JP2024040652A

JP2024040652A - Stator core, rotating electric machine, stator core manufacturing method

Info

Publication number: JP2024040652A
Application number: JP2022145126A
Authority: JP
Inventors: 創木下
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2024-03-26

Abstract

【課題】本発明の目的は、生産性を高めることが可能なステータコアを提供することである。【解決手段】ある態様のステータコア４は、軟磁性を有する磁性粉体４６で構成される第１磁性体部５と、磁性粉体４６とは異なる軟磁性材料４７で構成される第２磁性体部６と、第１磁性体部５と第２磁性体部６を連結する連結手段７と、を備える。【選択図】図３[Problem] An object of the present invention is to provide a stator core that can be manufactured with improved productivity. [Solution] A stator core 4 in one embodiment includes a first magnetic body portion 5 made of magnetic powder 46 having soft magnetism, a second magnetic body portion 6 made of a soft magnetic material 47 different from the magnetic powder 46, and a connecting means 7 that connects the first magnetic body portion 5 and the second magnetic body portion 6. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、ステータコア、回転電機およびステータコアの製造方法に関する。 The present invention relates to a stator core, a rotating electrical machine, and a method for manufacturing a stator core.

ロータとステータとが対向配置された回転電機が知られている。例えば特許文献１には、ロータと、ロータに対して空隙を介して対向配置されたステータとを備える回転電機が記載されている。ステータは、周方向に配置された複数のステータコアと、各ステータコアの周囲に巻回された複数のコイルとを含む。ステータコアは、軟磁性材料からなる複数の線材が軸方向に沿って束ねられた束状コアと、複数の線材のうち少なくとも一部が傾斜した変形コアとを含む。 2. Description of the Related Art Rotating electric machines in which a rotor and a stator are arranged to face each other are known. For example, Patent Document 1 describes a rotating electric machine that includes a rotor and a stator that is disposed opposite to the rotor with a gap therebetween. The stator includes a plurality of stator cores arranged in a circumferential direction and a plurality of coils wound around each stator core. The stator core includes a bundle-like core in which a plurality of wire rods made of a soft magnetic material are bundled along the axial direction, and a deformed core in which at least some of the plurality of wire rods are inclined.

特開２０２１－６９２６８号公報JP2021-69268A

回転電機の性能を向上する観点から、ステータコアの材料として、透磁率が高く、鉄損が少なく、飽和磁束密度が高いなどの優れた磁気特性を備えた軟磁性材料が求められる。また、回転電機では、ステータコアの望ましい形状が複雑化することがあるが、形状が複雑なステータコアは生産性が低い問題がある。しかし、ステータコアの生産性を高めるという観点から、特許文献１は十分な開示がなされていない。 From the viewpoint of improving the performance of rotating electric machines, soft magnetic materials with excellent magnetic properties such as high magnetic permeability, low core loss, and high saturation magnetic flux density are required as materials for the stator core. Further, in rotating electric machines, the desirable shape of the stator core may be complicated, but a stator core with a complicated shape has a problem of low productivity. However, from the viewpoint of increasing the productivity of the stator core, Patent Document 1 does not sufficiently disclose.

本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたもので、生産性を高めることが可能なステータコアを提供することにある。 The purpose of the present invention was made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide a stator core that can improve productivity.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のステータコアは、軟磁性を有する磁性粉体で構成される第１磁性体部と、磁性粉体とは異なる軟磁性材料で構成される第２磁性体部と、第１磁性体部と第２磁性体部を連結する連結手段と、を備える。 In order to solve the above problems, a stator core according to an embodiment of the present invention includes a first magnetic body portion made of magnetic powder having soft magnetism, and a second magnetic body portion made of a soft magnetic material different from the magnetic powder. It includes a magnetic body part and a connecting means for connecting the first magnetic body part and the second magnetic body part.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that arbitrary combinations of the above-mentioned components and mutual substitution of the components and expressions of the present invention between methods, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、生産性を高めることが可能なステータコアを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a stator core that can increase productivity.

実施形態に係るステータコアを備える回転電機を模式的に示す側面図である。FIG. 1 is a side view schematically showing a rotating electrical machine including a stator core according to an embodiment. 図１の回転電機のステータコアを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a stator core of the rotating electrical machine shown in FIG. 1. FIG. 図２のステータコアの突極部の周辺を示す側面図である。3 is a side view showing the vicinity of a salient pole portion of the stator core in FIG. 2. FIG. 図２のステータコアの突極部の周辺を示す平面部である。3 is a plan view showing the periphery of the salient pole portion of the stator core in FIG. 2. FIG. 実施形態に係るステータコアの製造工程を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a manufacturing process of the stator core according to the embodiment.

以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. In the embodiments and modified examples, the same or equivalent components and members are given the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted as appropriate. Further, the dimensions of members in each drawing are shown enlarged or reduced as appropriate to facilitate understanding. Further, in each drawing, some members that are not important for explaining the embodiments are omitted.

また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。 Also, although ordinal terms such as first, second, etc. are used to describe various components, these terms are used only to distinguish one component from another; The components are not limited by this.

［実施形態］
図面を参照して実施形態に係るステータコア４を備える回転電機１００の構成を説明する。なお、本明細書では、回転部を有する電気機械を「回転電機」といい、回転電機は、電動機、発電機、電動機兼発電機を含む。この例の回転電機１００は電動機、発電機または電動機兼発電機として使用できる。 [Embodiment]
The configuration of a rotating electric machine 100 including a stator core 4 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. Note that in this specification, an electric machine having a rotating part is referred to as a "rotating electric machine," and the rotary electric machine includes an electric motor, a generator, and a motor/generator. The rotating electric machine 100 in this example can be used as a motor, a generator, or a motor and generator.

図１は、回転電機１００の一例を模式的に示す側面図である。回転電機１００は、ロータ２と、ステータ３を備える。ロータ２は、回転軸線Ｌａを中心に回転可能に設けられる。以下、回転軸線Ｌａに平行な方向を軸方向（図中で上下方向）といい、回転軸線Ｌａと直交する平面において回転軸線Ｌａに直交する方向を径方向といい、回転軸線Ｌａを中心とする円の周方向を「周方向」という。図１で上側を「上」といい、その反対側を「下」ということがある。このような方向の表記は回転電機１００の姿勢を制限するものではなく、回転電機１００は任意の姿勢で使用されうる。 FIG. 1 is a side view schematically showing an example of a rotating electrical machine 100. The rotating electrical machine 100 includes a rotor 2 and a stator 3. The rotor 2 is rotatably provided around the rotation axis La. Hereinafter, the direction parallel to the rotation axis La will be referred to as the axial direction (vertical direction in the figure), and the direction perpendicular to the rotation axis La on a plane perpendicular to the rotation axis La will be referred to as the radial direction, with the rotation axis La as the center. The circumferential direction of a circle is called the "circumferential direction." In FIG. 1, the upper side is sometimes referred to as "upper" and the opposite side is sometimes referred to as "lower." The notation of such a direction does not limit the attitude of the rotating electric machine 100, and the rotating electric machine 100 can be used in any attitude.

図１の例では、回転電機１００は、ステータ３の径方向内側にロータ２が配置されるインナーロータ型のラジアルギャップ型構造を有する。ロータ２とステータ３とは、径方向にエアギャップを介して対向する。 In the example of FIG. 1, the rotating electric machine 100 has an inner rotor type radial gap structure in which the rotor 2 is arranged radially inside the stator 3. The rotor 2 and the stator 3 face each other in the radial direction with an air gap in between.

ロータ２は、ロータヨーク２２と、円環状のマグネット２４と、シャフト１２とを有する。ロータヨーク２２は、軟磁性を有するカップ状の部材である。シャフト１２は、回転軸線Ｌａに沿った棒状のステンレス部材で、ロータヨーク２２の中心を貫通して配置され、ロータヨーク２２に固定される。マグネット２４は、ロータヨーク２２の外周に接着固定される。マグネット２４は、ステータコア４と対向する外周面２５に、周方向に所定の間隔で配置された複数（例えば１０個）の駆動磁極２６（以下、単に「磁極２６」ということがある）を有する。一例として、実施形態のマグネット２４は、ネオジウム磁石である。マグネット２４は、磁極２６からステータコア４の突極部４３に磁束（以下、単に「磁束Ｆ」という）を供給する。磁極２６は、磁束Ｆの矢印の出る側がＮ極であり、入る側がＳ極である。 The rotor 2 includes a rotor yoke 22, an annular magnet 24, and a shaft 12. The rotor yoke 22 is a cup-shaped member having soft magnetism. The shaft 12 is a rod-shaped stainless steel member extending along the rotation axis La, and is disposed to pass through the center of the rotor yoke 22 and is fixed to the rotor yoke 22. The magnet 24 is adhesively fixed to the outer periphery of the rotor yoke 22. The magnet 24 has a plurality (for example, 10) of drive magnetic poles 26 (hereinafter sometimes simply referred to as "magnetic poles 26") arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on an outer circumferential surface 25 facing the stator core 4. As an example, the magnet 24 in the embodiment is a neodymium magnet. The magnet 24 supplies magnetic flux (hereinafter simply referred to as "magnetic flux F") from the magnetic pole 26 to the salient pole portion 43 of the stator core 4. In the magnetic pole 26, the side where the arrow of the magnetic flux F exits is the north pole, and the side where the magnetic flux F enters is the south pole.

ステータ３は、ステータ支持部材３３と、複数の磁極２６と対向するステータコア４と、ステータコア４に装着されるコイル８と、を備える。ステータ支持部材３３は、ステータコア４を下方から支持する板状の部材であり、非磁性材料から構成される。この非磁性材料として、樹脂素材、炭素素材、ガラス素材、非磁性金属素材、セラミック素材などを採用できる。ステータ支持部材３３の中心には軸受手段２８が設けられ、軸受手段２８にはシャフト１２が上下に挿通される。軸受手段２８は転がり軸受である。この構成により、ステータ３は、ロータ２を回転可能に支持できる。 The stator 3 includes a stator support member 33, a stator core 4 facing the plurality of magnetic poles 26, and a coil 8 attached to the stator core 4. The stator support member 33 is a plate-shaped member that supports the stator core 4 from below, and is made of a non-magnetic material. As this non-magnetic material, resin materials, carbon materials, glass materials, non-magnetic metal materials, ceramic materials, etc. can be used. A bearing means 28 is provided at the center of the stator support member 33, and the shaft 12 is vertically inserted through the bearing means 28. The bearing means 28 is a rolling bearing. With this configuration, the stator 3 can rotatably support the rotor 2.

図２も参照する。図２は、ステータコア４を示す斜視図である。ステータコア４は、複数（この例では６つ）の突極部４３と、複数の突極部４３を支持するバックヨーク４４と有する。複数の突極部４３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に設けられる。複数の突極部４３は、周方向に所定の角度（例えば６０°）ごとに配置され、後述する第２磁性体部６を含むバックヨーク４４に連結される。 See also FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the stator core 4. FIG. The stator core 4 has a plurality of (six in this example) salient pole portions 43 and a back yoke 44 that supports the plurality of salient pole portions 43. The plurality of salient pole portions 43 are provided in each of the U phase, V phase, and W phase. The plurality of salient pole parts 43 are arranged at predetermined angles (for example, 60 degrees) in the circumferential direction, and are connected to a back yoke 44 including a second magnetic body part 6, which will be described later.

この例のコイル８は、樹脂被覆された銅線が突極部４３に巻回された巻線であり、第１磁性体部５を含む突極部４３に装着される。周方向に互いに１８０°離れて配置される２つのコイル８が直列に接続されて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻線を形成する。 The coil 8 in this example is a winding in which a resin-coated copper wire is wound around the salient pole part 43, and is attached to the salient pole part 43 including the first magnetic body part 5. Two coils 8 arranged 180° apart from each other in the circumferential direction are connected in series to form U-phase, V-phase, and W-phase armature windings.

図３、図４も参照して、ステータコア４を説明する。図３は、ステータコア４の突極部４３の周辺を示す側面図である。図４は、ステータコア４の突極部４３の周辺を示す平面部である。例えば、電磁鋼板を積層してステータコアを形成する場合、一定の平面形状を有するものは形成できるが、三次元的に複雑な形状を形成することは困難である。また、軟磁性線材の集合体でステータコアを形成することも考えられるが、この場合も形成可能な形状は制限される。これらから、発明者は、部分ごとに異なる軟磁性材料で形成する、いわゆるハイブリッド構造に着目した。ハイブリッド構造は、電磁鋼板または同等の磁気特性を有する軟磁性材料で形成した単純な形状の部分（例えば、バックヨーク）と、軟磁性粉体で形成した三次元的な形状の部分（例えば、突極部）とをそれぞれ形成した後、これらを連結することによって構成できる。 The stator core 4 will be explained with reference also to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a side view showing the vicinity of the salient pole portion 43 of the stator core 4. As shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing the periphery of the salient pole portion 43 of the stator core 4. As shown in FIG. For example, when forming a stator core by laminating electromagnetic steel plates, it is possible to form a stator core with a certain planar shape, but it is difficult to form a three-dimensionally complex shape. It is also conceivable to form the stator core with an aggregate of soft magnetic wires, but in this case as well, the shapes that can be formed are limited. Based on these, the inventors focused on a so-called hybrid structure in which each part is formed of a different soft magnetic material. A hybrid structure consists of a simple shaped part (for example, a back yoke) made of electromagnetic steel sheet or a soft magnetic material with equivalent magnetic properties, and a three-dimensional shaped part (for example, a protrusion) made of soft magnetic powder. It can be constructed by forming the pole parts) and then connecting them.

本実施形態のステータコア４は、軟磁性を有する磁性粉体４６で構成される第１磁性体部５と、磁性粉体４６とは異なる軟磁性材料４７で構成される第２磁性体部６と、第１磁性体部５と第２磁性体部６を連結する連結手段７とを備える。この場合、複雑な部分と単純な部分とを有するステータコアの生産性を向上できる。 The stator core 4 of this embodiment includes a first magnetic body part 5 made of magnetic powder 46 having soft magnetism, and a second magnetic body part 6 made of a soft magnetic material 47 different from the magnetic powder 46. , a connecting means 7 for connecting the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6. In this case, it is possible to improve the productivity of the stator core, which has complex parts and simple parts.

図３、図４において、突極部４３は、第１磁性体部５を含み、バックヨーク４４は、第２磁性体部６を含む。突極部４３は、径方向に延在する略棒状の部分で、ティース先端部４３１と、ティース基部４３２と、ティース凹部４３３とを有する。ティース基部４３２は、径方向に延在する断面が略矩形の柱状の部分である。ティース基部４３２は、側面視で先端に向かって徐々に拡形する台形輪郭を有し、平面視で先端に向かって徐々に縮形する台形輪郭を有する。この形状により、巻線時にコイル８のコイルワイヤが径方向で中央に寄って巻かれ、ワイヤの密度を高めることができる。 3 and 4, the salient pole portion 43 includes the first magnetic body portion 5, and the back yoke 44 includes the second magnetic body portion 6. The salient pole portion 43 is a substantially rod-shaped portion extending in the radial direction, and includes a tooth tip portion 431, a tooth base portion 432, and a tooth recess portion 433. The tooth base portion 432 is a columnar portion that extends in the radial direction and has a substantially rectangular cross section. The tooth base 432 has a trapezoidal profile that gradually expands toward the tip when viewed from the side, and has a trapezoidal profile that gradually contracts toward the tip when viewed from above. Due to this shape, the coil wire of the coil 8 is wound toward the center in the radial direction during winding, and the density of the wire can be increased.

電磁鋼板を積層して形成された突極部では、断面の角部が鋼板のエッジで構成されるため、巻線時にコイルワイヤがエッジで傷つけられることがある。傷付きを防止するために、巻線時のコイルワイヤのテンションを低く設定し、巻き付け回転数を減らすなどの対策が考えられるが、この場合、コイル密度が低下し、生産性は低下する。このため、実施形態のティース基部４３２は、形状自由度が高いため、コイル８を装着するために適した形状を採用している。ティース基部４３２の断面は、角部を丸めた四角形状または円を含む楕円形状を採用している。この形状のティース基部４３２によれば、コイル密度が向上し、コイルワイヤの損傷が減り、生産性は向上する。 In a salient pole portion formed by laminating electromagnetic steel plates, the corners of the cross section are formed by the edges of the steel plates, so the coil wire may be damaged by the edges during winding. In order to prevent damage, countermeasures such as setting the tension of the coil wire low during winding and reducing the number of winding rotations can be considered, but in this case, the coil density decreases and productivity decreases. For this reason, the tooth base 432 of the embodiment has a high degree of freedom in shape, and thus has a shape suitable for mounting the coil 8. The tooth base 432 has a cross section having a rectangular shape with rounded corners or an elliptical shape including a circle. According to the tooth base 432 having this shape, the coil density is improved, damage to the coil wire is reduced, and productivity is improved.

ティース先端部４３１は、ティース基部４３２の径方向内端に設けられる部分である。ティース先端部４３１は、図３、図４に示すように、周方向および上下方向にティース先端部４３１から張り出す傘形状を有する。傘形状を有することにより、磁極２６に面する面積が大きくなり、磁束Ｆを効率的に受け取れる。ティース凹部４３３は、ティース基部４３２の径方向外側端面から内側に向かって凹む凹部である。ティース凹部４３３の断面は略矩形であってもよい。ティース凹部４３３には、バックヨーク４４の接続用凸部４４１が嵌め込まれる。 The tooth tip portion 431 is a portion provided at the radially inner end of the tooth base portion 432. As shown in FIGS. 3 and 4, the tooth tip 431 has an umbrella shape that protrudes from the tooth tip 431 in the circumferential direction and the vertical direction. By having an umbrella shape, the area facing the magnetic pole 26 becomes large, and the magnetic flux F can be efficiently received. The tooth recess 433 is a recess that is recessed inward from the radially outer end surface of the tooth base 432. The tooth recess 433 may have a substantially rectangular cross section. The connecting convex portion 441 of the back yoke 44 is fitted into the tooth concave portion 433 .

第１磁性体部５（突極部４３）は、例えば、軟磁性を有する磁性粉体４６を熱溶射することによって形成できる。熱溶射は、スプレーフォーミングの一種であり、磁性粉体４６を加熱溶融し、窒素ガスなどの不活性ガスで噴霧化し、急冷しながら表面に絶縁層を形成し、所定の基板上に堆積させることによって実現できる。所定の基板は金型であってもよい。 The first magnetic body portion 5 (salient pole portion 43) can be formed, for example, by thermally spraying magnetic powder 46 having soft magnetism. Thermal spraying is a type of spray forming, and involves heating and melting the magnetic powder 46, atomizing it with an inert gas such as nitrogen gas, forming an insulating layer on the surface while rapidly cooling it, and depositing it on a predetermined substrate. This can be achieved by The predetermined substrate may be a mold.

バックヨーク４４は、突極部４３を支持すると共に、突極部４３の径方向外側を環囲する略環状の部分で、接続用凸部４４１と、環状部４４２とを有する。環状部４４２は、外周部に上下に突出する環状壁部４５を有する。環状部４４２は、周方向に延びる円環状の部分である。接続用凸部４４１は、環状部４４２の内周面から内側に突出する部分である。接続用凸部４４１の断面は略矩形であってもよい。接続用凸部４４１は、突極部４３のティース凹部４３３に嵌め込まれる。 The back yoke 44 is a substantially annular portion that supports the salient pole portion 43 and surrounds the radially outer side of the salient pole portion 43, and includes a connecting convex portion 441 and an annular portion 442. The annular portion 442 has an annular wall portion 45 that protrudes vertically on the outer periphery. The annular portion 442 is an annular portion extending in the circumferential direction. The connecting convex portion 441 is a portion that projects inward from the inner peripheral surface of the annular portion 442 . The connecting protrusion 441 may have a substantially rectangular cross section. The connecting convex portion 441 is fitted into the tooth recess 433 of the salient pole portion 43.

第２磁性体部６（バックヨーク４４）は、電磁鋼板で形成されてもよいし、軟磁性線材で形成されてもよいし、これらを組み合わせて形成されてもよい。実施形態の第２磁性体部６は、複数の軟磁性線材４１からなる線材集合体４２を含む。バックヨーク４４は、一体的に形成されてもよいし、周方向に複数に分割した分割体を形成し、複数の分割体を連結して形成されてもよい。この例のバックヨーク４４は、複数の分割体が連結されている。 The second magnetic body portion 6 (back yoke 44) may be formed of an electromagnetic steel plate, a soft magnetic wire, or a combination of these. The second magnetic body part 6 of the embodiment includes a wire assembly 42 made up of a plurality of soft magnetic wires 41. The back yoke 44 may be formed integrally, or may be formed by forming a plurality of divided bodies in the circumferential direction and connecting the plurality of divided bodies. The back yoke 44 in this example has a plurality of divided bodies connected together.

軟磁性線材４１は、所望の磁気特性を得る観点から、主成分の鉄（Ｆｅ）に所定の添加元素を含有できる。この添加元素としては、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）等が挙げられる。この例の軟磁性線材４１は、主成分の鉄（Ｆｅ）に０．１質量％～６．０質量％のシリコン（Ｓｉ）を含有する。添加元素の種類と含有率は、所望の特性に応じて、実験またはシミュレーションにより設定できる。 The soft magnetic wire 41 can contain a predetermined additive element in the main component iron (Fe) from the viewpoint of obtaining desired magnetic properties. Examples of the additive elements include carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), phosphorus (P), and sulfur (S). The soft magnetic wire 41 of this example contains 0.1% by mass to 6.0% by mass of silicon (Si) in iron (Fe) as a main component. The type and content of the added element can be set by experiment or simulation depending on desired characteristics.

軟磁性線材４１は、素材を引き抜き加工などの塑性加工によって、所望の太さの線材に延伸して形成できる。軟磁性線材４１の外径（断面の外面に外接する円の直径）は、大きすぎると渦電流損が増え、小さすぎると生産性が低下する。これらから、軟磁性線材４１の外径は、所望の特性を得るように実験またはシミュレーションにより設定できる。一例として、軟磁性線材４１の延伸方向に垂直な断面は、円形、楕円形、３角形、４角形または６角形であってもよい。軟磁性線材４１の外表面は、渦電流損を減らす観点から絶縁されてもよい。軟磁性線材４１は、加工歪みを減らすため、延伸加工後に所定の熱処理が施される。 The soft magnetic wire 41 can be formed by stretching a material into a wire of a desired thickness by plastic working such as drawing. If the outer diameter of the soft magnetic wire 41 (the diameter of the circle circumscribing the outer surface of the cross section) is too large, eddy current loss will increase, and if it is too small, productivity will decrease. Based on these, the outer diameter of the soft magnetic wire 41 can be set by experiment or simulation so as to obtain desired characteristics. As an example, the cross section of the soft magnetic wire 41 perpendicular to the stretching direction may be circular, elliptical, triangular, quadrangular, or hexagonal. The outer surface of the soft magnetic wire 41 may be insulated from the viewpoint of reducing eddy current loss. The soft magnetic wire 41 is subjected to a predetermined heat treatment after being stretched to reduce processing distortion.

一例として、図３、図４に示すように、連結手段７は、第１磁性体部５と第２磁性体部６との間に介在する磁性樹脂４８を含んでもよい。磁性樹脂４８は、磁性粒子を含有する磁性接着剤であってもよい。 As an example, as shown in FIGS. 3 and 4, the connecting means 7 may include a magnetic resin 48 interposed between the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6. The magnetic resin 48 may be a magnetic adhesive containing magnetic particles.

一例として、連結手段７は、第１磁性体部５と第２磁性体部６とに亘って堆積する磁性粉体４６を含んでもよい。これは、熱溶射によって第１磁性体部５を形成するときに、噴霧化された磁性粉体４６を第２磁性体部６上に堆積させることによって実現できる。この場合、第１磁性体部５を構成する磁性粉体４６の少なくとも一部は、第２磁性体部６に付着した状態で固化している。 As an example, the connecting means 7 may include magnetic powder 46 deposited over the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6. This can be realized by depositing the atomized magnetic powder 46 on the second magnetic body part 6 when forming the first magnetic body part 5 by thermal spraying. In this case, at least a portion of the magnetic powder 46 constituting the first magnetic body part 5 is solidified while adhering to the second magnetic body part 6.

図５を参照して、ステータコア４の製造工程Ｓ１１０を説明する。図５は、製造工程Ｓ１１０を示すフローチャートである。 With reference to FIG. 5, the manufacturing process S110 of the stator core 4 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing process S110.

まず、軟磁性材料４７で第２磁性体部６を形成する（ステップＳ１１１）。具体的には、複数の軟磁性線材４１からなる線材集合体４２を用いてバックヨーク４４を形成する。 First, the second magnetic body portion 6 is formed using a soft magnetic material 47 (step S111). Specifically, the back yoke 44 is formed using a wire assembly 42 made up of a plurality of soft magnetic wires 41.

次に、軟磁性を有する磁性粉体４６を熱溶射して第１磁性体部５を形成する（ステップＳ１１２）。具体的には、熱溶射された磁性粉体４６を堆積させて、第１磁性体部５（突極部４３）を形成する。 Next, magnetic powder 46 having soft magnetism is thermally sprayed to form the first magnetic body portion 5 (step S112). Specifically, thermally sprayed magnetic powder 46 is deposited to form the first magnetic body portion 5 (salient pole portion 43).

次に、熱溶射された磁性粉体４６を第２磁性体部６に堆積させて第１磁性体部５の少なくとも一部を覆う（ステップＳ１１３）。このステップで、突極部４３をバックヨーク４４に連結する。この例では、突極部４３のティース凹部４３３に磁性樹脂４８（接着剤）を塗布した後、バックヨーク４４の接続用凸部４４１を挿入し、両者を連結する。この状態で、磁性粉体４６を熱溶射し、磁性粉体４６で両者の連結部を覆う。 Next, thermally sprayed magnetic powder 46 is deposited on the second magnetic body part 6 to cover at least a portion of the first magnetic body part 5 (step S113). In this step, the salient pole portion 43 is connected to the back yoke 44. In this example, after applying magnetic resin 48 (adhesive) to the teeth recesses 433 of the salient pole portion 43, the connecting convex portion 441 of the back yoke 44 is inserted to connect the two. In this state, magnetic powder 46 is thermally sprayed to cover the connecting portion between the two.

製造工程Ｓ１１０の各ステップは例示であり、各種の変形が可能である。製造工程Ｓ１１０によれば、単純形状の第２磁性体部６（バックヨーク４４）と、三次元的形状を有する突極部４３とを連結することによって、三次元的な形状のステータコア４を効率的に製造できる。また、ステータコア４の生産性を向上できる。磁性粉体４６で突極部４３とバックヨーク４４の連結部を覆うことにより、連結部での磁気抵抗の増加を抑制できる。 Each step of the manufacturing process S110 is an example, and various modifications are possible. According to the manufacturing process S110, by connecting the simple-shaped second magnetic body part 6 (back yoke 44) and the three-dimensionally shaped salient pole part 43, the three-dimensionally shaped stator core 4 can be efficiently manufactured. can be manufactured according to Moreover, the productivity of the stator core 4 can be improved. By covering the connecting portion between the salient pole portion 43 and the back yoke 44 with the magnetic powder 46, it is possible to suppress an increase in magnetic resistance at the connecting portion.

このように構成された回転電機１００の動作を説明する。回転電機１００が電動機である場合、コイル８には図示しない駆動回路から三相駆動電流が供給される。これにより、突極部４３のティース先端部４３１には回転磁界が発生し、この回転磁界とロータ２の磁極２６との相互作用により、ロータ２に回転トルクが出力される。 The operation of the rotating electric machine 100 configured in this way will be explained. When the rotating electric machine 100 is an electric motor, a three-phase drive current is supplied to the coil 8 from a drive circuit (not shown). As a result, a rotating magnetic field is generated at the tooth tips 431 of the salient pole portions 43, and rotational torque is output to the rotor 2 due to the interaction between this rotating magnetic field and the magnetic poles 26 of the rotor 2.

回転電機１００が発電機である場合、ロータ２が回転すると、磁極２６と突極部４３との位置関係が順次変化する。このことにより、磁極２６から突極部４３に供給される磁束量（コイル８との磁束鎖交数）が正弦波状に変化し、コイル８から三相交流電圧が出力される。 When the rotating electric machine 100 is a generator, when the rotor 2 rotates, the positional relationship between the magnetic poles 26 and the salient pole portions 43 changes sequentially. As a result, the amount of magnetic flux (magnetic flux linkage with the coil 8) supplied from the magnetic pole 26 to the salient pole portion 43 changes in a sinusoidal manner, and a three-phase AC voltage is output from the coil 8.

以上のように構成されたステータコア４の特徴を説明する。実施形態のステータコア４は、軟磁性を有する磁性粉体４６で構成される第１磁性体部５と、磁性粉体４６とは異なる軟磁性材料４７で構成される第２磁性体部６と、第１磁性体部５と第２磁性体部６を連結する連結手段７と、を備える。 The features of the stator core 4 configured as above will be explained. The stator core 4 of the embodiment includes a first magnetic body part 5 made of magnetic powder 46 having soft magnetism, a second magnetic body part 6 made of a soft magnetic material 47 different from the magnetic powder 46, A connecting means 7 for connecting the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6 is provided.

この構成によれば、単純形状の第２磁性体部６（バックヨーク４４）と、三次元的形状を有する突極部４３とを連結することによって、三次元的な形状の第１磁性体部５（ステータコア４）を効率的に製造できる。 According to this configuration, by connecting the simple-shaped second magnetic body part 6 (back yoke 44) and the three-dimensionally shaped salient pole part 43, the three-dimensionally shaped first magnetic body part 5 (stator core 4) can be manufactured efficiently.

一例として、連結手段７は、第１磁性体部５と第２磁性体部６との間に介在する磁性樹脂４８を含む。この場合、磁性樹脂４８が接着剤として機能し、第１磁性体部５と第２磁性体部６の連結強度を向上できる。磁性樹脂４８が第１磁性体部５と第２磁性体部６の隙間を埋めて、隙間による磁気抵抗の増加を抑制できる。 As an example, the connecting means 7 includes a magnetic resin 48 interposed between the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6. In this case, the magnetic resin 48 functions as an adhesive, and the connection strength between the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6 can be improved. The magnetic resin 48 fills the gap between the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6, and can suppress an increase in magnetic resistance due to the gap.

一例として、連結手段７は、第１磁性体部５と第２磁性体部６とに亘って堆積する磁性粉体４６を含む。この場合、磁性粉体４６で第１磁性体部５と第２磁性体部６の連結部を覆うことにより、連結部での磁気抵抗の増加を抑制できる。 As an example, the connecting means 7 includes magnetic powder 46 deposited over the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6. In this case, by covering the connecting portion between the first magnetic body portion 5 and the second magnetic body portion 6 with the magnetic powder 46, an increase in magnetic resistance at the connecting portion can be suppressed.

一例として、第１磁性体部５を構成する磁性粉体４６の少なくとも一部は、第２磁性体部６に付着した状態で固化している。この場合、固化した磁性粉体４６により、第１磁性体部５と第２磁性体部６の連結強度を向上できる。 As an example, at least a portion of the magnetic powder 46 constituting the first magnetic body portion 5 is solidified while adhering to the second magnetic body portion 6 . In this case, the solidified magnetic powder 46 can improve the connection strength between the first magnetic body part 5 and the second magnetic body part 6.

一例として、ステータコア４は、第１磁性体部５を含む突極部４３と、第２磁性体部６を含み、突極部４３を支持するバックヨーク４４と有する。この場合、三次元形状を有する突極部４３を、第１磁性体部５を含んで構成でき、単純形状を有するバックヨーク４４を、第２磁性体部６を含んで構成できる。 As an example, the stator core 4 includes a salient pole part 43 that includes the first magnetic body part 5 and a back yoke 44 that includes the second magnetic body part 6 and supports the salient pole part 43 . In this case, the salient pole portion 43 having a three-dimensional shape can be configured to include the first magnetic body portion 5, and the back yoke 44 having a simple shape can be configured to include the second magnetic body portion 6.

一例として、第２磁性体部６は、複数の軟磁性線材４１からなる線材集合体４２を含む。この場合、軟磁性線材４１を用いることにより、第２磁性体部６の磁気特性を改善できる。 As an example, the second magnetic body portion 6 includes a wire assembly 42 made up of a plurality of soft magnetic wires 41. In this case, by using the soft magnetic wire 41, the magnetic properties of the second magnetic body portion 6 can be improved.

上記のように構成された回転電機１００の特徴を説明する。実施形態の回転電機１００は、複数の磁極２６が設けられたマグネット２４を有するロータ２と、複数の磁極２６と対向するステータコア４と、ステータコア４に装着されるコイル８と、を備える。ステータコア４は、軟磁性を有する磁性粉体４６で構成される第１磁性体部５と、磁性粉体４６とは異なる軟磁性材料４７で構成される第２磁性体部６と、第１磁性体部５と第２磁性体部６を連結する連結手段７と、を有する。 The characteristics of the rotating electric machine 100 configured as described above will be explained. The rotating electric machine 100 of the embodiment includes a rotor 2 having a magnet 24 provided with a plurality of magnetic poles 26, a stator core 4 facing the plurality of magnetic poles 26, and a coil 8 attached to the stator core 4. The stator core 4 includes a first magnetic part 5 made of magnetic powder 46 having soft magnetism, a second magnetic part 6 made of a soft magnetic material 47 different from the magnetic powder 46, and a first magnetic part 6 made of a soft magnetic material 47 different from the magnetic powder 46. It has a connecting means 7 that connects the body part 5 and the second magnetic body part 6.

この構成によれば、単純形状の第２磁性体部６（バックヨーク４４）と、三次元的形状を有する第１磁性体部５（突極部４３）とを連結することによって、三次元的な形状のステータコア４を効率的に製造できる。この結果、回転電機１００の生産性を向上できる。 According to this configuration, by connecting the second magnetic body part 6 (back yoke 44) having a simple shape and the first magnetic body part 5 (salient pole part 43) having a three-dimensional shape, a three-dimensional A stator core 4 having a shape can be efficiently manufactured. As a result, productivity of the rotating electric machine 100 can be improved.

一例として、コイル８は、第１磁性体部５を含む突極部４３に装着され、突極部４３は、第２磁性体部６を含むバックヨーク４４に連結され、第２磁性体部６は、複数の軟磁性線材４１からなる線材集合体４２を含む。この場合、コイルワイヤを巻くのに適した形状を有する突極部４３にコイル８を装着できる。 As an example, the coil 8 is attached to a salient pole part 43 that includes the first magnetic body part 5 , and the salient pole part 43 is connected to a back yoke 44 that includes the second magnetic body part 6 . includes a wire assembly 42 made up of a plurality of soft magnetic wires 41. In this case, the coil 8 can be attached to the salient pole portion 43 having a shape suitable for winding the coil wire.

以上が実施形態の説明である。 The above is the description of the embodiment.

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した各実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。 Examples of embodiments of the present invention have been described above in detail. Each of the embodiments described above is merely a specific example of implementing the present invention. The content of the embodiments does not limit the technical scope of the present invention, and many design changes such as changes, additions, and deletions of constituent elements may be made without departing from the idea of the invention defined in the claims. It is possible. In the above-mentioned embodiment, contents that allow such design changes are explained with the notations such as "in the embodiment" and "in the embodiment", but the design does not include such notations. This does not mean that changes are not allowed. Furthermore, the hatching in the drawings does not limit the material of the hatched object.

（変形例）
以下、変形例を説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施形態と相違する構成について重点的に説明する。 (Modified example)
A modified example will be explained below. In the drawings and description of the modified example, the same reference numerals are given to the same or equivalent components and members as in the embodiment. Explanation that overlaps with the embodiment will be omitted as appropriate, and configurations that are different from the embodiment will be mainly explained.

上記の説明では、バックヨーク４４全体が線材集合体４２で構成される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、環状壁部４５は、電磁鋼板で構成され、他の部分は線材集合体４２で構成されてもよい。例えば、環状壁部４５は、軟磁性線材４１が周方向に巻かれた巻コアとして形成されてもよい。 In the above description, an example was shown in which the entire back yoke 44 is composed of the wire rod assembly 42, but the present invention is not limited thereto. For example, the annular wall portion 45 may be made of an electromagnetic steel plate, and the other portion may be made of the wire rod assembly 42. For example, the annular wall portion 45 may be formed as a wound core in which the soft magnetic wire 41 is wound in the circumferential direction.

上記の説明では、回転電機１００がインナーロータ型である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転電機はアウターロータ型であってもよい。 In the above description, an example is shown in which the rotating electric machine 100 is an inner rotor type, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be of an outer rotor type.

上記の説明では、回転電機１００がラジアルギャップ型である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転電機はアキシャルギャップ型であってもよい。 In the above description, an example is shown in which the rotating electric machine 100 is of a radial gap type, but the present invention is not limited thereto. For example, the rotating electric machine may be of an axial gap type.

上記の説明では、マグネット２４が回転軸線Ｌａを囲む円環部材である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、マグネットは、駆動磁極ごとに分割されたセグメント磁石であってもよい。 In the above description, an example is shown in which the magnet 24 is a ring member surrounding the rotation axis La, but the present invention is not limited to this. For example, the magnet may be a segment magnet divided into drive magnetic poles.

上記の説明では、マグネット２４がネオジウム磁石である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、マグネットは、ネオジウムとは別の希土類元素を主要な成分とする希土類磁石やフェライト磁石であってもよいし、プラスチック磁石であってもよい。 Although the above description shows an example in which the magnet 24 is a neodymium magnet, the present invention is not limited thereto. For example, the magnet may be a rare earth magnet or ferrite magnet whose main component is a rare earth element other than neodymium, or it may be a plastic magnet.

上記の説明では、ステータ支持部材３３は、非磁性材料からなる例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステータ支持部材は、電磁鋼板など軟磁性体を含んでもよい。 In the above description, the stator support member 33 is made of a non-magnetic material, but the present invention is not limited thereto. For example, the stator support member may include a soft magnetic material such as an electromagnetic steel plate.

上記の説明では、軸受手段２８が転がり軸受である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、軸受手段は、含油メタル軸受等の滑り軸受であってもよい。 Although the above description shows an example in which the bearing means 28 is a rolling bearing, the present invention is not limited thereto. For example, the bearing means may be a sliding bearing such as an oil-impregnated metal bearing.

これらの各変形例は、実施形態と同様の作用と効果を奏する。 Each of these modified examples has the same functions and effects as the embodiment.

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。 Any combination of the above-described embodiments and modifications are also useful as embodiments of the present invention. A new embodiment resulting from a combination has the effects of each of the combined embodiments and modified examples.

２ロータ、３ステータ、４ステータコア、５第１磁性体部、６第２磁性体部、７連結手段、８コイル、２４マグネット、２６駆動磁極、４１軟磁性線材、４２線材集合体、４３突極部、４４バックヨーク、４６磁性粉体、４７軟磁性材料、１００回転電機。 2 rotor, 3 stator, 4 stator core, 5 first magnetic body part, 6 second magnetic body part, 7 connecting means, 8 coil, 24 magnet, 26 driving magnetic pole, 41 soft magnetic wire rod, 42 wire rod assembly, 43 salient pole Part, 44 Back Yoke, 46 Magnetic Powder, 47 Soft Magnetic Material, 100 Rotating Electric Machine.

Claims

a first magnetic body portion made of magnetic powder having soft magnetism;
a second magnetic body portion made of a soft magnetic material different from the magnetic powder;
a connecting means for connecting the first magnetic body part and the second magnetic body part;
A stator core.

The stator core according to claim 1, wherein the connecting means includes a magnetic resin interposed between the first magnetic body part and the second magnetic body part.

The stator core according to claim 1, wherein the connecting means includes the magnetic powder deposited across the first magnetic body part and the second magnetic body part.

The stator core according to claim 1, wherein at least a portion of the magnetic powder constituting the first magnetic body portion is solidified while adhering to the second magnetic body portion.

a salient pole portion including the first magnetic body portion;
a back yoke that includes the second magnetic body portion and supports the salient pole portion;
The stator core according to claim 1, having:

The stator core according to claim 1, wherein the second magnetic body portion includes a wire assembly made of a plurality of soft magnetic wires.

a rotor having a magnet provided with a plurality of magnetic poles;
a stator core facing the plurality of magnetic poles;
a coil attached to the stator core;
Equipped with
The stator core is
a first magnetic body portion made of magnetic powder having soft magnetism;
a second magnetic body portion made of a soft magnetic material different from the magnetic powder;
a connecting means for connecting the first magnetic body part and the second magnetic body part;
A rotating electrical machine with

The coil is attached to a salient pole portion including the first magnetic material portion, the salient pole portion is connected to a back yoke including the second magnetic material portion, and the second magnetic material portion is attached to a plurality of soft magnetic material portions. The rotating electric machine according to claim 7, comprising a wire assembly made of magnetic wire.

A method for manufacturing a stator core comprising a first magnetic body part made of magnetic powder having soft magnetism, and a second magnetic body part made of a soft magnetic material different from the magnetic powder, the method comprising:
forming the second magnetic body part with the soft magnetic material;
forming the first magnetic body part by thermally spraying the magnetic powder;
depositing the thermally sprayed magnetic powder on the second magnetic body part to cover at least a portion of the first magnetic body part;
A method of manufacturing a stator core, including: