專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用層疊的電磁鋼板的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一個(gè)使用例，有旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)是使用在轉(zhuǎn) 子上具有永久磁鐵的同步電動(dòng)機(jī)而使其效率飛躍性地提高。
但是，還是期望進(jìn)一步提高效率。作為使旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效率降低的要因， 是構(gòu)成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的定子鐵芯的鐵損。在提供更高效率的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的 基礎(chǔ)上，還期望降低此鐵損。
例如，降低鐵損的技術(shù)記載于專利文獻(xiàn)l中。其中公開的技術(shù)是，將 定子鐵芯壓入殼內(nèi)，從而對(duì)定子鐵芯施加應(yīng)力，以防止鐵損增大的技術(shù)， 通過在定子鐵芯和殼之間建立空隙，抑制應(yīng)力的發(fā)生，防止鐵損的增大。
另外，作為記載有通過刻蝕加工來加工磁體的文獻(xiàn)，有專利文獻(xiàn)1、
專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4、專利文獻(xiàn)5、專利文獻(xiàn)6、專利文 獻(xiàn)7、專利文獻(xiàn)8、專利文獻(xiàn)9及專利文獻(xiàn)10。
專利文獻(xiàn)1特開2004-201428號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2特開2000-197320號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3特開2004-281737號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4特開2005-300211號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)5特開2002-078296號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)6特開2005-160231號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)7特開平11-155263號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)8特開平09-117083號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)9特開平05-284697號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)10特開平09-275007號(hào)公報(bào)
鐵損能夠由磁滯損與渦流損之和表示。
磁滯損是在交變磁場(chǎng)作用下，磁芯的磁疇改變方向時(shí)產(chǎn)生的損失，其 依存于磁滯曲線的內(nèi)部的面積。
構(gòu)成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的定子鐵芯，出于降低渦流損的目的而層疊薄電 磁鋼板，以形成磁路。
另外，定子鐵芯呈現(xiàn)具有齒和槽的復(fù)雜的形狀，現(xiàn)狀是通過沖孔加工 制造定子鐵芯。若進(jìn)行沖孔加工，則電磁鋼板的切斷部分的結(jié)晶結(jié)構(gòu)變形， 磁特性劣化，磁滯曲線的內(nèi)側(cè)面積變大，鐵損增大。其結(jié)果是，存在旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的效率無法被改善這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠降低鐵損的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。本發(fā)明的主要實(shí)施方式在于，為了防止沖孔加工造成的磁特性劣化， 實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的磁特性的提高，釆用刻蝕加工來加工鋼板，使該鋼板的厚度
減薄至0.30mm以下。
特別是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，是采用刻蝕加工，對(duì)厚0.30mm以下 的這種作為薄壁化的電磁鋼板之一的硅鋼板進(jìn)行加工，以實(shí)現(xiàn)磁特性的提 咼。
這里說明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有定子和轉(zhuǎn)子，定子具有有著齒和槽的定子鐵 芯、和配置于槽中的定子繞組。定子鐵芯由層疊的鋼板制作，所謂鋼板的 齒和槽通過刻蝕加工形成。這時(shí)，鋼板的厚度為0.08 0.30mm，優(yōu)選為 0.10 0.25mm。另外，下限值可以寬限至0.05mm。
另外，定子鐵芯的層疊鐵芯密度(％)若以鋼材(鋼板的)板厚(mm) X張數(shù)(張)+鐵芯的高度(mm) X100的方式定義，則該層疊鐵芯密度 優(yōu)選為90.0 99.9%。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠降低鐵損的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。


圖1是表示電磁鋼板的板厚與鐵損的關(guān)系的圖。 圖2是表示硅鋼板中的硅含量與鐵損的關(guān)系的圖。
圖3是表示基于刻蝕加工的代表性的加工斷面形狀的圖。 圖4是表示基于沖孔加工的代表性的加工斷面形狀的圖。
圖5表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁芯部分的剖面的圖。
圖7是表示定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙磁通的狀態(tài)的圖。
圖8是表示定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙磁通的變化的圖。
圖9是表示定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙磁通的變化的改善的圖。
圖IO是表示沿著永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的剖面的圖。
圖11是表示與永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直的剖面的圖。
圖12是表示與永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直的部分放大剖面 的圖。
圖13是表示具有曲線形狀的永久磁鐵的永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的部分剖面 的圖。
符號(hào)說明
40…定子；42…定子鐵芯；44…定子繞組；50…定子槽；52…定子齒；
60…轉(zhuǎn)子
具體實(shí)施例方式
本方式說明的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)之一是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，另一個(gè)是具有永久磁鐵 的同步電動(dòng)機(jī)。這些電動(dòng)機(jī)均具有定子和轉(zhuǎn)子，定子具有有著齒和槽的定 子鐵芯、和配置于槽中的定子繞組。定子鐵芯(以下有稱為"鐵芯"的情 況)由層疊的鋼板制作，所謂鋼板的齒和槽通過刻蝕加工、優(yōu)選通過光學(xué)
刻蝕(photo-etching)加工形成。這時(shí)，鋼板的厚度為0.08 0.30mm。
當(dāng)然，從磁特性及制造工序整體的操作性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選通過刻蝕 加工對(duì)定子鐵芯的整體進(jìn)行加工。
另外，與定子鐵心同樣，從磁特性的改善的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯 來說，也優(yōu)選對(duì)0.08 0.30mm厚的硅鋼板進(jìn)行刻蝕加工。g卩，利用沖孔 加工對(duì)定子鐵芯或轉(zhuǎn)子鐵芯的加工會(huì)破壞鋼板內(nèi)的規(guī)則的結(jié)晶配置，由此 增大磁滯損。通過對(duì)定子鐵芯或轉(zhuǎn)子鐵芯進(jìn)行刻蝕加工，能夠防止規(guī)則的
結(jié)晶配置的破壞，能夠防止磁滯損的增大。
沖孔加工如果加工對(duì)象的鋼板越薄則切斷部的破壞越嚴(yán)重，例如斷 裂、毛刺、塌邊成為很大的問題，顯示出磁滯損增大的傾向。
此外，能夠由沖孔加工實(shí)現(xiàn)的加工形狀是圓或直線這種單純的加工形 狀。其理由是在沖孔加工中需要金屬模，使該金屬模形成為復(fù)雜的曲線極 其困難。另外，研磨金屬模時(shí)，或在具有復(fù)雜曲線形狀的金屬模的情況下， 還有不能很好研究這樣的問題。
因此，在沖孔等的機(jī)械加工中，出于降低渦流損的目的能夠減薄電磁 鋼板，但是磁滯損將增大，難以很低地抑制鐵損。
刻蝕加工能夠解決這樣的問題。通過此刻蝕加工能夠?qū)⒋艤p抑制得 很低，并降低渦流損。旋轉(zhuǎn)電機(jī)中通過對(duì)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯進(jìn)行刻蝕加 工，能夠進(jìn)一步提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)整體的效率。還有，作為刻蝕加工代表性的 方法，有利用光學(xué)刻蝕的加工。
刻蝕加工能夠防止鋼板內(nèi)的規(guī)則的結(jié)晶配置的破壞，具有由此帶來的 磁滯損的降低效果，除此以外還能夠期待由加工精度的大幅提高帶來的旋 轉(zhuǎn)電機(jī)的特性的改善。
例如，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中定子和/或轉(zhuǎn)子的制造精度提高，能夠降低定 子和轉(zhuǎn)子之間的磁隙。由此能夠改善功率因數(shù)，能夠降低無功功率。另外，
能夠?qū)⒋畔兜膶挾冗M(jìn)行高精度加工，能夠通過轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(torquepulsation) 或高次諧波磁通的降低，或者磁阻抗的降低和磁通泄漏的降低，改善旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的特性和效率。
此外，能夠按特性的改善和性能的提高相應(yīng)的復(fù)雜的曲線形狀來加工 定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，與沖孔加工相比較，能夠改善特性和提高性能。
并不限于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)于同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，也能夠通過對(duì)定子鐵芯或 轉(zhuǎn)子鐵芯進(jìn)行刻蝕加工，除了能夠降低鐵損以外，由于能夠提高加工精度 和進(jìn)行復(fù)雜的曲線形狀的加工，因而能夠改善特性和提高性能。
例如，通過高精度加工定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯之間的間隙的形狀，不僅 高效率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)脈動(dòng)的降低等性能提高和特性改善。
另外，在內(nèi)置磁鐵型同步電動(dòng)機(jī)中，由于通過刻蝕加工形成被層疊轉(zhuǎn) 子的鋼板的磁鐵插入孔，因而能夠高精度形成磁鐵插入孔的形狀，能夠降
低轉(zhuǎn)子的磁極間的不平衡。另外，由于能夠高精度形成磁路的形狀，因此 能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性提高。
在這樣的情況下，即使采用是沖孔加工很困難的復(fù)雜的曲線形狀的加 工，也能夠通過刻蝕加工高精度的進(jìn)行，因此能夠改善旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性和 提高性能。
在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)中，定子繞組優(yōu)選三相繞組。通過使用三 相繞組，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效率提高，通過進(jìn)行刻蝕加工，旋轉(zhuǎn)電機(jī)整體的效率
進(jìn)一步提高。
在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)中，除了鐵損的降低以外，還能夠?qū)崿F(xiàn)加-
工精度的提高帶來的性能提高和特性改善。 具體內(nèi)容以以下的方式進(jìn)行說明。
在本方式中，鐵芯的層疊鐵芯密度為90.0 99.9%。優(yōu)選為93.0 99.9% 。
還有通過機(jī)械性地壓縮被層疊的鐵芯，從而使該層疊鐵芯密度提高也 未必不可能。然而，這種情況下，因鐵損增加而不為優(yōu)選。本方式說明的 方式并沒有為了使這種層疊鐵芯密度提高而設(shè)置特別的工序，但能夠使層 疊鐵芯密度提高。
這時(shí)，鐵芯的層疊鐵芯密度(％)為鋼板的板厚0.08 0.30mm，鐵芯 的個(gè)數(shù)20 1000 (個(gè))，鐵芯的高度5 200mm。
鋼板的組成含有C為0.001 0.060重量％、 Mn為0.1 0.6重量％、 P 為0.03重量％以下、S為0.03重量％以下、Cr為0.1重量％以下、Al為0.8 重量％以下、Si為0.5 7.0重量％、 Cu為0.01 0.20重量％，余量由不可 避免的雜質(zhì)和Fe構(gòu)成。還有，不可避免的雜質(zhì)是氧和氮的氣體成分等。
而且，優(yōu)選具有結(jié)晶粒子的所謂作為電磁鋼板的硅鋼板，鋼板的組成 含有C為0.002 0.020重量％、 Mn為0.1 0.3重量％、 P為0.02重量％ 以下、S為0.02重量％以下、Cr為0.05重量％以下、Al為0.5重量％以下、 Si為0.8 6.5重量％、 Cu為0.01 0.1重量％，余量由不可避免的雜質(zhì)和 Fe構(gòu)成。
決定這種硅鋼板的組成時(shí)，特別是在降低鐵損這一觀點(diǎn)下，Si和Al 的含量很重要。按這一觀點(diǎn)A1/Si時(shí)，優(yōu)選其比為0.01 0.60。更優(yōu)選其
比為0.01 0.20。
還有，硅鋼板中的硅的濃度能夠根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的種類分別使用，有使 用0.8 2.0重量％的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，和使用4.5 6.5重量％的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
還有，通過降低量的含量，硅鋼板的磁通密度提高。本方式的情況下 能夠?yàn)?.8 2.2T。
硅的含量少時(shí)，軋制加工性提高，能夠使板厚變薄，通過減薄板厚， 鐵損也減少。另一方面，硅的含量多時(shí)，軋制加工性的降低能夠通過實(shí)施 在軋制加工之后使硅含有等的方法來解決，鐵損也減少。
另外，硅鋼板中所含有的硅的分布，也可以相對(duì)于硅鋼板的厚度方向 使之大體均一地分散，另外，也能夠以部分地提高硅的濃度的方式提高表 面部的濃度，相對(duì)于硅鋼板的厚度方向，使表面部的濃度高于內(nèi)部的濃度。
此外，鐵芯在層疊的鋼板與鋼板之間，具有厚度為0.01 0.2pm的絕 緣被膜，該絕緣被膜的厚度也根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的種類而分別使用，有0.01 0.2jim、優(yōu)選為0.12 0.18pm的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，有0.01 0.05)am、優(yōu)選為0.02 0.04pm的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
還有，絕緣被膜的厚度為0.1 0.2pm時(shí)，該絕緣被膜優(yōu)選使用有機(jī) 和無機(jī)的膜。作為絕緣被膜的材料，能夠有機(jī)材料、無機(jī)材料、混合有這 些材料的混合材料。
另外，絕緣被膜的厚度為0.01 0.05pm時(shí)，該絕緣被膜優(yōu)選為氧化 被膜。特別優(yōu)選鐵系的氧化被膜。
艮P，通過使硅鋼板的板厚薄壁化，能夠使絕緣被膜的厚度也變薄。
現(xiàn)有的電磁鋼板的絕緣皮膜，在沖孔加工后仍能夠維持絕緣性的同 時(shí)，為了使沖孔加工性本身提高，還會(huì)加進(jìn)潤(rùn)滑性、鋼板的附著性、沖孔 加工后的退火的耐熱性、焊接層疊的電磁鋼板而形成鐵芯時(shí)的焊接性等這 些絕緣性以外的特性，調(diào)整絕緣皮膜的厚度和成分，需要0.3^im左右的厚 度。
然而，在本方式說明的薄壁化的硅鋼板中，可知需要減薄絕緣皮膜的 厚度。
使用與現(xiàn)有皮膜有著同樣的厚度的絕緣被膜時(shí)，因?yàn)楣桎摪灞”诨?所以相對(duì)性地，絕緣皮膜的體積率相對(duì)于硅鋼板的體積率增加，磁通密度
有可能降低。
如此，在本方式說明的薄壁化的硅鋼板中，能夠減薄絕緣皮膜的厚度。
一般來說，使電磁鋼板變薄時(shí)，需要絕緣被膜加厚。然而，在本方式 中，與這種考慮的方法不同，即使減薄電磁鋼板也沒必要增厚絕緣被膜， 反而能夠與電磁鋼板一起變薄。因此，也將提高層疊鐵芯密度。
另外，這里說明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，是通過在定子繞組上流通交流電流，發(fā) 生旋轉(zhuǎn)扭矩而旋轉(zhuǎn)，作為所謂旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)而發(fā)揮功能。
在此，作這旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)優(yōu)選在定子繞組上流通三相交流電流。
還有，作為旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，例如有硬盤上所使用的主軸電動(dòng)機(jī)(spindle motor)、混合電車所使用的車輛行駛用的電動(dòng)機(jī)、汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 (power steering)用的電動(dòng)機(jī)、電車的行駛用電動(dòng)機(jī)、升降機(jī)(elevator) 等的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)。
另外，這里說明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子在來自外部的旋轉(zhuǎn)扭矩作用下旋轉(zhuǎn)， 由此在定子繞組上感應(yīng)交流電，交流電流從定子繞組被輸出，作為所謂的 發(fā)電機(jī)發(fā)揮功能。
這里作為發(fā)電機(jī)，優(yōu)選在定子繞組上感應(yīng)三相交流電，三相交流電流 被從定子繞組輸出。
這時(shí)說明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，鐵芯的直徑為5 300nm，最大輸出功率200KW 以下，能夠優(yōu)選應(yīng)用于所謂的中小型旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)上有固定 速度使用的和可變速使用的。
還有，也可以使用一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的雙方的 功能來使用，這樣的情況下，作為旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)使用時(shí)的最大輸出功率比作 為發(fā)電機(jī)使用時(shí)的一方大，分別優(yōu)選旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)為50 200KW，發(fā)電機(jī) 為25 100KW。
另外，該方式說明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，優(yōu)選應(yīng)用在其最高轉(zhuǎn)速的運(yùn)轉(zhuǎn)域處于 4000 100000轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)的范圍的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
而且，有必要斟酌硅鋼板的硅的分散狀態(tài)和轉(zhuǎn)子的使用條件來研究旋 轉(zhuǎn)電機(jī)，能夠根據(jù)用途分別使用，有最高轉(zhuǎn)速的運(yùn)轉(zhuǎn)域處于4000 6000rpm，由硅鋼板構(gòu)成的鋼板中所含有的硅在鋼板的厚度方向分散的情 況，和最高轉(zhuǎn)速的運(yùn)轉(zhuǎn)域處于10000 100000rpm，由硅鋼板構(gòu)成的鋼板 中所含有的硅的濃度，其表面部比內(nèi)部高的情況。
在轉(zhuǎn)速和鐵損的關(guān)系中存在如下關(guān)系如果轉(zhuǎn)速上升，則越是上升磁 通的交變頻率越高，因此鐵損增加。轉(zhuǎn)速快的旋轉(zhuǎn)電機(jī)比起轉(zhuǎn)速慢的旋轉(zhuǎn) 電機(jī)，有鐵損增加的傾向?？紤]到這點(diǎn)，需要研究硅鋼板中的硅的含量。
還有，硅鋼板中所含的硅，可以通過熔解法在電磁鋼板中進(jìn)行均一地 添加，也可以根據(jù)表面改質(zhì)或離子注入、CVD (化學(xué)氣相沉積法)等的方 法，對(duì)電磁鋼板局迸行部性地添加，特別是添加在表面部。
另外，本方式說明的電磁鋼板，以使用于形成旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的具有齒
和槽的鐵芯為前提，厚度為0.08 0.30mm，能夠通過刻蝕加工形成齒和槽。
寬為50 200cm的電磁鋼板的刻蝕加工，其進(jìn)行如下在鋼板上涂布 抗蝕劑(resist),曝光齒和槽的形狀并進(jìn)行顯影，基于此形狀除去抗蝕劑， 用刻蝕液進(jìn)行加工，在利用刻蝕液進(jìn)行加工后，除去殘余的抗蝕劑。
中小型旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行了逆變器的使用、稀土類磁鐵的應(yīng)用、最佳設(shè)計(jì) 等，以推進(jìn)高效率化、高性能化，但是為了進(jìn)一步高效率化、高性能化， 需要新的材料技術(shù)，關(guān)于作為鐵芯的材料的電磁鋼板，以硅鋼板所代表的 這種磁通密度高，鐵損低的材料的開發(fā)也被推進(jìn)。
另外，對(duì)于有利于低鐵損化的硅鋼板的薄壁化來說，由于硅鋼板的軋 制加工性差，以及作為沖壓鐵芯時(shí)的工序的沖孔加工性差，因此被認(rèn)為在 工業(yè)規(guī)模下不伴隨大幅的成本增長(zhǎng)則不可能實(shí)現(xiàn)。如此，使用硅鋼板作為 在高效率、高性能的中小型旋轉(zhuǎn)電機(jī)上使用的電磁鋼板時(shí)，板厚0.50mm 和0.35mm是中心，薄壁化很久沒有進(jìn)展。
然而，在本方式中，不使用沖孔加工，而且使用刻蝕加工，由此在工 業(yè)規(guī)模下不伴隨大幅的成本增長(zhǎng)，也能夠進(jìn)行用于鐵芯的硅鋼板的薄壁 化，實(shí)現(xiàn)低鐵損化。
在本方式中，為了實(shí)現(xiàn)鐵芯的低鐵損化，考慮使用鐵損小的硅鋼板， 并且還考慮軋制加工的硅含量的調(diào)整、考慮硅鋼板的軋制加工的板厚薄壁 化、考慮形成為鐵心的形狀的刻蝕加工的應(yīng)用、構(gòu)成層疊鐵芯的一片片的 硅鋼板的低鐵損化、在硅鋼板和硅鋼板之間所形成的絕緣皮膜的作為鐵芯 的低鐵損化。
作為使用金屬模的沖壓加工法的沖孔加工中，切斷部附近形成有被稱
為加工硬化層以及毛刺和塌邊(以下稱為"毛刺等")的塑性變形層，有 殘留應(yīng)變和殘留應(yīng)力發(fā)生。沖孔加工時(shí)發(fā)生的殘留應(yīng)力會(huì)破壞分子磁鐵的 排列的規(guī)則性，即破壞磁疇，使鐵損顯著增大，需要用于除去殘留應(yīng)力的 退火工序。退火工序?qū)龛F芯的制造成本的進(jìn)一步增加。
在本方式中，因?yàn)樾纬设F芯并不用實(shí)施這種沖孔加工，所以幾乎不會(huì) 形成塑性變形，殘留應(yīng)變和殘留應(yīng)力也不會(huì)發(fā)生。因此幾乎沒有打亂結(jié)晶 粒子的排列狀態(tài)，能夠防止分子磁鐵的排列損傷，即磁疇的排列的損傷， 能夠防止作為磁特性的磁滯特性的劣化。
另外，鐵芯是將受到加工的硅鋼板進(jìn)行層疊而形成。通過抑制該硅鋼 板的殘留應(yīng)變和殘留應(yīng)力的發(fā)生，能夠進(jìn)一步提高作為鐵芯的磁特性。
因此，本方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠?qū)嵜娴丸F損化、高功率輸出化、小型輕 量化。另外，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)使用的電磁鋼板，邊緣部分良好，幾乎沒有毛刺 等。
毛刺等因?yàn)樵谝粋€(gè)塑性變形層中，沿著切斷部，從鋼板的平面方向向 空間方向銳利地突出，所以會(huì)刺破在電磁鋼板的表面所形成的絕緣皮膜， 存在破壞層疊的鋼板之間的絕緣的情況。
另外，層疊這樣的鋼板時(shí)，由于毛刺等，會(huì)在層疊的鋼板之間建立多 余的空隙，阻礙層疊鐵芯密度的增加，其結(jié)果是磁通密度降低。磁通密度 的降低會(huì)阻礙旋轉(zhuǎn)電機(jī)的小型輕量化。
層疊電磁鋼板后，也存在采用如下方法的情況，即在板厚方向上壓縮 鐵芯，從而清除毛刺，使層疊鐵芯密度提高，但這種情況下，由于加壓壓 縮，因而殘留應(yīng)力增加，鐵損增加。此外，還留有毛剌等造成的絕緣破壞 的問題。
本發(fā)明中說明的鐵芯，因?yàn)閹缀醪话l(fā)生毛刺等，所以也不用進(jìn)行加壓 壓縮就能夠使層疊鐵芯密度提高，另外也不會(huì)引起絕緣破壞。因此能夠降 低鐵損。
在作為用于鐵芯的電磁鋼板的硅鋼板中，作為硅的含量，理論上為6.5 重量％鐵損最低。然而，若硅的含量增加，則軋制加工性和沖孔加工性顯 著變差。因此，即使鐵損稍高也要考慮軋制加工性和沖孔加工性，作為硅
鋼板中的硅的含量以大約3.0重量％為主流。 -
本方式中說明的硅鋼板，因?yàn)槟軌蚴拱搴癖”诨?.3mm以下，所以 即使硅的含量為2.0重量％，鐵損仍低。
歷來，在板厚薄壁化至0.3mm以下的硅鋼板的制造中，需要軋制、退 火等的特別的工序，但是本方式中說明的硅鋼板不需要這種特別的工序， 因此還能夠降低薄壁化了的硅鋼板的制造成本。還有，關(guān)于鐵芯的制造， 因?yàn)椴恍枰獩_孔加工，所以能夠進(jìn)一步降低制造成本。
還有，與作為鐵芯的主要材料的硅鋼板不同，作為極薄電磁材料，已 知有在特殊的用途中限定性地使用的極昂貴的非晶態(tài)材料，但非晶態(tài)材料 具有急速地使熔融金屬凝固，從而作為箔體被制造的特殊的工藝，因此能 在夠厚0.05mm左右或在此之下的超薄壁下進(jìn)行寬300mm左右的極少量 的制造，但在此之上的板厚和板寬的材料的制造則不可能達(dá)到工業(yè)規(guī)模。
如此，因?yàn)榉蔷B(tài)材料作為硬且脆的材質(zhì)太薄，所以不能進(jìn)行沖孔加 工，根據(jù)化學(xué)成分的限制，出于磁通密度低等的理由，所以不能成為鐵芯 材料的主體。
本方式中說明的電磁鋼板，與這樣的非晶態(tài)材料不同，其具有結(jié)晶粒子。
另外，本方式中的電磁鋼板還同時(shí)實(shí)現(xiàn)了有利于低鐵損化的薄壁化、 應(yīng)變的降低、高功率輸出化、用利于小型輕量化的尺寸精度的提高、和有 利于高磁能密度化的鐵芯層疊密度的提高。
總之，根據(jù)本方式能夠提供一種鐵芯，其能夠?qū)崿F(xiàn)低鐵損，并能夠?qū)?現(xiàn)高功率輸出、小型輕量化。
電磁鋼板的板厚與鐵損的關(guān)系顯示在圖1中。
在板厚和鐵損之間存在的關(guān)系，由圖1可知，如果板厚增厚，則變得 越厚鐵損越高。
其中一般使用的硅鋼板的板厚，考慮到軋制加工和沖孔加工，有 0.50mm禾口 0.35mm兩種。
在鐵芯的制造中廣泛使用的這兩種板厚的硅鋼板中，為了降低鐵損， 需要實(shí)施軋制和退火。另外，為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的薄壁化，根據(jù)作為對(duì)象的 鐵芯的形狀和大小，重復(fù)的次數(shù)會(huì)有所不同，但是需要重復(fù)這樣的軋制和 退火。如此，在一般使用的硅鋼板中，為了實(shí)現(xiàn)薄壁化，其制造需要追加
軋制、退火等的特別工序，制造成本變高。
本方式中說明的鐵芯，因?yàn)榧饶軌蚪档椭圃斐杀?，也能夠解決鐵芯在 加工上的問題，因此能夠進(jìn)行工業(yè)規(guī)模下的大量生產(chǎn)。
在本方式中，使用板厚0.08 0.30mm的硅鋼板。還有，優(yōu)選使用板 厚0.1 0.2mm的硅鋼板，運(yùn)用刻蝕加工制作鐵芯的形狀。
圖1中，為了參考還顯示了非晶態(tài)材料的板厚的區(qū)域。非晶態(tài)材料因 為具有急速地使熔融金屬凝固，從而作為箔體被制造的特殊的工藝，所以 適用于厚0.05mm左右或在此之下的超薄壁的制造，而在此之上的板厚因 為難以急速地冷卻，所以制造困難。另外，板寬也僅能夠制造300mm左 右的寬度，結(jié)合特殊的制造工藝，制造成本顯著變高。
另外，對(duì)于磁特性來說，有雖然鐵損低，但磁通密度也低這樣的缺點(diǎn)。 這是由于為了使之急速凝固而在化學(xué)成分上有所限制。
在本方式中，不使用這樣的非晶態(tài)材料，而使用具有結(jié)晶粒子的硅鋼板。
接下來，展示硅鋼板的代表性的制造工藝。
將能夠成為電磁鋼板的材料進(jìn)行制鋼。例如，使用的鋼板材料具有如 下組成含有C為0.005重量％、 Mn為0.2重量。/。、 P為0.02重量％、 S 為0.02重量％、 Cr為0.03重量％、 Al為0.03重量％、 Si為2.0重量％、 Cu為0.01重量。/。，余量由Fe和一些雜質(zhì)構(gòu)成。
通過實(shí)施連續(xù)鑄造、熱軋、連續(xù)退火、酸洗、冷軋、連續(xù)退火，將這 樣的鋼板材料制造成板寬50 200cm、這里特指制造板寬50cm、板厚 0.2mm的硅鋼板。
另外，為了降低鐵損，也可以在制作的硅鋼板的表面再形成4.5 6.5 重量％的硅。
之后，實(shí)施厚0.1pm的有機(jī)樹脂的絕緣被膜涂敷，制造硅鋼板。
根據(jù)情況，也可以不采用特別的絕緣被膜涂敷的工序，而是制作厚 0.01 0.05nm的氧化被膜。
還有，這里說明的絕緣被膜涂敷的工序，優(yōu)選在制造鐵芯時(shí)，刻蝕加 工的工序之后實(shí)施。
還有，硅鋼板被形成為平板或線圈狀、巻狀。
接著，展示鐵芯的代表性的制造工序。
對(duì)制造好的硅鋼板實(shí)施前處理，涂布抗蝕劑。對(duì)于該抗蝕劑使用掩模 而曝光并顯影齒的形狀和槽的形狀。基于該形狀除去抗蝕劑。此外，利用 刻蝕液進(jìn)行加工。以刻蝕液加工后，除去殘余的抗蝕劑，制造了具有理想 的齒的形狀和槽的形狀的硅鋼板。在這樣的制造中，例如光學(xué)刻蝕加工有 效，對(duì)采用了金屬掩模的微細(xì)孔進(jìn)行精密加工的方法使用起來也有效。
具有制造出的理想的齒的形狀和槽的形狀，將具有鐵芯的形狀的硅鋼 板層疊數(shù)片，運(yùn)用焊接等固定層疊好的硅鋼板，由此制造鐵芯。還有，在
焊接時(shí)，優(yōu)選實(shí)施光纖激光(fiberlaser)等的熱能小的焊接。
還有，能夠從形成為平板或線圈狀、巻狀的硅鋼板上，同時(shí)提取轉(zhuǎn)子
鐵芯和定子鐵芯，也可以同時(shí)提取多個(gè)形狀的鐵芯。
運(yùn)用刻蝕加工，制造出齒的形狀和槽的形狀，由此能夠以極高加工精
度制造出希望的形狀的齒和槽，例如誤差在士10pm以下，優(yōu)選在土5pm以下。
另外，若在真圓度上表現(xiàn)出誤差，則在30jim以下，優(yōu)選在15pm以 下，更優(yōu)選在10pm以下。還有，所謂真圓度是指，圓形部分從幾何學(xué)的 圓偏離的大小，指圓形部分由兩個(gè)同心的幾何學(xué)的圓夾住時(shí)的兩圓之間的 區(qū)域?yàn)樽钚r(shí)的半徑的差。
另外，具有齒和槽的定子鐵芯的形狀、和轉(zhuǎn)子鐵芯的形狀，也可以同 時(shí)通過刻蝕加工形成。這時(shí)，由于刻蝕加工的加工精度高，因此能夠使它 們的間隔為0.1 0.5mm。
另外在本方式中，雖然對(duì)于定子鐵芯的制造進(jìn)行了說明，但作為轉(zhuǎn)子 鐵芯的形狀，其中心部分也可以是中空結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵芯的槽的形狀也可以 是復(fù)雜的形狀。
在圖2中顯示硅鋼板的硅含量和鐵損的關(guān)系。
如圖2所示，硅含量為6.5重量％的硅鋼板鐵損最小。然而，多達(dá)6.5 重量％的硅含于硅鋼板中時(shí)，軋制加工困難，將難以進(jìn)行理想厚度的硅鋼 板的制造。這是由于軋制加工性存在一種傾向，即電磁鋼板中所含有的硅 越多越惡化。從這一背景出發(fā)，考慮鐵損和軋制加工性的平衡，采用含有 3.0重量％的硅的硅鋼板。 '
就是說在本方式中，通過使硅鋼板的板厚薄壁化，以降低硅鋼板的鐵 損，減小硅鋼板中的硅的含量對(duì)于鐵損的影響度。
因此，本方式中說明的硅鋼板，其軋制加工性良好，并且通過使板厚 薄壁化，對(duì)鐵損影響度大的硅鋼板中的硅的含量的自由度變大。由此，硅
鋼板中的硅的含量能夠處于0.5 7.0重量％的范圍，也能夠采用0.8 2.0 重量％和4.5 6.5重量％的極端差異的含量，能夠使之根據(jù)鐵芯的規(guī)格或 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途分別使用。
圖3中顯示經(jīng)刻蝕加工的代表性的加工斷面。
通過對(duì)硅鋼板進(jìn)行刻蝕加工，在被酸液溶解的加工斷面附近，如(a) 所示不存在毛刺等的塑性變形層。加工斷面相對(duì)于硅鋼板的平面方面能夠 大體形成垂直。
另外，在前端的光學(xué)刻蝕加工中，如(b) (d)所示，溶解部的形 狀也能夠控制。即，能夠形成指定的錐度，也能夠相對(duì)于板厚方向在垂直 方向上形成凹凸。
如此，刻蝕加工了的硅鋼板由該加工帶來的殘留應(yīng)力幾乎為0，塑性 變形層基本上不存在，硅鋼板的板厚方向所對(duì)應(yīng)的塑性變形量大體為0。 另外，由刻蝕加工帶來的加工斷面附近的塑性變形量也基本為0。
此外，在加工斷面中，能夠控制硅鋼板的加工斷面的形狀，由加工帶 來的殘留應(yīng)力基本為0，能夠形成加工斷面附近的塑性變形量也基本為0 的切斷斷面形狀。
另外，通過采用這種刻蝕加工，還能夠以硅鋼板的微細(xì)的結(jié)晶組織、 機(jī)械的特性、表面部最佳化的狀態(tài)適用于鐵芯。考慮硅鋼板的結(jié)晶組織的 各向異性和基于此的磁特性的各和異性，還能夠?qū)崿F(xiàn)鐵芯的磁特性的最佳 化。
圖4中顯示經(jīng)沖孔加工的代表性的加工斷面。
通過對(duì)硅鋼板進(jìn)行沖孔加工，由于塑性加工時(shí)的剪切應(yīng)力，加工斷面 附近顯著變形，形成10 100pm左右的毛刺、塌邊、斷裂。
另外，對(duì)于硅鋼板的平面方向的尺寸精度來說，在沖孔加工中其也受 金屬模的尺寸精度限制，通常會(huì)相對(duì)于硅鋼板的板厚以5%左右的空隙被 剪斷，因此硅鋼板的平面方向的尺寸精度降低。此外，也有在量產(chǎn)時(shí)因金 屬模的損耗，精度隨著時(shí)間而降低的問題。另外，越是薄壁化了的硅鋼板 沖孔加工越困難。
在應(yīng)用刻蝕加工的本方式中，這一加工精度的問題也被解決，也消除 了日積月累造成的精度降低。
另外，使用規(guī)定的圖案曝光齒的形狀和槽的形狀時(shí)，優(yōu)選設(shè)置關(guān)于電 磁鋼板的軋制方向的掩?；蚧鶞?zhǔn)孔。
層疊電磁鋼板時(shí)，電磁鋼板相對(duì)于軋制方向被平均化，但這是提高旋 轉(zhuǎn)電機(jī)的特性上的需要。例如，相對(duì)于軋制方向，改善規(guī)定量、掩模或基 準(zhǔn)孔的位置并層疊電磁鋼板時(shí)，通過規(guī)劃掩模或基準(zhǔn)孔的位置，能夠?qū)崿F(xiàn) 作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁特性的提高。
圖5是表示使用了電磁鋼板的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)IO具有殼30、尾架(end bracket) 32、內(nèi)部具有風(fēng)扇 的風(fēng)扇罩(fan cover) 34、固定于殼30內(nèi)側(cè)的定子40、配置于定子40內(nèi) 側(cè)的轉(zhuǎn)子60、支撐轉(zhuǎn)子60的軸80。
軸80通過軸承36可以自由旋轉(zhuǎn)地被保持在兩側(cè)的尾架32上。
另外，在風(fēng)扇罩34的內(nèi)側(cè)，設(shè)有固定于軸80上的風(fēng)扇，風(fēng)扇隨著軸 80的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)。還有，風(fēng)扇側(cè)的尾架32、軸承36及風(fēng)扇位于風(fēng)扇罩 34的內(nèi)部，這些在圖5未圖示。
定子40具有定子鐵芯42、巻繞于該定子鐵芯42上的多相，本方式中 為三相的定子繞組44。
另外，從未圖示的交流端子分別經(jīng)由引出線46向定子繞組44供給交 流電流，定子繞組44通過接線48被進(jìn)行星形接線或三角形接線。此引出 線46和接線48分別配置于定子繞組44的外側(cè)。
三相交流電從外部的交流電源被供給于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)10的交流端子， 經(jīng)由引出線46供給到定子繞組44，由此定子40根據(jù)交流電流的頻率發(fā)生 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)向轉(zhuǎn)子60的導(dǎo)體感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流，在該轉(zhuǎn)子電流 和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)扭矩。
在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的面上切斷圖5的定子40和轉(zhuǎn)子60的狀態(tài)顯示在圖 6中。
在圖5和圖6中，定子40在周向上等間隔地具有多個(gè)定子槽50，在
定子槽50中配置有定子繞組44。
轉(zhuǎn)子60具有由層疊的硅鋼板構(gòu)成的轉(zhuǎn)子鐵芯62、插入轉(zhuǎn)子鐵芯62 上形成的轉(zhuǎn)子槽64中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66、將轉(zhuǎn)子鐵芯62兩端所配置的轉(zhuǎn)子導(dǎo) 體66進(jìn)行電短接的短接環(huán)68和短接環(huán)70。
本方式中，轉(zhuǎn)子槽64以貫通轉(zhuǎn)子鐵芯62的方式形成，轉(zhuǎn)子槽64上 在沿旋轉(zhuǎn)軸的方向上配置有轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66。
如本方式，也可以形成為在轉(zhuǎn)子鐵芯62的內(nèi)部貫通有轉(zhuǎn)子槽64的形 狀，在轉(zhuǎn)子鐵芯62的內(nèi)部完全不埋設(shè)轉(zhuǎn)子槽64，而作為在轉(zhuǎn)子槽64的定 子40側(cè)開口的形狀也可以。
轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66其兩側(cè)由短接環(huán)68和短接環(huán)70電短接，通過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 向由短接環(huán)68和短接環(huán)70電短接的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66感應(yīng)電壓并流通電流。 在該電流和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子60上發(fā)生旋轉(zhuǎn)扭矩。
轉(zhuǎn)子鐵芯62由被固定在軸80上的層疊的硅鋼板制作，各硅鋼板的厚 在本方式中制作得很薄，例如為0.08 0. 03mm，另外通過刻蝕加工而形 成，從而能夠大幅降低鐵損。
轉(zhuǎn)子鐵芯62通過刻蝕加工形成，以此刻蝕加工的工序同時(shí)制作轉(zhuǎn)子 槽64。轉(zhuǎn)子槽64在由層疊的硅鋼板構(gòu)成的轉(zhuǎn)子鐵芯62的外周側(cè)被形成為 等間隔，在這些被配置成等間隔的轉(zhuǎn)子槽64中，分別插入有轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66， 由此轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66在轉(zhuǎn)子鐵芯62的周向被等間隔配置。
轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66的構(gòu)造也可以是，將導(dǎo)電材料、例如以銅為主材料的導(dǎo) 體插入轉(zhuǎn)子槽64之內(nèi)，由短接環(huán)將兩端進(jìn)行電短接，也可以通過鋁印模 壓鑄(aluminium die-cast)制法制作導(dǎo)體和短接環(huán)。
所謂鋁印模壓鑄制造法是指，將層疊的轉(zhuǎn)子鐵芯62放入模具，澆入 熔化了的鋁，從而在轉(zhuǎn)子鐵芯62的轉(zhuǎn)子槽64的內(nèi)部成形轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66，并 且制作短接環(huán)68和短接環(huán)70的方法。
鋁印模壓鑄制法雖然有制造容易的長(zhǎng)處，但是因?yàn)檗D(zhuǎn)子導(dǎo)體66是鋁， 所以電阻抗稍大，因此有鐵損變大這樣的缺點(diǎn)。
作為彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)的方法，有在轉(zhuǎn)子槽64的內(nèi)部插入銅線的狀態(tài)下 流動(dòng)熔化鋁的方法。
另外，除了鋁印模壓鑄制法，還有在轉(zhuǎn)子槽64內(nèi)插入銅的導(dǎo)體棒，
通過焊接將由銅構(gòu)成的短接環(huán)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66電連接的方法。根據(jù)此方法， 能夠使損失非常少。
定子鐵芯42和轉(zhuǎn)子鐵芯62，為了降低渦電流的發(fā)生導(dǎo)致的鐵損，而 形成層疊我鋼板的層疊結(jié)構(gòu)。
因?yàn)闇u電流與磁通變化的頻率成比例，所以隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率的增大 成比例地增大。另外，定子40的極數(shù)越是增加，磁通變化的頻率變得越 高，因此渦電流隨極數(shù)的增加成比例地增加。因此，渦流損基于磁通變化 的頻率或極數(shù)的增大而增大。
另外，渦流損的大小因?yàn)楦鶕?jù)板厚而增大，所以板厚越薄渦流損越急 劇減少。
若作為加工對(duì)象的電磁鋼板變薄，則沖孔加工困難。與此同時(shí)，若電 磁鋼板變薄，則由沖孔加工造成的鐵芯的磁疇的破損激增。通過減薄板厚， 雖然渦流損減少，但是在沖孔加工中，由于磁疇的破損的增大，磁滯損增 大，存在不能充分減少定子40和轉(zhuǎn)子60的鐵損這樣的問題。
相對(duì)于此，在方式中，因?yàn)殡姶配摪逵煽涛g被加工，所以能夠防止磁 疇的破損，能夠抑制磁滯損的增加。因此能夠充分減少定子40和轉(zhuǎn)子60 的鐵損。
此外，與沖孔加工不同，刻蝕加工是加工對(duì)象的電磁鋼板變得越薄， 作業(yè)性越提高。
另外，刻蝕加工與沖孔加工相比較，有著能夠以極高精度進(jìn)行加工的 優(yōu)點(diǎn)，能夠以高精度達(dá)成復(fù)雜的形狀的加工，因此能夠獲得沖孔加工難以 取得的特性。
本方式中，形成具有定子齒52和定子槽50的定子鐵芯42，和具有轉(zhuǎn) 子槽64的轉(zhuǎn)子鐵芯62的一片片的電磁鋼板，是由厚度為0.08 0.30mm 的硅鋼板通過光學(xué)刻蝕加工而形成，成為將其進(jìn)行層疊的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選為硅鋼板的厚度是從0.08mm到0.20mm的范圍。通過減薄硅鋼 板，能夠減小渦流損，此外通過不使用沖孔加工而采用光學(xué)刻蝕加工，能 夠使磁疇的破損非常少，效果是能夠防止磁滯損的增大。
另外，硅鋼板變薄也有提高刻蝕加工的生產(chǎn)性的優(yōu)點(diǎn)。 '
在本方式中，因?yàn)槟軌驕p少渦流損，所以在高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，
能夠控制高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的定子鐵芯42和轉(zhuǎn)子鐵芯62的渦電流，能夠減少鐵 損。特別是，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子60的最高轉(zhuǎn)速在4000rpm以上時(shí)有效。在轉(zhuǎn) 子60的最高轉(zhuǎn)速處于4000rpm到6000rpm的范圍的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，能夠期 待巨大的效果。另外，如果在轉(zhuǎn)子60的高轉(zhuǎn)速處于6000rpm至U 10000rpm 的范圍的旋轉(zhuǎn)電機(jī)上應(yīng)用本方式的技術(shù)思想，則能夠期待更大的效果。
此外，如果應(yīng)用于轉(zhuǎn)子60的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的最高轉(zhuǎn)速由短接環(huán)旋轉(zhuǎn)的旋 轉(zhuǎn)電機(jī)上，則能夠期待巨大的效果，如果應(yīng)用于轉(zhuǎn)子60的最高轉(zhuǎn)速處于 10000rpm到100000rpm的范圍的旋轉(zhuǎn)電機(jī)上，則能夠期待更大的效果。
在本方式中，因?yàn)槭峭ㄟ^光學(xué)刻蝕加工來形成轉(zhuǎn)子鐵芯62和定子鐵 芯42，所以能夠降低磁滯損，但除此之外，由于加工精度提高，因而還能 夠大幅度降低鐵損中的表面損。
表面損的降低由日本公告公報(bào)"特公昭60-56058號(hào)公報(bào)"提議，但 在現(xiàn)有的加工方法中，例如基于沖孔加工的切削加工，由于難以維持高精 度的加工精度，因此該日本公告公報(bào)所提議的這一內(nèi)容很難實(shí)用化。
但是在本方式中，因?yàn)槭峭ㄟ^刻蝕加工來對(duì)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯進(jìn)行 加工，所以能夠?qū)崿F(xiàn)這一提議，同時(shí)還能夠期待圖5和圖6所說明的效果， 通過這些綜合的效果，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的高效率的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
接下來，就鐵損中的表面損的降低進(jìn)行說明。
多相交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)，本方式中為三相交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)，由于來自定子的 磁通所含的高次諧波磁通，使轉(zhuǎn)子上發(fā)生表面損。特別是在籠型(力>=、型) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，因?yàn)槎ㄗ予F芯和轉(zhuǎn)子鐵芯的空隙極其狹窄，所以該表面損 有增加的傾向。
在籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，鐵損中的表面損所占的比例比較大，導(dǎo)致籠型 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率降低。
圖7中，在定子鐵芯42的內(nèi)周面，與轉(zhuǎn)子鐵芯62相對(duì)向的面上，設(shè) 有周向上設(shè)置著規(guī)定的間隔，在旋轉(zhuǎn)軸方向上延長(zhǎng)的定子槽50。在定子槽 50的內(nèi)部，內(nèi)裝有三相的定子繞組44，基于由該定子繞組44供給的三相 交流電流的頻率發(fā)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
還有，定子齒52位于定子槽50之間，作為通過向轉(zhuǎn)子60的或來自 轉(zhuǎn)子60的磁通的磁路發(fā)揮作用。
該定子齒52分別具有大體相同的形狀和大體相同的截面面積。
在圖7中，定子槽50的內(nèi)部所形成的定子線圖44在徑向上配置有2 組，但這是一個(gè)例子，此外也可以插入多個(gè)定子繞組。
圖7中，"U"、 "V"、 "W"的顯示表示定子繞組是U相、V相、W相 的繞組。
另一方面，在定子鐵芯42的內(nèi)周面?zhèn)?，間隔空隙3定位轉(zhuǎn)子鐵芯62， 在該轉(zhuǎn)子鐵芯62的表面附近，在旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸埋設(shè)有轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66。
在如此構(gòu)成的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，若分析其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空隙S中的磁通 ①，則在空隙S中有如圖示這樣使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的基波磁通(Db，除此之外，還 有脈動(dòng)的比較小的高次諧波脈動(dòng)磁通0)0。
還有，這些磁通波形表示平均值。
高次諧波脈動(dòng)磁通①0主要是由于定子和轉(zhuǎn)子之間的磁導(dǎo) (permeance)變動(dòng)而產(chǎn)生的，或在定子繞組44被插入定子槽50的內(nèi)部而 產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的凹凸作用下產(chǎn)生的。該高次諧波脈動(dòng)磁通0>0是本不需要 的成分。
若該高次諧波脈動(dòng)磁通①0進(jìn)入處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)子，則使旋轉(zhuǎn)鐵芯 62發(fā)生高次諧波鐵損，此外在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66上感應(yīng)高次諧波的渦電流。由 此發(fā)生高次諧波渦流損。該高次諧波鐵損及高次諧波渦流損成為表面損。
高次諧波渦流損在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66、特別是在偏向空隙5的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體66 上發(fā)生，高次諧波鐵損在偏向空隙S的轉(zhuǎn)子鐵芯62上發(fā)生。
在此，將高次諧波脈動(dòng)磁通<D0所引起的轉(zhuǎn)子的各部的磁通密度的大 小定義為Bh，將轉(zhuǎn)子上的高次諧波脈動(dòng)磁通O)O的頻率、即在高次諧波脈 動(dòng)磁通(DO入射到轉(zhuǎn)子時(shí)的轉(zhuǎn)子的坐標(biāo)系上看到的頻率定義為fo，這時(shí)的 Bh、 fn如下。
例如，定子槽數(shù)為N5，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n (rps)。在該狀態(tài)的轉(zhuǎn)子上所 入射的高次諧波脈動(dòng)磁通00的頻率fh為fh=N5Xn。
這時(shí)，若用作為轉(zhuǎn)子的磁通密度的Bh、及轉(zhuǎn)子上所入射的作為高次 諧波脈動(dòng)磁通(DO的頻率的fh表示高次諧波渦流損We，則為如下式。<formula>formula see original document page 21</formula> ...... (1)
另一方面，高次諧波鐵損Wh區(qū)分為渦流損Wie和磁滯損Wih。該渦
流損Wie的表示與上式(1)相同，而磁滯損Wih表示為下式。 Wih^fn卜L5XBh15 2 ……(1)
如該式(1)、式(2)表明的，可知若高次諧波脈動(dòng)磁通O0的頻率 fn和轉(zhuǎn)子的磁通密度Bh增加，則兩種損失We和Wih都會(huì)激增。
若觀察構(gòu)成該問題的高次諧波脈動(dòng)磁通00，則可知該高次諧波脈動(dòng) 磁通O0依附于定子槽50的數(shù)量。此現(xiàn)象是由于定子鐵芯42和轉(zhuǎn)子鐵芯 62之間的磁導(dǎo)，在定子槽50的部分和定子齒52的部分不同。這是由于定 子繞組44位于定子槽50的內(nèi)部，因此磁動(dòng)勢(shì)在對(duì)應(yīng)定子槽50的階段狀 態(tài)下變化。
空隙S在一定時(shí)刻下的瞬間的磁通分布為，在正弦波狀的基波成分Ob 上重疊有高次諧波脈動(dòng)磁通00。因?yàn)槎ㄗ永@組44內(nèi)置于定子鐵芯42的 定子槽50中，所以高次諧波脈動(dòng)磁通①0在定子齒52所對(duì)應(yīng)的部分變大， 在定子槽50所對(duì)應(yīng)的部分變小。
因此，定子和轉(zhuǎn)子之間的空隙5的磁通分布如圖8所示，對(duì)應(yīng)定子鐵 芯42的定子齒52和定子槽50而變化。
若詳細(xì)觀察該高次諧波脈動(dòng)磁通00，則可判明其在某一特定的定子 齒52的部分為非常大的值，而且會(huì)周期性地出現(xiàn)。
艮口，通過實(shí)驗(yàn)，各個(gè)定子齒52的磁通大小會(huì)根據(jù)定子齒52而有所不 同，可觀測(cè)到高次諧波脈動(dòng)磁通<E>0會(huì)在某一特定的周期下呈現(xiàn)出高次諧 波脈動(dòng)磁通OO大的部分。
圖8中，在定子繞組44中，記述為"U"的定子繞組44是U相繞組， 記述為"V"的定子繞組44為V相繞組，記述為"W"的定子繞組44是 W相繞組。
高次諧波脈動(dòng)磁通00呈現(xiàn)大的位置，是在內(nèi)裝于鄰接的定子槽50 中的定子繞組44上流通的電流的相位互異的部分。即定子齒52之內(nèi)，記 述為"A"的定子齒，其左側(cè)的定子槽50中配置有W相和U相的定子繞 組，或在右側(cè)的定子槽50中配置有U相和U相的定子繞組。這里，相鄰
的定子繞組的電流相位不同。
定子齒52的位置"B" "C" "D"也為同樣的狀態(tài)，相互鄰接的定子 繞組的電流相位也不同。
相對(duì)于此，定子鐵芯42的定子齒52的位置"E"，在形成左右兩側(cè)的 定子繞組的定子槽50中，配置有W相和U相的定子繞組，鄰接的定子繞 組的電流相位相同。
定子齒52的位置"F" "G" "H"也同樣，鄰接的定子槽50中所形成 的定子繞組44的電流相位相同。此定子齒的位置所對(duì)應(yīng)的空隙5中的高 次諧波脈動(dòng)磁通OO小。
圖8是三相、兩層、短節(jié)距繞組的定子繞組的例子，經(jīng)實(shí)驗(yàn)在三相、 一層、短節(jié)距繞組的定子繞組中也能夠確認(rèn)相同的現(xiàn)象。
艮口，鄰接的定子繞組44的電流相位不同時(shí)，高次諧波脈動(dòng)磁通①0 部分性地變大。而且，在鄰接的定子繞組44的電流相位相同的定子齒的 位置所對(duì)應(yīng)的地方，高次諧波脈動(dòng)磁通O0變小。
該表面損在近年來非常重視效率的狀況下是不能忽視的現(xiàn)象。另外年 來，旋轉(zhuǎn)電機(jī)無論作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，還是作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，都以高轉(zhuǎn) 速使用。而且使用的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的最高轉(zhuǎn)速超過4000rpm，根據(jù)情況，超過 10000rpm等就非常高了。在這樣的使用條件下，抑制上述表面損失就涉 及到進(jìn)一步改善圖5和圖6中說明的鐵損的降低。
此外，還起到了減小噪音這樣優(yōu)異的效果。
圖9表示的是，除了圖5和圖6說明的刻蝕加工薄型的電磁鋼板所帶 來的鐵損的降低，還有圖7和圖8說明的進(jìn)行表面損的降低的方式。
艮口，利用沖孔加工中困難的高精度的加工特性，使定子鐵芯和與之對(duì) 向的轉(zhuǎn)子鐵芯62之間的空隙S改變。
以下的方式是，在基于定子繞組的狀態(tài)而發(fā)生的磁通密度的脈動(dòng)打消 的方向上，通過刻蝕加工改變空隙5。例如，使定子齒與轉(zhuǎn)子對(duì)向的一側(cè) 的形狀，即內(nèi)周側(cè)的前端形狀為同一形狀，根據(jù)定子繞組的狀態(tài)改變定子 齒的形狀。由此，能夠抑制入射到轉(zhuǎn)子上的高次諧波脈動(dòng)磁通00的部分 性地增加，得到效率優(yōu)良的多相交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性。
為了有效地減少表面損，在定子齒52之內(nèi)，使與在收納在相鄰接的 定子槽的定子繞組44的電流相位相互不同的位置的定子齒52的轉(zhuǎn)子之間 的空隙長(zhǎng)，形成得比與在其以外的位置形成的錠子齒52的轉(zhuǎn)子之間的空 隙長(zhǎng)大。
此外，為了更有效地減少表面損，將在這種電流相位相互不同的位置 對(duì)應(yīng)于錠子齒52的空隙長(zhǎng)設(shè)定為通過這種定子齒52的磁通量接近通過
其他定子齒52的磁通量，此外，使其與表示平均磁通量的基本波磁束Ob
大致相等。
即使未使之完全一致，對(duì)于磁通密度變大的定子齒內(nèi)的幾個(gè)通過加大 空隙長(zhǎng)，效果仍會(huì)上升。
此外，運(yùn)用圖9說明本方式，還有符號(hào)與其他圖相同的為同一構(gòu)成部，
起著同樣的作用。
加大圖8說明的定子槽50的內(nèi)部所配置的定子繞組44上流通的電流 為不同相位的定子齒"A" "B" "C" "D"與相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯62的間隔， 使之比鄰接的定子槽50內(nèi)部所配置的定子繞組44上流通的電流為等相位 的定子齒"E" "F" "G" "H"與相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯62的間隔大。
由此，能夠使從定子齒"E" "F" "G" "H"進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯62的高次 諧波脈動(dòng)磁通OO的量，接近從定子齒"A" "B" "C" "D"進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯 62的高次諧波脈動(dòng)磁通①0的量。
如此，通過改變定子齒52和轉(zhuǎn)子鐵芯62之間的空隙長(zhǎng)，能夠由特定 的定子齒削減變大了的高次諧波脈動(dòng)磁通OO，如圖9所示，高次諧波脈 動(dòng)磁通OO被均一化。
歷來，對(duì)電磁鋼板采用沖孔加工這樣的切削加工，以生產(chǎn)定子鐵芯和 轉(zhuǎn)子鐵芯，因此加工精度差，使高次諧波脈動(dòng)磁通O)O均一化的加工困難。 然而，通過進(jìn)行刻蝕加工，能夠容易地調(diào)整定子齒和轉(zhuǎn)子鐵芯之間的間隔。 此外，刻蝕加工能夠減少電磁鋼板的磁疇的破損，能夠抑制相對(duì)于高次諧 波脈動(dòng)磁通00的損失。
如此，能夠抑制表面損的異常增加，能夠得到高效率的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
對(duì)于將本方式中說明的技術(shù)應(yīng)用于1200KW、 IO極的籠型應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí) 的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。
定子繞組44的配置如圖9所示，是三相、兩層、短節(jié)距繞組。在各 個(gè)定子齒52的截面面積分別相等，各個(gè)定子齒52和轉(zhuǎn)子鐵芯62的空隙5 同樣為2mm時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)子60的表面損為13.8KW，效率為95.3%。
相對(duì)于此，配置于兩側(cè)的定子槽50中的定子繞組44的電流相位相互不同
的位置的定子齒52和轉(zhuǎn)子鐵芯62的空隙S為2.7mm時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)子 60的表面損降低至7.7KW，與之相應(yīng)的效率為86%，效率能夠提高0.7%。 在圖9的方式中，將各個(gè)定子齒52和轉(zhuǎn)子鐵芯62的間隙S，換言之 將定子齒52的長(zhǎng)度部分地改變，如此通過部分改變定子齒52的長(zhǎng)度，會(huì) 在定子鐵芯的內(nèi)周形成凹凸，根據(jù)應(yīng)用機(jī)種有可能增加一部分運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的風(fēng) 損和噪音。
這種情況下，也可以在空隙長(zhǎng)大的定子齒52的前端安裝非磁性、例 如由電絕緣物構(gòu)成的構(gòu)件，從而使各個(gè)定子齒52在外觀上的空隙長(zhǎng)一致。
以上說明的這一圖9所示的方式中，在定子鐵芯42的定子齒52之內(nèi)， 使收納在鄰接的定子槽50中的定子繞組44的電流相位處于相互不同的關(guān) 系下的定子齒52與轉(zhuǎn)子之間的空隙長(zhǎng)，形成得比收納在鄰接的定子槽50 中的定子繞組44在不產(chǎn)生電流相位或很少的關(guān)系下的定子齒52與轉(zhuǎn)子之 間的空隙長(zhǎng)大，由此將使各個(gè)定子齒52上通過的磁通量接近均一，能夠 降低高次諧波脈動(dòng)磁通00的部分地增加引起的轉(zhuǎn)子的表面損，除了圖5 和圖6說明的由刻蝕加工帶來的鐵損的降低以外，還能夠?qū)⑵溥M(jìn)一步降低， 能夠?qū)崿F(xiàn)籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率提高。
圖10是使用永久磁鐵的同步電動(dòng)機(jī)或同步發(fā)電機(jī)等的同步旋轉(zhuǎn)電機(jī) 的沿旋轉(zhuǎn)機(jī)的剖面圖。
圖11是與旋轉(zhuǎn)軸呈垂直方向的定子和轉(zhuǎn)子的剖面圖。
另外，圖12是圖ll所示的轉(zhuǎn)子的部分放大圖。
在兩側(cè)具有尾架132的殼130的內(nèi)側(cè)固定有定子140。定子140具有 有著定子齒152和定子槽150的定子鐵芯142，和配置于定子槽150的內(nèi) 部的定子繞組144。
圖10和圖11所示的定子繞組144是分布繞組的例子。
轉(zhuǎn)子160設(shè)置方式是使之與定子鐵芯142隔有空隙而對(duì)向，轉(zhuǎn)子160 被固定在軸180上。軸180通過兩側(cè)所配置的軸承136可旋轉(zhuǎn)地被尾架132 支持。
轉(zhuǎn)子160具有轉(zhuǎn)子鐵芯162和永久磁鐵166，在該方式中，轉(zhuǎn)子鐵芯 162的內(nèi)部設(shè)有磁鐵插入孔，在該磁鐵插入孔的內(nèi)部配置有永久磁鐵166。
使定子140相對(duì)向側(cè)的面成為N極或S極，永久磁鐵166以此方式被 磁化，在轉(zhuǎn)子160的每極使永久磁鐵的極性交互顛倒，以此方式使永久磁 鐵166磁化。
圖11所示的方式中，轉(zhuǎn)子160是8極的，各極由一個(gè)永久磁鐵166 構(gòu)成。永久磁鐵166分別以等角度被配置在軸180的周圍，另外各個(gè)永久 磁鐵166交互地被磁化為逆極性。
轉(zhuǎn)子160并不限定于8極，可以是10極或在其之上的極數(shù)，另外也 可以是6極和4極等。
各個(gè)極可以由l個(gè)永久磁鐵構(gòu)成，也可以由2個(gè)和3個(gè)等的多個(gè)磁鐵 構(gòu)成。由2個(gè)和3個(gè)構(gòu)成極時(shí)，使每2個(gè)和3個(gè)磁化極性反轉(zhuǎn)，以此方式 配置永久磁鐵。
在圖10中，同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)110具有檢測(cè)轉(zhuǎn)子160的旋轉(zhuǎn)位置的傳感 器184，輸出顯示轉(zhuǎn)子160的極的位置的信號(hào)。傳感器184是具有例如分 解器(resolver)或霍爾元件(Hall element)的傳感器。
基于傳感器184的輸出功率，基于轉(zhuǎn)子160的極的位置的三相交流電 流由未圖示的逆變器裝置產(chǎn)生，供給到定子繞組144。
通過三相交流電流，定子140發(fā)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通作 用于轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子160具有的永久磁鐵166和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，在轉(zhuǎn)子160 上發(fā)生旋轉(zhuǎn)扭矩。通過輸出該旋轉(zhuǎn)扭矩，同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)110作為旋轉(zhuǎn)電動(dòng) 機(jī)工作。
另外，通過將來自外部的旋轉(zhuǎn)扭矩施加到轉(zhuǎn)子140上，定子繞組144 上發(fā)生交流電力。經(jīng)由以未圖示的逆變器或二極管(diode)構(gòu)成的整流電 路，作為交流或直流輸出該交流電力，由此同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)110作為發(fā)電機(jī)工作。
圖12是轉(zhuǎn)子160的部分放大圖，在轉(zhuǎn)子鐵芯162的內(nèi)部埋設(shè)有永久 磁鐵166。轉(zhuǎn)子鐵芯162內(nèi)部有磁鐵插入孔，在磁鐵插入孔中配置有永久 磁鐵166。
永久磁鐵166，其每極磁化方向相反，與定子對(duì)向的一側(cè)為N極的永 久磁鐵的相鄰兩側(cè)，其與定子對(duì)向的一側(cè)為S極，以此方式使7JC久磁鐵磁
化。 '
與永久磁鐵166的定子對(duì)向側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯162，部分地作為極靴168 起作用，經(jīng)由該極靴168在轉(zhuǎn)子和定子間形成磁路，永久磁鐵166的磁通 通過具有極靴168的磁路被供給于定子，或者磁通從定子被供給到永久磁 鐵166。
與構(gòu)成轉(zhuǎn)子的鄰接的極的永久磁鐵的定子相對(duì)向的一側(cè)為逆極性。在 鄰接極的極靴168之間，磁通有可能泄漏，在轉(zhuǎn)子的鄰接的極之間具有防 止磁通泄漏的橋部170。
在橋部170上，磁通流通的截面面積被收縮，這部分成為磁飽和狀態(tài)， 由此泄漏磁通受到壓制。
此方式中說明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，是例如50KW級(jí)的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)， 定子鐵芯的外形約190mm，軸長(zhǎng)130mm。
作為定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，使用與圖7和圖8說明的硅鋼板相同的電 磁鋼板，通過對(duì)該電磁鋼板進(jìn)行刻蝕加工，制作定子鐵芯鋼板和轉(zhuǎn)子鐵芯 鋼板，層疊此鋼板制造定子鐵芯142和轉(zhuǎn)子鐵芯162。
這樣的定子鐵芯142和轉(zhuǎn)子鐵芯162的層疊鐵芯密度約為98%。通過 使各個(gè)電磁鋼板變薄，能夠降低渦流損。
此外通過進(jìn)行刻蝕加工，能夠減少電磁鋼板的磁疇的破損，抑制磁滯 損的增加。特別是厚0.2mm以下的電磁鋼板，沖孔加工困難，磁疇的破損 增大。
相對(duì)于此，厚0.2mm以下，優(yōu)選厚度處于0.08 0.2mm的范圍的電 磁鋼板，刻蝕加工的作業(yè)性提高，此外還能夠使磁疇的破損非常少。
使用這種電磁鋼板的電動(dòng)機(jī)，效率約為90%，比起使用對(duì)0.35mm的 電磁鋼板采取沖孔加工而形成的電磁鋼板的電動(dòng)機(jī)，其效率提高約6個(gè)百 分點(diǎn)。這是由于定子鐵芯的鐵損被降低了。
圖13表示圖10、圖11及圖12說明的同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，與圖10、圖11 及圖12所示的方式不同，有定子繞組144是集中繞組的點(diǎn)，此外如圖13 所示，有磁鐵形成曲線形狀的點(diǎn)。
在圖13中，與圖IO、圖ll及圖12相同的符號(hào)是發(fā)揮同樣作用的結(jié)
構(gòu)零件。 ，，
圖13所示的同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，與圖IO所示的同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本上是同
樣的結(jié)構(gòu)。配置于定子鐵芯142的定子槽中的定子繞組144的配置，與圖 11所示的分布繞組的定子繞組144不同，圖13是集中繞組。
定子繞組144可以是分布繞組，也可以是集中繞組，在本方式中都能 夠應(yīng)用。
圖13所示的轉(zhuǎn)子160雖然有10極，但并不是特別限定為10極，極 數(shù)也可以或多或少。另外，轉(zhuǎn)子160的各極分別具有1個(gè)永久磁鐵166， 不過也可以具有多個(gè)永久磁鐵。
本方式中，在轉(zhuǎn)子鐵芯162上，形成有具有曲線形狀的磁鐵插入孔， 其中插有具有曲線形狀的磁鐵。磁鐵與圖11說明的一樣，從與定子對(duì)向 的一側(cè)的面出入磁通。
若磁鐵面的每單位面積出入大體相同的磁通，則優(yōu)選磁鐵面具有曲面 的形狀。
但是，以沖軋加工使電磁鋼板上形成磁鐵插入孔，則難以開設(shè)曲線形 狀的磁鐵插入孔。因此，歷來只設(shè)置長(zhǎng)方形的磁鐵插入孔。
本方式中，因?yàn)榇盆F插入孔由刻蝕加工形成，所以能夠以高精度很簡(jiǎn) 單地形成具有曲線形狀的磁鐵插入孔。形成磁鐵插入孔的工序用沖孔加 工，還有磁疇的破損劇烈，磁滯損增加的問題。
如此通過采用刻蝕加工，能夠降低這樣的磁疇的破損，能夠提供比圖 10、圖11及圖12說明的方式更有效率的同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
在圖IO、圖ll、圖12及圖B說明的方式中，因?yàn)槟軌驕p少渦流損， 所以在高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，能夠壓制高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵 芯的渦電流，能夠減少鐵損。
運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速在4000rpm以上時(shí)有效。
在轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速處于4000rpm以上、6000rpm以下的范圍的旋轉(zhuǎn)電 機(jī)中，能夠期待效果。
如果在轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速處于比6000rpm大、在10000rpm以下的范圍的 旋轉(zhuǎn)電機(jī)上應(yīng)用本方式說明的技術(shù)思想，則效果更大。
另外，如果在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速是以短接環(huán)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)上 應(yīng)用本方式，則能夠期待巨大的效果，如果在轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速'處于比 10000rpm大、在100000rpm以下的范圍的旋轉(zhuǎn)電機(jī)上應(yīng)用，則有更大的效果。
圖10、圖11、圖12及圖13說明的方式，是在轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)部插入 磁鐵的結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，但是在轉(zhuǎn)子的表面設(shè)置磁鐵的結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，
也能夠使用圖5和圖6說明的電磁鋼板，同樣能夠降低渦流損和磁滯損，
能夠提供降低了鐵損的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。 工業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明能夠作為旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等的旋轉(zhuǎn)電機(jī)利用。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，具有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有具備齒和槽的定子鐵芯、和配置于所述槽的定子繞組，所述定子鐵芯由層疊的鋼板制作，所述鋼板的齒和槽通過刻蝕加工形成，所述鋼板的厚度為0.05～0.30mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子具有永 久磁鐵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，通過在所述定子 繞組中流通交流電流，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子在來自 外部的旋轉(zhuǎn)扭矩作用下旋轉(zhuǎn)，由此在所述定子繞組中感應(yīng)出交流電力，從 所述定子繞組輸出交流電流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述鋼板是電磁 鋼板，其含有C為0扁 0細(xì)重量％、 Mn為0.1 0.6重量％、 P為0.03 重量％以下、S為0.03重量％以下、Cr為0.1重量％以下、Al為0.8重量 %以下、Si為0.5 7.0重量。/。、 Cu為0.01 0.20重量％，余量是不可避免 的雜質(zhì)和Fe。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述鋼板是硅鋼板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述鋼板具有結(jié) 晶粒子。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯在 層疊的鋼板與鋼板之間，具有厚度為0.01 0.2pm的絕緣被膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述絕緣被膜的 厚度為0.1 0.2|^。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述絕緣被膜是 厚度為0.01 0.05jim的氧化被膜。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述硅鋼板中的 硅的濃度為0.8 2.0重量％。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述硅鋼板中的 硅的濃度為4.5 6.5重量％。
13. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述硅鋼板中的 硅的濃度，表面部比內(nèi)部高。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯直 徑為5 300mm，最大輸出功率為200KW以下。
15. —種電磁鋼板，是形成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子的、具有齒和槽的定子鐵 芯所使用的電磁鋼板，其中，該電磁鋼板的厚度為0.05 0.30mm，且其用 于刻蝕加工所述齒和槽。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的最高 轉(zhuǎn)速為4000 6000轉(zhuǎn)/分鐘，由硅鋼板構(gòu)成的所述鋼板中含有的硅在所 述鋼板的厚度方向上分散。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的最高 轉(zhuǎn)速為10000 100000轉(zhuǎn)/分鐘，由硅鋼板構(gòu)成的所述鋼板中含有的硅的 濃度，表面部比內(nèi)部高。
18. —種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 具有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有具備齒和槽的定子鐵芯、和配置于所述槽的定子繞組，所述定子鐵芯由層疊的鋼板制作，所述鋼板的厚度為0.05 0.30mm，以層疊鐵芯密度(％)=鋼材板厚(mm) X張數(shù)(張)+鐵芯高度 (mm) X100定義的層疊鐵芯密度為90.0 99.9。/0。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述鋼板的齒 和槽通過刻蝕加工形成，所述刻蝕加工如下進(jìn)行在所述鋼板上涂布抗蝕劑，曝光、顯影齒的 形狀和槽的形狀，基于所述形狀除去抗蝕劑，用刻蝕液進(jìn)行加工，在利用 刻蝕液進(jìn)行加工后，除去殘留的抗蝕劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠降低鐵損的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。本發(fā)明特征為，具有定子和轉(zhuǎn)子，定子具有有著齒和槽的定子鐵芯、和配置于所述槽中的定子繞組，定子鐵芯由層疊的鋼板制作，鋼板的齒和槽通過刻蝕加工形成，鋼板的厚度為0.05～0.30mm。特別是這里使用的鋼板優(yōu)選具有結(jié)晶粒子的硅鋼板。
文檔編號(hào)H02K1/00GK101106288SQ200710129080
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者伊藤元哉, 田島文男, 石川芳?jí)? 阿部輝宜 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所