[发明专利]磁性铁芯以及其制造方法、轴隙式旋转电机、静止机

说明书

技术领域

本发明涉及利用非晶质的磁性箔带或钢板的铁芯的结构。进而，涉及把该铁芯作为定子或转子利用的旋转电机以及作为电抗器或变压器的铁芯利用的静止机。

背景技术

近年来，在产业用设备或家电品、机动车部件等中，节能化的必要性得到重视。现在，在日本国内的火力、水力、核能、风力等的发电厂中所产生的几乎所有电能都是使用作为电磁应用产品的旋转电机(发电机)产生的。另外，在日本国内使用的电力使用量中的一半以上由旋转电机的驱动而消耗。进而，在输送这些电力时使用的变压器或电抗器等的静止机也是电磁应用产品。这些电磁应用产品通过在铁芯部使用软磁性材料，降低该铁芯部的损失，从而可实现高效率化。另外，对于上述的电磁应用产品，在追求高效率化的同时也力争降低成本。

旋转电机的基本结构由以软磁性材料形成的铁芯、线圈和永久磁铁等构成。另外，该旋转电机的损失大致分为铁损和铜损。铁损由软磁性材料的特性确定。铜损由线圈的电阻值、即占空因数确定，越是把绕组形成为紧凑结构，就越能够减小损失。效率的提高可以通过将旋转电机的形状或尺寸等设计成减小这些损失而达成，即便改变材料的特性也有助于高效率化。

在静止机中也同样，构成静止机的软磁性材料的铁芯和线圈具有铁损和铜损，这些损失越小，就越能形成高效率的机械。

非晶金属在软磁性材料中也具有最高级别的低铁损特性。但是，因为非晶金属由急速冷却形成非晶质体的方法进行制造，所以只能以薄的箔带(带状)的形态构成。为此，难以作为铁芯来成形，至今为止还没被采用到上述那样的电磁应用产品中。

作为成为铁芯利用非晶质体的一例有卷铁芯。由于卷铁芯能够通过卷绕箔带而构成，所以能补救非晶质体的加工性差或很薄而难以进行处理等的缺点。在不切断分割卷铁芯、保持原样的形状利用于马达时，轴隙马达(轴隙式旋转电机)是适合的。

在轴隙式旋转电机的基本结构中，有专利文献1所示的结构。该结构具有齿部和轭铁部，在轴向只在一处具有有助于转矩输出的相向面。另外，因为是使磁通从齿流向轭铁部的结构，所以必须使用考虑了磁通三维流动的软磁性材料。为满足这些要求，必须利用压粉磁芯等、磁气特性具有三维各向同性的材料，但因为这些材料与一般使用的硅钢板等相比透磁率低或铁损大，所以有难以小型化的课题。

作为用于解决上述课题的方法，有在轴向设置两面的相向面、由非晶质体构成铁芯的技术。该技术的课题点是铁芯的制作方法。在制造铁芯时，切断并分割卷铁芯而得到各个定子铁芯，但卷铁芯必须固定并高强度化成可耐受该切断。为此，考虑在卷铁芯的周围和箔带之间的间隙浸渍树脂而得到可耐受切断的强度的方法，但为实现这样的结构，树脂的浸渍必须在真空或减压气氛下进行，有要制造一个铁芯会需要时间的课题。

专利文献：日本特开2005-287212号公报

发明内容

本发明的目的是提供同时满足作为上述现有技术的课题点的卷铁芯特别是非晶箔带卷铁芯的高强度化、制造时间的缩短、制造成本的降低的优质磁性铁芯。另外，作为该磁性铁芯的应用，以提供高效率且小型的电磁应用产品为目的。

为解决上述课题，本发明的磁性铁芯具有以下特征。

在卷绕非晶质的磁性箔带而构成的磁性铁芯中，其特征在于，上述磁性箔带每卷绕多次就填充有树脂。

上述磁性铁芯，优选的是上述磁性箔带每卷绕多次就经由垫片填充有上述树脂，优选的是由与上述磁性箔带每卷绕多次就被填充的上述树脂连成一体的树脂覆盖。

进而，在层积非晶质的磁性箔带而构成的磁性铁芯中，上述磁性铁芯是切断上述的卷绕形状的磁性铁芯而得到的分割的磁性铁芯，形状为大致六面体，切断面由上述磁性箔带的层积体和上述树脂的反复而构成，切断面以外的面由上述树脂覆盖。

构成上述分割的磁性铁芯的上述切断面的树脂，优选的是与覆盖上述切断面以外的面的树脂连成一体。

另外，本发明的磁性铁芯在卷绕电磁钢板或冷轧钢板而构成的磁性铁芯中，上述电磁钢板或上述冷轧钢板每卷绕多次就填充有树脂，是铁芯占空因数为80％以上的磁性铁芯。

另外，本发明的轴隙式旋转电机具有以下特征。

在至少具备定子和转子的轴隙式旋转电机中，其特征在于，至少在上述定子的铁芯和上述转子的轭铁部中的任意一个上使用上述的磁性铁芯。

另外，本发明的静止机由上述的磁性铁芯和线圈构成。

另外，为解决上述课题，本发明的磁性铁芯的制造方法具有以下特征。

其特征在于，包括如下工序：夹设垫片地进行多次将非晶质的磁性箔带卷绕规定次数的工序；在由上述垫片在上述磁性箔带之间形成的空隙中填充树脂。