WO2021225050A1 - コア片、ステータコア、ステータ、回転電機、及びコア片の製造方法 - Google Patents
コア片、ステータコア、ステータ、回転電機、及びコア片の製造方法 Download PDFInfo
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Definitions
- the present disclosure relates to a core piece, a stator core, a stator, a rotary electric machine, and a method for manufacturing a core piece.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-082831 of the Japanese application dated May 8, 2020, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
- Patent Document 1 discloses a stator core for an axial gap type motor.
- the stator core includes a yoke portion and teeth.
- the core piece according to the present disclosure is a core piece that is arranged in an annular shape to construct a stator core of an axial gap type rotary electric machine, and is a columnar first member extending in the axial direction of the stator core and the first member.
- the plate-shaped second member provided on the first end side in the axial direction of the stator core in the above, and the first member and the second member are integrally molded with a dust compact.
- the powder compact has a plurality of soft magnetic particles, and the soft magnetic particles have a flat shape and have a first cross section along the axial direction and the radial direction of the stator core in the first member.
- the first average aspect ratio of the soft magnetic particles is 1.2 or more
- the second average aspect ratio of the soft magnetic particles is 1 in the second cross section of the second member orthogonal to the axial direction of the stator core. .2 or more
- the first average aspect ratio is the ratio L12 / L11 of the average length L11 and the average length L12 in the first cross section
- the second average aspect ratio is the second cross section.
- the ratio of the average length L21 to the average length L22 is L22 / L21
- the average length L11 is the average length of the soft magnetic particles along the radial direction of the stator core, and the average length L12.
- the average length L21 is the average length of the soft magnetic particles along the radial direction of the stator core.
- the average length L22 is the average length of the soft magnetic particles along the circumferential direction of the stator core.
- the stator core according to the present disclosure is a stator core of an axial gap type rotary electric machine, and has a plurality of core pieces arranged in an annular shape, and each of the plurality of core pieces is a core piece according to the present disclosure.
- the stator according to the present disclosure is a stator of an axial gap type rotary electric machine, and includes a stator core according to the present disclosure and a coil arranged in each of the first members of the stator core.
- the rotary electric machine according to the present disclosure is an axial gap type rotary electric machine including a rotor and a stator, and the stator is the stator according to the present disclosure.
- the method for manufacturing a core piece according to the present disclosure is a method for manufacturing a core piece in which a stator core of an axial gap type rotary electric machine is constructed by being arranged in an annular shape, and a raw material powder containing a plurality of spherical soft magnetic particles is made of gold.
- a step of filling the mold and a step of compressing the raw material powder in the mold to form a molded body are provided, and the core piece is a columnar first member extending in the axial direction of the stator core.
- a plate-shaped second member provided on the first end side of the stator core in the axial direction of the first member, and the direction of compressing the raw material powder is along the radial direction of the stator core. The direction.
- FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a core piece according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a top view showing an outline of the core piece according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a view of the core piece according to the first embodiment as viewed from the inner peripheral surface side.
- FIG. 4 is an IV-IV cross-sectional view of the core piece shown in FIG.
- FIG. 5 is a VV cross-sectional view of the core piece shown in FIG.
- FIG. 6 is a VI-VI cross-sectional view of the core piece shown in FIG.
- FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of the core piece shown in FIG.
- FIG. 8 is an enlarged view showing an outline in the broken line circle of FIG. 7.
- FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of the core piece shown in FIG.
- FIG. 9 is an enlarged view showing an outline in the broken line circle of FIG.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of the core piece shown in FIG.
- FIG. 11 is a top view showing the opening edge of the die of the mold for manufacturing the core piece according to the first embodiment.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing an outline of a mold for manufacturing the first member in the core piece according to the first embodiment.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing an outline of a mold for manufacturing a second member in the core piece according to the first embodiment.
- FIG. 14 is a cross-sectional view showing an outline of a mold for manufacturing a third member in the core piece according to the first embodiment.
- FIG. 15 is a perspective view showing an outline of the core piece according to the second embodiment.
- FIG. 16 is a perspective view showing an outline of the stator core according to the third embodiment.
- FIG. 17 is a perspective view showing an outline of the stator according to the fourth embodiment.
- FIG. 18 is a cross-sectional view showing an outline of the rotary electric machine according to the fifth embodiment.
- FIG. 19 is a cross-sectional view showing an outline of the rotary electric machine according to the sixth embodiment.
- One of the other purposes of the present disclosure is to provide a method for producing a core piece capable of producing the core piece.
- the core piece, the stator core, and the stator according to the present disclosure can be used to construct an axial gap type rotary electric machine having excellent magnetic characteristics.
- the rotary electric machine according to the present disclosure has excellent magnetic characteristics.
- the core piece manufacturing method according to the present disclosure can manufacture a core piece capable of constructing an axial gap type rotary electric machine having excellent magnetic characteristics.
- the core piece according to one aspect of the present disclosure is a core piece that is arranged in an annular shape to construct a stator core of an axial gap type rotary electric machine, and is a columnar first member extending in the axial direction of the stator core. And a plate-shaped second member provided on the first end side of the stator core in the axial direction of the first member, and the first member and the second member are integrally molded. It is composed of a dust compact, the dust compact has a plurality of soft magnetic particles, the soft magnetic particles have a flat shape, and the axial direction and the radial direction of the stator core in the first member.
- the first average aspect ratio of the soft magnetic particles is 1.2 or more
- the soft magnetic particles are the first.
- the two average aspect ratios are 1.2 or more
- the first average aspect ratio is the ratio L12 / L11 of the average length L11 and the average length L12 in the first cross section
- the second average aspect ratio is The ratio of the average length L21 to the average length L22 in the second cross section is L22 / L21
- the average length L11 is the average length of the soft magnetic particles along the radial direction of the stator core.
- the average length L12 is the average length of the soft magnetic particles along the axial direction of the stator core
- the average length L21 is the length of the soft magnetic particles along the radial direction of the stator core
- the average length L22 is the average length of the soft magnetic particles along the circumferential direction of the stator core.
- the above core piece can be used to construct an axial gap type rotary electric machine with excellent magnetic characteristics.
- the reason is that in both the first member and the second member, the soft magnetic particles are oriented in the direction in which the magnetic flux passes, and the number of grain boundaries forming the magnetic gap is small. The details of the reason are as follows.
- magnetic flux passes through the core piece.
- the magnetic flux passes through the second member and the first member in this order.
- the magnetic flux passes in the order of the first member and the second member.
- the magnetic flux passing through the first member is along the extending direction of the first member, that is, the axial direction of the stator core.
- the magnetic flux passing through the second member is along the creeping direction of the second member, that is, the circumferential direction of the stator core.
- the first member of the core piece has a first average aspect ratio of 1.2 or more in the first cross section. That is, in the first cross section of the first member, the length of the soft magnetic particles along the axial direction of the stator core is longer than the length along the radial direction of the stator core. In other words, the length of the soft magnetic particles along the direction of the magnetic flux is longer than the length along the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux.
- the second member of the core piece has a second average aspect ratio of 1.2 or more in the second cross section. That is, in the second cross section of the second member, the length of the soft magnetic particles along the circumferential direction of the stator core is longer than the length along the radial direction of the stator core. In other words, the length of the soft magnetic particles along the direction of the magnetic flux is longer than the length along the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux.
- first cross section of the first member take a square first observation field of view.
- the first observation field of view is set to have a pair of first sides along the axial direction of the stator core and a pair of second sides along the radial direction of the stator core.
- a square second observation field of view is taken in the second cross section of the second member.
- the second observation field of view is taken so as to have a pair of first sides along the radial direction of the stator core and a pair of second pieces along the direction orthogonal to the radial direction of the stator core.
- the soft magnetism parallel to the axial direction of the stator core is compared with the number of soft magnetic particles parallel to the radial direction of the stator core.
- the number of particles is small.
- the number of soft magnetic particles parallel to the direction of the magnetic flux is smaller than the number of soft magnetic particles parallel to the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux. That is, in the first observation field of view, the number of grain boundaries that divide the axial direction of the stator core is small. In other words, in the first observation field of view, the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux is small.
- the grain boundary refers to the space between adjacent soft magnetic particles.
- the soft magnetism parallel to the circumferential direction of the stator core is compared with the number of soft magnetic particles parallel to the radial direction of the stator core.
- the number of particles is small.
- the number of soft magnetic particles parallel to the direction of the magnetic flux is smaller than the number of soft magnetic particles parallel to the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux. That is, in the second observation field of view, the number of grain boundaries that divide the circumferential direction of the stator core is small. In other words, in the second observation field of view, the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux is small.
- This core piece is composed of a powder compact in which the first member and the second member are integrally molded. As will be described in detail later, such a core piece has a direction in which the raw material powder in the mold is pressed and a direction in which the manufactured core piece is extracted from the mold as a direction along the radial direction of the stator core in the core piece. It can be manufactured by doing.
- a core piece composed of a powder compact in which a first member and a second member are integrally molded is manufactured by setting the pressurizing direction and the pulling direction along the axial direction of the stator core in the core piece.
- the core piece and the conventional core piece are different in the pressurizing direction and the pulling direction when the core piece is manufactured.
- the conventional powder compact of the core piece is manufactured by pressure molding the raw material powder filled in the mold hole of the die of the mold with an upper punch and a lower punch.
- the pressurizing direction is a direction along the axial direction of the stator core in the core piece, that is, a parallel direction of the first member and the second member.
- a surface on the first end side and a surface on the second end side in the axial direction of the stator core are formed by the upper end surface of the lower punch and the lower end surface of the upper punch.
- the surface on the first direction side and the surface on the second direction side in the circumferential direction of the stator core are formed by the inner peripheral surface of the lower punch.
- the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the stator core are formed on the inner peripheral surface of the die hole. That is, the axial first end surface of the first member and the axial first end surface of the second member are formed by the upper end surface of the lower punch. The second end surface of the second member in the axial direction is formed by the lower end surface of the upper punch. The surface of the first member on the first direction side and the surface on the second direction side in the circumferential direction are formed by the inner peripheral surface of the lower punch. The outer peripheral side surface and the inner peripheral side surface of the first member and the second member are formed by the inner peripheral surface of the die hole.
- the direction of removing the dust compact from the mold is the same as the pressurizing direction, and is the direction along the axial direction of the stator core in the core piece, that is, the parallel direction of the first member and the second member.
- the magnetic flux passing through the first member of the conventional core piece is along the axial direction of the stator core as in the second member of the core piece.
- the magnetic flux passing through the second member of the conventional core piece is along the circumferential direction of the stator core as in the case of the second member of the core piece.
- the first member of the conventional core piece has the same first cross section as the first member of the first member of the core piece. Further, in the first cross section of the conventional core piece, a square first observation field of view similar to the above-mentioned first observation field of view is taken.
- the second member of the conventional core piece has a second cross section similar to the second cross section of the second member of the core piece. Further, in the second cross section of the conventional core piece, a square second observation field of view similar to the above-mentioned second observation field of view is taken.
- the length of the soft magnetic particles along the axial direction of the stator core is along the radial direction of the stator core. Shorter than the length. Therefore, in the conventional first observation field of the core piece, unlike the first observation field of the core piece, the soft magnetism parallel to the axial direction of the stator core is compared with the number of soft magnetic particles parallel to the radial direction of the stator core. The number of particles is large. In other words, in the conventional first observation field of the core piece, unlike the first observation field of the core piece, the number of soft magnetic particles parallel in the direction of the magnetic flux is soft in the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux.
- the number of grain boundaries that divide the axial direction of the stator core is large.
- the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux is large.
- the second cross section of the second member of the conventional core piece is different from the second cross section of the second member of the core piece, and is the length along the circumferential direction of the stator core and the length along the radial direction of the stator core in the soft magnetic particles. Is about the same. Therefore, in the conventional second observation field of the core piece, unlike the second observation field of the core piece, the number of soft magnetic particles parallel to the circumferential direction of the stator core and the number of soft magnetic particles parallel to the radial direction of the stator core. Is about the same.
- the number of grain boundaries that divide the circumferential direction of the stator core and the number of grain boundaries that divide the radial direction of the stator core are different. It is about the same. That is, in the conventional second observation field of the core piece, unlike the second observation field of the core piece, the number of soft magnetic particles parallel in the direction of the magnetic flux and the soft magnetic particles parallel in the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux Is about the same as the number of.
- the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux and the number of grain boundaries that divide the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux Is about the same.
- the first member of the core piece has a smaller number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux than the first member of the conventional core piece. This grain boundary becomes a magnetic gap. The larger the magnetic gap, the greater the reluctance. Therefore, the first member of the core piece is easier to pass magnetic flux than the first member of the conventional core piece. The ease of passage of magnetic flux between the second member of the core piece and the second member of the conventional core piece is about the same. Therefore, the core piece is easier to pass magnetic flux than the conventional core piece.
- the relative density of the powder compact is 85% or more.
- the core piece Since the core piece has a high density, it is possible to construct an axial gap type rotary electric machine having excellent magnetic characteristics such as saturation magnetic flux density. Moreover, the core piece is excellent in mechanical properties such as strength.
- the soft magnetic particles are composed of pure iron or an iron-based alloy, and the iron-based alloy is a Fe—Si based alloy, a Fe—Al based alloy, or Fe—Si. -Al is an Al-based alloy.
- the above core piece has high density and excellent dimensional accuracy. This is because the soft magnetic particles are easily deformed during molding of the powder compact because the material is relatively soft.
- the average particle size of the soft magnetic particles is 30 ⁇ m or more.
- the core piece provided with the soft magnetic particles has a low loss. Therefore, the core piece makes it easy to construct a low-loss axial gap type rotary electric machine.
- the ratio of the second height to the first height of the core piece is 80% or more, and the first height is the axial direction of the stator core in the core piece.
- the second height is the length along the axial direction of the stator core in the region of the core piece excluding the second member.
- the core piece has a large proportion of the length of the region excluding the second member to the length of the core piece. Therefore, when the length of the core piece is constant between the core piece and the conventional core piece, the core piece is an axial gap type rotation having excellent magnetic characteristics as compared with the conventional core piece. Easy to build an electric machine.
- the second member includes an outer peripheral surface arranged on the outer peripheral side of the stator core, an inner peripheral surface arranged on the inner peripheral side of the stator core, and the stator core. It has a first end surface arranged on the first end side in the axial direction, a corner portion between the outer peripheral surface and the first end surface, and a corner portion between the inner peripheral surface and the first end surface. Is chamfered, and the chamfered length of the corner portion is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
- a plate-shaped third member provided on the second end side in the axial direction of the first member, and the first member includes the second member and the second member.
- the second member has a peripheral surface that is connected to the third member, the second member has a protruding portion that projects outward from the peripheral surface of the first member, and the third member has the peripheral surface.
- the first member has a protruding portion protruding outward from the peripheral surface of the first member, and the first member, the second member, and the third member are formed of a powder compact molded body integrally molded. Can be mentioned.
- the above core piece is excellent in productivity.
- the reason is as follows.
- a core piece including a first member, a second member, and a third member is composed of, for example, a powder compact in which the first member and the second member are integrally molded, and the powder compact. It is configured by combining with the third member to be formed.
- the conventional core piece is formed by combining, for example, a powder compacted body in which the first member and the third member are integrally molded, and a second member separately configured from the powder compacted body. .. That is, the conventional core piece needs to be formed by producing at least two members and combining them. Therefore, the number of steps required for manufacturing the conventional core piece is large, and the manufacturing time is long. In addition, at least two molds required for manufacturing the conventional core piece are required.
- the core piece is composed of a powder compact formed by integrally molding the first member, the second member, and the third member, it is not necessary to combine a plurality of members. Therefore, the core piece can be manufactured in a smaller number of steps and in a shorter time than the conventional core piece. Further, since the core piece is composed of a powder compact in which the first member, the second member, and the third member are integrally molded, it can be manufactured with one mold. Therefore, since the cost required for manufacturing and maintenance of the mold can be reduced, the core piece can be manufactured at low cost.
- the above core piece cannot be manufactured by a manufacturing method along the same direction as the conventional pressurizing direction and pulling direction of the core piece. The reason is that since each of the second member and the third member has a protruding portion, the core piece cannot be removed from the mold because the protruding portion is caught on the inner peripheral surface of the die hole.
- the above-mentioned core piece will be described in detail later, it can be manufactured by setting the pressurizing direction and the pulling direction along the radial direction of the stator core.
- the outer peripheral side surface and the inner peripheral side surface of the stator core are formed by the lower end surface of the upper punch and the upper end surface of the lower punch.
- the surface on the first direction side and the surface on the second direction side in the circumferential direction of the stator core, and the surface on the first end side and the surface on the second end side in the axial direction of the stator core are It is formed on the inner peripheral surface of the die hole. In this case, even if each of the second member and the third member has a protruding portion, the core piece can be pulled out from the mold because the protruding portion does not get caught on the inner peripheral surface of the die hole.
- each of the first member, the second member, and the third member has an outer peripheral surface arranged on the outer peripheral side of the stator core and the stator core.
- the length between the first side surface and the second side surface on the outer peripheral surface is longer than the length between the first side surface and the second side surface on the inner peripheral surface, and the first member.
- Each of the first side surface and the second side surface of each of the second member and the third member has a first parallel surface connected to the outer peripheral surface, a second parallel surface connected to the inner peripheral surface, and the above. It has a first parallel surface and a first inclined surface connected to the second parallel surface, and each of the first member, the second member, and the third member has the first side surface.
- the first parallel surface and the first parallel surface of the second side surface are parallel, the second parallel surface of the first side surface and the second parallel surface of the second side surface are parallel, and the above.
- the first parallel surface of the first side surface and the second parallel surface of the first side surface may be parallel to each other.
- the above core pieces have a high relative density.
- the reason is as follows.
- the first parallel surface and the second parallel surface can be formed by straight portions along the pressurizing direction of the upper punch and the lower punch in the mold hole of the die of the die, as will be described in detail later. Therefore, sufficient pressure can be applied to the raw material powder constituting the core piece.
- the above core piece is excellent in productivity.
- the reason is as follows.
- the first inclined surface can be formed by a tapered portion that intersects the upper punch and the lower punch in the pressurizing direction in the mold hole of the die of the die, as will be described in detail later. Since the die hole has a straight portion, it is possible to prevent the upper punch and the lower punch from coming into contact with the inner peripheral surface of the tapered portion. Therefore, the life of the mold is extended, and the number of core pieces that can be produced by one mold is increased.
- the winding can be easily wound around the peripheral surface of the first member, and the stator can be easily constructed. Since the angle formed by the second member satisfies the above range, the core piece can be easily arranged in an annular shape, and the stator core can be easily constructed. When the angle formed by the third member satisfies the above range, the core piece can suppress the variation in density in the core piece.
- each of the protruding portion of the second member and the protruding portion of the third member is on the first direction side in the circumferential direction. It has a first protruding portion overhanging and a second protruding portion protruding in the second direction side in the circumferential direction, and the amount of protrusion of the first protruding portion in the second member is the protrusion amount of the third member.
- the amount of protrusion of the second protrusion in the second member is larger than the amount of protrusion of the first protrusion, and the amount of protrusion of the second protrusion in the second member is larger than the amount of protrusion of the second protrusion in the third member.
- the first inclined surface of the first protruding portion has a portion protruding outward from the first virtual surface
- the first inclined surface of the second protruding portion of the second member is a second virtual surface. It has a portion that projects outward from the surface
- the first virtual surface is a first parallel surface and a first inclined surface on the first side surface of the first projecting portion of the second member.
- the second virtual surface is a plane connecting the connection portion, the second parallel surface, and the inner peripheral surface
- the second virtual surface is the second side surface of the second protrusion of the second member. It is a plane connecting the connection point between the first parallel surface and the first inclined surface and the connection point between the second parallel surface and the inner peripheral surface.
- the above core piece makes it easy to construct a stator core with a large magnetic path area. The reason is as follows.
- the stator core is configured by arranging a plurality of core pieces in an annular shape. Some of the stator cores are configured by combining the first core piece and the second core piece, which are adjacent to each other in the circumferential direction, so as to be in contact with each other.
- each of the first side surface of the first protruding portion and the second side surface of the second protruding portion has a first parallel surface, a second parallel surface, and a first inclined surface, and the first inclined surface is the overhanging portion.
- a core piece that does not have it becomes as follows.
- the core pieces are arranged in an annular shape, the first side surface of the first protrusion in the second member of the first core piece and the second side surface of the second protrusion in the second member of the second core piece come into contact with each other.
- the first corner of the first core piece and the second corner of the second core piece come into contact with each other.
- the first corner portion is a corner portion between the first side surface and the inner peripheral surface of the first protruding portion of the second member.
- the second corner portion is a corner portion between the second side surface and the inner peripheral surface of the second protruding portion of the second member. Therefore, the first side surface of the first protrusion in the second member of the first core piece and the second side surface of the second protrusion in the second member of the second core piece cannot be sufficiently brought into contact with each other.
- each of the first side surface of the first protrusion and the second side surface of the second protrusion has a first parallel surface, a second parallel surface, and a first inclined surface.
- the first inclined surface has a portion overhanging each of the first virtual surface and the second virtual surface.
- the first side surface of the first protruding portion of the second member is formed from at least one of a concave portion and a convex portion, a step, and a second inclined surface.
- the second side surface of the second protruding portion of the second member is a convex portion corresponding to the concave portion of the first side surface and the convex portion of the first side surface.
- the above core piece makes it easy to construct a stator core with a large magnetic path area.
- the reason is as follows.
- the first core piece and the second core piece that are adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core can be fitted to each other by the steps or the irregularities, or can be brought into contact with each other by the second inclined surfaces. Therefore, since the first core piece and the second core piece can be sufficiently brought into contact with each other, the contact area between the first core piece and the second core piece can be increased.
- the third member has a first end surface arranged on a side opposite to the side facing the second member, and the first one.
- One end surface may be provided in a convex shape toward the opposite side.
- the above core piece can be used to construct an axial gap type rotary electric machine with low noise and vibration.
- the reason is as follows.
- the stator and the rotor are arranged facing each other.
- the stator is configured by arranging coils on each first member of the stator core.
- the stator core is configured by arranging a plurality of core pieces in an annular shape. Since the first end surface of the core piece is provided in a convex shape, it is easy to suppress a sudden change in the magnetic flux of the rotor magnet received by the core piece. Cogging torque is likely to be reduced because sudden changes in magnetic flux are easily suppressed. Since the cogging torque is small, noise and vibration are unlikely to increase.
- the outer peripheral surface of each of the first member, the second member, and the third member is on the outer peripheral side.
- the inner peripheral surface of each of the first member, the second member, and the third member has a curved surface that is convex toward the inner peripheral side. It can be mentioned that it is doing.
- the core piece can suppress variations in density within the core piece.
- the second joint between the protruding portion of the three members and the peripheral surface of the first member may be rounded.
- the core piece is hard to be damaged starting from each joint because the first joint and the second joint are rounded.
- the bending radius of the first joint and the bending radius of the second joint are 0.2 mm or more and 4.0 mm or less.
- the core piece has a bending radius of 0.2 mm or more at the first joint and the second joint, so that the load on the mold can be reduced when the core piece is manufactured. Since the bending radius of the first joint and the second joint of the core piece is 4.0 mm or less, it is easy to wind the coil when constructing the stator, so that the number of coil turns can be easily increased.
- each of the second member and the third member is arranged on the side opposite to the side facing each other. It has an end surface, and in each of the second member and the third member, the corner portion between the outer peripheral surface and the first end surface and the corner portion between the inner peripheral surface and the first end surface are chamfered. Can be mentioned.
- the corners of the core piece are chamfered, so the corners are not easily damaged.
- the total area of the outer peripheral surface of each of the first member, the second member, and the third member is calculated. It is mentioned that it is more than 1 time and 4 times or less with respect to the total area of the inner peripheral surface of each of the first member, the second member, and the third member.
- the core piece Since the total area of the outer peripheral surface of the core piece is more than 1 times the total area of the inner peripheral surface, it is easy to arrange the core pieces in an annular shape, and it is easy to construct a stator core.
- the core piece is easy to manufacture because the total area of the outer peripheral surface is four times or less the total area of the inner peripheral surface. Since the ratio of the total area of the inner peripheral surface is relatively large, when the core piece is pulled out from the mold, the area where the core piece is pushed out by the lower punch is large. Therefore, it is easy to suppress damage to the core piece when the core piece is taken out from the mold.
- the core piece is a virtual surface along the second parallel surface of the first side surface and the said second side surface.
- the difference in relative density between the second part and the third part is 5.0% or less.
- the physical properties such as magnetic properties are substantially uniform within the core pieces.
- the difference in relative densities of is 5% or less.
- the physical properties such as magnetic properties are substantially uniform within the core pieces.
- the stator core according to one aspect of the present disclosure is a stator core of an axial gap type rotary electric machine, and has a plurality of core pieces arranged in an annular shape, and each of the plurality of core pieces is described in (1). It is a core piece of any one of the above (19).
- stator core is provided with the core piece, it is possible to construct an axial gap type rotary electric machine having excellent magnetic characteristics.
- stator core As one form of the stator core, the variation in length between the surface on the first end side and the surface on the second end side in the axial direction in each of the plurality of core pieces is 0. It can be mentioned that it is 1 mm or less.
- the above-mentioned stator core has very small variation in the above-mentioned length. Therefore, the stator core can be used to construct an axial gap type rotary electric machine with less noise and vibration.
- the reason is as follows.
- the stator and the rotor are arranged to face each other as described above.
- the stator is configured by arranging a coil in the first member of each core piece of the stator core. Since the variation in the length of the stator core is small, the variation in the distance between the stator and the rotor is small. Since the variation in the intervals is small, the torque ripple is small. Since the torque ripple is small, noise and vibration are unlikely to increase.
- the stator according to one aspect of the present disclosure is a stator of an axial gap type rotary electric machine, and is arranged in each of the stator core of the above (20) or (21) and the first member of the stator core. It is equipped with a coil.
- stator Since the stator is provided with the stator core, it is possible to construct an axial gap type rotary electric machine having excellent magnetic characteristics.
- the rotary electric machine according to one aspect of the present disclosure is an axial gap type rotary electric machine including a rotor and a stator, and the stator is the stator of the above (22).
- the rotary electric machine has excellent magnetic characteristics because it is equipped with the stator.
- the ratio of the first magnetic resistance of the core piece to the magnetic resistance of the rotary electric machine is 2% or more, and the first magnetic resistance is the said core piece.
- the magnetic resistance in the region excluding the second member can be mentioned.
- the reluctance of the first member of the core piece is smaller than the reluctance of the first member of the conventional core piece. Therefore, the higher the ratio of the first reluctance, the more excellent the magnetic characteristics of the rotary electric machine provided with the core piece are as compared with the conventional rotary electric machine provided with the core piece.
- the magnetic resistance of the axial gap type rotary electric machine will be described later.
- the method for manufacturing a core piece according to one aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a core piece which is arranged in an annular shape to construct a stator core of an axial gap type rotary electric machine, and is a plurality of spherical soft magnetic particles.
- the core piece extends in the axial direction of the stator core, comprising a step of filling the mold with the raw material powder containing the above, and a step of compressing the raw material powder in the mold into a molded product.
- a columnar first member and a plate-shaped second member provided on the first end side of the stator core in the axial direction of the first member are provided, and the direction in which the raw material powder is compressed is the said. This is the direction along the radial direction of the stator core.
- the core piece according to one aspect of the present disclosure described above can be produced by using spherical soft magnetic particles and setting the direction in which the raw material powder is compressed to be the radial direction of the stator core. Therefore, the above-mentioned method for manufacturing a core piece can manufacture a core piece capable of constructing an axial gap type rotary electric machine having excellent magnetic characteristics.
- Embodiment 1 The core piece 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11.
- the core piece 1 of the present embodiment is arranged in an annular shape to construct the stator core 7, as will be described later with reference to FIG. Although the details of the stator core 7 will be described later, the stator core 7 is used in the axial gap type rotary electric machine 9 which will be described later with reference to FIGS. 18 and 19.
- the core piece 1 of the present embodiment includes a columnar first member 10 and a plate-shaped second member 20.
- the first member 10 extends in the axial direction of the stator core 7.
- the second member 20 is provided on the first end side of the first member 10 in the axial direction.
- One of the features of the core piece 1 of this embodiment is that it satisfies all of the following configurations (a) to (c).
- the first member 10 and the second member 20 are formed of a powder compact that is integrally molded by being compressed in a specific direction.
- the first average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 shown in FIG. 8 satisfies a specific range.
- C In the second cross section of the second member 20 shown in FIG. 5, the second average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 shown in FIG. 9 satisfies a specific range.
- the fact that the first member 10 and the second member 20 are integrally molded means that the first member 10 and the second member 20 are formed by molding without mechanical connection using screws or the like or adhesion by an adhesive or the like. Is the state of being united.
- the core piece 1 includes a plate-shaped third member 30 in addition to the first member 10 and the second member 20.
- the third member 30 is provided on the second end side of the first member 10 in the axial direction.
- the core piece 1 is composed of a powder compact in which a first member 10, a second member 20, and a third member 30 are integrally molded.
- the first member 10, the second member 20, and the third member 30 are integrally molded by molding without mechanical connection using screws or the like or adhesion by an adhesive or the like. It refers to a state in which the first member 10, the second member 20, and the third member 30 are integrated.
- the core piece 1 may not include the third member 30 as long as it includes the first member 10 and the second member 20.
- the direction along the radial direction of the stator core 7 in the core piece 1 is defined as the X-axis direction.
- the direction along the axial direction of the stator core 7 in the core piece 1 is defined as the Z-axis direction.
- the direction orthogonal to both the X-axis direction and the Z-axis direction of the core piece 1 is defined as the Y-axis direction.
- the inner peripheral side of the stator core 7 in the core piece 1 is the X1 direction
- the outer peripheral side of the stator core 7 is the X2 direction.
- the second member 20 side with respect to the first member 10 in the core piece 1 is the Z1 direction
- the third member 30 side with respect to the first member 10 is the Z2 direction
- the Z1 direction is the first end side of the first member 10.
- the Z2 direction is the second end side of the first member 10.
- the first direction side of the stator core 7 in the core piece 1 is the Y1 direction
- the second direction side of the stator core 7 is the Y2 direction.
- the first member 10 is a columnar member extending in the Z-axis direction.
- the first member 10 is used when the core piece 1 constructs the stator core 7 provided in the double stator / single rotor form of the axial gap type rotary electric machine 9, or in the single stator / double rotor form of the axial gap type rotary electric machine 9.
- the teeth are formed.
- the axial gap type rotary electric machine 9 having a double stator / single rotor type is assembled so that one rotor 90 is sandwiched between two stators 8.
- the axial gap type rotary electric machine 9 in the form of a single stator and a double rotor is assembled so that one stator 8 is sandwiched between two rotors 90.
- the double stator / single rotor may be referred to as DS / SR
- the single stator / double rotor may be referred to as SS / DR.
- the ratio of the second height H10 to the first height H1 of the core piece 1 is, for example, 80% or more.
- Both the first height H1 and the second height H10 are lengths in the Z-axis direction.
- the first height H1 is the length of the entire core piece 1, that is, the length between the first end surface 26 of the second member 20 and the first end surface 36 of the third member 30, which will be described later in this embodiment.
- the second height H10 is the length of the region excluding the second member, that is, the total height of the first member 10 and the third member 30 in this embodiment.
- the second height H10 is the length between the second end surface 27 of the second member 20 and the first end surface 36 of the third member 30, which will be described later.
- the above ratio further includes 82% or more, and particularly 85% or more.
- the upper limit of the above ratio is, for example, 95%. That is, the above ratio is 80% or more and 95% or less, further 82% or more and 93% or less, and particularly 85% or more and 90% or less.
- Examples of the shape of the first member 10 include a prismatic shape and a columnar shape.
- Examples of the prism include a quadrangular column having a quadrangular cross-sectional shape cut by a plane orthogonal to the Z-axis direction.
- Examples of the square columnar include a trapezoidal columnar having a trapezoidal cross-sectional shape. The cross section may be uniform in the Z-axis direction.
- the “trapezoid” includes not only a geometric trapezoid but also a shape having rounded corners as in this example, and includes a range considered to be substantially trapezoid.
- the "trapezoid” includes a trapezoid having the same length of both legs such as an isosceles trapezoid, and a trapezoid having different lengths of both legs such as a right-angled trapezoid. This point is the same for the second member 20 and the third member 30, which will be described later.
- the shape of the first member 10 of the present embodiment is a trapezoidal columnar shape having a trapezoidal cross-sectional shape.
- the cross-sectional shape has a long side in the X2 direction and a short side in the X1 direction.
- the cross-sectional shape of the first member 10 is uniform in the Z-axis direction. If the shape of the first member 10 is a trapezoidal columnar shape, it is easy to secure a large cross-sectional area. Further, it is easy to reduce the dead space of the core piece 1, and it is easy to construct the stator 8 having a high space factor.
- the first member 10 has a peripheral surface 11 connected to the second member 20 and the third member 30.
- the peripheral surface 11 of the first member 10 shown in FIGS. 1 and 3 has an outer peripheral surface 12, an inner peripheral surface 13, a first side surface 14a, and a second side surface 14b.
- the outer peripheral surface 12 is located on the X2 direction side.
- the inner peripheral surface 13 is located on the X1 direction side.
- the first side surface 14a and the second side surface 14b are located on the core piece 1 on sides of the stator core 7 that are separated from each other in the circumferential direction. That is, the first side surface 14a is located on the first side of the core piece 1 in the circumferential direction of the stator core 7.
- the second side surface 14b is located on the second side of the core piece 1 in the circumferential direction of the stator core 7.
- the positional relationship between the outer peripheral surface 12, the inner peripheral surface 13, the first side surface 14a, and the second side surface 14b is the same for the second member 20 and the third member 30, which will be described later.
- the outer peripheral surface 12 is connected to the outer peripheral side edge of the first side surface 14a and the outer peripheral side edge of the second side surface 14b.
- the inner peripheral surface 13 is connected to the inner peripheral side edge of the first side surface 14a and the inner peripheral side edge of the second side surface 14b. That is, the first side surface 14a and the second side surface 14b are connected to the outer peripheral surface 12 and the inner peripheral surface 13.
- the length between the first side surface 14a and the second side surface 14b on the outer peripheral surface 12 is longer than the length between the first side surface 14a and the second side surface 14b on the inner peripheral surface 13.
- the outer peripheral surface 12 has a curved surface that is convex toward the X2 direction side.
- the outer peripheral surface 12 may be formed of a flat surface.
- the inner peripheral surface 13 has a curved surface that is convex toward the X1 direction side.
- the inner peripheral surface 13 may have a curved surface that is convex toward the X2 direction side, or may be formed of a flat surface.
- the bending radii of the outer peripheral surface 12 and the inner peripheral surface 13 may be the same as each other or different from each other.
- Each of the first side surface 14a and the second side surface 14b has a first parallel surface 141, a second parallel surface 142, and a first inclined surface 143.
- the first parallel surfaces 141 of the first side surface 14a and the second side surface 14b are parallel to each other.
- the second parallel surfaces 142 of the first side surface 14a and the second side surface 14b are parallel to each other.
- the first parallel surface 141 of the first side surface 14a and the second parallel surface 142 of the first side surface 14a are parallel.
- the first parallel surface 141 and the second parallel surface 142 are surfaces of the core piece 1 that are parallel to the X-axis direction.
- the X-axis direction refers to a direction along a straight line that bisects the core piece 1 in the circumferential direction of the stator core 7 through the center of the stator core 7.
- the first parallel surface 141 is connected to the outer peripheral surface 12.
- the second parallel surface 142 is connected to the inner peripheral surface 13.
- the first inclined surface 143 is connected to the first parallel surface 141 and the second parallel surface 142.
- the length of the first parallel surface 141 and the second parallel surface 142 along the X-axis direction depends on the size of the core piece 1 and the like, but is preferably 0.3 mm or more and 25 mm or less, for example. If it is at least the above lower limit value, damage to the die 5 due to contact between the lower punch 55 and the die 50, which will be described later with reference to FIG. 11, can be suppressed. Although the method for producing the core piece 1 will be described later, if it is at least the above lower limit value, sufficient pressure can be applied to the raw material powder constituting the core piece 1.
- the lengths of the first parallel surface 141 and the second parallel surface 142 along the X-axis direction are further preferably 0.4 mm or more and 20 mm or less, and particularly preferably 0.5 mm or more and 15 mm or less.
- the above-mentioned preferable range of the lengths of the first parallel surface 141 and the second parallel surface 142 along the X-axis direction on each of the first side surface 14a and the second side surface 14b of the first member 10 is the second member described later.
- the first inclination angle ⁇ 11 and the second inclination angle ⁇ 12 of the first inclination surface 143 are preferably 5 ° or more and 20 ° or less, for example.
- the first inclination angle ⁇ 11 and the second inclination angle ⁇ 12 are further preferably 5.5 ° or more and 18 ° or less, and particularly preferably 6 ° or more and 16 ° or less.
- the first inclination angle ⁇ 11 and the second inclination angle ⁇ 12 are preferably the same angle, but may be different.
- the first inclination angle ⁇ 1 refers to the angle formed between the extension surface E11 of the first parallel surface 141 and the first inclination surface 143 on the first side surface 14a.
- the second inclination angle ⁇ 12 refers to the angle formed between the extension surface E12 of the first parallel surface 141 and the first inclination surface 143 on the second side surface 14b.
- the second member 20 is a plate-shaped member provided on the first end side of the first member 10 in the Z-axis direction.
- the second member 20 constitutes a yoke when the core piece 1 constructs the stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the DS / SR form.
- the second member 20 constitutes a brim portion when the core piece 1 constructs the stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the SS / DR form.
- the shape of the second member 20 is a trapezoidal plate in this embodiment.
- the trapezoidal plate shape has a trapezoidal cross-sectional shape obtained by cutting the second member 20 in a plane orthogonal to the Z-axis direction.
- the cross section may be uniform in the Z-axis direction.
- the shape of the second member 20 may be rectangular when the stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in which the core piece 1 is in the SS / DR form is constructed.
- the second member 20 has a protruding portion 21 as shown in FIGS. 1 to 3.
- the protruding portion 21 projects outward from the peripheral surface 11 of the first member 10.
- the projecting portion 21 may project outward from the peripheral surface 11 of the first member 10 on a part of the peripheral surface 11 of the first member 10, or may project outward from the peripheral surface 11 of the first member 10 or may be formed on the entire circumference of the first member 10 in the circumferential direction. It may protrude outward from the peripheral surface 11 of the first member 10.
- the protruding portion 21 has a first protruding portion 211 and a second protruding portion 212.
- the first protruding portion 211 projects toward the first direction side in the circumferential direction of the stator core 7.
- the second protruding portion 212 projects toward the second direction side in the circumferential direction of the stator core 7.
- the protruding portion 21 does not have the first protruding portion 211 and the second protruding portion 212, and may have a portion protruding in the X1 direction side and a portion protruding in the X2 direction side.
- the protruding portion 21 may have a portion protruding in the X1 direction side and a portion protruding in the X2 direction side, in addition to the first protruding portion 211 and the second protruding portion 212.
- the protruding portion 21 is provided in an annular shape.
- the protruding lengths of the first protruding portion 211 and the second protruding portion 212 of the second member 20 will be described later when the core piece 1 constructs the stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the DS / SR form. It is longer than the protruding lengths of the first protruding portion 211 and the second protruding portion 212 of the three members 30.
- the protruding lengths of the first protruding portion 211 and the second protruding portion 212 of the second member 20 are the third members when the core piece 1 constructs the stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the SS / DR form.
- the protruding length means a length along a direction orthogonal to the peripheral surface 11 of the first member 10.
- the protruding length means the length along the normal direction of the curved surface.
- the second member 20 has an outer peripheral surface 22, an inner peripheral surface 23, a first side surface 24a, a second side surface 24b, a first end surface 26, and a second end surface 27. ..
- the positional relationship between the outer peripheral surface 22, the inner peripheral surface 23, the first side surface 24a, and the second side surface 24b is the same as the positional relationship of each surface on the first member 10 as described above.
- the first end surface 26 and the second end surface 27 are arranged at positions facing each other.
- the first end surface 26 is located on the Z1 direction side.
- the first end surface 26 is located on the Z1 direction side of the second member 20.
- the second end surface 27 is located on the Z2 direction side.
- the second end surface 27 is located on the first member 10 side of the second member 20.
- the positional relationship between the first end surface 26 and the second end surface 27 is the same for the third member 30, which will be described later.
- the outer peripheral surface 22 is connected to the outer peripheral side edge of the first side surface 24a, the outer peripheral side edge of the second side surface 24b, the outer peripheral side edge of the first end surface 26, and the outer peripheral side edge of the second end surface 27.
- the outer peripheral surface 22 of the second member 20 is connected to the outer peripheral surface 12 of the first member 10.
- the inner peripheral surface 23 is formed on the inner peripheral side edge of the first side surface 24a, the inner peripheral side edge of the second side surface 24b, the inner peripheral side edge of the first end surface 26, and the inner peripheral side edge of the second end surface 27. It's hard.
- the inner peripheral surface 23 of the second member 20 is connected to the inner peripheral surface 13 of the first member 10.
- the first side surface 24a and the second side surface 24b are connected to the outer peripheral surface 22 and the inner peripheral surface 23.
- the first end surface 26 is connected to an outer peripheral surface 22, a first side surface 24a, a second side surface 24b, and an inner peripheral surface 23.
- the second end surface 27 is connected to an outer peripheral surface 22, a first side surface 24a, a second side surface 24b, an inner peripheral surface 23, and a peripheral surface 11 of the first member 10.
- the length between the first side surface 24a and the second side surface 24b on the outer peripheral surface 22 is longer than the length between the first side surface 24a and the second side surface 24b on the inner peripheral surface 23.
- the length between the first side surface 24a and the second side surface 24b on the outer peripheral surface 22 of the second member 20 is based on the length between the first side surface 14a and the second side surface 14b on the peripheral surface 11 of the first member 10. Is also long.
- the length between the first side surface 24a and the second side surface 24b on the inner peripheral surface 23 of the second member 20 is between the first side surface 14a and the second side surface 14b on the inner peripheral surface 13 of the first member 10. Same as length.
- the outer peripheral surface 22 has a curved surface that is convex toward the X2 direction side.
- the outer peripheral surface 22 may be formed of a flat surface.
- the inner peripheral surface 23 has a curved surface that is convex toward the X1 direction side.
- the inner peripheral surface 23 may have a curved surface that is convex toward the X2 direction side, or may be formed of a flat surface.
- the bending radii of the outer peripheral surface 22 and the inner peripheral surface 23 may be the same as or different from each other.
- Each of the first side surface 24a and the second side surface 24b has a first parallel surface 241, a second parallel surface 242, and a first inclined surface 243.
- the first parallel surfaces 241 of the first side surface 24a and the second side surface 24b are parallel to each other.
- the second parallel surfaces 242 of the first side surface 24a and the second side surface 24b are parallel to each other.
- the first parallel surface 241 of the first side surface 24a and the second parallel surface 242 of the first side surface 24a are parallel to each other.
- the first parallel surface 241 and the second parallel surface 242 are surfaces parallel to the X-axis direction of the core piece 1.
- the first parallel surface 241 is connected to the outer peripheral surface 22.
- the second parallel surface 242 is connected to the inner peripheral surface 23.
- the first inclined surface 243 is connected to the first parallel surface 241 and the second parallel surface 242.
- the first inclination angle ⁇ 21 and the second inclination angle ⁇ 22 of the first inclination surface 243 are preferably 5 ° or more and 20 ° or less, for example.
- the core piece 1 can be easily arranged in an annular shape, and the stator core 7 can be easily constructed.
- the first inclination angle ⁇ 21 and the second inclination angle ⁇ 22 are further preferably 5.5 ° or more and 18 ° or less, and particularly preferably 6 ° or more and 16 ° or less.
- the first inclination angle ⁇ 21 and the second inclination angle ⁇ 22 are preferably the same angle, but may be different.
- the first inclination angle ⁇ 21 refers to the angle formed between the extension surface E21 of the first parallel surface 241 and the first inclination surface 243 on the first side surface 24a.
- the second inclination angle ⁇ 22 refers to the angle formed between the extension surface E22 of the first parallel surface 241 and the first inclination surface 243 on the second side surface 24b.
- the first core piece 1 and the second core piece 1 adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 7 are the first.
- the first side surface 24a of the second member 20 of one core piece 1 and the second side surface 24b of the second member 20 of the second core piece 1 come into contact with each other.
- the first inclined surface 243 on the first side surface 24a has a portion 244 protruding outward from the first virtual surface V21.
- the first inclined surface 243 on the second side surface 24b preferably has a portion 244 protruding outward from the second virtual surface V22.
- the first virtual surface V21 is a plane connecting the first connection point and the second connection point on the first side surface 24a of the first protrusion 211.
- the first connection point on the first side surface 24a is the connection point between the first parallel surface 241 and the first inclined surface 243 on the first side surface 24a.
- the second connection point on the first side surface 24a is the connection point between the second parallel surface 242 of the first side surface 24a and the inner peripheral surface 23.
- the second virtual surface V22 is a plane connecting the first connection point and the second connection point on the second side surface 24b of the second protrusion 212.
- the first connection point on the second side surface 24b is the connection point between the first parallel surface 241 and the first inclined surface 243 on the second side surface 24b.
- the second connection point on the second side surface 24b is the connection point between the second parallel surface 242 of the second side surface 24b and the inner peripheral surface 23.
- the first virtual surface V21 and the second virtual surface V22 are shown by a two-dot chain line extending in an oblique direction on the paper surface in FIG.
- each of the first side surface 24a and the second side surface 24b has a protruding portion 244, the magnetic path area of the stator core 7 tends to be large.
- the reason is as follows.
- each of the first side surface 24a and the second side surface 24b has a first parallel surface 241, a second parallel surface 242, and a first inclined surface 243, and has a portion 244 overhanging from the first inclined surface 243.
- a core piece that does not, it will be as follows.
- the core pieces are arranged in an annular shape, when the first side surface 24a of the first core piece adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 7 and the second side surface 24b of the second core piece are brought into contact with each other, the first The first corner of the core piece and the second corner of the second core piece come into contact with each other.
- the first corner portion is a corner portion between the first side surface 24a and the inner peripheral surface 23.
- the second corner portion is a corner portion between the second side surface 24b and the inner peripheral surface 23. Therefore, the first side surface 24a of the first core piece 1 and the second side surface 24b of the second core piece cannot be sufficiently brought into contact with each other. That is, the contact area between the first side surface 24a of the first core piece 1 and the second side surface 24b of the second core piece is reduced.
- the first side surface 24a has a first parallel surface 241, a second parallel surface 242, and a first inclined surface 243
- the first inclined surface 243 is the first virtual surface V21. It has a more overhanging portion 244.
- the second side surface 24b has a first parallel surface 241, a second parallel surface 242, and a first inclined surface 243, and the first inclined surface 243 projects from the second virtual surface V22. It has a portion 244.
- the first side surface 24a of the first core piece 1 and the second side surface 24b of the second core piece 1 can be sufficiently brought into contact with each other. That is, the contact area between the first side surface 24a of the first core piece 1 and the second side surface 24b of the second core piece 1 increases.
- the first core piece 1 and the second core piece adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 7 are constructed.
- 1 means that the first side surface 24a of the second member 20 of the first core piece 1 and the second side surface 24b of the second member 20 of the second core piece 1 come into contact with each other.
- each of the first side surface 24a and the second side surface 24b of the core piece 1 has a step 240 that can be fitted to each other as shown in FIG. Then, the magnetic path area of the stator core 7 tends to increase.
- the first core piece 1 and the second core piece 1 adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 7 are combined with the step 240 of the first side surface 24a of the first protrusion 211 in the second member 20 of the first core piece 1.
- the second core piece 1 is fitted to each other at the step 240 of the second side surface 24b of the second protruding portion 212 in the second member 20. Therefore, since the first core piece 1 and the second core piece 1 can be sufficiently brought into contact with each other, the contact area between the core pieces 1 adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 7 can be increased.
- the step 240 of the first side surface 24a is provided on the first end surface 26 side.
- the step 240 of the first side surface 24a is configured to move away from the first side surface 14a of the first member 10 from the first end surface 26 toward the second end surface 27.
- the step 240 of the second side surface 24b is provided on the second end surface 27 side.
- the step 240 of the second side surface 24b is configured to move away from the second side surface 14b of the first member 10 from the second end surface 27 toward the first end surface 26.
- the first side surface 24a of the core piece 1 may have at least one of a concave portion and a convex portion instead of a step.
- the second side surface 24b may have at least one of a convex portion corresponding to the concave portion of the first side surface 24a and a concave portion corresponding to the convex portion of the first side surface 24a. That is, both the first side surface 24a and the second side surface 24b may have irregularities. Further, one side surface of the first side surface 24a and the second side surface 24b may have only a concave portion, and the other side surface may have only a convex portion.
- the number and shape of the concave portions and the convex portions are not particularly limited.
- each of the first side surface 24a and the second side surface 24b of the core piece 1 may have a second inclined surface that is in contact with each other instead of a step or unevenness.
- the second inclined surface of the first side surface 24a may be inclined outward from the first end surface 26 toward the second end surface 27.
- the second inclined surface of the second side surface 24b may be inclined outward from the second end surface 27 toward the first end surface 26.
- each of the first side surface 24a and the second side surface 24b may have no step 240, a concave portion, a convex portion, or a second inclined surface that can be fitted to each other.
- the corners of the first side surface 24a and the first end surface 26 and the corners of the first side surface 24a and the second end surface 27 are rounded.
- the corners of the second side surface 24b and the first end surface 26 and the corners of the second side surface 24b and the second end surface 27 are rounded.
- the first end surface 26 may be formed of a flat surface when the core piece 1 is used to construct the stator core 7 provided in the DS / SR type axial gap type rotary electric machine 9.
- the first end surface 26 may be formed in a flat surface or may be formed in a convex shape toward the Z1 direction side. It may have been.
- Such a core piece 1 can be used to construct an axial gap type rotary electric machine 9 having less noise and vibration. The reason is as follows. In the SS / DR type axial gap type rotary electric machine 9, as shown in FIG.
- the stator 8 and the rotor 90 are arranged so as to face each other.
- the stator 8 includes a stator core 7 and a coil 80.
- the stator core 7 is configured by arranging a plurality of core pieces 1 in an annular shape.
- the coil 80 is arranged on the first member 10 of each core piece 1. If the first end surface 26 of the second member 20 of the core piece 1 is provided in a convex shape, the magnetic flux of the magnet 95 of the rotor 90 received by the core piece 1 in the axial gap type rotary electric machine 9 shown in FIG. 19 suddenly increases. Changes are likely to be suppressed. Therefore, the cogging torque is likely to be reduced. Since the cogging torque is small, noise and vibration are unlikely to increase.
- corner portion 28 of the first end surface 26 and the inner peripheral surface 23 and the corner portion 28 of the first end surface 26 and the outer peripheral surface 22 are chamfered. These corners 28 are chamfered and are not easily damaged. These chamfers may be C chamfers or R chamfers.
- the chamfer length of the corner portion 28 is preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, for example.
- the chamfering length means the length of the shortest side of the two sides excluding the hypotenuse in a right triangle having the corner 28 as the hypotenuse.
- the chamfer length is a right-angled triangle whose diagonal is a line segment connecting the curved points of the corner 28 and each of the curved surfaces connected by a straight line, and the two sides excluding the diagonal. Of these, the length of the short side.
- the chamfer length is further preferably 0.15 mm or more and 0.45 mm or less, and particularly preferably 0.2 mm or more and 0.4 mm or less.
- the third member 30 is a plate-shaped member provided on the second end side of the first member 10 in the Z-axis direction.
- the third member 30 constructs a stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the DS / SR form with the core piece 1 and a stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the SS / DR form.
- the brim is formed.
- the shape of the third member 30 is a trapezoidal plate in this embodiment.
- the trapezoidal plate shape has a trapezoidal cross-sectional shape obtained by cutting the third member 30 in a plane orthogonal to the Z-axis direction.
- the cross section may be uniform in the Z-axis direction.
- the shape of the third member 30 may be a rectangular plate.
- the first member 10 may have a trapezoidal columnar shape, and at least one of the second member 20 and the third member 30 may have a rectangular plate shape.
- the third member 30 has a protruding portion 31 as shown in FIGS. 1 to 3.
- the protruding portion 31 projects outward from the peripheral surface 11 of the first member 10.
- the projecting portion 31 may project outward from the peripheral surface 11 of the first member 10 on a part of the peripheral surface 11 of the first member 10, or may project outward from the peripheral surface 11 of the first member 10 or may be formed on the entire circumference of the first member 10 in the circumferential direction. It may protrude outward from the peripheral surface 11 of the first member 10.
- the protruding portion 31 has a first protruding portion 311 and a second protruding portion 312.
- the first protruding portion 311 projects toward the first direction side in the circumferential direction of the stator core 7.
- the second protruding portion 312 projects toward the second direction side in the circumferential direction of the stator core 7.
- the protruding portion 31 does not have the first protruding portion 311 and the second protruding portion 312, and may have at least one of a portion protruding in the X1 direction side and a portion protruding in the X2 direction side. good.
- the protruding portion 31 may have a portion protruding in the X1 direction side and a portion protruding in the X2 direction side, in addition to the first protruding portion 311 and the second protruding portion 312. In this case, the protruding portion 31 is provided in an annular shape.
- the core piece 1 constructs the stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the DS / SR form. In the case, it is shorter than the protruding lengths of the first protruding portion 311 and the second protruding portion 312 of the second member 20.
- the protrusion lengths of the first protrusion 311 and the second protrusion 312 of the third member 30 construct a stator core 7 in which the core piece 1 is provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the SS / DR form. In this case, it may be the same as the protruding lengths of the first protruding portion 211 and the second protruding portion 212 of the second member 20.
- the third member 30 has an outer peripheral surface 32, an inner peripheral surface 33, a first side surface 34a, a second side surface 34b, a first end surface 36, and a second end surface 37.
- the positional relationship between the outer peripheral surface 32, the inner peripheral surface 33, the first side surface 34a, and the second side surface 34b is the same as the positional relationship of each surface on the first member 10 as described above.
- the positional relationship between the first end surface 36 and the second end surface 37 is the same as the positional relationship of each surface of the second member 20.
- the outer peripheral surface 32 is connected to the outer peripheral side edge of the first side surface 34a, the outer peripheral side edge of the second side surface 34b, the outer peripheral side edge of the first end surface 36, and the outer peripheral side edge of the second end surface 37.
- the outer peripheral surface 32 of the third member 30 is connected to the outer peripheral surface 12 of the first member 10.
- the inner peripheral surface 33 is formed on the inner peripheral side edge of the first side surface 34a, the inner peripheral side edge of the second side surface 34b, the inner peripheral side edge of the first end surface 36, and the inner peripheral edge side of the second end surface 37. It has become.
- the inner peripheral surface 33 of the third member 30 is connected to the inner peripheral surface 13 of the first member 10.
- the first side surface 34a and the second side surface 34b are connected to the outer peripheral surface 32 and the inner peripheral surface 33.
- the first end surface 36 is connected to an outer peripheral surface 32, a first side surface 34a, a second side surface 34b, and an inner peripheral surface 33.
- the second end surface 37 is connected to an outer peripheral surface 32, a first side surface 34a, a second side surface 34b, an inner peripheral surface 33, and a peripheral surface 11 of the first member 10.
- the length between the first side surface 34a and the second side surface 34b on the outer peripheral surface 32 is longer than the length between the first side surface 34a and the second side surface 34b on the inner peripheral surface 33.
- the length between the first side surface 34a and the second side surface 34b on the outer peripheral surface 32 of the third member 30 is based on the length between the first side surface 14a and the second side surface 14b on the outer peripheral surface 12 of the first member 10. Is also long.
- the length between the first side surface 34a and the second side surface 34b on the outer peripheral surface 32 of the third member 30 is based on the length between the first side surface 24a and the second side surface 24b on the outer peripheral surface 22 of the second member 20. Is also short.
- the length between the first side surface 34a and the second side surface 34b on the inner peripheral surface 33 of the third member 30 is between the first side surface 14a and the second side surface 14b on the inner peripheral surface 13 of the first member 10. Same as length. That is, the length between the first side surface 14a and the second side surface 14b on the inner peripheral surface 13 of the first member 10 and between the first side surface 24a and the second side surface 24b on the inner peripheral surface 23 of the second member 20. And the length between the first side surface 34a and the second side surface 34b on the inner peripheral surface 33 of the third member 30 are the same as each other.
- the outer peripheral surface 32 has a curved surface that is convex toward the X2 direction side.
- the outer peripheral surface 32 may be formed of a flat surface.
- the inner peripheral surface 33 has a curved surface that is convex toward the X1 direction side.
- the inner peripheral surface 33 may have a curved surface that is convex toward the X2 direction side, or may be formed of a flat surface.
- the bending radii of the outer peripheral surface 32 and the inner peripheral surface 33 may be the same as or different from each other.
- At least two outer peripheral surfaces may have the same bending radius.
- the bending radii of the outer peripheral surface 12, the outer peripheral surface 22, and the outer peripheral surface 32 may all be the same.
- the bending radii of the outer peripheral surface 12, the outer peripheral surface 22, and the outer peripheral surface 32 may all be different.
- the inner peripheral surface 13, the inner peripheral surface 23, and the inner peripheral surface 33 at least two inner peripheral surfaces may have the same bending radius.
- the bending radii of the inner peripheral surface 13, the inner peripheral surface 23, and the inner peripheral surface 33 may all be the same.
- the bending radii of the inner peripheral surface 13, the inner peripheral surface 23, and the inner peripheral surface 33 may all be different.
- Each of the first side surface 34a and the second side surface 34b has a first parallel surface 341, a second parallel surface 342, and a first inclined surface 343.
- the first parallel surfaces 341 of the first side surface 34a and the second side surface 34b are parallel to each other.
- the second parallel surfaces 342 of the first side surface 34a and the second side surface 34b are parallel to each other.
- the first parallel surface 341 of the first side surface 34a and the second parallel surface 342 of the first side surface 34a are parallel to each other.
- the first parallel surface 341 and the second parallel surface 342 are surfaces parallel to the X-axis direction of the core piece 1.
- the first parallel surface 341 is connected to the outer peripheral surface 32.
- the second parallel surface 342 is connected to the inner peripheral surface 33.
- the first inclined surface 343 is connected to the first parallel surface 341 and the second parallel surface 342.
- the first inclination angle ⁇ 31 and the second inclination angle ⁇ 32 of the first inclination surface 343 are preferably 5 ° or more and 20 ° or less, for example.
- the first inclination angle ⁇ 31 and the second inclination angle ⁇ 32 are further preferably 5.5 ° or more and 18 ° or less, and particularly preferably 6 ° or more and 16 ° or less.
- the first inclination angle ⁇ 31 and the second inclination angle ⁇ 32 are preferably the same angle, but may be different.
- the first inclination angle ⁇ 31 refers to the angle formed between the extension surface E31 of the first parallel surface 341 and the first inclination surface 343 on the first side surface 34a.
- the second inclination angle ⁇ 32 refers to the angle formed between the extension surface E32 of the first parallel surface 341 and the first inclination surface 343 on the second side surface 34b.
- first tilt angle ⁇ 11, the first tilt angle ⁇ 21, and the first tilt angle ⁇ 31 at least two tilt angles may be the same.
- second tilt angle ⁇ 12, the second tilt angle ⁇ 22, and the second tilt angle ⁇ 32 at least two tilt angles may be the same.
- first tilt angle ⁇ 11, the first tilt angle ⁇ 21, and the first tilt angle ⁇ 31 may all be the same.
- the second tilt angle ⁇ 12, the second tilt angle ⁇ 22, and the second tilt angle ⁇ 32 may all be the same.
- the first tilt angle ⁇ 11, the first tilt angle ⁇ 21, and the first tilt angle ⁇ 31 may all be different.
- the second tilt angle ⁇ 12, the second tilt angle ⁇ 22, and the second tilt angle ⁇ 32 may all be different.
- the corners of the first side surface 34a and the first end surface 36 and the corners of the first side surface 34a and the second end surface 37 are rounded.
- the corners of the second side surface 34b and the first end surface 36 and the corners of the second side surface 34b and the second end surface 37 are rounded.
- the first end surface 36 constructs a stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the DS / SR form with the core piece 1 and a stator core 7 provided in the axial gap type rotary electric machine 9 in the SS / DR form.
- it may be configured as a flat surface as shown by the solid line in FIG. 3, or may be configured as a convex shape toward the Z2 direction side as shown by the alternate long and short dash line in FIG. May be good.
- the first end surface 36 is formed in a convex shape, it is possible to construct an axial gap type rotary electric machine 9 with less noise and vibration. The reason is as follows. In the axial gap type rotary electric machine 9, as shown in FIG.
- the stator 8 and the rotor 90 are arranged so as to face each other.
- the stator 8 includes a stator core 7 and a coil 80.
- the stator core 7 is configured by arranging a plurality of core pieces 1 in an annular shape.
- the coil 80 is arranged on the first member 10 of each core piece 1.
- the first end surface 36 of the third member 30 of the core piece 1 is provided in a convex shape, whereby in the axial gap type rotary electric machine 9 shown in FIGS. 18 and 19. Sudden changes in the magnetic flux of the magnet 95 of the rotor 90 received by the core piece 1 are easily suppressed. Therefore, the cogging torque is likely to be reduced. Since the cogging torque is small, noise and vibration are unlikely to increase.
- corner portion 38 of the first end surface 36 and the outer peripheral surface 32 and the corner portion 38 of the first end surface 36 and the inner peripheral surface 33 are chamfered. These corners 38 are chamfered and are not easily damaged. These chamfers may be C chamfers or R chamfers.
- the chamfering length of the corner portion 38 is, for example, 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, more preferably 0.15 mm or more and 0.45 mm or less, and particularly 0.2 mm or more and 0. 4 mm or less is preferable.
- the first joint between the protruding portion 21 of the second member 20 and the peripheral surface 11 of the first member 10 and the second joint between the protruding portion 31 of the third member 30 and the peripheral surface 11 of the first member 10 are shown in FIG. As shown in 3, it is rounded.
- the first joint is the joint between the first protruding portion 211 of the second member 20 and the peripheral surface 11 of the first member 10, and the circumference of the second protruding portion 212 of the second member 20 and the first member 10. It has a joint with the surface 11. These seams are rounded.
- the second joint is a joint between the first protruding portion 311 of the third member 30 and the peripheral surface 11 of the first member 10, and the second protruding portion 312 of the third member 30 and the peripheral surface 11 of the first member 10. It has a joint. These seams are rounded. Since each joint has a rounded shape, the core piece 1 is less likely to be damaged starting from the joint.
- the bending radius of the first joint and the bending radius of the second joint are preferably 0.2 mm or more and 4.0 mm or less. Since the bending radii of the first joint and the second joint are 0.2 mm or more, the load on the mold is small when the core piece 1 is manufactured. Since the bending radii of the first joint and the second joint are 4.0 mm or less, it is easy to wind the coil 80 when constructing the stator 8 described later with reference to FIG. 17, so that the number of turns of the coil 80 can be easily increased. ..
- the bending radius of the first joint and the bending radius of the second joint are more preferably 0.3 mm or more and 3.0 mm or less, and particularly preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.
- the bending radius of the first joint and the bending radius of the second joint may be the same as each other or different from each other.
- the total area of the outer peripheral surfaces 12, 22, 32 of each of the first member 10, the second member 20, and the third member 30 is the inner circumference of each of the first member 10, the second member 20, and the third member 30. It is preferable that the total area of the surfaces 13, 23 and 33 is more than 1 times and 4 times or less.
- the core piece 1 having a total area of the outer peripheral surfaces 12, 22 and 32 more than 1 times the total area of the inner peripheral surfaces 13, 23 and 33 can be easily arranged in an annular shape, and the stator core 7 can be easily constructed.
- the core piece 1 in which the total area of the outer peripheral surfaces 12, 22 and 32 is four times or less the total area of the inner peripheral surfaces 13, 23 and 33 is easy to manufacture.
- the total area of the outer peripheral surfaces 12, 22 and 32 is preferably 1.2 times or more and 3.8 times or less, particularly 1.5 times or more and 3.5 times the total area of the inner peripheral surfaces 13, 23 and 33. The following is preferable.
- the powder compact has a plurality of soft magnetic particles 40.
- the powder compact is preferably composed of an aggregate of a plurality of coated soft magnetic particles 4.
- the coated soft magnetic particles 4 have a soft magnetic particles 40 and an insulating coating 41 that covers the surface of the soft magnetic particles 40. If the insulating coating 41 is formed, it is easy to secure electrical insulation between the soft magnetic particles 40 by the insulating coating 41. Therefore, the iron loss of the powder compact due to the eddy current loss can be reduced.
- Examples of the material of the soft magnetic particles 40 include pure iron or an iron-based alloy. Pure iron refers to iron having a purity of 99% by mass or more.
- the iron-based alloy contains at least one element of Si (silicon) and Al (aluminum), and the balance consists of Fe and unavoidable impurities.
- the iron-based alloy include at least one selected from the group consisting of Fe—Si based alloys, Fe—Al based alloys, and Fe—Si—Al based alloys.
- Fe—Si alloys include silicon steel.
- the Fe—Si—Al alloy include sendust. Since the above material is relatively soft, the soft magnetic particles 40 are easily deformed during molding of the powder compact. Therefore, the core piece 1 has a high density and is excellent in dimensional accuracy.
- the insulating coating 41 include a phosphate coating and a silica coating.
- the compaction compact is a compact molded product obtained by compression molding a soft magnetic powder having a plurality of soft magnetic particles 40.
- the powder compact is a compression-molded coated soft magnetic powder having a plurality of coated soft magnetic particles 4. That is, the shape of the soft magnetic particles 40 is a flat shape.
- the soft magnetic particles 40 have a major axis and a minor axis in the first cross section of the first member 10, the second cross section of the second member 20, and the third cross section of the third member 30, which will be described later.
- the first average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 shown in FIG. 8 is 1.2 or more.
- the first cross section is a cross section along the X-axis direction and the Z-axis direction.
- the first average aspect ratio is the ratio L12 / L11 of the average length L11 and the average length L12 in the first cross section.
- the average length L11 is the average length of the soft magnetic particles 40 along the X-axis direction.
- the average length L12 is the average length of the soft magnetic particles 40 along the Z-axis direction. The larger the first average aspect ratio, the longer the length of the soft magnetic particles 40 along the Z-axis direction in the first cross section of the first member 10 than the length along the X-axis direction.
- a square first observation field of view is taken.
- the first observation field of view is set to have a pair of first sides along the Z-axis direction and a pair of second sides along the X-axis direction.
- the soft magnetism parallel to the Z-axis direction is compared with the number of soft magnetic particles 40 parallel to the X-axis direction.
- the number of particles 40 is small. That is, in the first observation field of view, the number of grain boundaries that divide the Z-axis direction is small.
- the grain boundary refers to the space between adjacent soft magnetic particles.
- the first average aspect ratio is more preferably 1.25 or more, and particularly preferably 1.3 or more.
- the upper limit of the first average aspect ratio is, for example, about 1.7. That is, the first average aspect ratio is preferably 1.2 or more and 1.7 or less, more preferably 1.25 or more and 1.6 or less, and particularly preferably 1.3 or more and 1.5 or less.
- the average length L11 and the average length L12 are obtained as follows.
- a first virtual line is drawn along the X-axis direction.
- the length of the first virtual line is 1000 ⁇ m.
- the number of soft magnetic particles 40 existing on the first virtual line is counted.
- Divide the length of the first virtual line by the total number of soft magnetic particles 40 counted. This divided value is defined as the length L11.
- a second virtual line is drawn along the Z-axis direction.
- the length of the second virtual line is 1000 ⁇ m.
- the number of soft magnetic particles 40 existing on the second virtual line is counted.
- the second average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 is 1.2 or more.
- the second cross section is a cross section orthogonal to the Z-axis direction.
- the second average aspect ratio is the ratio L22 / L21 of the average length L21 and the average length L22 in the second cross section.
- the average length L21 is the average length of the soft magnetic particles 40 along the X-axis direction.
- the average length L22 is the average length of the soft magnetic particles 40 along the circumferential direction of the stator core 7. The larger the second average aspect ratio, the longer the length of the soft magnetic particles 40 along the circumferential direction of the stator core 7 in the second cross section of the second member 20 than the length along the X-axis direction.
- a square second observation field of view is taken.
- the second observation field of view is taken so as to have a pair of first sides along the X-axis direction and a pair of second pieces along the Y-axis direction.
- the second average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 satisfies 1.2 or more
- the soft magnetic particles 40 are parallel to each other in the circumferential direction of the stator core 7 as compared with the number of soft magnetic particles 40 parallel to each other in the X-axis direction.
- the number of soft magnetic particles 40 is small. That is, in the second observation field of view, the number of grain boundaries that divide the circumferential direction of the stator core 7 is small.
- the preferred numerical range of the second average aspect ratio is the same as the preferred numerical range of the first average aspect ratio described above.
- the average length L21 and the average length L22 are obtained as follows.
- a first virtual line is drawn along the X-axis direction.
- the length of the first virtual line is 1000 ⁇ m.
- the number of soft magnetic particles 40 existing on the first virtual line is counted. Divide the length of the first virtual line by the total number of soft magnetic particles 40 counted. This divided value is defined as the length L21.
- a second virtual line is drawn along the circumferential direction of the stator core 7.
- the second virtual line is an arc line that is convex in the X2 direction.
- the second virtual line of the present embodiment is an arc line concentric with the outer peripheral edge of the second member 20.
- the length of the second virtual line is 1000 ⁇ m.
- the number of soft magnetic particles 40 existing on the second virtual line is counted. Divide the length of the second virtual line by the total number of soft magnetic particles 40 counted. This divided value is defined as the length L22.
- the third average aspect ratio of the soft magnetic particles is 1.2 or more.
- the third cross section is a cross section orthogonal to the Z-axis direction.
- the third average aspect ratio is the ratio L32 / L31 of the average length L31 and the average length L32 in the third cross section.
- the average length L31 is the average length of the soft magnetic particles 40 along the X-axis direction.
- the average length L32 is the average length of the soft magnetic particles 40 along the circumferential direction of the stator core 7. The larger the third average aspect ratio, the longer the length of the soft magnetic particles 40 along the circumferential direction of the stator core 7 in the third cross section of the third member 30 than the length along the X-axis direction.
- a square third observation field of view similar to the above-mentioned second observation field of view is taken.
- the third average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 satisfies 1.2 or more
- the soft magnetic particles 40 are parallel to the circumferential direction of the stator core 7 as compared with the number of the soft magnetic particles 40 parallel to each other in the X-axis direction.
- the number of soft magnetic particles 40 is small. That is, in the third observation field of view, the number of grain boundaries that divide the circumferential direction of the stator core 7 is small.
- the preferred numerical range of the third average aspect ratio is the same as the preferred numerical range of the first average aspect ratio described above.
- the method of obtaining the average length L31 and the average length L32 is the same as the method of obtaining the average length L21 and the average length L22.
- the average particle size of the soft magnetic particles 40 is preferably, for example, 30 ⁇ m or more. When the average particle size of the soft magnetic particles 40 is 30 ⁇ m or more, the relative magnetic permeability tends to increase.
- the core piece 1 including the soft magnetic particles 40 has a low loss. Therefore, the core piece 1 makes it easy to construct a low-loss axial gap type rotary electric machine 9.
- the average particle size of the soft magnetic particles 40 is further 40 ⁇ m or more, and particularly 50 ⁇ m or more.
- the upper limit of the average particle size of the soft magnetic particles 40 is, for example, 500 ⁇ m.
- the average particle size of the soft magnetic particles 40 is 500 ⁇ m or less, the eddy current loss of the soft magnetic particles 40 itself tends to be small.
- the core piece 1 provided with the soft magnetic particles 40 makes it easy to construct an axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics. That is, the average particle size of the soft magnetic particles 40 is 30 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, further 40 ⁇ m or more and 450 ⁇ m or less, and particularly 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
- the average particle size of the soft magnetic particles 40 is obtained as follows.
- the cross section of the core piece 1 is observed with an SEM (scanning electron microscope).
- the cross section is made by a cross section polisher device.
- This cross section is a cross section along both the X-axis direction and the Z-axis direction.
- the SEM magnification shall be 150 times or more and 500 times or less.
- the size of the observation image is 800 ⁇ m ⁇ 800 ⁇ m.
- the number of observation images acquired shall be 50 or more.
- One observation image may be acquired for each cross section, or a plurality of observation images may be acquired for each cross section.
- Each of the acquired observation images is image-processed to extract the contours of the soft magnetic particles.
- Examples of the image processing include binarization processing.
- the area is determined for each of all the soft magnetic particles present in each observation image. Find the diameter of a circle that has the same area as each area. Find the average of all the found diameters. This average value is taken as the average particle size of the soft magnetic particles 40. Examples of the number of measurements for determining the average particle size include 200 or more.
- the magnetic flux passes through the core piece 1.
- the magnetic flux passes through the second member 20, the first member 10, and the third member 30 in this order in a series.
- the magnetic flux passes through the third member 30, the first member 10, and the second member 20 in this order, although the white arrows are omitted.
- the magnetic flux passing through the second member 20 is along the creepage direction of the second member 20. That is, the magnetic flux passing through the second member 20 is along the circumferential direction of the stator core 7.
- the magnetic flux passing through the first member 10 is along the Z-axis direction.
- the magnetic flux passing through the third member 30 is along the creepage direction of the third member 30. That is, the magnetic flux passing through the third member 30 is along the circumferential direction of the stator core 7.
- the magnetic flux passing through the second member 20 and the magnetic flux passing through the third member 30 are parallel.
- the magnetic flux passing through the second member 20 and the magnetic flux passing through the first member 10 are in different directions.
- the length along the magnetic flux in the soft magnetic particles 40 in the first cross section is the magnetic flux. Longer than the length along the direction orthogonal to. That is, in the above-mentioned first observation field of view of the first cross section, the number of soft magnetic particles 40 parallel to the direction of the magnetic flux is smaller than the number of soft magnetic particles 40 parallel to the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux. In the first observation field of view, the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux is small.
- the second average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 is 1.2 or more in the second cross section of the second member 20
- the length along the magnetic flux in the soft magnetic particles 40 in the second cross section. Is longer than the length along the direction perpendicular to the magnetic flux. That is, in the above-mentioned second observation field of view of the second cross section, the number of soft magnetic particles 40 parallel to the direction of the magnetic flux is smaller than the number of soft magnetic particles 40 parallel to the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux. In the second observation field of view, the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux is small.
- the third average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 is 1.2 or more in the third cross section of the third member 30, the length along the magnetic flux in the soft magnetic particles 40 in the third cross section. Is longer than the length along the direction perpendicular to the magnetic flux. That is, in the above-mentioned third observation field of view of the third cross section, the number of soft magnetic particles 40 parallel to the direction of the magnetic flux is smaller than the number of soft magnetic particles 40 parallel to the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux. In the third observation field of view, the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux is small.
- such a core piece 1 has a core piece 1 in a pressing direction and a drawing direction when the raw material powder filled in the mold hole of the die of the die is pressure-molded by the upper punch and the lower punch. It can be manufactured by setting the direction along the X-axis direction in.
- the core piece 1 including the first member 10, the second member 20, and the third member 30 as in the present embodiment cannot be manufactured.
- the protrusions 21 and 31 are caught on the inner peripheral surface of the die hole, so that the core piece 1 is formed. This is because it cannot be removed from the mold.
- the pressurizing direction and the pulling direction can be set as the axial direction of the stator core in the core piece.
- a core piece provided with a first member and a second member without a third member, and a core piece manufactured with the pressurizing direction and the pulling direction along the axial direction of the stator core in the core piece is a conventional core piece. Is.
- the first member of the conventional core piece has the same first cross section as the first member of the first member of the core piece 1 of the present embodiment. Further, the second member of the conventional core piece has a second cross section similar to the second cross section of the second member of the core piece 1 of the present embodiment.
- the length of the soft magnetic particles along the axial direction of the stator core is the diameter of the stator core. Shorter than the length along the direction.
- a square first observation field of view similar to the above-mentioned first observation field of view is taken.
- the softness parallel to the axial direction of the stator core is compared with the number of soft magnetic particles parallel to the radial direction of the stator core. The number of magnetic particles is large.
- the first observation field of view of the conventional core piece has a large number of grain boundaries that divide the axial direction of the stator core.
- the magnetic flux passing through the first member of the conventional core piece is along the axial direction of the stator core as in the second member 20 of the core piece 1 of the present embodiment. That is, in the first observation field of the conventional core piece, unlike the first observation field of the core piece 1 of the present embodiment, the number of soft magnetic particles parallel in the direction of the magnetic flux is parallel in the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux. It is large compared to the number of soft magnetic particles. In the first observation field of view of the conventional core piece, unlike the first observation field of view of the core piece 1 of the present embodiment, the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux is large.
- the length of the soft magnetic particles along the circumferential direction of the stator core and the radial direction of the stator core The length along is about the same.
- a square second observation field of view similar to the above-mentioned second observation field of view is taken.
- the number of soft magnetic particles parallel to the circumferential direction of the stator core and the soft magnetic particles parallel to the radial direction of the stator core The number is about the same.
- the number of grain boundaries that divide the circumferential direction of the stator core and the grain boundaries that divide the radial direction of the stator core The number is about the same.
- the magnetic flux passing through the second member of the conventional core piece is along the circumferential direction of the stator core as in the second member 20 of the core piece 1 of the present embodiment. That is, unlike the second observation field of the core piece 1 of the present embodiment, the second observation field of the conventional core piece is parallel to the number of soft magnetic particles parallel to the direction of the magnetic flux and parallel to the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux. The number of soft magnetic particles is about the same.
- the number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux and the grains that divide the direction orthogonal to the direction of the magnetic flux is about the same.
- the first member 10 of the core piece 1 of the present embodiment has a smaller number of grain boundaries that divide the direction along the magnetic flux as compared with the first member of the conventional core piece. This grain boundary becomes a magnetic gap. The larger the magnetic gap, the greater the reluctance. Therefore, the first member 10 of the core piece 1 of the present embodiment is easier to pass the magnetic flux than the first member of the conventional core piece 1.
- the ease of passage of magnetic flux between the second member 20 of the core piece 1 of the present embodiment and the second member of the conventional core piece is about the same. Therefore, the core piece 1 of this embodiment is easier to pass magnetic flux than the conventional core piece. Therefore, the core piece 1 of the present embodiment makes it easy to construct an axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics as compared with the conventional core piece.
- the ratio of the second height H10 to the first height H1 is 80% or more, the region excluding the second member 20 to the core piece 1, the first member 10 and the first member in this example.
- the ratio of the three members 30 tends to increase.
- the present embodiment makes it easier to construct an axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics as compared with a conventional core piece.
- the relative density of the powder compact is preferably 85% or more.
- a powder compact having a relative density of 85% or more is excellent in magnetic properties such as saturation magnetic flux density and mechanical properties such as strength.
- the relative density of the powder compact is more preferably 90% or more, and particularly preferably 93% or more.
- the relative density of the dust compact is less than 100%. "Relative density” refers to the ratio (%) of the actual density of the dust compact to the true density of the soft magnetic particles constituting the dust compact.
- the difference in relative density between the first and second parts and the third part is preferably 5.0% or less. Since the difference in relative density of the core piece 1 is small, the physical characteristics such as the magnetic characteristics are substantially uniform within the core piece 1. The smaller the difference in relative density between the first and second sites and the third site, the more preferable. The difference in relative density between the first and second sites and the third site is more preferably 4.0% or less, and particularly preferably 3.0% or less.
- the part on the first direction side in the circumferential direction is referred to as the first part
- the part on the second direction side in the circumferential direction is referred to as the second part
- the part between the first part and the second part is referred to as the third part.
- the difference in relative density between the member having the highest relative density and the member having the lowest relative density is preferably 5.0% or less. Since the difference in relative densities of the core piece 1 is small, the physical characteristics such as magnetic characteristics are substantially uniform within the core piece 1. The smaller the difference in relative density between the member having the highest relative density and the member having the lowest relative density is preferable. The difference in relative density between the member having the highest relative density and the member having the lowest relative density is more preferably 4.0% or less, and particularly preferably 3.0% or less.
- the difference in relative density between the first and second parts and the third part is 5.0% or less, and the difference in relative density between the member with the highest relative density and the member with the lowest relative density is 5. It is preferably 0.0% or less.
- the core piece 1 of the present embodiment easily allows magnetic flux to pass through any of the first member 10, the second member 20, and the third member 30, it is easy to construct an axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics.
- the core piece 1 of the present embodiment is excellent in productivity because it is composed of a powder compact in which the first member 10, the second member 20, and the third member 30 are integrally molded.
- the method for producing a core piece according to the first embodiment includes a filling step and a molding step.
- the filling step the raw material powder is filled in the mold 5.
- the raw material powder contains a plurality of spherical soft magnetic particles.
- the molding step the raw material powder in the mold 5 is compressed into a molded product.
- the method for manufacturing the core piece according to the present embodiment can manufacture the core piece 1 according to the present embodiment. First, the mold 5 will be described with reference to FIGS. 11 to 14, and then each step will be described.
- the die 5 includes a die 50, an upper punch 54, and a lower punch 55.
- the die 50 and the lower punch 55 form a cavity.
- the cavity is filled with raw material powder.
- the die 50 has a mold hole 50h.
- the mold hole 50h is arranged so that the upper punch 54 and the lower punch 55 face each other.
- the inner peripheral shape of the mold hole 50h is a shape corresponding to the shape of the core piece 1.
- the upper punch 54 can be driven independently of the die 50 in the vertical direction.
- the lower punch 55 can be driven independently of the die 50 in the vertical direction.
- the mold hole 50h has a first hole portion 51 shown in FIGS. 11 and 12, a second hole portion 52 shown in FIGS. 11 and 13, and a third hole portion 53 shown in FIGS. 11 and 14.
- FIG. 11 shows an opening edge on the upper punch 54 side in the mold hole 50h of the die 50.
- the die 50 is hatched for convenience of explanation.
- 12 to 14 are cross-sectional views showing a state in which the raw material powder filled in the cavity is pressure-molded by the upper punch 54 and the lower punch 55.
- the cutting position in the cross-sectional view of FIG. 12 corresponds to the position indicated by the XII-XII cutting line in FIG.
- the cutting position in the cross-sectional view of FIG. 13 corresponds to the position indicated by the XIII-XIII cutting line in FIG.
- the cutting position in the cross-sectional view of FIG. 14 corresponds to the position indicated by the XIV-XIV cutting line in FIG.
- the first hole portion 51 has an inner peripheral surface forming the first side surface 14a and the second side surface 14b of the first member 10.
- the second hole portion 52 has an inner peripheral surface forming the first side surface 24a, the second side surface 24b, the first end surface 26, and the second end surface 27 of the second member 20.
- the third hole portion 53 has an inner peripheral surface forming the first side surface 34a, the second side surface 34b, the first end surface 36, and the second end surface 37 of the third member 30.
- the first hole portion 51, the second hole portion 52, and the third hole portion 53 are formed in a series in a direction orthogonal to the facing direction of the upper punch 54 and the lower punch 55. Specifically, the second hole 52 communicates with the first end side of the first hole 51 in the orthogonal direction. Further, the third hole portion 53 communicates with the second end portion side of the first hole portion 51 in the orthogonal direction.
- the first hole portion 51 includes a first straight portion 511, a second straight portion 512, and a tapered portion 513.
- the first straight portion 511, the tapered portion 513, and the second straight portion 512 are formed in a series in order from the upper punch 54 side to the lower punch 55 side.
- the second hole portion 52 includes a first straight portion 521, a second straight portion 522, and a tapered portion 523.
- the first straight portion 521, the tapered portion 523, and the second straight portion 522 are formed in a series in order from the upper punch 54 side to the lower punch 55 side.
- the third hole portion 53 includes a first straight portion 531, a second straight portion 532, and a tapered portion 533.
- the first straight portion 531, the tapered portion 533, and the second straight portion 532 are formed in a series in order from the upper punch 54 side to the lower punch 55 side.
- the first straight portions 511, 521, and 513 form a portion on the outer peripheral surface side of the core piece 1.
- the second straight portions 512, 522, and 532 form a portion on the inner peripheral surface side of the core piece 1.
- the tapered portions 513, 523, and 533 form a portion between the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side of the core piece 1.
- the upper punch 54 has a first upper punch portion 541 shown in FIG. 12, a second upper punch portion 542 shown in FIG. 13, and a third upper punch portion 543 shown in FIG.
- the first upper punch portion 541 has a first lower end surface 541e.
- the first lower end surface 541e forms the outer peripheral surface 12 of the first member 10.
- the second upper punch portion 542 has a second lower end surface 542e.
- the second lower end surface 542e forms the outer peripheral surface 22 of the second member 20.
- the third upper punch portion 543 has a third lower end surface 543e.
- the third lower end surface 543e forms the outer peripheral surface 32 of the third member 30.
- the first upper punch portion 541, the second upper punch portion 542, and the third upper punch portion 543 may be formed in a series, or may be formed independently of each other so that they can be raised and lowered independently. good.
- the first upper punch portion 541, the second upper punch portion 542, and the third upper punch portion 543 are formed in a series, the first lower end surface 541e, the second lower end surface 542e, and the third lower end surface 543e are in a series. Is formed in.
- the shape of the first lower end surface 541e corresponds to the shape of the outer peripheral surface 12 of the first member 10.
- the shape of the second lower end surface 542e corresponds to the shape of the outer peripheral surface 22 of the second member 20.
- the shape of the third lower end surface 543e corresponds to the shape of the outer peripheral surface 32 of the third member 30.
- the lower punch 55 has a first lower punch portion 551 shown in FIG. 12, a second lower punch portion 552 shown in FIG. 13, and a third lower punch portion 553 shown in FIG.
- the first lower punch portion 551 has a first upper end surface 551e.
- the first upper end surface 551e forms the inner peripheral surface 13 of the first member 10.
- the second lower punch portion 552 has a second upper end surface 552e.
- the second upper end surface 552e forms the inner peripheral surface 23 of the second member 20.
- the third lower punch portion 553 has a third upper end surface 553e.
- the third upper end surface 553e forms the inner peripheral surface 33 of the third member 30.
- the first lower punch portion 551, the second lower punch portion 552, and the third lower punch portion 553 may be formed in a series, or may be formed independently of each other so that they can be raised and lowered independently. good.
- the first lower punch portion 551, the second lower punch portion 552, and the third lower punch portion 553 are formed in a series, the first upper end surface 551e, the second upper end surface 552e, and the third upper end surface 553e are in a series. Is formed in.
- the shape of the first upper end surface 551e corresponds to the shape of the inner peripheral surface 13 of the first member 10.
- the shape of the second upper end surface 552e corresponds to the shape of the inner peripheral surface 23 of the second member 20.
- the shape of the third upper end surface 553e corresponds to the shape of the inner peripheral surface 33 of the third member 30.
- the raw material powder is filled in the cavity formed by the die 50 and the lower punch 55.
- the above-mentioned soft magnetic powder or coated soft magnetic powder can be used as the raw material powder.
- the shape of the soft magnetic particles may be spherical.
- the raw material powder may contain a binder and a lubricant in addition to the soft magnetic powder and the coated soft magnetic powder.
- a lubricant may be applied to the inner peripheral surface of the mold hole 50h of the die 50.
- the raw material powder in the cavity is compression-molded by the upper punch 54 and the lower punch 55.
- the direction in which the raw material powder is compressed is the direction along the radial direction of the stator core 7.
- the pressure is, for example, 700 MPa or more, and further 980 MPa or more.
- heat treatment may be performed if necessary.
- a low-loss core piece 1 can be manufactured by removing strain by heat treatment.
- the binder and the lubricant may be removed by heat treatment.
- the heat treatment temperature is preferably equal to or lower than the decomposition temperature of the insulating coating.
- the method for producing the core piece of the present embodiment can produce the core piece 1 of the present embodiment described above. That is, the core piece manufacturing method of the present embodiment can manufacture the core piece 1 that makes it easy to construct the axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics. Further, in the method for manufacturing the core piece of the present embodiment, since the first member 10, the second member 20, and the third member 30 can be integrally molded, the productivity of the core piece can be easily improved.
- Embodiment 2 >> [Core piece]
- the core piece 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
- the core piece 1 of the present embodiment is different from the core piece 1 according to the first embodiment in that it mainly does not include a third member.
- the first height of the core piece 1 is the length between the first end surface 26 and the end surface 16 of the first member 10.
- the second height is the height of the first member 10, that is, the length between the second end surface 27 and the end surface 16 of the first member 10.
- corner portion between the outer peripheral surface and the end surface 16 of the first member 10 and the corner portion 18 between the inner peripheral surface and the end surface 16 of the first member 10 are chamfered.
- These chamfers may be C chamfers or R chamfers as in the case of the corner portion 28 described above.
- the preferable numerical range of the chamfer length of the corner portion 18 is the same as the preferable numerical range of the chamfer length of the corner portion 28.
- the first member 10 of the present embodiment has a first average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 of 1.2 or more in the first cross section.
- the preferred numerical range of the first average aspect ratio is as in the first embodiment.
- the second member 20 of the present embodiment has a second average aspect ratio of the soft magnetic particles 40 of 1.2 or more in the second cross section, similarly to the second member 20 of the core piece 1 of the first embodiment.
- the preferred numerical range of the second average aspect ratio is as in the first embodiment.
- the core piece 1 of the present embodiment makes it easy to construct an axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics.
- the stator core 7 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
- the stator core 7 of the present embodiment has a plurality of core pieces 1 arranged in an annular shape.
- Each of the plurality of core pieces 1 in the present embodiment is the core piece 1 according to the first embodiment.
- each of the plurality of core pieces 1 may be the core piece 1 according to the second embodiment.
- the plurality of core pieces 1 in the present embodiment are the step 240 of the first side surface 24a of the second member 20 of the first core piece 1 and the second of the second core pieces 1 among the core pieces 1 adjacent to each other in the circumferential direction.
- the step 240 of the second side surface 24b of the member 20 is circularly combined so as to fit each other.
- the stator core 7 is used in the DS / SR type axial gap type rotary electric machine 9 shown in FIG.
- the variation in length between the surface on the first end side and the surface on the second end side in the Z-axis direction in each of the plurality of core pieces 1 is preferably 0.1 mm or less.
- the length between the surface on the first end side and the surface on the second end side in the Z-axis direction is the length between the first end surface 26 of the second member 20 and the first end surface 36 of the third member 30.
- the stator core 7 can construct an axial gap type rotary electric machine 9 with less noise and vibration.
- the axial gap type rotary electric machine 9 is arranged so that the stator 8 and the rotor 90 face each other. Since the variation in the length of the stator core 7 is small, the variation in the distance between the stator 8 and the rotor 90 is small. Since the variation in the intervals is small, the torque ripple is small. Since the torque ripple is small, noise and vibration are unlikely to increase.
- the variation in length is obtained as follows. In each core piece 1, the length from the first end surface 26 of the second member 20 to the first end surface 36 of the third member 30 is measured. This length is the maximum length of the core piece 1 along the Z-axis direction. The difference between the maximum value and the minimum value of the above length in each of the plurality of core pieces 1 is calculated. This difference is defined as the variation in length.
- the variation in length between the first end surface 26 of the second member 20 and the first end surface 36 of the third member 30 in each of the plurality of core pieces 1 is further preferably 0.05 mm or less, particularly 0.01 mm. The following is preferable.
- stator core 7 of the present embodiment is composed of the core piece 1 of the first embodiment in which each of the plurality of core pieces constituting the stator core 7 easily allows magnetic flux to pass through, the axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics can be used. Easy to build. Further, the stator core 7 of the present embodiment is excellent in productivity because a plurality of core pieces constituting the stator core 7 are composed of the core pieces 1 of the first embodiment having excellent productivity.
- the stator 8 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
- the stator 8 of this embodiment includes a stator core 7 and a coil 80.
- the coil 80 is wound around the first member 10 in each core piece 1 of the stator core 7.
- the stator 8 is used in the DS / SR type axial gap type rotary electric machine 9 shown in FIG.
- Each coil 80 has a tubular portion formed by winding a winding.
- a covered round wire is used for the winding.
- the coated round wire includes a conductor of the round wire and an edge coating provided on the outer periphery of the conductor.
- FIG. 17 only the cylindrical portion of each coil 80 is shown in a simplified manner, and both ends of the winding are not shown.
- the stator core 7 can be manufactured by winding a winding around the outside of the first member 10 of each core piece 1.
- stator 8 of the present embodiment includes the stator core 7 of the third embodiment, it is easy to construct an axial gap type rotary electric machine 9 having excellent magnetic characteristics. Further, since the stator 8 of the present embodiment includes the stator core 7 of the third embodiment, which is excellent in productivity, it is excellent in productivity.
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the rotation shaft 91 of the rotary electric machine 9 and cut by a plane passing through the center of the core piece 1 in the circumferential direction. This point is the same in FIG. 19 referred to in the sixth embodiment described later.
- the rotary electric machine 9 of this embodiment is an axial gap type rotary electric machine.
- the rotary electric machine 9 of this embodiment is a DS / SR form including one rotor 90 and two stators 8. That is, in the rotary electric machine 9, the rotor 90 and the stator 8 are arranged so as to face each other in the axial direction.
- One rotor 90 is assembled so as to be sandwiched between two stators 8. As each stator 8, the stator 8 according to the above-described 4th embodiment can be used.
- the rotary electric machine 9 can be used as a motor or a generator.
- the rotary electric machine 9 includes a case 92.
- the case 92 has a columnar internal space for accommodating the stator 8 and the rotor 90.
- the case 92 includes a cylindrical portion 921 and two plates 922.
- the cylindrical portion 921 surrounds the outer periphery of the stator 8 and the rotor 90.
- Plates 922 are arranged at both ends of the cylindrical portion 921.
- the two plates 922 are fixed to both end faces of the cylindrical portion 921 so as to sandwich the stator 8 and the rotor 90 from both sides in the axial direction.
- Both plates 922 have a through hole in the center thereof.
- a bearing 93 is provided in the through hole.
- the rotating shaft 91 is inserted into the through hole via the bearing 93.
- the rotating shaft 91 penetrates the inside of the case 92.
- the rotor 90 includes a magnet 95 and a rotor body.
- the rotor 90 is a flat plate-shaped member in this embodiment.
- the number of magnets 95 may be a plurality as in the present embodiment, or may be one magnet unlike the present embodiment. When the number of magnets 95 is plural, the plurality of magnets 95 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor body.
- each magnet 95 has a flat plate shape corresponding to the plane shape of the first end surface 36 of the third member 30 in each core piece 1.
- Each magnet 95 may have a convex lens shape having a convex surface toward each stator 8. When the number of magnets 95 is one, the shape of the magnets 95 is annular.
- the rotor body supports a plurality of magnets 95.
- the rotor body is an annular member.
- the rotor body is rotatably supported by a rotating shaft 91.
- the magnets 95 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor body.
- Each magnet 95 is magnetized in the axial direction of the rotating shaft 91.
- the magnetization directions of the magnets 95 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor body are opposite to each other.
- the rotating magnetic field generated by the stator 8 causes the magnet 95 to repeatedly attract and repel each core piece 1 to rotate the rotor 90.
- the stator 8 is arranged so that the first end surface 36 of the third member 30 in each core piece 1 faces the magnet 95 of the rotor 90.
- the first end surface 36 of the third member 30 in each core piece 1 receives the magnetic flux from the rotating magnet 95.
- FIG. 3 if the first end surface 36 of the third member 30 in each core piece 1 is formed in a convex shape as described above, the noise and vibration of the rotary electric machine 9 can be reduced.
- the reason is as follows. Since the first end surface 36 of the third member 30 of each core piece 1 is provided in a convex shape, it is easy to suppress a sudden change in the magnetic flux of the magnet 95 of the rotor 90 received by each core piece 1. Therefore, the cogging torque is likely to be reduced. Since the cogging torque is small, noise and vibration are unlikely to increase.
- the ratio of the first magnetic resistance of the core piece 1 to the magnetic resistance of the rotary electric machine 9 is, for example, 2% or more.
- the reluctance of the first member 10 of the core piece 1 of the first embodiment is smaller than the reluctance of the first member of the conventional core piece 1. Therefore, the higher the ratio, the better the magnetic characteristics of the rotary electric machine 9 including the core piece 1 as compared with the conventional rotary electric machine including the core piece.
- the first reluctance is the reluctance in the region of the core piece 1 excluding the second member 20. That is, the first magnetic resistance of the core piece 1 of the first embodiment is the total of the magnetic resistances of the first member 10 and the third member 30.
- the first magnetic resistance of the core piece 1 of the second embodiment is the magnetic resistance of the first member 10.
- the rotary electric machine 9 including the core piece 1 is superior in magnetic characteristics to the conventional rotary electric machine including the core piece.
- the above ratio may be further 2.5% or more, and particularly 3% or more.
- the upper limit of the above ratio is, for example, 30% in practice. That is, the above ratio is 2% or more and 30% or less, further 2.5% or more and 28% or less, and particularly 3% or more and 25% or less.
- the reluctance of the rotary electric machine 9 is the sum of the second reluctance, the third reluctance, and the fourth reluctance.
- the second reluctance is the sum of the reluctances of the magnet 95 of the rotor 90.
- the third reluctance is the sum of the reluctances of the air gap.
- the fourth reluctance is the total reluctance of the core piece 1.
- the magnetic resistance of the rotary electric machine 9 is the second magnetic resistance, the third magnetic resistance, and the fourth magnetic resistance and the magnetic resistance of the back yoke 98. Is the sum of.
- each reluctance is considered as follows.
- the magnetic resistance of the magnet 95 is the product of the area of the magnet 95 and the thickness of the magnet 95.
- the area of the magnet 95 is the area of the surface of the magnet 95 facing the core piece 1.
- the magnetic resistance of each air gap is the product of the area of the magnet 95 and the length of the gap.
- the length of the gap is the length along the axial direction of the stator core 7 between the magnet 95 and the core piece 1.
- the reluctance of each core piece 1 is the sum of the reluctance of the first member 10, the reluctance of the second member 20, and the reluctance of the third member 30.
- the reluctance of each core piece 1 is the sum of the reluctance of the first member 10 and the reluctance of the second member 20 when the third member 30 is not provided.
- the magnetic resistance of the first member 10 is the product of the area of the first member 10 and the height of the first member 10.
- the area of the first member 10 is the area of the cross section of the first member 10 orthogonal to the axial direction of the stator core 7.
- the magnetic resistance of the second member 20 is the product of the area of the second member 20 and the magnetic path length of the second member 20.
- the area of the second member 20 is the area of the cross section of the second member 20 orthogonal to the axial direction of the stator core 7.
- the magnetic path length of the second member 20 is the arc length between the centers of gravity of the first members 10 adjacent to each other in the circumferential direction when the stator core 7 is viewed in a plan view.
- the magnetic resistance of the third member 30 is the area of the third member 30 and the magnetic path length of the third member 30.
- the area of the third member 30 is the area of the cross section of the third member 30 orthogonal to the axial direction of the stator core 7.
- the magnetic path length of the third member 30 is the arc length between the centers of gravity of the first members 10 adjacent to each other in the circumferential direction when the stator core 7 is viewed in a plan view.
- the magnetic resistance of the back yoke 98 is the product of the area of the back yoke 98 and the magnetic path length of the back yoke 98.
- the area of the back yoke 98 is the area of the cross section of the back yoke 98 orthogonal to the axial direction of the rotary electric machine 9.
- the magnetic path length of the back yoke 98 is the arc length between the centers of gravity of the magnets 95 adjacent to each other in the circumferential direction when the rotor 90 is viewed in a plan view.
- the rotary electric machine 9 of this embodiment includes the stator 8 of the fourth embodiment, it has excellent magnetic characteristics. Further, since the rotary electric machine 9 of the present embodiment includes the stator 8 of the fourth embodiment which is excellent in productivity, it is excellent in productivity.
- the rotary electric machine 9 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
- the rotary electric machine 9 of this embodiment is an axial gap type rotary electric machine.
- the rotary electric machine 9 of the present embodiment is different from the rotary electric machine 9 of the fifth embodiment in that it is mainly in the SS / DR form including two rotors 90 and one stator 8. That is, in the rotary electric machine 9, the rotor 90 and the stator 8 are arranged so as to face each other in the axial direction.
- One stator 8 is assembled so as to be sandwiched between two rotors 90.
- the following description will focus on the differences from the fifth embodiment. The description of the configuration similar to that of the fifth embodiment will be omitted.
- Each rotor 90 includes a rotor body, a plurality of magnets 95, and a back yoke 98.
- the rotor body and the plurality of magnets 95 are as described in the fifth embodiment described above.
- the back yoke 98 is provided between the rotor 90 and the plate 922.
- the back yoke 98 is a flat plate-shaped member.
- the back yoke 98 is made of a powder compact or a laminated steel plate similar to the core piece 1 described above.
- the stator 8 includes a plurality of core pieces 1 arranged in an annular shape, a coil 80 wound around the first member 10 of each core piece 1, and a support member for holding the plurality of core pieces 1.
- the illustration of the support member is omitted.
- Each core piece 1 has the same configuration of the second member 20 and the third member 30. That is, each core piece 1 has a protrusion amount of the first protrusion 211 and the second protrusion 212 of the second member 20 and a protrusion amount of the first protrusion 311 and the second protrusion 312 of the third member 30. They are the same as each other.
- the coil 80 is as described in the fourth embodiment.
- the holder holds a plurality of core pieces 1 so that the intervals between the core pieces 1 are evenly spaced. Due to this holder, the core pieces 1 adjacent to each other in the circumferential direction do not come into contact with each other.
- the rotary electric machine 9 of the present embodiment has excellent magnetic characteristics like the rotary electric machine 9 of the fifth embodiment. Further, the rotary electric machine 9 according to the sixth embodiment is excellent in productivity because it includes the stator 8 having excellent productivity as in the rotary electric machine 9 of the fifth embodiment.
- the rotary electric machine may include one rotor and one stator.
- First member 11 Peripheral surface, 12 Outer peripheral surface, 13 Inner peripheral surface 14a First side surface, 14b Second side surface 141 First parallel surface, 142 Second parallel surface, 143 First inclined surface 16 End surface, 18 angles Part 20
- Third member 31 Protruding part, 311 First protruding part, 312 Second protruding part 32 Outer surface, 33 Inside Peripheral surface 34a 1st side surface, 34b 2nd side surface 341 1st parallel surface, 342 2nd parallel surface, 343 1st inclined surface 36 1st end surface, 37 2nd end surface, 38 square part 4 coated soft magnetic particles, 40 soft magnetic Particles, 41 Insulation coating 5
Landscapes
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Abstract
柱状の第一部材と板状の第二部材とは一体成形された圧粉成形体で構成されており、圧粉成形体は、扁平形状の複数の軟磁性粒子を有し、第一部材の第一断面において軟磁性粒子の第一平均アスペクト比が1.2以上であり、第二部材の第二断面において軟磁性粒子の第二平均アスペクト比が1.2以上であり、第一平均アスペクト比は、第一断面における平均長さL11と平均長さL12との比L12/L11であり、第二平均アスペクト比は、第二断面における平均長さL21と平均長さL22との比L22/L21であり、平均長さL11は、ステータコアの径方向に沿った軟磁性粒子の長さの平均であり、平均長さL12は、ステータコアの軸方向に沿った軟磁性粒子の長さの平均であり、平均長さL21は、ステータコアの径方向に沿った軟磁性粒子の長さの平均であり、平均長さL22は、ステータコアの周方向に沿った軟磁性粒子の長さの平均である、コア片。
Description
本開示は、コア片、ステータコア、ステータ、回転電機、及びコア片の製造方法に関するものである。
本出願は、2020年5月8日付の日本国出願の特願2020-082831に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、2020年5月8日付の日本国出願の特願2020-082831に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献1は、アキシャルギャップ型モータ用のステータコアを開示している。ステータコアは、ヨーク部と、ティースとを備えている。
本開示に係るコア片は、環状に配置されてアキシャルギャップ型の回転電機のステータコアを構築するコア片であって、前記ステータコアの軸方向に延びている柱状の第一部材と、前記第一部材における前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に設けられている板状の第二部材と、を備え、前記第一部材と前記第二部材とは一体成形された圧粉成形体で構成されており、前記圧粉成形体は、複数の軟磁性粒子を有し、前記軟磁性粒子は、扁平形状であり、前記第一部材における前記ステータコアの軸方向及び径方向に沿った第一断面において、前記軟磁性粒子の第一平均アスペクト比が1.2以上であり、前記第二部材における前記ステータコアの軸方向に直交する第二断面において、前記軟磁性粒子の第二平均アスペクト比が1.2以上であり、前記第一平均アスペクト比は、前記第一断面における平均長さL11と平均長さL12との比L12/L11であり、前記第二平均アスペクト比は、前記第二断面における平均長さL21と平均長さL22との比L22/L21であり、前記平均長さL11は、前記ステータコアの径方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、前記平均長さL12は、前記ステータコアの軸方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、前記平均長さL21は、前記ステータコアの径方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、前記平均長さL22は、前記ステータコアの周方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均である。
本開示に係るステータコアは、アキシャルギャップ型の回転電機のステータコアであって、環状に配置される複数のコア片を有し、前記複数のコア片の各々が本開示に係るコア片である。
本開示に係るステータは、アキシャルギャップ型の回転電機のステータであって、本開示に係るステータコアと、前記ステータコアにおける前記第一部材の各々に配置されるコイルと、を備えている。
本開示に係る回転電機は、ロータとステータとを備えているアキシャルギャップ型の回転電機であって、前記ステータが本開示に係るステータである。
本開示に係るコア片の製造方法は、環状に配置されてアキシャルギャップ型の回転電機のステータコアを構築するコア片の製造方法であって、球形状の複数の軟磁性粒子を含む原料粉末を金型内に充填する工程と、前記金型内の前記原料粉末を圧縮して成形体とする工程と、を備え、前記コア片は、前記ステータコアの軸方向に延びている柱状の第一部材と、前記第一部材における前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に設けられている板状の第二部材と、を備え、前記原料粉末を圧縮する方向は、前記ステータコアの径方向に沿った方向である。
[本開示が解決しようとする課題]
アキシャルギャップ型の回転電機の磁気特性を向上することが望まれている。
アキシャルギャップ型の回転電機の磁気特性を向上することが望まれている。
本開示は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できるコア片、ステータコア、及びステータを提供することを目的の一つとする。本開示は、磁気特性に優れる回転電機を提供することを別の目的の一つとする。本開示は、上記コア片を製造できるコア片の製造方法を提供することを他の目的の一つとする。
[本開示の効果]
本開示に係るコア片、ステータコア、及びステータは、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。本開示に係る回転電機は、磁気特性に優れる。本開示に係るコア片の製造方法は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できるコア片を製造できる。
本開示に係るコア片、ステータコア、及びステータは、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。本開示に係る回転電機は、磁気特性に優れる。本開示に係るコア片の製造方法は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できるコア片を製造できる。
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の一態様に係るコア片は、環状に配置されてアキシャルギャップ型の回転電機のステータコアを構築するコア片であって、前記ステータコアの軸方向に延びている柱状の第一部材と、前記第一部材における前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に設けられている板状の第二部材と、を備え、前記第一部材と前記第二部材とは一体成形された圧粉成形体で構成されており、前記圧粉成形体は、複数の軟磁性粒子を有し、前記軟磁性粒子は、扁平形状であり、前記第一部材における前記ステータコアの軸方向及び径方向に沿った第一断面において、前記軟磁性粒子の第一平均アスペクト比が1.2以上であり、前記第二部材における前記ステータコアの軸方向に直交する第二断面において、前記軟磁性粒子の第二平均アスペクト比が1.2以上であり、前記第一平均アスペクト比は、前記第一断面における平均長さL11と平均長さL12との比L12/L11であり、前記第二平均アスペクト比は、前記第二断面における平均長さL21と平均長さL22との比L22/L21であり、前記平均長さL11は、前記ステータコアの径方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、前記平均長さL12は、前記ステータコアの軸方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、前記平均長さL21は、前記ステータコアの径方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、前記平均長さL22は、前記ステータコアの周方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均である。
上記コア片は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。その理由は、第一部材、第二部材のいずれにおいても、磁束の通過する方向に軟磁性粒子が配向されており、かつ磁気ギャップとなる粒界の数が少ないからである。理由の詳細は、以下の通りである。
上記コア片を用いてアキシャルギャップ型の回転電機を構築した際、磁束がコア片内を通過する。磁束は、第二部材、第一部材の順に通過する。或いは、磁束は、第一部材、第二部材の順に通過する。磁束がいずれの順に通過する場合であっても、第一部材を通過する磁束は、第一部材の延びる方向、即ちステータコアの軸方向に沿う。第二部材を通過する磁束は、第二部材の沿面方向、即ちステータコアの周方向に沿う。このように、コア片では、第一部材を通過する磁束と第二部材を通過する磁束とが互いに異なる方向に沿う。
上記コア片の第一部材は、第一断面において第一平均アスペクト比が1.2以上である。即ち、第一部材の第一断面では、軟磁性粒子におけるステータコアの軸方向に沿った長さがステータコアの径方向に沿った長さよりも長い。換言すると、軟磁性粒子における磁束の方向に沿った長さが磁束の方向と直交する方向に沿った長さよりも長い。
上記コア片の第二部材は、第二断面において第二平均アスペクト比が1.2以上である。即ち、第二部材の第二断面では、軟磁性粒子におけるステータコアの周方向に沿った長さがステータコアの径方向に沿った長さよりも長い。換言すると、軟磁性粒子における磁束の方向に沿った長さが磁束の方向に直交する方向に沿った長さよりも長い。
第一部材の第一断面において、正方形の第一観察視野をとる。第一観察視野は、ステータコアの軸方向に沿う一対の第一辺とステータコアの径方向に沿う一対の第二辺とを有するようにとる。第二部材の第二断面において、正方形の第二観察視野をとる。第二観察視野は、ステータコアの径方向に沿う一対の第一辺とステータコアの径方向に直交する方向に沿う一対の第二片とを有するように取る。
軟磁性粒子の第一平均アスペクト比が1.2以上を満たすことで、第一観察視野では、ステータコアの径方向に並列する軟磁性粒子の数に比較してステータコアの軸方向に並列する軟磁性粒子の数が少ない。換言すると、第一観察視野では、磁束の方向に並列する軟磁性粒子の数は、磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子の数に比較して少ない。即ち、第一観察視野では、ステータコアの軸方向を分断する粒界の数が少ない。換言すると、第一観察視野では、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が少ない。粒界とは、隣り合う軟磁性粒子同士の間をいう。
軟磁性粒子の第二平均アスペクト比が1.2以上を満たすことで、第二観察視野では、ステータコアの径方向に並列する軟磁性粒子の数に比較してステータコアの周方向に並列する軟磁性粒子の数が少ない。換言すると、第二観察視野では、磁束の方向に並列する軟磁性粒子の数は、磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子の数に比較して少ない。即ち、第二観察視野では、ステータコアの周方向を分断する粒界の数が少ない。換言すると、第二観察視野では、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が少ない。
このコア片は、第一部材と第二部材とが一体成形された圧粉成形体で構成されている。このようなコア片は、詳しくは後述するように、金型内の原料粉末を加圧する方向及び製造されたコア片を金型から抜き出す方向を、コア片におけるステータコアの径方向に沿った方向とすることで製造できる。
従来、第一部材と第二部材とが一体成形された圧粉成形体で構成されるコア片は、加圧方向及び抜き方向をコア片におけるステータコアの軸方向に沿った方向とすることで製造されている。このように、上記コア片と従来のコア片とは、上記コア片を製造する際の加圧方向及び抜き方向が異なる。
従来のコア片の圧粉成形体は、金型のダイの型孔に充填された原料粉末を上パンチと下パンチとで加圧成形することで製造される。加圧方向は、コア片におけるステータコアの軸方向に沿った方向、即ち、第一部材と第二部材の並列方向である。圧粉成形体のうち、ステータコアの軸方向の第一の端部側の面及び第二の端部側の面が、下パンチの上端面及び上パンチの下端面によって形成される。圧粉成形体のうち、ステータコアの周方向の第一方向側の面及び第二方向側の面が、下パンチの内周面によって形成される。圧粉成形体のうち、ステータコアの外周側の面及び内周側の面が、ダイの型孔の内周面で形成される。即ち、第一部材の上記軸方向の第一端面と第二部材の上記軸方向の第一端面とが下パンチの上端面で形成される。第二部材の上記軸方向の第二端面が上パンチの下端面で形成される。第一部材の上記周方向の第一方向側の面及び第二方向側の面が下パンチの内周面で形成される。第一部材及び第二部材の外周側の面及び内周側の面がダイの型孔の内周面で形成される。圧粉成形体の金型からの抜き方向は、加圧方向と同様の方向であり、コア片におけるステータコアの軸方向に沿った方向、即ち、第一部材と第二部材の並列方向である。
従来のコア片の第一部材を通過する磁束は、上記コア片の第二部材と同様、ステータコアの軸方向に沿っている。従来のコア片の第二部材を通過する磁束は、上記コア片の第二部材と同様、ステータコアの周方向に沿っている。
従来のコア片の第一部材において、上記コア片の第一部材の第一断面と同様の第一断面をとる。また、従来のコア片の第一断面において、上述した第一観察視野と同様の正方形の第一観察視野をとる。従来のコア片の第二部材において、上記コア片の第二部材の第二断面と同様の第二断面をとる。また、従来のコア片の第二断面において、上述した第二観察視野と同様の正方形の第二観察視野をとる。
従来のコア片の第一部材の第一断面では、上記コア片の第一部材の第一断面とは異なり、軟磁性粒子におけるステータコアの軸方向に沿った長さがステータコアの径方向に沿った長さよりも短い。そのため、従来のコア片の第一観察視野では、上記コア片の第一観察視野とは異なり、ステータコアの径方向に並列する軟磁性粒子の数に比較してステータコアの軸方向に並列する軟磁性粒子の数が多い。換言すると、従来のコア片の第一観察視野では、上記コア片の第一観察視野とは異なり、磁束の方向に並列する軟磁性粒子の数は、磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子の数に比較して多い。即ち、従来のコア片の第一観察視野では、上記コア片の第一観察視野とは異なり、ステータコアの軸方向を分断する粒界の数が多い。換言すると、従来のコア片の第一観察視野では、上記コア片の第一観察視野とは異なり、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が多い。
従来のコア片の第二部材の第二断面では、上記コア片の第二部材の第二断面とは異なり、軟磁性粒子におけるステータコアの周方向に沿った長さとステータコアの径方向に沿った長さとが同程度である。そのため、従来のコア片の第二観察視野では、上記コア片の第二観察視野とは異なり、ステータコアの周方向に並列する軟磁性粒子の数とステータコアの径方向に並列する軟磁性粒子の数とが同程度である。換言すると、従来のコア片の第二観察視野では、上記コア片の第二観察視野とは異なり、ステータコアの周方向を分断する粒界の数とステータコアの径方向を分断する粒界の数が同程度である。即ち、従来のコア片の第二観察視野では、上記コア片の第二観察視野とは異なり、磁束の方向に並列する軟磁性粒子の数と磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子の数とが同程度である。従来のコア片の第二観察視野では、上記コア片の第二観察視野とは異なり、磁束に沿った方向を分断する粒界の数と磁束の方向に直交する方向を分断する粒界の数とが同程度である。
上述したように、上記コア片の第一部材は、従来のコア片の第一部材に比較して、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が少ない。この粒界は、磁気的ギャップになる。磁気的ギャップが多いほど、磁気抵抗が大きくなる。そのため、上記コア片の第一部材は、従来のコア片の第一部材に比較して、磁束を通過させ易い。上記コア片の第二部材と従来のコア片の第二部材とにおける磁束の通過のし易さは、同程度である。よって、上記コア片は、従来のコア片に比較して、磁束を通過させ易い。
(2)上記コア片の一形態として、前記圧粉成形体の相対密度が85%以上であることが挙げられる。
上記コア片は、高密度であるため、飽和磁束密度等の磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。その上、上記コア片は、強度等の機械的特性に優れる。
(3)上記コア片の一形態として、前記軟磁性粒子は、純鉄、又は鉄基合金で構成され、前記鉄基合金は、Fe-Si系合金、Fe-Al系合金、又はFe-Si-Al系合金であることが挙げられる。
上記コア片は、高密度で寸法精度に優れる。上記材質は比較的軟質であるため、圧粉成形体の成形時に軟磁性粒子が変形し易いからである。
(4)上記コア片の一形態として、前記軟磁性粒子の平均粒径は、30μm以上であることが挙げられる。
軟磁性粒子の平均粒径が30μm以上であることで、比透磁率が大きくなり易い。この軟磁性粒子を備える上記コア片は、低損失である。そのため、上記コア片は、低損失なアキシャルギャップ型の回転電機を構築し易い。
(5)上記コア片の一形態として、前記コア片の第一高さに占める第二高さの割合が80%以上であり、前記第一高さは、前記コア片における前記ステータコアの軸方向に沿った長さであり、前記第二高さは、前記コア片のうち前記第二部材を除いた領域における前記ステータコアの軸方向に沿った長さであることが挙げられる。
上記コア片は、コア片の上記長さに占める第二部材を除いた領域の上記長さの割合が多い。そのため、上記コア片と上述した従来のコア片とで、コア片の上記長さが一定である場合、上記コア片は、従来のコア片に比較して、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築し易い。
(6)上記コア片の一形態として、前記第二部材は、前記ステータコアの外周側に配置されている外周面と、前記ステータコアの内周側に配置されている内周面と、前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に配置されている第一端面と、を有し、前記外周面と前記第一端面との角部、及び前記内周面と前記第一端面との角部が面取りされており、前記角部の面取り長さは、0.1mm以上0.5mm以下であることが挙げられる。
面取り長さが上記範囲であることで、角部が損傷し難い。
(7)上記コア片の一形態として、前記第一部材における前記軸方向の第二の端部側に設けられる板状の第三部材を備え、前記第一部材は、前記第二部材と前記第三部材とにつらなっている周面を有し、前記第二部材は、前記第一部材の前記周面よりも外方に張り出している突出部を有し、前記第三部材は、前記第一部材の前記周面よりも外方に張り出している突出部を有し、前記第一部材と前記第二部材と前記第三部材とは一体成形された圧粉成形体で構成されていることが挙げられる。
上記コア片は、生産性に優れる。その理由は、以下の通りである。
従来、第一部材と第二部材と第三部材とを備えるコア片は、例えば、第一部材と第二部材とが一体成形された圧粉成形体と、この圧粉成形体とは別途構成される第三部材とを組み合わせて構成される。或いは、従来のコア片は、例えば、第一部材と第三部材とが一体成形された圧粉成形体と、この圧粉成形体とは別途構成される第二部材とを組み合わせて構成される。即ち、従来のコア片は、少なくとも二つの部材を作製して組み合わせて構成する必要がある。そのため、従来のコア片の製造に要する工程数が多く、製造時間が長い。また、従来のコア片の製造に要する金型が少なくとも二つ必要である。
一方、上記コア片は、第一部材と第二部材と第三部材とを一体成形された圧粉成形体で構成されているため、複数の部材を組み合わせる必要がない。よって、上記コア片は、従来のコア片に比較して、少ない工程かつ短時間で製造できる。また、上記コア片は、第一部材と第二部材と第三部材とが一体成形された圧粉成形体で構成されているため、一つの金型で製造できる。よって、金型の作製やメンテナンスなどに要する費用を低減できるため、上記コア片は、低コストで製造できる。
上記コア片は、従来のコア片の加圧方向及び抜き方向と同じ方向に沿った製造方法では製造できない。その理由は、第二部材と第三部材の各々が突出部を有しているため、突出部がダイの型孔の内周面に引っ掛かることでコア片が金型から抜けないからである。
上記コア片は、詳しくは後述するものの、加圧方向及び抜き方向をステータコアの径方向に沿った方向とすることで製造できる。コア片のうち、ステータコアの外周側の面及び内周側の面が、上パンチの下端面及び下パンチの上端面で形成される。コア片のうち、ステータコアの周方向の第一方向側の面及び第二方向側の面と、ステータコアの軸方向の第一の端部側の面及び第二の端部側の面とが、ダイの型孔の内周面で形成される。この場合、第二部材及び第三部材の各々が突出部を有していても、突出部がダイの型孔の内周面に引っ掛からないため、コア片は金型から抜き出すことができる。
(8)上記(7)のコア片の一形態として、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々は、前記ステータコアの外周側に配置される外周面と、前記ステータコアの内周側に配置される内周面と、前記ステータコアの周方向の第一方向側に配置されて前記外周面と前記内周面とにつらなっている第一側面と、前記ステータコアの周方向の第二方向側に配置されて前記外周面と前記内周面とにつらなっている第二側面と、を有し、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々において、前記外周面における前記第一側面と前記第二側面との間の長さは、前記内周面における前記第一側面と前記第二側面との間の長さよりも長く、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々における前記第一側面及び前記第二側面の各々は、前記外周面につらなる第一平行面と、前記内周面につらなる第二平行面と、前記第一平行面と前記第二平行面とにつらなっている第一傾斜面と、を有し、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々において、前記第一側面の前記第一平行面と前記第二側面の前記第一平行面とが平行であり、前記第一側面の前記第二平行面と前記第二側面の前記第二平行面とが平行であり、前記第一側面の前記第一平行面と前記第一側面の前記第二平行面とが平行であることが挙げられる。
上記コア片は、相対密度が高い。その理由は、次の通りである。第一平行面と第二平行面とは、詳しくは後述するように、金型のダイの型孔において、上パンチと下パンチの加圧方向に沿ったストレート部で形成できる。そのため、コア片を構成する原料粉末に圧力を十分に付加できる。
上記コア片は、生産性に優れる。その理由は、次の通りである。第一傾斜面は、詳しくは後述するように、金型のダイの型孔において、上パンチと下パンチの加圧方向に交差するテーパー部で形成できる。ダイの型孔がストレート部を有していることで、上パンチと下パンチとがテーパー部の内周面に接触することが抑制される。そのため、金型の寿命が長くなるので、一つの金型で生産できるコア片の数が多くなる。
(9)上記(8)のコア片の一形態として、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々において、前記第一側面の前記第一平行面の延長面と前記第一傾斜面とのなす角は、5°以上20°以下であり、前記第二側面の前記第一平行面の延長面と前記第一傾斜面とのなす角は、5°以上20°以下であることが挙げられる。
上記コア片は、第一部材における上記なす角が上記範囲を満たしていることで、第一部材の周面に巻線を巻回し易く、ステータを構築し易い。上記コア片は、第二部材における上記なす角が上記範囲を満たしていることで、環状に配置し易く、ステータコアを構築し易い。上記コア片は、第三部材における上記なす角が上記範囲を満たしていることで、コア片内の密度のばらつきを抑制できる。
(10)上記(8)又は上記(9)のコア片の一形態として、前記第二部材の前記突出部及び前記第三部材の前記突出部の各々は、前記周方向の第一方向側に張り出している第一突出部と、前記周方向の第二方向側に張り出している第二突出部とを有し、前記第二部材における前記第一突出部の突出量は、前記第三部材における前記第一突出部の突出量よりも大きく、前記第二部材における前記第二突出部の突出量は、前記第三部材における前記第二突出部の突出量よりも大きく、前記第二部材における前記第一突出部の前記第一傾斜面は、第一仮想面よりも外方に張り出している部分を有し、前記第二部材における前記第二突出部の前記第一傾斜面は、第二仮想面よりも外方に張り出している部分を有し、前記第一仮想面は、前記第二部材における前記第一突出部の前記第一側面において、前記第一平行面と前記第一傾斜面との接続箇所と前記第二平行面と前記内周面との接続箇所とを結ぶ平面であり、前記第二仮想面は、前記第二部材における前記第二突出部の前記第二側面において、前記第一平行面と前記第一傾斜面との接続箇所と前記第二平行面と前記内周面との接続箇所とを結ぶ平面であることが挙げられる。
上記コア片は、磁路面積の大きなステータコアを構築し易い。その理由は、次の通りである。
ステータコアは、複数のコア片を環状に配置して構成される。このステータコアとしては、周方向に隣り合う第一のコア片と第二のコア片とが互いに接触するように組み合わされて構成されるものがある。
例えば、第一突出部の第一側面と第二突出部の第二側面の各々が、第一平行面と第二平行面と第一傾斜面とを有し、第一傾斜面が上記張り出し部を有さないコア片の場合は、次のようになる。そのコア片を環状に配置する際、第一のコア片の第二部材における第一突出部の第一側面と第二のコア片の第二部材における第二突出部の第二側面とを接触させようとすると、第一のコア片の第一の角部と第二のコア片の第二の角部とが接触する。第一の角部は、第二部材における第一突出部の第一側面と内周面との角部である。第二の角部は、第二部材における第二突出部の第二側面と内周面との角部である。そのため、第一のコア片の第二部材における第一突出部の第一側面と第二のコア片の第二部材における第二突出部の第二側面とを十分接触させられない。
これに対して、上記コア片は、第一突出部の第一側面と第二突出部の第二側面の各々が、第一平行面と第二平行面と第一傾斜面とを有し、第一傾斜面が上記第一仮想面及び第二仮想面の各々よりも張り出している部分を有している。上記コア片を環状に配置する際、第一のコア片の第二部材における第一突出部の第一側面と第二のコア片の第二部材における第二突出部の第二側面とを接触させても、第一のコア片の上記第一の角部と、第二のコア片の上記第二の角部とが接触することを防止できる。よって、第一のコア片の第二部材における第一突出部の第一側面と第二のコア片の第二部材における第二突出部の第二側面とを十分に接触させられる。
(11)上記(10)のコア片の一形態として、前記第二部材における前記第一突出部の前記第一側面は、凹部及び凸部の少なくとも一方と、段差と、第二傾斜面とからなる群より選択される一つを有し、前記第二部材における前記第二突出部の前記第二側面は、前記第一側面の前記凹部に対応する凸部及び前記第一側面の前記凸部に対応する凹部の少なくとも一方と、前記第一側面の前記段差に対応する段差と、前記第一側面の前記第二傾斜面に対応する第二傾斜面とからなる群より選択される一つを有することが挙げられる。
上記コア片は、磁路面積の大きなステータコアを構築し易い。その理由は、次の通りである。ステータコアの周方向に隣り合う第一のコア片と第二のコア片とを、上記段差同士又は上記凹凸同士で互いに嵌め合わせたり、上記第二傾斜面同士で接触させたりすることができる。よって、第一のコア片と第二のコア片とを十分に接触させられるため、第一のコア片と第二のコア片との接触面積を大きくできる。
(12)上記(10)又は上記(11)のコア片の一形態として、前記第三部材は、前記第二部材に向かい合う側とは反対側に配置される第一端面を有し、前記第一端面は、前記反対側に向かって凸状に設けられていることが挙げられる。
上記コア片は、騒音や振動の小さいアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。その理由は、次の通りである。アキシャルギャップ型の回転電機は、ステータとロータとが向かい合って配置される。ステータは、ステータコアの各第一部材にコイルが配置されて構成される。ステータコアは、複数のコア片を環状に配置して構成される。コア片の第一端面が凸状に設けられていることで、コア片が受けるロータの磁石の磁束の急激な変化が抑制され易い。磁束の急激な変化が抑制され易いことで、コギングトルクが低減され易い。コギングトルクが小さいことで、騒音や振動が増加し難い。
(13)上記(8)から上記(12)のいずれか一つのコア片の一形態として、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々の前記外周面は、前記外周側に向かって凸となる湾曲面を有し、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々の前記内周面は、前記内周側に向かって凸となる湾曲面を有していることが挙げられる。
上記コア片は、コア片内の密度のばらつきを抑制できる。
(14)上記(8)から上記(13)のいずれか一つのコア片の一形態として、前記第二部材の前記突出部と前記第一部材の前記周面との第一つなぎ目と、前記第三部材の前記突出部と前記第一部材の前記周面との第二つなぎ目とが丸められていることが挙げられる。
上記コア片は、第一つなぎ目と第二つなぎ目とが丸められていることで、各々のつなぎ目を起点に損傷し難い。
(15)上記(14)のコア片の一形態として、前記第一つなぎ目の曲げ半径と前記第二つなぎ目の曲げ半径とが0.2mm以上4.0mm以下であることが挙げられる。
上記コア片は、第一つなぎ目と第二つなぎ目の曲げ半径が0.2mm以上であることで、コア片の製造時に金型への負荷を低減できる。上記コア片は、第一つなぎ目と第二つなぎ目の曲げ半径が4.0mm以下であることで、ステータを構築する際、コイルを巻き易いため、コイルの巻き数を増やし易い。
(16)上記(8)から上記(15)のいずれか一つのコア片の一形態として、前記第二部材及び前記第三部材の各々は、互いに向かい合う側とは反対側に配置される第一端面を有し、前記第二部材及び前記第三部材の各々において、前記外周面と前記第一端面との角部、及び前記内周面と前記第一端面との角部が面取りされていることが挙げられる。
上記コア片は、上記角部が面取されていることで、上記角部が損傷し難い。
(17)上記(8)から上記(16)のいずれか一つのコア片の一形態として、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々における前記外周面の合計面積は、前記第一部材、前記第二部材、及び前記第三部材の各々における前記内周面の合計面積に対して1倍超4倍以下であることが挙げられる。
上記コア片は、外周面の合計面積が内周面の合計面積に対して1倍超であることで、環状に配置し易く、ステータコアを構築し易い。上記コア片は、外周面の合計面積が内周面の合計面積に対して4倍以下であることで、製造し易い。内周面の合計面積の割合が比較的多いことで、金型からコア片を抜き出す際、下パンチでコア片を押し出す面積が広い。そのため、金型からコア片を抜き出す際のコア片の損傷を抑制し易い。
(18)上記(8)から上記(17)のいずれか一つのコア片の一形態として、前記コア片を前記第一側面の前記第二平行面に沿った仮想面と前記第二側面の前記第二平行面に沿った仮想面とで3分割した部位のうち、前記周方向の第一方向側の第一部位及び前記周方向の第二方向側の第二部位と、前記第一部位と前記第二部位との間の第三部位との相対密度の差が5.0%以下であることが挙げられる。
上記コア片は、相対密度の差が小さいため、コア片内で磁気特性などの物理的特性が実質的に均一である。
(19)上記(7)から上記(18)コア片の一形態として、前記第一部材と前記第二部材と前記第三部材のうち、相対密度の最も大きな部材と相対密度の最も小さな部材との相対密度の差が5%以下であることが挙げられる。
上記コア片は、相対密度の差が小さいため、コア片内で磁気特性などの物理的特性が実質的に均一である。
(20)本開示の一態様に係るステータコアは、アキシャルギャップ型の回転電機のステータコアであって、環状に配置される複数のコア片を有し、前記複数のコア片の各々が上記(1)から上記(19)のいずれか1つのコア片である。
上記ステータコアは、上記コア片を備えていることで、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。
(21)上記ステータコアの一形態として、前記複数のコア片の各々における前記軸方向の第一の端部側の面と第二の端部側の面との間の長さのばらつきが、0.1mm以下であることが挙げられる。
上記ステータコアは、上記長さのばらつきが非常に小さい。そのため、上記ステータコアは、騒音や振動の小さいアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。その理由は、次の通りである。アキシャルギャップ型の回転電機は、上述したようにステータとロータとが向かい合って配置される。ステータは、ステータコアの各コア片の第一部材にコイルが配置されて構成される。ステータコアの上記長さのばらつきが小さいことで、ステータとロータとの間隔のばらつきが小さい。上記間隔のばらつきが小さいことで、トルクリップルが小さくなる。トルクリップルが小さいことで、騒音や振動が増加し難い。
(22)本開示の一態様に係るステータは、アキシャルギャップ型の回転電機のステータであって、上記(20)又は上記(21)のステータコアと、前記ステータコアにおける前記第一部材の各々に配置されるコイルと、を備えている。
上記ステータは、上記ステータコアを備えていることで、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できる。
(23)本開示の一態様に係る回転電機は、ロータとステータとを備えているアキシャルギャップ型の回転電機であって、前記ステータが上記(22)のステータである。
上記回転電機は、上記ステータを備えていることで、磁気特性に優れる。
(24)上記回転電機の一形態として、前記回転電機の磁気抵抗に占める前記コア片の第一磁気抵抗の割合は、2%以上であり、前記第一磁気抵抗は、前記コア片のうち前記第二部材を除いた領域の磁気抵抗であることが挙げられる。
上述したように、上記コア片の第一部材の磁気抵抗が従来のコア片の第一部材の磁気抵抗よりも小さい。そのため、上記第一磁気抵抗の割合が高いほど、上記コア片を備える上記回転電機は、従来のコア片を備える回転電機に比較して磁気特性に優れる。アキシャルギャップ型の回転電機の磁気抵抗については後述する。
(25)本開示の一態様に係るコア片の製造方法は、環状に配置されてアキシャルギャップ型の回転電機のステータコアを構築するコア片の製造方法であって、球形状の複数の軟磁性粒子を含む原料粉末を金型内に充填する工程と、前記金型内の前記原料粉末を圧縮して成形体とする工程と、を備え、前記コア片は、前記ステータコアの軸方向に延びている柱状の第一部材と、前記第一部材における前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に設けられている板状の第二部材と、を備え、前記原料粉末を圧縮する方向は、前記ステータコアの径方向に沿った方向である。
上記コア片の製造方法は、球形状の軟磁性粒子を用いて、原料粉末を圧縮する方向をステータコアの径方向とすることで、上述の本開示の一態様に係るコア片を製造できる。そのため、上記コア片の製造方法は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機を構築できるコア片を製造できる。
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
《実施形態1》
図1から図11を参照して、実施形態1に係るコア片1を説明する。本形態のコア片1は、図16を参照して後述するように、環状に配置されてステータコア7を構築する。このステータコア7は、詳細は後述するものの、図18、図19を参照して後述するアキシャルギャップ型の回転電機9に用いられる。本形態のコア片1は、図1に示すように、柱状の第一部材10と板状の第二部材20とを備えている。第一部材10は、ステータコア7の軸方向に延びる。第二部材20は、第一部材10における上記軸方向の第一の端部側に設けられている。本形態のコア片1の特徴の一つは、以下の構成(a)から構成(c)の全てを満たしている点にある。
図1から図11を参照して、実施形態1に係るコア片1を説明する。本形態のコア片1は、図16を参照して後述するように、環状に配置されてステータコア7を構築する。このステータコア7は、詳細は後述するものの、図18、図19を参照して後述するアキシャルギャップ型の回転電機9に用いられる。本形態のコア片1は、図1に示すように、柱状の第一部材10と板状の第二部材20とを備えている。第一部材10は、ステータコア7の軸方向に延びる。第二部材20は、第一部材10における上記軸方向の第一の端部側に設けられている。本形態のコア片1の特徴の一つは、以下の構成(a)から構成(c)の全てを満たしている点にある。
(a)第一部材10と第二部材20とが特定の方向に圧縮されて一体成形された圧粉成形体で構成されている。
(b)図7に示す第一部材10の第一断面において、図8に示す軟磁性粒子40の第一平均アスペクト比が特定の範囲を満たしている。
(c)図5に示す第二部材20の第二断面において、図9に示す軟磁性粒子40の第二平均アスペクト比が特定の範囲を満たしている。
第一部材10と第二部材20とが一体成形されたとは、ねじなどを用いた機械的な接続や接着剤などによる接着がされることなく、成形によって第一部材10と第二部材20とが一体になった状態をいう。
(b)図7に示す第一部材10の第一断面において、図8に示す軟磁性粒子40の第一平均アスペクト比が特定の範囲を満たしている。
(c)図5に示す第二部材20の第二断面において、図9に示す軟磁性粒子40の第二平均アスペクト比が特定の範囲を満たしている。
第一部材10と第二部材20とが一体成形されたとは、ねじなどを用いた機械的な接続や接着剤などによる接着がされることなく、成形によって第一部材10と第二部材20とが一体になった状態をいう。
本形態では、コア片1は、第一部材10及び第二部材20に加えて、板状の第三部材30を備えている。第三部材30は、第一部材10における上記軸方向の第二の端部側に設けられている。このコア片1は、第一部材10と第二部材20と第三部材30とが一体成形された圧粉成形体で構成されている。第一部材10と第二部材20と第三部材30とが一体成形されたとは、上述したように、ねじなどを用いた機械的な接続や接着剤などによる接着がされることなく、成形によって第一部材10と第二部材20と第三部材30とが一体になった状態をいう。なお、図15を参照して後述するように、コア片1は、第一部材10と第二部材20とを備えていれば、第三部材30を備えていなてくもよい。
コア片1におけるステータコア7の径方向に沿った方向をX軸方向とする。
コア片1におけるステータコア7の軸方向に沿った方向をZ軸方向とする。
コア片1のX軸方向及びZ軸方向の両方に直交する方向をY軸方向とする。
X軸方向のうち、コア片1におけるステータコア7の内周側をX1方向、ステータコア7の外周側をX2方向とする。
Z軸方向のうち、コア片1における第一部材10に対する第二部材20側をZ1方向、第一部材10に対する第三部材30側をZ2方向とする。
Z1方向が、第一部材10の第一の端部側である。
Z2方向が、第一部材10の第二の端部側である。
Y軸方向のうち、コア片1におけるステータコア7の第一の方向側をY1方向、ステータコア7の第二の方向側をY2方向とする。
コア片1におけるステータコア7の軸方向に沿った方向をZ軸方向とする。
コア片1のX軸方向及びZ軸方向の両方に直交する方向をY軸方向とする。
X軸方向のうち、コア片1におけるステータコア7の内周側をX1方向、ステータコア7の外周側をX2方向とする。
Z軸方向のうち、コア片1における第一部材10に対する第二部材20側をZ1方向、第一部材10に対する第三部材30側をZ2方向とする。
Z1方向が、第一部材10の第一の端部側である。
Z2方向が、第一部材10の第二の端部側である。
Y軸方向のうち、コア片1におけるステータコア7の第一の方向側をY1方向、ステータコア7の第二の方向側をY2方向とする。
[第一部材]
第一部材10は、Z軸方向に延びる柱状の部材である。第一部材10は、コア片1がアキシャルギャップ型の回転電機9のうちダブルステータ・シングルロータ形態に備わるステータコア7を構築する場合、又はアキシャルギャップ型の回転電機9のうちシングルステータ・ダブルロータ形態のステータコア7を構築する場合のいずれの場合においてもティースを構成する。ダブルステータ・シングルロータ形態のアキシャルギャップ型の回転電機9は、図18に示すように、一つのロータ90が二つのステータ8で挟まれるように組み付けられる。シングルステータ・ダブルロータ形態のアキシャルギャップ型の回転電機9は、図19に示すように、一つのステータ8が二つのロータ90で挟まれるように組み付けられる。以下、説明の便宜上、ダブルステータ・シングルロータをDS/SRと称し、シングルステータ・ダブルロータをSS/DRと称することがある。
第一部材10は、Z軸方向に延びる柱状の部材である。第一部材10は、コア片1がアキシャルギャップ型の回転電機9のうちダブルステータ・シングルロータ形態に備わるステータコア7を構築する場合、又はアキシャルギャップ型の回転電機9のうちシングルステータ・ダブルロータ形態のステータコア7を構築する場合のいずれの場合においてもティースを構成する。ダブルステータ・シングルロータ形態のアキシャルギャップ型の回転電機9は、図18に示すように、一つのロータ90が二つのステータ8で挟まれるように組み付けられる。シングルステータ・ダブルロータ形態のアキシャルギャップ型の回転電機9は、図19に示すように、一つのステータ8が二つのロータ90で挟まれるように組み付けられる。以下、説明の便宜上、ダブルステータ・シングルロータをDS/SRと称し、シングルステータ・ダブルロータをSS/DRと称することがある。
図3に示すように、コア片1の第一高さH1に占める第二高さH10の割合は、例えば、80%以上が挙げられる。第一高さH1及び第二高さH10はいずれも、Z軸方向の長さである。第一高さH1は、コア片1全体の長さ、即ち本形態では後述する第二部材20の第一端面26と第三部材30の第一端面36との間の長さである。第二高さH10は、第二部材を除いた領域の長さ、即ち本形態では第一部材10及び第三部材30の合計高さである。具体的には第二高さH10は、後述する第二部材20の第二端面27と第三部材30の第一端面36との間の長さである。上記割合が大きいほど、コア片1が上記構成(b)を満たすことによる効果を得易い。この効果については後述する。上記割合は、更に82%以上が挙げられ、特に85%以上が挙げられる。上記割合の上限は、例えば、95%が挙げられる。即ち、上記割合は、80%以上95%以下が挙げられ、更に82%以上93%以下が挙げられ、特に85%以上90%以下が挙げられる。
第一部材10の形状は、例えば、角柱状や円柱状が挙げられる。角柱状は、Z軸方向に直交する平面で切断した断面形状が四角形の四角柱状などが挙げられる。四角柱状としては、上記断面形状が台形状である台形柱状が挙げられる。上記断面は、Z軸方向に一様であることが挙げられる。「台形状」とは、幾何学上の台形だけでなく、本例のように角部に丸みを有している形状を含めて、実質的に台形とみなされる範囲を含む。「台形状」には、等脚台形状のように両脚の長さが互いに同じ台形の他、直角台形状など両脚の長さが互いに異なる台形が含まれる。この点は、後述する第二部材20、及び第三部材30でも同様である。
本形態の第一部材10の形状は、図1、図4に示すように、上記断面形状が台形状である台形柱状である。上記断面形状は、X2方向側の辺の長さが長く、X1方向側の辺の長さが短い。第一部材10の上記断面形状は、Z軸方向に一様である。第一部材10の形状が台形柱状であれば、断面積を大きく確保し易い。また、コア片1のデッドスペースを低減し易く、占積率が高いステータ8を構築し易い。
第一部材10は、図1、図3に示すように、第二部材20と第三部材30とにつらなっている周面11を有している。図1、図3に示す第一部材10の周面11は、図4に示すように外周面12と内周面13と第一側面14aと第二側面14bとを有している。外周面12は、X2方向側に位置している。内周面13は、X1方向側に位置している。第一側面14aと第二側面14bとは、コア片1におけるステータコア7の周方向の互いに離れる側に位置している。即ち、第一側面14aは、コア片1におけるステータコア7の周方向の第一方向側に位置している。第二側面14bは、コア片1におけるステータコア7の周方向の第二方向側に位置している。外周面12、内周面13、第一側面14a、及び第二側面14bの位置関係は、後述する第二部材20、及び第三部材30でも同様である。
外周面12は、第一側面14aの外周側縁と第二側面14bの外周側縁とにつらなっている。内周面13は、第一側面14aの内周側縁と第二側面14bの内周側縁とにつらなっている。即ち、第一側面14aと第二側面14bとは、外周面12と内周面13とにつらなっている。
外周面12における第一側面14aと第二側面14bとの間の長さは、内周面13における第一側面14aと第二側面14bとの間の長さよりも長い。外周面12は、本形態ではX2方向側に向かって凸となる湾曲面を有している。なお、外周面12は、平面で構成されていてもよい。内周面13は、本形態ではX1方向側に向かって凸となる湾曲面を有している。なお、内周面13は、X2方向側に向かって凸となる湾曲面を有していてもよいし、平面で構成されていてもよい。外周面12と内周面13の曲げ半径は、互いに同一であってもよいし互いに異なっていてもよい。
第一側面14aと第二側面14bの各々は、第一平行面141と第二平行面142と第一傾斜面143とを有している。第一側面14aと第二側面14bの第一平行面141同士は平行である。第一側面14aと第二側面14bの第二平行面142同士は平行である。第一側面14aの第一平行面141と第一側面14aの第二平行面142とは平行である。第一平行面141と第二平行面142とは、コア片1におけるX軸方向に平行な面である。X軸方向とは、ステータコア7の中心を通ってコア片1をステータコア7の周方向に二等分する直線に沿った方向をいう。第一平行面141は、外周面12につらなっている。第二平行面142は、内周面13につらなっている。第一傾斜面143は、第一平行面141と第二平行面142とにつらなっている。
第一平行面141と第二平行面142のX軸方向に沿った長さは、コア片1のサイズなどによるものの、例えば、0.3mm以上25mm以下であることが好ましい。上記下限値以上であれば、図11を参照して後述する下パンチ55とダイ50との接触に伴う金型5の損傷を抑制できる。このコア片1の製造方法は後述するものの、上記下限値以上であれば、コア片1を構成する原料粉末に圧力を十分に付加できるからである。上記上限値以下であれば、第一部材10の断面積を大きくすることができるため、アキシャルギャップ型の回転電機9におけるトルクの向上や鉄損の抑制できる。第一平行面141と第二平行面142のX軸方向に沿った長さは、更に、0.4mm以上20mm以下であることが好ましく、特に0.5mm以上15mm以下であることが好ましい。第一部材10の第一側面14a及び第二側面14bの各々における第一平行面141と第二平行面142のX軸方向に沿った長さの上述した好適な範囲は、後述する第二部材20の第一側面24a及び第二側面24bの各々における第一平行面241と第二平行面242、第三部材30の第一側面34a及び第二側面34bの各々における第一平行面341と第二平行面342でも同様である。
図4に示すように、第一傾斜面143の第一傾斜角度θ11及び第二傾斜角度θ12は、例えば、5°以上20°以下が好ましい。第一傾斜角度θ11及び第二傾斜角度θ12が5°以上20°以下であれば、第一部材10の周面11に後述する巻線を巻回し易いため、図16に示すステータコア7を構築し易い。第一傾斜角度θ11及び第二傾斜角度θ12は、更に、5.5°以上18°以下が好ましく、特に6°以上16°以下が好ましい。第一傾斜角度θ11と第二傾斜角度θ12とは、同じ角度であることが好ましいものの、異なっていてもよい。第一傾斜角度θ1は、第一側面14aにおける第一平行面141の延長面E11と第一傾斜面143との間のなす角をいう。第二傾斜角度θ12は、第二側面14bにおける第一平行面141の延長面E12と第一傾斜面143との間のなす角をいう。
[第二部材]
第二部材20は、図1、図3に示すように、第一部材10のZ軸方向の第一の端部側に設けられている板状の部材である。第二部材20は、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、ヨークを構成する。第二部材20は、コア片1がSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、つば部を構成する。
第二部材20は、図1、図3に示すように、第一部材10のZ軸方向の第一の端部側に設けられている板状の部材である。第二部材20は、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、ヨークを構成する。第二部材20は、コア片1がSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、つば部を構成する。
第二部材20の形状は、本形態では台形板状である。台形板状は、第二部材20をZ軸方向に直交する平面で切断した断面形状が台形状である。上記断面は、Z軸方向に一様であることが挙げられる。なお、第二部材20の形状は、コア片1がSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、矩形板状であってもよい。
第二部材20は、図1から図3に示すように、突出部21を有している。突出部21は、第一部材10の周面11よりも外方に張り出している。突出部21は、第一部材10の周面11の一部において、第一部材10の周面11よりも外方に突出していてもよいし、第一部材10の周方向の全周において、第一部材10の周面11よりも外方に突出していてもよい。突出部21は、本形態では、第一突出部211と第二突出部212とを有している。第一突出部211は、ステータコア7の周方向の第一方向側に張り出している。第二突出部212は、ステータコア7の周方向の第二方向側に張り出している。なお、突出部21は、第一突出部211及び第二突出部212を有さず、X1方向側に張り出している部分、及びX2方向側に張り出している部分を有していてもよい。突出部21は、第一突出部211及び第二突出部212に加えて、X1方向側に張り出している部分、及びX2方向側に張り出している部分を有していてもよい。この場合、突出部21は、環状に設けられる。
第二部材20の第一突出部211及び第二突出部212の突出長さは、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、後述する第三部材30の第一突出部211及び第二突出部212の突出長さよりも長い。第二部材20の第一突出部211及び第二突出部212の突出長さは、コア片1がSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、第三部材30の第一突出部211及び第二突出部212の突出長さと同じとすることが挙げられる。突出長さとは、第一部材10の周面11に対して直交する方向に沿った長さをいう。周面11が曲面を有する場合には、突出長さとは、曲面の法線方向に沿った長さをいう。
第二部材20は、図3,図5に示すように、外周面22、内周面23、第一側面24a、第二側面24b、第一端面26、及び第二端面27を有している。外周面22、内周面23、第一側面24a、及び第二側面24bの位置関係は、上述の通り、第一部材10における各面の位置関係と同様である。第一端面26と第二端面27とは互いに向かい合う位置に配置されている。第一端面26は、Z1方向側に位置している。第一端面26は、第二部材20のZ1方向側に位置している。第二端面27は、Z2方向側に位置している。第二端面27は、第二部材20における第一部材10側に位置している。第一端面26及び第二端面27の位置関係は、後述する第三部材30でも同様である。
外周面22は、第一側面24aの外周側縁と、第二側面24bの外周側縁と、第一端面26の外周側縁と、第二端面27の外周側縁とにつらなっている。第二部材20の外周面22は、第一部材10の外周面12につらなっている。内周面23は、第一側面24aの内周側縁と、第二側面24bの内周側縁と、第一端面26の内周側縁と、第二端面27の内周側縁とにつらなっている。第二部材20の内周面23は、第一部材10の内周面13につらなっている。第一側面24aと第二側面24bとは、外周面22と内周面23とにつらなっている。第一端面26は、外周面22と、第一側面24aと、第二側面24bと、内周面23とにつらなっている。第二端面27は、外周面22と、第一側面24aと、第二側面24bと、内周面23と、第一部材10の周面11とにつらなっている。
外周面22における第一側面24aと第二側面24bとの間の長さは、内周面23における第一側面24aと第二側面24bとの間の長さよりも長い。第二部材20の外周面22における第一側面24aと第二側面24bとの間の長さは、第一部材10の周面11における第一側面14aと第二側面14bとの間の長さよりも長い。第二部材20における内周面23における第一側面24aと第二側面24bとの間の長さは、第一部材10における内周面13における第一側面14aと第二側面14bとの間の長さと同じである。
外周面22は、本形態ではX2方向側に向かって凸となる湾曲面を有している。なお、外周面22は、平面で構成されていてもよい。内周面23は、本形態ではX1方向側に向かって凸となる湾曲面を有している。なお、内周面23は、X2方向側に向かって凸となる湾曲面を有していてもよいし、平面で構成されていてもよい。外周面22と内周面23の曲げ半径は、互いに同一であってもよいし互いに異なっていてもよい。
第一側面24aと第二側面24bの各々は、第一平行面241と第二平行面242と第一傾斜面243とを有している。第一側面24aと第二側面24bの第一平行面241同士は平行である。第一側面24aと第二側面24bの第二平行面242同士は平行である。第一側面24aの第一平行面241と第一側面24aの第二平行面242とは平行である。第一平行面241と第二平行面242とは、コア片1のX軸方向に平行な面である。第一平行面241は、外周面22につらなっている。第二平行面242は、内周面23につらなっている。第一傾斜面243は、第一平行面241と第二平行面242とにつらなっている。
図5に示すように、第一傾斜面243の第一傾斜角度θ21及び第二傾斜角度θ22は、例えば、5°以上20°以下が好ましい。第一傾斜角度θ21及び第二傾斜角度θ22が5°以上20°以下であれば、コア片1を環状に配置し易く、ステータコア7を構築し易い。第一傾斜角度θ21及び第二傾斜角度θ22は、更に、5.5°以上18°以下が好ましく、特に6°以上16°以下が好ましい。第一傾斜角度θ21と第二傾斜角度θ22とは、同じ角度であることが好ましいものの、異なっていてもよい。第一傾斜角度θ21は、第一側面24aにおける第一平行面241の延長面E21と第一傾斜面243との間のなす角をいう。第二傾斜角度θ22は、第二側面24bにおける第一平行面241の延長面E22と第一傾斜面243との間のなす角をいう。
コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、ステータコア7の周方向に隣り合う第一のコア片1と第二のコア片1とは、第一のコア片1の第二部材20における第一側面24aと第二のコア片1の第二部材20における第二側面24bとが接触する。この場合、第一側面24aにおける第一傾斜面243は、第一仮想面V21よりも外方に張り出している部分244を有していることが好ましい。第二側面24bにおける第一傾斜面243は、第二仮想面V22よりも外方に張り出している部分244を有していることが好ましい。
第一仮想面V21は、第一突出部211の第一側面24aにおいて、第一の接続箇所と第二の接続箇所とを結ぶ平面である。第一側面24aにおける第一の接続箇所は、第一側面24aの第一平行面241と第一傾斜面243との接続箇所である。第一側面24aにおける第二の接続箇所は、第一側面24aの第二平行面242と内周面23との接続箇所である。第二仮想面V22は、第二突出部212の第二側面24bにおいて、第一の接続箇所と第二の接続箇所とを結ぶ平面である。第二側面24bにおける第一の接続箇所は、第二側面24bの第一平行面241と第一傾斜面243との接続箇所である。第二側面24bにおける第二の接続箇所は、第二側面24bの第二平行面242と内周面23との接続箇所である。第一仮想面V21及び第二仮想面V22は、図5において、紙面斜め方向に延びる二点鎖線で示す。
第一側面24aと第二側面24bの各々における第一傾斜面243が張り出している部分244を有していることで、ステータコア7の磁路面積が大きくなり易い。その理由は、次の通りである。例えば、第一側面24aと第二側面24bの各々が、第一平行面241と第二平行面242と第一傾斜面243とを有し、第一傾斜面243が張り出している部分244を有さないコア片の場合は、次のようになる。そのコア片を環状に配置する際、ステータコア7の周方向に隣り合う第一のコア片の第一側面24aと第二のコア片の第二側面24bとを接触させようとすると、第一のコア片の第一の角部と、第二のコア片の第二の角部とが接触する。第一の角部は、第一側面24aと内周面23との角部である。第二の角部は、第二側面24bと内周面23との角部である。そのため、第一のコア片1の第一側面24aと第二のコア片の第二側面24bとを十分接触させられない。即ち、第一のコア片1の第一側面24aと第二のコア片の第二側面24bとの接触面積が減少する。
これに対して、上記コア片1は、第一側面24aが、第一平行面241と第二平行面242と第一傾斜面243とを有し、第一傾斜面243が第一仮想面V21よりも張り出している部分244を有している。また、上記コア片1は、第二側面24bが、第一平行面241と第二平行面242と第一傾斜面243とを有し、第一傾斜面243が第二仮想面V22よりも張り出している部分244を有している。このコア片1を環状に配置する際、第一のコア片1の第一側面24aと第二のコア片1の第二側面24bとを接触させても、第一のコア片1の上記第一の角部と、第二のコア片1の上記第二の角部とが接触することを防止できる。よって、第一のコア片1の第一側面24aと第二のコア片1の第二側面24bとを十分に接触させられる。即ち、第一のコア片1の第一側面24aと第二のコア片1の第二側面24bとの接触面積が増大する。
コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、上述したように、ステータコア7の周方向に隣り合う第一のコア片1と第二のコア片1とは、第一のコア片1の第二部材20における第一側面24aと第二のコア片1の第二部材20における第二側面24bとが接触する。この場合、コア片1の第一側面24aと第二側面24bの各々は、図3に示すように、互いに嵌め合い可能な段差240を有していることが好ましい。そうすれば、ステータコア7の磁路面積が大きくなり易い。ステータコア7の周方向に隣り合う第一のコア片1と第二のコア片1とを、第一のコア片1の第二部材20における第一突出部211の第一側面24aの段差240と第二のコア片1の第二部材20における第二突出部212の第二側面24bの段差240とで互いに嵌め合わせられる。そのため、第一のコア片1と第二のコア片1とを十分に接触させられるので、ステータコア7の周方向に隣り合うコア片1同士の接触面積を大きくできる。第一側面24aの段差240は、第一端面26側に設けられている。第一側面24aの段差240は、第一端面26から第二端面27に向かうにしたがって第一部材10の第一側面14aから遠ざかるように構成されている。一方、第二側面24bの段差240は、第二端面27側に設けられている。第二側面24bの段差240は、第二端面27から第一端面26に向かうにしたがって第一部材10の第二側面14bから遠ざかるように構成されている。
コア片1の第一側面24aは、図示を省略しているものの、段差ではなく、凹部及び凸部の少なくとも一方を有していてもよい。第二側面24bは、第一側面24aの凹部に対応する凸部及び第一側面24aの凸部に対応する凹部の少なくとも一方を有していてもよい。即ち、第一側面24aと第二側面24bとは、いずれも凹凸を有していてもよい。また、第一側面24aと第二側面24bのいずれか一方の側面は凹部のみを有し、他方の側面は凸部のみを有していてもよい。凹部と凸部の数や形状は、特に限定されない。
コア片1の第一側面24aと第二側面24bの各々は、図示を省略しているものの、段差や凹凸ではなく、互いに接する第二傾斜面を有していてもよい。例えば、第一側面24aの第二傾斜面は、第一端面26から第二端面27に向かうにしたがって外方側に傾斜することが挙げられる。そして、第二側面24bの第二傾斜面は、第二端面27から第一端面26に向かうにしたがって外方側に傾斜することが挙げられる。
コア片1がSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、コア片1同士を接触させることなく環状に配置する。この場合、第一側面24aと第二側面24bの各々は、互いに嵌め合い可能な段差240、凹部、凸部、及び第二傾斜面のいずれもなくてもよい。
第一側面24aと第一端面26との角部、第一側面24aと第二端面27との角部は、丸められている。第二側面24bと第一端面26との角部、第二側面24bと第二端面27との角部は、丸められている。
第一端面26は、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、平面で構成することが挙げられる。第一端面26は、コア片1がSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、平面で構成してもよいし、Z1方向側に向かって凸状に構成されていてもよい。このようなコア片1は、騒音や振動の小さいアキシャルギャップ型の回転電機9を構築できる。その理由は、次の通りである。SS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9は、図19に示すように、ステータ8とロータ90とが向かい合って配置される。ステータ8は、図17に示すように、ステータコア7とコイル80とを備えている。ステータコア7は、図16、図17に示すように、複数のコア片1を環状に配置して構成される。コイル80は、図17に示すように、各コア片1の第一部材10に配置される。コア片1の第二部材20の第一端面26が凸状に設けられていれば、図19に示すアキシャルギャップ型の回転電機9において、コア片1が受けるロータ90の磁石95の磁束の急激な変化が抑制され易い。そのため、コギングトルクが低減され易い。コギングトルクが小さいことで、騒音や振動が増加し難い。
第一端面26と内周面23との角部28と第一端面26と外周面22との角部28とは、面取りされていることが好ましい。これらの角部28は、面取りされていることで損傷し難い。これらの面取りは、C面取でもR面取でもよい。
角部28の面取り長さは、例えば、0.1mm以上0.5mm以下が好ましい。面取り長さとは、C面取の場合、角部28を斜辺とする直角三角形において、斜辺を除く2辺のうち、短い辺の長さをいう。面取り長さとは、R面取の場合、角部28の曲面と曲面につらなっている各面との変曲点同士を直線で結ぶ線分を斜辺とする直角三角形において、斜辺を除く2辺のうち、短い辺の長さをいう。面取り長さが上記範囲であることで、角部28が損傷し難い。面取り長さは、更に0.15mm以上0.45mm以下が好ましく、特に0.2mm以上0.4mm以下が好ましい。
[第三部材]
第三部材30は、図1、図3に示すように、第一部材10のZ軸方向の第二の端部側に設けられている板状の部材である。第三部材30は、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合とSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合のいずれの場合であっても、つば部を構成する。
第三部材30は、図1、図3に示すように、第一部材10のZ軸方向の第二の端部側に設けられている板状の部材である。第三部材30は、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合とSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合のいずれの場合であっても、つば部を構成する。
第三部材30の形状は、本形態では台形板状である。台形板状は、第三部材30をZ軸方向に直交する平面で切断した断面形状が台形状である。上記断面は、Z軸方向に一様であることが挙げられる。なお、第三部材30の形状は、矩形板状であってもよい。例えば、コア片1は、第一部材10が台形柱状で、第二部材20と第三部材30の少なくとも一方が矩形板状であってもよい。
第三部材30は、図1から図3に示すように、突出部31を有している。突出部31は、第一部材10の周面11よりも外方に張り出している。突出部31は、第一部材10の周面11の一部において、第一部材10の周面11よりも外方に突出していてもよいし、第一部材10の周方向の全周において、第一部材10の周面11よりも外方に突出していてもよい。突出部31は、本形態では、第一突出部311と第二突出部312とを有している。第一突出部311は、ステータコア7の周方向の第一方向側に張り出している。第二突出部312は、ステータコア7の周方向の第二方向側に張り出している。なお、突出部31は、第一突出部311及び第二突出部312を有さず、X1方向側に張り出している部分、及びX2方向側に張り出している部分の少なくとも一方を有していてもよい。突出部31は、第一突出部311及び第二突出部312に加えて、X1方向側に張り出している部分、及びX2方向側に張り出している部分を有していてもよい。この場合、突出部31は、環状に設けられる。
第三部材30の第一突出部311及び第二突出部312の突出長さは、上述したように、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、第二部材20の第一突出部311及び第二突出部312の突出長さよりも短い。第三部材30の第一突出部311及び第二突出部312の突出長さは、上述したように、コア片1がSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合、第二部材20の第一突出部211及び第二突出部212の突出長さと同じとすることが挙げられる。
第三部材30は、図6に示すように、外周面32、内周面33、第一側面34a、第二側面34b、第一端面36、及び第二端面37を有している。外周面32、内周面33、第一側面34a、及び第二側面34bの位置関係は、上述の通り、第一部材10における各面の位置関係と同様である。第一端面36及び第二端面37の位置関係は、上述の通り、第二部材20における各面の位置関係と同様である。
外周面32は、第一側面34aの外周側縁と、第二側面34bの外周側縁と、第一端面36の外周側縁と、第二端面37の外周側縁とにつらなっている。第三部材30の外周面32は、第一部材10の外周面12につらなっている。内周面33は、第一側面34aの内周側縁と、第二側面34bの内周側縁と、第一端面36の内周側縁と、第二端面37の内周縁側とにつらなっている。第三部材30の内周面33は、第一部材10の内周面13につらなっている。第一側面34aと第二側面34bとは、外周面32と内周面33とにつらなっている。第一端面36は、外周面32と、第一側面34aと、第二側面34bと、内周面33とにつらなっている。第二端面37は、外周面32と、第一側面34aと、第二側面34bと、内周面33と、第一部材10の周面11とにつらなっている。
外周面32における第一側面34aと第二側面34bとの間の長さは、内周面33における第一側面34aと第二側面34bとの間の長さよりも長い。第三部材30の外周面32における第一側面34aと第二側面34bとの間の長さは、第一部材10の外周面12における第一側面14aと第二側面14bとの間の長さよりも長い。第三部材30の外周面32における第一側面34aと第二側面34bとの間の長さは、第二部材20の外周面22における第一側面24aと第二側面24bとの間の長さよりも短い。第三部材30の内周面33における第一側面34aと第二側面34bとの間の長さは、第一部材10の内周面13における第一側面14aと第二側面14bとの間の長さと同じである。即ち、第一部材10の内周面13における第一側面14aと第二側面14bとの間の長さ、第二部材20の内周面23における第一側面24aと第二側面24bとの間の長さ、及び第三部材30の内周面33における第一側面34aと第二側面34bとの間の長さは互いに同一である。
外周面32は、本形態ではX2方向側に向かって凸となる湾曲面を有している。なお、外周面32は、平面で構成されていてもよい。内周面33は、本形態ではX1方向側に向かって凸となる湾曲面を有している。なお、内周面33は、X2方向側に向かって凸となる湾曲面を有していてもよいし、平面で構成されていてもよい。外周面32と内周面33の曲げ半径は、互いに同一であってもよいし互いに異なっていてもよい。
外周面12と外周面22と外周面32のうち、少なくとも2つの外周面の曲げ半径は同一であってもよい。勿論、外周面12と外周面22と外周面32の曲げ半径が全て同一であってもよい。外周面12と外周面22と外周面32の曲げ半径は、全て異なっていてもよい。内周面13と内周面23と内周面33のうち、少なくとも2つの内周面の曲げ半径は同一であってもよい。勿論、内周面13と内周面23と内周面33の曲げ半径が全て同一であってもよい。内周面13と内周面23と内周面33の曲げ半径は、全て異なっていてもよい。
第一側面34aと第二側面34bの各々は、第一平行面341と第二平行面342と第一傾斜面343とを有している。第一側面34aと第二側面34bの第一平行面341同士は平行である。第一側面34aと第二側面34bの第二平行面342同士は平行である。第一側面34aの第一平行面341と第一側面34aの第二平行面342とは平行である。第一平行面341と第二平行面342とは、コア片1のX軸方向に平行な面である。第一平行面341は、外周面32につらなっている。第二平行面342は、内周面33につらなっている。第一傾斜面343は、第一平行面341と第二平行面342とにつらなっている。
図6に示すように、第一傾斜面343の第一傾斜角度θ31及び第二傾斜角度θ32は、例えば、5°以上20°以下が好ましい。第一傾斜角度θ31及び第二傾斜角度θ32が5°以上20°以下であれば、コア片1の密度のばらつきを抑制できる。第一傾斜角度θ31及び第二傾斜角度θ32は、更に、5.5°以上18°以下が好ましく、特に6°以上16°以下が好ましい。第一傾斜角度θ31と第二傾斜角度θ32とは、同じ角度であることが好ましいものの、異なっていてもよい。第一傾斜角度θ31は、第一側面34aにおける第一平行面341の延長面E31と第一傾斜面343との間のなす角をいう。第二傾斜角度θ32は、第二側面34bにおける第一平行面341の延長面E32と第一傾斜面343との間のなす角をいう。
第一傾斜角度θ11と第一傾斜角度θ21と第一傾斜角度θ31のうち、少なくとも2つの傾斜角度は同一であってもよい。第二傾斜角度θ12と第二傾斜角度θ22と第二傾斜角度θ32のうち、少なくとも2つの傾斜角度は同一であってもよい。勿論、第一傾斜角度θ11と第一傾斜角度θ21と第一傾斜角度θ31が全て同一であってもよい。第二傾斜角度θ12と第二傾斜角度θ22と第二傾斜角度θ32が全て同一であってもよい。なお、第一傾斜角度θ11と第一傾斜角度θ21と第一傾斜角度θ31は、全て異なっていてもよい。第二傾斜角度θ12と第二傾斜角度θ22と第二傾斜角度θ32は、全て異なっていてもよい。
第一側面34aと第一端面36との角部、第一側面34aと第二端面37との角部は、丸められている。第二側面34bと第一端面36との角部、第二側面34bと第二端面37との角部は、丸められている。
第一端面36は、コア片1がDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合とSS/DR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に備わるステータコア7を構築する場合のいずれの場合であっても、図3の実線で示すように平面で構成してもよいし、図3の二点鎖線で示すようにZ2方向側に向かって凸状に構成されていてもよい。第一端面36が凸状に構成されていれば、騒音や振動の小さいアキシャルギャップ型の回転電機9を構築できる。その理由は、次の通りである。アキシャルギャップ型の回転電機9は、図18又は図19に示すように、ステータ8とロータ90とが向かい合って配置されている。ステータ8は、図17に示すように、ステータコア7とコイル80とを備えている。ステータコア7は、図16、図17に示すように、複数のコア片1を環状に配置して構成される。コイル80は、図17に示すように、各コア片1の第一部材10に配置される。図3の二点鎖線で示すようにコア片1の第三部材30の第一端面36が凸状に設けられていることで、図18、図19に示すアキシャルギャップ型の回転電機9において、コア片1が受けるロータ90の磁石95の磁束の急激な変化が抑制され易い。そのため、コギングトルクが低減され易い。コギングトルクが小さいことで、騒音や振動が増加し難い。
第一端面36と外周面32との角部38と、第一端面36と内周面33との角部38とは、面取りされていることが好ましい。これらの角部38は、面取りされていることで損傷し難い。これらの面取りは、C面取でもR面取でもよい。角部38の面取り長さは、角部28の面取り長さと同様、例えば、0.1mm以上0.5mm以下が好ましく、更に0.15mm以上0.45mm以下が好ましく、特に0.2mm以上0.4mm以下が好ましい。
[つなぎ目]
第二部材20の突出部21と第一部材10の周面11との第一つなぎ目と、第三部材30の突出部31と第一部材10の周面11との第二つなぎ目とは、図3に示すように、丸められている。本形態では、第一つなぎ目は、第二部材20の第一突出部211と第一部材10の周面11とのつなぎ目と、第二部材20の第二突出部212と第一部材10の周面11とのつなぎ目とを有している。これらのつなぎ目が丸められている。第二つなぎ目は、第三部材30の第一突出部311と第一部材10の周面11とのつなぎ目と、第三部材30の第二突出部312と第一部材10の周面11とのつなぎ目とを有している。これらのつなぎ目が丸められている。各つなぎ目が丸められた形状であることで、上記つなぎ目を起点にコア片1が損傷し難い。
第二部材20の突出部21と第一部材10の周面11との第一つなぎ目と、第三部材30の突出部31と第一部材10の周面11との第二つなぎ目とは、図3に示すように、丸められている。本形態では、第一つなぎ目は、第二部材20の第一突出部211と第一部材10の周面11とのつなぎ目と、第二部材20の第二突出部212と第一部材10の周面11とのつなぎ目とを有している。これらのつなぎ目が丸められている。第二つなぎ目は、第三部材30の第一突出部311と第一部材10の周面11とのつなぎ目と、第三部材30の第二突出部312と第一部材10の周面11とのつなぎ目とを有している。これらのつなぎ目が丸められている。各つなぎ目が丸められた形状であることで、上記つなぎ目を起点にコア片1が損傷し難い。
第一つなぎ目の曲げ半径と第二つなぎ目の曲げ半径は、0.2mm以上4.0mm以下が好ましい。第一つなぎ目と第二つなぎ目の曲げ半径が0.2mm以上であることで、コア片1の製造時に金型への負荷が少ない。第一つなぎ目と第二つなぎ目の曲げ半径が4.0mm以下であることで、図17を参照して後述するステータ8を構築する際、コイル80を巻き易いため、コイル80の巻き数を増やし易い。第一つなぎ目の曲げ半径と第二つなぎ目の曲げ半径は、更に0.3mm以上3.0mm以下が好ましく、特に0.5mm以上2.0mm以下が好ましい。第一つなぎ目の曲げ半径と第二つなぎ目の曲げ半径とは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
[面積比]
第一部材10、第二部材20、及び第三部材30の各々における外周面12,22,32の合計面積は、第一部材10、第二部材20、及び第三部材30の各々における内周面13,23,33の合計面積に対して1倍超4倍以下であることが好ましい。外周面12,22,32の合計面積が内周面13,23,33の合計面積に対して1倍超のコア片1は、環状に配置し易く、ステータコア7を構築し易い。外周面12,22,32の合計面積が内周面13,23,33の合計面積に対して4倍以下のコア片1は、製造し易い。内周面13,23,33の合計面積の割合が比較的多いことで、金型5からコア片1を抜き出す際、下パンチ55で押し出す面積が広い。そのため、金型5からコア片1を抜き出す際のコア片1の損傷を抑制し易い。外周面12,22,32の合計面積は、内周面13,23,33の合計面積に対して更に1.2倍以上3.8倍以下が好ましく、特に1.5倍以上3.5倍以下が好ましい。
第一部材10、第二部材20、及び第三部材30の各々における外周面12,22,32の合計面積は、第一部材10、第二部材20、及び第三部材30の各々における内周面13,23,33の合計面積に対して1倍超4倍以下であることが好ましい。外周面12,22,32の合計面積が内周面13,23,33の合計面積に対して1倍超のコア片1は、環状に配置し易く、ステータコア7を構築し易い。外周面12,22,32の合計面積が内周面13,23,33の合計面積に対して4倍以下のコア片1は、製造し易い。内周面13,23,33の合計面積の割合が比較的多いことで、金型5からコア片1を抜き出す際、下パンチ55で押し出す面積が広い。そのため、金型5からコア片1を抜き出す際のコア片1の損傷を抑制し易い。外周面12,22,32の合計面積は、内周面13,23,33の合計面積に対して更に1.2倍以上3.8倍以下が好ましく、特に1.5倍以上3.5倍以下が好ましい。
[材質]
圧粉成形体は、図8、図9に示すように、複数の軟磁性粒子40を有している。圧粉成形体は、複数の被覆軟磁性粒子4の集合体で構成されていることが好ましい。被覆軟磁性粒子4は、軟磁性粒子40と、軟磁性粒子40の表面を覆う絶縁被覆41とを有している。絶縁被覆41が形成されていれば、絶縁被覆41により軟磁性粒子40間の電気的絶縁を確保し易い。そのため、渦電流損に起因する圧粉成形体の鉄損を低減できる。軟磁性粒子40の材質は、純鉄又は鉄基合金が挙げられる。純鉄は、Fe(鉄)の純度が99質量%以上のものをいう。鉄基合金は、Si(シリコン)及びAl(アルミニウム)の少なくとも一方の元素を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる。鉄基合金は、Fe-Si系合金、Fe-Al系合金、及びFe-Si-Al系合金からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。Fe-Si系合金としては、例えば、ケイ素鋼が挙げられる。Fe-Si-Al系合金としては、例えば、センダストが挙げられる。上記材質は比較的軟質であるため、圧粉成形体の成形時に軟磁性粒子40が変形し易い。そのため、コア片1が高密度で寸法精度に優れる。絶縁被覆41としては、例えば、リン酸塩被覆やシリカ被覆などが挙げられる。
圧粉成形体は、図8、図9に示すように、複数の軟磁性粒子40を有している。圧粉成形体は、複数の被覆軟磁性粒子4の集合体で構成されていることが好ましい。被覆軟磁性粒子4は、軟磁性粒子40と、軟磁性粒子40の表面を覆う絶縁被覆41とを有している。絶縁被覆41が形成されていれば、絶縁被覆41により軟磁性粒子40間の電気的絶縁を確保し易い。そのため、渦電流損に起因する圧粉成形体の鉄損を低減できる。軟磁性粒子40の材質は、純鉄又は鉄基合金が挙げられる。純鉄は、Fe(鉄)の純度が99質量%以上のものをいう。鉄基合金は、Si(シリコン)及びAl(アルミニウム)の少なくとも一方の元素を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる。鉄基合金は、Fe-Si系合金、Fe-Al系合金、及びFe-Si-Al系合金からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。Fe-Si系合金としては、例えば、ケイ素鋼が挙げられる。Fe-Si-Al系合金としては、例えば、センダストが挙げられる。上記材質は比較的軟質であるため、圧粉成形体の成形時に軟磁性粒子40が変形し易い。そのため、コア片1が高密度で寸法精度に優れる。絶縁被覆41としては、例えば、リン酸塩被覆やシリカ被覆などが挙げられる。
[軟磁性粒子の形状]
圧粉成形体は、複数の軟磁性粒子40を有している軟磁性粉末を圧縮成形したものである。或いは、圧粉成形体は、複数の被覆軟磁性粒子4を有している被覆軟磁性粉末を圧縮成形したものである。即ち、軟磁性粒子40の形状は、扁平形状である。軟磁性粒子40は、後述する第一部材10の第一断面、第二部材20の第二断面、及び第三部材30の第3断面において、長軸と短軸とを有している。
圧粉成形体は、複数の軟磁性粒子40を有している軟磁性粉末を圧縮成形したものである。或いは、圧粉成形体は、複数の被覆軟磁性粒子4を有している被覆軟磁性粉末を圧縮成形したものである。即ち、軟磁性粒子40の形状は、扁平形状である。軟磁性粒子40は、後述する第一部材10の第一断面、第二部材20の第二断面、及び第三部材30の第3断面において、長軸と短軸とを有している。
[第一平均アスペクト比]
図7に示す第一部材10の第一断面において、図8に示す軟磁性粒子40の第一平均アスペクト比は1.2以上である。第一断面とは、X軸方向及びZ軸方向に沿った断面である。第一平均アスペクト比は、第一断面における平均長さL11と平均長さL12との比L12/L11である。平均長さL11は、X軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。平均長さL12は、Z軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。第一平均アスペクト比が大きいほど、第一部材10の第一断面では軟磁性粒子40のZ軸方向に沿った長さがX軸方向に沿った長さよりも長い。
図7に示す第一部材10の第一断面において、図8に示す軟磁性粒子40の第一平均アスペクト比は1.2以上である。第一断面とは、X軸方向及びZ軸方向に沿った断面である。第一平均アスペクト比は、第一断面における平均長さL11と平均長さL12との比L12/L11である。平均長さL11は、X軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。平均長さL12は、Z軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。第一平均アスペクト比が大きいほど、第一部材10の第一断面では軟磁性粒子40のZ軸方向に沿った長さがX軸方向に沿った長さよりも長い。
第一部材10の第一断面において、正方形の第一観察視野をとる。第一観察視野は、Z軸方向に沿う一対の第一辺とX軸方向に沿う一対の第二辺とを有するようにとる。軟磁性粒子40の第一平均アスペクト比が1.2以上を満たすことで、第一観察視野では、X軸方向に並列する軟磁性粒子40の数に比較してZ軸方向に並列する軟磁性粒子40の数が少ない。即ち、第一観察視野では、Z軸方向を分断する粒界の数が少ない。粒界とは、隣り合う軟磁性粒子同士の間をいう。
第一平均アスペクト比は、更に1.25以上が好ましく、特に1.3以上が好ましい。第一平均アスペクト比の上限は、例えば、1.7程度が挙げられる。即ち、第一平均アスペクト比は、1.2以上1.7以下、更に1.25以上1.6以下、特に1.3以上1.5以下が好ましい。
平均長さL11及び平均長さL12は、次のようにして求める。第一断面において、X軸方向に沿った第一仮想線を引く。第一仮想線の長さは、1000μmが挙げられる。第一仮想線上に存在する軟磁性粒子40の数を数える。第一仮想線の長さを数えた軟磁性粒子40の合計数で割る。この割った値を長さL11とする。同様に、第一断面において、Z軸方向に沿った第二仮想線を引く。第二仮想線の長さは、1000μmが挙げられる。第二仮想線上に存在する軟磁性粒子40の数を数える。第二仮想線の長さを数えた軟磁性粒子40の合計数で割る。この割った値を長さL12とする。
[第二平均アスペクト比]
図5に示す第二部材20の第二断面において、軟磁性粒子40の第二平均アスペクト比は1.2以上である。第二断面とは、Z軸方向に直交する断面である。第二平均アスペクト比は、第二断面における平均長さL21と平均長さL22との比L22/L21である。平均長さL21は、X軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。平均長さL22は、ステータコア7の周方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。第二平均アスペクト比が大きいほど、第二部材20の第二断面では軟磁性粒子40におけるステータコア7の周方向に沿った長さがX軸方向に沿った長さよりも長い。
図5に示す第二部材20の第二断面において、軟磁性粒子40の第二平均アスペクト比は1.2以上である。第二断面とは、Z軸方向に直交する断面である。第二平均アスペクト比は、第二断面における平均長さL21と平均長さL22との比L22/L21である。平均長さL21は、X軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。平均長さL22は、ステータコア7の周方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。第二平均アスペクト比が大きいほど、第二部材20の第二断面では軟磁性粒子40におけるステータコア7の周方向に沿った長さがX軸方向に沿った長さよりも長い。
第二部材20の第二断面において、正方形の第二観察視野をとる。第二観察視野は、X軸方向に沿う一対の第一辺とY軸方向に沿う一対の第二片とを有するように取る。軟磁性粒子40の第二平均アスペクト比が1.2以上を満たすことで、第二観察視野では、X軸方向に並列する軟磁性粒子40の数に比較してステータコア7の周方向に並列する軟磁性粒子40の数が少ない。即ち、第二観察視野では、ステータコア7の周方向を分断する粒界の数が少ない。第二平均アスペクト比の好適な数値範囲は、上述した第一平均アスペクト比の好適な数値範囲と同じである。
平均長さL21及び平均長さL22は、次のようにして求める。第二断面において、X軸方向に沿った第一仮想線を引く。第一仮想線の長さは、1000μmが挙げられる。第一仮想線上に存在する軟磁性粒子40の数を数える。第一仮想線の長さを数えた軟磁性粒子40の合計数で割る。この割った値を長さL21とする。同様に、第二断面において、ステータコア7の周方向に沿った第二仮想線を引く。第二仮想線は、X2方向に凸となる円弧線である。本形態の第二仮想線は、第二部材20の外周縁と同心の円弧線である。第二仮想線の長さは、1000μmが挙げられる。第二仮想線上に存在する軟磁性粒子40の数を数える。第二仮想線の長さを数えた軟磁性粒子40の合計数で割る。この割った値を長さL22とする。
[第三平均アスペクト比]
図6に示す第三部材30の第三断面において、軟磁性粒子の第三平均アスペクト比が1.2以上である。第三断面とは、Z軸方向に直交する断面である。第三平均アスペクト比は、第三断面における平均長さL31と平均長さL32との比L32/L31である。平均長さL31は、X軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。平均長さL32は、ステータコア7の周方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。第三平均アスペクト比が大きいほど、第三部材30の第三断面では軟磁性粒子40におけるステータコア7の周方向に沿った長さがX軸方向に沿った長さよりも長い。
図6に示す第三部材30の第三断面において、軟磁性粒子の第三平均アスペクト比が1.2以上である。第三断面とは、Z軸方向に直交する断面である。第三平均アスペクト比は、第三断面における平均長さL31と平均長さL32との比L32/L31である。平均長さL31は、X軸方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。平均長さL32は、ステータコア7の周方向に沿った軟磁性粒子40の長さの平均である。第三平均アスペクト比が大きいほど、第三部材30の第三断面では軟磁性粒子40におけるステータコア7の周方向に沿った長さがX軸方向に沿った長さよりも長い。
第三部材30の第三断面において、上述した第二観察視野と同様の正方形の第三観察視野をとる。軟磁性粒子40の第三平均アスペクト比が1.2以上を満たすことで、第三観察視野では、X軸方向に並列する軟磁性粒子40の数に比較してステータコア7の周方向に並列する軟磁性粒子40の数が少ない。即ち、第三観察視野では、ステータコア7の周方向を分断する粒界の数が少ない。第三平均アスペクト比の好適な数値範囲は、上述した第一平均アスペクト比の好適な数値範囲と同じである。平均長さL31及び平均長さL32の求め方は、平均長さL21及び平均長さL22の求め方と同様である。
[平均粒径]
軟磁性粒子40の平均粒径は、例えば、30μm以上が好ましい。軟磁性粒子40の平均粒径が30μm以上であることで、比透磁率が大きくなり易い。この軟磁性粒子40を備えるコア片1は、低損失である。そのため、コア片1は、低損失なアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。軟磁性粒子40の平均粒径は、更に40μm以上が挙げられ、特に50μm以上が挙げられる。軟磁性粒子40の平均粒径の上限は、例えば、500μmが挙げられる。軟磁性粒子40の平均粒径が500μm以下であることで、軟磁性粒子40自体の渦電流損が小さくなり易い。この軟磁性粒子40を備えるコア片1は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。即ち、軟磁性粒子40の平均粒径は、30μm以上500μm以下、更に40μm以上450μm以下、特に50μm以上400μm以下が挙げられる。
軟磁性粒子40の平均粒径は、例えば、30μm以上が好ましい。軟磁性粒子40の平均粒径が30μm以上であることで、比透磁率が大きくなり易い。この軟磁性粒子40を備えるコア片1は、低損失である。そのため、コア片1は、低損失なアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。軟磁性粒子40の平均粒径は、更に40μm以上が挙げられ、特に50μm以上が挙げられる。軟磁性粒子40の平均粒径の上限は、例えば、500μmが挙げられる。軟磁性粒子40の平均粒径が500μm以下であることで、軟磁性粒子40自体の渦電流損が小さくなり易い。この軟磁性粒子40を備えるコア片1は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。即ち、軟磁性粒子40の平均粒径は、30μm以上500μm以下、更に40μm以上450μm以下、特に50μm以上400μm以下が挙げられる。
軟磁性粒子40の平均粒径は、次のようにして求める。コア片1の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察する。断面は、クロスセクションポリッシャー装置によって作製する。この断面は、X軸方向とZ軸方向の両方向に沿った断面とする。断面の観察画像を取得する。SEMの倍率は、150倍以上500倍以下とする。観察画像のサイズは、800μm×800μmが挙げられる。観察画像の取得数は、50個以上とする。1断面につき1つの観察画像を取得してもよいし、1断面につき複数の観察画像を取得してもよい。取得した各観察画像を画像処理して軟磁性粒子の輪郭を抽出する。画像処理としては、例えば、二値化処理が挙げられる。各観察画像中に存在する全ての軟磁性粒子の各々について、面積を求める。各面積と同じ面積を有する円の直径を求める。求めた全ての直径の平均値を求める。この平均値を軟磁性粒子40の平均粒径とする。平均粒径を求めるための測定数としては、例えば、200個以上が挙げられる。
[磁路]
コア片1を用いて例えば図18に示すようなアキシャルギャップ型の回転電機9を構築した際、磁束がコア片1内を通過する。磁束は、例えば、図10に白抜き矢印で示すように、第二部材20、第一部材10、第三部材30の順に一連に通過する。或いは、磁束は、白抜き矢印は省略するものの、第三部材30、第一部材10、第二部材20の順に一連に通過する。第二部材20を通過する磁束は、第二部材20の沿面方向に沿う。即ち、第二部材20を通過する磁束は、ステータコア7の周方向に沿う。第一部材10を通過する磁束は、Z軸方向に沿う。第三部材30を通過する磁束は、第三部材30の沿面方向に沿う。即ち、第三部材30を通過する磁束は、ステータコア7の周方向に沿う。第二部材20を通過する磁束と第三部材30を通過する磁束とは、平行である。第二部材20を通過する磁束と第一部材10を通過する磁束とは、互いに異なる方向に沿っている。
コア片1を用いて例えば図18に示すようなアキシャルギャップ型の回転電機9を構築した際、磁束がコア片1内を通過する。磁束は、例えば、図10に白抜き矢印で示すように、第二部材20、第一部材10、第三部材30の順に一連に通過する。或いは、磁束は、白抜き矢印は省略するものの、第三部材30、第一部材10、第二部材20の順に一連に通過する。第二部材20を通過する磁束は、第二部材20の沿面方向に沿う。即ち、第二部材20を通過する磁束は、ステータコア7の周方向に沿う。第一部材10を通過する磁束は、Z軸方向に沿う。第三部材30を通過する磁束は、第三部材30の沿面方向に沿う。即ち、第三部材30を通過する磁束は、ステータコア7の周方向に沿う。第二部材20を通過する磁束と第三部材30を通過する磁束とは、平行である。第二部材20を通過する磁束と第一部材10を通過する磁束とは、互いに異なる方向に沿っている。
上述したように第一部材10の第一断面において軟磁性粒子40の第一平均アスペクト比が1.2以上であることから、第一断面では軟磁性粒子40における磁束に沿った長さが磁束と直交する方向に沿った長さよりも長い。即ち、第一断面の上述した第一観察視野では、磁束の方向に並列する軟磁性粒子40の数は、磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子40の数に比較して少ない。第一観察視野では、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が少ない。
また、上述したように、第二部材20の第二断面において軟磁性粒子40の第二平均アスペクト比が1.2以上であることから、第二断面では軟磁性粒子40における磁束に沿った長さが磁束と直交する方向に沿った長さよりも長い。即ち、第二断面の上述した第二観察視野では、磁束の方向に並列する軟磁性粒子40の数は、磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子40の数に比較して少ない。第二観察視野では、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が少ない。
更に、上述したように、第三部材30の第三断面において軟磁性粒子40の第三平均アスペクト比が1.2以上であることから、第三断面では軟磁性粒子40における磁束に沿った長さが磁束と直交する方向に沿った長さよりも長い。即ち、第三断面の上述した第三観察視野では、磁束の方向に並列する軟磁性粒子40の数は、磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子40の数に比較して少ない。第三観察視野では、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が少ない。
このようなコア片1は、後述するように、金型のダイの型孔に充填された原料粉末を上パンチと下パンチとで加圧成形する際、加圧方向及び抜き方向をコア片1におけるX軸方向に沿った方向とすることで製造できる。
ここで、本形態のコア片1を製造する際の加圧方向及び抜き方向とは異なり、加圧方向及び抜き方向をコア片におけるステータコアの軸方向に沿った方向とする場合を検討する。この場合、本形態のような第一部材10と第二部材20と第三部材30とを備えるコア片1を製造できない。上述したように第二部材20と第三部材30の各々が突出部21、31を有しているため、突出部21、31がダイの型孔の内周面に引っ掛かることでコア片1が金型から抜けないからである。第三部材を備えることなく第一部材及び第二部材を備えるコア片であれば、加圧方向及び抜き方向をコア片におけるステータコアの軸方向に沿った方向としても製造できる。第三部材を備えることなく第一部材及び第二部材を備えるコア片であって、加圧方向及び抜き方向をコア片におけるステータコアの軸方向に沿った方向として製造したコア片が従来のコア片である。
従来のコア片の第一部材において、本形態のコア片1の第一部材の第一断面と同様の第一断面をとる。また、従来のコア片の第二部材において、本形態のコア片1の第二部材の第二断面と同様の第二断面をとる。
従来のコア片の第一部材の第一断面では、本形態のコア片1の第一部材10の第一断面とは異なり、軟磁性粒子におけるステータコアの軸方向に沿った長さがステータコアの径方向に沿った長さよりも短い。従来のコア片の第一断面において、上述した第一観察視野と同様の正方形の第一観察視野をとる。従来のコア片の第一観察視野では、本形態のコア片1の第一観察視野とは異なり、ステータコアの径方向に並列する軟磁性粒子の数に比較してステータコアの軸方向に並列する軟磁性粒子の数が多い。即ち、従来のコア片の第一観察視野では、本形態のコア片1の第一観察視野とは異なり、ステータコアの軸方向を分断する粒界の数が多い。従来のコア片の第一部材を通過する磁束は、本形態のコア片1の第二部材20と同様、ステータコアの軸方向に沿っている。即ち、従来のコア片の第一観察視野では、本形態のコア片1の第一観察視野とは異なり、磁束の方向に並列する軟磁性粒子の数は、磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子の数に比較して多い。従来のコア片の第一観察視野では、本形態のコア片1の第一観察視野とは異なり、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が多い。
従来のコア片の第二部材の第二断面では、本形態のコア片1の第二部材20の第二断面とは異なり、軟磁性粒子におけるステータコアの周方向に沿った長さとステータコアの径方向に沿った長さとが同程度である。従来のコア片の第二断面において、上述した第二観察視野と同様の正方形の第二観察視野をとる。従来のコア片の第二観察視野では、本形態のコア片1の第二観察視野とは異なり、ステータコアの周方向に並列する軟磁性粒子の数とステータコアの径方向に並列する軟磁性粒子の数とが同程度である。即ち、従来のコア片の第二観察視野では、本形態のコア片1の第二観察視野とは異なり、ステータコアの周方向を分断する粒界の数とステータコアの径方向を分断する粒界の数とが同程度である。従来のコア片の第二部材を通過する磁束は、本形態のコア片1の第二部材20と同様、ステータコアの周方向に沿っている。即ち、従来のコア片の第二観察視野では、本形態のコア片1の第二観察視野とは異なり、磁束の方向に並列する軟磁性粒子の数と磁束の方向に直交する方向に並列する軟磁性粒子の数とが同程度である。従来のコア片の第二観察視野では、本形態のコア片1の第二観察視野とは異なり、磁束に沿った方向を分断する粒界の数と磁束の方向に直交する方向を分断する粒界の数とが同程度である。
本形態のコア片1の第一部材10は、従来のコア片の第一部材に比較して、磁束に沿った方向を分断する粒界の数が少ない。この粒界は、磁気的ギャップになる。磁気的ギャップが多いほど、磁気抵抗が大きくなる。そのため、本形態のコア片1の第一部材10は、従来のコア片の第一部材に比較して、磁束を通過させ易い。本形態のコア片1の第二部材20と従来のコア片の第二部材とにおける磁束の通過のし易さは、同程度である。よって、本形態のコア片1は、従来のコア片に比較して、磁束を通過させ易い。そのため、本形態のコア片1は、従来のコア片に比較して、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。アキシャルギャップ型の回転電機9に備えるステータコアを構成するコア片の数が多いほど、本形態のコア片1は、従来のコア片に比較して、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。上述したように第一高さH1に占める第二高さH10の割合が80%以上である場合に、コア片1に占める第二部材20を除いた領域、本例では第一部材10及び第三部材30の割合が多くなり易い。そのため、本形態のコア片1に占める第二部材20を除いた領域の第二高さH10と従来のコア片に占める第二部材を除いた領域の高さとが一定である場合、本形態のコア片1は、従来のコア片に比較して、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。
[相対密度]
圧粉成形体の相対密度は85%以上が好ましい。相対密度が85%以上の圧粉成形体は、飽和磁束密度等の磁気特性、及び強度等の機械的特性に優れる。圧粉成形体の相対密度は、更に90%以上が好ましく、特に93%以上が好ましい。圧粉成形体の相対密度は、100%未満が挙げられる。「相対密度」は、圧粉成形体を構成する軟磁性粒子の真密度に対する、実際の圧粉成形体の密度の比率(%)をいう。
圧粉成形体の相対密度は85%以上が好ましい。相対密度が85%以上の圧粉成形体は、飽和磁束密度等の磁気特性、及び強度等の機械的特性に優れる。圧粉成形体の相対密度は、更に90%以上が好ましく、特に93%以上が好ましい。圧粉成形体の相対密度は、100%未満が挙げられる。「相対密度」は、圧粉成形体を構成する軟磁性粒子の真密度に対する、実際の圧粉成形体の密度の比率(%)をいう。
[相対密度の差]
コア片1における第一部位、第二部位、及び第三部位のうち、第一部位及び第二部位と第三部位との相対密度の差は、5.0%以下であることが好ましい。このコア片1は、相対密度の差が小さいため、コア片1内で磁気特性などの物理的特性が実質的に均一である。第一部位及び第二部位と第三部位との相対密度の差は、小さいほど好ましい。第一部位及び第二部位と第三部位との相対密度の差は、更に4.0%以下が好ましく、特に3.0%以下が好ましい。ここでは、図2に示すように、第一側面の第二平行面に沿った仮想面Vaと第二側面の第二平行面に沿った仮想面Vbとでコア片1を3分割した部位のうち、周方向の第一方向側の部位を第一部位、周方向の第二方向側の部位を第二部位、第一部位と第二部位との間の部位を第三部位とする。
コア片1における第一部位、第二部位、及び第三部位のうち、第一部位及び第二部位と第三部位との相対密度の差は、5.0%以下であることが好ましい。このコア片1は、相対密度の差が小さいため、コア片1内で磁気特性などの物理的特性が実質的に均一である。第一部位及び第二部位と第三部位との相対密度の差は、小さいほど好ましい。第一部位及び第二部位と第三部位との相対密度の差は、更に4.0%以下が好ましく、特に3.0%以下が好ましい。ここでは、図2に示すように、第一側面の第二平行面に沿った仮想面Vaと第二側面の第二平行面に沿った仮想面Vbとでコア片1を3分割した部位のうち、周方向の第一方向側の部位を第一部位、周方向の第二方向側の部位を第二部位、第一部位と第二部位との間の部位を第三部位とする。
第一部材10と第二部材20と第三部材30のうち、相対密度の最も大きな部材と相対密度の最も小さな部材との相対密度の差が5.0%以下であることが好ましい。このコア片1は、上記相対密度の差が小さいため、コア片1内で磁気特性などの物理的特性が実質的に均一である。上記相対密度の最も大きな部材と上記相対密度の最も小さな部材との相対密度の差は、小さいほど好ましい。上記相対密度の最も大きな部材と上記相対密度の最も小さな部材との相対密度の差は、更に4.0%以下が好ましく、特に3.0%以下が好ましい。
第一部位及び第二部位と第三部位との相対密度の差が5.0%以下であり、かつ上記相対密度の最も大きな部材と上記相対密度の最も小さな部材との相対密度の差が5.0%以下であることが好ましい。
〔作用効果〕
本形態のコア片1は、第一部材10、第二部材20、及び第三部材30のいずれにおいても磁束を通過させ易いため、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。本形態のコア片1は、第一部材10と第二部材20と第三部材30とが一体成形された圧粉成形体で構成されていることで、生産性に優れる。
本形態のコア片1は、第一部材10、第二部材20、及び第三部材30のいずれにおいても磁束を通過させ易いため、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。本形態のコア片1は、第一部材10と第二部材20と第三部材30とが一体成形された圧粉成形体で構成されていることで、生産性に優れる。
〔コア片の製造方法〕
実施形態1に係るコア片の製造方法は、充填工程と成形工程とを備えている。充填工程は、原料粉末を金型5内に充填する。原料粉末は、球形状の複数の軟磁性粒子を含む。成形工程は、金型5内の原料粉末を圧縮して成形体とする。本形態に係るコア片の製造方法は、本形態に係るコア片1を製造できる。まず、図11から図14を参照して、金型5を説明し、その後、各工程を説明する。
実施形態1に係るコア片の製造方法は、充填工程と成形工程とを備えている。充填工程は、原料粉末を金型5内に充填する。原料粉末は、球形状の複数の軟磁性粒子を含む。成形工程は、金型5内の原料粉末を圧縮して成形体とする。本形態に係るコア片の製造方法は、本形態に係るコア片1を製造できる。まず、図11から図14を参照して、金型5を説明し、その後、各工程を説明する。
[金型]
金型5は、ダイ50と上パンチ54と下パンチ55とを備えている。ダイ50と下パンチ55とでキャビティが構成される。キャビティには、原料粉末が充填される。
金型5は、ダイ50と上パンチ54と下パンチ55とを備えている。ダイ50と下パンチ55とでキャビティが構成される。キャビティには、原料粉末が充填される。
(ダイ)
ダイ50は、型孔50hを有している。型孔50hは、上パンチ54と下パンチ55とが向かい合うように配置される。型孔50hの内周形状は、コア片1の形状に対応した形状である。上パンチ54は、ダイ50に対して上下方向に独立して駆動可能である。下パンチ55は、ダイ50に対して上下方向に独立して駆動可能である。
ダイ50は、型孔50hを有している。型孔50hは、上パンチ54と下パンチ55とが向かい合うように配置される。型孔50hの内周形状は、コア片1の形状に対応した形状である。上パンチ54は、ダイ50に対して上下方向に独立して駆動可能である。下パンチ55は、ダイ50に対して上下方向に独立して駆動可能である。
型孔50hは、図11、図12に示す第一孔部51と、図11、図13に示す第二孔部52と、図11、図14に示す第三孔部53とを有している。図11は、ダイ50の型孔50hにおける上パンチ54側の開口縁を示す。図11は、説明の便宜上、ダイ50にハッチングを付している。図12から図14は、キャビティ内に充填された原料粉末を上パンチ54と下パンチ55とで加圧成形した状態を示す断面図である。図12の断面図の切断位置は、図11のXII-XII切断線で示す位置に相当する。図13の断面図の切断位置は、図11のXIII-XIII切断線で示す位置に相当する。図14の断面図の切断位置は、図11のXIV-XIV切断線で示す位置に相当する。
第一孔部51は、第一部材10の第一側面14a及び第二側面14bを形成する内周面を有している。第二孔部52は、第二部材20の第一側面24a、第二側面24b、第一端面26、及び第二端面27を形成する内周面を有している。第三孔部53は、第三部材30の第一側面34a、第二側面34b、第一端面36、及び第二端面37を形成する内周面を有している。第一孔部51と第二孔部52と第三孔部53とは、上パンチ54と下パンチ55の向かい合う方向と直交する方向に一連に形成されている。具体的には、第一孔部51の上記直交する方向の第一の端部側に第二孔部52が連通している。また、第一孔部51の上記直交する方向の第二の端部側に第三孔部53が連通している。
第一孔部51は、第一ストレート部511と、第二ストレート部512と、テーパー部513とを備えている。第一ストレート部511とテーパー部513と第二ストレート部512とは、上パンチ54側から下パンチ55側に向かって順に一連に形成されている。同様に、第二孔部52は、第一ストレート部521と、第二ストレート部522と、テーパー部523とを備えている。第一ストレート部521とテーパー部523と第二ストレート部522とは、上パンチ54側から下パンチ55側に向かって順に一連に形成されている。同様に、第三孔部53は、第一ストレート部531と、第二ストレート部532と、テーパー部533とを備えている。第一ストレート部531とテーパー部533と第二ストレート部532とは、上パンチ54側から下パンチ55側に向かって順に一連に形成されている。第一ストレート部511、521、531は、コア片1の外周面側の部分を形成する。第二ストレート部512、522、532は、コア片1の内周面側の部分を形成する。テーパー部513、523、533は、コア片1の外周面側と内周面側との間の部分を形成する。
(上パンチ)
上パンチ54は、図12に示す第一上パンチ部541と、図13に示す第二上パンチ部542と、図14に示す第三上パンチ部543とを有している。第一上パンチ部541は、第一下端面541eを有している。第一下端面541eは、第一部材10の外周面12を形成する。第二上パンチ部542は、第二下端面542eを有している。第二下端面542eは、第二部材20の外周面22を形成する。第三上パンチ部543は、第三下端面543eを有している。第三下端面543eは、第三部材30の外周面32を形成する。第一上パンチ部541と第二上パンチ部542と第三上パンチ部543とは、一連に形成されていてもよいし、独立して昇降可能なように互いに独立して形成されていてもよい。第一上パンチ部541と第二上パンチ部542と第三上パンチ部543とが一連に形成されている場合、第一下端面541eと第二下端面542eと第三下端面543eとは一連に形成されている。第一下端面541eの形状は、第一部材10の外周面12の形状に対応した形状である。第二下端面542eの形状は、第二部材20の外周面22の形状に対応した形状である。第三下端面543eの形状は、第三部材30の外周面32の形状に対応した形状である。
上パンチ54は、図12に示す第一上パンチ部541と、図13に示す第二上パンチ部542と、図14に示す第三上パンチ部543とを有している。第一上パンチ部541は、第一下端面541eを有している。第一下端面541eは、第一部材10の外周面12を形成する。第二上パンチ部542は、第二下端面542eを有している。第二下端面542eは、第二部材20の外周面22を形成する。第三上パンチ部543は、第三下端面543eを有している。第三下端面543eは、第三部材30の外周面32を形成する。第一上パンチ部541と第二上パンチ部542と第三上パンチ部543とは、一連に形成されていてもよいし、独立して昇降可能なように互いに独立して形成されていてもよい。第一上パンチ部541と第二上パンチ部542と第三上パンチ部543とが一連に形成されている場合、第一下端面541eと第二下端面542eと第三下端面543eとは一連に形成されている。第一下端面541eの形状は、第一部材10の外周面12の形状に対応した形状である。第二下端面542eの形状は、第二部材20の外周面22の形状に対応した形状である。第三下端面543eの形状は、第三部材30の外周面32の形状に対応した形状である。
(下パンチ)
下パンチ55は、図12に示す第一下パンチ部551と、図13に示す第二下パンチ部552と、図14に示す第三下パンチ部553とを有している。第一下パンチ部551は、第一上端面551eを有している。第一上端面551eは、第一部材10の内周面13を形成する。第二下パンチ部552は、第二上端面552eを有している。第二上端面552eは、第二部材20の内周面23を形成する。第三下パンチ部553は、第三上端面553eを有している。第三上端面553eは、第三部材30の内周面33を形成する。第一下パンチ部551と第二下パンチ部552と第三下パンチ部553とは、一連に形成されていてもよいし、独立して昇降可能なように互いに独立して形成されていてもよい。第一下パンチ部551と第二下パンチ部552と第三下パンチ部553とが一連に形成されている場合、第一上端面551eと第二上端面552eと第三上端面553eとは一連に形成されている。第一上端面551eの形状は、第一部材10の内周面13の形状に対応した形状である。第二上端面552eの形状は、第二部材20の内周面23の形状に対応した形状である。第三上端面553eの形状は、第三部材30の内周面33の形状に対応した形状である。
下パンチ55は、図12に示す第一下パンチ部551と、図13に示す第二下パンチ部552と、図14に示す第三下パンチ部553とを有している。第一下パンチ部551は、第一上端面551eを有している。第一上端面551eは、第一部材10の内周面13を形成する。第二下パンチ部552は、第二上端面552eを有している。第二上端面552eは、第二部材20の内周面23を形成する。第三下パンチ部553は、第三上端面553eを有している。第三上端面553eは、第三部材30の内周面33を形成する。第一下パンチ部551と第二下パンチ部552と第三下パンチ部553とは、一連に形成されていてもよいし、独立して昇降可能なように互いに独立して形成されていてもよい。第一下パンチ部551と第二下パンチ部552と第三下パンチ部553とが一連に形成されている場合、第一上端面551eと第二上端面552eと第三上端面553eとは一連に形成されている。第一上端面551eの形状は、第一部材10の内周面13の形状に対応した形状である。第二上端面552eの形状は、第二部材20の内周面23の形状に対応した形状である。第三上端面553eの形状は、第三部材30の内周面33の形状に対応した形状である。
[充填工程]
ダイ50と下パンチ55とで形成されるキャビティ内に原料粉末を充填する。原料粉末には、上述した軟磁性粉末や被覆軟磁性粉末が利用できる。軟磁性粒子の形状は、球形状であることが挙げられる。原料粉末は、軟磁性粉末や被覆軟磁性粉末に加えて、バインダや潤滑剤を含んでもよい。ダイ50の型孔50hの内周面には潤滑剤を塗布してもよい。
ダイ50と下パンチ55とで形成されるキャビティ内に原料粉末を充填する。原料粉末には、上述した軟磁性粉末や被覆軟磁性粉末が利用できる。軟磁性粒子の形状は、球形状であることが挙げられる。原料粉末は、軟磁性粉末や被覆軟磁性粉末に加えて、バインダや潤滑剤を含んでもよい。ダイ50の型孔50hの内周面には潤滑剤を塗布してもよい。
[成形工程]
キャビティ内の原料粉末を上パンチ54及び下パンチ55で圧縮成形する。原料粉末を圧縮する方向は、ステータコア7の径方向に沿った方向である。圧縮成形時の圧力が高いほど、相対密度の高いコア片1が製造される。上記圧力は、例えば、700MPa以上が挙げられ、更に980MPa以上が挙げられる。
キャビティ内の原料粉末を上パンチ54及び下パンチ55で圧縮成形する。原料粉末を圧縮する方向は、ステータコア7の径方向に沿った方向である。圧縮成形時の圧力が高いほど、相対密度の高いコア片1が製造される。上記圧力は、例えば、700MPa以上が挙げられ、更に980MPa以上が挙げられる。
[その他の工程]
成形工程後、必要に応じて熱処理を施してもよい。例えば、熱処理によって、歪みを除去することで、低損失なコア片1を製造できる。又は、例えば、熱処理によって、バインダや潤滑剤を除去してもよい。原料粉末が上述の被覆軟磁性粒子4を含む場合、熱処理温度は、絶縁被覆の分解温度以下が好ましい。
成形工程後、必要に応じて熱処理を施してもよい。例えば、熱処理によって、歪みを除去することで、低損失なコア片1を製造できる。又は、例えば、熱処理によって、バインダや潤滑剤を除去してもよい。原料粉末が上述の被覆軟磁性粒子4を含む場合、熱処理温度は、絶縁被覆の分解温度以下が好ましい。
〔作用効果〕
本形態のコア片の製造方法は、上述した本形態のコア片1を製造できる。即ち、本形態のコア片の製造方法は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易いコア片1を製造できる。また、本形態のコア片の製造方法は、第一部材10と第二部材20と第三部材30とを一体成形できるため、コア片の生産性を向上し易い。
本形態のコア片の製造方法は、上述した本形態のコア片1を製造できる。即ち、本形態のコア片の製造方法は、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易いコア片1を製造できる。また、本形態のコア片の製造方法は、第一部材10と第二部材20と第三部材30とを一体成形できるため、コア片の生産性を向上し易い。
《実施形態2》
〔コア片〕
図15を参照して、実施形態2に係るコア片1を説明する。本形態のコア片1は、主として第三部材を備えない点が、実施形態1に係るコア片1と相違する。
〔コア片〕
図15を参照して、実施形態2に係るコア片1を説明する。本形態のコア片1は、主として第三部材を備えない点が、実施形態1に係るコア片1と相違する。
本形態のように第三部材を備えていない場合、コア片1の第一高さは、第一端面26と第一部材10の端面16との間の長さである。第二高さは、第一部材10の高さ、即ち第二端面27と第一部材10の端面16との間の長さである。
第一部材10の外周面と端面16との角部と、第一部材10の内周面と端面16との角部18とは、面取りされていることが好ましい。これらの面取りは、上述した角部28と同様、C面取でもR面取でもよい。角部18の面取り長さの好適な数値範囲は、角部28の面取り長さの好適な数値範囲と同じである。
本形態の第一部材10は、実施形態1のコア片1の第一部材10と同様、第一断面において、軟磁性粒子40の第一平均アスペクト比が1.2以上である。第一平均アスペクト比の好適な数値範囲は、実施形態1の通りである。
本形態の第二部材20は、実施形態1のコア片1の第二部材20と同様、第二断面において、軟磁性粒子40の第二平均アスペクト比が1.2以上である。第二平均アスペクト比の好適な数値範囲は、実施形態1の通りである。
〔作用効果〕
本形態のコア片1は、実施形態1のコア片1と同様、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。
本形態のコア片1は、実施形態1のコア片1と同様、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。
《実施形態3》
〔ステータコア〕
図16を参照して、実施形態3に係るステータコア7を説明する。本形態のステータコア7は、環状に配置される複数のコア片1を有している。本形態における複数のコア片1の各々は、実施形態1に係るコア片1である。本形態とは異なり、複数のコア片1の各々は、実施形態2に係るコア片1であってもよい。本形態における複数のコア片1は、周方向に隣り合うコア片1のうち、第一のコア片1の第二部材20における第一側面24aの段差240と第二のコア片1の第二部材20における第二側面24bの段差240とが互いに嵌め合うように環状に組み合わされている。このステータコア7は、図18に示すDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に用いられる。
〔ステータコア〕
図16を参照して、実施形態3に係るステータコア7を説明する。本形態のステータコア7は、環状に配置される複数のコア片1を有している。本形態における複数のコア片1の各々は、実施形態1に係るコア片1である。本形態とは異なり、複数のコア片1の各々は、実施形態2に係るコア片1であってもよい。本形態における複数のコア片1は、周方向に隣り合うコア片1のうち、第一のコア片1の第二部材20における第一側面24aの段差240と第二のコア片1の第二部材20における第二側面24bの段差240とが互いに嵌め合うように環状に組み合わされている。このステータコア7は、図18に示すDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に用いられる。
複数のコア片1の各々におけるZ軸方向の第一の端部側の面と第二の端部側の面との間の長さのばらつきが、0.1mm以下であることが好ましい。Z軸方向の第一の端部側の面と第二の端部側の面との間の長さとは、第二部材20の第一端面26と第三部材30の第一端面36との間の長さの最大長さである。
複数のコア片1の各々における第二部材20の第一端面26と第三部材30の第一端面36との間の長さのばらつきが、0.1mm以下であれば、上記長さのばらつきが非常に小さい。そのため、ステータコア7は、騒音や振動の小さいアキシャルギャップ型の回転電機9を構築できる。その理由は、次の通りである。アキシャルギャップ型の回転電機9は、図18に示すようにステータ8とロータ90とが向かい合うように配置されている。ステータコア7の上記長さのばらつきが小さいことで、ステータ8とロータ90との間隔のばらつきが小さい。上記間隔のばらつきが小さいことで、トルクリップルが小さくなる。トルクリップルが小さいことで、騒音や振動が増加し難い。上記長さのばらつきは、次のようにして求める。各コア片1において、第二部材20の第一端面26から第三部材30の第一端面36までの長さを測定する。この長さは、コア片1のZ軸方向に沿った最大長さとする。複数のコア片1の各々における上記長さの最大値と最小値との差を算出する。この差を上記長さのばらつきとする。複数のコア片1の各々における第二部材20の第一端面26と第三部材30の第一端面36との間の長さのばらつきは、更に、0.05mm以下が好ましく、特に0.01mm以下が好ましい。
〔作用効果〕
本形態のステータコア7は、ステータコア7を構成する複数のコア片の各々が磁束を通過させ易い実施形態1のコア片1で構成されているため、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。また、本形態のステータコア7は、ステータコア7を構成する複数のコア片が生産性に優れる実施形態1のコア片1で構成されているため、生産性に優れる。
本形態のステータコア7は、ステータコア7を構成する複数のコア片の各々が磁束を通過させ易い実施形態1のコア片1で構成されているため、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。また、本形態のステータコア7は、ステータコア7を構成する複数のコア片が生産性に優れる実施形態1のコア片1で構成されているため、生産性に優れる。
《実施形態4》
〔ステータ〕
図17を参照して、実施形態4に係るステータ8を説明する。本形態のステータ8は、ステータコア7とコイル80とを備えている。ステータコア7は、実施形態3に係るステータコア7が利用できる。コイル80は、ステータコア7の各コア片1における第一部材10に巻回される。このステータ8は、図18に示すDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に用いられる。
〔ステータ〕
図17を参照して、実施形態4に係るステータ8を説明する。本形態のステータ8は、ステータコア7とコイル80とを備えている。ステータコア7は、実施形態3に係るステータコア7が利用できる。コイル80は、ステータコア7の各コア片1における第一部材10に巻回される。このステータ8は、図18に示すDS/SR形態のアキシャルギャップ型の回転電機9に用いられる。
各コイル80は、巻線を巻回してなる筒状部を備えている。巻線は、被覆丸線を用いている。被覆丸線は、丸線の導体と、導体の外周に設けられる縁被覆とを備えている。なお、図17では、各コイル80の筒状部のみを簡略化して示し、巻線の両端部は図示を省略している。ステータコア7は、各コア片1の第一部材10の外側に巻線を巻きつけることで作製できる。
〔作用効果〕
本形態のステータ8は、実施形態3のステータコア7を備えているため、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。また、本形態のステータ8は、生産性に優れる実施形態3のステータコア7を備えているため、生産性に優れる。
本形態のステータ8は、実施形態3のステータコア7を備えているため、磁気特性に優れるアキシャルギャップ型の回転電機9を構築し易い。また、本形態のステータ8は、生産性に優れる実施形態3のステータコア7を備えているため、生産性に優れる。
《実施形態5》
〔回転電機〕
図18を参照して、実施形態5に係る回転電機9を説明する。図18は、回転電機9の回転軸91に平行な平面であり、かつコア片1の周方向の中心を通る平面で切断した断面図である。この点は、後述する実施形態6で参照する図19でも同様である。本形態の回転電機9は、アキシャルギャップ型の回転電機である。本形態の回転電機9は、一つのロータ90と二つのステータ8とを備えているDS/SR形態である。即ち、回転電機9は、ロータ90とステータ8とが軸方向に向かい合って配置されている。一つのロータ90が二つのステータ8で挟まれるように組み付けられている。各ステータ8には、上述の実施形態4に係るステータ8が利用できる。回転電機9は、モータ又は発電機に利用できる。回転電機9は、ケース92を備えている。
〔回転電機〕
図18を参照して、実施形態5に係る回転電機9を説明する。図18は、回転電機9の回転軸91に平行な平面であり、かつコア片1の周方向の中心を通る平面で切断した断面図である。この点は、後述する実施形態6で参照する図19でも同様である。本形態の回転電機9は、アキシャルギャップ型の回転電機である。本形態の回転電機9は、一つのロータ90と二つのステータ8とを備えているDS/SR形態である。即ち、回転電機9は、ロータ90とステータ8とが軸方向に向かい合って配置されている。一つのロータ90が二つのステータ8で挟まれるように組み付けられている。各ステータ8には、上述の実施形態4に係るステータ8が利用できる。回転電機9は、モータ又は発電機に利用できる。回転電機9は、ケース92を備えている。
ケース92は、ステータ8及びロータ90を収納する円柱状の内部空間を有している。ケース92は、円筒部921と二つのプレート922とを備えている。円筒部921は、ステータ8及びロータ90の外周を囲んでいる。円筒部921の両端にそれぞれプレート922が配置されている。二つのプレート922は、ステータ8及びロータ90を軸方向両側から挟むように円筒部921の両端面に固定されている。両プレート922は、その中心部に貫通孔を備えている。貫通孔には軸受け93が設けられている。この軸受け93を介して回転軸91が貫通孔に挿通されている。回転軸91は、ケース92内を貫通している。
ロータ90は、磁石95とロータ本体とを備えている。ロータ90は、本形態では平板状の部材である。磁石95の数は、本形態のように複数でもよいし、本形態とは異なり1枚でもよい。磁石95の数が複数である場合、複数の磁石95は、ロータ本体の周方向に等間隔に配置されている。各磁石95は、本形態では、各コア片1における第三部材30の第一端面36の平面形状に対応した平面形状を有している平板状である。なお、各磁石95は、各ステータ8側に向かって凸状面を有する凸レンズ状であってもよい。磁石95の数が1枚である場合、磁石95の形状は円環状である。1枚の磁石95は、S極とN極とが周方向に交互に配置されている。ロータ本体は、複数の磁石95を支持している。ロータ本体は、円環状の部材である。ロータ本体は、回転軸91によって回転可能に支持されている。各磁石95は、ロータ本体の周方向に等間隔に配置されている。各磁石95は、回転軸91の軸方向に着磁される。ロータ本体の周方向に隣り合う磁石95の磁化方向は互いに逆である。ステータ8で発生される回転磁界によって磁石95が各コア片1と吸引と反発を繰り返すことでロータ90が回転する。
ステータ8は、各コア片1における第三部材30の第一端面36がロータ90の磁石95に向かい合うように配置されている。ロータ90が回転すると、各コア片1における第三部材30の第一端面36は、回転する磁石95からの磁束を受ける。図3に示すように各コア片1における第三部材30の第一端面36が上述したように凸状に構成されていれば、回転電機9の騒音や振動を低減できる。その理由は、次の通りである。各コア片1の第三部材30の第一端面36が凸状に設けられていることで、各コア片1が受けるロータ90の磁石95の磁束の急激な変化が抑制され易い。そのため、コギングトルクが低減され易い。コギングトルクが小さいことで、騒音や振動が増加し難い。
回転電機9の磁気抵抗に占めるコア片1の第一磁気抵抗の割合は、例えば、2%以上であることが挙げられる。上述したように、実施形態1のコア片1の第一部材10の磁気抵抗が従来のコア片の第一部材の磁気抵抗よりも小さい。そのため、上記割合が高いほど、コア片1を備える回転電機9は、従来のコア片を備える回転電機に比較して磁気特性に優れる。第一磁気抵抗とは、コア片1のうち第二部材20を除いた領域の磁気抵抗である。即ち、実施形態1のコア片1の第一磁気抵抗とは、第一部材10と第三部材30の磁気抵抗の合計である。実施形態2のコア片1の第一磁気抵抗とは、第一部材10の磁気抵抗である。上記割合が2%以上であることで、コア片1を備える回転電機9は、従来のコア片を備える回転電機に比較して磁気特性に優れる。上記割合は、更に2.5%以上であることが挙げられ、特に3%以上であることが挙げられる。上記割合の上限は、例えば、実用上30%が挙げられる。即ち、上記割合は、2%以上30%以下が挙げられ、更に2.5%以上28%以下が挙げられ、特に3%以上25%以下が挙げられる。
回転電機9の磁気抵抗は、第二磁気抵抗と第三磁気抵抗と第四磁気抵抗との和である。第二磁気抵抗は、ロータ90の磁石95の磁気抵抗の合計である。第三磁気抵抗は、エアギャップの磁気抵抗の合計である。第四磁気抵抗は、コア片1の磁気抵抗の合計である。後述する実施形態6の回転電機9のようにバックヨーク98を備える場合、回転電機9の磁気抵抗は、第二磁気抵抗、第三磁気抵抗、及び第四磁気抵抗とバックヨーク98の磁気抵抗との和である。ここでは、各磁気抵抗は、以下の通りとみなす。
磁石95の磁気抵抗は、磁石95の面積と磁石95の厚さとの積、である。磁石95の面積とは、磁石95におけるコア片1に向かい合う面の面積とする。
各エアギャップの磁気抵抗は、磁石95の面積とギャップの長さとの積、である。ギャップの長さは、磁石95とコア片1との間におけるステータコア7の軸方向に沿った長さである。
各コア片1の磁気抵抗は、第一部材10の磁気抵抗と第二部材20の磁気抵抗と第三部材30の磁気抵抗との和である。各コア片1の磁気抵抗は、第三部材30を備えない場合、第一部材10の磁気抵抗と第二部材20の磁気抵抗との和である。
第一部材10の磁気抵抗は、第一部材10の面積と第一部材10の高さとの積、である。第一部材10の面積は、第一部材10におけるステータコア7の軸方向に直交する断面の面積である。
第二部材20の磁気抵抗は、第二部材20の面積と第二部材20の磁路長との積、である。第二部材20の面積は、第二部材20におけるステータコア7の軸方向に直交する断面の面積である。第二部材20の磁路長は、ステータコア7を平面視したとき、周方向に隣り合う第一部材10の重心同士の間の円弧長さである。
第三部材30の磁気抵抗は、第三部材30の面積と第三部材30の磁路長である。第三部材30の面積は、第三部材30におけるステータコア7の軸方向に直交する断面の面積である。第三部材30の磁路長は、ステータコア7を平面視したとき、周方向に隣り合う第一部材10の重心同士の間の円弧長さである。
バックヨーク98の磁気抵抗は、バックヨーク98の面積とバックヨーク98の磁路長との積、である。バックヨーク98の面積は、バックヨーク98における回転電機9の軸方向に直交する断面の面積である。バックヨーク98の磁路長は、ロータ90を平面視したとき、周方向に隣り合う磁石95の重心同士の間の円弧長さである。
〔作用効果〕
本形態の回転電機9は、実施形態4のステータ8を備えているため、磁気特性に優れる。また、本形態の回転電機9は、生産性に優れる実施形態4のステータ8を備えているため、生産性に優れる。
本形態の回転電機9は、実施形態4のステータ8を備えているため、磁気特性に優れる。また、本形態の回転電機9は、生産性に優れる実施形態4のステータ8を備えているため、生産性に優れる。
《実施形態6》
〔回転電機〕
図19を参照して、実施形態6に係る回転電機9を説明する。本形態の回転電機9は、アキシャルギャップ型の回転電機である。本形態の回転電機9は、主に、二つのロータ90と一つのステータ8とを備えているSS/DR形態である点が、実施形態5の回転電機9と相違する。即ち、回転電機9は、ロータ90とステータ8とが軸方向に向かい合って配置されている。一つのステータ8が二つのロータ90で挟まれるように組み付けられている。以下の説明は、実施形態5との相違点を中心に行う。実施形態5と同様の構成の説明は省略する。
〔回転電機〕
図19を参照して、実施形態6に係る回転電機9を説明する。本形態の回転電機9は、アキシャルギャップ型の回転電機である。本形態の回転電機9は、主に、二つのロータ90と一つのステータ8とを備えているSS/DR形態である点が、実施形態5の回転電機9と相違する。即ち、回転電機9は、ロータ90とステータ8とが軸方向に向かい合って配置されている。一つのステータ8が二つのロータ90で挟まれるように組み付けられている。以下の説明は、実施形態5との相違点を中心に行う。実施形態5と同様の構成の説明は省略する。
各ロータ90は、ロータ本体と、複数の磁石95と、バックヨーク98とを備えている。ロータ本体と複数の磁石95とは、上述した実施形態5の通りである。バックヨーク98は、ロータ90とプレート922との間に設けられている。バックヨーク98は、平板状の部材である。バックヨーク98は、上述したコア片1と同様の圧粉成形体、又は積層鋼板で構成されている。
ステータ8は、環状に配置される複数のコア片1と、各コア片1の第一部材10に巻回されるコイル80と、複数のコア片1を保持する支持部材とを備えている。支持部材の図示は省略する。各コア片1は、第二部材20と第三部材30の構成が互いに同一である。即ち、各コア片1は、第二部材20における第一突出部211及び第二突出部212の突出量と、第三部材30における第一突出部311及び第二突出部312の突出量とが互いに同じである。また、第二部材20における第一突出部211の第一側面24a及び第二突出部212の第二側面24bには、上述したような段差が設けられていない。コイル80は、上述した実施形態4の通りである。ホルダは、各コア片1同士の間の間隔が等間隔となるように複数のコア片1を保持している。このホルダによって、周方向に隣り合うコア片1同士が互いに接触しない。
〔作用効果〕
本形態の回転電機9は、実施形態5の回転電機9と同様、磁気特性に優れる。また、実施形態6に係る回転電機9は、実施形態5の回転電機9と同様、生産性に優れるステータ8を備えているため、生産性に優れる。
本形態の回転電機9は、実施形態5の回転電機9と同様、磁気特性に優れる。また、実施形態6に係る回転電機9は、実施形態5の回転電機9と同様、生産性に優れるステータ8を備えているため、生産性に優れる。
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、回転電機は、一つのロータと一つのステータとを備えているものでもよい。
1 コア片
10 第一部材
11 周面、12 外周面、13 内周面
14a 第一側面、14b 第二側面
141 第一平行面、142 第二平行面、143 第一傾斜面
16 端面、18 角部
20 第二部材
21 突出部、211 第一突出部、212 第二突出部
22 外周面、23 内周面、24a 第一側面、24b 第二側面
240 段差
241 第一平行面、242 第二平行面、243 第一傾斜面
244 張り出している部分
26 第一端面、27 第二端面、28 角部
30 第三部材
31 突出部、311 第一突出部、312 第二突出部
32 外周面、33 内周面
34a 第一側面、34b 第二側面
341 第一平行面、342 第二平行面、343 第一傾斜面
36 第一端面、37 第二端面、38 角部
4 被覆軟磁性粒子、40 軟磁性粒子、41 絶縁被覆
5 金型
50 ダイ、50h 型孔
51 第一孔部
511 第一ストレート部、512 第二ストレート部、513 テーパー部
52 第二孔部
521 第一ストレート部、522 第二ストレート部、523 テーパー部
53 第三孔部
531 第一ストレート部、532 第二ストレート部、533 テーパー部
54 上パンチ
541 第一上パンチ部、541e 第一下端面
542 第二上パンチ部、542e 第二下端面
543 第三上パンチ部、543e 第三下端面
55 下パンチ
551 第一下パンチ部、551e 第一上端面
552 第二下パンチ部、552e 第二上端面
553 第三下パンチ部、553e 第三上端面
7 ステータコア、8 ステータ、80 コイル
9 回転電機
90 ロータ、91 回転軸、92 ケース
921 円筒部、922 プレート
93 軸受け、95 磁石、98 バックヨーク
E11、E12、E21、E22、E31、E32 延長面
Va、Vb 仮想面、V21 第一仮想面、V22 第二仮想面
θ11、θ21、θ31 第一傾斜角度
θ12、θ22、θ32 第二傾斜角度
H1 第一高さ、H10 第二高さ
10 第一部材
11 周面、12 外周面、13 内周面
14a 第一側面、14b 第二側面
141 第一平行面、142 第二平行面、143 第一傾斜面
16 端面、18 角部
20 第二部材
21 突出部、211 第一突出部、212 第二突出部
22 外周面、23 内周面、24a 第一側面、24b 第二側面
240 段差
241 第一平行面、242 第二平行面、243 第一傾斜面
244 張り出している部分
26 第一端面、27 第二端面、28 角部
30 第三部材
31 突出部、311 第一突出部、312 第二突出部
32 外周面、33 内周面
34a 第一側面、34b 第二側面
341 第一平行面、342 第二平行面、343 第一傾斜面
36 第一端面、37 第二端面、38 角部
4 被覆軟磁性粒子、40 軟磁性粒子、41 絶縁被覆
5 金型
50 ダイ、50h 型孔
51 第一孔部
511 第一ストレート部、512 第二ストレート部、513 テーパー部
52 第二孔部
521 第一ストレート部、522 第二ストレート部、523 テーパー部
53 第三孔部
531 第一ストレート部、532 第二ストレート部、533 テーパー部
54 上パンチ
541 第一上パンチ部、541e 第一下端面
542 第二上パンチ部、542e 第二下端面
543 第三上パンチ部、543e 第三下端面
55 下パンチ
551 第一下パンチ部、551e 第一上端面
552 第二下パンチ部、552e 第二上端面
553 第三下パンチ部、553e 第三上端面
7 ステータコア、8 ステータ、80 コイル
9 回転電機
90 ロータ、91 回転軸、92 ケース
921 円筒部、922 プレート
93 軸受け、95 磁石、98 バックヨーク
E11、E12、E21、E22、E31、E32 延長面
Va、Vb 仮想面、V21 第一仮想面、V22 第二仮想面
θ11、θ21、θ31 第一傾斜角度
θ12、θ22、θ32 第二傾斜角度
H1 第一高さ、H10 第二高さ
Claims (11)
- 環状に配置されてアキシャルギャップ型の回転電機のステータコアを構築するコア片であって、
前記ステータコアの軸方向に延びている柱状の第一部材と、
前記第一部材における前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に設けられている板状の第二部材と、を備え、
前記第一部材と前記第二部材とは一体成形された圧粉成形体で構成されており、
前記圧粉成形体は、複数の軟磁性粒子を有し、
前記軟磁性粒子は、扁平形状であり、
前記第一部材における前記ステータコアの軸方向及び径方向に沿った第一断面において、前記軟磁性粒子の第一平均アスペクト比が1.2以上であり、
前記第二部材における前記ステータコアの軸方向に直交する第二断面において、前記軟磁性粒子の第二平均アスペクト比が1.2以上であり、
前記第一平均アスペクト比は、前記第一断面における平均長さL11と平均長さL12との比L12/L11であり、
前記第二平均アスペクト比は、前記第二断面における平均長さL21と平均長さL22との比L22/L21であり、
前記平均長さL11は、前記ステータコアの径方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、
前記平均長さL12は、前記ステータコアの軸方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、
前記平均長さL21は、前記ステータコアの径方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均であり、
前記平均長さL22は、前記ステータコアの周方向に沿った前記軟磁性粒子の長さの平均である、
コア片。 - 前記圧粉成形体の相対密度が85%以上である請求項1に記載のコア片。
- 前記軟磁性粒子は、純鉄、又は鉄基合金で構成され、
前記鉄基合金は、Fe-Si系合金、Fe-Al系合金、又はFe-Si-Al系合金である請求項1又は請求項2に記載のコア片。 - 前記軟磁性粒子の平均粒径は、30μm以上である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコア片。
- 前記コア片の第一高さに占める第二高さの割合が80%以上であり、
前記第一高さは、前記コア片における前記ステータコアの軸方向に沿った長さであり、
前記第二高さは、前記コア片のうち前記第二部材を除いた領域における前記ステータコアの軸方向に沿った長さである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のコア片。 - 前記第二部材は、
前記ステータコアの外周側に配置されている外周面と、
前記ステータコアの内周側に配置されている内周面と、
前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に配置されている第一端面と、を有し、
前記外周面と前記第一端面との角部、及び前記内周面と前記第一端面との角部が面取りされており、
前記角部の面取り長さは、0.1mm以上0.5mm以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のコア片。 - アキシャルギャップ型の回転電機のステータコアであって、
環状に配置される複数のコア片を有し、
前記複数のコア片の各々が請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のコア片である、
ステータコア。 - アキシャルギャップ型の回転電機のステータであって、
請求項7に記載のステータコアと、
前記ステータコアにおける前記第一部材の各々に配置されるコイルと、を備えている、
ステータ。 - ロータとステータとを備えているアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記ステータが請求項8に記載のステータである、
回転電機。 - 前記回転電機の磁気抵抗に占める前記コア片の第一磁気抵抗の割合は、2%以上であり、
前記第一磁気抵抗は、前記コア片のうち前記第二部材を除いた領域の磁気抵抗である請求項9に記載の回転電機。 - 環状に配置されてアキシャルギャップ型の回転電機のステータコアを構築するコア片の製造方法であって、
球形状の複数の軟磁性粒子を含む原料粉末を金型内に充填する工程と、
前記金型内の前記原料粉末を圧縮して成形体とする工程と、を備え、
前記コア片は、
前記ステータコアの軸方向に延びている柱状の第一部材と、
前記第一部材における前記ステータコアの軸方向の第一の端部側に設けられている板状の第二部材と、を備え、
前記原料粉末を圧縮する方向は、前記ステータコアの径方向に沿った方向である、
コア片の製造方法。
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