JP5122702B2 - 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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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。
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。
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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
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