CN116806406A - 旋转电机、定子的铁芯和转子的铁芯的组、旋转电机的制造方法、定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法、定子和转子的制造方法、以及无取向性电磁钢板的组 - Google Patents

Abstract

该旋转电机具有定子、转子、以及收纳所述定子和所述转子的壳体，满足以下条件1和条件2的至少一个。条件1…用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率为式(1)：A＞B。条件2…用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^－6～9.0×10^－6m²/sW/(m·K)，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^－6～8.5×10^－6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率为式(3)：A1＞B1。

Description

旋转电机、定子的铁芯和转子的铁芯的组、旋转电机的制造方 法、定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的 制造方法、定子和转子的制造方法、以及无取向性电磁钢板 的组

技术领域

本公开涉及旋转电机、定子的铁芯和转子的铁芯的组、旋转电机的制造方法、定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法、定子和转子的制造方法、以及无取向性电磁钢板的组。

本申请基于2021年3月31日于日本申请的特愿2021-061620号以及2021年6月4日于日本申请的特愿2021-094807号来主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

已知改善定子铁芯被收纳于壳体的电机的特性的各种技术。例如，专利文献1中记载了以下内容：由卷绕于定子铁芯的齿部的线圈产生的热量经由定子铁芯从沿着定子铁芯的外周配置的壳体向大气、或向在冷却套中通水的冷却水散热。进而，非专利文献1中记载了以下内容：在搭载于车辆的电动机中，在经常使用爬坡时等高转矩区域而铜损占主导的状态下，到壳体为止的热传导路径长的线圈端部的温度上升成为限制电机的输出的主要原因。

非专利文献2和非专利文献3中记载了以下技术：为了抑制线圈端部的温度上升，通过润滑动力电动部和轴承等的ATF(Automatic Transmission Fluid：自动变速器液)来冷却电机，改善线圈端部的散热特性。

另外，已知通过对实施了冲裁加工和刮削加工等各种成型加工的钢板进行层叠而成型定子铁芯的各种技术。例如，专利文献1记载了如下技术：对实施了冲裁加工的端面实施每一次除去相当于被加工板材的板厚的5～25％的区域的刮削加工，除去相当于被加工板材的板厚的40～60％的区域。根据专利文献1所记载的技术，通过除去相对于被加工板材的板厚相当于规定的比例的区域，不必对旋转电机铁芯进行退火，就能够得到低铁损的旋转电机铁芯。但是，在除去相当于规定的比例的区域时，不可避免地造成若干成品率降低。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特许第5598062号公报

非专利文献

非专利文献1：“关于HV驱动用电机的高输出密度化的研究”，神谷宗宏，博士论文，2008年

非专利文献2：“使用了混合电动车(HEV)的ATF的电机冷却结构的热解析”，鬼丸贞久、松井启仁、田口知成、大高健二、市冈英二、水谷龙彦，汽车技术会，学术演讲会前刷集，No.68-06，P.19-24，2006

非专利文献3：“用于FWD运动型多用途车辆的新混合动力变速器的开发”，Hata,H.、Kojima,M.、Watanabe,H.、Mizutani,T.et al.，SAE技术论文2005-01-0272，2005

发明内容

发明要解决的技术问题

在电机中因铁损及铜损等而温度上升时，产生绝缘破坏的发生、磁石的退磁以及铜损增加等各种不良情况的可能性变高，因此绕组和定子铁芯等优选被高效地冷却。由于定子铁芯的热导率或热扩散率比空气的热导率或热扩散率高，因此在绕组和定子铁芯等产生的热量的大部分经由定子铁芯向电机的外部散发。在定子铁芯被收纳于壳体的电机中，由于在绕组和定子铁芯等中产生的热量的大部分经由壳体散发，因此优选定子铁芯与壳体之间的热传导特性良好。

另一方面，转子的热导率或热扩散率较低时，由于温度上升而铁损降低，因此从该观点出发，优选热导率或热扩散率低。不存在有效利用这些热导率或热扩散率的特性的电机。

因此，本发明的目的在于提供一种技术，其通过提高具有铜线的定子的热导率或热扩散率来防止铜损的增加，转子降低热导率或热扩散率而进行由发热带来的铁损降低，由此提高定子铁芯与壳体之间的热传导特性或热扩散特性，并且提高电机的效率。

用于解决技术问题的技术手段

本发明为了解决上述技术问题，其主旨如下：

(1)本发明的第一方案是一种旋转电机，其具有定子、转子、以及收纳所述定子和所述转子的壳体，

满足以下条件1和条件2的至少一个：

条件1…用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率为式(1)：A＞B的关系条件2…用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^-6～9.0×10^-6m²/sW/(m·K)，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10-6～8.5×10-6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率为式(3)：A1＞B1的关系。

(2)在上述(1)所记载的旋转电机中，也可以满足所述条件1。

(3)在上述(1)所记载的旋转电机中，也可以满足所述条件2。

(4)在上述(1)～(3)的任意一项所记载的旋转电机中，用于所述定子的铁芯和所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的化学组成也可以由以质量％计的C：0.0100％以下、Si：2.6％以上4.5％以下、Mn：0.1％以上3.0％以下、P：0.15％以下、S：0.0030％以下、N：0.0040％以下、Al：0.1％以上2.0％以下、从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、Cr：0～0.400％、Ni：0～5.0％、Cu：0～5.0％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.0100％、稀土类元素(REM)：0～0.010％、B：0～0.0050％、Ti：0.0030％以下、O：0.0200％以下、以及剩余部分：Fe及杂质构成。

(5)在上述(4)所记载的旋转电机中，也可以是，用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的以下式(2)的值低于用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的式(2)的值。

式(2)：9.9+12.4×Si(质量％)+6.6×Mn(质量％)+10.0×Al(质量％)

(6)在上述(4)或(5)所记载的旋转电机中，所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计也可以含有P：小于0.03％。

(7)在上述(4)～(6)的任意一项所记载的旋转电机中，也可以是，所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计含有Cr：0.001～0.400％，并满足式(4)。

式(4)：Cr(质量％)×O(质量％)＜8.0×10^-5

(8)在上述(1)～(7)的任意一项所记载的旋转电机中，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的晶体粒径也可以小于80μm。

(9)本发明的第二方案是用于上述(1)～(8)的任意一项所记载的旋转电机的定子的铁芯和转子的铁芯的组。

(10)本发明的第三方案是使用上述(9)所记载的定子的铁芯和转子的铁芯的组来制造旋转电机的旋转电机的制造方法。

(11)本发明的第四方案是上述(1)所记载的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法，其在通过包含制钢、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火的工序制造无取向性电磁钢板时，以满足式(1)：A＞B和式(3)：A1＞B1的至少一个的方式设定2种所述最终退火的退火温度，将所述转子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度设为600℃～900℃，且低于所述定子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度，所述无取向性电磁钢板的化学组成由以质量％计的C：0.0100％以下、Si：2.6％以上4.5％以下、Mn：0.1％以上3.0％以下、P：0.15％以下、S：0.0030％以下、N：0.0040％以下、Al：0.1％以上2.0％以下、从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、Cr：0～0.400％、Ni：0～5.0％、Cu：0～5.0％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.0100％、稀土类元素(REM)：0～0.010％、B：0～0.0050％、Ti：0.0030％以下、O：0.0200％以下、以及剩余部分：Fe及杂质构成。

(12)在上述(11)所记载的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法中，也可以满足所述式(1)。

(13)在上述(11)所记载的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法中，也可以满足所述式(3)。

(14)在上述(11)～(13)的任意一项所记载的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法中，所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计也可以含有P：小于0.03％。

(15)在上述(11)～(14)的任意一项所记载的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法中，所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计也可以含有Cr：0.001～0.400％。

(16)本发明的第五方案是上述(1)所记载的旋转电机的定子和转子的制造方法，其通过包含制钢、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火的工序制造无取向性电磁钢板，从得到的无取向性电磁钢板冲裁出用于定子的原材料和用于转子的原材料并层叠，以满足式(1)：A＞B和式(3)：A1＞B1的至少一个的方式仅对所述定子进行去应力退火，所述无取向性电磁钢板的化学组成由以质量％计的C：0.0100％以下、Si：2.6％以上4.5％以下、Mn：0.1％以上3.0％以下、P：0.15％以下、S：0.0030％以下、N：0.0040％以下、Al：0.1％以上2.0％以下、从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、Cr：0～0.400％、Ni：0～5.0％、Cu：0～5.0％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.0100％、及稀土类元素(REM)：0～0.010％、B：0～0.0050％、Ti：0.0030％以下、O：0.0200％以下、以及剩余部分：Fe及杂质构成。

(17)在上述(16)所记载的旋转电机的定子和转子的制造方法中，也可以满足所述式(1)。

(18)在上述(16)所记载的旋转电机的定子和转子的制造方法中，也可以满足所述式(3)。

(19)在上述(16)～(18)的任意一项所记载的旋转电机的定子和转子的制造方法中，所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计也可以含有P：小于0.03％。

(20)在上述(16)～(19)的任意一项所记载的旋转电机的定子和转子的制造方法中，所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计也可以含有Cr：0.001～0.400％。

(21)本发明的第六方案是用于旋转电机的铁芯原材料的无取向性电磁钢板的组，

满足以下条件1和条件2的至少一个：

条件1…定子用的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，转子用的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率为式(1)：A＞B的关系条件2…所述定子用的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^-6～9.0×10^-6m²/sW/(m·K)，所述转子用的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^-6～8.5×10^-6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率为式(3)：A1＞B1的关系。

(22)在上述(21)所记载的无取向性电磁钢板的组中，也可以满足所述条件1。

(23)在上述(21)所记载的无取向性电磁钢板的组中，也可以满足所述条件2。

(24)在上述(21)～(23)的任意一项所记载的无取向性电磁钢板的组中，化学组成也可以由以质量％计的C：0.0100％以下、Si：2.6％以上4.5％以下、Mn：0.1％以上3.0％以下、P：0.15％以下、S：0.0030％以下、N：0.0040％以下、Al：0.1％以上2.0％以下、从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、Cr：0～0.400％、Ni：0～5.0％、Cu：0～5.0％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.0100％、稀土类元素(REM)：0～0.010％、B：0～0.0050％、Ti：0.0030％以下、O：0.0200％以下、以及剩余部分：Fe及杂质构成。

发明效果

根据本发明，能够提高定子铁芯与壳体之间的热传导特性，并且能够提高电机效率。

附图说明

图1是实施例中使用的电机的局部俯视图。

具体实施方式

以下对本发明的优选的实施方式进行详细说明。此外，只要没有特别说明，则针对数值a和数值b，“a～b”这一表述是指“a以上b以下”。在相关的表述中，仅对数值b标注有单位的情况下，该单位也适用于数值a。

本发明的第一实施方式是具备以下构成的旋转电机。

一种旋转电机，其特征在于，具有定子、转子、以及收纳定子和转子的壳体，用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率满足式(1)：A＞B的关系式。

另外，本发明的第一实施方式也包括用于该旋转电机的定子的铁芯和转子的铁芯的组。

另外，本发明的第一实施方式包括使用上述定子的铁芯和转子的铁芯的组来制造旋转电机的旋转电机的制造方法。

以下，具体说明本实施方式的旋转电机。

本实施方式的旋转电机至少具有定子、转子、以及收纳定子和转子的壳体。定子、转子以及壳体，关于它们的形状、构成没有特别限定，除了后面说明的构成(例如热导率、热扩散率)之外，还包括通常的形状、构成。

在本实施方式中，用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板具有12～35W/(m·K)的热导率A，用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板具有10～33W/(m·K)的热导率B，且二者的热导率满足式(1)：A＞B的关系(条件1)。在此，热导率是热流密度相对于温度梯度之比。

在本实施方式中，用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板和用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率能够通过以下方法测定。

热导率的测定使用从旋转电机将定子铁芯、转子铁芯分解成多个铁芯原材料而得到的试样，如以下这样实施。此外，在本申请中，热导率是指构成旋转电机的铁芯的无取向性电磁钢板的面内方向的室温下的热导率。另外，在无取向性电磁钢板在表面具有绝缘覆膜的情况下，在存在绝缘覆膜的状态下进行测定。

热导率不进行直接测定，通过以下式求出。

热导率＝热扩散率×比热×密度

热扩散率通过激光闪光法求出。具体而言，使用京都电子工业(株)制激光闪光法热物性测定装置LFA-502在大气中进行测定。此时的试样形状为的圆盘状，在测定时不重叠该试样而在1张钢板的状态下进行测定。

比热通过差示扫描型量热仪法(DSC法)求出。具体而言，使用NETZSCH公司制DSC3500 Sirius在Ar气氛中进行测定。气氛气体的流量设为50mL/分。此时的试样形状为的圆盘状，在测定时层叠2张该试样进行测定。

密度通过由热扩散率测定用的试样的质量除以体积而求出。此时，热扩散率测定用的试样的厚度用测微计求出。

用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)的范围。若热导率A小于12W/(m·K)，则定子的温度上升，导致铜损增加，另外，若超过35W/(m·K)，则为了实现需要减少合金量，因此导致铁损增加。热导率A优选为15～33W/(m·K)的范围、进一步优选为17～26W/(m·K)的范围。

用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)的范围。若热导率B小于10W/(m·K)，则转子的发热经由空气等传递至定子，导致铜损增加，另外，若超过33W/(m·K)则转子自身难以发热，无法得到铁损降低效果。热导率B优选为12～30W/(m·K)的范围、进一步优选为15～24W/(m·K)的范围。

在本实施方式中，重要的是，在定子、转子分别用于铁芯的无取向性电磁钢板具有上述的热导率范围的同时，二者的热导率满足式(1)：A＞B的关系式。在二者的热导率处于式(1)：A＞B的关系的情况下，由于定子的热导率大于转子的热导率，因此定子的温度容易通过壳体等向外部释放，能够抑制电机的温度上升。同时，由于转子的热导率小于定子的热导率，因此转子与定子相比温度上升，转子所产生的铁损降低。通过这些效果，与以往相比电机效率上升。此外，更优选满足A＞1.003×B的关系式。

另一方面，在A＝B的情况下无法得到上述效果。另外，在二者的热导率处于A＜B的关系的情况下，定子的温度与转子相比更容易上升，不能抑制电机的温度上升。同时，由于转子的热导率大于定子的热导率，因此不能享受由转子的高温化带来的铁损降低效果。

此外，作为本发明的另一观点，也可以是以下构成：用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^-6～9.0×10^-6m²/sW/(m·K)，用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^-6～8.5×10^-6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率满足式(3)：A1＞B1的关系(条件2)。

即，通过满足条件1和条件2的至少一个，能够提高电机的效率。

用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^-6～9.0×10^-6m²/sW/(m·K)的范围。若热扩散率A1小于3.0×10^-6m²/sW/(m·K)，则定子的温度上升，导致铜损增加，另外，若超过9.0×10^-6m²/sW/(m·K)，则为了实现需要减少合金量，因此导致铁损增加。热扩散率A1优选为3.5×10^-6～8.5×10^-6m²/sW/(m·K)的范围、进一步优选为4.0×10^-6～8.0×10^-6m²/sW/(m·K)的范围。

用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^-6～8.5×10^-6m²/sW/(m·K)的范围。若热扩散率B1小于2.5×10^-6m²/sW/(m·K)，则转子的发热经由空气等传递至定子，导致铜损增加，另外，若超过8.5×10^-6m²/sW/(m·K)则转子自身难以发热，无法得到铁损降低效果。热扩散率B1优选为3.0×10^-6～8.0×10^-6m²/sW/(m·K)的范围、进一步优选为3.5×10^-6～7.5×10^-6m²/sW/(m·K)的范围。

重要的是，在定子、转子分别具有上述的热扩散率范围的同时，二者的热扩散率满足式(3)：A1＞B1的关系式。在二者的热扩散率处于式(3)：A1＞B1的关系的情况下，由于定子的热扩散率大于转子的热扩散率，因此定子的温度容易通过壳体等向外部释放，能够抑制电机的温度上升。同时，由于转子的热扩散率小于定子的热扩散率，因此转子与定子相比温度上升，转子所产生的铁损降低。通过这些效果，与以往相比电机效率上升。此外，更优选满足A1＞1.005×B1的关系式。

另一方面，在A1＝B1的情况下无法得到上述效果。另外，在二者的热扩散率处于A1＜B1的关系的情况下，定子的温度与转子相比更容易上升，不能抑制电机的温度上升。同时，由于转子的热扩散率大于定子的热扩散率，因此不能享受由转子的高温化带来的铁损降低效果。

此外，更优选的是，用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率满足式(1)：A＞B的关系(条件1)，并且

用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^-6～9.0×10^-6m²/sW/(m·K)，用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^-6～8.5×10^-6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率还满足式(3)：A1＞B1的关系(条件2)。在这种情况下，定子的热量更容易向外部释放。

上述的旋转电机的定子与转子的热导率或热扩散率的关系，例如能够通过控制用于定子和转子的无取向性电磁钢板的化学组成而得到。

即，特征在于，这些无取向性电磁钢板的化学组成如下：以质量％计，含有C：0.0100％以下、Si：2.6％以上4.5％以下、Mn：0.1％以上3.0％以下、P：0.15％以下、S：0.0030％以下、N：0.0040％以下、Al：0.1％以上2.0％以下、从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、Cr：0～0.400％、Ni：0～5.0％、Cu：0～5.0％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.0100％、稀土类元素(REM)：0～0.010％、B：0～0.0050％、Ti：0.0030％以下、O：0.0200％以下，以及剩余部分：Fe及杂质，且用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的以下式(2)的值低于用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的以下式(2)的值。

式(2)：9.9+12.4×Si(质量％)+6.6×Mn(质量％)+10.0×Al(质量％)

C：0.0100％以下

C作为杂质而含有。为了降低铁损，含量优选为0.0100％以下。上限更优选为0.0025％、进一步优选为0.0020％。

Si：2.6％以上4.5％以下

Si是提高钢板的强度的元素。另外，是增加电阻率的元素，为了降低铁损而含有。另外，对提高钢板的强度也有效。从该效果和防止饱和磁通密度的降低、钢的脆化的观点的出发，含量优选为2.6％～4.5％。下限更优选为2.8％、进一步优选为3.0％。上限更优选为4.2％、进一步优选为4.0％。

Mn：0.1％以上3.0％以下

由于Mn与Si、Al同样地具有增加电阻率的作用，因此为了降低铁损而含有。另外，也是提高钢板的强度的元素。从该效果和防止饱和磁通密度的降低、钢的脆化的观点的出发，含量优选为0.1％～3.0％。下限更优选为0.6％、进一步优选为0.8％。上限更优选为2.8％、进一步优选为2.5％。

P：0.15％以下

P是提高钢板的强度的元素。由于钢板的强度通过Si、Mn也能够提高，因此也可以不含有P。从防止钢板的脆化的观点的出发，含量优选为0.15％以下。上限更优选为0.08％、进一步优选为0.06％、进而优选为0.03％。

S：0.0030％以下

S作为杂质而含有。为了降低铁损，含量优选为0.0030％以下。上限更优选为0.0025％、进一步优选为0.0020％。

N：0.0040％以下

氮(N)是杂质。N使追加热处理后的磁特性降低。因此，N含量为0.0040％以下。N含量优选为0.0020％以下。

Al：0.1％以上2.0％以下

Al与Si同样地是增加电阻率的元素，为了降低铁损而含有。由于铁损降低的效果通过Si也能够得到，因此也可以不含有Al。从防止饱和磁通密度的降低的观点的出发，含量优选为2.0％以下。上限更优选为1.8％、进一步优选为1.5％。

从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％

Sn是使对于磁特性优选的晶体取向发达的元素。不需要含有Sn，含量的下限为0。即使微量也能够得到含有Sn的效果，但为了可靠地得到含有的效果，含量优选为0.01％以上、更优选为0.02％以上。从防止磁特性的劣化的观点出发，含量的上限优选为0.200％、更优选为0.100％。

Sb是使对于磁特性优选的晶体取向发达的元素。不需要含有Sb，含量的下限为0。即使微量也能够得到Sb含有的效果，但为了可靠地得到含有的效果，含量优选为0.01％以上、更优选为0.02％以上。从防止磁特性的劣化的观点出发，含量的上限优选为0.200％、更优选为0.100％。

Cr：0～0.400％

Cr是提高耐腐蚀性、高频特性的元素。不需要含有Cr，含量的下限为0。即使微量也能够得到Cr含有的效果，但为了可靠地得到含有的效果，含量优选为0.01％以上、更优选为0.02％以上。从产品成本的观点出发，含量的上限为0.400％、优选为0.300％、更优选为0.200％。

进而，如果Cr为0.001％以上，则能够提高转子和定子的热导率和热扩散率，因此更优选。

Ni：0～5.0％

Ni是提高钢板的电阻、降低铁损的元素。不需要含有Ni，含量的下限为0。即使微量也能够得到含有Ni的效果，但为了可靠地得到含有的效果，含量优选为0.01％以上、更优选为0.02％以上。从产品成本的观点出发，含量的上限为5.0％、优选为0.5％、更优选为0.4％。

Cu：0～5.0％

Cu是提高钢板的电阻、降低铁损的元素。不需要含有Cu，含量的下限为0。即使微量也能够得到含有Cu的效果，但为了可靠地得到含有的效果，含量优选为0.01％以上、更优选为0.02％以上。从产品成本的观点、防止钢的脆化的观点出发，含量的上限为5.0％、优选为0.5％、更优选为0.4％。

Ca：0～0.010％

Ca是使硫化物粗大化、改善热处理工序中的晶粒的生长性、有助于低铁损化的元素。不需要含有Ca，含量的下限为0。即使微量也能够得到含有Ca的效果，但为了可靠地得到含有的效果，含量优选为0.005％以上、更优选为0.0010％以上。从防止磁特性的劣化的观点出发，含量的上限为0.010％、优选为0.0050％、更优选为0.0030％。

Mg：0～0.0100％

Mg是通过促进晶粒的生长的作用而降低铁损的元素，并且是使夹杂物中的硫化物成为通过含有Mg而硬化的夹杂物、并提高疲劳强度的元素。为了得到该效果，考虑成本方面，含量优选为0～0.0100％。下限更优选为0.0005％、进一步优选为0.0010％。上限更优选为0.0040％、进一步优选为0.0030％。

稀土类元素(REM)：0～0.010％

稀土类元素(REM)是使硫化物粗大化、改善热处理工序中的晶粒的生长性、有助于低铁损化的元素。不需要含有稀土类元素(REM)，含量的下限为0。即使微量也能够得到含有稀土类元素(REM)的效果，但为了可靠地得到含有的效果，含量优选为0.005％以上、更优选为0.0010％以上。从防止磁特性的劣化的观点出发，含量的上限为0.010％、优选为0.0050％、更优选为0.0030％。

此外，REM是稀土金属(Rare Earth Metal)的简称，是指属于Sc、Y以及镧系的元素。

Ti：0.0030％以下

Ti是作为杂质含有的元素。Ti与钢基中的C、N、O等结合，形成TiC、TiN、Ti氧化物等微小析出物，阻碍退火中的晶粒的生长而使磁特性劣化，因此含量优选为0.0030％以下。上限更优选为0.0020％、进一步优选为0.0010％。由于不需要含有Ti，因此含量的下限为0。考虑精炼成本，也可以将下限设为0.0003％或0.0005％。

B：0～0.0050％

B以少量有助于热导率、热扩散率的增加。因此，也可以含有B。在得到上述效果的情况下，优选将B含量设为0.0001％以上。由于不需要含有B，因此含量的下限为0。

另一方面，若B含量超过0.0050％，则B的化合物阻碍退火时的晶粒生长，晶体粒径变得微细，成为铁损增加的主要原因。因此，B含量为0.0050％以下。

O：0.0200％以下

O与钢中的Cr结合，生成Cr₂O₃。该Cr₂O₃有助于热导率、热扩散率的增加。因此，也可以含有O。在得到上述效果的情况下，优选将O含量设为0.0010％以上。

另一方面，在O含量超过0.0200％的情况下，Cr₂O₃阻碍退火时的晶粒生长，晶体粒径变得微细，成为铁损增加的主要原因。因此，O含量为0.0200％以下。

另外，Cr和O优选是满足以下式(4)的含量。

式(4)：Cr(质量％)×O(质量％)＜8.0×10^-5

在不满足式(4)的情况下，Cr₂O₃阻碍退火时的晶粒生长，晶体粒径变得微细，成为铁损增加的主要原因。因此，优选满足式(4)。

化学组成的剩余部分是Fe及杂质。杂质是指原材料中含有的成分或在制造的过程中混入的成分，且并非有意地在钢板中含有的成分。

上述母材钢板的化学成分通过一般的分析方法进行测定即可。例如，钢成分使用ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry：电感耦合等离子体原子发射光谱法)进行测定即可。此外，C和S使用燃烧-红外线吸收法，N使用惰性气体熔融-热导法，O使用惰性气体熔融-非分散型红外线吸收法即可。

第一实施方式的旋转电机的定子和转子是具有上述化学组成的无取向性电磁钢板，其特征在于，用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的以下式(2)的值低于用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的以下式(2)的值。

式(2)：9.9+12.4×Si(质量％)+6.6×Mn(质量％)+10.0×Al(质量％)

式(2)的值与所得到的无取向性电磁钢板的热导率(或热扩散率)密切相关。即，式(2)是无取向性电磁钢板的室温下的电阻值估算。关于金属，导电及热传导(或热扩散)均由自由电子承担，这二者相关。将该关系进行公式化的是威德曼-弗朗兹定律，该定律意味着在同一温度时热导率(或热扩散率)与电阻值成反比。

因此，通过控制用于定子和转子的无取向性电磁钢板的化学组成，使用于定子的铁芯的无取向性电磁钢板的式(2)的值低于用于转子的铁芯的无取向性电磁钢板的式(2)的值，能够更可靠地得到二者的热导率的式(1)：A＞B的关系。

在第一实施方式中，使用上述的转子和定子来制造旋转电机。由此，能够使定子、转子的双方具有良好的磁特性，提高电机效率。

本发明的第二实施方式是用于第一实施方式中说明的旋转电机的转子用无取向性电磁钢板和定子用无取向性电磁钢板的制造方法。第一实施方式的旋转电机的定子与转子的热导率或热扩散率的关系，能够通过对用于定子和转子的无取向性电磁钢板的制造工序中的最终退火温度进行控制而得到。

即，在通过包含制钢、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火的工序制造无取向性电磁钢板时，以满足式(1)：A＞B或式(3)：A1＞B1的方式设定2种所述最终退火的退火温度，将转子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度设为600℃～900℃，且低于定子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度，由此能够得到第一实施方式中说明的旋转电机的定子与转子的热导率或热扩散率的关系，上述无取向性电磁钢板的化学组成由以质量％计的C：0.0100％以下、Si：2.6％以上4.5％以下、Mn：0.1％以上3.0％以下、P：0.15％以下、S：0.0030％以下、N：0.0040％以下、Al：0.1％以上2.0％以下、从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、Cr：0～0.400％、Ni：0～5.0％、Cu：0～5.0％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.0100％、稀土类元素(REM)：0～0.010％、B：0～0.0050％、Ti：0.0030％以下、O：0.0200％以下、以及剩余部分：Fe及杂质构成。

因此，得到：

定子用的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，转子用的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率满足式(1)：A＞B的关系的无取向性电磁钢板的组，或

定子用的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^-6～9.0×10^-6m²/sW/(m·K)，转子用的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^-6～8.5×10^-6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率满足式(3)：A1＞B1的关系的无取向性电磁钢板的组。

本发明的第二实施方式的制造方法是通过包含制造、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火、以及根据需要进行的表皮光轧的工序进行制造的方法，关于所述最终退火以外的工序不进行特别规定，在各工序中可以采用以下这样的条件。

热轧的板坯加热温度可以是1000～1200℃的标准条件。其中，关于卷取温度，从热轧板的韧性的方面出发，优选为600℃以下、更优选为550℃以下。

关于热轧板的厚度，较薄的厚度有利于防止酸洗通板、冷轧通板时的裂纹、断裂，因此能够考虑热轧板的韧性和生产效率等适当调整。

关于热轧板退火，从磁性的观点出发，优选的是在900℃以上1100℃以下进行30秒以上，使冷轧前的晶体粒径晶粒生长至50～300μm程度。其中，由于热轧板的延展性降低，因此在考虑了成分和生产率的基础上决定条件即可。

关于冷轧后的最终退火，根据需要的热导率或热扩散率设定2种退火温度。将转子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度设为600℃～900℃，且低于定子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度。

最终退火温度与所得到的无取向性电磁钢板的热导率或热扩散率密切相关。即，若将转子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度设为比定子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度低的600℃～900℃的范围内，则转子的无取向性电磁钢板的晶体粒径变得微细，钢中的晶格缺陷(晶界)增加，热导率或热扩散率变低。因此，通过使用于转子的无取向性电磁钢板的最终退火温度低于定子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度，能够得到二者的热导率的式(1)：A＞B的关系或热扩散率的式(3)：A1＞B1的关系。

此外，为了提高强度和磁特性，转子用的无取向性电磁钢板的晶体粒径优选为小于80μm、更优选为小于70μm。晶体粒径在纵剖面组织照片中，使用在板厚方向和轧制方向上通过切断法测定的晶体粒径的平均值即可。作为该纵剖面组织照片，能够使用光学显微镜照片，例如使用以50倍的倍率拍摄的照片即可。

转子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度范围是600℃～900℃。若小于600℃，则在冷轧中产生的应变残留，钢板脆化，因此不优选。另外，若超过900℃，则晶体粒径变得粗大，热导率或热扩散率变高，因此不优选。转子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度的特别优选的范围是750℃～850℃。

第一实施方式的旋转电机的定子与转子的热导率或热扩散率的关系，在上述的用于定子和转子的无取向性电磁钢板的制造工序中，即使不特别控制最终退火温度，通过以下方式也能够得到：从通过通常的包含制钢、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火的工序制造得到的无取向性电磁钢板冲裁出用于定子的原材料和用于转子的原材料并层叠，以至少满足式(1)：A＞B或式(3)：A1＞B1的方式仅对定子进行去应力退火。

关于冲裁加工后仅对定子实施方式的去应力退火，为了释放冲裁应变，优选在700℃至900℃的温度范围内实施120分钟以上的退火。在通过表皮光轧赋予了应变的情况下，特别优选以高温且长时间进行退火。像这样，通过仅对定子适当地进行去应力退火，在去应力退火后的定子和转子中，能够得到式(1)：A＞B的关系或式(3)：A1＞B1的关系。

[实施例]

以下，使用实施例，进一步说明本发明的实施方式。

此外，实施例中使用的条件仅是用于确认该条件的一个条件例，本发明并不限定于该示例，不脱离本发明、只要达成本发明的目的，就能够采用各种条件。

图1是电机的部分俯视图。电机300是以电气学会D模型为基础制作的IPM电机。定子铁芯3的外径为转子302的外径为/>定子铁芯3的层叠高度为100mm。槽数为24槽。定子铁芯3通过热压配合固定于壳体301。转子302的外径为/>定子铁芯3的内径为/>转子302与定子铁芯3之间的间隙为0.5mm。另外，定子铁芯3的外径为(＝54mm+0.5mm×2+28.5mm×2)。定子铁芯为24槽，卷绕于定子铁芯的齿部的铜线的每一相的绕组数为35匝，转子磁体的磁通密度Br为1.25T。

在本实施例中，使波高值3A的绕组电流以相位角30度流动，求出以1500RPM的转速驱动60分钟时的电机产生的损耗作为电机损耗(W)。

(实施例1)

进行钢水的连续铸造，准备具有以下表1、表2所示的化学组成的250mm厚的板坯。接着，对上述板坯实施热轧，制作热轧板。此时的板坯在加热温度为1200℃，精轧中的精轧温度为850℃，卷绕时的卷绕温度为650℃，最终板厚为2.0mm。接着，在上述热轧板中，作为热轧板退火，以表1、表2所记载的温度进行1分钟的退火，通过酸洗除去氧化皮，进行冷轧至0.35mm厚。然后，以800℃进行30秒的最终退火。

接着，测定磁特性的铁损W15/50(最大磁通密度1.5T、频率50Hz时的铁损)。测定试样采集55mm见方的试样片，求出轧制方向和宽度方向的特性的平均值。磁测定使用能够测定依据JISC 2556(2015)所记载的电磁电路的55mm见方的试验片或更微小的试验片的装置进行测定。将测定结果示于表1、表2。另外，进行材料的热导率和热扩散率的测定。测定的方法通过上述的方法进行。

作为分别用于电机的定子、转子的原材料，分别准备了表1、表2所示的A～X的各原材料、以及具有大致相同的组成和相同的铁损且为热导率低的材料的A’～X’的材料。在A’～X’的材料中，使最终退火的退火温度高于A～X的各原材料的退火温度。在A～X中，晶体粒径为约30μm，在A’～X’中，晶体粒径为约40μm。

由这些原材料制作定子、转子的铁芯，并制作电机。表3、表4中表示用于定子、转子的原材料、式(1)～式(3)的成立/不成立、以及电机损耗。在作为发明例的电机中，与使用相同铁损原材料的其他电机(比较例)相比，电机损耗低。

此外，在比较例167～169中，原材料(W、W’)的铁损良好，但热导率、热扩散率偏离本申请的范围，在作为电机运转的情况下，热量积蓄，作为电机损耗变差。特别是，根据比较例168可知，即使式(1)和式(3)成立，在热导率、热扩散率偏离本申请的范围的情况下，作为电机损耗变差。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

(实施例2)

使用实施例1所示的原材料A、B、C、D、M的冷轧材料，以表5、表6所示的温度进行了30秒的最终退火。此外，将原材料A用于电机201～203和电机216～224，将原材料B用于电机204～206，将原材料C用于电机207～209，将原材料D用于电机210～212，将原材料M用于电机213～215。与实施例1同样地求出原材料的铁损、热导率、热扩散率、电机损耗。此外，最终退火温度为600℃的材料的平均晶体粒径为约20μm，最终退火温度为700℃的材料的平均晶体粒径为约25μm，最终退火温度为800℃的材料的平均晶体粒径为约30μm，最终退火温度为900℃的材料的平均晶体粒径为约65μm，最终退火温度为1000℃的材料的平均晶体粒径为约120μm。

作为发明例的电机203、206、209、212、215、218、221、224与使用相同成分的其他电机(比较例)相比，电机损耗低。

[表5]

/>

[表6]

(实施例3)

如表7所示，电机的定子、转子使用实施例1中使用的原材料A、B、C、D、M。由这些原材料通过加工对铁芯进行冲裁加工后，在表7所示的条件下进行去应力退火。此时，去应力退火以800℃退火2小时。关于进行去应力退火的条件，热电效率及铁损测定用的试样片也一并实施去应力退火。与实施例1同样地求出原材料的铁损、热导率、热扩散率、电机损耗。此外，未实施去应力退火的材料的平均晶体粒径为约30μm，实施了去应力退火的材料的平均晶体粒径为约120μm。

作为发明例的电机303、306、309、312、215与使用相同铁损原材料的其他电机(比较例)相比，电机损耗低。

[表7]

/>

附图标记说明

3定子铁芯

300电机

301壳体

302转子

Claims (24)

1.一种旋转电机，其特征在于，具有：

定子；

转子；以及

收纳所述定子和所述转子的壳体，

满足以下条件1和条件2的至少一个：

条件1…用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率为式(1)：A＞B的关系条件2…用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^－6～9.0×10^－6m²/sW/(m·K)，用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^－6～8.5×10^－6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率为式(3)：A1＞B1的关系。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

满足所述条件1。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

满足所述条件2。

4.如权利要求1至3的任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

用于所述定子的铁芯和所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的化学组成，由以质量％计的

C：0.0100％以下、

Si：2.6％以上4.5％以下、

Mn：0.1％以上3.0％以下、

P：0.15％以下、

S：0.0030％以下、

N：0.0040％以下、

Al：0.1％以上2.0％以下、

从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、

Cr：0～0.400％、

Ni：0～5.0％、

Cu：0～5.0％、

Ca：0～0.010％、

Mg：0～0.0100％、

稀土类元素(REM)：0～0.010％、

B：0～0.0050％、

Ti：0.0030％以下、

O：0.0200％以下、以及

剩余部分：Fe及杂质构成。

5.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

用于所述定子的铁芯的无取向性电磁钢板的以下式(2)的值低于用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的式(2)的值，

式(2)：9.9+12.4×Si(质量％)+6.6×Mn(质量％)+10.0×Al(质量％)。

6.如权利要求4或5所述的旋转电机，其特征在于，

所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计含有P：小于0.03％。

7.如权利要求4至6的任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计含有Cr：0.001～0.400％，并满足式(4)，

式(4)：Cr(质量％)×O(质量％)＜8.0×10^－5。

8.如权利要求1至7的任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

用于所述转子的铁芯的无取向性电磁钢板的晶体粒径小于80μm。

9.一种定子的铁芯和转子的铁芯的组，

其用于如权利要求1至8的任意一项所述的旋转电机。

10.一种旋转电机的制造方法，其特征在于，

使用如权利要求9所述的定子的铁芯和转子的铁芯的组来制造旋转电机。

11.一种如权利要求1所述的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，

在通过包含制钢、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火的工序制造无取向性电磁钢板时，以满足式(1)：A＞B和式(3)：A1＞B1的至少一个的方式设定2种所述最终退火的退火温度，将所述转子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度设为600℃～900℃，且低于所述定子用的无取向性电磁钢板的最终退火温度，

所述无取向性电磁钢板的化学组成，由以质量％计的C：0.0100％以下、

Si：2.6％以上4.5％以下、

Mn：0.1％以上3.0％以下、

P：0.15％以下、

S：0.0030％以下、

N：0.0040％以下、

Al：0.1％以上2.0％以下、

从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、

Cr：0～0.400％、

Ni：0～5.0％、

Cu：0～5.0％、

Ca：0～0.010％、

Mg：0～0.0100％、

稀土类元素(REM)：0～0.010％、

B：0～0.0050％、

Ti：0.0030％以下、

O：0.0200％以下、以及

剩余部分：Fe及杂质构成。

12.如权利要求11所述的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，

满足所述式(1)。

13.如权利要求11所述的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，

满足所述式(3)。

14.如权利要求11～13的任意一项所述的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，

所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计含有P：小于0.03％。

15.如权利要求11～14的任意一项所述的旋转电机的定子用无取向性电磁钢板和转子用无取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，

所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计含有Cr：0.001～0.400％。

16.一种如权利要求1所述的旋转电机的定子和转子的制造方法，其特征在于，

通过包含制钢、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火的工序制造无取向性电磁钢板，从得到的无取向性电磁钢板冲裁出用于定子的原材料和用于转子的原材料并层叠，以满足式(1)：A＞B和式(3)：A1＞B1的至少一个的方式仅对所述定子进行去应力退火，

所述无取向性电磁钢板的化学组成，由以质量％计的C：0.0100％以下、

Si：2.6％以上4.5％以下、

Mn：0.1％以上3.0％以下、

P：0.15％以下、

S：0.0030％以下、

N：0.0040％以下、

Al：0.1％以上2.0％以下、

从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、

Cr：0～0.400％、

Ni：0～5.0％、

Cu：0～5.0％、

Ca：0～0.010％、

Mg：0～0.0100％、及

稀土类元素(REM)：0～0.010％、

B：0～0.0050％、

Ti：0.0030％以下、

O：0.0200％以下、以及

剩余部分：由Fe及杂质构成。

17.如权利要求16所述的定子和转子的制造方法，其特征在于，

满足所述式(1)。

18.如权利要求16所述的定子和转子的制造方法，其特征在于，

满足所述式(3)。

19.如权利要求16～18的任意一项所述的旋转电机的定子和转子的制造方法，其特征在于，

所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计含有P：小于0.03％。

20.如权利要求16～19的任意一项所述的旋转电机的定子和转子的制造方法，其特征在于，

所述无取向性电磁钢板的化学组成以质量％计含有Cr：0.001～0.400％。

21.一种无取向性电磁钢板的组，是用于旋转电机的铁芯原材料的无取向性电磁钢板的组，其特征在于，

满足以下条件1和条件2的至少一个：

条件1…定子用的无取向性电磁钢板的热导率A为12～35W/(m·K)，转子用的无取向性电磁钢板的热导率B为10～33W/(m·K)，且二者的热导率为式(1)：A＞B的关系

条件2…所述定子用的无取向性电磁钢板的热扩散率A1为3.0×10^－6～9.0×10^－6m²/sW/(m·K)，所述转子用的无取向性电磁钢板的热扩散率B1为2.5×10^－6～8.5×10^－6m²/sW/(m·K)，且二者的热扩散率为式(3)：A1＞B1的关系。

22.如权利要求21所述的无取向性电磁钢板的组，其特征在于，

满足所述条件1。

23.如权利要求21所述的无取向性电磁钢板的组，其特征在于，

满足所述条件2。

24.如权利要求21～23的任意一项所述的无取向性电磁钢板的组，其特征在于，

化学组成由以质量％计的

C：0.0100％以下、

Si：2.6％以上4.5％以下、

Mn：0.1％以上3.0％以下、

P：0.15％以下、

S：0.0030％以下、

N：0.0040％以下、

Al：0.1％以上2.0％以下、

从Sn和Sb中选择的1种以上：0～0.200％、

Cr：0～0.400％、

Ni：0～5.0％、

Cu：0～5.0％、

Ca：0～0.010％、

Mg：0～0.0100％、

稀土类元素(REM)：0～0.010％、

B：0～0.0050％、

Ti：0.0030％以下、

O：0.0200％以下、以及

剩余部分：Fe及杂质构成。