(57)【要約】固定子の製造方法は、非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、積層群を挟持する金属板とを含む積層体の厚さを調整する調整工程と、積層体を基台に締結し、積層体の所定箇所を積層方向に巻線する巻線工程と、積層体の基台に対する固定を解除し、積層体の端面から異物を除去する除去工程と、再度、積層体を基台に締結する締結工程と、を含む。
2020044745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、前記積層群を挟持する金属板とを含む積層体の厚さを調整する調整工程と、
前記積層体を基台に締結し、前記積層体の所定箇所を積層方向に巻線する巻線工程と、
前記積層体の前記基台に対する固定を解除し、前記積層体の端面から異物を除去する除去工程と、
再度、前記積層体を前記基台に締結する締結工程と、
を含む、固定子の製造方法。
【請求項２】
前記締結工程の後に、前記積層体の端面から異物を除去する、
請求項１に記載の固定子の製造方法。
【請求項３】
前記巻線工程の前に、前記積層体の端面から異物を除去する、
請求項１または２に記載の固定子の製造方法。
【請求項４】
前記積層体の端面から異物を除去する方法は、非接触式の除去方法である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の固定子の製造方法。
【請求項５】
前記非接触式の除去方法は、空気の吹き付けである、
請求項４に記載の固定子の製造方法。
【請求項６】
前記非接触式の除去方法は、空気の吸引である、
請求項４に記載の固定子の製造方法。
【請求項７】
前記非接触式の除去方法は、磁石による吸着である、
請求項４に記載の固定子の製造方法。
【請求項８】
非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、
前記積層群を挟持する金属板と、
前記積層群および前記金属板を含む積層体の所定箇所を積層方向に巻回した巻線と、
前記積層体を保持する基台と、
前記積層体を積層方向に貫通して、前記基台と前記積層体とを締結する締結機構と、を含む、
固定子。
【請求項９】
前記積層群に占める前記軟磁性合金薄帯の比率である占積率が８３％〜９９％である、
請求項８に記載の固定子。
【請求項１０】
前記積層群は、熱処理が施された軟磁性合金薄帯と、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯と、を含む、
請求項８または９に記載の固定子。
【請求項１１】
前記熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯は、前記金属板に接するように設けられる、
請求項１０に記載の固定子。
【請求項１２】
前記金属板は、電磁鋼板である、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項１３】
前記積層体の厚さは、予め設定された値のプラスマイナス１０％以内である、
請求項８から１２のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか１項に記載の固定子と、
回転子と、
を含む、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、軟磁性合金薄帯を積層した固定子の製造方法、固定子、およびモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの固定子には、純鉄や電磁鋼板が用いられることが一般的である。また、より効率化を目的としたモータでは、固定子鉄心を、非晶質やナノ結晶粒を有する薄帯で構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１の固定子鉄心は、以下の工程により製造される。【０００４】
まず、単ロール法、双ロール法等の液体急冷法により作製された非晶質合金薄帯を、巻回、切断、打ち抜き、エッチング等により所定の形状に加工する。【０００５】
次に、合金薄帯の軟磁気特性を向上させるために、非晶質合金薄帯を熱処理し、結晶化させる。これにより、ナノ結晶粒を有する軟磁性合金薄帯を作製する。【０００６】
次に、複数の軟磁性合金薄帯を積層し、固定子鉄心を製作する。この際、固定子鉄心を樹脂で接着あるいはモールドする。【０００７】
以上の工程により製造された固定子鉄心は、モータに用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１４５９１７号公報
【発明の概要】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のモータでは、合金薄帯の層間に樹脂または接着剤が側面から進入するため、占積率が小さくなり、効率が悪くなるという課題がある。
【００１０】
占積率を上げるには、軟磁性合金薄帯だけの積層体をボルトでしっかりと締結すればよい。しかし、その際に問題点がある。以下、この問題点について、図１５Ａ〜図１５Ｃを用いて、詳細に説明する。
【００１１】
図１５Ａ〜図１５Ｃは、軟磁性合金薄帯の積層体の締結部（ボルト４２が設けられた部分）の近傍を示している。図１５Ａは、締結部近傍の断面図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示した締結部近傍を部分的に拡大した断面図である。図１５Ｃは、図１５Ｂに示した締結部近傍の上面図である。
【００１２】
図１５Ａに示すように、軟磁性合金薄帯の積層群４１は、ボルト４２によって固定される。ボルト４２は、ワッシャ４３および貫通穴４５を挿通し、基台の脚４４に締結される。ボルト４２の締結後、図１５Ｂに示すように、軟磁性合金薄帯４６は、基本的には、積層方向（図の上下方向）に隙間なく密着する。
【００１３】
しかし、図１５Ｂに示すように、ワッシャ４３の拘束の無い箇所では、軟磁性合金薄帯４６は、剛性が低いため、隙間４８を形成して広がろうとする。このとき、ワッシャ４３周辺の軟磁性合金薄帯４６において、変形部４７が生じる。この変形部４７によって生じる膨らみは、軟磁性合金薄帯の積層群４１の積層方向の端ほど大きくなる。
【００１４】
また、図１５Ｃに示すように、ボルト４２の締結時におけるワッシャ４３の回転力により、図中の矢印方向に軟磁性合金薄帯４６のねじれが発生する。
【００１５】
上述した膨らみやねじれの度合いが軟磁性合金薄帯４６の破断の限度を超えると、軟磁性合金薄帯４６に破れ等の破損が生じる。破損が生じると、駆動時の磁路が設計とは異なり、不連続になる。その結果、磁気特性が低下する。さらには、破損により生じた破片が回転部に入り込むことで、モータの駆動に障害を与える。
【００１６】
本開示の一態様の目的は、モータの特性および信頼性を確保できる固定子の製造方法、固定子、およびモータを提供することである。
【００１７】
本開示の一態様に係る固定子の製造方法は、非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、前記積層群を挟持する金属板とを含む積層体の厚さを調整する調整工程と、前記積層体を基台に締結し、前記積層体の所定箇所を積層方向に巻線する巻線工程と、前記積層体の前記基台に対する固定を解除し、前記積層体の端面から異物を除去する除去工程と、再度、前記積層体を前記基台に締結する締結工程と、を含む。
【００１８】
本開示の一態様に係る固定子は、非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、前記積層群を挟持する金属板と、前記積層群および前記金属板を含む積層体の所定箇所を積層方向に巻回した巻線と、前記積層体を保持する基台と、前記積層体を積層方向に貫通して、前記基台と前記積層体とを締結する締結機構と、を含む。
【００１９】
本開示の一態様に係るモータは、本開示の一態様に係る固定子と、回転子とを含む。
【００２０】
本開示によれば、モータの特性および信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態１の固定子の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの上面図である。
【図２】図２は、実施の形態１の固定子の製造工程の概略を示すフロー図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１の調整工程時の固定子の側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの上面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１の積層体の厚さが大きい固定子の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１の積層体の厚さが小さい固定子の側面図である。
【図５】図５は、実施の形態１のボルト締結前における軟磁性合金薄帯の積層群の部分断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態１の固定解除後の固定子の側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの上面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す正面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの断面図である。
【図８】図８は、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す正面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施の形態１の固定子を用いたモータの側面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１２Ａの上面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施の形態２の固定子を用いたモータの側面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａの上面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施の形態２の固定子の締結部近傍の正面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、従来の軟磁性合金薄帯の積層体の締結部近傍の断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの部分拡大断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５Ｂの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
本開示の実施の形態１について説明する。
【００２４】
＜固定子の構造＞
本実施の形態の固定子１００の構造について、図１Ａ、図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本実施の形態の固定子１００の側面図である。図１Ｂは、図１Ａの上面図である。
【００２５】
図１Ａに示すように、積層体１は、軟磁性合金薄帯の積層群３を電磁鋼板２（金属板の一例）で挟持したものである。
【００２６】
図１Ｂに示すように、巻線１３は、絶縁された銅線をティース１４の所定位置に巻きつけ、積層体１を積層方向に締め付けるように設けられたものである。
【００２７】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、固定子１００は、巻線１３が設けられた積層体１がボルト４によって固定されている。ボルト４は、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および積層体１の貫通穴（図示略）を挿通し、基台の脚７に締結されている。なお、ボルト４の数は、例えば、４つである。また、基台の脚７は、単に「基台」と呼んでもよい。
【００２８】
＜固定子の製造工程＞
図１Ａ、図１Ｂに示した固定子１００の製造工程について、図２を用いて説明する。図２は、固定子１００の製造工程の概略を示すフロー図である。
【００２９】
図２に示すように、フローは、調整工程、巻線工程、除去工程、および締結工程を含む。以下、各工程の概要について説明する。
【００３０】
調整工程は、積層体１の厚さを調整する工程である。この調整工程では、まず、非晶質合金薄帯を熱処理し、軟磁性合金薄帯を形成する。次に、その軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群３を形成する。次に、軟磁性合金薄帯の積層群３の上下（図における上側と下側）に電磁鋼板２を設け、積層体１を形成する。次に、軟磁性合金薄帯の枚数を増減させ、積層体１の厚さが所望の厚さとなるように調整する。詳細は以下で説明する。
【００３１】
巻線工程では、まず、調整工程で厚さが調整された積層体１を締結機構（例えば、ボルト４、スプリングワッシャ５、ワッシャ６等）を用いて基台の脚７に固定する。具体的には、上述したとおり、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および積層体１の貫通穴（図示略）に挿通させ、基台の脚７に締結する。次に、固定された積層体１の積層方向に巻線を行う。具体的には、上述したとおり、銅線をティース１４の所定位置に巻き付け、積層体１を積層方向に締め付ける。
【００３２】
除去工程では、まず、ボルト４を取り外し、積層体１の固定を解除する。次に、積層体１の端面に付着している異物（例えば、粉または欠片等）を除去する。
【００３３】
締結工程では、異物が除去された積層体１を、再度、締結機構（例えば、ボルト４、スプリングワッシャ５、ワッシャ６等）を用いて基台の脚７に固定する。具体的には、巻線工程と同様に、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および積層体１の貫通穴（図示略）に挿通させ、基台の脚７に締結する。よって、締結工程は、「再固定工程」と呼んでもよい。
【００３４】
以上、各工程の概要について説明した。以下では、調整工程、除去工程、および締結工程について、さらに詳細に説明する。
【００３５】
＜調整工程＞
調整工程について、図３Ａ、図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、調整工程時の固定子１００の側面図である。図３Ｂは、図３Ａの上面図である。図３Ａ、図３Ｂは、巻線１３が施されていない点で、図１Ａ、図１Ｂと異なる。
【００３６】
上述したとおり、調整工程では、軟磁性の非晶質合金薄帯を熱処理した後で積層することにより、図３Ａに示すように、軟磁性合金薄帯の積層群３を形成する。または、軟磁性の非晶質合金薄帯を積層して軟磁性合金薄帯の積層群３を形成した後で、その軟磁性合金薄帯の積層群３を熱処理することにより、図３Ａに示す軟磁性合金薄帯の積層群３を形成してもよい。
【００３７】
軟磁性合金薄帯の積層群３は、その全部または一部に軟磁性合金薄帯を含んで構成される。軟磁性合金薄帯の積層群３がその一部に軟磁性合金薄帯を含む場合、残りは熱処理しない非晶質薄帯を含んでもよい。
【００３８】
また、上述したとおり、調整工程では、軟磁性合金薄帯の積層群３の上下を電磁鋼板２で挟み、積層体１を形成する。そして、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、積層体１のそれぞれに積層方向に挿通させ、予め設定された締結力で基台の脚７に締結させる。
【００３９】
このとき、締結部（ボルト４が設けられた部分）の近傍の軟磁性合金薄帯には、図１５Ｂを用いて説明したように、変形部が生じる。これにより、スプリングワッシャ５およびワッシャ６の近傍における積層体１の厚さ（以下、積層厚さという）は小さくなり、スプリングワッシャ５およびワッシャ６の近傍以外における積層厚さは大きくなる。
【００４０】
また、軟磁性合金薄帯の板厚が小さいところばかりが積層された場合では、積層厚さは小さくなる。
【００４１】
＜積層厚さ＞
ここで、積層厚さが大きくなる場合と積層厚さが小さくなる場合について、図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、積層厚さが大きい固定子の側面図であり、図４Ｂは、積層厚さが小さい固定子の側面図である。
【００４２】
図４Ａに示すように、積層厚さの最大部８は、２本のボルト４の中間近辺に発生する。
【００４３】
図４Ｂに示すように、軟磁性合金薄帯の板厚が小さいところが積層されて発生する積層厚さの最小部９も、２本のボルト４の中間近辺に発生することが多い。ただし、軟磁性合金薄帯の板厚の分布にも依存するため、積層厚さの最小部９が発生する場所は、必ずしも決まっていない。
【００４４】
また、積層厚さが大きくなったり、小さくなったりする量は、積層体１の上下で必ずしも同じではない。上下の量の差が大きいと、固定子の外観寸法の精度が悪くなるため、モータの組立精度も悪くなる。
【００４５】
また、積層厚さが大きくなる場合では、軟磁性合金薄帯間の隙間が大きいと、熱処理されて脆くなった軟磁性合金薄帯が単体で浮いたように存在する。そのため、軟磁性合金薄帯が破損しやすくなるという問題も生じる。
【００４６】
このような積層厚さの変化は、軟磁性合金薄帯の積層群３の上下に設けられる電磁鋼板２の剛性によって抑制することができる。
【００４７】
電磁鋼板２の板厚は限られているため、１枚の電磁鋼板２だけでは剛性や強度が不十分である場合には、複数枚の電磁鋼板２を積層してもよい。
【００４８】
また、電磁鋼板２の代わりに、他の金属板を用いてもよい。ただし、軟磁性の金属板がよい。軟磁性の金属板以外を用いた場合、巻線が長くなることから銅損が大きくなり、モータ効率が低下する。
【００４９】
一般的に、固定子を作製する際には、積層厚さの仕様はプラスマイナス数％以内である。また、軟磁性合金薄帯間の隙間を数μｍ以下にすることで、熱処理後の軟磁性合金薄帯の破損を防いでいる。そのため、積層厚さの変化は、プラスマイナス１０％以内であることが望ましい。
【００５０】
積層厚さを、予め設定された仕様値のプラスマイナス１０％以内に収めるためには、例えば、図４Ａまたは図４Ｂに示した積層体１に対して、板厚分布の異なる軟磁性合金薄帯の選別、組み合わせ、および増減を繰り返し行うことにより、積層厚さを調整する。
【００５１】
＜占積率＞
上述した積層厚さの調整における問題について、図５を用いて説明する。図５は、積層厚さの調整中であって、ボルト４の締結前における軟磁性合金薄帯の積層群３の部分断面図である。
【００５２】
ボルト４の締め付けが弱いと、軟磁性合金薄帯２２の層間に隙間１２が残り、軟磁性合金薄帯の端部１１が変形して破損することがある。よって、隙間１２をできるだけ小さくし、軟磁性合金薄帯２２の上下動やずれなどによる端部１１の変形を防ぐ。
【００５３】
固定子の種類により異なるが、上下動やずれを起こさないためには、ボルト４の締結力として５Ｎ・ｍ以上が必要であった。また、モータ特性を高くするためにも、軟磁性合金薄帯の積層群３に占める軟磁性合金薄帯２２の比率である占積率を高くすることが必要である。
【００５４】
占積率は、従来の工程では７７〜８５％であったが、本実施の形態の除去工程および締結工程では８３〜９９％まで向上した。
【００５５】
占積率が１００％に達しない理由は、軟磁性合金薄帯２２の板厚が全面で一定ではなく、軟磁性合金薄帯２２間に隙間が生じたり、軟磁性合金薄帯２２が欠けたりするなどして、固定子１００の寸法仕様内に軟磁性合金薄帯２２が存在しない部分が生じるためであると考えられる。
【００５６】
以上のように調整工程で厚さが調整された積層体１は、次の巻線工程において、ボルト４により基台の脚７に所定の締結力で固定される。そして、図１Ａ、図１Ｂに示すように、巻線１３がティース１４の所定位置に巻き付けられつつ、積層体１を積層方向に締め付けるように施される。
【００５７】
＜除去工程＞
除去工程について、図６Ａ、図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、巻線工程後の固定子の側面図である。図６Ｂは、図６Ａの上面図である。
【００５８】
除去工程では、まず、図６Ａ、図６Ｂに示すように、ボルト４（図３Ａ参照）を全て取り外し、基台の脚７（図３Ａ参照）から積層体１を外す。これにより、積層体１の固定が解除される。ボルト４による締結を解除しても、巻線１３で締め付けられているので、積層体１が解体することは無い。
【００５９】
次に、図６Ａに示すように、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面（外周面）に対し、ノズル１５から空気１６を所定の圧力で吹き付ける。また、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面だけでなく、内径側の面、および、巻線１３が施されているティース１４の端面に対して、空気１６を吹き付ける。これにより、固定子１００の表面や軟磁性合金薄帯２２の層間に存在する異物（例えば、粉や欠片）を除去できる。なお、図６Ｂに示す締結穴１７の近傍は、締結時に発生する応力が大きく、異物が特に発生しやすい場所である。
【００６０】
締結穴１７の近傍では締め付け力がなくなることにより、締結穴１７の近傍の軟磁性合金薄帯の層間がわずかに開く。よって、その層間に異物があったとしても、ボルト４の締結時に比べて、異物を除去しやすい。
【００６１】
異物の除去方法については、特に制約は無い。ただし、ブラシや刷毛などを用いた接触式の除去方法では、ブラシや刷毛などが剥がれ落ち、異物として固定子側に残ってしまうおそれがある。よって、上述した空気１６の吹き付けなどの、非接触式の除去方法が好ましい。
【００６２】
空気１６の吹き付け以外の非接触式の除去方法としては、例えば、空気の吸引を用いた除去方法や、磁石による吸着を用いた除去方法などがある。粉や欠片は、微小で量も少ないため、除去工程後の固定子の占積率の減少率は１％以下となり、占積率の数字が大きく変化することはほとんどなかった。
【００６３】
＜締結工程＞
締結工程は、上述した調整工程におけるボルト４の締結工程と同様である。すなわち、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、積層体１のそれぞれに積層方向に挿通させ、予め設定された締結力で基台の脚７に締結させる。これにより、図１Ａ、図１Ｂに示した固定子１００の作製が完了する。
【００６４】
調整工程において予め設定された締結力での締め付けが行われており、除去工程において異物は除去されているため、締結工程後の固定子１００において新たな異物が存在する可能性は低い。
【００６５】
なお、締結工程の後に、再度、積層体１の端面から異物を除去する工程を行ってもよい。ただし、その場合、積層体１の固定は解除しない。
【００６６】
また、巻線工程の前でも、積層体１の端面から異物を除去する工程を行ってもよい。その場合、巻線１３の近傍に存在する異物をより確実に除去できる。
【００６７】
＜積層群の端面の状態＞
締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の状態について、詳細に説明する。図７Ａは、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す正面図である。図７Ｂは、図７Ａの断面図である。
【００６８】
図７Ａ、図７Ｂに示すように、板厚がほぼ均一である軟磁性合金薄帯２２ａと、板厚に薄い部分が存在する軟磁性合金薄帯２２ｂとを積層した場合、それらの層間に隙間２３が生じる。図示は省略するが、板厚がほぼ均一である軟磁性合金薄帯２２ａと、板厚に厚い部分が存在する軟磁性合金薄帯とを積層した場合でも、同様に、隙間を発生しうる。なお、一般的に、軟磁性合金薄帯２２の板厚は、０．０２ｍｍ〜０．０６ｍｍが多い。
【００６９】
板厚の偏差は、板厚のプラスマイナス数％以内に設定されることが多い。また、軟磁性合金薄帯２２の表面には１μｍ以下の微小な凹凸が存在する。また、微小穴が板厚方向に貫通している場合もある。これらの事情により、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の軟磁性合金薄帯２２の層間の少なくとも一部には、０．０００１ｍｍ〜０．０６ｍｍの隙間が存在する。
【００７０】
図７Ａ、図７Ｂに示した端面とは別の端面の例について、図８を用いて説明する。図８は、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す断面図である。
【００７１】
図８に示すように、複数の軟磁性合金薄帯２２の中に、端部が欠けた軟磁性合金薄帯２４が存在する場合、端面に隙間２５が生じる。端面に現れる最大の隙間は、板厚相当分になる。しかし、図８に示すように、隙間２５の上下にある各軟磁性合金薄帯の端部が隙間２５側に傾いた場合、端面に現れる隙間２５は、軟磁性合金薄帯２２の板厚よりも狭くなる。
【００７２】
また、別の端面の例について、図９を用いて説明する。図９は、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す断面図である。
【００７３】
図９の例では、端部が欠けた軟磁性合金薄帯２４と積層端面（図中における最右端の面）との間の隙間２７には、欠片２６が存在している。この欠片２６は、例えば、除去工程により除去されなかったものである。
【００７４】
除去工程で除去されなかった欠片２６が存在したとしても、その後の締結工程において積層方向に圧縮力が働くため、欠片２６が積層端面から脱落する可能性は、かなり低い。
【００７５】
また、上述したとおり締結工程後に除去工程を行えば、欠片２６が積層端面から脱落する可能性は、より一層低くなる。
【００７６】
また、別の端面の例について、図１０を用いて説明する。図１０は、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す断面図である。
【００７７】
図１０の例では、複数の軟磁性合金薄帯２２のうちの１つに、ひび２８が存在している。
【００７８】
ひび２８または割れが軟磁性合金薄帯２２に存在したとしても、締結工程において積層方向に圧縮力が働くため、ひび２８または割れが悪化することを抑制できる。よって、ひび２８または割れによって生じた欠片が積層端面から脱落する可能性は、低い。
【００７９】
また、別の端面の例について、図１１Ａ、図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａは、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す正面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの断面図である。
【００８０】
軟磁性合金薄帯２２は、熱処理によって硬くなる一方で脆くなる。よって、固定子１００の製造工程中、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面に、軟磁性合金薄帯２２よりも硬い物体が当たった場合、例えば、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、軟磁性合金薄帯２２の複数層にわたる欠落部２９が発生することがある。
【００８１】
この欠落部２９の中には、粉または欠片が残ることもある。これらの異物のうち、積層端面から脱落しやすいものは、上述した除去工程によって取り除かれる。なお、欠落部２９の表面における破損は進行しにくい。
【００８２】
なお、図１１Ａ、図１１Ｂでは、欠落部２９において軟磁性合金薄帯２２の層間の境界が明瞭である場合を示しているが、境界が不明瞭である場合もありうる。
【００８３】
＜モータ＞
上述した固定子１００を用いたモータ２００について、図１２Ａ、図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａは、固定子１００を用いたモータ２００の側面図である。図１２Ｂは、図１２Ａの上面図である。
【００８４】
図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、上述した一連の製造工程により作製された固定子１００に対し、ティース１４の内側に回転子１８を設けることにより、モータ２００が完成する。モータ２００は、巻線１３に通電が行われると、回転子１８が回転駆動する。
【００８５】
なお、本実施の形態では、回転子１８が固定子１００の内径側に設けられる場合を例に挙げて説明したが、回転子１８は固定子１００の外周側に設けられてもよい。
【００８６】
以上説明したように、本実施の形態の固定子１００の製造方法では、まず、非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を２２全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群３と、その軟磁性合金薄帯の積層群３を挟持する金属板（例えば電磁鋼板２）とを含む積層体１の厚さを調整する調整工程を行う。
【００８７】
次に、積層体１を基台（例えば、基台の脚７）に締結し、積層体１の所定箇所を積層方向に巻線する巻線工程を行う。
【００８８】
次に、積層体１の基台に対する固定を解除し、積層体１の端面から異物を除去する除去工程を行う。
【００８９】
次に、再度、積層体１を基台に締結する締結工程を行う。これらの工程により、固定子を作製する。その固定子を用いてモータを作製する。
【００９０】
よって、軟磁性合金薄帯の欠片等が積層体の端面から脱落するのを防止できる。したがって、モータの特性と信頼性を確保することができる。
【００９１】
（実施の形態２）
本開示の実施の形態２について説明する。
【００９２】
＜固定子の構造＞
本実施の形態の固定子１１０の構造について、図１３Ａ、図１３Ｂを用いて説明する。図１３Ａは、本実施の形態のモータ２１０の側面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの上面図である。
【００９３】
図１３Ａ、図１３Ｂに示したモータ２１０において、積層体３１の構造が異なる点以外は、図１２Ａ、図１２Ｂに示した実施の形態１のモータ２００と同様である。
【００９４】
図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、本実施の形態の積層体３１は、熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３と電磁鋼板２との間に、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４を有する。
【００９５】
熱処理が施されていない軟磁性非晶質合金薄帯の外見は、明瞭な金属光沢が認められる。一方、熱処理が施された軟磁性合金薄帯では、着色されることで金属光沢が弱くなる。よって、熱処理がされた軟磁性合金薄帯の積層群３３と軟磁性合金薄帯の積層群３４とは、容易に区別できる。
【００９６】
次に、上述した固定子１１０の締結部（ボルト４が設けられた部分）の近傍の構造について、図１４Ａ、図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ａは、固定子１１０の締結部近傍の正面図である。図１４Ｂは、図１４Ａの断面図である。
【００９７】
図１３Ａに示した熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４は、図１４Ａ、図１４Ｂに示す２枚の熱処理が施されていない軟磁性非晶質合金薄帯３６を含む。
【００９８】
また、図１３Ａに示した熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３は、図１４Ａ、図１４Ｂに示す複数の軟磁性合金薄帯３５を含む。軟磁性合金薄帯３５は、熱処理が施された軟磁性合金薄帯である。
【００９９】
図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、ボルト４は、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および貫通穴４０に挿通される。このボルト４の締結により、図１３Ａに示した積層体３１は、積層方向に締め付けられる。
【０１００】
このとき、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４に働く締め付け力は、電磁鋼板２の直下が一番強い。ここで、軟磁性非晶質合金薄帯３６は延性が高いため、容易に破損しない。したがって、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、電磁鋼板２の直下に軟磁性非晶質合金薄帯３６を配置することが好ましい。換言すれば、軟磁性非晶質合金薄帯３６は、電磁鋼板２に接するように設けられることが好ましい。
【０１０１】
図１４Ａ、図１４Ｂの例では、軟磁性合金薄帯３５からなる熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３に隙間３７があり、その隙間３７の中に軟磁性合金薄帯の欠片３８が残っている場合を示している。この場合、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、電磁鋼板２の端部の変形に応じて、軟磁性非晶質合金薄帯３６も変形する。これにより、欠片３８は、図中の上側から押さえ付けられ、拘束される。
【０１０２】
欠片３８が除去工程（空気や磁石による除去作業）後に残っている場合、その欠片３８は、締結工程において積層方向の圧縮力を受けるので、モータの駆動により脱落する可能性は低い。
【０１０３】
なお、隙間３７の大きさにもよるが、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、電磁鋼板２と軟磁性非晶質合金薄帯３６との間に、隙間３９が残る場合もある。
【０１０４】
また、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４を構成する軟磁性非晶質合金薄帯３６は、１枚であってもよい。また、軟磁性非晶質合金薄帯３６は、電磁鋼板２の直下または直上以外の位置（例えば、熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３内の位置）にあっても、破損に対する緩衝材的な役割を果たすことができる。
【０１０５】
なお、本開示は、上記各実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本開示の固定子の製造方法、固定子、およびモータによれば、モータの特性と信頼性を確保することができる。さらに、本開示の固定子は、モータ以外にトランス等の磁気応用した電子部品の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  積層体
２  電磁鋼板
３  軟磁性合金薄帯の積層群
４  ボルト
５  スプリングワッシャ
６  ワッシャ
７  基台の脚
８  積層厚さの最大部
９  積層厚さの最小部
１０  プラスマイナス
１１  端部
１２  隙間
１３  巻線
１４  ティース
１５  ノズル
１６  空気
１７  締結穴
１８  回転子
２２  軟磁性合金薄帯
２２ａ  軟磁性合金薄帯
２２ｂ  軟磁性合金薄帯
２３  隙間
２４  軟磁性合金薄帯
２５  隙間
２６  欠片
２７  隙間
２８  ひび
２９  欠落部
３１  積層体
３３  熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群
３４  熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群
３５  軟磁性合金薄帯
３６  軟磁性非晶質合金薄帯
３７  隙間
３８  欠片
３９  隙間
４０  貫通穴
４１  軟磁性合金薄帯の積層群
４２  ボルト
４３  ワッシャ
４４  基台の脚
４５  貫通穴
４６  軟磁性合金薄帯
４７  変形部
４８  隙間
１００  固定子
１１０  固定子
２００  モータ
２１０  モータ
【図１Ａ】
2020044745.tif 000003
【図１Ｂ】
2020044745.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
2020044745.tif 000006
【図３Ｂ】
2020044745.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2020044745.tif 000009
【図５】
2020044745.tif 000010
【図６Ａ】
2020044745.tif 000011
【図６Ｂ】
2020044745.tif 000012
【図７Ａ】
2020044745.tif 000013
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
2020044745.tif 000016
【図１０】
2020044745.tif 000017
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
2020044745.tif 000020
【図１２Ｂ】
2020044745.tif 000021
【図１３Ａ】
2020044745.tif 000022
【図１３Ｂ】
2020044745.tif 000023
【図１４Ａ】
2020044745.tif 000024
【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
2020044745.tif 000027
【図１５Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月8日(2021.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、軟磁性合金薄帯を積層した固定子の製造方法、固定子、およびモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの固定子には、純鉄や電磁鋼板が用いられることが一般的である。また、より効率化を目的としたモータでは、固定子鉄心を、非晶質やナノ結晶粒を有する薄帯で構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の固定子鉄心は、以下の工程により製造される。
【０００４】
まず、単ロール法、双ロール法等の液体急冷法により作製された非晶質合金薄帯を、巻回、切断、打ち抜き、エッチング等により所定の形状に加工する。
【０００５】
次に、合金薄帯の軟磁気特性を向上させるために、非晶質合金薄帯を熱処理し、結晶化させる。これにより、ナノ結晶粒を有する軟磁性合金薄帯を作製する。
【０００６】
次に、複数の軟磁性合金薄帯を積層し、固定子鉄心を製作する。この際、固定子鉄心を樹脂で接着あるいはモールドする。
【０００７】
以上の工程により製造された固定子鉄心は、モータに用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１４５９１７号公報
【発明の概要】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のモータでは、合金薄帯の層間に樹脂または接着剤が側面から進入するため、占積率が小さくなり、効率が悪くなるという課題がある。
【００１０】
占積率を上げるには、軟磁性合金薄帯だけの積層体をボルトでしっかりと締結すればよい。しかし、その際に問題点がある。以下、この問題点について、図１５Ａ〜図１５Ｃを用いて、詳細に説明する。
【００１１】
図１５Ａ〜図１５Ｃは、軟磁性合金薄帯の積層体の締結部（ボルト４２が設けられた部分）の近傍を示している。図１５Ａは、締結部近傍の断面図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示した締結部近傍を部分的に拡大した断面図である。図１５Ｃは、図１５Ｂに示した締結部近傍の上面図である。
【００１２】
図１５Ａに示すように、軟磁性合金薄帯の積層群４１は、ボルト４２によって固定される。ボルト４２は、ワッシャ４３および貫通穴４５を挿通し、基台の脚４４に締結される。ボルト４２の締結後、図１５Ｂに示すように、軟磁性合金薄帯４６は、基本的には、積層方向（図の上下方向）に隙間なく密着する。
【００１３】
しかし、図１５Ｂに示すように、ワッシャ４３の拘束の無い箇所では、軟磁性合金薄帯４６は、剛性が低いため、隙間４８を形成して広がろうとする。このとき、ワッシャ４３周辺の軟磁性合金薄帯４６において、変形部４７が生じる。この変形部４７によって生じる膨らみは、軟磁性合金薄帯の積層群４１の積層方向の端ほど大きくなる。
【００１４】
また、図１５Ｃに示すように、ボルト４２の締結時におけるワッシャ４３の回転力により、図中の矢印方向に軟磁性合金薄帯４６のねじれが発生する。
【００１５】
上述した膨らみやねじれの度合いが軟磁性合金薄帯４６の破断の限度を超えると、軟磁性合金薄帯４６に破れ等の破損が生じる。破損が生じると、駆動時の磁路が設計とは異なり、不連続になる。その結果、磁気特性が低下する。さらには、破損により生じた破片が回転部に入り込むことで、モータの駆動に障害を与える。
【００１６】
本開示の一態様の目的は、モータの特性および信頼性を確保できる固定子の製造方法、固定子、およびモータを提供することである。
【００１７】
本開示の一態様に係る固定子の製造方法は、非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、前記積層群を挟持する金属板とを含む積層体の厚さを調整する調整工程と、前記積層体を基台に締結し、前記積層体の所定箇所を積層方向に巻線する巻線工程と、前記積層体の前記基台に対する固定を解除し、前記積層体の端面から異物を除去する除去工程と、再度、前記積層体を前記基台に締結する締結工程と、を含む。
【００１８】
本開示の一態様に係る固定子は、非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、前記積層群を挟持する金属板と、前記積層群および前記金属板を含む積層体の所定箇所を積層方向に巻回した巻線と、前記積層体を保持する基台と、前記積層体を積層方向に貫通して、前記基台と前記積層体とを締結する締結機構と、を含む。
【００１９】
本開示の一態様に係るモータは、本開示の一態様に係る固定子と、回転子とを含む。
【００２０】
本開示によれば、モータの特性および信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態１の固定子の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの上面図である。
【図２】図２は、実施の形態１の固定子の製造工程の概略を示すフロー図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１の調整工程時の固定子の側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの上面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１の積層体の厚さが大きい固定子の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１の積層体の厚さが小さい固定子の側面図である。
【図５】図５は、実施の形態１のボルト締結前における軟磁性合金薄帯の積層群の部分断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態１の固定解除後の固定子の側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの上面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す正面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの断面図である。
【図８】図８は、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施の形態１の締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群の端面の一部の例を示す正面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施の形態１の固定子を用いたモータの側面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１２Ａの上面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施の形態２の固定子を用いたモータの側面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａの上面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施の形態２の固定子の締結部近傍の正面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、従来の軟磁性合金薄帯の積層体の締結部近傍の断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの部分拡大断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５Ｂの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
本開示の実施の形態１について説明する。
【００２４】
＜固定子の構造＞
本実施の形態の固定子１００の構造について、図１Ａ、図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本実施の形態の固定子１００の側面図である。図１Ｂは、図１Ａの上面図である。
【００２５】
図１Ａに示すように、積層体１は、軟磁性合金薄帯の積層群３を電磁鋼板２（金属板の一例）で挟持したものである。
【００２６】
図１Ｂに示すように、巻線１３は、絶縁された銅線をティース１４の所定位置に巻きつけ、積層体１を積層方向に締め付けるように設けられたものである。
【００２７】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、固定子１００は、巻線１３が設けられた積層体１がボルト４によって固定されている。ボルト４は、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および積層体１の貫通穴（図示略）を挿通し、基台の脚７に締結されている。なお、ボルト４の数は、例えば、４つである。また、基台の脚７は、単に「基台」と呼んでもよい。
【００２８】
＜固定子の製造工程＞
図１Ａ、図１Ｂに示した固定子１００の製造工程について、図２を用いて説明する。図２は、固定子１００の製造工程の概略を示すフロー図である。
【００２９】
図２に示すように、フローは、調整工程、巻線工程、除去工程、および締結工程を含む。以下、各工程の概要について説明する。
【００３０】
調整工程は、積層体１の厚さを調整する工程である。この調整工程では、まず、非晶質合金薄帯を熱処理し、軟磁性合金薄帯を形成する。次に、その軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群３を形成する。次に、軟磁性合金薄帯の積層群３の上下（図における上側と下側）に電磁鋼板２を設け、積層体１を形成する。次に、軟磁性合金薄帯の枚数を増減させ、積層体１の厚さが所望の厚さとなるように調整する。詳細は以下で説明する。
【００３１】
巻線工程では、まず、調整工程で厚さが調整された積層体１を締結機構（例えば、ボルト４、スプリングワッシャ５、ワッシャ６等）を用いて基台の脚７に固定する。具体的には、上述したとおり、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および積層体１の貫通穴（図示略）に挿通させ、基台の脚７に締結する。次に、固定された積層体１の積層方向に巻線を行う。具体的には、上述したとおり、銅線をティース１４の所定位置に巻き付け、積層体１を積層方向に締め付ける。
【００３２】
除去工程では、まず、ボルト４を取り外し、積層体１の固定を解除する。次に、積層体１の端面に付着している異物（例えば、粉または欠片等）を除去する。
【００３３】
締結工程では、異物が除去された積層体１を、再度、締結機構（例えば、ボルト４、スプリングワッシャ５、ワッシャ６等）を用いて基台の脚７に固定する。具体的には、巻線工程と同様に、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および積層体１の貫通穴（図示略）に挿通させ、基台の脚７に締結する。よって、締結工程は、「再固定工程」と呼んでもよい。
【００３４】
以上、各工程の概要について説明した。以下では、調整工程、除去工程、および締結工程について、さらに詳細に説明する。
【００３５】
＜調整工程＞
調整工程について、図３Ａ、図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、調整工程時の固定子１００の側面図である。図３Ｂは、図３Ａの上面図である。図３Ａ、図３Ｂは、巻線１３が施されていない点で、図１Ａ、図１Ｂと異なる。
【００３６】
上述したとおり、調整工程では、軟磁性の非晶質合金薄帯を熱処理した後で積層することにより、図３Ａに示すように、軟磁性合金薄帯の積層群３を形成する。または、軟磁性の非晶質合金薄帯を積層して軟磁性合金薄帯の積層群３を形成した後で、その軟磁性合金薄帯の積層群３を熱処理することにより、図３Ａに示す軟磁性合金薄帯の積層群３を形成してもよい。
【００３７】
軟磁性合金薄帯の積層群３は、その全部または一部に軟磁性合金薄帯を含んで構成される。軟磁性合金薄帯の積層群３がその一部に軟磁性合金薄帯を含む場合、残りは熱処理しない非晶質薄帯を含んでもよい。
【００３８】
また、上述したとおり、調整工程では、軟磁性合金薄帯の積層群３の上下を電磁鋼板２で挟み、積層体１を形成する。そして、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、積層体１のそれぞれに積層方向に挿通させ、予め設定された締結力で基台の脚７に締結させる。
【００３９】
このとき、締結部（ボルト４が設けられた部分）の近傍の軟磁性合金薄帯には、図１５Ｂを用いて説明したように、変形部が生じる。これにより、スプリングワッシャ５およびワッシャ６の近傍における積層体１の厚さ（以下、積層厚さという）は小さくなり、スプリングワッシャ５およびワッシャ６の近傍以外における積層厚さは大きくなる。
【００４０】
また、軟磁性合金薄帯の板厚が小さいところばかりが積層された場合では、積層厚さは小さくなる。
【００４１】
＜積層厚さ＞
ここで、積層厚さが大きくなる場合と積層厚さが小さくなる場合について、図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、積層厚さが大きい固定子の側面図であり、図４Ｂは、積層厚さが小さい固定子の側面図である。
【００４２】
図４Ａに示すように、積層厚さの最大部８は、２本のボルト４の中間近辺に発生する。
【００４３】
図４Ｂに示すように、軟磁性合金薄帯の板厚が小さいところが積層されて発生する積層厚さの最小部９も、２本のボルト４の中間近辺に発生することが多い。ただし、軟磁性合金薄帯の板厚の分布にも依存するため、積層厚さの最小部９が発生する場所は、必ずしも決まっていない。
【００４４】
また、積層厚さが大きくなったり、小さくなったりする量は、積層体１の上下で必ずしも同じではない。上下の量の差が大きいと、固定子の外観寸法の精度が悪くなるため、モータの組立精度も悪くなる。
【００４５】
また、積層厚さが大きくなる場合では、軟磁性合金薄帯間の隙間が大きいと、熱処理されて脆くなった軟磁性合金薄帯が単体で浮いたように存在する。そのため、軟磁性合金薄帯が破損しやすくなるという問題も生じる。
【００４６】
このような積層厚さの変化は、軟磁性合金薄帯の積層群３の上下に設けられる電磁鋼板２の剛性によって抑制することができる。
【００４７】
電磁鋼板２の板厚は限られているため、１枚の電磁鋼板２だけでは剛性や強度が不十分である場合には、複数枚の電磁鋼板２を積層してもよい。
【００４８】
また、電磁鋼板２の代わりに、他の金属板を用いてもよい。ただし、軟磁性の金属板がよい。軟磁性の金属板以外を用いた場合、巻線が長くなることから銅損が大きくなり、モータ効率が低下する。
【００４９】
一般的に、固定子を作製する際には、積層厚さの仕様はプラスマイナス数％以内である。また、軟磁性合金薄帯間の隙間を数μｍ以下にすることで、熱処理後の軟磁性合金薄帯の破損を防いでいる。そのため、積層厚さの変化は、プラスマイナス１０％以内であることが望ましい。
【００５０】
積層厚さを、予め設定された仕様値のプラスマイナス１０％以内に収めるためには、例えば、図４Ａまたは図４Ｂに示した積層体１に対して、板厚分布の異なる軟磁性合金薄帯の選別、組み合わせ、および増減を繰り返し行うことにより、積層厚さを調整する。
【００５１】
＜占積率＞
上述した積層厚さの調整における問題について、図５を用いて説明する。図５は、積層厚さの調整中であって、ボルト４の締結前における軟磁性合金薄帯の積層群３の部分断面図である。
【００５２】
ボルト４の締め付けが弱いと、軟磁性合金薄帯２２の層間に隙間１２が残り、軟磁性合金薄帯の端部１１が変形して破損することがある。よって、隙間１２をできるだけ小さくし、軟磁性合金薄帯２２の上下動やずれなどによる端部１１の変形を防ぐ。
【００５３】
固定子の種類により異なるが、上下動やずれを起こさないためには、ボルト４の締結力として５Ｎ・ｍ以上が必要であった。また、モータ特性を高くするためにも、軟磁性合金薄帯の積層群３に占める軟磁性合金薄帯２２の比率である占積率を高くすることが必要である。
【００５４】
占積率は、従来の工程では７７〜８５％であったが、本実施の形態の除去工程および締結工程では８３〜９９％まで向上した。
【００５５】
占積率が１００％に達しない理由は、軟磁性合金薄帯２２の板厚が全面で一定ではなく、軟磁性合金薄帯２２間に隙間が生じたり、軟磁性合金薄帯２２が欠けたりするなどして、固定子１００の寸法仕様内に軟磁性合金薄帯２２が存在しない部分が生じるためであると考えられる。
【００５６】
以上のように調整工程で厚さが調整された積層体１は、次の巻線工程において、ボルト４により基台の脚７に所定の締結力で固定される。そして、図１Ａ、図１Ｂに示すように、巻線１３がティース１４の所定位置に巻き付けられつつ、積層体１を積層方向に締め付けるように施される。
【００５７】
＜除去工程＞
除去工程について、図６Ａ、図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、巻線工程後の固定子の側面図である。図６Ｂは、図６Ａの上面図である。
【００５８】
除去工程では、まず、図６Ａ、図６Ｂに示すように、ボルト４（図３Ａ参照）を全て取り外し、基台の脚７（図３Ａ参照）から積層体１を外す。これにより、積層体１の固定が解除される。ボルト４による締結を解除しても、巻線１３で締め付けられているので、積層体１が解体することは無い。
【００５９】
次に、図６Ａに示すように、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面（外周面）に対し、ノズル１５から空気１６を所定の圧力で吹き付ける。また、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面だけでなく、内径側の面、および、巻線１３が施されているティース１４の端面に対して、空気１６を吹き付ける。これにより、固定子１００の表面や軟磁性合金薄帯２２の層間に存在する異物（例えば、粉や欠片）を除去できる。なお、図６Ｂに示す締結穴１７の近傍は、締結時に発生する応力が大きく、異物が特に発生しやすい場所である。
【００６０】
締結穴１７の近傍では締め付け力がなくなることにより、締結穴１７の近傍の軟磁性合金薄帯の層間がわずかに開く。よって、その層間に異物があったとしても、ボルト４の締結時に比べて、異物を除去しやすい。
【００６１】
異物の除去方法については、特に制約は無い。ただし、ブラシや刷毛などを用いた接触式の除去方法では、ブラシや刷毛などが剥がれ落ち、異物として固定子側に残ってしまうおそれがある。よって、上述した空気１６の吹き付けなどの、非接触式の除去方法が好ましい。
【００６２】
空気１６の吹き付け以外の非接触式の除去方法としては、例えば、空気の吸引を用いた除去方法や、磁石による吸着を用いた除去方法などがある。粉や欠片は、微小で量も少ないため、除去工程後の固定子の占積率の減少率は１％以下となり、占積率の数字が大きく変化することはほとんどなかった。
【００６３】
＜締結工程＞
締結工程は、上述した調整工程におけるボルト４の締結工程と同様である。すなわち、ボルト４を、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、積層体１のそれぞれに積層方向に挿通させ、予め設定された締結力で基台の脚７に締結させる。これにより、図１Ａ、図１Ｂに示した固定子１００の作製が完了する。
【００６４】
調整工程において予め設定された締結力での締め付けが行われており、除去工程において異物は除去されているため、締結工程後の固定子１００において新たな異物が存在する可能性は低い。
【００６５】
なお、締結工程の後に、再度、積層体１の端面から異物を除去する工程を行ってもよい。ただし、その場合、積層体１の固定は解除しない。
【００６６】
また、巻線工程の前でも、積層体１の端面から異物を除去する工程を行ってもよい。その場合、巻線１３の近傍に存在する異物をより確実に除去できる。
【００６７】
＜積層群の端面の状態＞
締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の状態について、詳細に説明する。図７Ａは、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す正面図である。図７Ｂは、図７Ａの断面図である。
【００６８】
図７Ａ、図７Ｂに示すように、板厚がほぼ均一である軟磁性合金薄帯２２ａと、板厚に薄い部分が存在する軟磁性合金薄帯２２ｂとを積層した場合、それらの層間に隙間２３が生じる。図示は省略するが、板厚がほぼ均一である軟磁性合金薄帯２２ａと、板厚に厚い部分が存在する軟磁性合金薄帯とを積層した場合でも、同様に、隙間を発生しうる。なお、一般的に、軟磁性合金薄帯２２の板厚は、０．０２ｍｍ〜０．０６ｍｍが多い。
【００６９】
板厚の偏差は、板厚のプラスマイナス数％以内に設定されることが多い。また、軟磁性合金薄帯２２の表面には１μｍ以下の微小な凹凸が存在する。また、微小穴が板厚方向に貫通している場合もある。これらの事情により、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の軟磁性合金薄帯２２の層間の少なくとも一部には、０．０００１ｍｍ〜０．０６ｍｍの隙間が存在する。
【００７０】
図７Ａ、図７Ｂに示した端面とは別の端面の例について、図８を用いて説明する。図８は、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す断面図である。
【００７１】
図８に示すように、複数の軟磁性合金薄帯２２の中に、端部が欠けた軟磁性合金薄帯２４が存在する場合、端面に隙間２５が生じる。端面に現れる最大の隙間は、板厚相当分になる。しかし、図８に示すように、隙間２５の上下にある各軟磁性合金薄帯の端部が隙間２５側に傾いた場合、端面に現れる隙間２５は、軟磁性合金薄帯２２の板厚よりも狭くなる。
【００７２】
また、別の端面の例について、図９を用いて説明する。図９は、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す断面図である。
【００７３】
図９の例では、端部が欠けた軟磁性合金薄帯２４と積層端面（図中における最右端の面）との間の隙間２７には、欠片２６が存在している。この欠片２６は、例えば、除去工程により除去されなかったものである。
【００７４】
除去工程で除去されなかった欠片２６が存在したとしても、その後の締結工程において積層方向に圧縮力が働くため、欠片２６が積層端面から脱落する可能性は、かなり低い。
【００７５】
また、上述したとおり締結工程後に除去工程を行えば、欠片２６が積層端面から脱落する可能性は、より一層低くなる。
【００７６】
また、別の端面の例について、図１０を用いて説明する。図１０は、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す断面図である。
【００７７】
図１０の例では、複数の軟磁性合金薄帯２２のうちの１つに、ひび２８が存在している。
【００７８】
ひび２８または割れが軟磁性合金薄帯２２に存在したとしても、締結工程において積層方向に圧縮力が働くため、ひび２８または割れが悪化することを抑制できる。よって、ひび２８または割れによって生じた欠片が積層端面から脱落する可能性は、低い。
【００７９】
また、別の端面の例について、図１１Ａ、図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａは、締結工程後の軟磁性合金薄帯の積層群３の端面の一部の例を示す正面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの断面図である。
【００８０】
軟磁性合金薄帯２２は、熱処理によって硬くなる一方で脆くなる。よって、固定子１００の製造工程中、軟磁性合金薄帯の積層群３の端面に、軟磁性合金薄帯２２よりも硬い物体が当たった場合、例えば、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、軟磁性合金薄帯２２の複数層にわたる欠落部２９が発生することがある。
【００８１】
この欠落部２９の中には、粉または欠片が残ることもある。これらの異物のうち、積層端面から脱落しやすいものは、上述した除去工程によって取り除かれる。なお、欠落部２９の表面における破損は進行しにくい。
【００８２】
なお、図１１Ａ、図１１Ｂでは、欠落部２９において軟磁性合金薄帯２２の層間の境界が明瞭である場合を示しているが、境界が不明瞭である場合もありうる。
【００８３】
＜モータ＞
上述した固定子１００を用いたモータ２００について、図１２Ａ、図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａは、固定子１００を用いたモータ２００の側面図である。図１２Ｂは、図１２Ａの上面図である。
【００８４】
図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、上述した一連の製造工程により作製された固定子１００に対し、ティース１４の内側に回転子１８を設けることにより、モータ２００が完成する。モータ２００は、巻線１３に通電が行われると、回転子１８が回転駆動する。
【００８５】
なお、本実施の形態では、回転子１８が固定子１００の内径側に設けられる場合を例に挙げて説明したが、回転子１８は固定子１００の外周側に設けられてもよい。
【００８６】
以上説明したように、本実施の形態の固定子１００の製造方法では、まず、非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯２２を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群３と、その軟磁性合金薄帯の積層群３を挟持する金属板（例えば電磁鋼板２）とを含む積層体１の厚さを調整する調整工程を行う。
【００８７】
次に、積層体１を基台（例えば、基台の脚７）に締結し、積層体１の所定箇所を積層方向に巻線する巻線工程を行う。
【００８８】
次に、積層体１の基台に対する固定を解除し、積層体１の端面から異物を除去する除去工程を行う。
【００８９】
次に、再度、積層体１を基台に締結する締結工程を行う。これらの工程により、固定子を作製する。その固定子を用いてモータを作製する。
【００９０】
よって、軟磁性合金薄帯の欠片等が積層体の端面から脱落するのを防止できる。したがって、モータの特性と信頼性を確保することができる。
【００９１】
（実施の形態２）
本開示の実施の形態２について説明する。
【００９２】
＜固定子の構造＞
本実施の形態の固定子１１０の構造について、図１３Ａ、図１３Ｂを用いて説明する。図１３Ａは、本実施の形態のモータ２１０の側面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの上面図である。
【００９３】
図１３Ａ、図１３Ｂに示したモータ２１０において、積層体３１の構造が異なる点以外は、図１２Ａ、図１２Ｂに示した実施の形態１のモータ２００と同様である。
【００９４】
図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、本実施の形態の積層体３１は、熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３と電磁鋼板２との間に、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４を有する。
【００９５】
熱処理が施されていない軟磁性非晶質合金薄帯の外見は、明瞭な金属光沢が認められる。一方、熱処理が施された軟磁性合金薄帯では、着色されることで金属光沢が弱くなる。よって、熱処理がされた軟磁性合金薄帯の積層群３３と軟磁性合金薄帯の積層群３４とは、容易に区別できる。
【００９６】
次に、上述した固定子１１０の締結部（ボルト４が設けられた部分）の近傍の構造について、図１４Ａ、図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ａは、固定子１１０の締結部近傍の正面図である。図１４Ｂは、図１４Ａの断面図である。
【００９７】
図１３Ａに示した熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４は、図１４Ａ、図１４Ｂに示す２枚の熱処理が施されていない軟磁性非晶質合金薄帯３６を含む。
【００９８】
また、図１３Ａに示した熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３は、図１４Ａ、図１４Ｂに示す複数の軟磁性合金薄帯３５を含む。軟磁性合金薄帯３５は、熱処理が施された軟磁性合金薄帯である。
【００９９】
図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、ボルト４は、スプリングワッシャ５、ワッシャ６、および貫通穴４０に挿通される。このボルト４の締結により、図１３Ａに示した積層体３１は、積層方向に締め付けられる。
【０１００】
このとき、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４に働く締め付け力は、電磁鋼板２の直下が一番強い。ここで、軟磁性非晶質合金薄帯３６は延性が高いため、容易に破損しない。したがって、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、電磁鋼板２の直下に軟磁性非晶質合金薄帯３６を配置することが好ましい。換言すれば、軟磁性非晶質合金薄帯３６は、電磁鋼板２に接するように設けられることが好ましい。
【０１０１】
図１４Ａ、図１４Ｂの例では、軟磁性合金薄帯３５からなる熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３に隙間３７があり、その隙間３７の中に軟磁性合金薄帯の欠片３８が残っている場合を示している。この場合、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、電磁鋼板２の端部の変形に応じて、軟磁性非晶質合金薄帯３６も変形する。これにより、欠片３８は、図中の上側から押さえ付けられ、拘束される。
【０１０２】
欠片３８が除去工程（空気や磁石による除去作業）後に残っている場合、その欠片３８は、締結工程において積層方向の圧縮力を受けるので、モータの駆動により脱落する可能性は低い。
【０１０３】
なお、隙間３７の大きさにもよるが、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、電磁鋼板２と軟磁性非晶質合金薄帯３６との間に、隙間３９が残る場合もある。
【０１０４】
また、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群３４を構成する軟磁性非晶質合金薄帯３６は、１枚であってもよい。また、軟磁性非晶質合金薄帯３６は、電磁鋼板２の直下または直上以外の位置（例えば、熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群３３内の位置）にあっても、破損に対する緩衝材的な役割を果たすことができる。
【０１０５】
なお、本開示は、上記各実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本開示の固定子の製造方法、固定子、およびモータによれば、モータの特性と信頼性を確保することができる。さらに、本開示の固定子は、モータ以外にトランス等の磁気応用した電子部品の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１    積層体
２    電磁鋼板
３    軟磁性合金薄帯の積層群
４    ボルト
５    スプリングワッシャ
６    ワッシャ
７    基台の脚
８    積層厚さの最大部
９    積層厚さの最小部
１０    プラスマイナス
１１    端部
１２    隙間
１３    巻線
１４    ティース
１５    ノズル
１６    空気
１７    締結穴
１８    回転子
２２    軟磁性合金薄帯
２２ａ    軟磁性合金薄帯
２２ｂ    軟磁性合金薄帯
２３    隙間
２４    軟磁性合金薄帯
２５    隙間
２６    欠片
２７    隙間
２８    ひび
２９    欠落部
３１    積層体
３３    熱処理が施された軟磁性合金薄帯の積層群
３４    熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯の積層群
３５    軟磁性合金薄帯
３６    軟磁性非晶質合金薄帯
３７    隙間
３８    欠片
３９    隙間
４０    貫通穴
４１    軟磁性合金薄帯の積層群
４２    ボルト
４３    ワッシャ
４４    基台の脚
４５    貫通穴
４６    軟磁性合金薄帯
４７    変形部
４８    隙間
１００    固定子
１１０    固定子
２００    モータ
２１０    モータ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、前記積層群を挟持する金属板とを含む積層体の厚さを調整する調整工程と、
前記積層体を基台に締結し、前記積層体の所定箇所を積層方向に巻線する巻線工程と、
前記積層体の前記基台に対する固定を解除し、前記積層体の端面から異物を除去する除去工程と、
再度、前記積層体を前記基台に締結する締結工程と、
を含む、固定子の製造方法。
【請求項２】
前記締結工程の後に、前記積層体の端面から異物を除去する、
請求項１に記載の固定子の製造方法。
【請求項３】
前記巻線工程の前に、前記積層体の端面から異物を除去する、
請求項１または２に記載の固定子の製造方法。
【請求項４】
前記積層体の端面から異物を除去する方法は、非接触式の除去方法である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の固定子の製造方法。
【請求項５】
前記非接触式の除去方法は、空気の吹き付けである、
請求項４に記載の固定子の製造方法。
【請求項６】
前記非接触式の除去方法は、空気の吸引である、
請求項４に記載の固定子の製造方法。
【請求項７】
前記非接触式の除去方法は、磁石による吸着である、
請求項４に記載の固定子の製造方法。
【請求項８】
非晶質合金薄帯を熱処理した軟磁性合金薄帯を全部または一部に含む軟磁性合金薄帯の積層群と、
前記積層群を挟持する金属板と、
前記積層群および前記金属板を含む積層体の所定箇所を積層方向に巻回した巻線と、
前記積層体を保持する基台と、
前記積層体を積層方向に貫通して、前記基台と前記積層体とを締結する締結機構と、を含む、
固定子。
【請求項９】
前記積層群に占める前記軟磁性合金薄帯の比率である占積率が８３％〜９９％である、
請求項８に記載の固定子。
【請求項１０】
前記積層群は、熱処理が施された軟磁性合金薄帯と、熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯と、を含む、
請求項８または９に記載の固定子。
【請求項１１】
前記熱処理が施されていない軟磁性合金薄帯は、前記金属板に接するように設けられる、
請求項１０に記載の固定子。
【請求項１２】
前記金属板は、電磁鋼板である、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項１３】
前記積層体の厚さは、予め設定された値のプラスマイナス１０％以内である、
請求項８から１２のいずれか１項に記載の固定子。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか１項に記載の固定子と、
回転子と、
を含む、モータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2020044745.tif 000029
【図１Ｂ】
2020044745.tif 000030
【図２】
2020044745.tif 000031
【図３Ａ】
2020044745.tif 000032
【図３Ｂ】
2020044745.tif 000033
【図４Ａ】
2020044745.tif 000034
【図４Ｂ】
2020044745.tif 000035
【図５】
2020044745.tif 000036
【図６Ａ】
2020044745.tif 000037
【図６Ｂ】
2020044745.tif 000038
【図７Ａ】
2020044745.tif 000039
【図７Ｂ】
2020044745.tif 000040
【図８】
2020044745.tif 000041
【図９】
2020044745.tif 000042
【図１０】
2020044745.tif 000043
【図１１Ａ】
2020044745.tif 000044
【図１１Ｂ】
2020044745.tif 000045
【図１２Ａ】
2020044745.tif 000046
【図１２Ｂ】
2020044745.tif 000047
【図１３Ａ】
2020044745.tif 000048
【図１３Ｂ】
2020044745.tif 000049
【図１４Ａ】
2020044745.tif 000050
【図１４Ｂ】
2020044745.tif 000051
【図１５Ａ】
2020044745.tif 000052
【図１５Ｂ】
2020044745.tif 000053
【図１５Ｃ】
2020044745.tif 000054
【国際調査報告】
2020044745.tif 000055
2020044745.tif 000056
2020044745.tif 000057
2020044745.tif 000058