马达的制作方法

本发明涉及马达。特别涉及使用了定子和转子的马达。

背景技术：

作为以往的马达用的铁心(定子)的磁性板的层叠体，使用纯铁、电磁钢板。另外，在以更高效化为目的的马达中，也存在将具有非晶、纳米晶粒的薄带用于铁心的马达(例如，专利文献1)。需要说明的是，通常具有非晶、纳米晶粒的薄带与电磁钢板相比，铁损低至几分之一，因此以马达的高效化为目的而使用。

图6是专利文献1所记载的分割铁芯的立体图。多个分割铁芯能够在圆周上组合而形成铁芯。突起状的齿34位于内侧。

将层叠电磁钢板31并铆接而成的层叠体与层叠多片非晶薄带32并用粘接剂粘着而成的层叠体通过粘接剂而层叠固定。

并且，在图6中，通过使电磁钢板31的层叠体的尺寸比非晶薄带32的层叠体的尺寸大，从而成为不施加来自刚性比非晶薄带32高的电磁钢板31的局部应力的结构。其理由是，例如在非晶薄带32与电磁钢板31接触的面33的附近，若电磁钢板31的角部及边缘部与非晶薄带32接触，则在非晶薄带32产生弯折、裂纹，从而产生马达效率的降低等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-155347号公报

技术实现要素：

但是，在图6的结构中，由于电磁钢板31的层叠体的尺寸比非晶薄带32的层叠体的尺寸大，因此产生以下的问题。

图7是以往的马达的剖视图。与非晶薄带32相比，电磁钢板31与转子35的距离较近。由此，来自转子35的磁通容易由电磁钢板31流入电磁钢板31。存在电磁钢板31处的铁损增加、马达效率降低这样的问题。

本发明用于解决上述以往的课题，其目的在于提供一种不使使用了磁性薄带的层叠体的马达的效率降低的马达。

用于解决课题的方案

为了达成上述目的，使用一种马达，该马达包括：定子，其具有齿；以及转子，其通过上述定子而旋转，上述定子是磁性薄带与加强板的层叠体，在俯视下上述磁性薄带比上述加强板大。

根据本发明的马达，能够减少铁损的增加及马达效率的降低，另外，能够提高层叠体的层叠精度，并减小马达效率的偏差。

附图说明

图1a是实施方式一的使用了铁心的马达的侧视图。

图1b是实施方式一的使用了铁心的马达的俯视图。

图1c是实施方式一的使用了铁心的马达的齿部分的放大图。

图2a是图1a中的a-a’间的剖视图和矫正夹具的剖视图。

图2b是比较例一的剖视图和矫正夹具的剖视图。

图2c是实施方式一的马达的剖视图。

图3a是实施方式二的使用了铁心的马达的齿放大图。

图3b是说明实施方式二的齿所构成的周长的图。

图4a是实施方式四的使用了铁心的马达的侧视图。

图4b是实施方式四的使用了铁心的马达的俯视图。

图4c是实施方式四的使用了铁心的马达的齿部分的放大图。

图4d是实施方式四的使用了铁心的马达的齿部分的放大图。

图5a是对实施方式四的减小电磁钢板的外径尺寸而产生的齿前端部的距离进行说明的图。

图5b是对比较例的减小电磁钢板的外径尺寸而产生的齿前端部的距离进行说明的图。

图6是专利文献1所记载的以往的分割铁芯的立体图。

图7是专利文献1所记载的以往的马达的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式一)

图1a是本发明的实施方式一的使用了作为铁心的定子11和转子6的马达的侧视图。另外，图1b是图1a的俯视图。

<结构>

马达具有定子11和通过定子11而旋转的转子6。

定子11是多个磁性薄带1与加强板3的层叠体。定子11在内侧具有突起状的齿4。在齿4卷绕有线圈，但省略了。

磁性薄带1是非晶薄带，且厚度非常薄，大体为15至50μm。磁性薄带1层叠多片而成为层叠体2。并且，为了保持层叠体2的形状、尺寸，以夹着层叠体2的上下的方式设置作为加强板3的电磁钢板。加强板3在层叠体2的上下分别设置有大体1片至10片。在层叠体2的至少上下中的一方需要加强板3。需要说明的是，在图1a中示出加强板3在上下为1片的情况。加强板3也可以是多片的层叠体。

另外，在图1b中示出定子11的齿4、齿前端部5以及转子6的位置关系。需要说明的是，齿前端部5表示t字的横杆的部分。

另外，图1c示出图1b所示的齿前端部5的放大图。虚线表示与转子6(未图示)的外径最接近的定子11一侧的内径的第一圆21的弧和将加强板3的齿4部分的前端连结的第二圆22的弧。

如图1c所示，与磁性薄带1的层叠体2的齿前端部5b相比，加强板3的层叠体的齿前端部5a的尺寸向远离转子6的外径的方向减小了距离h。也就是说，减小了齿前端部5的进深j。

结果是，使磁性薄带1在俯视下比加强板3大。具体而言，定子11的位于齿4的磁性薄带1在俯视下比位于齿4的加强板3大。

<效果>

通过设为这样的结构，与图7的比较例一相比，能够使流入转子6与定子11之间的磁通大量地流入磁性薄带1。也就是说，能够减少流入加强板3的磁通，而使大量的磁通流入铁损比加强板3低的磁性薄带1。因此，能够减少定子11处的总铁损。

需要说明的是，加强板3的铁损比磁性薄带1的铁损高。或者，加强板3的电阻比磁性薄带1的电阻低。

通过设为这样的结构，能够减少定子11的铁损，能够得到比比较例一高+0.35％的马达效率。需要说明的是，在此，马达的效率(efficiency)是指以百分率(percentage)[％]表示机械输出相对于输入电力的比。

并且，作为扩大样本评价，制作10个马达而评价马达效率的偏差。其结果是，在比较例一(图7)中马达效率的3σ为0.23％，但本发明的实施方式一的马达效率的3σ为0.10％。结果是，能够将偏差减少到1/2程度。需要说明的是，在图6中，比较例一使用了磁性薄带1和加强板3。

[表1]

<机理>

以下说明能够像这样减少偏差的理由。图2a在图1b中的除去了转子6的a-a处的截面中，还示出了利用内径矫正夹具7堆叠定子11的工序中的内径矫正夹具7。图2b是与图2a对应的比较例一的马达的剖视图。

如图2a及图2b所示，在将磁性薄带1与加强板3(电磁钢板)堆叠而形成所希望的厚度的定子11时，以与决定定子11的内径尺寸的齿前端部5接触的方式利用内径矫正夹具7的内径矫正部8进行尺寸矫正而堆叠。

然而，在比较例一中，如图2b所示，相对于内径矫正部8，加强板3的层叠体的齿前端部5a先与内径矫正部8接触。其结果是，磁性薄带1的层叠体2在设计尺寸上不与内径矫正部8接触。因此，在内径矫正部8与磁性薄带1的层叠体2的齿前端部5之间产生间隙t。由于该间隙t的量的堆叠偏移随机地产生，因此定子11的内径尺寸、内径的垂直度不稳定，而成为马达效率的偏差的重要因素。

另一方面，在实施方式中，如图2a所示，能够使磁性薄带1的层叠体的齿前端部5b一边相对于内径矫正夹具7的内径矫正部8牢固地接触一边进行堆叠。因此，认为能够提高定子11的内径尺寸、内径的垂直度的精度，减少马达效率的偏差。

需要说明的是，在内径矫正夹具7，将旋转矫正部9设置为在层叠形成定子11时与磁性薄带1及加强板3的齿前端部5b接触，而成为减少磁性薄带1及加强板的旋转方向的堆叠偏移的结构。

结果是，如图2c的实施方式一的马达的侧视图所示，磁性薄带1与转子6之间的第二缝隙5d比加强板3与转子6之间的第一缝隙5c小。另外，将加强板3的内侧的前端连结的第二圆22比将磁性薄带1的内侧的前端连结的第一圆21大。

(实施方式二)齿前端部5的变形例

图3a示出实施方式二中的齿前端部5的放大图。未记载的事项与实施方式一相同。

图3a是与图1c对应的图。相对于图1c，图3a的不同点在于，使加强板3的层叠体的尺寸比磁性薄带1的层叠体的尺寸小了齿4的宽度k及齿前端部5的宽度m的尺寸。

<效果>

通过设为这样的结构，与比较例一相比，能够使流入转子6与定子11之间的磁通大量地流入磁性薄带1的层叠体。也就是说，能够减少流入加强板3即电磁钢板的层叠体的磁通，使大量的磁通流入铁损比加强板3的电磁钢板低的磁性薄带1的非晶薄带，因此能够减少定子11处的总铁损。

通过设为这样的结构，能够减少定子11的铁损，能够得到比比较例一高+0.37％的马达效率。

需要说明的是，与实施方式一相比提高了马达效率，但这被认为是由于能够将加强板3的层叠体处的铁损减少与减小了齿前端部5的宽度m相应的量。

也就是说，减小加强板3的层叠体的尺寸而提高马达效率的效果不仅能够通过使加强板3的层叠体的齿前端部5a向远离转子的外径的方向减小而得到，还能够通过使加强板3的层叠体的齿前端部5a的宽度方向的尺寸减小而得到。

图3b是图3a的变形例。在图3b中，构成为齿前端部5a的宽度v比齿前端部5a的宽度w短。由此，能够减少定子11的铁损，能够提高马达效率。

并且，作为扩大样本评价，制作10个马达来评价马达效率的偏差的结果是，本发明的实施方式二的马达效率的3σ为0.08％，能够将偏差减少到1/3程度。

像这样与实施方式一相比能够进一步减少马达效率的偏差的理由被认为是由于除内径矫正夹具7以外能够使内径矫正部8也与齿4的侧面接触，也能够提高定子11的旋转方向的堆叠精度。

(实施方式三)纳米磁性体

实施方式三在实施方式一或二的基础上，由纳米晶薄带代替非晶薄带而构成为磁性薄带1。其他方面与实施方式一或二相同。

需要说明的是，纳米晶薄带是对本实施方式所使用的磁性薄带1进行热处理并使非晶结晶化而成的薄带。为了抑制晶粒的粒生长来制作纳米晶的集合体，需要根据材料的组成和热处理的条件进行控制。

通过设为这样的结构，与比较例一相比，能够使流入转子6与定子11之间的磁通大量地流入纳米晶薄带的层叠体2。也就是说，能够减少流入加强板3的磁通。结果是，由于使大量的磁通流入铁损比加强板3低的纳米晶薄带，因此能够减少定子处的总铁损。

通过设为这样的结构，能够减少定子11的铁损，能够得到比比较例一高+0.39％的马达效率。

需要说明的是，与实施方式二相比提高了马达效率，但这被认为是由于：纳米晶薄带的铁损比非晶薄带的铁损低，因此通过减少流入加强板3的磁通，能够使磁通流入更低铁损的材质。

并且，作为扩大样本评价，制作10个马达来评价马达效率的偏差的结果是，实施方式三的马达效率的3σ为0.08％，能够将偏差减少到1/3程度。

(实施方式四)外转子式

图4a是本发明的实施方式四的使用了作为铁心的定子11的马达的侧视图。另外，图4b是图4a的俯视图。图4c示出齿前端部5的放大图。

实施方式一及二示出了内转子式的马达的例子，但本实施方式示出外转子式的马达的例子。

图4a的作为合金薄带的磁性薄带1的厚度非常薄，大体为15至50μm。因此，为了形成由磁性薄带1构成的层叠体2并保持其形状、尺寸，在磁性薄带1的层叠体2的上下，以从上下方向夹着的方式在上下分别设置有大体1片至10片作为加强板3的电磁钢板。加强板3设置在层叠体2的上下的至少一方即可。加强板3也可以由薄板的层叠体构成。需要说明的是，图4a示出加强板3在上下为1片的情况。

另外，在图4b中示出定子11的齿4、齿前端部5及转子6的位置关系。

另外，图4c和图4d示出齿前端部5的放大图。虚线表示与转子(未图示)的内径最接近的定子11侧的加强板3的外径的第三圆23的弧和磁性薄带1的齿前端部5的前端的外圆、即第四圆24的弧。

如图4c所示，与磁性薄带1的层叠体的齿前端部5b相比，使加强板3的齿前端部5a的尺寸向远离转子6的内径的方向减小了距离p。也就是说，减小了齿前端部5a的进深q。

另外，与磁性薄带1的层叠体2相比，使加强板3的尺寸减小齿4的宽度l及齿前端部5的宽度n的尺寸的量。

结果是，将加强板3的外侧的前端连结的第三圆23比将磁性薄带1的外侧的前端连结的第四圆24小。

<效果>

通过设为这样的结构，与比较例二(在比较例一中，是转子6与定子11的位置相反且加强板3比其下部的磁性薄带1向转子6侧突出的马达)相比，能够使流入转子6与定子11之间的磁通大量地流入磁性薄带1的层叠体2。也就是说，能够减少流入加强板3的磁通，使大量的磁通流入铁损比加强板3低的磁性薄带1，因此能够减少定子处的总铁损。

通过设为这样的结构，能够减少定子的铁损，能够得到比比较例二高+0.32％的马达效率。

并且，作为扩大样本评价，制作10个马达来评价马达效率的偏差的结果是，在作为比较例二的外转子式的马达中，马达效率的3σ为0.2％，但本发明的实施方式一的马达效率的3σ为0.09％，因此能够将偏差减少到1/2程度。

[表2]

<机理>

能够像这样减少偏差的理由被认为与实施方式一至三中说明的内容相同，是由于磁性薄带1的层叠体的齿前端部5b能够一边相对于定子的外径矫正夹具(未图示)牢固地接触一边进行堆叠，因此能够提高定子的外径尺寸、外径的垂直度的精度，减少马达效率的偏差。

需要说明的是，在堆叠外转子式的定子时，使用与图2a所示的内径矫正夹具7类似的矫正夹具，但与内转子式不同，使用与非晶薄带及电磁钢板的外径接触而进行矫正的外形矫正夹具(未图示)。

需要说明的是，与在内转子式的马达中构成实施方式一所示的结构同样地，在外转子式的马达中构成了图4d所示那样的结构的情况下，也能够与实施方式一至四同等地提高马达效率以及减少马达效率的偏差。

需要说明的是，在本发明的实施方式中，仅例示了合金薄带为非晶薄带或纳米晶的情况，但只要是厚度非常薄的大体为15至50μm的磁性材料，就能够得到同等的效果。特别是，确认了在将非晶薄带与纳米晶薄带混合而形成层叠体的情况下，也能够得到与本发明同等的效果。

需要说明的是，在本发明的实施方式中，仅例示了加强板为电磁钢板的情况，但即使是其他材质也能够得到同等的效果。特别是，减少马达效率的偏差的效果与材质无关，另外，对于马达效率提高的效果而言，只要是铁损比非晶薄带及纳米晶薄带高的材质，就能够得到与本发明同等的效果。

需要说明的是，关于本发明的实施方式所示的通过减小加强板3的电磁钢板的外径尺寸而产生的齿前端部的距离r，如图5a所示，相对于转子与定子之间的第二缝隙5d，优选距离r大体为s的15％以上，例如若将第二缝隙5d设为0.5mm，则优选距离r为0.075mm以上。从磁场分析的结果可知，尤其在如磁性薄带1(非晶薄带及纳米晶薄带)那样与加强板3的电磁钢板相比铁损减半那样的材质的情况下，仅通过将缝隙s改变15％程度就能够降低流入电磁钢板的磁通密度。需要说明的是，r是齿前端部处的加强板3与磁性薄带1的尺寸差。

并且，优选距离r大体比齿前端部5a的最大进深u小。这是由于在距离r比进深u大的情况下，没有从上下夹着齿前端部5a而进行加强的构件，在作为马达而动作时齿前端部5a容易破损。因此，优选大体使距离r为5d×15％≤r≤u。

进深u是齿前端部5b处的磁性薄带1的宽度。

需要说明的是，在本发明的实施方式中，作为其效果，能够实现马达效率的提高以及马达效率偏差的减少。但是，由于使作为加强板3的电磁钢板的外径尺寸减小，因此存在磁性薄带1(非晶薄带或纳米晶薄带)的机械强度容易降低的一面。

与此相对，优选将磁性薄带1(非晶薄带或纳米晶薄带)的占空系数相对于定子11提高到大体90％以上。另外，通过将占空系数提高到大体90％，能够提高磁性薄带1的层叠体的刚性，能够维持机械强度。例如，在图5b中示出u≤r且从机械强度的观点来看不优选的结构的比较例。

(作为整体)

实施方式一至三可以部分地进行组合。

加强板3也可以不是电磁钢板，而是其他电磁材料。

工业实用性

本发明的马达能够应用于内转子式的马达以及外转子式的马达等各种结构的马达。另外，除了马达以外，也能够应用于变压器以及电源扼流圈等应用磁的电子部件的用途。

附图标记说明：

1磁性薄带

2层叠体

3加强板

4齿

5齿前端部

5a齿前端部

5b齿前端部

5c第一缝隙

5d第二缝隙

6转子

7内径矫正夹具

8内径矫正部

9旋转矫正部

11定子

21第一圆

22第二圆

31电磁钢板

32非晶薄带

33面

34齿

35转子

p、h距离

j进深

k宽度

l宽度

m宽度

n宽度

q进深

r距离

t间隙

u进深

v宽度

w宽度。