[发明专利]具有一体型定子铁芯的马达

说明书

技术领域

本发明涉及对混合非晶质金属粉末和软磁性粉末的混合物、非晶质金属粉末或软磁性粉末进行压缩成型，并以一体方式成型定子铁芯，从而能够简化制造工序，降低马达的高度，由此能够实现滑化的具有一体型定子铁芯的马达。

背景技术

插槽型定子难以缠绕，缠绕线圈需要大量时间，且需要复杂并高价的线圈缠绕设备。并且，形成多个齿轮的结构诱发磁性的不连续性，因而对马达的效率产生影响，根据是否存在插槽，会产生齿槽转矩(cogging torque)。在电钢板之类的材质的情况下，由于厚度厚，铁损大，因而在高速马达中的效率只能低。

在最近技术的高速工作机器、航空马达、促动器及压缩机等各种领域中所使用的多种装置超过15000～20000rpm，在某种情况下还需要能够在高达100000rpm的高速中运行的电动马达。几乎大部分的高速电气装置以低的刺激系数制造，这是为了防止在高频率中运行的电气装置内的磁性体具有过度的铁芯损失。使用于大部分马达的软磁性体由Si-Fe合金组成的事实为其主要的原因。在现有的Si-Fe类材料中，由在约400Hz以上的频率中变化的磁场引起的损失通常使材料加热至借助某种适当的冷却单元也不能冷却为止。

到目前为止，普遍认为以低廉的费用提供能够很好地利用低损失材料的优点，且容易制造的电气装置是件很难的事情。要在现有的装置中适用低损失材料的到目前为止的试图大部分以失败告终，这是因为初期的设计在装置的磁芯中，只依赖于利用非晶质金属等新的软磁性体简单代替Si-Fe等的现有合金。这种电气装置有时呈现具有低损失的被提高的效率，但一般存在功率的下降严重，且与非晶质金属的成型/处理相关的所需的费用高的困难。结果，未形成商业性成功或市场进入。

另一方面，典型地，电动马达包括磁部件，上述磁部件由多个层叠的层压物(lamination)形成，上述层压物由无取向电工钢形成。典型地，各个层压物以如下方式形成，即，以期待在机械方面较软的无取向电工钢的形状进行冲压、冲孔或切割。接着层叠所形成的上述层压物形成具有所希望的形状的转子或定子。

与无取向电工钢相比，非晶质金属虽然提供优秀的磁性能，但由于对特定的物理特性和加工所产生的障碍而长期被认为不适合作为电动马达用定子和转子的块状磁部件。

举例说，非晶质金属比无取向电工钢又薄又硬，因此加工工具(fabrication tool)和冲模磨损的更快。当与冲孔或冲压的现有之类的通常的技术相比时，上述加工和制造费用的增加在加工块状非晶质金属磁部件方面不具有商业上的竞争力。非晶质金属的厚度还会引起所组装的部件的层压数的增加，并且，会使非晶质金属转子或定子磁铁组装体的整体费用上升。

非晶质金属向具有均匀的带宽的又薄又连续的带供给。但是，非晶质金属作为非常硬的材料，很难对此进行切断或成型。若为了确保峰值磁特性而进行退火处理，则非晶质金属带会具有大的脆性。这会引起在组成块状非晶质磁部件方面难以使用常规的方法，且致使费用上升的问题。并且，上述非晶质金属带的脆性在电动马达的适用方面会带来块状磁部件的耐久性的忧虑。

考虑这些问题，韩国公开特许第2002-63604号等提出了具有多面体形状，由多个非晶质条层构成，并用于使用高效率的电动马达的低损失非晶质金属磁部件。上述磁部件可在约50Hz～20000Hz的频率范围内工作，并且，以与在相同的频率范围内工作的硅-钢磁部件相比呈现提高的性能特性的方式具有铁芯损失，因此，具有如下结构，即，为了形成多面体形状部而在以切断非晶质金属条的方式形成具有预定长度的多个切断条之后，使用环氧树脂层叠。

但是，由于上述韩国公开特许第2002-63604号等依旧通过切断等的成型工序制造脆性大的非晶质金属带，因此存在难以实现实用化的问题，并且在50Hz～20000Hz的频率范围内启动，从而难以应用于高速频率用。

另一方面，韩国公开特许第2005-15563号公开了非晶质软磁芯的制造方法，包括：对使用Fe类非晶质合金，利用快速凝固法制造的非晶质金属带进行预热处理的步骤；粉碎上述非晶质金属带，获得非晶质金属粉末的步骤；在对上述非晶质金属粉末进行分级之后，混合成具有最佳的组成均匀性的粉末粒度分布的步骤；在被混合的上述非晶质金属粉末中混合粘结剂之后，成型铁芯的步骤；以及对所成型的上述铁芯进行退火处理之后，用绝缘树脂对铁芯进行涂敷的步骤。