JP2006304590A - Stator unit and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stator unit for an electric motor that is easy to manufacture and wind. <P>SOLUTION: In the stator unit used for the electric motor, which has an approximate cylindrical shape stator core unit in which a plurality of stator pole parts 10 for containing the winding 34 and an approximately annular shape stator magnetic retainer 12 are provided; and each stator pole part 10 is extended from the stator magnetic retainer 12 at the radial inner periphery side, the pole piece part 14 of adjoining each stator pole part 10 is formed in the inner periphery side end, and is used for the electric motor; the stator core unit is formed so that the piece part 14 of the adjoining each stator part 10 is closed, by coupling the side face by a bonding part 16. The stator pole part 10 is formed of a magnetic material, which is ferromagnetic in a first state and paramagnetic in a second state. The magnetic characteristics of the magnetic material of the stator pole part 10 are paramagnetic in the region of the bonding part 16, and the remaining part is ferromagnetic. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、請求項１の上位概念に相当する電気モータ、特にブラシレス直流モータに用いられるステータユニット及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an electric motor corresponding to the superordinate concept of claim 1, and more particularly to a stator unit used in a brushless DC motor and a manufacturing method thereof.

電気モータ、特に、ブラシレス直流モータに用いられるようなステータユニットは、巻線を収容するための複数のステータポール部と、略環形状のステータ保磁子部が設けられる略円筒形状のステータコア体とを有している。それらのステータポール部は、ステータ保磁子部から半径方向の内周側に延伸されて、各ステータポール部の内周側端部には極片部分が設けられる。このような構成のステータユニットが、モータ構成上でインナーロータ型であるブラシレス直流モータ及びその他の永久磁石型モータの分野で利用されており、その他の電気モータの分野でも利用されている。   A stator unit such as used in an electric motor, in particular, a brushless DC motor, includes a plurality of stator pole portions for accommodating windings, and a substantially cylindrical stator core body provided with a substantially ring-shaped stator coercive portion. have. The stator pole portions are extended from the stator coercive portion to the inner peripheral side in the radial direction, and pole piece portions are provided at the inner peripheral end portions of the respective stator pole portions. The stator unit having such a configuration is used in the fields of brushless DC motors and other permanent magnet motors that are inner rotor types in terms of motor configuration, and is also used in the fields of other electric motors.

インナーロータ型電気モータは、１個又は複数個の永久磁石を含んでシャフトに取り付けられるロータユニットと、例えば複数の金属薄板を積層させたパッケージで構成されるステータコア体を備えるステータユニットを含んでいる。その金属薄板を積層させたパッケージは、巻線を担持するためのスロットを備えて形成される。ロータユニットは、上記のステータユニットの中に同軸になるように挿入される。   The inner rotor type electric motor includes a stator unit including a rotor unit that is attached to a shaft including one or a plurality of permanent magnets, and a stator core body that is configured by, for example, a package in which a plurality of thin metal plates are stacked. . The package in which the thin metal plates are laminated is formed with a slot for carrying the winding. The rotor unit is inserted into the stator unit so as to be coaxial.

図４は、従来技術のブラシレス直流モータの概略構成を示す縦断面図である。図４には、ロータユニット２４、ステータユニット２６、及び、ロータユニット２４を回転可能に軸支する軸受２８、３０が収容されている筐体２２を備える電気モータの基本的な構造が図示されている。   FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a conventional brushless DC motor. FIG. 4 illustrates a basic structure of an electric motor including a rotor unit 24, a stator unit 26, and a housing 22 in which bearings 28 and 30 that rotatably support the rotor unit 24 are accommodated. Yes.

ステータユニット２６は、金属薄板が複数枚積層されてスロットを備えた金属薄板積層パッケージ３２を含んでおり、その金属薄板積層パッケージ３２には、ステータ保磁子部及びそのステータ保磁子部から半径方向内側に突出する複数のステータポール部が設けられている。各ステータポール部には巻線３４が巻回される。各ステータポール部には、その内周側端部に、ロータユニット２４を挿入する空間を区切れるように極片部分が設けられている。   The stator unit 26 includes a thin metal plate stack package 32 having a plurality of thin metal plates stacked and provided with a slot. The thin metal plate stack package 32 has a stator coercive portion and a radius from the stator coercive portion. A plurality of stator pole portions protruding inward in the direction are provided. A winding 34 is wound around each stator pole portion. Each stator pole portion is provided with a pole piece portion at the inner peripheral end thereof so as to divide a space into which the rotor unit 24 is inserted.

ロータユニット２４は、シャフト３６、ロータ保磁子３８、及び永久磁石４０を含んでいる。軸受２８、３０は、ロータユニット２４を軸支するために用いられており、フランジ又は筐体２２と一体化させることができる。   The rotor unit 24 includes a shaft 36, a rotor coercive member 38, and a permanent magnet 40. The bearings 28 and 30 are used for pivotally supporting the rotor unit 24 and can be integrated with the flange or the housing 22.

従来技術では、ステータコア体は、そのステータコア体のスロットを備えた断面形状に対応して型抜きされた複数の金属薄板を積層し、積層された金属薄板積層パッケージ３２を組み立てることで形成できることが知られている。そのような積層された複数の薄板から構成される金属薄板積層パッケージ３２は、ステータコア体全体に充分で均等な磁界分布を提供でき、渦電流も減少させることができる。   In the prior art, it is known that the stator core body can be formed by stacking a plurality of thin metal plates punched corresponding to the cross-sectional shape provided with the slots of the stator core body and assembling the stacked thin metal plate stack packages 32. It has been. The thin metal plate laminated package 32 composed of a plurality of laminated thin plates can provide a sufficient and uniform magnetic field distribution over the entire stator core body, and can also reduce eddy currents.

更に従来の技術では、ステータコア体を多数のステータポール部材を用いて製造できることが知られている。その際の１個のステータポール部材は、通常、極片部分を備える１個のステータポール部を含んでおり、１個の環状のステータ保磁子部に各ステータポール部材が結合される。そのようなステータユニットは、例えば、以下の特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、及び特許文献９に記載されている。   Furthermore, in the prior art, it is known that a stator core body can be manufactured using a large number of stator pole members. In this case, one stator pole member usually includes one stator pole portion having a pole piece portion, and each stator pole member is coupled to one annular stator coercive portion. Such a stator unit is described in, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, Patent Document 8, and Patent Document 9 below. ing.

そのような複数の部材を用いて製造されるステータコア体の利点は、各ステータポール部材に予め巻回された巻線３４を収容することができるか、又は、個々のステータポール部材を分離させて巻線３４を巻回できる点である。その場合、まず、各ステータポール部材のステータポール部に巻線３４が取り付けられ、それから各ステータポール部材は、円筒形状のステータユニットとなるように組み合わされる。   An advantage of a stator core body manufactured using such a plurality of members is that each stator pole member can accommodate a pre-wound winding 34, or individual stator pole members can be separated. The winding 34 can be wound. In that case, first, the winding 34 is attached to the stator pole portion of each stator pole member, and then each stator pole member is combined to form a cylindrical stator unit.

米国特許第６３５９３５５号明細書US Pat. No. 6,359,355 国際公開第０２／４７２３８号パンフレットInternational Publication No. 02/47238 Pamphlet 米国特許第５７８６６５１号明細書US Pat. No. 5,786,651 独国特許発明第１９８４２９４８号明細書German Patent Invention No. 19842948 欧州特許第０９１５５５３号明細書European Patent No. 0915553 米国特許第６０４９１５３号明細書US Pat. No. 6,049,153 米国特許第５７９６１９５号明細書US Pat. No. 5,796,195 欧州特許第１０１４５３６号明細書European Patent No. 1014536 国際公開第０２／４７２４０号パンフレットInternational Publication No. 02/47240 Pamphlet

しかしながら、このようなステータユニットは、多数のステータポール部材を組み合わせて製造する必要があることから、上記した利点がある一方でステータコア体の製造に労力と費用が多くかかるという欠点を有している。又、このようなステータコア体を機械精度的に安定して製造することは、構造を精密にする方法に依存していることから、場合によっては追加の処置が必要になることがあった。   However, since such a stator unit needs to be manufactured by combining a large number of stator pole members, it has the above-mentioned advantages, but has a disadvantage that it takes labor and cost to manufacture a stator core body. . In addition, manufacturing such a stator core body stably with high mechanical accuracy depends on a method for making the structure precise, so that additional measures may be required in some cases.

本発明は上記したような課題を解決するためになされたもので、製造及び巻線が容易である電気モータ用ステータユニットを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor stator unit that can be easily manufactured and wound.

この課題を解決するために、本発明に係るステータユニットは請求項１に記載された特徴を備え、本発明に係るステータユニットの製造方法は請求項６に記載された特徴を備える。
すなわち、本発明に係るステータユニットは、巻線を収容するための複数のステータポール部と略環形状のステータ保磁子部が設けられる略円筒形状のステータコア体を有し、各ステータポール部が、ステータ保磁子部から半径方向の内周側に延伸されて、その内周側端部に極片部分が設けられて電気モータに用いられるステータユニットであって、ステータコア体は、隣接する各ステータポール部の極片部分を、結合部で側面を結合させることで内周側が閉じられるように形成され、ステータコア体は、第１の状態が強磁性であり、第２の状態が常磁性である磁性材料により形成され、ステータポール部の磁性材料の磁気特性は、結合部の領域が常磁性であり、残りの部分が強磁性であることを特徴とする。 In order to solve this problem, the stator unit according to the present invention has the features described in claim 1, and the method for manufacturing the stator unit according to the present invention has the features described in claim 6.
That is, the stator unit according to the present invention has a substantially cylindrical stator core body provided with a plurality of stator pole portions for accommodating windings and a substantially ring-shaped stator coercive portion, and each stator pole portion is A stator unit that is extended from the stator coercive portion to the inner peripheral side in the radial direction and that is provided with a pole piece at the inner peripheral end portion thereof and used in an electric motor. The pole piece part of the stator pole part is formed so that the inner peripheral side is closed by joining the side faces at the joint part, and the stator core body is ferromagnetic in the first state and paramagnetic in the second state. The magnetic characteristic of the magnetic material of the stator pole portion formed of a certain magnetic material is characterized in that the region of the coupling portion is paramagnetic and the remaining portion is ferromagnetic.

また、本発明に係るステータユニットの製造方法では、ステータポール部は、強磁性の磁性材料を用いて製造され、磁性材料を局所的に制限して常磁性の状態に変化させるように、ステータポール部の結合部の領域が加熱されることを特徴とする。   Further, in the stator unit manufacturing method according to the present invention, the stator pole portion is manufactured using a ferromagnetic magnetic material, and the magnetic pole is locally limited to change to a paramagnetic state. The region of the joint part of the part is heated.

本発明のステータコア体では、隣接する各ステータポール部の極片部分の内周側が閉じられるように結合部で側面が結合されて形成されるので、製造及び巻線が容易である電気モータ用ステータユニットを提供することができる。   In the stator core body of the present invention, since the side surfaces are coupled by the coupling portion so that the inner peripheral side of the pole piece portion of each adjacent stator pole portion is closed, the stator for an electric motor that is easy to manufacture and wind Units can be provided.

以下に、本発明を、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with reference to the drawings.

実施の形態
図１は、本発明の実施の形態に係るステータユニットの一例の概略の内部構成を示す平面図である。尚、図面を明確に表示するために、巻線３４は、一部のみで他が省略された記載になっている。
図１に示された例の場合には、ステータユニットは６個のステータポール部１０を有し、それらの外周に沿ってステータ保磁子部１２が結合されている。それらのステータポール部１０は、略環形状のステータ保磁子部１２から半径方向の内周側に延伸されており、その内周側端部には極片部分１４が設けられている。それらの極片部分１４は、ブリッジ部（結合部）１６で側面が結合されている。それらのブリッジ部（結合部）１６は、互いに隣接する各極片部分１４の側端部により形成することができる。ステータポール部１０の間には、巻線３４を収容するためのスロット１８が形成される。 Embodiment FIG. 1 is a plan view showing a schematic internal configuration of an example of a stator unit according to an embodiment of the present invention. In order to clearly show the drawing, only a part of the winding 34 is shown and the others are omitted.
In the case of the example shown in FIG. 1, the stator unit has six stator pole portions 10, and a stator coercive portion 12 is coupled along the outer periphery thereof. The stator pole portions 10 extend from the substantially ring-shaped stator coercive portion 12 to the inner peripheral side in the radial direction, and a pole piece portion 14 is provided at an end portion on the inner peripheral side. These pole piece portions 14 are joined at their side faces by a bridge portion (joint portion) 16. The bridge portions (joining portions) 16 can be formed by side end portions of the pole piece portions 14 adjacent to each other. Between the stator pole portions 10, a slot 18 for accommodating the winding 34 is formed.

本実施の形態に係る各ステータポール部１０の各極片１４は、第１の状態が強磁性であり、第２の状態が常磁性である磁性材料により形成される。但し、各極片部分１４と各ステータポール部１０において、その磁性材料の磁気特性が常磁性の状態に維持されるのは、ブリッジ部（結合部）１６の領域のみであり、極片部分１４を含むステータポール部１０の残りの部分については強磁性の状態が維持される。   Each pole piece 14 of each stator pole portion 10 according to the present embodiment is formed of a magnetic material in which the first state is ferromagnetic and the second state is paramagnetic. However, in each pole piece portion 14 and each stator pole portion 10, the magnetic properties of the magnetic material are maintained in a paramagnetic state only in the region of the bridge portion (coupling portion) 16. The remaining portion of the stator pole portion 10 including the ferromagnet is maintained in a ferromagnetic state.

本実施の形態に係るステータユニット２６のステータポール部１０は、好適には、下記する特性を備える金属薄板積層パッケージにより形成される。尚、ステータ保磁子部１２も、そのような金属薄板積層パッケージにより形成することができ、ステータポール部１０の各金属薄板を結合させる結合部分２０が設けられる。結合させる技術としては、溶接や接着が可能である。尚、ステータ保磁子部１２は、軟質磁性材料により形成され、例えば、日立粉末冶金株式会社のＥＵ−６７Ｈｘという名称の軟質磁性材料（粉末冶金製品：ニッカロイ）により製造することができる。   The stator pole portion 10 of the stator unit 26 according to the present embodiment is preferably formed of a thin metal plate laminated package having the following characteristics. The stator coercive member 12 can also be formed by such a thin metal plate laminated package, and a connecting portion 20 for connecting the thin metal plates of the stator pole portion 10 is provided. As a technique for joining, welding and adhesion are possible. The stator coercive portion 12 is formed of a soft magnetic material, and can be manufactured by, for example, a soft magnetic material (powder metallurgy product: Nikkaloy) named EU-67Hx of Hitachi Powder Metallurgy Co., Ltd.

ステータポール部１０の材料は、好適には、日立金属株式会社（日本国、東京都）から「高ＢＳ（飽和磁束密度）型複合磁性材ＹＥＰ ＦＡ１鋼」という名称で発売されているＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を基本組成とする二相を有する合金（複合磁性材料）である。その（二相）合金には、更に、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ又はＡｌが含有されている。上記した材料は、磁気特性として強磁性の状態（比透磁率：約９００）及び常磁性の状態（比透磁率：１．０１未満）を有し、出荷時には強磁性であり、１０５０℃以上、特に１１００℃以上、好ましくは１１００℃から１２００℃の範囲で加熱する熱処理により、強磁性の状態から常磁性の状態に変化させることが可能な材料である。ここで特に好適な温度範囲は、１１５０℃から材料の溶解温度の間である。その他の詳細事項については、例えば、米国特許第６２５５００５号明細書及び後述の日本国公開公報に開示されている。   The material of the stator pole portion 10 is preferably Fe-Cr sold under the name "High BS (saturation magnetic flux density) type composite magnetic material YEP FA1 steel" by Hitachi Metals, Ltd. (Tokyo, Japan). -A two-phase alloy (composite magnetic material) having a C-based alloy as a basic composition. The (two-phase) alloy further contains Si, Mn, Ni or Al. The above-described material has a ferromagnetic state (relative magnetic permeability: about 900) and a paramagnetic state (relative magnetic permeability: less than 1.01) as magnetic properties, and is ferromagnetic at the time of shipment. In particular, it is a material that can be changed from a ferromagnetic state to a paramagnetic state by a heat treatment of heating at 1100 ° C. or higher, preferably 1100 ° C. to 1200 ° C. A particularly preferred temperature range here is between 1150 ° C. and the melting temperature of the material. Other details are disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 6,255,005 and the following Japanese publication.

図２は、本実施の形態に係るステータユニットを製造するための金属薄板の形成形状を示す平面図であり、図３は、図２に示した領域Ｘを拡大して示す拡大断面図である。
本実施の形態に係るステータユニットは、好適には、図２及び図３に関連して以下に示したような方法により製造される。先ず、金属材料の１枚の薄板から、複数のステータポール部１０と極版１４が平行に並んで互いに繋がった一直線状のユニットが型抜きされる。金属薄板積層パッケージ３２は、そのような金属薄板が複数枚積層されて形成される。ここで、各ステータポール部１０は、その時点では、極片部分１４の間のブリッジ部（結合部）１６のみにより連結されている。本実施の形態に係る磁性材料の磁気特性は、この時点では強磁性の状態である。 FIG. 2 is a plan view showing a formation shape of a thin metal plate for manufacturing the stator unit according to the present embodiment, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an area X shown in FIG. .
The stator unit according to the present embodiment is preferably manufactured by a method as described below with reference to FIGS. First, a straight unit in which a plurality of stator pole portions 10 and an electrode plate 14 are arranged in parallel and connected to each other is die-cut from a single thin plate of metal material. The metal thin plate stack package 32 is formed by stacking a plurality of such metal thin plates. Here, each stator pole part 10 is connected only by the bridge | bridging part (connection part) 16 between the pole piece parts 14 at that time. The magnetic properties of the magnetic material according to the present embodiment are in a ferromagnetic state at this point.

各極片部分１４のブリッジ部（結合部）１６が熱処理され、それによって、そのブリッジ部における比透磁率μｒが＝１．０１にまで低下する。そのような熱処理は、誘導巻線による方法又はレーザ光による処理で実施することができる。 Each bridge portion of the pole piece portion 14 (coupling portion) 16 is heat-treated, thereby reduced to relative permeability mu r is = 1.01 at the bridge portion. Such heat treatment can be carried out by a method using induction winding or a treatment using laser light.

図２に示されているステータ保磁子部１２を除いた一直線状のステータコア体は、ブリッジ部（結合部）１６を加熱する前又は加熱した後に、環形状に曲げ加工され、図２の両端の結合部１６’のところで、例えば、レーザ溶接により結合され、それにより閉じられる。ステータポール部１０（の極片部分１４）をそのように加工することにより、ブリッジ部（結合部）１６により内周に沿って連結されることになり、ステータ保磁子部１２以外も閉じられた環形状のユニットが形成できることになる。図３に示したブリッジ部（結合部）１６の結合厚み（幅）寸法ｄは、０．５ｍｍ未満であり、好適には、約０．３５ｍｍである。このように内周側が環形状に閉じられたステータコア体には、外周の開口側から容易に巻線を巻回すことができる。   The straight stator core body excluding the stator coercive portion 12 shown in FIG. 2 is bent into an annular shape before or after the bridge portion (joining portion) 16 is heated. At the coupling portion 16 ', the coupling is performed by, for example, laser welding, and is thereby closed. By processing the stator pole portion 10 (the pole piece portion 14) in such a manner, the stator pole portion 10 (the pole piece portion 14) is connected along the inner periphery by the bridge portion (coupling portion) 16, and the portions other than the stator coercive portion 12 are also closed. A ring-shaped unit can be formed. The joint thickness (width) dimension d of the bridge part (joint part) 16 shown in FIG. 3 is less than 0.5 mm, and preferably about 0.35 mm. Thus, the stator core body whose inner peripheral side is closed in a ring shape can be easily wound with the winding from the outer peripheral opening side.

又、本実施の形態に係るステータユニット２６では、比較的太い巻線を使用することができる。それは、各ステータポール部１０の間の隙間に巻線を通過させなければならないという作業が、外周側が開口されているため何の制約もなくできるからである。さらに本実施の形態では、巻線の制約が無いことから高い導体占積率を得ることができ、予め巻回された巻線３４を使用することも可能である。そのような予め巻回された巻線３４は、外周の開口側からステータポール部１０に差し込むことができる。   In the stator unit 26 according to the present embodiment, a relatively thick winding can be used. This is because the work of passing the winding through the gaps between the stator pole portions 10 can be performed without any restriction because the outer peripheral side is opened. Furthermore, in this embodiment, since there is no restriction on the winding, a high conductor space factor can be obtained, and it is also possible to use a winding 34 that has been wound in advance. Such a pre-wound winding 34 can be inserted into the stator pole portion 10 from the opening side of the outer periphery.

それから、図１に示されているような環形状のステータ保磁子部１２が、ステータポール部１０（極片部分１４）に接続されて、そのステータ保磁子部１２とステータポール部１０（極片部分１４）が、例えば、レーザ溶接、接着、又は、圧入により結合される。あるいは図２に示したように、ステータ保磁子部１２についても金属薄板から一直線状に打ち抜き、さらに環形状に曲げて繋ぐことで、環形状を閉じることも可能である。   Then, the ring-shaped stator coercive portion 12 as shown in FIG. 1 is connected to the stator pole portion 10 (pole piece portion 14), and the stator coercive portion 12 and the stator pole portion 10 ( The pole piece portions 14) are joined, for example, by laser welding, adhesion or press fitting. Alternatively, as shown in FIG. 2, it is also possible to close the ring shape by punching the stator coercive portion 12 straight from the metal thin plate and bending it into a ring shape.

本実施の形態に係るステータユニット２６が備える更なる利点は、ステータユニット内部におけるステータコア体に対向するロータ空間が閉じられており、ステータコア体の外周側と同様に内周側もステータポール部１０（の極片部分１４）の側面で繋がっていることから、ステータコア体の外周側と内周側の何れか一方でのみ繋がっているものと比べた場合、ステータポール部１０に対する磁力及び衝撃に基づく機械的な作用が内周側も繋がる方では明らかに小さくなる点である。本実施の形態に係るステータユニット２６は、トルクリップル及びディテントトルクに関して際立つ特性を有し、場合によっては、各要求に応じて温度範囲を部分的に変化させることで、目標値に調整することができる。   A further advantage of the stator unit 26 according to the present embodiment is that the rotor space facing the stator core body in the stator unit is closed, and the stator pole portion 10 ( Since the pole piece portions 14) are connected at the side surfaces, the machine based on the magnetic force and impact on the stator pole portion 10 when compared with one connected only at either the outer peripheral side or the inner peripheral side of the stator core body. It is a point that becomes apparently smaller when the inner side is connected with the general action. The stator unit 26 according to the present embodiment has distinctive characteristics with respect to torque ripple and detent torque, and in some cases, the temperature range can be partially changed according to each request to be adjusted to a target value. it can.

本実施の形態に係るステータユニット２６では、隣接する各ステータポール部１０の極片部分１４を、ブリッジ部（結合部）１６で側面を結合させることで内周側が閉じられているステータコア体が形成される。   In the stator unit 26 according to the present embodiment, the stator core body whose inner peripheral side is closed is formed by connecting the side surfaces of the pole piece portions 14 of the adjacent stator pole portions 10 with the bridge portions (joining portions) 16. Is done.

本実施の形態では、上記した種類のステータユニット２６のステータポール部１０は、第１の状態が強磁性であって、第２の状態が常磁性である（二相）合金（複合磁性材料）から製造される。各ステータポール部１０は、強磁性の状態の磁性材料により、互いに繋げられて製造される。その後で、各ステータポール部１０の極片部分１４の結合部１６が加熱されることで、磁性材料を局所的に制限して常磁性の状態に変化させる。この方法により、ステータポール部１０が強磁性材料から構成され、且つ、極片部分１４に形成された結合部１６でステータコア体の内周側が結合され、磁気短絡が発生することがないインナーロータ型電気モータ用のステータユニット２６を製造することができる。磁気短絡は、ステータポール部１０の磁性材料の磁気特性を、結合部１６の領域で強磁性から常磁性に変化させることで阻止することができる。それにもかかわらず、ステータポール１０の磁性材料は、非常に安定した化学組成を有している。   In the present embodiment, the stator pole portion 10 of the above-described type of stator unit 26 is a (two-phase) alloy (composite magnetic material) in which the first state is ferromagnetic and the second state is paramagnetic. Manufactured from. The stator pole portions 10 are manufactured by being connected to each other by a magnetic material in a ferromagnetic state. Thereafter, the coupling portion 16 of the pole piece portion 14 of each stator pole portion 10 is heated, so that the magnetic material is locally restricted and changed to a paramagnetic state. By this method, the stator pole portion 10 is made of a ferromagnetic material, and the inner peripheral side of the stator core body is coupled by the coupling portion 16 formed in the pole piece portion 14 so that a magnetic short circuit does not occur. A stator unit 26 for an electric motor can be manufactured. The magnetic short circuit can be prevented by changing the magnetic characteristics of the magnetic material of the stator pole portion 10 from ferromagnetic to paramagnetic in the region of the coupling portion 16. Nevertheless, the magnetic material of the stator pole 10 has a very stable chemical composition.

本実施の形態では、先ず、ステータポール部１０の内周側に沿って、極片部分１４で繋がっている環形状を形成することにより、巻線３４を極片部分１４の外周側から巻回できるようにステータユニット２６を製造することが可能である。次いで、巻線３４が巻回されたステータポール部１０に、ステータユニット２６を更に安定させることができるように、環形状のステータ保磁子部１２が外周側から接続される。尚、各ステータポール部１０の内周側は、常磁性の結合部１６が磁気的には互いに分離されているので、常磁性の結合部１６が機械的には繋がっている状態に留めておくことができる。   In the present embodiment, first, the winding 34 is wound from the outer peripheral side of the pole piece portion 14 by forming an annular shape connected by the pole piece portion 14 along the inner peripheral side of the stator pole portion 10. It is possible to manufacture the stator unit 26 as possible. Next, the ring-shaped stator coercive portion 12 is connected to the stator pole portion 10 around which the winding 34 is wound from the outer peripheral side so that the stator unit 26 can be further stabilized. In addition, since the paramagnetic coupling portions 16 are magnetically separated from each other on the inner peripheral side of each stator pole portion 10, the paramagnetic coupling portions 16 are mechanically connected to each other. be able to.

本実施の形態に係るステータユニット２６の構成では、特別に、巻線３４をステータポール部１０の外周側から巻回せるだけではなく、より太い巻線を使用でき、同様に、各ステータポール部１０間のスロット１８における巻線の導体占積率も高めることができる。さらに、ステータポール部１０に外周の開口側から差し込みできるように予め巻回された巻線３４の使用も可能である。各ステータポール部１０を、内周に沿った結合部１６と同様に外周に沿ってステータ保磁子部１２を接続させて結合させることで、特に機械的に安定させることができる。更に、本実施の形態に係るステータユニット２６の場合、ステータユニット２６のロータユニット２４への対向部が閉じられており、環形状のステータ保磁子部１２が同時に筐体２２として機能も請け負うことができるという利点を有している。   In the configuration of the stator unit 26 according to the present embodiment, not only the winding 34 can be wound from the outer peripheral side of the stator pole portion 10, but also a thicker winding can be used. The conductor space factor of the windings in the slot 18 between them can also be increased. Further, it is also possible to use a winding 34 that is wound in advance so that it can be inserted into the stator pole portion 10 from the outer peripheral opening side. Each stator pole portion 10 can be particularly mechanically stabilized by connecting and coupling the stator coercive portion 12 along the outer circumference in the same manner as the coupling portion 16 along the inner circumference. Further, in the case of the stator unit 26 according to the present embodiment, the facing portion of the stator unit 26 to the rotor unit 24 is closed, and the ring-shaped stator coercive portion 12 simultaneously assumes the function as the housing 22. Has the advantage of being able to

本実施の形態に係るステータポール部１０を製造するのに適している材料は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を基本組成とする（二相）合金（複合磁性材料）であり、例えば、日立金属株式会社（日本国、東京）により「高ＢＳ（飽和磁束密度）型複合磁性材ＹＥＰ ＦＡ１鋼」の名称で製造されている。その（二相）合金は、例えば、米国特許第６、２５５、００５号明細書、及び、米国特許第６、３９０、４４３号明細書、並びに、日本国の特開２００４−０９１８４２号公報、特開２００４−１４３５８５号公報、及び、特開２００４−２８１７３７号公報に記載されている。それらの特許文献は、磁性材料の構成成分に関して利用できるのと同様に、その中で開示されている温度範囲、特に、磁性材料の磁気特性を第１の状態の強磁性の状態から第２の状態の常磁性の状態に変化させる温度の範囲に関しても利用できる。尚、上記の公開された特許文献では、電磁弁及びその他の磁性部材に磁性材料を用いることについては記載されているが、上記特許文献の何れにもステータユニットにその磁性材料を用いることについては記載も示唆もされていない。   A material suitable for manufacturing the stator pole portion 10 according to the present embodiment is a (two-phase) alloy (composite magnetic material) having a basic composition of an Fe—Cr—C alloy, for example, Hitachi Metals. Manufactured under the name "High BS (saturation magnetic flux density) type composite magnetic material YEP FA1 steel" by a corporation (Tokyo, Japan). The (dual phase) alloy is disclosed in, for example, US Pat. No. 6,255,005, US Pat. No. 6,390,443, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-091842. This is described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-143585 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-281737. As well as being available with respect to the constituents of the magnetic material, those patent documents disclose the temperature range disclosed therein, in particular, the magnetic properties of the magnetic material from the ferromagnetic state of the first state to the second state. It can also be used with respect to the temperature range for changing the state to the paramagnetic state. In the above published patent document, the use of a magnetic material for the electromagnetic valve and other magnetic members is described. However, in any of the above patent documents, the magnetic material is used for the stator unit. Neither listed nor suggested.

本実施の形態に係る各ステータポール部１０は、各極片部分１４に関して強磁性の磁性材料を用いて繋げられて製造され、それから、その磁性材料を局所的に制限して常磁性の状態に変化させるように、各ステータポール部１０の結合部１６の領域が加熱される。その熱は、例えば、レーザ光又は誘導加熱により発生される。結合部１６は、好適には、１１５０℃よりも高い温度（＞１１５０℃）に加熱される。   Each stator pole portion 10 according to the present embodiment is manufactured by connecting each pole piece portion 14 using a ferromagnetic magnetic material, and then locally limiting the magnetic material to a paramagnetic state. In order to change, the area | region of the coupling | bond part 16 of each stator pole part 10 is heated. The heat is generated by, for example, laser light or induction heating. The coupling part 16 is preferably heated to a temperature higher than 1150 ° C. (> 1150 ° C.).

本実施の形態に係るステータポール部１０は、好適には、磁性材料により構成された金属薄板から型抜きされ、その後、複数の型抜きされたステータポール部１０用の金属薄板により、積層パッケージ３２が形成される。本実施の形態に係るステータポール部１０用の各金属薄板は、特に好適には、各ステータポール部１０が直線的な列で平行に並んで配置されて結合されるように、１枚の磁性金属薄板から型抜きされる。そうすることで、打ち抜き後の材料屑の発生を非常に少量にすることができる。その後、型抜きで得られたステータポール部１０用の直線的な列の金属薄板は、積層され、その後、１個の環形状（ステータ環）を形成するよう曲げ加工（巻き加工）され、曲げ加工による開口の対向する端部が閉じられるように結合される。   The stator pole portion 10 according to the present embodiment is preferably die-cut from a metal thin plate made of a magnetic material, and then a laminated package 32 by a plurality of die-cut metal thin plates for the stator pole portion 10. Is formed. Each thin metal plate for the stator pole portion 10 according to the present embodiment is particularly preferably one magnetic sheet so that the stator pole portions 10 are arranged in parallel in a straight line and coupled together. It is die-cut from a metal sheet. By doing so, the generation of material waste after punching can be made very small. Thereafter, the metal thin plates in a straight line for the stator pole portion 10 obtained by die cutting are laminated, and then bent (winded) to form one ring shape (stator ring), and bent. The opposite ends of the processed opening are joined so as to be closed.

上述したように形成されたステータ環は、外週側から巻線を巻回すことができ、巻回後は、ステータ保磁子部１２が接続されて結合されることにより閉じられる。そのように構成することで、容易な巻線技術を使用できるようになり、巻線の高い導体占積率も得ることができ、ステータポール部１０間の内周側間隙により巻線時の巻線の太さが制約される事態がなくなることから、より太い巻線を用いることが可能になる。   The stator ring formed as described above can be wound with a winding from the outside week side, and after the winding, the stator coercive portion 12 is connected and coupled to be closed. With such a configuration, an easy winding technique can be used, a high conductor space factor of the winding can be obtained, and the winding at the time of winding can be achieved by the inner circumferential side gap between the stator pole portions 10. Since there is no situation where the thickness of the line is restricted, a thicker winding can be used.

本実施の形態に係るステータ保磁子部１２の材料としては、好適には、軟質磁性材料が用いられ、例えば、日立粉末冶金株式会社により「軟質磁性材料（粉末冶金製品としての名称はニッカロイ）：圧粉磁心：ＥＵ−６７Ｈｘ」の名称で製造されている材料が用いられる。そうすることで、ステータ保磁子部１２は、単に、磁力線の戻り経路としてだけではなく、選択的に、外部に対する密封機能を有する筐体２２を構成することができる。しかしながら、ステータ保磁子部１２を、例えば、型抜きされた薄板が積層されて構成される金属薄板積層パッケージで形成させることも可能である。さらにその場合には、ステータ保磁子部１２用の金属薄板を、先ず線形（一直線）に型抜きし、曲げ加工の後接続して環形状を形成し、それから、その環形状を、例えば、レーザ溶接により閉じることが可能である。   As the material of the stator coercive portion 12 according to the present embodiment, a soft magnetic material is preferably used. For example, Hitachi Powder Metallurgy Co., Ltd. states “Soft magnetic material (named as powder metallurgy product is Nickarloy). The material manufactured under the name of “: dust core: EU-67Hx” is used. By doing so, the stator coercive portion 12 can selectively form a housing 22 having a sealing function with respect to the outside, not only as a return path of magnetic lines of force. However, it is also possible to form the stator coercive portion 12 by, for example, a metal thin plate stacked package configured by stacking thin punched plates. Further, in that case, the metal thin plate for the stator coercive element 12 is first die-cut linearly (straight), connected after bending to form a ring shape, and then the ring shape is, for example, It can be closed by laser welding.

本願明細書、図面及び請求項に開示した特徴は、単独であろうと任意の組み合わせであろうと本発明における様々の形態の実現に寄与する。   The features disclosed in the specification, drawings and claims, whether alone or in any combination, contribute to the realization of the various aspects of the present invention.

このように本実施の形態のステータコア体は、隣接する各ステータポール部の極片部分１４の内周側が閉じられるように、結合部１６で側面が結合されて形成されるので、製造及び巻線が容易である電気モータ用ステータユニットを提供することができる。   As described above, the stator core body of the present embodiment is formed by joining the side surfaces at the coupling portion 16 so that the inner peripheral side of the pole piece portion 14 of each adjacent stator pole portion is closed. It is possible to provide a stator unit for an electric motor that is easy to achieve.

本発明のステータユニットは、インナーロータ型のモータ構成であるブラシレス直流モータ及びその他の永久磁石型モータの分野で利用可能である。しかし、本発明は、その他の電気モータの分野でも利用可能である。   The stator unit of the present invention can be used in the field of brushless DC motors having an inner rotor type motor configuration and other permanent magnet type motors. However, the invention can also be used in other fields of electric motors.

本発明に係るステータユニットの一例の概略の内部構成を示す平面図である。It is a top view which shows the schematic internal structure of an example of the stator unit which concerns on this invention. 本発明に係るステータユニットを製造するための金属薄板の形成形状を示す平面図である。It is a top view which shows the formation shape of the metal thin plate for manufacturing the stator unit which concerns on this invention. 図２に示した領域Ｘを拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows the area | region X shown in FIG. 本発明のステータユニットを組み込み可能である従来技術のブラシレス直流モータの概略構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the brushless DC motor of the prior art which can incorporate the stator unit of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ステータポール部、
１２ ステータ保磁子部、
１４ 極片部分、
１６ ブリッジ部（結合部）、
１６’ ブリッジ部（結合部）、
１８ スロット、
２０ 結合部分、
２２ 筐体、
２４ ロータユニット、
２６ ステータユニット、
２８、３０ 軸受、
３２ 金属薄板積層パッケージ、
３４ 巻線、
３６ シャフト、
３８ ステータ保磁子部、
４０ 永久磁石。
10 Stator pole part,
12 Stator coercive part,
14 pole pieces,
16 Bridge part (joint part),
16 'bridge part (joint part),
18 slots,
20 binding part,
22 housing,
24 rotor unit,
26 stator unit,
28, 30 bearings,
32 sheet metal laminated package,
34 windings,
36 shaft,
38 Stator coercive part,
40 Permanent magnet.

Claims (15)

巻線を収容するための複数のステータポール部と略環形状のステータ保磁子部が設けられる略円筒形状のステータコア体を有し、
前記各ステータポール部が、前記ステータ保磁子部から半径方向の内周側に延伸されて、その内周側端部に極片部分が設けられて電気モータに用いられるステータユニットであって、
前記ステータコア体は、隣接する前記各ステータポール部の極片部分が、結合部で側面が結合されることで内周側が閉じられるように形成され、
前記ステータポール部は、第１の状態が強磁性であり、第２の状態が常磁性である磁性材料により形成され、
前記ステータポール部の前記磁性材料の磁気特性は、前記結合部の領域が常磁性であり、残りの部分が強磁性である
ことを特徴とするステータユニット。 Having a substantially cylindrical stator core body provided with a plurality of stator pole portions for accommodating windings and a substantially ring-shaped stator coercive portion;
Each stator pole part is a stator unit that is extended from the stator coercive part to the inner peripheral side in the radial direction and is used in an electric motor by providing a pole piece at the inner peripheral end part thereof,
The stator core body is formed so that the inner peripheral side is closed by connecting the side surfaces of the pole piece portions of the adjacent stator pole portions at the joint portions,
The stator pole portion is formed of a magnetic material in which the first state is ferromagnetic and the second state is paramagnetic,
The stator unit is characterized in that the magnetic property of the magnetic material of the stator pole portion is such that the region of the coupling portion is paramagnetic and the remaining portion is ferromagnetic. 前記ステータポール部の磁性材料は、出荷時には強磁性であり、熱処理により常磁性に磁気特性を変化させることが可能な材料である
ことを特徴とする請求項１に記載のステータユニット。 The stator unit according to claim 1, wherein the magnetic material of the stator pole portion is a ferromagnetic material at the time of shipment, and the magnetic property can be changed to paramagnetic by heat treatment. 前記ステータポール部の磁性材料は、安定した化学組成を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステータユニット。 The stator unit according to claim 1 or 2, wherein the magnetic material of the stator pole portion has a stable chemical composition. 前記ステータポール部の磁性材料は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を基本組成とする二相合金（複合磁性材料）である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のステータユニット。 The stator according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic material of the stator pole portion is a two-phase alloy (composite magnetic material) having a basic composition of an Fe-Cr-C alloy. unit. 前記ステータ保磁子部は、軟質磁性材料の粉末冶金製品により形成される
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のステータユニット。 The stator unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the stator coercive part is formed of a powder metallurgy product of a soft magnetic material. 請求項１〜５の何れか１項に記載のステータユニットの製造方法であって、
前記ステータポール部は、強磁性の磁性材料を用いて製造され、
前記磁性材料を局所的に制限して常磁性の状態に変化させるように、前記ステータポール部の前記結合部の領域が加熱される
ことを特徴とするステータユニットの製造方法。 It is a manufacturing method of the stator unit given in any 1 paragraph of Claims 1-5,
The stator pole part is manufactured using a ferromagnetic magnetic material,
A method of manufacturing a stator unit, wherein the region of the coupling portion of the stator pole portion is heated so as to locally limit the magnetic material to change to a paramagnetic state. 前記結合部は、レーザ光又は誘導加熱により加熱される
ことを特徴とする請求項６に記載のステータユニットの製造方法。 The method for manufacturing a stator unit according to claim 6, wherein the coupling portion is heated by laser light or induction heating. 前記結合部は、１１５０℃よりも高い温度に加熱される
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のステータユニットの製造方法。 The method for manufacturing a stator unit according to claim 6 or 7, wherein the coupling portion is heated to a temperature higher than 1150 ° C. 前記ステータポール部は、磁性材料により構成された金属薄板から型抜きされ、
複数の前記型抜きされた金属薄板が、積層のパッケージを形成する
ことを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載のステータユニットの製造方法。 The stator pole part is die-cut from a metal thin plate made of a magnetic material,
The method for manufacturing a stator unit according to any one of claims 6 to 8, wherein the plurality of die-cut metal sheets form a stacked package. 前記ステータポール部は、各ステータポール部が直線的な列で平行に並んで配置されて結合されるように、磁性材料から型抜きされ、
前記直線的な列が、環形状を形成するよう曲げて結合されることで閉じた環形状を形成する
ことを特徴とする請求項９に記載のステータユニットの製造方法。 The stator pole portions are stamped from a magnetic material so that the stator pole portions are arranged in parallel in a linear row and coupled together,
The method of manufacturing a stator unit according to claim 9, wherein the linear rows are bent and joined to form a ring shape to form a closed ring shape. 前記各ステータポール部には、外周の開口側から巻線が巻回され、
それから、前記ステータ保磁子部が接続されて結合される
ことを特徴とする請求項６〜１０の何れか１項に記載のステータユニットの製造方法。 Each stator pole portion is wound with a winding from the outer opening side,
The method of manufacturing a stator unit according to any one of claims 6 to 10, wherein the stator coercive part is connected and coupled. 前記各ステータポール部には、予め巻回された巻線が外周の開口側から差込まれ、
それから、前記各ステータポール部に、前記ステータ保磁子部が接続されて結合される
ことを特徴とする請求項６〜１０の何れか１項に記載のステータユニットの製造方法。 In each stator pole portion, a pre-wound winding is inserted from the outer opening side,
The method of manufacturing a stator unit according to any one of claims 6 to 10, wherein the stator coercive part is connected to and coupled to each stator pole part. 前記二相合金（複合磁性材料）は、高Ｂｓ（飽和磁束密度）型複合磁性材ＹＥＰ ＦＡ１鋼（日立金属株式会社製）である
ことを特徴とする請求項４に記載のステータユニット。 The stator unit according to claim 4, wherein the two-phase alloy (composite magnetic material) is a high Bs (saturated magnetic flux density) type composite magnetic material YEP FA1 steel (manufactured by Hitachi Metals, Ltd.). 前記ステータ保磁子部の軟質磁性材料は、ニッカロイＥＵ−６７Ｈｘ（日立粉末冶金株式会社製）である
ことを特徴とする請求項５に記載のステータユニット。 The stator unit according to claim 5, wherein the soft magnetic material of the stator coercive portion is Nikkaloy EU-67Hx (manufactured by Hitachi Powdered Metals, Ltd.). 前記ステータユニットは、ブラシレス直流モータに用いられる
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のステータユニット。 The stator unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the stator unit is used in a brushless DC motor.
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