]
轭部3和齿部2由相互独立的部件构成，从而有时多个齿部2相对于轭部3的高度产生波动。优选即使在该情况下多个齿部2相对于轭部3的高度的波动也小于或等于0.1mm。齿部2相对于轭部3的高度如图5所示，是将延长轭部3的第二面32的面设为基准面，从该基准面至齿部2的另一端面22为止的长度h1。如果上述高度的波动小于或等于0.1mm，则可视作多个齿部2的另一端面22实质上在同一平面。如果使用如上所述的铁芯1而构建旋转电机9，则齿部2的另一端面22与磁铁95(图7)的任意部位实质上都以均匀的间隔相对。因此，齿部2的接受磁铁95的磁通在任意部位实质上都变得均匀，容易降低齿槽转矩。
[0125]
通过对齿部2的一端部相对于各贯通孔30的插入量进行调整，能够容易地调整各齿部2的高度。例如，也可以以使从上述基准面至齿部2的一端面21为止的长度h3小于或等于轭部3的厚度h2的10％的方式，向贯通孔30插入齿部2的一端部。换言之，也可以将齿部2的一端部相对于贯通孔30的插入量(h2－h3)设为大于或等于轭部3的厚度h2的90％。作为代表情况，轭部3的厚度h2遍及整体范围实质上均匀，齿部2的轴向的长度在全部齿部2实质上均匀。由此，通过规定齿部2的一端部相对于贯通孔30的插入量，能够唯一地决定各齿部2的高度。上述方式能够充分地确保齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300的相对面积，因此能够充分地确保经过齿部2和轭部3之间的磁通的面积。另外，上述方式能够充分地确保齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300的相对面积，因此容易将轭部3和齿部2坚固地固定。
[0126]
〈构成材料〉
[0127]
铁芯1的构成材料包含软磁性材料。作为代表情况，铁芯1主要由软磁性材料构成。软磁性材料例如举出纯铁或铁基合金。
[0128]
在这里的纯铁是指纯度大于或等于99％、即fe(铁)的含有量大于或等于99质量％。纯铁具有饱和磁通密度高、成型性优异、容易通过压缩成型而致密化这样的效果。因此，如果包含纯铁，则能够实现饱和磁通密度高的铁芯1、相对密度高的致密的铁芯1、在制造过程中容易成型的制造性优异的铁芯1。另外，由于致密，从而容易进一步提高饱和磁通密度，能够实现强度等机械特性也优异的铁芯1。
[0129]
在这里的铁基合金是含有添加元素，剩余部分由fe及不可避免杂质构成的。铁基合金含有一种或大于或等于两种添加元素。添加元素例如举出si(硅)、al(铝)、cr(铬)等。作为铁基合金的具体例，举出含有si的铁基合金(fe－si类合金)、含有al的铁基合金(fe－al类合金)、在si或al的基础上含有cr的铁基合金等。铁基合金的电阻大于纯铁。因此，如果包含铁基合金，则能够实现下述铁芯1，该铁芯1能够减小涡电流损耗等铁损，低损耗。也可以设为包含纯铁和铁基合金这两者的铁芯1。
[0130]
构成轭部3的压粉成型体、构成齿部2的压粉成型体都是由软磁性材料构成的粉末颗粒的集合体。上述压粉成型体主要是将上述粉末颗粒通过塑性变形相互地啮合而维持规定的形状。作为代表情况，压粉成型体能够使用模具(未图示)，将包含由软磁性材料构成的粉末的原料粉末进行压缩成型而制造。
[0131]
软磁性粉末可以包含有在由软磁性材料构成的粉末颗粒的表面具有绝缘包覆的包覆颗粒。如果包含包覆颗粒，则能够实现下述铁芯1，该铁芯1能够减小涡电流损耗等铁损，低损耗。也可以设为包含纯铁和铁基合金这两者的铁芯1。特别地，如果包含具有由纯铁
构成的粉末颗粒和绝缘包覆的包覆颗粒，则能够实现下述铁芯1，该铁芯1饱和磁通密度高，磁特性优异，并且低损耗。绝缘包覆的构成材料，例如举出磷酸盐、二氧化硅这样的氧化物等。磷酸盐与由铁或铁基合金构成的粉末颗粒的密接性优异，并且变形性也优异。因此，由磷酸盐构成的绝缘包覆在成型时，容易追随上述的铁类粉末颗粒的变形而进行变形，不易损伤。因此，能制造具有健全的绝缘包覆的压粉成型体。通过具有如上所述的压粉成型体，由此能够实现低损耗的铁芯1。
[0132]
〈相对密度〉
[0133]
如果铁芯1的相对密度高、致密，则饱和磁通密度等磁特性、强度等机械特性优异，是优选的。定量地说，轭部3的相对密度、齿部2的相对密度都优选大于或等于90％。如果上述相对密度大于或等于90％，则能够实现饱和磁通密度高，并且强度也优异的铁芯1。例如，通过在轭部3的贯通孔30内对齿部2的一端部进行固定等，能够防止轭部3、齿部2的缺损等。在希望磁特性的提高、机械特性的提高等的情况下，优选上述相对密度大于或等于93％，更优选大于或等于95％。
[0134]
在这里的相对密度是指实际测定出的压粉成型体的实测密度相对于构成铁芯1的压粉成型体的理论密度的比率(％)。上述理论密度能够将构成压粉成型体的软磁性材料的真密度作为等效值而利用。
[0135]
〈其他〉
[0136]
铁芯1可举出在齿部2的另一端面22(图5)具有凸缘部(未图示)的情况。凸缘部形成为从齿部2的另一端面22的周缘向外周侧凸出，具有比另一端面22大的面积。如果使用在齿部2具有凸缘部的铁芯1构成旋转电机9(图7)，则与磁铁95相对的面积增大，交链磁通增大。由此，能够降低齿槽效应等、能够提高旋转电机9的特性。另外，凸缘部能够防止线圈80(图6)从齿部2脱落。
[0137]
凸缘部也可以由与齿部2一体地成型的压粉成型体构成，也可以由独立于齿部2的压粉成型体构成。在齿部2和凸缘部由独立的压粉成型体构成的情况下，关于齿部2和凸缘部的连接，例如，可举出将齿部2的另一端面22(图5)和凸缘部的下表面通过粘接剂进行粘接的情况。并且，还可以在齿部2的另一端面22设置凸部或凹部，将与该凸部或凹部对应的凹部或凸部设置于凸缘部的下表面，由此在粘接剂的基础上，通过凸部和凹部的嵌合，将齿部2和凸缘部连接。在凹部中包含贯通孔。
[0138]
〈制造方法〉
[0139]
构成轭部3的压粉成型体以及构成齿部2的压粉成型体，能够如上所述通过将原料粉末压缩成型为规定的形状而进行制造。在具有独立于轭部3及齿部2而构成的凸缘部的情况下，构成凸缘部的压粉成型体也能够同样地制造。在压缩成型时能够利用冲压成型机等。原料粉末可以在软磁性材料的粉末的基础上，还包含粘结剂、润滑剂。可以在模具涂敷润滑剂。
[0140]
作为原料粉末利用的软磁性材料的粉末的平均粒径例如可以大于或等于20μm而小于或等于350μm。如果上述粉末的平均粒径处于上述范围，则容易处理上述粉末，并且容易压缩成型。上述粉末的平均粒径可以大于或等于40μm而小于或等于300μm，进一步可以小于或等于250μm。在这里的上述粉末的平均粒径设为，使用激光衍射
·
散射式粒径
·
粒度分布测定装置进行测定，累积质量成为全部颗粒的质量的50％的粒径。
[0141]
压缩成型时的压力越高，则越容易致密化，能够制造出相对密度越高的铁芯1。上述压力例如举出大于或等于700mpa，进一步大于或等于980mpa。
[0142]
也可以在压缩成型后，根据需要实施热处理。例如通过热处理将应变去除，由此能够制造低损耗的铁芯1。或者，例如也可以通过热处理将粘结剂、润滑剂去除。在原料粉末包含上述的包覆颗粒的情况下，热处理温度优选小于或等于绝缘包覆的分解温度。
[0143]
〈实施方式的主要作用
·
效果〉
[0144]
实施方式的铁芯1的轭部3和齿部2由相互独立的压粉成型体构成。因此，铁芯1能够在固定于轭部3之前的齿部2配置线圈80。具有如上所述的铁芯1的定子、轴向间隙型旋转电机的制造性优异。
[0145]
特别地，就实施方式的铁芯1而言，关于齿部2相对于轭部3的固定，将齿部2的一端部在形成于轭部3的贯通孔30内偏向一方配置。即，铁芯1具有齿部2的一端部的外周面20和贯通孔30的内周面300之间的间隔局部地小的区域。由此，铁芯1能够形成成为齿部2和轭部3之间的磁隙的间隙小的区域，经由该间隙小的区域能够确保齿部2和轭部3之间的磁通的经过良好。因此，铁芯1能抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。
[0146]
〔定子〕
[0147]
参照图6对实施方式的定子8进行说明。定子8具有：铁芯1；以及线圈80，其配置于铁芯1所具有的各齿部2。该定子8在轴向间隙型旋转电机(例如，旋转电机9(图7))中使用。在图6例示出具有图1所示的铁芯1的情况。
[0148]
各线圈80具有将绕线卷绕为螺旋状而成的筒状部。该例的线圈80是将绕线设为包覆扁平线的四角筒状的扁立卷绕线圈。此外，图6仅示出筒状部，绕线的两端部省略了图示。
[0149]
实施方式的定子8具有轭部3和齿部2相互独立的实施方式的铁芯1。因此，通过另行制作出线圈80，在对轭部3进行固定前的齿部2的外侧嵌入线圈80，从而能够容易地在各齿部2配置线圈80。在使线圈80插入贯穿于齿部2后，将各齿部2的一端部固定于轭部3，由此能够制造定子8。将铁芯1设为构成部件的定子8在制造过程中，能够将绕线的卷绕工序和线圈80向齿部2的配置工序设为独立的工序。因此，无需将绕线直接卷绕于各齿部2。因此，容易卷绕绕线，线圈80的制造性也优异。此外，如果没有在齿部2一体地成型凸缘部，则也可以将齿部2固定于轭部3，在固定于该轭部3的齿部2的外侧嵌入线圈80。
[0150]
实施方式的定子8具有实施方式的铁芯1，因此能够抑制转矩的降低，能够构建具有高的转矩的轴向间隙型旋转电机。
[0151]
〔旋转电机〕
[0152]
参照图7，对实施方式的旋转电机9进行说明。图7是通过与旋转电机9的旋转轴91平行的平面切断后的剖视图。
[0153]
实施方式的旋转电机9具有实施方式的定子8。详细地说，旋转电机9具有转子90和定子8，是转子90和定子8在轴向相对而配置的轴向间隙型的旋转电机。如上所述的旋转电机9能够利用于电动机或发电机。在图7中例示出以1个转子90由2个定子8夹着的方式组装而成的单转子、双定子型的结构。除此以外，将具有1个转子90和1个定子8的形态、以1个定子8由2个转子90夹着的方式组装的形态等作为例子举出。
[0154]
定子8及转子90收纳于具有圆柱状的内部空间的壳体92。壳体92具有圆筒部和2个板部。圆筒部将定子8及转子90的外周包围。在圆筒部的两侧分别配置板部。定子8及转子90
以由2个板部夹着的方式收纳于壳体92。定子8通过将铁芯1的轭部3的外周面嵌入至壳体92的板部，从而固定于壳体92。两个板部在其中心部具有贯通孔。在贯通孔设置轴承93，经由轴承93将旋转轴91插入贯穿。另外，在轭部3的轴孔39中还设置轴承(未图示)，经由该轴承将旋转轴91插入贯穿。旋转轴91将壳体92内贯通。
[0155]
转子90是具有多个磁铁95和对磁铁95进行支撑的转子主体的平板状的部件。各磁铁95例如是具有与齿部2的另一端面(图5)的平面形状相对应的平面形状的平板状。转子主体是圆环状的部件，能够旋转地由旋转轴91支撑。各磁铁95在转子主体的周向等间隔地配置。另外，各磁铁95在旋转轴91的轴向被磁化。在转子主体的周向相邻的磁铁95的磁化方向彼此相反。如果转子主体旋转，则磁铁95也与转子主体一起旋转。
[0156]
定子8配置为齿部2的另一端面22(图5)与转子90的磁铁95相对。将定子2的线圈80励磁而产生旋转磁场，通过由旋转磁场引起的吸引力或回弹力，转子90相对于定子8旋转。如果转子90旋转，则齿部2的另一端面22(图5)接受来自进行旋转的磁铁95的磁通。
[0157]
实施方式的旋转电机9具有实施方式的定子8。如上所述定子8容易组装，因此旋转电机9的制造性优异。另外，实施方式的旋转电机9具有实施方式的定子8，因此能够抑制转矩的降低，具有高的转矩。
[0158]
[试验例]
[0159]
通过模拟对将铁芯适用于三相交流轴向间隙型电动机的定子时的转矩进行了调查，该铁芯具有环状的轭部和多个齿部。
[0160]
在下面的试验中，使用电磁场解析软件(jsol公司制“jmag”)进行了解析。在模拟中使用的铁芯的模型都是将构成材料设为纯铁，设为相对密度大于或等于90％的压粉成型体。齿部的外形、及在轭部形成的贯通孔的孔形状都是相似的梯形形状。在齿部中梯形的长边部分配置在轭部的外周侧。各铁芯的大小设为实质上相同的大小。另外，在下面的各试验中，除了齿部的一端部和贯通孔之间的关系不同的点以外，将在齿部配置的线圈的通电条件、在齿部的另一端面配置的磁铁的旋转条件设为相同而对转矩进行了调查。
[0161]
〔试验例1〕
[0162]
在该试验中，关于具有轭部以及齿部的铁芯的模型，对由轭部和齿部有无分割而带来的向转矩的影响进行了调查。
[0163]
(样品的说明)
[0164]
样品no.100的铁芯是轭部和齿部一体地成型的理想形状。样品no.100的铁芯并不是多个分割片的组合件，而是一体成型物，在轭部和齿部之间没有可成为磁隙的间隙。
[0165]
样品no.101的铁芯相对于样品no.100的理想铁芯，是轭部和齿部被分割的铁芯。在轭部形成有贯通孔，将齿部的一端部配置在该贯通孔内。样品no.101的铁芯在齿部的一端部的外周面和轭部的贯通孔的内周面之间具有可成为磁隙的间隙。该间隙在上述贯通孔的周向设为相同的间隔，上述间隔设为0.1mm。
[0166]
样品no.1的铁芯相对于样品no.100的理想铁芯，是轭部和齿部被分割的铁芯。在轭部形成有贯通孔，将齿部的一端部在该贯通孔内偏向一方配置。样品no.1的铁芯在齿部的一端部的外周面和轭部的贯通孔的内周面之间具有可成为磁隙的间隙。上述间隙在上述贯通孔的周向具有局部小的间隔。关于齿部的一端部的外周面和贯通孔的内周面之间的间隔，在贯通孔的周向等间隔地测量10个点得到的值的平均值为0.1mm。另外，上述局部地小
的间隔为0mm。具有该局部地小的间隔的区域(接近区域)在齿部中的轭部的外周侧和相邻的齿部相对侧的范围呈l字状。在相邻的齿部配置同相的线圈。接近区域的沿贯通孔的周向的长度相对于贯通孔的周长的比率(接合比率)为22％。关于样品no.1的铁芯，在观察各齿部时，轭部中的从与齿部凸出侧相反的一侧的面的延长面至各齿部中的位于贯通孔内的端面为止的长度为轭部的厚度的0％。即，轭部中的与齿部凸出侧相反的一侧的面和各齿部中的位于贯通孔内的端面共面。而且，在样品no.1的铁芯中，多个齿部的高度的波动为0mm。
[0167]
(试验条件)
[0168]
在该试验中，假想为具有以下的定子铁芯的电动机，对该电动机的转矩进行了研究。
[0169]
(定子铁芯的条件)
[0170]
线圈匝数为30匝，齿部的截面积为102mm2，14极12槽
[0171]
轭部的外径为100mm，轭部的内径为70mm
[0172]
将各样品的转矩(n
·
m)在表1示出。另外，以样品no.100的转矩为基准，求出了各样品的转矩的减小率(％)。转矩的减小率是通过{(各样品的转矩－样品no.100的转矩)/样品no.100的转矩}
×
100而求出的。转矩的减小率(％)也在表1示出。
[0173]
[表1]
[0174][0175]
如表1所示，可知样品no.1的铁芯相对于样品no.100的转矩的减小率与样品no.101比较而较小，具有高的转矩。作为其理由之一，可以想到是因为，样品no.1的铁芯是齿部在贯通孔内偏向一方配置，从而能够形成齿部和轭部之间的成为磁隙的间隙小的区域。可以想到样品no.1的铁芯虽然相对于样品no.100的铁芯而转矩稍差，但将转矩减小率抑制为小于或等于5％，因此能够构建具有高的转矩的旋转电机。样品no.1的铁芯是轭部和齿部相互独立地构成的，因此能够在固定于轭部前的齿部配置线圈。由此，期待具有样品no.1的铁芯的定子、轴向间隙型旋转电机在制造性上优异。
[0176]
〔试验例2〕
[0177]
在该试验中，相对于在试验例1中使用的样品no.1的铁芯，变更了齿部的一端部的外周面和轭部的贯通孔的内周面之间的间隔的最大值与最小值之差(下面，称为间隔的最
大差)。对由上述间隔的最大差的不同带来的转矩的影响进行了调查。
[0178]
以满足表2所示的间隔的最大差的方式将齿部的一端部在贯通孔内偏向一方进行了配置。上述间隔的最小值为0mm，上述间隔的最大值与表2所示的间隔的最大差相等。通过将轭部的贯通孔的尺寸扩大，从而将上述间隔的最大值增大。此外，接近区域的沿贯通孔的周向的长度相对于贯通孔的周长的比率(接合比率)为25％。
[0179]
将各样品的转矩(n
·
m)在表2示出。另外，与试验例1同样地以样品no.100的转矩为基准，求出各样品的转矩的减小率(％)，将结果在表2示出。
[0180]
[表2]
[0181][0182]
如表3所示，可知样品no.2及样品no.3的任意铁芯也是相对于样品no.100的铁芯的转矩的减小率小，具有高的转矩。特别地，可知间隔的最大差为0.30mm的样品no.3的铁芯的转矩减小率小于或等于4％，具有更高的转矩。作为其理由之一，可以想到样品no.3的铁芯，齿部的一端部的外周面和轭部的贯通孔的内周面之间的间隙不易成为磁隙。根据该试验，示出下述情况，即，如果间隔的最大差小于0.40mm、优选小于或等于0.30mm，则能够有效地抑制转矩的降低，容易具有高的转矩。
[0183]
〔试验例3〕
[0184]
在该试验中，相对于在试验例2中使用的样品no.3的铁芯，变更了接近区域的沿贯通孔的周向的长度相对于贯通孔的周长的比率(接合比率)。对由上述接合比率的不同带来的转矩的影响进行了调查。
[0185]
在该试验使用的样品no.4的铁芯的间隔的最大差为0.30mm。另外，样品no.4的铁芯在齿部中的轭部的外周侧具有接近区域，接近区域的上述接合比率为20％。
[0186]
将样品no.4的转矩(n
·
m)在表3示出。并且，与试验例1同样地以样品no.100的转矩为基准，求出样品no.4的转矩的减小率(％)，将结果在表3示出。
[0187]
[表3]
[0188][0189]
如表3所示，可知样品no.4的铁芯相对于样品no.100的铁芯的转矩的减小率小，具
有高的转矩。如果与间隔的最大差相同的样品no.3的铁芯进行比较，则可知接合比率大的一方具有高的转矩。作为其理由之一，可以想到是因为齿部的接近区域长，因此经由齿部的接近区域能够确保齿部和轭部之间的磁通的经过更良好。根据该试验，示出下述情况，即，在具有接近区域的情况下如果接近区域的接合比率大于或等于20％、优选大于或等于25％，则能够有效地抑制转矩的降低，容易具有高的转矩。
[0190]
〔试验例4〕
[0191]
在该试验中，与试验例2同样地，设置上述间隔小于或等于0.05mm的接近区域，并且变更了接近区域的配置位置。对由上述接近区域的配置位置的不同、转子的旋转方向的不同带来的向转矩的影响进行了调查。
[0192]
在该试验使用的各样品的铁芯的间隔的最大差为0.30mm。另外，各样品的铁芯的接近区域的接合比率为53％。
[0193]
样品no.5及样品no.6的铁芯在相邻的齿部中，在齿部相对侧具有接近区域。即，相邻的齿部的接近区域相对地配置。在样品no.5的铁芯中，在上述相邻的齿部配置了异相的线圈。在样品no.6的铁芯中，在上述相邻的齿部配置了同相的线圈。
[0194]
样品no.7及样品no.8的铁芯在轭部的周向的相同侧具有各齿部的接近区域。样品no.7的铁芯在与转子的旋转方向相同侧具有各齿部的接近区域。样品no.8的铁芯在与转子的旋转方向相反侧具有各齿部的接近区域。
[0195]
将各样品的转矩(n
·
m)在表4示出。另外，与试验例1同样地以样品no.100的转矩为基准，求出各样品的转矩的减小率(％)，将结果在表4示出。
[0196]
[表4]
[0197][0198]
如表4所示，可知样品no.5～样品no.8的任意铁芯也是相对于样品no.100的转矩的减小率比较小，具有高的转矩。作为其理由之一，可以想到是因为样品no.5～样品no.8的任意铁芯也是具有接近区域，从而经由接近区域能够确保磁通的经过良好。根据该试验，可以说在相邻的齿部中，在齿部相对侧具有接近区域的情况下，如果在各齿部配置同相的线圈，则容易进一步抑制转矩的降低(参照样品no.6)。另外，根据该试验，可以说在轭部的周向的相同侧具有各齿部的接近区域的情况下，如果接近区域的配置位置为与转子的旋转方向相同侧，则容易进一步抑制转矩的降低(参照样品no.7)。
[0199]
上面，基于实施例说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施例，能够在权利要
求书记载的范围内进行各种变形。
[0200]
标号的说明
[0201]
1 铁芯
[0202]
2 齿部
[0203]
20 外周面
[0204]
21 一端面
[0205]
22 另一端面
[0206]
25 接近区域
[0207]
26 外周区域
[0208]
27 内周区域
[0209]
3 轭部
[0210]
30 贯通孔
[0211]
300 内周面
[0212]
31 第一面
[0213]
32 第二面
[0214]
39 轴孔
[0215]
8 定子
[0216]
80 线圈
[0217]
9 旋转电机
[0218]
90 转子
[0219]
91 旋转轴
[0220]
92 壳体
[0221]
93 轴承
[0222]
95 磁铁