JP2012177188A - 永久磁石モータ用ロータ鉄心 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C、Si、Mn、P、S、Cu、Ni、Cr、Al、およびNを含有し、残部が鉄および不可避不純物で、柱状または筒状の永久磁石モータ用ロータ鉄心であり、(a)端部の最表面側から中心部に向かってAl量が減少するAl拡散層が形成されており、且つ端面におけるAl濃度を複数箇所測定したときに、最大値(Almax)と最小値(Almin)の比(Almax/Almin)が1.0〜1.5であるか、または(b)端部の最表面側から中心部に向かってSn量が減少するSn拡散層が形成されており、且つ端面におけるSn濃度を複数箇所測定したときに、最大値(Snmax)と最小値(Snmin)の比(Snmax/Snmin)が1.0〜1.5である。
【選択図】なし
Description
(a)端部の最表面側から中心部に向かってAl量が減少するAl拡散層が形成されており、且つ端面におけるAl濃度を複数箇所測定したときに、最大値(Almax)と最小値(Almin)の比(Almax/Almin)が1.0〜1.5であるか、または、
(b)端部の最表面側から中心部に向かってSn量が減少するSn拡散層が形成されており、且つ端面におけるSn濃度を複数箇所測定したときに、最大値(Snmax)と最小値(Snmin)の比(Snmax/Snmin)が1.0〜1.5である点に要旨を有している。
(1)ステータからの漏れ磁束によりロータ鉄心の端部に渦電流損が発生し、この渦電流損が、永久磁石モータのモータ特性に悪影響を及ぼしていること、
(2)この渦電流損を低減するには、ロータ鉄心の素材として高磁束密度を有する純鉄系の鋼材を用いると共に、ロータ鉄心の端部における電気抵抗を高めればよいこと、
(3)電気抵抗を高めるには、Al拡散層またはSn拡散層を形成すればよいことを見出し、本発明を完成した。
上記Al拡散層とは、母相に含まれるAl量よりも多く、且つ端部の最表面側から中心部に向かってAl量が減少している領域を意味している。端部におけるAl濃度を傾斜させることによって端面に発生する渦電流損を重点的に低減できるため、モータ特性を効果的に向上させることができる。
上記Sn拡散層とは、端部の最表面側から中心部に向かってSn量が減少している領域を意味している。端部におけるSn濃度を傾斜させることによって端面に発生する渦電流損を重点的に低減できるため、モータ特性を効果的に向上させることができる。
囲気やArガス雰囲気など)や還元性雰囲気で行うのが推奨される。還元性ガスとしては、例えば、水素を含有すればよい。
下記表1に示す化学成分組成の鋼(残部は鉄および不可避不純物。鋼種a〜c、鋼種e)を、240ton転炉、80ton転炉、または50kg真空炉で溶製した。240ton転炉または80ton転炉で溶製した溶製材は、熱間圧延して直径50mmの圧延材を作製した。50kg真空炉で溶製した溶製材から得られた鋼塊は、鍛伸加工し、直径50mmの鍛伸材を作製した後、熱間圧延を模擬して30分間加熱→空冷の熱処理を行った。
上記Al皮膜は、溶融Alめっき法または粉末塗布法で形成した。
上記Sn皮膜は、電気Snめっき法で形成した。
下記表2、表3のNo.16は、下記表1に示した鋼種d(残部は鉄および不可避不純物)を用いた例である。鋼種dは、一般に市販されている無方向性電磁鋼板(JIS C2552で規定される50A600相当鋼である新日本製鉄製「50H600」、厚み0.5mm)である。No.16では、上記電磁鋼板を上記評価用モータに備えられているロータ鉄心の形状(図2参照)に積層したものを用いている。即ち、No.16は、磁気焼鈍も、Al皮膜およびSn皮膜の形成も行わず、また皮膜形成後の熱処理も行っていない例である。下記表2に示す「積層鋼板」とは、上記無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工して積層したものについて、かしめ加工と一部溶接接合を行ってロータ鉄心を作製し、得られたロータ鉄心とシャフトを組み合わせたこと意味している。シャフトの成分組成は、上記無方向性電磁鋼板と同じである。
Claims (9)
- 母相の化学成分組成が、
C :0.002〜0.02%(質量%の意味。以下同じ。)、
Si:3%以下(0%を含まない)、
Mn:0.1〜0.5%、
P :0.03%以下(0%を含まない)、
S :0.03%以下(0%を含まない)、
Cu:0.1%以下(0%を含まない)、
Ni:0.1%以下(0%を含まない)、
Cr:1.6%以下(0%を含まない)、
Al:0.002〜0.04%、
N :0.005%以下(0%を含まない)、
残部:鉄および不可避不純物で、
柱状または筒状の永久磁石モータ用ロータ鉄心であり、
(a)端部の最表面側から中心部に向かってAl量が減少するAl拡散層が形成されており、且つ端面におけるAl濃度を複数箇所測定したときに、最大値(Almax)と最小値(Almin)の比(Almax/Almin)が1.0〜1.5であるか、または、
(b)端部の最表面側から中心部に向かってSn量が減少するSn拡散層が形成されており、且つ端面におけるSn濃度を複数箇所測定したときに、最大値(Snmax)と最小値(Snmin)の比(Snmax/Snmin)が1.0〜1.5であることを特徴とする永久磁
石モータ用ロータ鉄心。 - 前記Al拡散層のうち、Alを1質量%以上含有する最適Al拡散層の厚みが40μm以上である請求項1に記載のロータ鉄心。
- 前記端面におけるAl濃度が18質量%以下(0質量%を含まない)である請求項1または2に記載のロータ鉄心。
- 前記Sn拡散層のうち、Snを1質量%以上含有する最適Sn拡散層の厚みが40μm以上である請求項1に記載のロータ鉄心。
- 前記端面におけるSn濃度が18質量%以下(0質量%を含まない)である請求項1または4に記載のロータ鉄心。
- 前記母相の金属組織に占めるフェライト分率が99面積%以上であり、
フェライト結晶粒の粒度番号が5.5以下である請求項1〜5のいずれかに記載のロータ鉄心。 - 前記母相は、更に、他の元素として、
B:0.006%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜6のいずれかに記載のロータ鉄心。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の永久磁石モータ用ロータ鉄心の外側面に永久磁石が固定されている永久磁石モータ用ロータ。
- 請求項8に記載の永久磁石モータ用ロータを備えた永久磁石モータ。
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