JP2021080502A - 積層コアおよび電気機器 - Google Patents
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Abstract
Description
この種の技術として特許文献1〜3に記載の技術がある。
特許文献2には、ステータコアのティースの領域のうち、回転電機の回転方向側であり、且つ、ティースの先端側の領域にカシメ部を形成することが記載されている。尚、ティースの先端側の領域は、ティースの回転方向における中心線と、反回転方向側のティースの先端から回転方向側のティースの根元部までを引いた線とで囲まれる領域であるとされている。
特許文献3には、ロータの領域のうち、q軸磁路外の領域にカシメ部を形成することが記載されている。
図1は、回転電機100の構成の一例を示す図である。図1は、回転電機100を、回転電機100の中心軸線Oに平行な方向から見た図(平面図)である。図2は、ステータコア111の構成の一例を示す図である。図2は、ステータコア111を、ステータコア111の中心軸線Oに平行な方向から見た図(平面図)である。各図において、X−Y−Z座標は、各図における向きの関係を示すものである。○の中に●が付されている記号は、紙面の奥側から手前側の向かう方向を示す。○の中に×が付されている記号は、紙面の手前側から奥側に向かう方向を示す。
ステータコア111は、環状のコアバック部111aと、複数のティース部111bと、を備える。以下の説明では、ステータコア111の軸方向を、必要に応じて軸方向と称する。また、ステータコア111の径方向を、必要に応じて径方向と称する。また、ステータコア111の周方向を、必要に応じて周方向と称する。尚、ステータコア111の軸方向は、ステータコア111の中心軸線Oに沿う方向であり、ステータコア111の径方向は、ステータコア111の中心軸線Oに直交する方向であり、ステータコア111の周方向は、ステータコア111の中心軸線O周りに周回する方向である。
複数の電磁鋼板300のそれぞれに対し、形状、大きさ、および位置が同じ凹部を形成する。外縁が合う状態で板面同士が相互に対向するように複数の電磁鋼板300が積層される際に、凹部同士が加圧されながら嵌め合わさるようにする。このようにしてカシメ加工が行われ、カシメ部113a〜113hが形成される。図1および図2に示す例では、カシメ部113a〜113hの平面視における形状は四角形である。しかしながら、カシメ部の形状は、これに限定されない。
板面同士が相互に対向するように積層された複数の電磁鋼板をカシメ加工により固定すると、電磁鋼板の磁気特性は劣化する。本発明者は、このような電磁鋼板の磁気特性の劣化が抑制されるようにカシメ加工を行うことを検討した。
その際、本発明者は、圧縮応力が与えられたときの電磁鋼板の磁気特性の、応力が与えられていない電磁鋼板の磁気特性に対する劣化率は、磁束が流れる方向における磁気特性が相対的に優れる領域(例えば、同じ磁界強度に対して磁束密度が相対的に高くなる領域)では大きく、磁束が流れる方向における磁気特性が相対的に劣る領域(例えば、同じ磁界強度に対して磁束密度が相対的に低くなる領域)では小さいことことに着目した。
ここで、基準値は、例えば、ステータコア111に使用される電磁鋼板300と同じ製造工程により製造された電磁鋼板から測定用の試料を測定用電磁鋼板として作製し、JIS C 2550「電磁鋼帯試験方法」あるいはJIS C 2556「単板試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」により予め測定された複数の方向における測定用電磁鋼板の磁気特性の値の平均値に基づいて定められる。電磁鋼板300と測定用電磁鋼板とは、圧延方向となす角度が同じであれば磁気特性も同じである。従って以下では、電磁鋼板300の磁気特性とは、測定用電磁鋼板で予め測定した磁気特性を意味する。また、劣位な値とは、磁気特性が劣ることを示す値を指す。
電磁鋼板300の磁気特性の平均値としては、例えば、磁気特性が最も優れていることを示す値と、磁気特性が最も劣ることを示す値と、磁気特性が最も優れていることを示す値と最も劣ることを示す値との間の少なくとも1つの値との算術平均値を採用することができる。
例えば、圧延方向RDと圧延方向RDとのなす角度が90°の方向とを軸として電磁鋼板300の磁気特性が軸対称であると仮定すると、図1に示す例では、圧延方向RDとのなす角度が0°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値と、圧延方向RDとのなす角度のうち小さい方の角度が6°、12°、18°、24°、30°、36°、42°、48°、54°、60°、66°、72°、78°、84°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値の2倍の値と、圧延方向RDとのなす角度が90°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値と和を16で割った値を、電磁鋼板300の磁気特性の平均値とすることができる。より具体的には、磁気特性をB50とし、圧延方向RDとのなす角度がθ(°)の方向を励磁方向とする場合のB50をB50_θとすると、電磁鋼板300のB50の平均値B50_aveは、以下の(1)式で表される。
B50_ave=(B50_0+2B50_6+2B50_12+2B50_18+2B50_24+2B50_30+2B50_36+2B50_42+2B50_48+2B50_54+2B50_60+2B50_66+2B50_72+2B50_78+2B50_84+B50_90)÷16 ・・・(1)
例えば、圧延方向RDと圧延方向RDとのなす角度が90°の方向とを軸とした場合の電磁鋼板300の磁気特性が軸対称であると仮定すると、圧延方向RDとのなす角度が0°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値と、圧延方向RDとのなす角度のうち小さい方の角度が22.5°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値の2倍の値と、圧延方向RDとのなす角度のうち小さい方の角度が45°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値の2倍の値と、圧延方向RDとのなす角度のうち小さい方の角度が67.5°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値の2倍の値と、圧延方向RDとのなす角度が90°の方向を励磁方向とする場合の磁気特性の値との和を8で割った値を、電磁鋼板300の磁気特性の平均値としてもよい。より具体的には、磁気特性をB50とし、圧延方向RDとのなす角度がθ(°)の方向を励磁方向とする場合のB50をB50_θとすると、電磁鋼板300のB50の平均値B50_aveは、以下の(2)式で表される。
B50_ave=(B50_0+2B50_22.5+2B50_45+2B50_67.5+B50_90)÷8 ・・・(2)
また、図1に示す例では、カシメ部113a〜113hが、このような4つの領域のうち、コアバック部111aの領域に形成される。このようにすれば、磁束密度がより低い領域にカシメ部113a〜113hを形成することができる。更に、図1に示すように、コアバック部111aの相対的に外周側の領域にカシメ部113a〜113hを形成すれば、磁束密度がより一層低い領域にカシメ部113a〜113hを形成することができる。
以上のようにしてカシメ加工が施されたステータコア111に対して歪取焼鈍が行われるようにするのが好ましい。
以上のように本実施形態では、ステータコア111の領域のうち、カシメ部方向の磁気特性の値が基準値よりも劣位な値となる領域に、カシメ部113a〜113hを形成する。従って、カシメ加工により圧縮応力が与えられたときの磁気特性の劣化率を低減することができる。よって、カシメ加工を用いて固定されるステータコア111の磁気特性を向上させることができる。
[変形例1]
本実施形態では、コアバック部111aの領域にカシメ部113a〜113hを形成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、カシメ部は必ずしもコアバック部111aに形成する必要はない。例えば、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が45°になる方向CD11から、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が90°になる方向CD12までの2つの領域と、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が45°になる方向CD13から、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が90°になる方向CD12までの2つの領域との合計4つの領域の範囲内に重心が位置するように、ティース部111bにカシメ部を形成してもよい。また、コアバック部111aとティース部111bとの双方にカシメ部を形成してもよい。
本実施形態では、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が45°になる方向CD11から、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が90°になる方向CD12までの2つの領域と、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が45°になる方向CD13から、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が90°になる方向CD12までの2つの領域との合計4つの領域のそれぞれに2つずつカシメ部113a〜113b、113c〜113d、113e〜113f、113g〜113hを形成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、前述した4つの領域の少なくとも1つに少なくとも1つのカシメ部が形成されていればよい。例えば、前述した4つの領域の全てにカシメ部を形成しなくてもよい。また、前述した4つの領域に形成するカシメ部の数は1つであっても、3つ以上であってもよい。
ステータコアの形状は、図1に示した形状に限定されるものではない。具体的には、ステータコアの外径および内径の寸法、積厚、スロット数、ティース部の周方向と径方向の寸法比率、ティース部とコアバック部との径方向の寸法比率、などは所望の回転電機の特性に応じて任意に設計可能である。
本実施形態では、回転電機100が三相かご型誘導電動機である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、回転電機は、以下に例示するようにこれに限定されず、更には以下に例示しない種々の公知の構造も採用可能である。
回転電機は、誘導電動機であっても、同期電動機であってもよい。例えば、回転電機は、巻線型誘導電動機であっても、永久磁石界磁型電動機であっても、電磁石界磁型電動機であっても、スイッチドリラクタンスモータであってもよい。また、回転電機は、三相電動機でなくてもよく、例えば、単相電動機であってもよい。また、回転電機は、直流電動機であってもよい。また、本実施形態では、回転電機として、電動機を一例に挙げて説明したが、回転電機はこれに限定されない。例えば、回転電機は発電機であってもよい。
本実施形態では、インナーロータ型の回転電機を例に挙げて説明したが、回転電機はこれに限定されない。例えば、アウターロータ型の回転電機であってもよい。
また、本実施形態では、ステータ110とロータ120とが径方向において間隔を有して対向するラジアルギャップ型の回転電機を例に挙げて説明したが、回転電機はこれに限定されない。例えば、ステータとロータとが軸方向において間隔を有して対向するアキシャルギャップ型の回転電機であってもよい。
また、本実施形態では、積層コアをステータコアに適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、積層コアはステータコア以外にも適用することができる。例えば、積層コアを、ロータコアに適用することも可能である。例えば、スイッチドリラクタンスモータのロータコアに対して本実施形態で説明したようにカシメ部を形成することができる。
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、圧延方向RDにおける磁気特性が最も優れている電磁鋼板300を用いてステータコア111を構成する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が45°における磁気特性が最も優れている電磁鋼板を用いてステータコアを構成する場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、ステータコアに用いる電磁鋼板の磁気特性が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図3に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、回転電機400として、ロータ120がステータ410の内側に位置するインナーロータ型の三相かご型誘導電動機を採用する場合を例に挙げて説明する。
ステータコア411は、環状のコアバック部411aと、複数のティース部411bと、を備える。
本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、それぞれのティース部411bにおいて中心軸線Oを中心とする中心角が6°になるように、60個のティース部411bが設けられる。複数のティース部411bは、相互に同等の形状を有し、且つ、同等の大きさを有する。ステータ410の巻線112は、ティース部411bに巻き回されている。
図4において、圧延方向RDとのなす角度のうち小さい方の角度が45°の方向は、ED1、ED2である。圧延方向RDとのなす角度のうち小さい方の角度が0°、90°の方向は、それぞれ、RD、LDである。
本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、カシメ部方向の磁気特性の値が基準値よりも劣位な値となる領域にカシメ部413a〜413hを形成する。
尚、平均値の定め方が(1)式に限定されないことは、第1の実施形態で説明した通りである。
また、図4に示す例では、カシメ部413a〜413hが、このような8つの領域のうち、コアバック部411aの領域に形成される。このようにすれば、磁束密度がより低い領域にカシメ部413a〜413hを形成することができる。更に、図4に示すように、コアバック部411aの相対的に外周側の領域にカシメ部413a〜413hを形成すれば、磁束密度がより一層低い領域にカシメ部413a〜413hを形成することができる。
また、以上のようにしてカシメ加工が施されたステータコア411に対して歪取焼鈍が行われるようにするのが好ましい。特に、後述する<積層コアに使用する電磁鋼板>の項で説明する電磁鋼板を用いてステータコア411を構成する場合には、ステータコア411に対して歪取焼鈍を行う必要がある。
以上のように磁気特性が最も優れる方向に応じて、ステータコア411の領域のうち、カシメ部方向の磁気特性の値が基準値よりも劣位な値となる領域に、カシメ部413a〜413hを形成する位置を定めることができる。従って、電磁鋼板の磁気特性を活用しつつ、カシメ加工により圧縮応力が与えられたときの磁気特性の劣化率を低減することができる。
例えば、圧延方向RDから、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が25°になる方向CD21、CD22までの4つの領域と、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が65°になる方向CD23、CD24から、圧延方向RDとなす角度のうち小さい方の角度が90°になる方向CD25までの4つの領域との合計8つの領域のそれぞれに1つずつカシメ部413a、413b、413c、413d、413e、413f、413g、413hを形成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、前述した8つの領域の少なくとも1つに少なくとも1つのカシメ部が形成されていればよい。例えば、前述した8つの領域の全てにカシメ部を形成しなくてもよい。また、前述した8つの領域に形成するカシメ部の数は2つ以上であってもよい。また、コアバック部411aとティース部411bとの双方にカシメ部を形成してもよい。
本実施形態の積層コア(ステータコア411)に使用する電磁鋼板の一例について説明する。尚、以下の説明では、前述した圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が45°となる2つの方向が、圧延方向から45°傾いた方向と、圧延方向から135°傾いた方向に対応する。尚、当該45°は、時計回りおよび反時計回りの何れの向きの角度も正の値を有するものとして表記したものである。時計回りの方向を負の方向とし、反時計回りの方向を正の方向とする場合、圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が45°となる2つの方向は、圧延方向となす角度のうち絶対値の小さい方の角度が45°、−45°となる2つの方向となる。その他、圧延方向からθ°傾いた方向が、圧延方向となす角度がθ°の方向に対応する。このように、圧延方向からθ°傾いた方向と、圧延方向となす角度がθ°の方向は、同じ意味である。
Cは、鉄損を高めたり、磁気時効を引き起こしたりする。従って、C含有量は低ければ低いほどよい。このような現象は、C含有量が0.0100%超で顕著である。このため、C含有量は0.0100%以下とする。C含有量の低減は、板面内の全方向における磁気特性の均一な向上にも寄与する。尚、C含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱炭処理のコストを踏まえ、0.0005%以上とすることが好ましい。
Siは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減したり、降伏比を増大させて、鉄心への打ち抜き加工性を向上したりする。Si含有量が1.50%未満では、これらの作用効果を十分に得られない。従って、Si含有量は1.50%以上とする。一方、Si含有量が4.00%超では、磁束密度が低下したり、硬度の過度な上昇により打ち抜き加工性が低下したり、冷間圧延が困難になったりする。従って、Si含有量は4.00%以下とする。
sol.Alは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減する。sol.Alは、飽和磁束密度に対する磁束密度B50の相対的な大きさの向上にも寄与する。ここで、磁束密度B50とは、5000A/mの磁場における磁束密度である。sol.Al含有量が0.0001%未満では、これらの作用効果を十分に得られない。また、Alには製鋼での脱硫促進効果もある。従って、sol.Al含有量は0.0001%以上とする。一方、sol.Al含有量が1.0%超では、磁束密度が低下したり、降伏比を低下させて、打ち抜き加工性を低下させたりする。従って、sol.Al含有量は1.0%以下とする。
Sは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Sは、微細なMnSの析出により、焼鈍における再結晶および結晶粒の成長を阻害する。従って、S含有量は低ければ低いほどよい。このような再結晶および結晶粒成長の阻害による鉄損の増加および磁束密度の低下は、S含有量が0.0100%超で顕著である。このため、S含有量は0.0100%以下とする。尚、S含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱硫処理のコストを踏まえ、0.0003%以上とすることが好ましい。
NはCと同様に、磁気特性を劣化させるので、N含有量は低ければ低いほどよい。したがって、N含有量は0.0100%以下とする。尚、N含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱窒処理のコストを踏まえ、0.0010%以上とすることが好ましい。
これらの元素は、α−γ変態を生じさせるために必要な元素であることから、これらの元素の少なくとも1種を総計で2.50%以上含有させる必要がある。一方で、総計で5.00%を超えると、コスト高となり、磁束密度が低下する場合もある。したがって、これらの元素の少なくとも1種を総計で5.00%以下とする。
([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])−([Si]+[sol.Al])>0% ・・・(3)
SnやSbは冷間圧延、再結晶後の集合組織を改善して、その磁束密度を向上させる。そのため、これらの元素を必要に応じて含有させてもよいが、過剰に含まれると鋼を脆化させる。したがって、Sn含有量、Sb含有量はいずれも0.400%以下とする。また、Pは再結晶後の鋼板の硬度を確保するために含有させてもよいが、過剰に含まれると鋼の脆化を招く。したがって、P含有量は0.400%以下とする。以上のように磁気特性等のさらなる効果を付与する場合には、0.020%〜0.400%のSn、0.020%〜0.400%のSb、および0.020%〜0.400%のPからなる群から選ばれる1種以上を含有することが好ましい。
Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、ZnおよびCdは、溶鋼の鋳造時に溶鋼中のSと反応して硫化物若しくは酸硫化物またはこれらの両方の析出物を生成する。以下、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、ZnおよびCdを総称して「粗大析出物生成元素」ということがある。粗大析出物生成元素の析出物の粒径は1μm〜2μm程度であり、MnS、TiN、AlN等の微細析出物の粒径(100nm程度)よりはるかに大きい。このため、これら微細析出物は粗大析出物生成元素の析出物に付着し、中間焼鈍における再結晶および結晶粒の成長を阻害しにくくなる。これらの作用効果を十分に得るためには、これらの元素の総計が0.0005%以上であることが好ましい。但し、これらの元素の総計が0.0100%を超えると、硫化物若しくは酸硫化物またはこれらの両方の総量が過剰となり、中間焼鈍における再結晶および結晶粒の成長が阻害される。従って、粗大析出物生成元素の含有量は総計で0.0100%以下とする。
次に、積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板の集合組織について説明する。製造方法の詳細については後述するが、積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板はα−γ変態が生じ得る化学組成であり、熱間圧延での仕上げ圧延終了直後の急冷によって組織を微細化することによって{100}結晶粒が成長した組織となる。これにより、積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板は{100}<011>方位の集積強度が5〜30となり、圧延方向に対して45°方向の磁束密度B50が特に高くなる。このように特定の方向で磁束密度が高くなるが、全体的に全方向平均で高い磁束密度が得られる。{100}<011>方位の集積強度が5未満になると、磁束密度を低下させる{111}<112>方位の集積強度が高くなり、全体的に磁束密度が低下してしまう。また、{100}<011>方位の集積強度が30を超える製造方法は前述のように熱間圧延板を厚くする必要があり、製造が困難という課題がある。
次に、積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板の厚さについて説明する。積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板の厚さは、0.50mm以下である。厚さが0.50mm超であると、優れた高周波鉄損を得ることができない。従って、厚さは0.50mm以下とする。
次に、積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板の磁気特性について説明する。磁気特性を調べる際には、積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板の磁束密度であるB50の値を測定する。製造された無方向性電磁鋼板において、その圧延方向の一方と他方とは区別できない。そのため本実施形態では、圧延方向とはその一方および他方の双方向をいう。圧延方向におけるB50(T)の値をB50L、圧延方向から45°傾いた方向におけるB50(T)の値をB50D1、圧延方向から90°傾いた方向におけるB50(T)の値をB50C、圧延方向から135°傾いた方向におけるB50(T)の値をB50D2とすると、B50D1およびB50D2が最も高く、B50L+B50Cが最も低いという磁束密度の異方性がみられる。尚、(T)は、磁束密度の単位(テスラ)を指す。
(B50D1+B50D2)/2>1.7T ・・・(4)
(B50D1+B50D2)/2>(B50L+B50C)/2・・・(5)
(B50D1+B50D2)/2>1.1×(B50L+B50C)/2・・・(6)
更に、以下の(7)式のように、磁束密度の異方性がより高いことが好ましい。
(B50D1+B50D2)/2>1.2×(B50L+B50C)/2・・・(7)
次に、積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板の製造方法の一例について説明する。積層コアに使用する電磁鋼板の一例である無方向性電磁鋼板を製造する際には、例えば、熱間圧延、冷間圧延(第1の冷間圧延)、中間焼鈍(第1の焼鈍)、スキンパス圧延(第2の冷間圧延)、仕上焼鈍(第3の焼鈍)、歪取焼鈍(第2の焼鈍)等が行われる。
溶鋼を鋳造することにより、以下の表1に示す成分のインゴットを作製した。ここで、式左辺とは、前述の(3)式の左辺の値を表している。その後、作製したインゴットを1150℃まで加熱して熱間圧延を行い、板厚が2.5mmになるように圧延した。そして、仕上げ圧延終了後に水冷し熱間圧延鋼板を巻き取った。この時の仕上げ圧延の最終パスの段階での温度(仕上温度)は830℃であり、すべてAr1より大きい温度だった。尚、γ−α変態が起こらないNo.108については、仕上温度を850℃とした。
溶鋼を鋳造することにより、以下の表2に示す成分のインゴットを作製した。その後、作製したインゴットを1150℃まで加熱して熱間圧延を行い、板厚が2.5mmになるように圧延した。そして、仕上げ圧延終了後に水冷し熱間圧延鋼板を巻き取った。この時の仕上げ圧延の最終パスの段階での仕上温度は830℃であり、すべてAr1より大きい温度だった。
次に、計算例を説明する。
まず、ステータコアに使用する電磁鋼板について説明する。ここでは、第1の実施形態で説明したステータコア111を構成する電磁鋼板300を素材Aと称する。素材Aは、W10/400が12.8W/kgの無方向性電磁鋼板である。W10/400は、磁束密度が1.0T、周波数が400Hzのときの鉄損である。第2の実施形態で説明したステータコア411を構成する電磁鋼板(<積層コアに使用する電磁鋼板>の項で説明した電磁鋼板)を素材Bと称する。何れの電磁鋼板も、厚さは0.25mmである。
まず、素材Bの素材Aに対するB50、W15/50、W15/100の比率(B50比率、W15/50比率、W15/100比率)を、表4に示す。
ステータコアの外径:220.0mm
ステータコアの内径:136.0mm
ステータコアの高さ(積厚):100mm
電磁鋼板の厚み:0.25mm
極数:4
スロット数:60
ロータコアの外径:134.0mm
ロータコアの内径:35.0mm
ロータコアの高さ:100mm
回転数:3000rpm
図8において、カシメ部813a〜813hは、周方向において45°おきに等間隔に配置される。
発明例および比較例の回転電機のそれぞれについて、回転数が3000rpm、高さ方向1mm当たりのトルクが1.0Nm/mmとなるように動作させた場合のステータコア内の鉄損を、電磁場解析を行うことにより導出した。この結果を表5に示す。
また、素材Bについては、カシメ部方向の磁気特性の値が基準値よりも劣位な値となる領域に、カシメ部413a〜413hを形成することにより、そうでない領域を含む領域に、カシメ部813a〜813hを形成する場合に比べ、ステータコアの鉄損を1.2%低減することができた(表5の素材B・低減率の欄を参照)。
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
Claims (5)
- 板面同士が相互に対向するように積層された複数の電磁鋼板を有する積層コアであって、
前記複数の電磁鋼板に対して形成された少なくとも1つのカシメ部を有し、
前記カシメ部は、前記電磁鋼板の磁気特性の値が基準値よりも劣位な値となる領域に形成されており、
前記基準値は、予め測定された複数の方向における前記電磁鋼板の磁気特性の値の平均値に基づいて定められることを特徴とする積層コア。 - 前記電磁鋼板は、
質量%で、
C:0.0100%以下、
Si:1.50%〜4.00%、
sol.Al:0.0001%〜1.0%、
S:0.0100%以下、
N:0.0100%以下、
Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu、Auからなる群から選ばれる1種以上:総計で2.50%〜5.00%、
Sn:0.000%〜0.400%、
Sb:0.000%〜0.400%、
P:0.000%〜0.400%、および
Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn、Cdからなる群から選ばれる1種以上:総計で0.0000%〜0.0100%を含有し、
Mn含有量(質量%)を[Mn]、Ni含有量(質量%)を[Ni]、Co含有量(質量%)を[Co]、Pt含有量(質量%)を[Pt]、Pb含有量(質量%)を[Pb]、Cu含有量(質量%)を[Cu]、Au含有量(質量%)を[Au]、Si含有量(質量%)を[Si]、sol.Al含有量(質量%)を[sol.Al]としたときに、以下の(A)式を満たし、
残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
圧延方向のB50をB50L、圧延方向とのなす角度が90°の方向のB50をB50C、圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が45°となる2つの方向のB50のうち一方の方向のB50、他方の方向のB50を、それぞれ、B50D1、B50D2としたときに、以下の(B)式且つ(C)式を満たし、{100}<011>のX線ランダム強度比が5以上30未満であり、板厚が0.50mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の積層コア。
([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])−([Si]+[sol.Al])>0% ・・・(A)
(B50D1+B50D2)/2>1.7T ・・・(B)
(B50D1+B50D2)/2>(B50L+B50C)/2・・・(C) - 前記積層コアは、ラジアルギャップ型の回転電機のロータコアまたはステータコアであり、
前記カシメ部は、前記電磁鋼板の板面に平行な方向であって、前記ロータコアまたはステータコアの軸と前記カシメ部の重心の位置とを通る仮想線に沿う方向における前記電磁鋼板の磁気特性の値が前記基準値よりも劣位な値となる領域に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の積層コア。 - 前記電磁鋼板は、前記電磁鋼板の圧延方向とのなす角度のうち小さい方の角度が45°となる2つの方向における磁気特性が最も優れており、
前記カシメ部は、前記ロータコアまたはステータコアの軸を通り前記電磁鋼板の板面に平行な方向に延びる仮想線により定まる範囲であって、当該仮想線と前記電磁鋼板の圧延方向とのなす角度のうち小さい方の角度が、0°以上25°以下の4つの範囲と、65°以上90°以下の4つの範囲とのうち、少なくとも1つの範囲内に少なくとも1つ形成されていることを特徴とする請求項3に記載の積層コア。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の積層コアを有することを特徴とする電気機器。
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004343885A (ja) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | 分割コア型ステータ |
JP2006340507A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機の固定子 |
JP2011015592A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 分割ステータとその製造方法 |
US20160156255A1 (en) * | 2013-08-23 | 2016-06-02 | Amotech Co., Ltd. | Double stator and motor comprising same |
JP2017145462A (ja) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 新日鐵住金株式会社 | 電磁鋼板、及びその製造方法 |
JP2018115362A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | Jfeスチール株式会社 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
CN108364744A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-03 | 福安市启航自动化科技有限公司 | 一种叠片式铁芯及其紧固方法 |
JP2019019355A (ja) * | 2017-07-13 | 2019-02-07 | 新日鐵住金株式会社 | 電磁鋼板及びその製造方法、ロータ用モータコア及びその製造方法、ステータ用モータコア及びその製造方法、並びに、モータコアの製造方法 |
JP2019129648A (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 住友重機械工業株式会社 | 電動機 |
JP2019178380A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 日本製鉄株式会社 | 電磁鋼板、及び、電磁鋼板の製造方法 |
-
2019
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004343885A (ja) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | 分割コア型ステータ |
JP2006340507A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機の固定子 |
JP2011015592A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 分割ステータとその製造方法 |
US20160156255A1 (en) * | 2013-08-23 | 2016-06-02 | Amotech Co., Ltd. | Double stator and motor comprising same |
JP2017145462A (ja) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 新日鐵住金株式会社 | 電磁鋼板、及びその製造方法 |
JP2018115362A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | Jfeスチール株式会社 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
JP2019019355A (ja) * | 2017-07-13 | 2019-02-07 | 新日鐵住金株式会社 | 電磁鋼板及びその製造方法、ロータ用モータコア及びその製造方法、ステータ用モータコア及びその製造方法、並びに、モータコアの製造方法 |
JP2019129648A (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 住友重機械工業株式会社 | 電動機 |
CN108364744A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-03 | 福安市启航自动化科技有限公司 | 一种叠片式铁芯及其紧固方法 |
JP2019178380A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 日本製鉄株式会社 | 電磁鋼板、及び、電磁鋼板の製造方法 |
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