JP2003274616A

JP2003274616A - 焼鈍コアの固定劣化抑制法

Info

Publication number: JP2003274616A
Application number: JP2002071266A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kaido; 力開道
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】コア焼鈍で向上した磁気特性がコア固定で劣
化することを抑制した電動機或は発電機用コアの固定劣
化抑制法を提供すること。【解決手段】電動機或は発電機に組み込まれる前のコ
アを、実際の固定状態と同等な状態で焼鈍し、その後、
電動機或は発電機に組み立て使用することを特徴とする
電動機或は発電機用コアの固定劣化抑制法。焼鈍する際
に、高い機械剛性を付与できる形状に成形する焼鈍を同
時に行うことが好ましい。【効果】本発明方法により、機器の高出力化および小
型軽量化が達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動機或は発電機に
使用される焼鈍コアの固定時の磁気特性劣化抑制法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動機或は発電機には界磁磁束を電機子
巻線に誘導するためコアが使用される。このコアは界磁
磁束を効率的に透すため高透磁率が求められ、また、エ
ネルギー問題やエネルギー節約のために低鉄損も求めら
れる。このために、コアには、高透磁率、低鉄損の磁性
材料が使用され、加工による磁性劣化を回復するために
は歪取り焼鈍が行われる。

【０００３】この様なコアを発電機や電動機に使用する
ためには、機器内でコアを固定する必要がある。電動機
或は発電機では、コアは圧入、焼き嵌め（または冷やし
嵌め）やボルト締めで固定したり、あるいは積層方向の
両側から当て板で抑え固定したりする。小型のコアでは
ケースなどに接着で固定される場合もある。しかし、コ
アを固定する際に、コアに応力が生じ、コアの透磁率が
低くなり、鉄損が増加する場合が多い。特に、コアを磁
性向上のために焼鈍すると、コア自身の磁気特性は向上
するが、コア剛性も低下し、そのため、焼鈍により向上
した磁気特性がコア固定により再び劣化する問題が生じ
ることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電動機或は
発電機用コアにおいてコア焼鈍で向上した磁気特性がコ
ア固定で劣化することを抑制し得る方法を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、（１）電動機或は発電機に組み込まれる前のコアを、実
際の固定状態と同等な状態で焼鈍し、その後、電動機或
は発電機に組み立て使用することを特徴とする電動機或
は発電機用の焼鈍コアの固定劣化抑制法。（２）電動機或は発電機に組み込まれる前のコアを、実
際の固定状態と同等な状態で焼鈍する際に、高い機械剛
性を付与できる形状に成形する焼鈍を同時に行い、その
後、電動機或は発電機に組み立て使用することを特徴と
する電動機或は発電機用の焼鈍コアの固定劣化抑制法。
にある。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明では、先ず、電動機或は発
電機に組み込まれる前のコアを、実際の固定状態と同等
な状態で焼鈍する。電動機或は発電機は、あらゆる種類
の電動機や発電機で、同期型、誘導型、直流機やスイッ
チト型、あるいは回転型やリニア型などすべての機種、
構造のものを示し、用途も問わない。電動機或は発電機
に使用されるコアの素材は、電磁鋼板、一般の鉄板、そ
の他の板状軟質磁性材料であるが、これ以外の、線状磁
性材料、棒状磁性材料も含まれる。コアは、一般的には
これらの板状軟質磁性材料を積層したものや一枚の板状
軟質磁性材料であるが、線状磁性材料を組み合わせたも
のも含まれる。また、板状や線状の軟質磁性材料を変形
加工したコアも含まれる。本発明の効果が期待できるな
らば、これら以外のコア、コア素材でも構わない。

【０００７】実際の固定状態とは、電動機或は発電機で
コア固定に使用される圧入、焼き嵌め（または冷やし嵌
め）やボルト締め、当て板固定、接着固定される状態で
あり、実際の固定状態と同等な状態とは、実際の固定状
態と同じ状態、及び固定方法が異なってもコアに加わる
応力が殆ど同じである状態をいう。

【０００８】本発明において、この実際の固定状態と同
等な状態で、コアへの付加応力およびそれによるコア変
形状態が維持された状態で焼鈍する必要がある。この場
合、実際に、コアを圧入、焼き嵌め（または冷やし嵌
め）、ボルト締め、当て板固定などする同じケース、固
定部品を用いて焼鈍するか、或は、同じ種類のケース、
固定部品を用いて焼鈍する。または、実際のコア固定状
態でのコア変形状態が実現できるならば、別の装置や治
具を用いても良い。本発明において、この実際の固定状
態と同等な状態で、コア変形状態が維持された状態で焼
鈍する目的は、焼鈍後、実際の電動機或は発電機にコア
を固定する場合、固定によるコア変形を生じ難くするた
めに、焼鈍で、焼鈍後の固定状態のコア変形状態に近づ
けておく為である。

【０００９】この焼鈍を行う場合に、高い機械剛性を付
与できる形状に成形する焼鈍を同時に行っても良く、ま
たは、高い機械剛性を付与できる形状に成形し、その成
形形状を維持して焼鈍を行っても良い。この焼鈍の後
に、上記の焼鈍を行った同じ状態（形状状態）で電動機
或は発電機内に固定し組み立てる。

【００１０】本発明で行う焼鈍は、打ち抜き加工や溶接
その他の加工により生じた歪みや応力を取り除く歪み取
り焼鈍や、コア素材用磁性材料の磁気特性を引き出すた
めに行われる磁性焼鈍を兼ねても良い。後者の磁性焼鈍
は、結晶粒径の拡大化や集合組織の最適化を行うもので
ある。

【００１１】本発明における高い機械剛性を付与できる
形状とは、コアを固定する応力に対してコアが変形し難
い形状であり、固定応力に対して変形し難い形状であれ
ばどのようなものでも良いが、例えば、応力方向に対し
て直交方向に溝や波がついている形状などがある。

【００１２】

【実施例】［実施例１］積層コア１を図１、図２に示さ
れる実際に圧入するケースと同じ形状の焼鈍治具（図１
の２，３，４，５で構成される。）に圧入し、両サイド
よりあて板６，７で積層方向に加圧状態で焼鈍し、その
後、その治具より取り出し、電動機のケースに圧入す
る。図２は図１のａ−ｂ断面図であり、図１はあて板７
をのぞいている場合の図２の上部よりみた略図である。
焼鈍治具は図１の２，３，４のように、三分割になって
おり、焼鈍する場合は外側から円形固定部材５で固定さ
れ、コアを取り出す場合は焼鈍治具を分割できるもので
ある。円形固定部材５と実際のモータケースは、熱膨張
係数、平均肉厚は殆ど同じで、また、コアを圧入する前
の図１の２，３，４の内径と実際のモータケース５の内
径は同じである。

【００１３】今回、電磁鋼板を打ち抜きカシメしてつく
られた積層コアで電動機を試作した。試作電動機は、
打ち抜きカシメされたままの積層コアを圧入したもの、
打ち抜きカシメした積層コアを焼鈍して圧入したも
の、本発明の方法を使用してつくられた積層コアを圧
入したものの３種類あり、この３種の電動機について、
鉄損を比較した。の鉄損に対して、の鉄損は８６
％、の鉄損は７８％であった。電動機ケースに固定せ
ず、固定応力がない状態のコアだけで評価すると、の
コアの鉄損に対して、は６５％、は６９％であり、
のように、従来の方法で、焼鈍したコアを用いて電動
機を作ると、コア固定の応力でコアの磁気特性の劣化が
大きいが、本発明の方法を用いると、コア固定によるコ
ア磁気特性の劣化が抑制されていることがわかる。

【００１４】［実施例２］コア１１のボルト固定状態
を、図３のように焼鈍固定部品１３、１４で上下より加
圧状態で押さえることにより、コア変形状態を実現し
て、加工歪解放のための焼鈍をする。固定する場合、焼
鈍固定部品１３のコア押さえ部１５は、実際にボルト１
６がコアに接する部分と同じ形状になっており、図４の
実際にコアを固定する状態と同じ固定状態を実現してい
る。また、焼鈍固定部品１４の部分１４′は、モータケ
ース１７がコア１１を押さえ接する部分１７′と同じ形
状になっている。従って、コアの焼鈍では、図４の実際
の固定状態で焼鈍できるので、実際に実モータにコアを
固定してもコアの変形は少なく、焼鈍コアの劣化は小さ
い。

【００１５】［実施例３］図５のように、円形の電磁鋼
板積層コア片２１は、コア中心よりラジアル方向に、６
０度ごとに、最大深さ５０ミクロン（図６のｄで示され
る。）、幅５mmの溝２２を持っている。このコア片２１
は、図５の溝を形作ることができる形状を備えた押さえ
板で、両側から押さえ成形焼鈍することで得られる。こ
のコア片を積層し、巻線を施した積層コアをモータフレ
ームに圧入して、コアを固定した。本法で得られたコア
の継鉄部鉄損は、従来の（２２の溝はない）コアを焼鈍
して圧入した場合の継鉄部鉄損に比べ、７％低くでき
た。

【００１６】［実施例４］コア素材には０．５mm厚さの
電磁鋼板を用い、コアの打ち抜き加工と、溝プレス成形
加工を同時に行ない、板間はカシメで結束する。コアは
外形２２０mmφの２極円形コアであり、溝はコア最外周
より５mm内側から５mm幅で、最大深さ５０μmである。
打ち抜き、プレス成形、カシメ結束したものは、最終的
に積層方向から両サイドより、プレス成形型と同じ形で
接する当て板で押さえた状態で、焼鈍する。

【００１７】溝なしで打ち抜き加工ままのコア(無焼鈍
コア)、それを焼鈍したコア（焼鈍コア）、それに上記
本発明の方法によるコア（発明コア）で、それぞれ電動
機を製作した。それぞれの電動機を無負荷運転をした場
合の騒音を調べたところ、無焼鈍コアに対して、焼鈍コ
アは４dB高く、発明コアは−２dB低く出来た。また、鉄
損は、無焼鈍コアに対して、焼鈍コアは６％低く、発明
コアは２７％低く出来た。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、電動機あるいは発電機におい
て、コア固定で生じる応力歪によりコア磁気特性が劣化
することを抑制する。焼鈍コアは、無焼鈍コアに比べ、
剛性が低くなり、コア変形が起きやすくなるので、焼鈍
コアを固定すると、コア変形が大きくなるが、本発明
で、焼鈍の際に、焼鈍後の固定状態に近づけておくこと
で、焼鈍コアを固定する場合に、コアの変形をおき難く
できる。従来のコアの焼鈍は、コアを無応力状態で焼鈍
する場合が多く、コアの積層体では、積層方向は必ずし
も密に重ねられた状態では焼鈍されてなく、積層間は無
拘束で隙間がある状態で焼鈍されている。しかし、本発
明の方法では、実施例１のように、積層方向からは積層
方向に加圧状態で積層し焼鈍しているので、積層間は密
に重ねられており、しかも、実際の圧入状態と同じ状態
で焼鈍しているので、焼鈍度、コアを固定しても新たな
変形は殆ど起きない。このように、本発明の焼鈍方法で
は、焼鈍後の固定状態に保持して焼鈍しているので、焼
鈍後の固定によるコア変形は生じにくく、コア固定によ
るコア特性の劣化は小さくできる。

【００１９】また、本発明による方法を用いると、コア
焼鈍によるコア性能向上が実電動機あるいは実発電機で
実現でき、エネルギー・環境問題の解決手段の一つとな
る。本発明を活用することによる機器損失の低減は、機
器の高効率化だけでなく、機器の高出力化或いは小型軽
量化にも効果がある。従って、高効率、小型高出力が求
められる電気自動車などの駆動モータ、家電機器の駆動
モータ、さらにはマイクロガスタービンでは効果的であ
る。更に、本発明で電動機或は発電機用コアを焼鈍する
と、コアの剛性が高く保持できるので、焼鈍により生じ
やすい騒音振動の問題が生じ難くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実際に圧入するケースと同じ形状の焼鈍治具の
概略図。

【図２】図１のａ−ｂ断面図。

【図３】ボルト固定のコアにおける変形状態を実現した
焼鈍方法の概略図。

【図４】コアを実モータケースに固定した状態を示す概
略図。

【図５】円形の電磁鋼板積層コア片。

【図６】図５のｃ方向からの部分概略図。

【符号の説明】

１、１１：コア２、３，４：焼
鈍冶具の三分割部品５：円形固定部材６，７：あて板１２：コアの固定ボルト穴１３，１４：焼
鈍固定部品１５：コア押さえ部１６：コアを固
定するボルト１７，１８：モータケース１７′：コアを
押さえ接する部分２１：円形の電磁鋼板積層コア片２２：溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機或は発電機に組み込まれる前のコ
アを、実際の固定状態と同等な状態で焼鈍し、その後、
電動機或は発電機に組み立て使用することを特徴とする
電動機或は発電機用の焼鈍コアの固定劣化抑制法。
【請求項２】電動機或は発電機に組み込まれる前のコ
アを、実際の固定状態と同等な状態で焼鈍する際に、高
い機械剛性を付与できる形状に成形する焼鈍を同時に行
い、その後、電動機或は発電機に組み立て使用すること
を特徴とする電動機或は発電機用の焼鈍コアの固定劣化
抑制法。