定子以及马达的制作方法

本公开涉及定子以及马达。

背景技术：

以往，在马达的定子(也称为定子铁心)中，作为层叠构件，使用了纯铁、电磁钢板、非晶质磁性体、或者具有纳米晶粒的磁性体。非晶质磁性体或者具有纳米晶粒的磁性体与电磁钢板相比铁损低至几分之一，因此以马达的高效率化为目的而被使用。

在此，使用图6对专利文献1所公开的定子进行说明。图6是专利文献1的定子33的俯视图。

图6所示的定子33通过层叠多个作为软磁性材料的电磁钢板31而构成。电磁钢板31彼此通过铆接而密接。在定子33(电磁钢板31)的内侧设置有多个齿部32。另外，在图6中，省略了卷绕于齿部32的线圈的图示。

此外，在图6中，相邻的齿部32的前端部配置成圆周状，由此形成定子的内径部34。为了在电磁钢板31的整个层叠方向上确保高精度的形状，使定子的内径部34的正圆度为0.03mm以下。另外，在专利文献1中也有所记载，通常至程度的定子的内径部的正圆度大多为0.1mm左右。

这样将定子的内径部34的正圆度设为0.1mm左右的理由如下。例如，在定子的内径部34的尺寸精度差，正圆度大于0.1mm的情况下，气隙36(配置于定子33的内侧的转子35的侧面部与齿部32的前端部之间的距离)产生偏差。由此，齿槽转矩等的转矩脉动变大，马达的动作变得不稳定。

齿槽转矩是在不通电状态下伴随着转子的旋转而正负地产生的转矩，成为在马达动作时产生噪音、振动的原因。因此，在精密马达中，以提高马达的控制性以及效率性为目的，要求进一步减小齿槽转矩。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3678102号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在使用非晶质磁性体或者具有纳米晶粒的磁性体的薄带(以下称为磁性薄带)来代替电磁钢板31构成图6所示的定子33的情况下，由于该磁性薄带固有的物性上的理由，定子的内径部成为椭圆形状。其结果是，产生以下的问题点。

使用图7a、图7b对该问题点进行说明。图7a是层叠磁性薄带1而构成的定子33a的俯视图。图7b是表示定子33a的内径部34a与转子35所成的气隙36的示意图。

如图7a、图7b所示，在层叠磁性薄带1的情况下，定子的内径部34成为椭圆形状。由此，如图7b所示，定子33a的内径部34a和转子35所成的气隙36的偏差变大。其结果是，齿槽转矩变大。

本公开的一个方式的目的在于，提供一种能够降低齿槽转矩的定子以及马达。

用于解决课题的手段

本公开的一个方式所涉及的定子是层叠多个具备多个齿部的磁性薄带而成的定子，所述磁性薄带具有沿着所述多个齿部的前端部分形成的椭圆形状的内径部，层叠的所述磁性薄带中的至少1个磁性薄带相对于其他磁性薄带在水平方向上错开规定角度，并且层叠的所述磁性薄带的所有所述齿部的位置一致。

本公开的一个方式所涉及的马达包括本公开的一个方式所涉及的定子和转子。

发明效果

根据本公开，能够降低齿槽转矩。

附图说明

图1是本公开的实施方式所涉及的磁性薄带的俯视图。

图2是本公开的实施方式所涉及的马达的俯视图。

图3是图2所示的l-l的截面放大图。

图4是示意性地表示本公开的实施方式所涉及的小层叠体各自的内径部以及气隙的一例的俯视图。

图5a是本公开的实施方式所涉及的定子以及转子的俯视图。

图5b是示意性地表示本公开的实施方式所涉及的小层叠体各自的内径部以及气隙的一例的俯视图。

图6是专利文献1的定子的俯视图。

图7a是使用非晶质磁性体或者具有纳米晶粒的磁性体的薄带的定子的俯视图。

图7b是表示图7a所示的定子中的气隙的示意图。

符号说明

1磁性薄带

2层叠体

3内径部

4、32齿部

5、35转子

7、33、33a定子

10、34、34a内径部

14、36气隙

15、15a、15b、15c、15d、15e、15f小层叠体

16a、16b、16c、16d、16e、16f内径部

31电磁钢板

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在各图中对共通的结构要素标注相同的符号，并适当省略它们的说明。

首先，使用图1，对本实施方式所涉及的磁性薄带1进行说明。图1是本实施方式的磁性薄带1的俯视图。

图1所示的磁性薄带1例如是非晶质磁性体的薄带(也称为非晶质薄带)。磁性薄带1例如通过将熔融状态的金属以约1000000℃/秒左右的超高速进行急冷的液体急冷凝固法来制造。

若使磁性薄带1的每片的厚度小于大致0.01mm，则由于液体急冷凝固法而在磁性薄带1会出现开孔，马达100(参照图2)的效率降低。另一方面，若使磁性薄带1的每片的厚度大于大致0.06mm，则磁特性降低，因此马达100的效率降低。因此，磁性薄带1的每片的厚度优选为大致0.01至0.06mm。

另外，作为磁性薄带，能够使用通过液体急冷凝固法制作非晶质状态的薄带并在之后的热处理中形成纳米结晶的磁性薄带。

如图1所示，磁性薄带1在其内侧具有突起状的齿部4。另外，在图1中，例示了齿部4的数量为5个的情况，但并不限定于此。

此外，如图1所示，磁性薄带1的内径部3沿着各齿部4的前端部形成，为椭圆形状。

以上说明的磁性薄带1在后述的马达100的定子7中使用。

接下来，使用图2～图4，对本实施方式所涉及的马达100进行说明。图2是本实施方式的马达100的俯视图。图3是图2所示的虚线l-l的截面放大图。图4是示意性地表示多个小层叠体15各自的内径部以及气隙的一例的俯视图。

马达100具有定子7和通过定子7而旋转的转子5。

如图2所示，转子5设置在定子7的各齿部4的内侧。

定子7具有将多个图1所示的磁性薄带1层叠而成的层叠体2(参照图3)。

此外，如图2所示，定子7的内径部3沿着各齿部4的前端部形成。另外，在图2中，省略了卷绕于齿部4的线圈的图示。

如图3所示，层叠体2包括小层叠体15a～15f。

小层叠体15a～15f是在圆周方向上不错开地分别层叠多个磁性薄带1而成的。小层叠体15a～15f各自的厚度为大致0.06mm至5mm。

另外，在本实施方式中“圆周方向”是指在各俯视图中顺时针方向或者逆时针方向。此外，圆周方向是水平方向的一例。

使这样的小层叠体15a～15f的所有齿部4的位置一致，并且沿圆周方向旋转规定角度(换言之，水平旋转规定角度)而层叠。规定角度例如为120°。由此，例如，小层叠体15c、15d(内径部16c、16d)相对于小层叠体15a、15b(内径部16a、16b)沿圆周方向错开120°，小层叠体15e、15f(内径部16e、16f)相对于小层叠体15c、15d(内径部16c、16d)沿圆周方向错开120°(参照图4)。

图3、图4所示的内径部16a～16f分别是如上述那样层叠的小层叠体15a～15f的内径部。相对于设计上的内径部φ60mm，内径部16a～16f分别在大致φ59.5mm至φ60.5mm的范围。

通过如上述那样沿圆周方向错开地层叠小层叠体15a～15f，由此，如图4所示，能够使气隙14在小层叠体15a～15f的层叠方向(也可以称为定子7的厚度方向)以及定子7的圆周方向整体上平均化。气隙14是定子7的内径部10和转子5之间的距离。

如以上说明的那样，在本实施方式的定子7中，能够使气隙14的圆周方向的偏差和层叠方向的偏差平均化，因此能够使气隙14整体变小。在具备本实施方式的定子7的马达100中，能够将以往的马达中在额定转矩的1.5％至2.0％的范围内产生的齿槽转矩降低至额定转矩的0.2％至0.7％。

另外，越是减小小层叠体15a～15f各自的厚度，越能够使相对于小层叠体15a～15f的层叠方向的气隙14的偏差均匀，能够进一步减小齿槽转矩。但是，若使小层叠体15a～15f各自的厚度小于大致0.06mm，则小层叠体15a～15f的刚性降低。其结果是，齿部4的前端部变形，或者马达100的效率降低。另一方面，若使小层叠体15a～15f各自的厚度大于大致5mm，则无法忽视相对于小层叠体15a～15f的层叠方向的气隙14的局部偏移，会使齿槽转矩恶化。根据以上内容，优选小层叠体15a～15f各自的厚度为大致0.06mm至5mm。

此外，使小层叠体15a～15f沿圆周方向旋转的角度(以下称为旋转角度)优选为相邻的齿部4所成的角度(例如图4所示的60°)的整数倍。例如，如图2所示，在齿部4的数量为6个的情况下，将旋转角度设为120°。另外，即使在齿部4的数量为6个以外的情况下，通过使旋转角度为相邻的齿部4所成的角度的整数倍，也能够减小气隙14的偏差，能够降低齿槽转矩。

在此，使用图5a、图5b对例如定子7中的齿部4的数量为4个的情况进行说明。图5a是定子7以及转子5的俯视图。图5b是示意性地表示小层叠体15a～15d各自的内径部16a～16d以及气隙14的一例的俯视图。

如图5a所示，定子7具有4个齿部4。相邻的齿部4所成的角度为90°。此外，定子7包含层叠的小层叠体15a～15d。

如图5a所示，小层叠体15a，15b相对于小层叠体15c、15d沿圆周方向旋转90°。由此，例如，小层叠体15a、15b相对于小层叠体15c、15d沿圆周方向错开90°。即，在该情况下，相邻的齿部4所成的角度与旋转角度相同。

在该情况下，如图5b所示，也能够使气隙14在小层叠体15a～15d的层叠方向(也可以称为定子7的厚度方向)以及定子7的圆周方向整体上平均化。

因此，即使在定子7的齿部4为4个的情况下，也能够减小气隙14的偏差(换言之，平均化)，能够降低齿槽转矩。

以下，对能够减小气隙14的偏差从而能够降低齿槽转矩的理由进行说明。

图1所示的磁性薄带1为非晶质薄带，使用fe(铁)系磁性材料通过液体急冷凝固法制造。在液体急冷凝固法中，需要以超高速卷取非晶质薄带。因此，在液体急冷凝固法中采用如下工序：一边对某一定宽度的状态的磁性材料供给液体，一边向水冷后的铜辊连续地卷绕磁性材料，然后将非晶质薄带从铜辊剥离。

磁性材料在急冷凝固时(换言之，向非晶质相变时)，成为卷绕于铜辊的状态。此时，磁性材料在其流动方向(铜辊的圆周方向)上保持为铜辊的曲率。因此，在磁性材料内蓄积应变。另一方面，磁性材料在其宽度方向上不会受到铜辊的曲率的影响。

其结果是，磁性材料具有在其宽度方向和流动方向上所蓄积的应变量较大程度不同的特征。

若将该磁性材料加工成图1所示的磁性薄带1的形状，则磁性材料内的巨大的应变在某种程度上被释放，因此加工后的形状产生变形。但是，如上所述，由于在磁性材料的宽度方向和流动方向上应变量不同，因此，结果如图1所示，形成内径部3为椭圆形状的磁性薄带1。

因此，层叠磁性薄带1而形成的小层叠体15a～15f的内径部16a～16f(参照图4)也成为椭圆形状。

在本实施方式中，通过使这样的小层叠体15a～15f的所有齿部4的位置一致，并且沿圆周方向旋转规定角度而层叠，由此制作定子7。在该定子7中，如图4所示，能够使气隙14在定子7(也可以是层叠体2)的圆周方向以及定子7(也可以是层叠体2)的厚度方向上平均化。

通过这样将气隙14平均化，能够减小在马达100的旋转动作时从转子5进入定子7的磁通密度的偏差。其结果是，能够降低齿槽转矩。

另外，本公开不限于上述实施方式的说明，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。

例如，在实施方式中，以磁性薄带1为非晶质薄带的情况为例进行了说明，但磁性薄带1也可以是具有纳米晶粒的磁性体的薄带(以下称为纳米结晶薄带)。该纳米结晶薄带一般是仅在对非晶质薄带施加一定的热处理的情况下就能够生成的结晶状态的薄带。因此，纳米结晶薄带与非晶质薄带同样地成为具有椭圆形状的内径部的形状。因此，使用纳米结晶薄带形成的小层叠体的内径部也成为椭圆形状。而且，使该小层叠体沿圆周方向旋转而层叠的定子以及具备该定子的马达能够使气隙的偏差平均化。因此，其结果是，能够降低齿槽转矩。

产业上的可利用性

本公开的定子以及马达能够应用于内转子方式或者外转子方式的马达等各种构造的马达。此外，本公开的定子也能够应用于变压器以及扼流线圈等应用了磁的电子部件的用途。