JP2017514440A

JP2017514440A - 方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータ

Info

Publication number: JP2017514440A
Application number: JP2016562929A
Authority: JP
Inventors: 林子進
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2017-06-01
Also published as: KR20160135806A; WO2015158256A1; EP3133716A4; US20170040849A1; CN103887901A; EP3133716A1

Abstract

本発明は方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータを公開し、方向性珪素鋼板組、方向性珪素鋼板組の両側に固定されるステータコアの固定片を含む。方向性珪素鋼板組は順方向性珪素鋼板層と逆方向性珪素鋼板層が順次に配列・積層して形成される。順方向性珪素鋼板層と逆方向性珪素鋼板層はそれぞれ配向方向が径方向の方向性珪素鋼板が円周状に囲んで配列して形成される。本発明は従来の高磁気、低鉄損失の方向性珪素鋼板を小型抜き板に変更し、特殊の構造を用いて配列することにより、モータの効率を大幅に向上させる。

Description

本発明はモータ技術分野に属し、モータステータに関し、特に、方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータに関する。

従来のモータステータは無方向性珪素鋼板を使用し、効率は通常６０〜８０％の間であり、特に、純電動自動車の回転速度は随時に変更され、トルクの要求も大きくなり、通常のモータの効率を低くする。その原因は無方向性珪素鋼板の鉄損失が大きく、通常は２．０Ｗ／ｋｇ以上に達し、磁気誘導強度が低く、Ｂ５０は１．７５Ｔである。無方向性珪素鋼板は、主にモータ、圧縮機、大型水力発電機組等の装置のステータとロータに使用される。方向性珪素鋼板は通常、変圧器コアに用いられ、工業化生産では、高磁束、低鉄損失の方向性珪素鋼板を直接モータに応用することができない。

上述の技術欠陥について、本発明は方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータを提供する。

本発明の技術手段は下記のとおりである。
方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータであって、方向性珪素鋼板組、方向性珪素鋼板組の両側に固定されるステータコアの固定片を含む。前記方向性珪素鋼板組は順方向性珪素鋼板層と逆方向性珪素鋼板層が順次に配列・積層して形成されている。前記順方向性珪素鋼板層と逆方向性珪素鋼板層はそれぞれ配向方向が径方向の方向性珪素鋼板が円周状に囲んで配列して形成され、各前記方向性珪素鋼板には固定孔が設けられ、各層の順方向性珪素鋼板層と逆方向性珪素鋼板層はそれぞれ方向性珪素鋼板の固定孔を直列に接続した後、ステータコアの固定片に固定される。

さらに、リベットが直列に接続することにより、各層の順方向性珪素鋼板層と逆方向性珪素鋼板層はステータコアの固定片に固定される。

さらに、前記順方向性珪素鋼板層の各方向性珪素鋼板の間は隙間を有し、逆方向性珪素鋼板層の各方向性珪素鋼板の間も隙間を有する。

従来の高磁束、低鉄損失の方向性珪素鋼板を小型抜き板に変更し、特殊の構造を用いて配列することにより、モータの効率を大幅に向上させ、通常８５％以上に達し、同様の入力電力で同類のモータに比べてトルクが１／３以上大きくなり、特に回転速度の最高時速は１０万回転以上になり、さらに、リベットを通じて配列された後の方向性珪素鋼板と固定片を直接固定することができ、その加工工程が簡単で、製品の性能も接合構造に比べて優れている。

図１は、通常モータの外ステータコアを示す図である。図２は、本発明のモータの外ステータコアを示す図である。図３は、本発明のモータの外ステータコアの順方向性珪素鋼板層の配列図である。図４は、本発明のモータの外ステータコアの逆方向性珪素鋼板層の配列図である。図５は、本発明のモータの外ステータコアの方向性珪素鋼板の抜き板を示す図である。図６は、本発明のモータの外ステータコアの固定片を示す図である。図７は、本発明のモータの内ステータコアを示す図である。図８は、本発明のモータの内ステータコアの順方向性珪素鋼板層の配列図である。図９は、本発明のモータの内ステータコアの逆方向性珪素鋼板層の配列図である。図１０は、本発明のモータの内ステータコアの珪素鋼板の抜き板を示す図である。図１１は、本発明のモータの内ステータコアの固定片を示す図である。図１２は、本発明のモータステータコアのリベットを示す図である。図１３は、本発明のモータステータの立体構造図である。図１４は、本発明のモータステータの順方向性珪素鋼板層と逆方向性珪素鋼板層の交互配列を示す図である。

下記では図面と具体的実施例を用いて本発明について詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１は、従来の無方向性珪素鋼板を用いて製造されたステータコアを示す図である。その各層には完全の珪素鋼板層が形成され、もし、無方向性珪素鋼板を方向性珪素鋼板４に直接代替すると、方向性珪素鋼板４の配向方向では効率が非常に高くなるが、非配向方向では効率が非常に低くなるため、従来の構造を用いて方向性珪素鋼板４を直接モータステータに応用することができなかった。

図２乃至図４に示すように、本実施例におけるモータの外ステータコアは、方向性珪素鋼板組１、方向性珪素鋼板組１の両側に固定される外ステータコアの固定片５を含む。前記方向性珪素鋼板組１は順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３が順次に配列・積層して形成されている。図３は、順方向性珪素鋼板層２の配列を示し、図４は、逆方向性珪素鋼板層３の配列を示し、順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３が順次に配列して積層され、具体的な積層数は実際のモータに応じて配列することができる。図３乃至図６に示すように、順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３はそれぞれ配向方向が径方向の方向性珪素鋼板４が円周状に囲んで配列して形成されている。順方向性珪素鋼板層２及び／または逆方向性珪素鋼板層３の各方向性珪素鋼板４の２つずつの間には隙間７が設けられているため、同層の互いに隣接する２つの方向性珪素鋼板４の磁気端は接合しない。図５に示す矢印は、方向性珪素鋼板４の抜き板の配向方向であり、各方向性珪素鋼板４には固定孔６が設けられ、各層の順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３は方向性珪素鋼板４の固定孔６を直列に接続した後、外ステータコアの固定片５に固定される。図１２に示すように、リベット８が直列に接続することにより、各層の順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３は外ステータコアの固定片５に固定される。

図５に示すように、方向性珪素鋼板４は、共役部４１と磁気柱部４２を含み、共役部４１と磁気柱部４２は一体成形される。共役部４１は円弧状のシートで、磁気柱部４２は共役部４１の片側に固設されて、偏心構造を形成し、かつ磁気柱部４２の向き方向は共役部４１の径方向に一致し、磁気柱部４２の長さは共役部４１の径方向の幅より長い。

従来技術でもし、方向性珪素鋼板４を用いてコアにする場合、磁束を向上し、鉄損失を減少するが、モータに応用すると、配向磁性が存在するため、モータの正常作動に影響する。そのため、本実施例では、順方向性珪素鋼板層２の磁気柱部４と逆方向性珪素鋼板層３の磁気柱部４２を順次に配列して積層させることにより、２つの相反する配列磁性が相殺されて、内部の配向構造が正常に存在し、これにより、モータに応用し、かつ磁束を向上し、鉄損失を低減させて、モータ性能を向上させる。

図５、図１３と図１４に示すように、磁気柱部４２の共役部４１に近接する片側において、磁気柱部４２は共役部４１に対して偏心に設けられている。磁気柱部４２が互いに積層されることを保証すると同時に、共役部４１が交互積層して、旋回流を減少させることができる。更に、本技術形態でのモータコアは一体化された鋳鉄を利用せず、複数の順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３を利用するため、旋回流効果を減少させ、各層の順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３は更に方向性珪素鋼板４が組合されて形成されて、全体のコア生産で強大な旋回流の発生を回避し、共役により生じる熱量を減少させ、更に鉄の損失を減少させることができる。

さらに、本実施例では、順方向性珪素鋼板層２の方向性珪素鋼板４の共役部４１と逆方向性珪素鋼板層３の方向性珪素鋼板４の共役部４１が交互に積層されて、外ステータコアの固定片５と合わせて軸方向に使用されるため、二重固定作用を果たし、かつ取付けが簡単になる。

本実施例の隙間７は左右の２つの互いに隣接する方向性珪素鋼板４の磁気柱部４２の磁気端の間に位置する。

＜実施例２＞
図７乃至図９に示すように、本実施例は実施例１とほぼ同様であり、異なる所は、本実施例ではモータの内ステータコアであり、該モータの内ステータコアは、方向性珪素鋼板組１、方向性珪素鋼板組１の両側に固定される内ステータコアの固定片５を含む。方向性珪素鋼板組１は順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３が順次に配列・積層して形成されている。図８は、順方向性珪素鋼板層２の配列を示し、図９は、逆方向性珪素鋼板層３の配列を示し、順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３が順次に配列して積層され、具体的な積層数は実際のモータに応じて配列することができる。図８乃至図１１に示すように、順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３はそれぞれ配向方向が径方向の方向性珪素鋼板４が円周状に囲んで配列して形成されている。順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３の各方向性珪素鋼板４の２つずつの間には隙間７が設けられて、接合しない。図１０に示す矢印は、方向性珪素鋼板４の抜き板の配向方向であり、各方向性珪素鋼板４には固定孔６が設けられ、各層の順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３は方向性珪素鋼板４の固定孔６を直列に接続した後、内ステータコアの固定片５に固定される。好ましくは、図１２に示すように、リベット８が直列に接続することにより、各層の順方向性珪素鋼板層２と逆方向性珪素鋼板層３は内ステータコアの固定片５に固定される。本実施例の作業原理は実施例１と同様である。

以上は本発明の好ましい実施形態のみであり、当業者にとって、本発明の構想から離れていない前提で、種々の改善または修飾を行うことができるが、これらの改善または修飾も本発明の保護範囲に含まれることは明らかである。

１方向性珪素鋼板組、２順方向性珪素鋼板層、３逆方向性珪素鋼板層、４方向性珪素鋼板、４１共役部、４２磁気柱部、５固定片、６固定孔、７隙間、８リベット

Claims

方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータであって、方向性珪素鋼板組（１）と、方向性珪素鋼板組（１）の両側に固定されるステータコアの固定片（５）と、を含み、前記方向性珪素鋼板組（１）は順方向性珪素鋼板層（２）と逆方向性珪素鋼板層（３）が順次に配列・積層して形成されており、前記順方向性珪素鋼板層（２）と逆方向性珪素鋼板層（３）はそれぞれ配向方向が径方向の方向性珪素鋼板（４）が円周状に囲んで配列して形成され、各前記方向性珪素鋼板（４）には固定孔（６）が設けられ、各層の前記順方向性珪素鋼板層（２）と逆方向性珪素鋼板層（３）は方向性珪素鋼板（４）の固定孔（６）を直列に接続した後、ステータコアの固定片（５）に固定される、ことを特徴とする方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータ。
リベット（８）が直列に接続することにより、各層の順方向性珪素鋼板層（２）と逆方向性珪素鋼板層（３）はステータコアの固定片（５）に固定される、ことを特徴とする請求項１に記載の方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータ。
前記順方向性珪素鋼板層（２）の各方向性珪素鋼板（４）の間、逆方向性珪素鋼板層（３）の各方向性珪素鋼板（４）の間は、それぞれ隙間（７）を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータ。
前記方向性珪素鋼板（４）は、共役部（４１）と磁気柱部（４２）を含み、前記共役部（４１）と磁気柱部（４２）は一体成形されており、前記共役部（４１）は円弧状のシートであり、前記磁気柱部（４２）は共役部４１の片側に固設されて、偏心構造を形成し、かつ前記磁気柱部（４２）の向き方向は前記共役部（４１）の径方向に一致する、ことを特徴とする請求項１または２または３に記載の方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータ。
前記順方向性珪素鋼板層（２）の方向性珪素鋼板（４）の共役部（４１）と、逆方向性珪素鋼板層（３）の方向性珪素鋼板（４）の共役部（４１）は交互に配列して積層されており、前記順方向性珪素鋼板層（２）の方向性珪素鋼板（４）の磁気柱部（４２）と、逆方向性珪素鋼板層（３）の方向性珪素鋼板（４）の磁気柱部（４２）は互いに積層される、ことを特徴とする請求項４に記載の方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータ。
前記磁気柱部（４２）の長さは、前記共役部（４１）の径方向の幅より長い、ことを特徴とする請求項５に記載の方向性珪素鋼板を用いて製造された高効率モータステータ。