JP5122702B2 - Amorphous metal stator for radial magnetic flux motors - Google Patents

Amorphous metal stator for radial magnetic flux motors Download PDF

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Description

【０００１】
本発明の背景
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。
【０００２】
２．従来技術の説明
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。
【０００３】
アモルファス金属は無方向性電気鋼と比較して優秀な磁気性能を与えるにも拘わらず、それらはある一定の物理的性質及び対応する製作限界のため電動機に使用するには適切でないと長く考えられていた。例えば、アモルファス金属は、それらの無方向性鋼の類似物より薄く且つ堅く、それ故製作工具及びダイをより早く磨損させてしまう。その結果生じる工具および製造コストの増大が、そのような技術を用いてアモルファス金属ステータを製作することを商業的に非実際的にする。また、アモルファス金属の薄さは、組み立てられるステータの積層数を増大させ、更にアモルファス金属ステータの全体コストを増大させることになる。
【０００４】
アモルファス金属は、典型的には、均一のリボン幅を有する薄い連続リボンで供給される。しかしながら、アモルファス金属は、非常に堅い材料であり、そしてピーク磁気特性に達するよう一旦アニールされると非常に脆弱になる。これは、アモルファス金属ステータを構成するための通常の手法を用いることを困難にさせそして高価にさせる。また、アモルファス金属の脆性は、アモルファス金属磁気ステータを利用する電動機又は発電機の耐久性に対する懸念を引き起こす。磁気ステータは、非常に高い周波数で変化する極端に高い磁力を受ける。これらの磁力は、アモルファス金属磁気ステータに損傷を与え得る相当の応力をステータ材料に与えることができる。
【０００５】
アモルファス金属磁気ステータに伴う別の問題は、アモルファス金属材料の透磁率はアモルファス金属材料が物理的応力をかけられると低減されることである。この低減した透磁率は、アモルファス金属材料上の応力の強度に相当に依存し得る。アモルファス金属磁気ステータが応力をかけられるにつれ、コアが磁束を指向させ又は収束させる効率が低減され、その結果磁気損失が一層高くなり、効率が低減し、熱生成が増大し、パワーが低減することになる。アモルファス金属の磁気歪み性質に起因するこの応力感応性は、電動機又は発電機の動作中に磁力から生じる応力、機械的クランピング（型締め）さもなければ磁気ステータを適所に固定することから生じる機械的応力、又は熱膨張及び／又はアモルファス金属材料の磁気飽和に起因した膨張により生じた内部応力により生じ得る。
【０００６】
アモルファス金属ステータ設計に対する従来に無い手法が提案されて来た。１つの手法においては、単純にテープを巻いたアモルファス金属トロイドから成る「歯無し」ステータが提案された。この手法は効率的な電動機を生成したが、ステータとロータとの間の大きな空隙が電動機の性能及び制御を制限する。別の手法は、テープを巻いたアモルファス金属トロイドを切断したアモルファス金属の積み重ねと組み合わせることにより従来のステータ形状を複製するよう試みた。巻かれたアモルファス金属トロイドはステータのバック鉄を形成し、そして切断されたアモルファス金属の積み重ねがトロイドの内径上に設けられて歯又は極を形成する。この手法はステータとロータとの間の空隙を低減するが、磁束はそれが歯からバック鉄に通るときテープを巻いたバック鉄の多くの層を横切らなければならない。これは、電動機を動作するのに必要とされる電流を著しく増大する。
【０００７】
発明の概要
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。
【０００８】
本発明は更に、複数のセグメントを一般的に備えるアモルファス金属ステータを有し、その複数のセグメントの各々がアモルファス金属ストリップを備えるブラシレス放射状磁束直流電動機を提供する。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横切るように構成されている。本発明の直流電動機は更に、ステータ内で回転するよう配設されたロータ、及びステータ及びステータを相互に対して所定の位置に支持するための手段を備える。
【０００９】
本発明は更に、（ｉ）各セグメントが複数のアモルファス金属ストリップの層を備えた複数のセグメントを形成するステップと、（ｉｉ）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、を備える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を提供する。本発明に従って形成されたセグメントは、各セグメントを横切る磁束が１つの空隙の最大量を交差するように配列されている。
【００１０】
本発明は、本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明及び添付図面を参照したとき一層十分に理解され更なる利点が明らかになるであろう。なお、類似の参照番号は幾つかの図面にわたり類似の構成要素を示す。
【００１１】
好適な実施形態の詳細な説明
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。
【００１２】
図面を参照すると、図１にはテープを巻いたアモルファス金属ステータ２００を有する従来技術の放射状磁束電動機２０が示されている。ステータ２００は、巻かれたアモルファス金属テープ３０から成る。ロータ１００が、回転できるようにステータ２００内に配設されている。ステータ２００の「歯無し」構成は、ステータ２００とロータ１００との間の実質的な空隙５０を形成し、それは、電動機２０の性能及び制御を不利益に制限する。
【００１３】
図２Ａ及び図２Ｂの各々は、巻かれたアモルファス金属テープ３０から成るアモルファス金属ステータ２００を有し且つ回転できるようにステータ２００内に配設されているロータ１００を有する従来技術の放射状磁束電動機２０を有する。ステータ２００は、ロータ１００に向かって放射状に内方に拡張する歯４０又は極を含む。各歯４０は、巻かれた金属テープ３０の巻き方向に対して一般的に並行に（図２Ａを参照）、又はそれに対して一般的に垂直に（図２Ｂを参照）配向されている複数のアモルファス金属ストリップ４２から成る。ロータ１００とステータの極４０との間に形成された空隙５０が図１の電動機２０と比較して低減されるにも拘わらず、電動機２０の磁束は、その磁束が（図２Ａにより示される従来技術のステータに対して）歯４０を通過するにつれ、そして磁束がステータ２００の歯４０からバック鉄６０に通過するにつれ、多くのアモルファス金属層を交差しなければならず、即ち多くの空隙を横切らなければならない。その結果として、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように構成されている電動機２０の動作電流要件及び電力消費は著しく増大する。更に、そのような電動機の熱特性はまた不利な影響が与えられる。
【００１４】
図３及び図４を参照すると、本発明に従って構成されたブラシレス放射状磁束直流電動機２０が示されている。電動機２０は、アモルファス金属ステータ２００の第１の実施形態内に回転できるように配設されているロータ１００を有する。ロータ１００は、当該技術における既知の手段によりステータ２００内に回転可能に支持されている。ステータ２００は、一般的に円筒状形態に相互に隣接関係で配列された所定数のセグメント２１０から作られている。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を含む。これらバック鉄セクション２２０及び歯状セクション２３０は、それらのそれぞれの所定の寸法に個々に切断されているアモルファス金属ストリップ２１２の複数の層を集合的に備える。バック鉄セクション２２０の各ストリップ２１２は、異なる所定の寸法に切断され、そして最長のストリップがセグメント２１０の外径に沿って配置され且つ最短のストリップがセグメント２１０の内径に沿って配置されるように積み重ねられる。切断されたストリップ２１２は、金属同士の接触が積み重ねられたアモルファス金属ストリップ２１２の間に与えられるように積み重ねられた状態に配列される。次いで、積み重ねられたストリップ２１２は、図４に示されるように積み重ねられたストリップ２１２に対して弓形又はアーチ形の曲がりを与える成形力を受ける（積み重ねられたストリップを形成するための種々の方法は以降に更に詳細に説明される。）。
【００１５】
図面の図４により示されるように、歯状セクション２３０のストリップ２１２は、複数の所定の寸法に切断され、積み重ねられたストリップの間に金属同士の接触を保証するよう接触状態に積み重ねられ、それにより最長のストリップが歯状セクション２３０のほぼ中心に配置され、且つストリップ２１２がグループ２３０の外側エッジに向けてより短くなる。この構成は、歯状セクション２３０の実質的にＶ字形状の端部を集合的に形成する正反対の２つの第１の自由端２３２を形成する。上記のように且つ図４により示されるように構成された積み重ねられたストリップはまた、実質的に平坦で且つステータ２００の歯又は極４０を備える歯状セクション２３０の第２の自由端２３４を形成する。
【００１６】
バック鉄セクション２２０及び歯状セクション２３０は、これらセクション２２０及び２３０がセグメント２１０を形成するため図４により示されるように配列されるとき相互に接触状態で係合するそれぞれの第１の自由端２２２、２３２を含む。セクション２２０及び２３０がアモルファス金属の別個の部材から成るため、空隙５２がセクション２２０及び２３０の第１の自由端２２２と２３２との間に形成される。
【００１７】
一旦図４に示されるように配列されると、セグメント２１０は、磁界に晒されながら約３６０℃の温度でアニールされる。当業者に周知のように、アニールするステップは、アモルファス金属材料の中の応力を軽減するよう動作する。なお、アモルファス金属材料は、鋳造、巻付け、切断、積層配列、成形および形削りのステップ中に与えられる応力を含む。セグメント２１０は、アニール・プロセス後にその成形された形状を保持する。
【００１８】
一旦所定数のセグメント２１０が図３に示されるようにステータ２００を形成するよう配列されると、ステータは、セグメント２１０を一緒に保持するため且つまた機械的強度を与えそして電動機２０の使用中にステータ２００に対して支持するためエポキシ樹脂２０２でコートされ又は含浸される。エポキシ樹脂２０２は、歯状セクション２３０（それはまた部分的にステータ２００の歯又は極４０を備える）をロータ１００に向けて機械的に引き出されないように固定するのに特に有効である。エポキシ樹脂２０２は、歯状セクション２３０の第２の自由端２３４を覆い、そしてバック鉄セクション２２０及び歯状セクション２３０の第１の自由端２２２と２３２との間に存在しないことが好ましい。エポキシ樹脂２０２の代替として、又はそれに加えて、内側拘束帯２０６を用いて、歯状セクション２３０を適所に固定し且つステータ２００に対して所望の追加の構造的剛性を与え得る。内側拘束帯２０６はロータ１００とステータの歯４０との間に必要とされる空間を著しく増大させない、即ち空隙５０を著しく増大させないならば、内側拘束帯２０６は、歯又は極４０、又は極間のセクション、あるいはこれら双方を固定し得る。好ましくは鋼から作られる外側拘束帯２０４は、複数のセグメント２１０を相互に対して一般的に円形状隣接接触状態に固定するためステータ２００の周縁に設けられる。外側拘束帯２０４は、ステータ２００の全体的構造を強化し、そして緩んだ電動機部品が緩んで壊れるのを防ぎ且つ近くに位置した人に危害を与えるのを防ぐことにより破滅的及び破壊的電動機故障の場合における更なる安全レベルを与える。
【００１９】
図３により示されるステータ２００は、磁束が各セグメント２１０を横切るとき交差される単一の小さい空隙５２を含む磁路を都合よく与える。その結果として、本発明に従って構成されたステータ２００の性能及び制御特性は、放射状磁束電動機用の従来のアモルファス金属ステータと比較したとき著しく改善される。
【００２０】
図５及び図６を参照すると、本発明のステータ２００の第２の実施形態が示されている。ステータ２００は、一般的にＣ字形状（図６におけるように断面で見るとき）であり且つ一般的に円筒状形態で相互に隣接関係に配列されている所定数のセグメント２５０から作られている。各Ｃセグメント２５０は複数のアモルファス金属ストリップ２１２から成る。なお、その複数のアモルファス金属ストリップ２１２はそれらのそれぞれの所定の寸法に個々に切断され、その後所望の形状に成形されている。アモルファス金属ストリップ２１２は、金属同士の接触が積み重ねられたアモルファス金属ストリップ２１２の間に与えられるように積み重ねられて配列されている。２つの実質的に平坦な自由端２５２は、少なくとも一部分ステータ２００の極４０を構成する各Ｃセグメント２５０により限定される。成形された後に、Ｃセグメント２５０は、磁界に晒されながら約３６０℃の温度で個々にアニールされる。Ｃセグメント２５０は、アニール・プロセス後にそれらの成形された形状を保持する。一旦所定数のＣセグメント２５０が図５に示されるように、ステータ２００を形成するよう配列されると、ステータ２００は、Ｃセグメント２５０を一緒に保持するため、且つまた機械的強度を与えそして電動機２０の使用中にステータ２００に対して支持するためエポキシ樹脂２０２でコートされ又は含浸される。エポキシ樹脂２０２は、Ｃセグメント２５０の２つの自由端２５２を覆うのが好ましい。エポキシ樹脂２０２の代替として、又はそれに加えて、内側拘束帯２０６を用いて、Ｃセグメント２５０を適所に固定し且つステータ２００に対して所望の追加の構造的剛性を与え得る。内側拘束帯２０６がロータ１００とステータの歯４０との間に必要とされる空間を著しく増大させない、即ち空隙５０を著しく増大させないならば、内側拘束帯２０６は、歯又は極４０又は極間のセクションあるいはこれら双方を固定し得る。鋼から作られているのが好ましい外側拘束帯２０４は、相互に対して一般的に円形状隣接関係で複数のＣセグメント２５０を固定するためステータ２００の周縁に設けられている。外側拘束帯２０４は、ステータ２００の全体的構成を強化し、そして緩んだ電動機部品が緩んで壊れるのを防ぎ且つ近くに位置した人に危害を与えるのを防ぐことにより破滅的及び破壊的電動機故障の場合における更なる安全レベルを与える。
【００２１】
本発明に従って形成されたＣセグメント２５０は、磁界に晒されながら約３６０℃の温度でアニールされる。当業者に周知のように、アニールするステップは、アモルファス金属材料の中の応力を解放するよう動作する。なお、アモルファス金属材料は、鋳造、巻付け、切断、積層配列、成形及び形削りのステップ中に付与される応力を含む。Ｃセグメント２５０は、アニール・プロセス後にその成形された形状を保持する。
【００２２】
図５に示される本発明のステータ２００は、磁束が空隙を交差する必要なしに各Ｃセグメント２５０を有利に横切ることを可能にする。その結果として、本発明に従って構成されたステータ２００の性能及び制御特性は、放射状磁束電動機用の従来のアモルファス金属ステータと比較したとき著しく改善される。
【００２３】
図面の図７Ａを参照すると、本発明の第１の実施形態に従ってアモルファス金属ステータ・セグメント２１０の一般的に弓形のバック鉄セクション２２０を形成する方法が示されている。バック鉄セクション２２０は、図７Ａに示されるように、アモルファス金属のスプール（図示せず）から複数の所定の長さに切断された複数のアモルファス金属ストリップ２１２から構成されている。切断されたアモルファス金属ストリップ２１２は、バック鉄セクション２２０を形成するため、一緒に積み重ねられそして縛りつけられ（金属同士の接触がアモルファス金属ストリップ２１２の間に存在することを保証する）。次いで、バック鉄セクション２２０は、ダイ３５０及び成形手段３１０を用いて一般的に矢印により示される方向に成形力を付与することにより所望の形状に成形される。次いで、成形されたバック鉄セクション２２０及び実質的に真っすぐな歯状セクション２３０は、図４に示されるように配列され、そしてアニールされる。
【００２４】
図７Ｂ及び図７Ｃを参照すると、本発明の第２の実施形態に従ってアモルファス金属ステータのＣセグメント２５０を形成する２つの方法が示されている。アモルファス金属リボンのストリップは、所定の長さにアモルファス金属のスプール（図示せず）から測定されそして切断される。次いで、切断されたアモルファス金属ストリップ２１２は、積み重ねられ、そのためストリップの間の金属同士の接触を保証し、次いで一概ね矩形状心棒３００に固定される。Ｃセグメント２５０に対して、アモルファス金属ストリップ２１２は、「パンチ及びダイ」概念を用いて所望の形状に成形され得る。詳細には、アモルファス金属ストリップ２１２は、一般的に矩形状心棒３００の周りに巻き付けられ、その心棒３００はパンチであり、そして対応するダイ３４０は一般的にＣ字形状の断面を有する。次いで、心棒３００及び取付けられた積み重ねアモルファス金属ストリップ２１２は、ダイの中に向けられ、所望のＣ字形状をアモルファス金属ストリップ２１２に与えてＣセグメント２５０を形成する。代替として、そして図７Ｃに示されるように、積み重ねられたアモルファス金属ストリップ２１２が、最初に一般的Ｃ字形状のダイ３４０上に置かれ、そしてその後に一般的矩形状心棒３００が、所望の断面形状を与え且つＣセグメント２５０を形成するため、積み重ねられたアモルファス金属ストリップ２１２上に向けられる。
【００２５】
図７Ｂ及び図７Ｃに示される成形方法がまた、複数の事前積み重ねされた金属リボン層を備えるアモルファス金属のスプールと共に用いられ得る。この事前積み重ねされたリボンは、前述のように切断されそして成形される。
【００２６】
Ｃセグメント２５０を形成する更に別の方法は、図７Ｄに示されるように、大きな縦横比、即ち矩形の長い側の長さの短い側の長さに対する比を有する一般的に矩形状コア３６０を形成するため、一般的に矩形状心棒３００の周りにアモルファス金属リボンを巻くステップを備える。縦横比は約３対１が好ましい。矩形状コアの短い側は、ほぼ中間点３６２で縦に切断されて、２つのＣセグメント２５０、即ち一般的に矩形状コアの各半分から１つを与える。Ｃセグメント２５０は、前述したようにその後アニールされそしてエポキシ樹脂で封止される。
【００２７】
セグメント２１０、２５０は、一かまの又は連続炉のような通常の加熱処理設備でアニールされることができる。アニールにおいて利用される磁界の印加は、円形電流コイルの使用を通して達成されることができ、円形電流コイルは、セグメントがその円形電流コイル内に位置されたとき長手方向の磁界を与える。セグメントのプロフィールが平坦である（例えば、歯状セクション２３０と同様に）とき、直接接触加熱板もまたアニールのため実際に且つ経済的に用いることができる。また、歯状セクション２３０の非環状で平坦な形状は、従来の技術と比較してより早い加熱及び冷却時間を持つ改善されたアニーリング・サイクルの実現を容易にする。更に、アニーリング・サイクル時間及び温度は、材料の延性及び磁気特性の最適レベルを達成するため、種々の形状、寸法及び特性の個々のセグメントに対して調整されることができる。実際には、本発明に従って生成されたセグメントの生じた損失は、セグメントの成形プロセス中に誘発されたより低い応力から従来の巻かれたアモルファス金属ステータより低く、そしてまたアニーリングの応力の影響の緩和を改善するであろう。アニーリング・サイクル時間の低減は、アニールされたアモルファス金属ステータ・セグメント積層の脆性を低減するであろう。
【００２８】
アニーリング後に、セグメント２１０及びＣセグメント２５０の自由端２３４及び２５２及び内側及び外側周縁部は、エポキシ樹脂コーティングで仕上げ処理が施される。エポキシ樹脂コーティング２０２は、ステータ組立てプロセス中及び放射状磁束電動機の部品として使用中に変圧器コイルのための機械的強度及び表面保護を与えるため内部及び外部エッジの上に仕上げられる。
【００２９】
本発明のアモルファス金属ステータ２００は、多数のアモルファス金属合金を用いて製造されることができる。一般的に説明したように、本発明のセグメント２１０構造に使用するのに適した合金は、式Ｍ70-85Ｙ5-20Ｚ0-20（但し、添え字は原子百分率である。）により定義される。ここで、「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、及び「Ｚ」はＳｉ、Ａｌ及びＧｅのうちの少なくとも１つであり、そして（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。低コストで最高の導入値は、「Ｍ」が鉄であり、「Ｙ」がホウ素であり、「Ｚ」がシリコンである合金で達成される。このため、鉄−ホウ素−シリコン合金から成るアモルファス金属ストリップが好ましい。
【００３０】
このように本発明がかなり十分詳細に説明されたが、そのような詳細部は厳格に準拠される必要がないが、しかし更に変更及び修正が当業者に対してそれ自体提案され、頭書の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲内に全て入ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、テープを巻いたアモルファス金属ステータ及びロータを有する従来技術の放射状磁束電動機の平面図である。
【図２】 図２Ａ及び図２Ｂは、切断されたアモルファス金属の積み重ねから形成され、極を有し且つテープを巻いたアモルファス金属ステータを有する従来技術の放射状磁束電動機の平面図である。
【図３】 図３は、本発明に従って構成された複数のセグメントから構成されたアモルファス金属ステータを有する半径本方向磁束電動機の第１の実施形態の平面図である。
【図４】 図４は、図３のステータのセグメントの詳細図である。
【図５】 図５は、本発明に従って構成された複数のセグメントから構成されたアモルファス金属ステータを有する放射状磁束電動機の第２の実施形態の平面図である。
【図６】 図６は、図５のステータのセグメントの詳細図である。
【図７】 図７Ａから図７Ｄは、本発明に従ったアモルファス金属ステータを構成する方法を示す。[0001]
Background of the invention
1.Field of the invention
The present invention relates to a stator for an electric motor, and more particularly to an amorphous metal stator for a high-efficiency radial magnetic flux motor.
[0002]
2.Description of prior art
Radial motors typically include a common cylindrical stator made from a stack of a plurality of stacked non-oriented electrical steels. Each stack has the shape of a circular washer with “teeth” forming the poles of the stator. The teeth protrude from the inner diameter of the stacked stack and are directed to the center of the cylindrical stator. Each laminate is typically formed by stamping, punching, or cutting mechanically soft, non-oriented electrical steel into the desired shape. The formed stack is then stacked and bundled to form a stator.
[0003]
Although amorphous metals provide superior magnetic performance compared to non-oriented electrical steels, they are long considered unsuitable for use in motors due to certain physical properties and corresponding manufacturing limitations. It was. For example, amorphous metals are thinner and stiffer than their non-oriented steel analogs, and therefore wear out production tools and dies faster. The resulting increase in tooling and manufacturing costs makes it commercially impractical to produce amorphous metal stators using such techniques. Further, the thinness of the amorphous metal increases the number of stacked stators to be assembled, and further increases the overall cost of the amorphous metal stator.
[0004]
Amorphous metal is typically supplied in thin continuous ribbons having a uniform ribbon width. However, amorphous metals are very hard materials and become very brittle once annealed to reach peak magnetic properties. This makes it difficult and expensive to use conventional techniques for constructing amorphous metal stators. In addition, the brittleness of amorphous metal raises concerns about the durability of motors or generators that use amorphous metal magnetic stators. Magnetic stators are subject to extremely high magnetic forces that vary at very high frequencies. These magnetic forces can put considerable stress on the stator material that can damage the amorphous metal magnetic stator.
[0005]
Another problem with amorphous metal magnetic stators is that the permeability of the amorphous metal material is reduced when the amorphous metal material is subjected to physical stress. This reduced permeability can depend considerably on the strength of the stress on the amorphous metal material. As the amorphous metal magnetic stator is stressed, the efficiency with which the core directs or converges the magnetic flux is reduced, resulting in higher magnetic losses, reduced efficiency, increased heat generation, and reduced power. become. This stress sensitivity due to the magnetostrictive nature of amorphous metals is due to the stresses resulting from magnetic forces during the operation of the motor or generator, mechanical clamping (clamping) or otherwise the machine resulting from fixing the magnetic stator in place Can be caused by mechanical stress, or internal stress caused by thermal expansion and / or expansion due to magnetic saturation of the amorphous metal material.
[0006]
Unprecedented approaches to amorphous metal stator design have been proposed. In one approach, a “toothless” stator consisting of a simple taped amorphous metal toroid has been proposed. While this approach has produced an efficient electric motor, the large air gap between the stator and rotor limits the performance and control of the electric motor. Another approach has attempted to replicate a conventional stator shape by combining a taped amorphous metal toroid with a cut amorphous metal stack. The wound amorphous metal toroid forms the back iron of the stator, and a stack of cut amorphous metal is provided on the inner diameter of the toroid to form teeth or poles. While this approach reduces the air gap between the stator and rotor, the magnetic flux must traverse many layers of taped back iron as it passes from the teeth to the back iron. This significantly increases the current required to operate the motor.
[0007]
Summary of the Invention
The present invention provides a highly efficient amorphous metal stator for a radial magnetic flux motor. Generally speaking, the stator comprises a plurality of segments, each segment comprising a plurality of amorphous metal strips. The plurality of segments are configured to form a generally cylindrical stator having a plurality of toothed sections or poles that project radially inward from the inner surface of the stator. In a first embodiment, the stator back-iron and teeth are configured such that the radial magnetic flux passing through the stator intersects just one air gap as it traverses each segment of the stator. In the second embodiment, the back iron and teeth of the stator are configured such that radial magnetic flux passing through the stator crosses each segment without intersecting the air gap.
[0008]
The present invention further provides a brushless radial flux DC motor having an amorphous metal stator that generally includes a plurality of segments, each of the plurality of segments including an amorphous metal strip. The plurality of segments are configured to form a generally cylindrical stator having a plurality of tooth sections projecting radially inward. In the first embodiment, the stator back iron and teeth are configured so that the radial magnetic flux passing through the stator intersects just one air gap as it traverses each segment of the stator. In the second embodiment, the back iron and teeth of the stator are configured such that radial magnetic flux passing through the stator crosses each segment without intersecting the air gap. The DC motor of the present invention further includes a rotor arranged to rotate within the stator, and means for supporting the stator and the stator at a predetermined position relative to each other.
[0009]
The present invention further includes: (i) forming a plurality of segments, each segment comprising a plurality of layers of amorphous metal strips; and (ii) assembling the segments together to form a stator. A method for constructing an amorphous metal stator for an electric motor is provided. The segments formed according to the present invention are arranged so that the magnetic flux across each segment intersects the maximum amount of one air gap.
[0010]
The invention will be more fully understood and further advantages will become apparent when reference is made to the following detailed description of the preferred embodiments of the invention and the accompanying drawings. It should be noted that like reference numerals indicate like components throughout the several views.
[0011]
Detailed Description of the Preferred Embodiment
The present invention provides an amorphous metal stator for a high efficiency radial flux motor. The stator of the present invention generally comprises a plurality of segments, each of which comprises a plurality of amorphous metal strip layers. The plurality of segments are configured to form a generally cylindrical stator having a plurality of toothed sections or poles protruding radially inward. In the first embodiment, the stator back iron and teeth are configured such that the radial magnetic flux passing through the stator intersects just one air gap as it traverses each stator segment. In the second embodiment, the back iron and teeth of the stator are configured such that radial magnetic flux passing through the stator crosses each segment without intersecting the air gap.
[0012]
Referring to the drawings, FIG. 1 shows a prior art radial flux motor 20 having a taped amorphous metal stator 200. The stator 200 is formed of a wound amorphous metal tape 30. The rotor 100 is disposed in the stator 200 so that it can rotate. The “toothless” configuration of the stator 200 creates a substantial air gap 50 between the stator 200 and the rotor 100, which detrimentally limits the performance and control of the motor 20.
[0013]
Each of FIGS. 2A and 2B includes a prior art radial flux motor 20 having an amorphous metal stator 200 comprised of a wound amorphous metal tape 30 and having a rotor 100 disposed within the stator 200 for rotation. Have Stator 200 includes teeth 40 or poles that extend radially inward toward rotor 100. Each tooth 40 has a plurality of orientations oriented generally parallel to the winding direction of the wound metal tape 30 (see FIG. 2A) or generally perpendicular thereto (see FIG. 2B). It consists of an amorphous metal strip 42. Although the air gap 50 formed between the rotor 100 and the stator poles 40 is reduced compared to the electric motor 20 of FIG. 1, the magnetic flux of the electric motor 20 is the same as that of FIG. As the tooth 40 is passed (as opposed to the stator of the technology), and as the magnetic flux passes from the stator 40 teeth 40 to the back iron 60, many amorphous metal layers must be crossed, i.e., across many voids. There must be. As a result, the operating current requirements and power consumption of the motor 20 configured as shown in FIGS. 2A and 2B are significantly increased. Furthermore, the thermal characteristics of such motors are also adversely affected.
[0014]
With reference to FIGS. 3 and 4, there is shown a brushless radial flux DC motor 20 constructed in accordance with the present invention. The electric motor 20 has a rotor 100 that is arranged for rotation within the first embodiment of the amorphous metal stator 200. The rotor 100 is rotatably supported in the stator 200 by means known in the art. The stator 200 is made up of a predetermined number of segments 210 that are generally arranged in a cylindrical configuration adjacent to each other. Each segment 210 includes a back iron section 220 and a toothed section 230. The back iron section 220 and the toothed section 230 collectively comprise a plurality of layers of amorphous metal strip 212 that are individually cut to their respective predetermined dimensions. Each strip 212 of the back iron section 220 is cut to different predetermined dimensions, such that the longest strip is disposed along the outer diameter of the segment 210 and the shortest strip is disposed along the inner diameter of the segment 210. Stacked. The cut strips 212 are arranged in a stacked state such that metal-to-metal contact is provided between the stacked amorphous metal strips 212. The stacked strips 212 are then subjected to a forming force that imparts an arcuate or arcuate bend to the stacked strips 212 as shown in FIG. 4 (the various methods for forming the stacked strips are This will be described in further detail below.)
[0015]
As shown by FIG. 4 of the drawings, the strip 212 of the toothed section 230 is cut into a plurality of predetermined dimensions and stacked in contact to ensure metal-to-metal contact between the stacked strips. Causes the longest strip to be positioned approximately in the center of the toothed section 230 and the strip 212 is shorter toward the outer edge of the group 230. This configuration forms two diametrically opposite first free ends 232 that collectively form the substantially V-shaped ends of the toothed section 230. The stacked strips configured as described above and as illustrated by FIG. 4 also form a second free end 234 of the toothed section 230 that is substantially flat and comprises the teeth or poles 40 of the stator 200. To do.
[0016]
Back iron section 220 and toothed section 230 have respective first free ends 222 that engage in contact with each other when sections 220 and 230 are arranged as shown by FIG. 4 to form segment 210. 232. Void 52 is formed between first free ends 222 and 232 of sections 220 and 230 because sections 220 and 230 are composed of separate members of amorphous metal.
[0017]
Once arranged as shown in FIG. 4, the segments 210 are annealed at a temperature of about 360 ° C. while being exposed to a magnetic field. As is well known to those skilled in the art, the annealing step operates to relieve stress in the amorphous metal material. Note that the amorphous metal material includes stress applied during the steps of casting, winding, cutting, laminating, forming and shaping. Segment 210 retains its shaped shape after the annealing process.
[0018]
Once a predetermined number of segments 210 are arranged to form the stator 200 as shown in FIG. 3, the stator provides mechanical strength and also provides mechanical strength and during use of the motor 20. Coated or impregnated with an epoxy resin 202 to support the stator 200. The epoxy resin 202 is particularly effective in securing the toothed section 230 (which also partially comprises the teeth or poles 40 of the stator 200) from being mechanically pulled toward the rotor 100. Epoxy resin 202 preferably covers second free end 234 of toothed section 230 and is not present between back iron section 220 and first free ends 222 and 232 of toothed section 230. As an alternative to or in addition to the epoxy resin 202, the inner restraint band 206 may be used to secure the toothed section 230 in place and provide the desired additional structural rigidity to the stator 200. If the inner restraint band 206 does not significantly increase the space required between the rotor 100 and the stator teeth 40, i.e., does not significantly increase the air gap 50, the inner restraint band 206 may have the teeth or poles 40, or between the poles. Sections, or both, can be fixed. An outer restraining band 204, preferably made from steel, is provided at the periphery of the stator 200 to secure the plurality of segments 210 in a generally circular adjacent contact with each other. Outer restraint band 204 enhances the overall structure of stator 200 and catastrophic and destructive motor failures by preventing loose motor parts from loosening and breaking and preventing harm to nearby persons. Give a further safety level in the case of
[0019]
The stator 200 illustrated by FIG. 3 advantageously provides a magnetic path that includes a single small air gap 52 that is crossed as the magnetic flux traverses each segment 210. As a result, the performance and control characteristics of the stator 200 constructed in accordance with the present invention are significantly improved when compared to conventional amorphous metal stators for radial flux motors.
[0020]
Referring to FIGS. 5 and 6, a second embodiment of the stator 200 of the present invention is shown. The stator 200 is generally C-shaped (when viewed in cross-section as in FIG. 6) and is made up of a predetermined number of segments 250 that are generally cylindrically arranged adjacent to each other. . Each C segment 250 comprises a plurality of amorphous metal strips 212. The plurality of amorphous metal strips 212 are individually cut into their respective predetermined dimensions and then formed into a desired shape. The amorphous metal strips 212 are stacked and arranged so that metal-to-metal contact is provided between the stacked amorphous metal strips 212. The two substantially flat free ends 252 are defined by each C segment 250 that at least partially forms the pole 40 of the stator 200. After molding, the C segments 250 are individually annealed at a temperature of about 360 ° C. while being exposed to a magnetic field. The C segments 250 retain their molded shape after the annealing process. Once a predetermined number of C segments 250 are arranged to form the stator 200 as shown in FIG. 5, the stator 200 provides mechanical strength and also provides mechanical strength and a motor. 20 is coated or impregnated with an epoxy resin 202 to support the stator 200 during use. The epoxy resin 202 preferably covers the two free ends 252 of the C segment 250. As an alternative to or in addition to the epoxy resin 202, the inner restraint band 206 may be used to secure the C segment 250 in place and provide the desired additional structural rigidity to the stator 200. If the inner restraint band 206 does not significantly increase the space required between the rotor 100 and the stator teeth 40, i.e. does not significantly increase the air gap 50, then the inner restraint band 206 will not have the teeth or poles 40 or between the poles. Sections or both can be fixed. An outer restraint band 204, preferably made of steel, is provided at the periphery of the stator 200 to secure the plurality of C segments 250 in a generally circular adjacent relationship with respect to each other. The outer restraint band 204 enhances the overall configuration of the stator 200 and catastrophic and destructive motor failure by preventing loose motor parts from loosening and breaking and preventing harm to nearby people. Give a further safety level in the case of
[0021]
C segment 250 formed in accordance with the present invention is annealed at a temperature of about 360 ° C. while exposed to a magnetic field. As is well known to those skilled in the art, the annealing step operates to relieve stress in the amorphous metal material. It should be noted that the amorphous metal material includes stress applied during the steps of casting, winding, cutting, laminating, forming and shaping. C segment 250 retains its shaped shape after the annealing process.
[0022]
The inventive stator 200 shown in FIG. 5 allows the magnetic flux to advantageously traverse each C segment 250 without having to cross the air gap. As a result, the performance and control characteristics of the stator 200 constructed in accordance with the present invention are significantly improved when compared to conventional amorphous metal stators for radial flux motors.
[0023]
Referring to FIG. 7A of the drawings, there is shown a method of forming a generally arcuate back iron section 220 of an amorphous metal stator segment 210 according to a first embodiment of the present invention. The back iron section 220 is comprised of a plurality of amorphous metal strips 212 cut to a plurality of predetermined lengths from an amorphous metal spool (not shown), as shown in FIG. 7A. The cut amorphous metal strips 212 are stacked and tied together to form the back iron section 220 (ensure that metal-to-metal contact exists between the amorphous metal strips 212). The back iron section 220 is then formed into the desired shape by applying a forming force in the direction generally indicated by the arrows using the die 350 and the forming means 310. The shaped back iron section 220 and the substantially straight toothed section 230 are then arranged and annealed as shown in FIG.
[0024]
Referring to FIGS. 7B and 7C, two methods of forming an amorphous metal stator C segment 250 in accordance with a second embodiment of the present invention are shown. A strip of amorphous metal ribbon is measured and cut from an amorphous metal spool (not shown) to a predetermined length. The cut amorphous metal strips 212 are then stacked, thus ensuring metal-to-metal contact between the strips and then secured to the generally rectangular mandrel 300. For the C segment 250, the amorphous metal strip 212 may be formed into a desired shape using the “punch and die” concept. Specifically, the amorphous metal strip 212 is wrapped around a generally rectangular mandrel 300, which mandrel 300 is a punch, and the corresponding die 340 has a generally C-shaped cross section. The mandrel 300 and the attached stacked amorphous metal strip 212 are then directed into the die, giving the amorphous metal strip 212 the desired C-shape to form the C segment 250. Alternatively, and as shown in FIG. 7C, the stacked amorphous metal strips 212 are first placed on a general C-shaped die 340, and then the general rectangular mandrel 300 is placed in the desired cross-section. It is directed onto the stacked amorphous metal strips 212 to give shape and form the C segment 250.
[0025]
The forming method shown in FIGS. 7B and 7C can also be used with an amorphous metal spool comprising a plurality of pre-stacked metal ribbon layers. This pre-stacked ribbon is cut and molded as described above.
[0026]
Yet another method of forming the C segment 250 is to use a generally rectangular core 360 having a large aspect ratio, i.e. the ratio of the long side of the rectangle to the length of the short side, as shown in FIG. 7D. For forming, a step of winding an amorphous metal ribbon around a generally rectangular mandrel 300 is provided. The aspect ratio is preferably about 3: 1. The short side of the rectangular core is cut longitudinally at approximately midpoint 362 to provide two C segments 250, one from each half of the generally rectangular core. C segment 250 is then annealed and sealed with epoxy resin as described above.
[0027]
The segments 210, 250 can be annealed in a conventional heat treatment facility such as a batch or continuous furnace. Application of the magnetic field utilized in annealing can be achieved through the use of a circular current coil, which provides a longitudinal magnetic field when the segment is positioned within the circular current coil. When the segment profile is flat (eg, similar to toothed section 230), direct contact heating plates can also be used practically and economically for annealing. Also, the non-annular and flat shape of the tooth section 230 facilitates the realization of an improved annealing cycle with faster heating and cooling times compared to the prior art. Furthermore, the annealing cycle time and temperature can be adjusted for individual segments of various shapes, dimensions and properties to achieve the optimum level of material ductility and magnetic properties. In practice, the resulting loss of segments produced in accordance with the present invention is lower than conventional wound amorphous metal stators from the lower stresses induced during the segment forming process, and also mitigates the effects of annealing stresses. Will improve. Reduction of annealing cycle time will reduce the brittleness of the annealed amorphous metal stator segment stack.
[0028]
After annealing, the free ends 234 and 252 and the inner and outer peripheral edges of the segment 210 and C segment 250 are finished with an epoxy resin coating. Epoxy resin coating 202 is finished on the inner and outer edges to provide mechanical strength and surface protection for the transformer coil during the stator assembly process and during use as a component of a radial flux motor.
[0029]
The amorphous metal stator 200 of the present invention can be manufactured using a number of amorphous metal alloys. As generally described, alloys suitable for use in the segment 210 structure of the present invention are those of formula M70-85Y5-20Z0-20(However, the subscript is an atomic percentage.) Here, “M” is at least one of Fe, Ni and Co, “Y” is at least one of B, C and P, and “Z” is Si, Al and Ge. And at least one of the metal species Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta and W, up to 10 atomic percent of (i) component “M” (Ii) up to 10 atomic percent of component (Y + Z), provided that it can be replaced with at least one of the nonmetallic species In, Sn, Sb and Pb. The lowest cost and highest introduction value is achieved with an alloy where “M” is iron, “Y” is boron, and “Z” is silicon. For this reason, an amorphous metal strip made of an iron-boron-silicon alloy is preferred.
[0030]
Thus, although the present invention has been described in sufficient detail, such details need not be strictly compliant, but further variations and modifications have been proposed to those skilled in the art and are subject to the It will be understood that all fall within the scope of the invention as defined by the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a prior art radial flux motor having a taped amorphous metal stator and rotor.
FIGS. 2A and 2B are plan views of a prior art radial flux motor having an amorphous metal stator formed from a stack of cut amorphous metals and having poles and wound with tape. FIG.
FIG. 3 is a plan view of a first embodiment of a radial main flux motor having an amorphous metal stator composed of a plurality of segments constructed in accordance with the present invention.
4 is a detailed view of a segment of the stator of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a plan view of a second embodiment of a radial flux motor having an amorphous metal stator comprised of a plurality of segments constructed in accordance with the present invention.
FIG. 6 is a detailed view of a segment of the stator of FIG.
7A-7D illustrate a method of constructing an amorphous metal stator according to the present invention.

Claims (10)

複数のセグメントを備え、
各セグメントは、
第１の自由端を有し、且つアモルファス金属ストリップの接触状態に積み重ねられた複数の層を備えるバック鉄セクションであって、前記バック鉄セクションの最も長いストリップが前記バック鉄セクションの外径に配置されるように、異なる所定の長さに切断することを特徴とするバック鉄セクションと、
第１の自由端を有し、且つアモルファス金属ストリップの接触状態に積み重ねられた複数の層を備える歯状セクションであって、前記歯状セクションの最も長いストリップが前記歯状セクションの中央に配置されるように、異なる所定の長さに切断することを特徴とする歯状セクションとを備え、
前記アモルファス金属ストリップの複数の層が、放射状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配向され、
前記バック鉄セクション及び前記歯状セクションは、前記バック鉄セクションの前記第１の自由端が前記歯状セクションの前記第１の自由端に接触状態で係合するように配置され、且つ空隙がそれぞれの第１の自由端間に形成され、
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、放射状磁束電動機用アモルファス金属ステータ。With multiple segments,
Each segment is
A back iron section having a first free end and comprising a plurality of layers stacked in contact with an amorphous metal strip, wherein the longest strip of the back iron section is located at the outer diameter of the back iron section A back iron section characterized by being cut into different predetermined lengths,
A tooth section having a first free end and comprising a plurality of layers stacked in contact with an amorphous metal strip, wherein the longest strip of the tooth section is disposed in the center of the tooth section. A tooth section characterized by cutting into different predetermined lengths,
A plurality of layers of the amorphous metal strip are oriented so that a radial magnetic flux crosses one air gap when traversing the segment;
The back iron section and the toothed section are arranged such that the first free end of the back iron section engages the first free end of the toothed section in contact, and a gap is provided respectively. Formed between the first free ends of
The plurality of segments are arranged adjacent to each other, have radial protrusions inwardly, and each segment extends in the longitudinal direction as a whole and constitutes a part of a cylindrical shape, Amorphous metal stator for radial magnetic flux motors. 前記歯状セクションを前記バック鉄セクションとの係合から抜けないように固定す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に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。An inner restraining means for securing the toothed section so as not to come out of engagement with the back iron section;
The amorphous metal stator of claim 1, further comprising outer restraining means for securing the plurality of segments to each other in a generally circular adjacent relationship. 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２記載のアモルファス金属ステータ。The inner restraining means comprises an adhesive applied to a substantial portion of the stator to impart increased mechanical strength to each segment;
The amorphous metal stator according to claim 2, wherein the outer restraint means includes a steel strip provided on a peripheral edge of the stator. 前記内側拘束手段は、前記バック鉄及び歯状セクションの前記それぞれの第１の自由端を除く、前記ステータの実質部分に塗布された接着剤を備える請求項４記載のアモルファス金属ステータ。It said inner restraint means, the back iron and excluding a first free end of the respective tooth-shaped section, the amorphous metal stator of claim 4, further comprising an adhesive applied to a substantial portion of the stator. 前記接着剤は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。  The amorphous metal stator according to claim 3, wherein the adhesive is an epoxy resin. 前記内側拘束手段は、接着剤および金属帯を備えることを特徴とする請求項２記載のアモルファス金属ステータ。  The amorphous metal stator according to claim 2, wherein the inner restraining means includes an adhesive and a metal strip. 前記バック鉄セクションが一般的に弓形であり、前記歯状セクションが一般的に真っすぐである請求項１記載のアモルファス金属ステータ。The back iron section is generally arcuate, the tooth-shaped sections of amorphous metal stator of claim 1, wherein the generally straight. 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請求項１記載のアモルファス金属ステータ。Each said strip has a composition essentially defined by the following formula, which is M 70-85 Y 5-20 Z 0-20 (subscript is atomic percentage), where "M" is at least one of Fe, Ni and Co, "Y" is at least one of B, C and P, and "Z" is at least of Si, Al and Ge. And (i) up to 10 atomic percent of component “M” can be replaced with at least one of the metal species Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta and W. Yes,
The amorphous metal stator according to claim 1, wherein (ii) up to 10 atomic percent of the component (Y + Z) can be replaced with at least one of the nonmetallic species In, Sn, Sb and Pb. 各前記セグメントは、一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。  The amorphous metal stator of claim 1, wherein each of the segments is annealed with a magnetic field in a batch or continuous annealing furnace. 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、放射状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、
各セグメントは、
第１の自由端を有し、且つアモルファス金属ストリップの接触状態に積み重ねられた複数の層を備えるバック鉄セクションであって、前記バック鉄セクションの最も長いストリップが前記バック鉄セクションの外径に配置されるように、異なる所定の長さに切断することを特徴とするバック鉄セクションと、
第１の自由端を有し、且つアモルファス金属ストリップの接触状態に積み重ねられた複数の層を備える歯状セクションであって、前記歯状セクションの最も長いストリップが前記歯状セクションの中央に配置されるように、異なる所定の長さに切断することを特徴とする歯状セクションとを備え、
前記バック鉄セクション及び前記歯状セクションは、前記バック鉄セクションの前記第１の自由端が前記歯状セクションの前記第１の自由端に接触状態で係合するように配置され、且つ空隙がそれぞれの第１の自由端間に形成されることを特徴とするブラシレス放射状磁束直流電動機。An amorphous metal stator comprising a plurality of segments, each segment comprising a plurality of amorphous metal strip layers oriented such that radial magnetic flux intersects one air gap across the segment;
A rotor disposed in the stator for rotation;
Means for supporting the stator and the rotor at a predetermined position with respect to each other, the plurality of segments are arranged in a relationship adjacent to each other, and radially provided with inward projections, and each segment is entirely It extends in the longitudinal direction and constitutes a part of a cylindrical shape,
Each segment is
A back iron section having a first free end and comprising a plurality of layers stacked in contact with an amorphous metal strip, wherein the longest strip of the back iron section is located at the outer diameter of the back iron section A back iron section characterized by being cut into different predetermined lengths,
A tooth section having a first free end and comprising a plurality of layers stacked in contact with an amorphous metal strip, wherein the longest strip of the tooth section is disposed in the center of the tooth section. A tooth section characterized by cutting into different predetermined lengths,
The back iron section and the toothed section are arranged such that the first free end of the back iron section engages the first free end of the toothed section in contact, and a gap is provided respectively. A brushless radial magnetic flux DC motor formed between the first free ends of the brushless radial magnetic flux DC motor.
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