WO2019220770A1 - モータ - Google Patents

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聡一郎 吉▲崎▼
善彰 財前
千田　邦浩
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a motor driven at high speed that is suitable for use in cordless home appliances, cutting devices, drones, and the like.
  • cordless home appliances for example, vacuum cleaners
  • cutting devices for example, cutting devices, and drones
  • the usable time and weight greatly affect the value of the product.
  • Control systems such as motors and inverters
  • the motor is designed to be able to output the maximum output according to the purpose with the minimum physique and high efficiency.
  • the motor in addition to driving at the maximum number of revolutions (maximum number of revolutions), the motor needs to be driven under conditions of low revolution and low output. It will be excited to a level that is not, which hinders the high efficiency of the motor.
  • a control for intentionally reducing the exciting magnetic flux density of the iron core by current advance angle control may be used in some driving conditions.
  • motors have a high rotational speed in order to reduce the size and weight, and the excitation frequency of the iron core is as high as 1 to several kHz.
  • iron core materials such as permendur are used in some special applications.
  • such materials are very expensive, and generally non-oriented electrical steel sheets are used as iron core materials. It has been.
  • Patent Document 1 proposes a Si gradient magnetic material that controls the Si concentration gradient in the plate thickness direction as a technique for achieving both high-frequency iron loss reduction and high magnetic flux density.
  • the Si gradient magnetic material is used as an iron core material for electrical equipment having an excitation frequency of several kHz, the eddy current loss is reduced, but the current advance angle control intended to reduce the motor iron loss as described above is applied. Loss improvement effect is not enough in the motor. Such a problem is particularly fatal in a high-speed motor in which miniaturization is intended and power is supplied from a battery.
  • current advance angle control it is necessary to obtain a large magnetizing force. That is, it is necessary to apply a large current to the motor winding or increase the number of turns of the coil.
  • the copper loss which is a loss in the winding, increases, and the motor efficiency deteriorates.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor capable of reducing the iron loss when driving at a rotational speed lower than the maximum rotational speed, thereby improving efficiency and reducing the size and speed. There is to do.
  • high-speed motor means a motor in which the maximum frequency of the basic component of the iron core excitation condition exceeds 1000 Hz.
  • the motor according to the present invention is a motor capable of performing motor drive control for lowering the magnetic flux density of the iron core when driven at a rotational speed lower than the maximum rotational speed, and the steel plate that is the core material of the motor is mass%.
  • C 0.010% or less
  • Si 2.0% or more and 7.0% or less
  • Al 2.0% or less
  • Mn 0.05% or more and 1.0% or less
  • S 0.005%
  • N 0.005% or less
  • the balance being the composition of Fe and inevitable impurities
  • the magnetic flux density change region where the magnetic flux density change ⁇ B with respect to the magnetic field change ⁇ H 50 A / m is 0.50 T or more.
  • the plate thickness is in the range of 0.05 mm or more and 0.20 mm or less, and the eddy current loss at 1000 Hz-1.0 T is 0.55 or less of the total iron loss.
  • the steel sheet is further in mass%, P: 0.01% to 0.1%, Sn: 0.001% to 0.1%, Sb: 0. It contains at least one selected from 0.001% to 0.1% and Mo: 0.001% to 0.01%.
  • the difference between the Si concentration on the surface of the steel plate and the Si concentration at the center of the steel plate is in the range of 0.5% to 4.0%, and the saturation of the steel plate
  • the magnetic flux density Bs is 2.0 T or more.
  • the motor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the magnetic flux density change region is present in a region including a magnetic flux density of 1T or more.
  • the present invention it is possible to provide a motor capable of reducing the iron loss when driving at a lower rotational speed than the maximum rotational speed, thereby improving the efficiency and reducing the size and speed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the relationship of magnetic flux density to an external magnetic field of a steel plate.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a two-pole / three-phase brushless DC motor.
  • Si is an additive element effective for increasing the specific resistance of the steel sheet and reducing the eddy current loss of the motor.
  • content of Si shall be in the range of 2.0% or more and 7.0% or less. Note that if Si is added in an amount of 4.0% or more, the rollability of the steel sheet is impaired. Therefore, for example, Si may be additionally added using a chemical vapor deposition method after cold rolling.
  • the Si concentration difference between the center layer and the surface layer of the steel sheet is in the range of 0.5% to 4.0%, and the saturation magnetic flux density Bs is 2.0T or more. Addition is advantageous because it can reduce the size of the motor while reducing eddy current loss.
  • Al and Mn are effective elements for increasing the specific resistance of the steel sheet and reducing the eddy current loss of the motor.
  • Al and Mn have an adverse effect on grain growth and deteriorates the hysteresis loss of the motor. Therefore, the Al content is 2.0% or less, and the Mn content is 0.05% or more and 1.0% or less.
  • FIG. 1 shows an example of the relationship of the magnetic flux density B to the external magnetic field H of the steel plate.
  • the magnetizing force necessary for performing the current control to reduce the magnetic flux density of the iron core to the magnetic flux density at the point B is 50 A / m.
  • a magnetizing force of 140 A / m is required.
  • the power source is limited, the magnetic force density cannot be reduced in practice, so that the magnetic flux density cannot be reduced. As a result, the effect of reducing motor iron loss by current control cannot be obtained.
  • the plate thickness of a steel plate Reducing the plate thickness of the steel plate is effective in reducing the eddy current of the motor, but the thinner the plate thickness of the steel plate, the higher the manufacturing cost and the cost of forming the motor core. For this reason, the plate
  • the eddy current loss defined here is calculated by the so-called two-frequency method for the magnetic characteristics measured by the method defined in JIS C 2550-1.
  • the motor core has a magnetically closed shape
  • the magnetic characteristics measured as a ring core with primary and secondary windings may be used, and if any of the magnetic characteristics satisfies the above rules Good.
  • a steel plate satisfying the above requirements may be selected. Desirable conditions of the steel plate manufacturing method satisfying the above requirements are as follows.
  • the hot rolling condition of the steel slab is not particularly limited and may be performed by a known method.
  • the slab heating temperature is preferably 1250 ° C. or less, and the finished thickness of the hot rolled steel sheet is 2.0 mm.
  • the following is desirable. This is because when the final finished thickness is in the range of 0.05 mm or more and 0.20 mm or less and the rolling reduction ratio of cold rolling is high, (111) crystal planes disadvantageous for magnetization increase in the texture after recrystallization. Because. However, this is not the case when cold rolling is performed twice with intermediate annealing. After hot rolling, after annealing as necessary, the steel sheet is cold-rolled to a thickness of 0.05 mm or more and 0.20 mm or less.
  • finish annealing is performed in which the atmosphere is expressed as P (H 2 O) / P (H 2 ) and the atmosphere is controlled to be 0.010 or less, and finish annealing is performed in a temperature range of 900 ° C. to 1250 ° C.
  • the heating rate is preferably 100 ° C./s or more, more preferably 200 ° C./s or more.
  • even better magnetic properties can be obtained by controlling the Si concentration / distribution in steel at 1200 ° C. or higher by chemical vapor deposition in finish annealing.
  • a steel plate that is a core material of the motor according to the present invention can be manufactured.
  • the effect of the present invention can be obtained as long as the requirements are satisfied with either method.
  • the punching method is used. In such a case, it is desirable to perform strain relief annealing.
  • the magnetic properties were measured by the method specified in JIS C 2550-1. Furthermore, the processing time and magnetic characteristics of a cold-rolled steel sheet that has been subjected to cold rolling in the same manner and subjected to silicon annealing at 1200 ° C. in a silicon tetrachloride atmosphere by chemical vapor deposition in finish annealing are as follows: Table 3 shows. In addition, about the experimental conditions which performed the siliconization process, since the density
  • the motor to be evaluated is a two-pole / three-phase brushless DC motor (drive voltage 25.2 V) whose shape and dimensions are shown in FIG.
  • the iron core had a lamination thickness of 15 mm, and the laminated steel plates were bonded by an impregnation method.
  • the efficiency of the motor is as follows: drive condition A (50000 rpm-10 mNm—sine wave drive with a current advance angle of 30 deg) as the drive condition lower than the maximum rotation speed and drive condition B (85000 rpm-25 Nm—current as the drive condition at the maximum rotation speed (Sine wave drive with lead angle 0 deg).
  • the evaluation results are shown in Table 4 below.
  • the present invention it is possible to provide a motor capable of reducing the iron loss when driving at a lower rotational speed than the maximum rotational speed, thereby improving the efficiency and reducing the size and speed.

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Abstract

本発明に係るモータは、最大回転数より低い回転数での駆動時に鉄心の磁束密度を下げるモータ駆動制御を行うことが可能なモータであって、モータのコア材料である鋼板が、質量％で、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：２．０％以上７．０％以下、Ａｌ：２．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上１．０％以下、Ｓ：０．００５％以下、及びＮ：０．００５％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物の組成であり、磁界変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度の変化ΔＢが０．５０Ｔ以上となる磁束密度変化領域を有し、且つ、板厚が０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲内にあり、且つ、１０００Ｈｚ－１．０Ｔにおける渦流損が全鉄損の０．５５以下であることを特徴とする。

Description

モータ
　本発明は、コードレスの家電機器や切削機器及びドローン等に適用して好適な、高速で駆動されるモータに関する。
　コードレスの家電機器（例えば掃除機）や切削機器及びドローン等、駆動電源としてバッテリーを使用する機器では、その使用可能時間や重量が製品の価値を大きく左右するために、モータやインバータ等の制御系統における損失低減による高効率化やモータの小型化や高速化が強く求められている。このため、モータは、最小体格、且つ、高効率で目的に応じた最大出力を出力可能なように設計される。一方、モータは、そのような最大出力における回転数（最大回転数）での駆動のほか、回転数が低く出力の低い条件でも駆動する必要があるが、その駆動条件では鉄心が磁石によって必ずしも必要でないレベルまで励磁されることになり、これがモータの高効率化を阻害する。このような背景から、最大出力条件でない駆動条件におけるモータの鉄損を改善すべく、一部の駆動条件では電流進角制御によって鉄心の励磁磁束密度を意図的に下げる制御が用いられることがある。また、このようなモータは、小型軽量化を志向するため回転数が高く、鉄心の励磁周波数は１～数ｋＨｚという高周波となる。このため、一部の特殊な用途においてはパーメンジュール等の鉄心材料が使用されるが、このような材料はコストが非常に高いため、一般的には無方向性電磁鋼板が鉄心材料として用いられている。
　ところで、鉄心で生ずる損失はヒステリシス損と渦流損に分類されるが、高周波励磁になるほど渦流損が主体的になることが知られている。そこで、渦流損を低減すべく、ＳｉやＡｌ等の非磁性元素の添加による鋼板の比抵抗の増大や板厚を薄くする等の対策が講じられている。ところが、このような非磁性元素による合金量を増やすことは鋼板の飽和磁化の低下を招く。このため、特許文献１には、高周波鉄損低減と高磁束密度とを両立する手法として、板厚方向のＳｉ濃度勾配を制御するＳｉ傾斜磁性材料が提案されている。
特許第４６７７９５５号公報
　しかしながら、Ｓｉ傾斜磁性材料を励磁周波数が数ｋＨｚの電気機器の鉄心材料として使用すると、渦流損は低減されるものの、先に述べたようなモータ鉄損低減を意図した電流進角制御を適用するモータでは損失改善効果が十分ではない。このような課題は、特に小型化が志向され、電源がバッテリーから供給されるような高速モータにおいては致命的である。鉄心の磁束密度レベルを電流進角制御によって制御するためには大きな磁化力を得る必要がある。つまり、モータ巻線に大きな電流を流すかコイルの巻き数を増大させる必要がある。しかしながら、電流を大きくすると巻線での損失である銅損が増大し、モータ効率が劣化する。また、コイルの巻き数を増大させた場合、モータのロータ磁石による逆起電圧が高まり、高速回転での駆動が難しくなる。このように、限られた電源条件において高効率と小型高速を達成するモータには課題があり、さらにはこのようなモータに適した鉄心材料は見いだされていない。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、最大回転数より低い回転数での駆動時に鉄損を低減して高効率化及び小型高速化が可能なモータを提供することにある。
　本発明の発明者らは、上記の課題を踏まえ高速モータに適した電磁特性をもつ鉄心材料について鋭意検討を重ねた。その結果、低鉄損だけでなく磁界変化に対する磁束密度の急峻な変化をもつ鉄心材料がモータの高効率化及び小型高速化に有効であることを見出した。なお、本明細書中において、“高速モータ”とは、鉄心の励磁条件の基本成分の最大周波数が１０００Ｈｚを超えるモータのことを意味する。
　本発明に係るモータは、最大回転数より低い回転数での駆動時に鉄心の磁束密度を下げるモータ駆動制御を行うことが可能なモータであって、前記モータのコア材料である鋼板が、質量％で、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：２．０％以上７．０％以下、Ａｌ：２．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上１．０％以下、Ｓ：０．００５％以下、及びＮ：０．００５％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物の組成であり、磁界変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度の変化ΔＢが０．５０Ｔ以上となる磁束密度変化領域を有し、且つ、板厚が０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲内にあり、且つ、１０００Ｈｚ－１．０Ｔにおける渦流損が全鉄損の０．５５以下であることを特徴とする。
　本発明に係るモータは、上記発明において、前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｐ：０．０１％以上０．１％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．１％以下、Ｓｂ：０．００１％以上０．１％以下、Ｍｏ：０．００１％以上０．０１％以下の中から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする。
　本発明に係るモータは、上記発明において、前記鋼板の表面のＳｉ濃度と前記鋼板の中心部のＳｉ濃度の差が０．５％以上４．０％以下の範囲内にあり、前記鋼板の飽和磁束密度Ｂｓが２．０Ｔ以上であることを特徴とする。
　本発明に係るモータは、上記発明において、前記磁束密度変化領域が、１Ｔ以上の磁束密度を含む領域に存在することを特徴とする。
　本発明によれば、最大回転数より低い回転数での駆動時に鉄損を低減して高効率化及び小型高速化が可能なモータを提供することができる。
図１は、鋼板の外部磁界に対する磁束密度の関係の一例を示す図である。 図２は、２極－３相ブラシレスＤＣモータの構成例を示す模式図である。
　以下、本発明に係るモータのコア材料である鋼板の要件とその限定理由について説明する。なお、本発明に係るモータの形式は磁石モータであれば特に制限はない。また、以下の説明において、成分添加量について単に「％」と示したものは「質量％」を意味する。
〔Ｃ：０．０１０％以下〕
　鋼板にＣを過度に添加するとモータのヒステリシス損が劣化するため、Ｃの含有量は０．０１０％以下とする。
〔Ｓｉ：２．０％以上７．０％以下〕
　Ｓｉは、鋼板の比抵抗を増大させてモータの渦流損を低減するのに有効な添加元素である。しかしながら、鋼板にＳｉを過度に添加すると、モータコアとして加工することが困難となるだけでなく鋼板の飽和磁束密度が低下する。このため、Ｓｉの含有量は、２．０％以上７．０％以下の範囲内とする。なお、Ｓｉを４．０％以上添加すると、鋼板の圧延性が損なわれるので、例えば冷延加工後に化学気相浸珪法を用いてＳｉを追加で添加してもよい。さらに、この場合、鋼板の中心層と表面層のＳｉ濃度差が０．５％以上４．０％以下の範囲内にあり、且つ、飽和磁束密度Ｂｓが２．０Ｔ以上を示すようにＳｉを添加することにより、渦流損を低減しながらもモータ体格を小型化でき有利である。
〔Ａｌ：２．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上１．０％以下〕
　Ａｌ，Ｍｎは、鋼板の比抵抗を増大させてモータの渦流損を低減するのに有効な元素である。しかしながら、Ａｌ，Ｍｎを過度に添加すると粒成長性に悪影響をもたらし、モータのヒステリシス損が劣化する。このため、Ａｌの含有量は２．０％以下、Ｍｎの含有量は０．０５％以上１．０％以下の範囲内とする。
〔Ｓ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、残部はＦｅ及び不可避的不純物〕
　Ｓ，Ｎは、過度に添加すると析出物の生成によって粒成長性を阻害し、モータのヒステリシス損の増大を招く。このため、Ｓ及びＮの含有量は共に０．００５％以下とし、残部はＦｅ及び不可避的不純物とする。
〔Ｐ：０．０１％以上０．１％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．１％以下、Ｓｂ：０．００１％以上０．１％以下、Ｍｏ：０．００１％以上０．０１％以下の中から選ばれる１種以上〕
　上記の組成に加えて、Ｐ：０．０１％以上０．１％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．１％以下、Ｓｂ：０．００１％以上０．１％以下、Ｍｏ：０．００１％以上０．０１％以下の中から選ばれるいずれか１種以上を含有することで鋼板の磁束密度を向上させることが可能であり、添加することが望ましい。但し、いずれの元素の過度の添加は鋼板の製造性や磁気特性を劣化させる。
〔磁界変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度の変化ΔＢが０．５０Ｔ以上〕
　磁界変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度の変化ΔＢが０．５０Ｔ以上となる急峻な磁束密度変化を持つ鋼板は、バッテリー駆動等の電源(電圧、電流、あるいはその両方)に制限があるモータの駆動時における磁束密度の制御を容易にさせる。
　例えば図１に鋼板の外部磁界Ｈに対する磁束密度Ｂの関係の一例を示す。発明例（曲線Ｌ１）では、点Ａから点Ｂにかけての外部磁界Ｈの変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度Ｂの変化ΔＢが０．５０Ｔ以上ある。これに対して、比較例（曲線Ｌ２）では、外部磁界Ｈの変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度Ｂの変化ΔＢが０．５０Ｔ以上の領域が存在しない。ここで、例えば磁石による励磁磁束密度を点Ａの磁束密度近傍で設計すると、発明例では、鉄心の磁束密度を点Ｂの磁束密度まで低下させる電流制御を行うのに必要な磁化力は５０Ａ／ｍとなる。これに対して、比較例では、点Ａの磁束密度と同じ磁束密度から点Ｂの磁束密度と同じ磁束密度まで鉄心の磁束密度を低下させるためには１４０Ａ／ｍの磁化力が必要となる。しかしながら、電源に制限がある場合には、実際にはそれほど強い磁化力が得られないので、磁束密度を低減できず、結果として電流制御によるモータ鉄損低減効果が得られなくなる。
　以上の理由から、本発明に係るモータのコア材料に用いる鋼板は、磁界変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度の変化ΔＢが０．５０Ｔ以上となる急峻な磁束密度変化領域を有する。さらに、この急峻な磁束密度変化領域が１Ｔ以上の磁束密度を含む領域に存在すれば、以上のような電流制御を達成しながらも鉄心の磁束密度を高く維持できるため、モータを小型化することができる。
〔板厚：０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下〕
　鋼板の板厚を低減することはモータの渦電流を低減させるのに有効であるが、鋼板の板厚が薄いほど製造コストやモータコアの形成にコストの増大を招く。このため、鋼板の板厚は、０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲内とする。
〔１０００Ｈｚ－１．０Ｔにおける渦流損が全鉄損の０．５５以下〕
　小型高速モータにおける励磁周波数は数百～１０ｋＨｚ程度であり、さらに実際のモータ駆動ではインバータによるＰＷＭ励磁等によって高周波での鉄損が重要となる。このような高周波での損失は渦流損が支配的になるため、１０００Ｈｚ－１．０Ｔにおける渦流損がヒステリシス損より小さくない場合、鉄心で生じる損失が大きく、モータの効率を損なうだけでなく、発熱を避けるためにモータ体格を大型化しなければならない。このため、１０００Ｈｚ－１．０Ｔにおける渦流損は全鉄損の０．５５以下とする。なお、ここで規定する渦流損とは、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０－１に規定されている方法で測定された磁気特性に対して、いわゆる２周波法により計算したものとする。但し、モータコアが磁気的に閉じている形状であれば、１次巻線および２次巻線を施しリングコアとして測定した磁気特性を用いてもよく、いずれかの磁気特性が上記規定を満足すればよい。
　本発明に係るモータのコア材料に用いる鋼板としては、上記の要件を満たしている鋼板を選択すればよいが、上記の要件を満たすような鋼板の製造方法の望ましい条件は以下の通りである。
　鋼スラブの熱間圧延条件としては、特に限定は無く公知の方法で行えばよいが、省エネルギーの観点からスラブ加熱温度は１２５０℃以下であることが望ましく、熱延鋼板の仕上厚は２．０ｍｍ以下とすることが望ましい。これは、最終仕上厚が０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲内にあり冷延の圧下率が高いと、再結晶後の集合組織中で磁化に不利な（１１１）結晶面が増えてしまうためである。但し、中間焼鈍を挟んで冷延を２回行う場合はこの限りではない。熱間圧延後、必要に応じて焼鈍処理を施した後、０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の板厚に鋼板を冷間圧延する。その後、Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気酸化性を０．０１０以下に制御した雰囲気として９００℃以上１２５０℃以下の温度域で均熱保持する仕上焼鈍を施す。ここで、６００℃以上９００℃以下の温度域での加熱速度を２５℃／ｓ以上とすることで集合組織を改善し優れた磁気特性が得られる。加熱速度は好ましくは１００℃／ｓ以上、さらに好ましくは２００℃／ｓ以上である。さらに、仕上焼鈍において化学気相浸珪法によって１２００℃以上で鋼中Ｓｉ濃度／分布を制御することによりさらに優れた磁気特性が得られる。以上のような各製造条件を適宜調整することで、本発明に係るモータのコア材料である鋼板を製造できる。なお、モータコアを形成するに当たっては、打抜きやワイヤカットなどの手法がある。いずれの手法でも要件を満たしていれば本発明の効果は得られるが、打抜きによるコア材料への歪導入はコア材料の磁化特性に影響を与えることが知られているので、打抜きの手法を用いた場合には歪取り焼鈍を施すことが望ましい。
　以下の表１に示した成分の鋼スラブ（鋼記号Ａ～Ｆ）を１２００℃に加熱した後、熱間圧延によって板厚１．８ｍｍの熱延鋼板とした。引き続き、１０００℃×３０ｓの焼鈍処理を施した後、冷間圧延によって０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の板厚に仕上げた。さらに、仕上焼鈍を以下の表２に示す条件（実験番号１～１３）で行った結果、以下の表２に示す磁気特性（ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する最大磁束密度変化ΔＢ（Ｔ）及びＷ１０／１００における渦流損比率）が得られた。磁気特性は、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０－１に規定されている方法で測定した。さらに、同様に冷間圧延まで施した冷延鋼板に対し、仕上焼鈍において化学気相浸珪法によって１２００℃で四塩化珪素雰囲気下で浸珪処理を施したものについて処理時間と磁気特性を以下の表３に示す。なお、浸珪処理を施した実験条件については、浸珪処理によってＳｉ及びＣの濃度に変化が生じるので、処理後の成分値も併せて示した。それ以外の条件では、鋼スラブの成分と鉄心に用いる鋼板の成分は同じであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２，３に示す鋼板を用いて鉄心を作製しモータの効率を評価した。評価対象のモータは図２に形状寸法を示した２極－３相ブラシレスＤＣモータ(駆動電圧２５．２Ｖ)である。鉄心は積層厚１５ｍｍとし、積層した鋼板を含侵法で接着した。モータの効率は、最大回転数より低い駆動条件としての駆動条件Ａ（５００００ｒｐｍ－１０ｍＮｍ－電流進角３０ｄｅｇの正弦波駆動）及び最大回転数での駆動条件としての駆動条件Ｂ（８５０００ｒｐｍ－２５Ｎｍ－電流進角０ｄｅｇの正弦波駆動）で評価した。評価結果を以下の表４に示す。表４に示すように、磁界変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度の変化ΔＢが０．５０Ｔ以上となる急峻な磁束密度変化領域を有し、１０００Ｈｚ－１．０Ｔにおける渦流損が全鉄損の０．５５以下となる発明例では、駆動条件Ａ，Ｂ共にモータ効率に優れ、平均のモータ効率が８５％を超えるものとなった。これに対して、上記の条件を満たさない比較例では、駆動条件Ａ，Ｂのいずれか又は両方におけるモータ効率が発明例に対し劣位であり、平均のモータ効率は８５％に満たなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　本発明によれば、最大回転数より低い回転数での駆動時に鉄損を低減して高効率化及び小型高速化が可能なモータを提供することができる。

Claims (4)

  1. 　最大回転数より低い回転数での駆動時に鉄心の磁束密度を下げるモータ駆動制御を行うことが可能なモータであって、
    　前記モータのコア材料である鋼板が、
    　質量％で、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：２．０％以上７．０％以下、Ａｌ：２．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上１．０％以下、Ｓ：０．００５％以下、及びＮ：０．００５％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物の組成であり、
    　磁界変化ΔＨ＝５０Ａ／ｍに対する磁束密度の変化ΔＢが０．５０Ｔ以上となる磁束密度変化領域を有し、且つ、板厚が０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲内にあり、且つ、１０００Ｈｚ－１．０Ｔにおける渦流損が全鉄損の０．５５以下であること
    　を特徴とするモータ。
  2. 　前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｐ：０．０１％以上０．１％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．１％以下、Ｓｂ：０．００１％以上０．１％以下、Ｍｏ：０．００１％以上０．０１％以下の中から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
  3. 　前記鋼板の表面のＳｉ濃度と前記鋼板の中心部のＳｉ濃度の差が０．５％以上４．０％以下の範囲内にあり、前記鋼板の飽和磁束密度Ｂｓが２．０Ｔ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
  4. 　前記磁束密度変化領域が、１Ｔ以上の磁束密度を含む領域に存在することを特徴とする請求項１～３のうち、いずれか１項に記載のモータ。
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