JP2013039030A - 放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステータ200は所定数のセグメント210からなり、各セグメント210はバック鉄セクション220及び歯状セクション230を含み、ステータ200を通過する放射状磁束がステータ200の各セグメント210を横切るとき丁度1つの空隙を交差するように構成されている。更に、バック鉄セクション220及び歯状セクション230は、ステータ200を通る放射状磁束が空隙を交差することなく各セグメント210を横切るように構成されている。
【選択図】図3
Description
1.本発明の分野
本発明は、電動機用ステータに関し、特に高効率放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータに関する。
半径方向型電動機は、典型的には、複数の積み重ねられた無方向性電気鋼の積層から作られた一般的な円筒状ステータを含む。各積層は、ステータの極を形成する「歯」を有する円形ワッシャの形状を有する。その歯は、積み重ねられた積層の内径から突出し、円筒状ステータの中心に向いている。各積層は、典型的には、機械的に柔らかく無方向性の電気鋼を所望の形状にスタンピング、パンチング、又は切断することにより形成される。次いで、形成された積層は、ステータを形成するため積み重ねられそして束ねられる。
本発明は、高効率な放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータを提供する。一般的に述べると、ステータは複数のセグメントを備え、その各セグメントは複数のアモルファス金属ストリップを備える。複数のセグメントは、ステータの内面から放射状に内方に突出する複数の歯状セクション又は極を有する一般的に円筒状ステータを形成するよう構成されている。第1の実施形態において、ステータのバック鉄(back−iron)及び歯は、ステータを通る放射状磁束がステータの各セグメントを横切るとき丁度1つの空隙を交差するように構成されている。第2の実施形態において、ステータのバック鉄及び歯は、ステータを通る放射状磁束が空隙を交差することなく各セグメントを横切るように構成されている。
本発明は、高効率放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータを提供する。本発明のステータは一般的に複数のセグメントを備え、そのセグメントの各々は複数のアモルファス金属ストリップ層を備える。複数のセグメントは、放射状に内方に突出する複数の歯状セクションまたは極を有する一般的に円筒状ステータを形成するよう構成されている。第1の実施形態において、ステータのバック鉄及び歯は、ステータを通る放射状磁束が各ステータ・セグメントを横切るとき丁度1つの空隙を交差するように構成されている。第2の実施形態において、ステータのバック鉄及び歯は、ステータを通る放射状磁束が空隙を交差することなく各セグメントを横切るように構成されている。
Claims (24)
- 複数のセグメントを備え、
各セグメントは、磁束が空隙を交差することなく前記セグメントを横切るように配向された複数のアモルファス金属ストリップ層を備え、
各前記ストリップは次の式により本質的に定義される組成を有し、当該次の式は、M70-85Y5-20Z0-20(但し、添え字は原子百分率)であり、そこにおいて「M」はFe、Ni及びCoのうちの少なくとも1つであり、「Y」はB、C及びPのうちの少なくとも1つであり、「Z」はSi、Al及びGeのうちの少なくとも1つであり、且つ
(i)成分「M」の10原子百分率までは、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta及びWのうちの少なくとも1つと置換可能であり、
(ii)成分(Y+Z)の10原子百分率までは、非金属種In、Sn、Sb及びPbのうちの少なくとも1つと置換可能であることを条件とすることを特徴とし、
前記ストリップの各々が、所定のサイズにカットされており、
前記複数のセグメントが互いに隣接する関係に配置されて内方に放射状の突出部を備えて各セグメントが全体的に長手方向に延びて筒状の形態の一部を構成し、
各前記セグメントは更に、アモルファス金属ストリップの接触状態で積み重ねられた複数の層を備え、
各前記セグメントは、歯状セクション及びバック鉄セクションを有し、且つ一般的にC字形状の断面を有することを特徴とする放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータ。 - 少なくとも前記歯状セクションを保護し且つ強めるための内側拘束手段と、
前記複数のセグメントを相互に対して一般的に円形隣接関係で固定するための外側拘束手段とを更に備える請求項1記載のアモルファス金属ステータ。 - 前記内側拘束手段は、前記ステータの相当な部分に塗布され且つ各前記セグメントに増大された機械的強度を与える接着剤を備え、
前記外側拘束手段は、前記ステータの周縁に設けられた鋼帯を備える請求項2記載のアモルファス金属ステータ。 - 前記接着剤がエポキシ樹脂である請求項3記載のアモルファス金属ステータ。
- 前記内側拘束手段は接着剤および金属帯を備える請求項2記載のアモルファス金属ステータ。
- 各前記セグメントは、1かまの又は連続アニール炉の中で磁界を有する状態でアニールされる請求項1記載のアモルファス金属ステータ。
- 複数のセグメントを備えるアモルファス金属ステータであって、各セグメントは、前記放射状磁束が空隙を交差することなく前記セグメントを横切るように配向された複数のアモルファス金属ストリップ層を備えるアモルファス金属ステータと、
回転できるように前記ステータ内に配設されているロータと、
前記ステータ及び前記ロータを相互に対して所定の位置に支持する手段とを備え、前記複数のセグメントが互いに隣接する関係に配置されて内方に放射状の突出部を備えて各セグメントが全体的に長手方向に延びて筒状の形態の一部を構成し、
各前記セグメントは更に、アモルファス金属ストリップの接触状態で積み重ねられた複数の層を備え、
各前記セグメントは、歯状セクション及びバック鉄セクションを有し、且つ一般的にC字形状の断面を有し、
各前記ストリップは次の式により本質的に定義される組成を有し、当該次の式は、M70-85Y5-20Z0-20(但し、添え字は原子百分率)であり、そこにおいて「M」はFe、Ni及びCoのうちの少なくとも1つであり、「Y」はB、C及びPのうちの少なくとも1つであり、「Z」はSi、Al及びGeのうちの少なくとも1つであり、且つ
(i)成分「M」の10原子百分率までは、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta及びWのうちの少なくとも1つと置換可能であり、
(ii)成分(Y+Z)の10原子百分率までは、非金属種In、Sn、Sb及びPbのうちの少なくとも1つと置換可能であることを条件とし、
前記ストリップの各々が、所定のサイズにカットされていることを特徴とするブラシレス放射状磁束直流電動機。 - 放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータを構成する方法において、
各セグメントが複数のアモルファス金属ストリップ層を備える、複数のセグメントを成形するステップと、
アモルファス金属ストリップ材料を複数の所定長に切断するステップと、
前記切断されたストリップ材料を積み重ねて、第1の自由端を有するバック鉄セクション、及び第1の自由端を有する歯状セクションを形成するステップと、
前記バック鉄セクションを所定の形状に形削りするステップと、
前記セグメントを一緒に組み立てて、ステータを形成するステップと、
それぞれの第1の自由端が互いに接触状態で係合するように前記セグメントを形成するように前記前記バック鉄セクションおよび前記歯状セクションを配置するステップであって、放射磁束が前記セグメントを横切るとき1つの空隙を交差するように、前記前記バック鉄セクションおよび前記歯状セクションが配向されることを特徴とする配置するステップと、
前記セグメントをアニーリングするステップと
を備え、
各前記ストリップは次の式により本質的に定義される組成を有し、当該次の式は、M70-85Y5-20Z0-20(但し、添え字は原子百分率)であり、そこにおいて「M」はFe、Ni及びCoのうちの少なくとも1つであり、「Y」はB、C及びPのうちの少なくとも1つであり、「Z」はSi、Al及びGeのうちの少なくとも1つであり、且つ
(i)成分「M」の10原子百分率までは、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta及びWのうちの少なくとも1つと置換可能であり、
(ii)成分(Y+Z)の10原子百分率までは、非金属種In、Sn、Sb及びPbのうちの少なくとも1つと置換可能であることを条件とすることを特徴とし、
前記複数のセグメントが互いに隣接する関係に配置されて内方に放射状の突出部を備えて各セグメントが全体的に長手方向に延びて筒状の形態の一部を構成することを特徴とする方法。 - 少なくとも前記歯状セクションを保護し且つ強めるための内側拘束手段を用いるステップと、
前記複数のセグメントを相互に対して一般的に円形隣接関係で固定するための外側拘束手段を用いるステップとを更に備える請求項8記載の方法。 - 前記内側拘束手段は、増大された機械的強度を各前記セグメントに与えるため前記ステータの相当な部分に塗布された接着剤を備え、
前記外側拘束手段は、前記ステータの周縁に設けられた鋼帯を備える請求項9記載の方法。 - 前記バック鉄セクションの前記所定の形状が一般的に弓形である請求項8記載の方法。
- 放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータを構成する方法において、
各セグメントが複数のアモルファス金属ストリップ層を備える、複数のセグメントを成形するステップと、
アモルファス金属ストリップ材料を複数の所定長に切断するステップと、
前記切断されたストリップ材料を積み重ねて、第1の自由端を有するバック鉄セクション、及び第1の自由端を有する歯状セクションを形成するステップと、
前記バック鉄セクションを所定の形状に形削りするステップと、
前記セグメントを一緒に組み立てて、ステータを形成するステップと、
前記バック鉄セクション及び前記歯状セクションを配列して、一般的にC字形状断面を有する前記セグメントを形成するステップであって、前記積み重ねられたストリップ材料は放射状磁束が空隙を交差することなく前記セグメントを横切るように前記セグメントにおいて配向されている、前記セグメントを形成するステップと、
前記セグメントをアニールするステップと、
を有し、
各前記ストリップは次の式により本質的に定義される組成を有し、当該次の式は、M70-85Y5-20Z0-20(但し、添え字は原子百分率)であり、そこにおいて「M」はFe、Ni及びCoのうちの少なくとも1つであり、「Y」はB、C及びPのうちの少なくとも1つであり、「Z」はSi、Al及びGeのうちの少なくとも1つであり、且つ
(i)成分「M」の10原子百分率までは、金属種Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta及びWのうちの少なくとも1つと置換可能であり、
(ii)成分(Y+Z)の10原子百分率までは、非金属種In、Sn、Sb及びPbのうちの少なくとも1つと置換可能であることを条件とすることを特徴とし、
前記複数のセグメントが互いに隣接する関係に配置されて内方に放射状の突出部を備えて各セグメントが全体的に長手方向に延びて筒状の形態の一部を構成することを特徴とする方法。 - 少なくとも前記歯状セクションを保護し且つ強めるための内側拘束手段を用いるステップと、
前記複数のセグメントを相互に対して一般的に円形隣接関係で固定するための外側拘束手段を用いるステップとを更に備える請求項12記載の方法。 - 前記内側拘束手段は、前記ステータの実質部分に塗布され且つ増大した機械的強度を各前記セグメントに与える接着剤を備え、
前記外側拘束手段は、前記ステータの周縁に設けられた鋼帯を備える請求項13記載の方法。 - 前記セグメントの前記所定の形状は実質的にC字形状である請求項12記載の方法。
- 前記形削りするステップは更に、
前記積み重ねられたストリップ材料を一般的に矩形状心棒に巻き付けるステップと、
前記心棒及び前記巻き付けられたストリップ材料を、所定の断面形状を有するダイと強制的に係合状態にし、それにより前記ストリップ材料を所定の断面形状に形成するステップとを備える請求項8記載の方法。 - 前記形削りするステップは更に、
前記積み重ねられたストリップ材料を、所定の断面形状を有するダイ上に置くステップと、
心棒を前記積み重ねられたストリップ材料と強制的に係合状態にし、それにより前記ストリップ材料を所定の断面形状に成形するステップとを備える請求項8記載の方法。 - 前記複数のセグメントの各々に対して、前記成形するステップは更に、
アモルファス金属リボンを一般的に矩形状心棒の周りに巻いて、2つの実質的に並行な長い側部及び2つの実質的に並行な短い側部を有する一般的に矩形状コアを形成するステップと、
2つの実質的に平行な短い側部をほぼそれらのそれぞれの中間点で縦に切断して、2つのC字形状のセグメントを与えるステップであって、各セグメントは歯状セクション及びバック鉄セクションを有し、且つ各セグメントは、放射状磁束が空隙を交差することなく前記セグメントを横切るように配向された複数のアモルファス金属ストリップ層を備える、前記2つのC字形状のセグメントを与える形成するステップと、
各前記セグメントをアニールするステップとを備える請求項8記載の方法。 - 少なくとも前記歯状セクションを保護し且つ強めるための内側拘束手段を用いるステップと、
前記複数のセグメントを相互に対して一般的に円形接触関係に固定するための外側拘束手段を用いるステップとを更に備える請求項18記載の方法。 - 前記内側拘束手段は、増大された機械的強度を各前記セグメントに与えるため前記ステータの実質部分に塗布された接着剤を備え、
前記外側拘束手段は、前記ステータの周縁に設けられた鋼帯を備える請求項19記載の方法。 - 請求項8記載の方法に従って構成された放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータ。
- 請求項10記載の方法に従って構成された放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータ。
- 請求項12記載の方法に従って構成された放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータ。
- 請求項13記載の方法に従って構成された放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータ。
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