JP2016141881A - 電磁鋼板およびその製造方法とクローポールモータ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで磁気特性に優れ、高効率、小型のクローポールモータのステータコアの材料となる電磁鋼板、その電磁鋼板の製造方法、およびその電磁鋼板から作られたクローポールモータを提供する。【解決手段】クローポールモータ３２のステータコア用の無方向性電磁鋼板は、圧延方向Ａに対して４５°を成す方向の磁束密度が、圧延方向に対して０°方向の磁束密度および圧延方向に対して９０°方向である板幅方向の磁束密度よりも大きい帯状の鋼板１である。Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）を、Ｂ５０の圧延方向と板幅方向との平均値、Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）を、圧延方向から左右にそれぞれ４５°方向、１３５°方向をなす４方向のＢ５０の平均値とし、Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）＋０．０２０＜Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）（単位：Ｔ）を満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、クローポールモータの鉄心材料として使用される電磁鋼板およびその製造方法と、その電磁鋼板を用いたクローポールモータに関するものである。

クローポールモータは、１９７０年代から板金技術の発達により位置決め精度が向上したことから注目されるようになった。特にステッピングモータや、自動車のオルタネータとして用いられてきたが、最近は回生電力発生用のジェネレータ兼オルタネータなどへの適用拡大が進んでいる。さらに、ＥＶ・ＨＥＶ用の駆動用モータとしての用途拡大が期待されている。

クローポールモータのステータコアとしては、無方向性電磁鋼板を、爪を有する円板状に打ち抜き、爪を折り曲げるとともにコアバックを円筒絞り成形により形成するものが古くから使用されてきたが、近年は、無方向性電磁鋼板を、複数の爪（クローポール）を有する帯状ブランクとして打ち抜き、これを円筒状に板金加工したものが用いられている。クローポールモータは、板金加工により容易にモータコアを作成できることから、コストの削減を重視する用途のモータにおいて重宝されている。

ところが、一般の無方向性電磁鋼板を使用して帯状のブランクを打ち抜き、そのブランクをステータコアに加工すると、ステータコアのクローポールとコアバックにおいて磁束の流れがスムースでないという問題が生じていた。つまり、このようなステータコアは、帯状に一体打抜きされた部材を円筒状に加工して使用されるため、素材の磁気特性が面内に無方向性であることには意味がなく、９０°をなすクローポールとコアバックのそれぞれの向きとなる２方向についてのみ磁気特性が良好であることが重要である。しかしながら、圧延方向に対して０°と９０°方向の磁気特性が優れた２方向性電磁鋼板は、現状では実施困難なプロセスを必要としており、工業的に実用化されていない。

また、打抜き後の帯状ブランクをコアに板金加工するため、板金加工により生じた歪による磁気特性の劣化の影響で、クローポールモータのコアは、打抜きにより得られた鋼板を積層して得られた一般のモータよりも、同等出力・トルクのものを作成した場合に、効率が劣るという課題があった。この課題を解決するため、従来の無方向性電磁鋼板や熱延鋼板よりも、磁気特性が板金加工において応力感受性の鈍感な無方向性電磁鋼板もしくは熱延鋼板の開発が求められていた。

特許文献１には、二方向性電磁鋼板を分割コアとして使用することが開示されている。ところが、二方向性電磁鋼板は、製造過程においてクロス圧延を必要とするため、生産性に劣り高コストとなり、クローポールモータに要求される厳しいコスト低減に応じることは困難であるという問題がある。

特許文献２には、磁性粉を圧縮して形成されたコアを使用するクローポールモータが開示されている。ところが、この場合、磁性粉をコアとして使用するため、１００００Ａ／ｍもの高磁界を印加した場合に磁束密度が１．７テスラ以上となる直流磁化特性を必要とし、無方向性電磁鋼板と比較して動作磁束密度が低くなり、モータのトルクが低下する。そして、トルク向上のためには銅線の巻数を増やす必要があり、モータ自体が大きくなるうえ、使用する銅線の量が増加することで銅線のコストが増加するという問題がある。しかも、分割コアであるため、コアの組み立て作業に手間がかかり、コストが上昇する。そのため、クローポールモータに要求される低コストおよび小型化の要求を満たすことが困難である。

特許文献３には、２以上の励磁用クローポール形ヨークユニットと同じ構造のセンサ用クローポール形ヨークユニットを、励磁用クローポール形ヨークユニットに隣接して回転軸の軸線方向に並ぶように配置したステッピングモータが開示されている。ところが、このモータは、励磁用クローポール形ヨークユニットに加え回転センサ用クローポール形ヨークユニットを必要とし、当該ユニット内に銅線を巻く必要がある。そのため、モータが大型になり重量が増加し、製造コストが増加する。

特許文献４には、クローポール型構造を有するステータコアとコイルボビンとの組み付け時に、ステータコアとコイルボビンの位置ずれを起こり難くするために、コイルボビンに位置決め用突起を設けてステータコアの位置決め用孔と嵌合させるステッピングモータが開示されているが、これは一般的なクローポールモータの組み立て方法に関する技術であり、モータ特性の向上、高効率化、小型化を実現するものではない。

特許文献５には、クローポールの側面が軸方向と平行であり、生産性を向上することができる単相クローポール型モータが開示されているが、クローポールモータの高効率化、高トルク化、小型化等を図るものではない。また、クローポールを有するステータは一体打抜きであり、無方向性電磁鋼板の集合組織を活用できないという問題がある。

特許文献６には、コアが三分割された構造であり、軸方向に下向きのクローポールを有するコアと、軸方向に上向きのクローポールを有するコアと、巻線を上下に二分割するコアとからなり、クローポールを有するコアが巻線を分割するコアを上下から挟み込む構造となっているクローポール型モータが開示されている。このモータは、ティースからクローポールに流れる磁路の断面積を確保することを目的とし、断面積を増加させるために無垢の磁性体、焼結材、あるいは圧粉材を使用することを前提としており、無方向性電磁鋼板を使用することは想定されていない。また、コアの磁束を確保するためにコアの断面積が増加しており、無方向性電磁鋼板を使用すると渦電流が増大してクローポールモータの効率が大幅に低下するという問題がある。

特開平１１−３５５９８３号公報 特開２００８−７２８５４号公報 特開２００１−１６１０５４号公報 特開２００３−１８９５８４号公報 特開２０１３−２０１８１１号公報 特開２００５−１１７７４４号公報

本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたものであり、低コストで磁気特性に優れ、高効率、小型のクローポールモータのステータコアの材料となる電磁鋼板、その電磁鋼板の製造方法、およびその電磁鋼板から作られたクローポールモータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、クローポールモータのステータコア用の無方向性電磁鋼板であって、圧延方向に対して４５°を成す方向の磁束密度が、圧延方向に対して０°方向の磁束密度および圧延方向に対して９０°方向である板幅方向の磁束密度よりも大きい帯状の鋼板であることを特徴とする、電磁鋼板を提供する。

前記電磁鋼板において、前記圧延方向に対して０°方向の磁束密度および前記板幅方向の磁束密度と、前記圧延方向に対して４５°を成す方向の磁束密度との関係が、（１）式を満たすことが好ましい。
Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）＋０．０２０＜Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）（単位：Ｔ） ・・・（１）
ここで、
Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）：Ｂ５０の圧延方向と板幅方向との平均値
Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）：圧延方向から左右にそれぞれ４５°方向、１３５°方向をなす４方向のＢ５０の平均値

また、本発明は、前記電磁鋼板の製造方法であって、熱間圧延の仕上温度を７５０℃よりも低くし、その後、冷間圧延で圧下率８７％を超える圧延を行うことを特徴とする、電磁鋼板の製造方法を提供する。また、前記電磁鋼板の製造方法であって、熱間圧延の仕上温度を８００℃以下とし、粗圧延後のシートバーからの熱間圧延による圧下率を９４％以上とすることを特徴とする、電磁鋼板の製造方法を提供する。

また、本発明は、前記電磁鋼板をステータコアとして用いたクローポールモータであって、クローポールの向きが前記電磁鋼板の圧延方向に対して４５°の角度を成すように打ち抜いた帯状ブランクによってステータコアを形成したことを特徴とする、クローポールモータを提供する。

本発明によれば、低コストで且つ磁気特性に優れ、高効率、小型のクローポールモータを製造するために適した電磁鋼板、その電磁鋼板の製造方法、およびその電磁鋼板から作られたクローポールモータを得ることができる。

本発明の実施形態にかかる無方向性電磁鋼板からのクローポールモータのステータコアを形成する帯状ブランクの打ち抜き例を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかるクローポールモータのステータコアを形成する帯状ブランクの例を示す平面図である。 図２の帯状ブランクを円筒状に加工した状態を示す斜視図である。 図３に続く加工状態を示す斜視図である。 ステータコアにコイルを挿入してステータを製作する過程の説明図であり、（ａ）はコイルを挿入する過程、（ｂ）はステータコアのコイル下方側を折り曲げる過程、（ｃ）はステータの完成図である。 図５に続く加工状態を示す斜視図である。 完成したクローポールモータの外観斜視図である。 外板を装着したクローポールモータの外観斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明者らは、本発明にかかる電磁鋼板をクローポールモータのステータコアに使用すると、同じ電磁鋼板を用いてコアバックとティースを有し巻線をティースの周囲に施した一般的なモータを作成する場合よりも最大効率が高まることを発見し、本発明の完成に至った。すなわち、同じ製造方法で製造した電磁鋼板をクローポールモータ以外のモータに使用しても、クローポールモータに適用した場合のような効率の改善は発現しないのである。

これまでのクローポールモータのコアにおける磁場の流れから、互いに直角方向の磁気特性が優れた無方向性電磁鋼板もしくは熱延鋼板を使用すれば、コアの磁気特性が良好になることは、同業者にとって自明のことであった。ところが、前述の通り、クローポールモータは、打抜き後の帯状ブランクをコアに板金加工するので、板金加工により生じた歪による磁気特性の劣化が生じ、打抜きにより得られた鋼板を積層して得られた一般のモータよりも、同等出力・トルクのものを作成した場合に効率が劣るという課題があった。本発明は、本発明にかかる電磁鋼板を使用することによりこの問題をも同時に解決できるという新規な知見に基づいたものである。この効果は、板金曲げ加工の半径Ｒ＝１０ｍｍ以下から曲げ部分がほぼ直角である部分を含むクローポールモータ鉄心を使用するクローポールモータにおいて、より顕著に発揮される。

なお、本明細書において、一般モータとは、一体打抜き型の誘導モータ、ステータに分割コアを用いた誘導モータ、一体打抜き型の同期モータ、ステータに分割コアを用いた同期モータなどを指す。

本発明では、クローポールモータのステータコア用の鋼板として、圧延方向に対して４５°を成す方向の磁束密度が、圧延方向に対して０°方向の磁束密度よりも大きく、かつ、圧延方向に対して４５°方向の磁束密度が、圧延方向に対して９０°方向の磁束密度よりも大きい帯状の無方向性電磁鋼板を用いる。圧延方向に対して０°方向（Ｌ方向）の磁束密度および圧延方向に対して９０°方向である板幅方向（Ｃ方向）の磁束密度と、圧延方向に対して４５°を成す方向の磁束密度との関係は、以下の（１）式を満たすことが好ましい。
Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）＋０．０２０＜Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）
単位：Ｔ（テスラ） ・・・（１）
ここで、
Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）：Ｂ５０の圧延方向（Ｌ方向）と板幅方向（Ｃ方向）との平均値。
Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）：圧延方向から左右にそれぞれ４５°方向、１３５°方向をなす４方向のＢ５０測定値の平均値。
Ｂ５０の測定値は、エプスタイン装置により測定する場合には、エプスタイン測定値を用いる。また、ＳＳＴ（磁気試験器）により測定する場合には、各方向に切断した試料を使用し、同数測定した平均値を取ることとする。

圧延方向に対して４５°方向の磁束密度が大きい無方向性電磁鋼板は、後述する通り、熱延、冷延を制御することにより製造される。本発明にかかる無方向性電磁鋼板の製造工程においては、熱延条件の制御が肝要であり、焼鈍工程の制御については、特に制限を定めるものではない。このような無方向性電磁鋼板をクローポールモータのステータコアとして用いることにより、この無方向性電磁鋼板の特性が最大限に活用され、クローポールモータの効率を大幅に改善できる。

本発明の無方向性電磁鋼板によりクローポールモータの効率が大幅に改善でき、従来の直角方向に磁気特性の優れた二方向性電磁鋼板や全周方向に磁気特性が優れた無方向性電磁鋼板、熱延鋼板の場合にはこのような効果が生じない原因については、以下のように推察される。

圧延方向に対して４５°方向の磁束密度が大きい無方向性電磁鋼板もしくは熱延鋼板は、集合組織が改善されたか、結晶組織が改善されたかの何らかの理由により、板金加工時に鋼板に導入される残留歪量が減少し、結果として、成形したクローポールモータのコア内の磁束の流れが大幅に改善されたためであると思われる。この効果は、本発明者らの検討によると、コアの曲げ半径Ｒが１０ｍｍ以下であるか、ほぼ直角に曲げ加工されたクローポールモータコアを使用するクローポールモータにおいて顕著であることが明らかとなっている。

圧延方向に対して４５°方向において磁束密度が大きい無方向性電磁鋼板を冷間圧延により製造する場合には、熱間圧延の仕上温度が７５０℃よりも低くなるように熱延した後、圧下率を８７％超として冷間圧延することで製造される。仕上げ温度には下限を設けないが、圧延性の観点から５００℃以上であることが好ましい。

また、圧延方向に対して４５°方向において磁束密度が大きい無方向性電磁鋼板を熱間圧延により製造する場合には、熱間圧延の仕上温度を８００℃以下かつ６５０℃以上とし、粗圧延後の半製品であるシートバーからの熱延圧下率を９４％以上とするとともに、低温仕上で再結晶を抑制する。シートバーからの熱延圧延率の上限は特に設けないが、熱延の生産性の観点からは９８．５％以下であることが好ましい。これにより、圧延方向に対して４５°方向の磁気特性が優れた集合組織が形成される。熱間圧延の仕上温度が低すぎると、残留応力により磁気特性が低下するため、下限を６５０℃とする。また、熱間圧延の仕上温度が高すぎると、最終スタンドを通過した後に熱延鋼板において再結晶が生じ、所望する集合組織が得られないので、上限を８００℃とする。また、熱延ロールの冷却水に体積比で０．５〜２０％の油脂エマルジョンを混入する潤滑熱延を行ってもよい。

本発明にかかる無方向性電磁鋼板の成分については、通常の無方向性電磁鋼板であれば、特に制限を設けるものではない。しかしながら、無方向性電磁鋼板の一般的な磁気特性確保の観点から好ましい成分の例について、以下に述べる。ただし、これらの成分により、本発明が意図するところの集合組織を有する無方向性電磁鋼板の成分系が限定的に規定されるものではない。

本発明にかかる電磁鋼板の成分の一実施形態は、質量％で、
０．１≦Ｓｉ≦６．５
０．１≦Ｍｎ≦１．５
とし、Ａｌ添加は必須ではないが添加する場合は０．１≦Ａｌ≦２．５とし、
Ｃ≦０．００３
Ｎ≦０．００３
Ｓ≦０．００３
残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分とする。

Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌは、０．１％未満であると無方向性電磁鋼板に添加した際の電気抵抗率の増加が十分でなく、所望する低鉄損が得られないので、０．１％以上添加することが好ましい。Ｓｉ添加量が６．５％超となると、熱間および冷間圧延性が低下するので、６．５％以下であることが好ましい。Ｍｎ添加量が１．５％超となると、その添加効果による集合組織改善効果が飽和して不経済となるので、１．５％以下であることが好ましい。Ａｌの添加は必須ではなく、Ａｌ添加量が２．５％超となるとヒステリシス損が増加して電気抵抗率の高い無方向性電磁鋼板における鉄損改善効果が飽和するので、２．５％以下に添加量を制御することが好ましい。

Ｃ含有量が０．００３％超となると、無方向性電磁鋼板の使用中の磁気時効により鉄損の値が増加するという問題が生じるので、Ｃ含有量は０．００３％以下であることが好ましい。Ｎ含有量が０．００３％超となると、微細な各種窒化物を鋼中に形成して無方向性電磁鋼板の結晶粒成長の妨げとなったり、磁壁の移動を妨げいずれも鉄損増大の原因となるので、Ｎ含有量は０．００３％以下であることが好ましい。Ｓ含有量が０．００３％超となると、スラブ加熱中に硫化物が溶体化して仕上熱延の際に微細に析出して無方向性電磁鋼板の結晶粒成長の妨げとなったり、磁壁の移動の妨げとなり、いずれも鉄損増大の原因となるので、Ｓ含有量は０．００３％以下であることが好ましい。

図１は、クローポールモータのステータコアを形成する帯状ブランクの、鋼板からの打ち抜き例を示す平面図である。鋼板１は、前述のように、圧延方向Ａに対して４５°方向における磁束密度が、圧延方向Ａに対して０°および９０°方向の磁束密度よりも大きい無方向性電磁鋼板である。この鋼板１の圧延方向Ａに対して４５°の角度で、帯状ブランク２を打ち抜く。帯状ブランク２は、帯状のコアバック部１１の幅方向両側に、コアバック部１１の長手方向に対して垂直方向に、複数例えばそれぞれ１２極または２４極ずつのクローポール１２を有する。このように、４５°方向の磁気特性が優れた無方向性電磁鋼板から、４５°の角度で帯状ブランク２を打ち抜くことにより、この帯状ブランク２は、コアバック部１１の長手方向およびクローポール１２方向の両方において、優れた磁気特性を有することになる。本実施形態では、この帯状ブランク２を一体加工して、クローポールモータのステータコアを成形する。

図２〜図８は、図１のように打ち抜いた帯状ブランク２からクローポールモータを製作する手順を示す。以下、クローポールモータの製作手順の概要を説明する。

図１に示すように鋼板１から４５°の角度で打ち抜いた帯状ブランク２は、図２中の矢印に示す方向、すなわちコアバック部１１の長手方向およびクローポール１２方向において、磁気特性が優れている。この帯状ブランク２を、板金加工により、図３に示すように筒状にし、さらに、図４に示すように、コアバック部１１の幅方向片側、図４では上側に示すクローポール１２を内側に折り込んで、下方からコイル２１を挿入する。コイル２１は、図５（ａ）に示すように、コアバック部１１からクローポール１２を略直角に折り曲げることによりコアバック部１１とクローポール１２との間に形成される空間に挿入され、その後、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、反対側（図５において下側）のクローポール１２もコアバック部１１の内側に折り込む。対向するクローポール１２は、図５（ｃ）に示すように、各極が交互に位置するような構造になっている。

以上でクローポールモータのステータ３１が完成し、このステータ３１の内部に、図６に示すように、例えば永久磁石型ロータ２２を挿入して、図７に示すアウターステータ型クローポールモータ３２が完成する。さらに、例えば図８に示すように外板２３を装着して、クローポールモータ３２として使用される。

以上のように、帯状のブランク２を板金加工により一体加工してステータコアとして成形したクローポールモータ３２は、ステータ３１のコアバック部１１の方向が、素材である鋼板１の一定の方向であり、コアバック部１１、クローポール１２ともに、鋼板１の磁気特性に優れた方向である、圧延方向Ａに対して４５°の方向を利用している。この帯状ブランク２から一体成形したものをクローポールモータのステータコアとして用いることで、クローポールモータの効率が大幅に改善する。

また、本発明の無方向性電磁鋼板は、二方向性電磁鋼板よりも簡易な方法で製造できるため、二方向電磁鋼板を使用する場合よりも大幅なコスト低減が可能となる。しかも、一体打ち抜きでコアをパンチングできるため、コア製造コストも低減できる。さらに、低磁界で高磁束密度を得ることができ、励磁巻線として必要とする銅線の量を低減することが可能であり、コアを分割する必要がないため、製造コストも低減できる。つまり、低コストで、クローポールモータの小型化、高トルク且つ高効率化を実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

（実施例１）
表１に示す成分の鋼１〜３を溶製して連続鋳造で２００ｍｍ厚のスラブとし、これを１１００℃に加熱して、粗圧延にて４０ｍｍ厚のシートバーとした。このシートバーに対して、仕上圧延開始温度Ｆ０Ｔを表２に示すように各種設定して仕上圧延を行い、２．０ｍｍの熱延鋼板とした。さらにこれを酸洗し、冷延率を各種設定して冷間圧延を行った後、仕上焼鈍を施した。仕上焼鈍条件は、鋼１は７５０℃、３０秒、鋼２は９５０℃、２０秒、鋼３は１０５０℃、２０秒とした。その後、それぞれの鋼板のＢ５０（４５−ａｖｅ．）とＢ５０（Ｌ＋Ｃ）とを測定した。なお、ＦＯＴおよび冷延率において、無方向性電磁鋼板を冷間圧延により製造する場合の本発明の範囲外の数値には下線を付した。

同時に、各鋼板を用いてクローポールモータおよびステータのティースに巻線を施す一般モータを作成して、その最大効率を調査した。クローポールモータ作成時の板金曲げ加工は、図５（ａ）に示すように直角とした。結果を表２に示す。

表２より、仕上圧延開始温度Ｆ０Ｔが７５０℃よりも低く、かつ冷延率が８７％を超える場合には、５０（４５−ａｖｅ．）−Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）の値が０．０４Ｔ以上となり、圧延方向から４５°をなす方向の磁束密度が優れていることがわかった。さらに、この製造方法による電磁鋼板でクローポールモータを作成した場合には、９４．０％以上の優れた最大効率が得られていることがわかった。そして、一般モータの場合には、クローポールモータほどの最大効率は得られなかった。

（実施例２）
表３に示す成分の鋼を溶製して連続鋳造で２００ｍｍ厚のスラブとし、これを１１００℃に加熱して粗圧延にて２０ｍｍ厚のシートバーとした。このシートバーに対して、熱延仕上温度ＦＴおよび圧下率を図４に示すように各種設定して仕上圧延を行った。この熱延鋼板を用いて、Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）とＢ５０（４５−ａｖｅ．）とを測定した。なお、ＦＴおよび圧下率において、無方向性電磁鋼板を熱間圧延により製造する場合の本発明の範囲外の数値には下線を付した。

同時に、各鋼板を用いてクローポールモータおよびステータのティースに巻線を施す一般モータを作成して、その最大効率を調査した。クローポールモータ作成時の板金曲げ加工の半径Ｒは３ｍｍとした。結果を表４に示す。

表４より、ＦＴが８００℃以下かつシートバー圧下率９４％以上において、圧延方向から４５°をなす方向の磁束密度が優れていることがわかった。さらに、この製造方法による電磁鋼板でクローポールモータを作成した場合には、９５．０％以上の優れた最大効率が得られていることがわかった。そして、一般モータの場合には、クローポールモータほどの最大効率は得られなかった。

（実施例３）
表５に示す成分の鋼を溶製して連続鋳造で２００ｍｍ厚のスラブとし、これを１１００℃に加熱して粗圧延にて２０ｍｍ厚のシートバーとした。このシートバーに対して、熱間圧延率を９６％で一定とし、熱延仕上温度を表６に示すように３水準として仕上圧延を行い、得られた熱延鋼板を用いて、クローポールモータを作成した。クローポールモータ作成時の板金曲げ加工の半径Ｒは７ｍｍとした。

作成したクローポールモータの最大効率を、仕上げ温度が６７５℃であるものを１．００として比較した。その結果を表６に示す。

表６より、熱延仕上げ温度６２５℃の熱延鋼板を用いたクローポールモータの最大効率は、熱延仕上温度６７５℃のものと比較して劣っていることがわかった。この原因は、熱延仕上温度が低すぎたために、クローポールモータに用いた熱延鋼板内の残留歪が増加したためと考えられる。また、クローポールモータの最大効率において、熱延仕上温度６７５℃の熱延鋼板を用いたものが、熱延仕上温度８６０℃のものと比較して最大効率が優れていた。これは、本実施形態にかかる電磁鋼板において、熱延鋼板の集合組織が、殊にクローポールモータの場合に、モータの特性を向上させるという特徴を示していると考えられる。

（実施例４）
表７に示す成分の鋼を溶製して連続鋳造で２００ｍｍ厚のスラブとし、これを１１００℃に加熱して粗圧延にて２０ｍｍ厚のシートバーとした。このシートバーに対して、熱間圧延率を９５％で一定とし、本発明例として、熱延仕上温度を７３０℃として仕上圧延を行い、圧延方向から４５°方向の磁気特性が優れる熱延鋼板Ｘと、比較例として、熱延仕上温度を８６０℃とし、圧延方向から４５°方向の磁気特性が優れるものではない一般の無方向性熱延鋼板Ｙの２種類の熱延鋼板を得た。

熱延鋼板Ｘはいずれも、ｎ数＝１０でＳＳＴにより測定した結果、Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）＋０．０２０＜Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）を満たしていた。表７に、供試材の成分と併せてＢ５０（４５−ａｖｅ．）−Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）の測定結果を示す。

同時に、各熱延鋼板Ｘ、Ｙを用いてクローポールモータを作成し、その最大効率を調査した。クローポールモータを作成する際、板金曲げ加工の半径Ｒを変化させた。本発明例の熱延鋼板Ｘを用いた場合と比較例の熱延鋼板Ｙを用いた場合とのクローポールモータの最大効率の比較を表８に示す。

表８より、板金加工の角の半径Ｒが１０ｍｍ以下の場合には、曲げ加工による残留応力が大きくなるために、本発明の効果が顕著に現れていることがわかる。これは、板金加工の半径Ｒが１０ｍｍ以上になると、曲げ加工を施した際の残留応力が低くなり、モータとして使用した際に、加工部の鉄心の磁束の流れが改善されることにより、熱延鋼板の集合組織もしくは結晶組織の影響を受けにくくなるためではないかと推測される。

また、表８では、本発明例の鋼板Ｘを使用した場合において、板金曲げ加工の半径Ｒが小さくなると効率が高くなる傾向が見られるが、これは、角の半径が小さくなると鉄心内の巻線の占積率が向上するため、本発明例のように板金加工の残留応力の影響を受けにくい鋼板を用いた場合は、クローポールモータの効率が向上するものと推測される。

本発明は、小型モータ、ステッピングモータ、オルタネータ、ジェネレータ、さらに、電気自動車やハイブリッドカーの駆動用モータ等のステータコアとして適用できる。また、鉄心用途の無方向性電磁鋼板として適用できる。

１ 鋼板
２ 帯状ブランク
１１ コアバック部
１２ クローポール
２１ コイル
３１ ステータ
３２ クローポールモータ

Claims (5)

1. クローポールモータのステータコア用の無方向性電磁鋼板であって、
   圧延方向に対して４５°を成す方向の磁束密度が、圧延方向に対して０°方向の磁束密度および圧延方向に対して９０°方向である板幅方向の磁束密度よりも大きい帯状の鋼板であることを特徴とする、電磁鋼板。
2. 前記圧延方向に対して０°方向の磁束密度および前記板幅方向の磁束密度と、前記圧延方向に対して４５°を成す方向の磁束密度との関係が、（１）式を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の電磁鋼板。
   Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）＋０．０２０＜Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）（単位：Ｔ） ・・・（１）
   ここで、
   Ｂ５０（Ｌ＋Ｃ）：Ｂ５０の圧延方向と板幅方向との平均値
   Ｂ５０（４５−ａｖｅ．）：圧延方向から左右にそれぞれ４５°方向、１３５°方向をなす４方向のＢ５０の平均値
3. 請求項１または２のいずれか一項に記載の電磁鋼板の製造方法であって、
   熱間圧延の仕上温度を７５０℃よりも低くし、その後、冷間圧延で圧下率８７％を超える圧延を行うことを特徴とする、電磁鋼板の製造方法。
4. 請求項１または２のいずれか一項に記載の電磁鋼板の製造方法であって、
   熱間圧延の仕上温度を８００℃以下とし、粗圧延後のシートバーからの熱間圧延による圧下率を９４％以上とすることを特徴とする、電磁鋼板の製造方法。
5. 請求項１または２のいずれか一項に記載の電磁鋼板をステータコアとして用いたクローポールモータであって、
   クローポールの向きが前記電磁鋼板の圧延方向に対して４５°の角度を成すように打ち抜いた帯状ブランクによってステータコアを形成したことを特徴とする、クローポールモータ。

Images