JP2021019373A - 積層コア及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、積層コアの磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上させることを目的とする。【解決手段】互いに積層され、両面が絶縁被膜により被覆された複数の電磁鋼板４０と、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士の間に設けられ、電磁鋼板４０同士をそれぞれ接着する接着部４１と、電磁鋼板４０同士がそれぞれ溶接された溶接部４２と、を備える、積層コア２１。【選択図】図３

Description

本発明は、積層コア及び回転電機に関する。

従来から、下記特許文献１に記載されているような積層コアが知られている。この積層コアでは、積層方向に隣り合う電磁鋼板が接着されている。

特開２０１１−０２３５２３号公報

前記従来の積層コアには、磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上させることについて改善の余地がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、積層コアの磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上させることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
［１］互いに積層され、両面が絶縁被膜により被覆された複数の電磁鋼板と、積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の間に設けられ、前記電磁鋼板同士をそれぞれ接着する接着部と、前記電磁鋼板同士がそれぞれ溶接された溶接部と、を備える、積層コア。
［２］前記電磁鋼板は、環状のコアバック部と、前記コアバック部から径方向に向けて突出するとともに、前記コアバック部の周方向に間隔をあけて配置された複数のティース部と、を備え、前記ティース部に前記接着部が設けられ、前記コアバック部に前記溶接部が設けられる、［１］に記載の積層コア。
［３］前記溶接部が、前記コアバック部の外周縁に沿って設けられている、［２］に記載の積層コア。
［４］前記接着部が、平均直径３〜７ｍｍの点状である、［２］又は［３］に記載の積層コア。
［５］前記接着部による前記電磁鋼板の接着面積率が、１〜４０％である、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の積層コア。
［６］前記電磁鋼板のアルミニウム含有量が０．００１〜２．０質量％である、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の積層コア。
［７］［１］〜［６］のいずれか一項に記載の積層コアを備える、回転電機。

本発明によれば、積層コアの磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る積層コアを備えた回転電機の平面図である。 図１に示す積層コアの側面図である。 本発明の一実施形態に係る積層コアにおいて、電磁鋼板の第１面の部分平面図である。 本発明の他の実施形態に係る積層コアにおいて、電磁鋼板の第１面の部分平面図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る積層コアと、この積層コアを備えた回転電機とについて説明する。なお、本実施形態では、回転電機として電動機、具体的には交流電動機、より具体的には同期電動機、より一層具体的には永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明する。この種の電動機は、例えば、電気自動車等に好適に採用される。

図１に示すように、回転電機１０は、ステータ２０と、ロータ３０と、ケース５０と、回転軸６０と、を備える。ステータ２０およびロータ３０は、ケース５０に収容される。ステータ２０は、ケース５０に固定される。
本実施形態では、回転電機１０として、ロータ３０がステータ２０の内側に位置するインナーロータ型を採用している。しかしながら、回転電機１０として、ロータ３０がステータ２０の外側に位置するアウターロータ型を採用してもよい。また、本実施形態では、回転電機１０が、１２極１８スロットの三相交流モータである。しかしながら、極数やスロット数、相数等は適宜変更することができる。
回転電機１０は、例えば、各相に実効値１０Ａ、周波数１００Ｈｚの励磁電流を印加することにより、回転数１０００ｒｐｍで回転することができる。

ステータ２０は、ステータコア２１と、図示しない巻線と、を備える。
ステータコア２１は、環状のコアバック部２２と、複数のティース部２３と、を備える。コアバック部２２は、コアバック部の外周縁２２ａと、コアバック部の内周縁２２ｂ（図３に示す破線）とで囲まれた領域のことである。以下では、ステータコア２１（又はコアバック部２２）の中心軸線Ｏ方向を軸方向といい、ステータコア２１（又はコアバック部２２）の径方向（中心軸線Ｏに直交する方向）を径方向といい、ステータコア２１（又はコアバック部２２）の周方向（の中心軸線Ｏ周りに周回する方向）を周方向という。

コアバック部２２は、ステータ２０を軸方向から見た平面視において円環状に形成されている。
複数のティース部２３は、コアバック部２２から径方向の内側に向けて（径方向に沿ってコアバック部２２の中心軸線Ｏに向けて）突出する。複数のティース部２３は、周方向に同等の間隔をあけて配置されている。本実施形態では、中心軸線Ｏを中心とする中心角２０度おきに１８個のティース部２３が設けられている。複数のティース部２３は、互いに同等の形状で、かつ同等の大きさに形成されている。複数のティース部２３の間隔には、略台形状のスロット２４が放射状に１８個形成されている。
前記巻線は、ティース部２３に巻き回されている。前記巻線は、集中巻きされていてもよく、分布巻きされていてもよい。

ロータ３０は、ステータ２０（ステータコア２１）に対して径方向の内側に配置されている。ロータ３０は、ロータコア３１と、複数の永久磁石３２と、を備える。
ロータコア３１は、ステータ２０と同軸に配置される環状（円環状）に形成されている。ロータコア３１内には、前記回転軸６０が配置されている。回転軸６０は、ロータコア３１に固定されている。
複数の永久磁石３２は、ロータコア３１に固定されている。本実施形態では、２つ１組の永久磁石３２が１つの磁極を形成している。複数組の永久磁石３２は、周方向に同等の間隔をあけて配置されている。本実施形態では、中心軸線Ｏを中心とする中心角３０度おきに１２組（全体では２４個）の永久磁石３２が設けられている。

本実施形態では、永久磁石界磁型電動機として、埋込磁石型モータが採用されている。ロータコア３１には、ロータコア３１を軸方向に貫通する複数の貫通孔３３が形成されている。複数の貫通孔３３は、複数の永久磁石３２に対応して設けられている。各永久磁石３２は、対応する貫通孔３３内に配置された状態でロータコア３１に固定されている。各永久磁石３２のロータコア３１への固定は、例えば永久磁石３２の外面と貫通孔３３の内面とを接着剤により接着すること等により、実現することができる。なお、永久磁石界磁型電動機として、埋込磁石型モータに代えて表面磁石型モータを採用してもよい。

ステータコア２１及びロータコア３１は、いずれも積層コアである。図２に示すように、ステータ２０は、複数の電磁鋼板４０が積層されることで形成されている。ステータ２０の外周面には、溶接部４２が形成されている。溶接部４２は、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士をそれぞれ接合している。
なおステータコア２１及びロータコア３１それぞれの積厚は、例えば、５０．０ｍｍとされる。ステータコア２１の外径は、例えば、２５０．０ｍｍとされる。ステータコア２１の内径は、例えば、１６５．０ｍｍとされる。ロータコア３１の外径は、例えば、１６３．０ｍｍとされる。ロータコア３１の内径は、例えば、３０．０ｍｍとされる。ただし、これらの値は一例であり、ステータコア２１の積厚、外径や内径、及びロータコア３１の積厚、外径や内径はこれらの値に限られない。ここで、ステータコア２１の内径は、ステータコア２１におけるティース部２３の先端部を基準としている。ステータコア２１の内径は、全てのティース部２３の先端部に内接する仮想円の直径である。

ステータコア２１及びロータコア３１を形成する各電磁鋼板４０は、例えば、母材となる電磁鋼板を打ち抜き加工すること等により形成される。
電磁鋼板４０は、元素として炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）、スズ（Ｓｎ）を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）及び不純物からなる。不純物とは、原材料に含まれる成分、又は、製造の過程で混入する成分であって、意図的に鋼板に含有させたものではない成分を指す。

電磁鋼板４０の炭素の含有量（Ｃ含有量ともいう。）は、電磁鋼板４０の質量に対して、０超０．０１質量％以下が好ましい。
電磁鋼板４０のケイ素の含有量（Ｓｉ含有量ともいう。）は、電磁鋼板４０の質量に対して、２．０〜４．０質量％が好ましい。
電磁鋼板４０のマンガンの含有量（Ｍｎ含有量ともいう。）は、電磁鋼板４０の質量に対して、０．１〜４．０質量％が好ましい。
電磁鋼板４０のアルミニウムの含有量（Ａｌ含有量ともいう。）については、後述する。
電磁鋼板４０のリンの含有量（Ｐ含有量ともいう。）は、電磁鋼板４０の質量に対して、０超０．２質量％以下が好ましい。
電磁鋼板４０の硫黄の含有量（Ｓ含有量ともいう。）は、電磁鋼板４０の質量に対して、０超０．００６質量％以下が好ましい。
電磁鋼板４０の窒素の含有量（Ｎ含有量ともいう。）は、電磁鋼板４０の質量に対して、０超０．００５質量％以下が好ましい。
電磁鋼板４０のスズの含有量（Ｓｎ含有量ともいう。）は、電磁鋼板４０の質量に対して、０超０．１０質量％以下が好ましい。

電磁鋼板４０のＡｌ含有量は、電磁鋼板４０の質量に対して、０．００１〜２．０質量％が好ましく、０．０１〜２．０質量％がより好ましく、０．０３〜２．０質量％がさらに好ましい。電磁鋼板４０のＡｌ含有量が上記下限値以上であると、電磁鋼板４０を溶接する際の溶融池の脱酸を促進し、溶接ブローホールの発生を抑制しやすい。このため、溶接のビード幅を広くでき、溶接欠陥の発生を抑制しやすい。電磁鋼板４０のＡｌ含有量が上記上限値以下であると、電磁鋼板４０の機械強度を向上しやすい。

電磁鋼板４０に含まれる元素の含有量は、一般的な分析方法によって測定できる。例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定できる。Ｃ含有量及びＳ含有量は、燃焼−赤外線吸収法を用いて測定できる。Ｎ含有量は、不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定できる。

電磁鋼板の加工性や、積層コアの鉄損を改善するため、電磁鋼板４０の両面は、絶縁被膜で被覆されている。絶縁被膜を構成する物質としては、例えば、（１）無機化合物、（２）有機樹脂、（３）無機化合物と有機樹脂との混合物、等が適用できる。無機化合物としては、例えば、（１）重クロム酸塩とホウ酸の複合物、（２）リン酸塩とシリカの複合物、等が挙げられる。有機樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
有機樹脂は、後述する接着剤に含まれる有機樹脂と同じでもよく、異なっていてもよい。

互いに積層される電磁鋼板４０間での絶縁性能を確保するために、絶縁被膜の厚さ（電磁鋼板４０片面あたりの厚さ）は０．１μｍ以上とすることが好ましい。
一方で、絶縁被膜が厚くなるに連れて絶縁効果が飽和する。また、絶縁被膜が厚くなるに連れて占積率が低下し、積層コアとしての性能が低下する。したがって、絶縁被膜は、絶縁性能が確保できる範囲で薄い方がよい。絶縁被膜の厚さ（電磁鋼板４０片面あたりの厚さ）は、０．１μｍ以上５μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上２μｍ以下がより好ましい。
絶縁被膜の厚さは、例えば、電磁鋼板４０を厚さ方向に切断した切断面を顕微鏡等により観察することで測定できる。

電磁鋼板４０が薄くなるに連れて次第に鉄損の改善効果が飽和する。また、電磁鋼板４０が薄くなるに連れて電磁鋼板４０の製造コストは増す。そのため、鉄損の改善効果及び製造コストを考慮すると、電磁鋼板４０の厚さは０．１０ｍｍ以上とすることが好ましい。
一方で、電磁鋼板４０が厚すぎると、電磁鋼板４０のプレス打ち抜き作業が困難になる。そのため、電磁鋼板４０のプレス打ち抜き作業を考慮すると電磁鋼板４０の厚さは０．６５ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、電磁鋼板４０が厚くなると鉄損が増大する。そのため、電磁鋼板４０の鉄損特性を考慮すると、電磁鋼板４０の厚さは０．３５ｍｍ以下が好ましく、０．２５ｍｍ以下がより好ましく、０．２０ｍｍ以下がさらに好ましい。
上記の点を考慮し、各電磁鋼板４０の厚さは、例えば、０．１０ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下が好ましく、０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下がより好ましく、０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下がさらに好ましく、０．１０ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下が特に好ましい。なお電磁鋼板４０の厚さには、絶縁被膜の厚さも含まれる。
電磁鋼板４０の厚さは、例えば、マイクロメータ等により測定できる。

本実施形態の電磁鋼板４０には、接着部４１を形成するための接着剤注入用溝は設けられていない。このため、積層コアを製造する際における電磁鋼板４０を打ち抜き加工するときや電磁鋼板４０を積層して接着するときの煩雑さを低減できる。
電磁鋼板４０同士に大きい張力を付与して鉄損の低減を図る観点から、電磁鋼板４０の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ましい。電磁鋼板４０のＲａの下限値は、特に限定されないが、例えば、０．１μｍが好ましい。
電磁鋼板４０のＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に記載の方法に準じて測定できる。

図２に示すように、ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０は、厚さ方向に積層されている。厚さ方向とは、電磁鋼板４０の厚さ方向であって、電磁鋼板４０の積層方向に相当する。

図３に示すように、ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０同士は、電磁鋼板４０の表面（第１面）４０ａに設けられた接着部４１及び溶接部４２によって固定されている。図３は、ステータ２０の平面図のおよそ半分を示している。

接着部４１は、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士の間に設けられ、分断されることなく硬化した一連の接着剤である。接着剤としては、例えば、重合結合による熱硬化型の接着剤等が用いられる。
接着剤の組成物としては、（１）アクリル系樹脂、（２）エポキシ系樹脂、（３）アクリル系樹脂及びエポキシ系樹脂を含んだ組成物等が適用可能である。

接着剤の引張弾性率は、２５００ＭＰａ〜５０００ＭＰａが好ましく、３０００ＭＰａ〜４０００ＭＰａがより好ましい。接着剤の引張弾性率が上記下限値以上であると、積層コアの剛性の低下を抑制しやすい。接着剤の引張弾性率が上記上限値以下であると、電磁鋼板４０に付与する応力歪が大きくなることを抑制し、積層コアの磁性の劣化を抑制しやすい。

接着剤の硬化物、すなわち、接着部４１の引張弾性率は、共振法により測定される。具体的には、ＪＩＳ Ｒ１６０２：１９９５に準拠して引張弾性率を測定する。
接着剤の硬化物の引張弾性率は、接着剤に含まれる樹脂の種類、物性、分子量、添加量等によって調整できる。例えば、接着剤に含まれる樹脂の分子量を小さくすると、引張弾性率が大きくなる傾向がある。

接着方法としては、例えば、電磁鋼板４０に接着剤を塗布した後、加熱及び圧着のいずれか又は両方により接着する方法が採用できる。
加熱手段は、例えば、高温槽や電気炉内での加熱、又は直接通電する方法等、どのような手段でもよい。

安定して十分な接着強度を得るために、接着部４１の厚さは１μｍ以上が好ましい。
一方で、接着部４１の厚さが１００μｍを超えると接着力が飽和する。また、接着部４１が厚くなるに連れて占積率が低下し、積層コアの鉄損等の磁気特性が低下する。したがって、接着部４１の厚さは１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。
接着部４１の厚さは、絶縁被膜の厚さと同様の方法により測定できる。
接着部４１の厚さは、電磁鋼板４０に塗布する接着剤の種類や塗布量により調整できる。

図３に示すように、接着部４１は、円形をなす複数の点状に形成されている。より具体的に言うと、接着部４１は、各ティース部２３において、平均直径が５ｍｍの点状に形成されている。
ここで示した平均直径は、一例である。点状の接着部４１の平均直径は、３〜７ｍｍとすることが好ましい。平均直径が上記下限値以上であると、電磁鋼板４０同士を充分に接着しやすい。平均直径が上記上限値以下であると、積層コアの鉄損を抑制しやすい。
平均直径は、電磁鋼板４０同士を剥離した接着部４１の接着剤跡の直径を定規により測定することで求められる。接着剤跡の平面視形状が真円でない場合、その直径は平面視での接着剤跡の外接円（真円）の直径とする。
図３の接着部４１の形成パターンは一例であり、電磁鋼板４０同士の間に設けられる接着部４１の数、形状、及び配置は、必要に応じて適宜変更できる。

一般に、接着剤を硬化させる際には、硬化収縮が生じる。この硬化収縮により、電磁鋼板４０に圧縮応力や引張応力が加わる。これら応力が電磁鋼板４０に加わることにより、歪が生じる。特に熱硬化型接着剤の場合、電磁鋼板４０と接着部との熱膨張係数の差により、加わる応力が大きくなる。電磁鋼板４０の歪は、回転電機１０の鉄損を増大させる。
ステータコア２１を構成する電磁鋼板４０の歪が鉄損に与える影響は、ロータコア３１を構成する鋼板の歪が与える影響よりも大きい。
本実施形態では、接着部４１が部分的に設けられているので、接着部４１が全面に設けられている場合に比べて、硬化収縮により電磁鋼板４０に加わる応力が低減されている。

接着部４１による電磁鋼板４０の接着面積率は、１〜４０％が好ましく、１〜３０％がより好ましく、１〜２０％がさらに好ましい。接着面積率が上記下限値以上であると、積層コアの機械強度が確保される。接着面積率が上記上限値以下であると、鉄損の抑制効果がより優れる。
接着部４１による電磁鋼板４０の接着面積率とは、電磁鋼板４０の前記第１面の面積に対する、第１面のうちの接着部４１が設けられた領域（接着領域）の面積の割合である。接着部４１が設けられた領域とは、電磁鋼板４０の第１面のうち、分断されることなく硬化した一連の接着剤が設けられている領域（接着領域）である。接着部４１が設けられた領域の面積は、例えば、剥離後の電磁鋼板４０の第１面を撮影し、その撮影結果を画像解析することによって求められる。
なお、電磁鋼板４０の第１面の面積は、後述する溶接部４２の面積も含むものとする。

図３に示すように、電磁鋼板４０のコアバック部２２の外周縁２２ａに沿って溶接部４２が設けられている。すなわち、電磁鋼板４０同士は、接着部４１と溶接部４２との併用により接合されている。接着部４１と溶接部４２とを併用することにより、同じ範囲を接着のみによって固定する場合に比べて、ステータ２０の積層固定強度をより向上できる。加えて、接着部４１と溶接部４２とを併用することにより、電磁鋼板４０同士を精度よく積層できる。このため、積層コアの磁気特性をより向上できる。

溶接部４２は、溶接金属で形成される。ここで、溶接金属とは、電磁鋼板４０と溶接ワイヤとが溶けて、混ざり合った金属を意味する。
溶接部４２は、例えば、電磁鋼板４０同士を、溶接ワイヤを用いてアーク溶接することにより形成される。溶接ワイヤとしては、種々の成分系のソリッドワイヤを用いることができる。

本実施形態において、溶接部４２は、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周縁２２ａの外側に形成されている。
図３では、コアバック部２２の外周縁２２ａの外側において、溶接部４２が外周縁２２ａに沿って間欠的に設けられている。溶接部４２は、その一部がコアバック部２２の外周縁２２ａの内側に食い込んでいる。
図３に示す例では、溶接部４２は、周方向に沿って６箇所形成されている。溶接部４２は、ティース部２３に対応する位置に形成されている。溶接部４２は、ティース部２３の３箇所おきに１箇所形成されている。すなわち、中心軸線Ｏを中心とする中心角６０度おきに６箇所の溶接部４２が設けられている。
溶接部４２の周方向の幅（ビード幅）は、例えば、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜８ｍｍがより好ましく、３〜６ｍｍがさらに好ましい。溶接部４２のビード幅が上記下限値以上であると、ステータ２０の積層固定強度をより向上できる。溶接部４２のビード幅が上記上限値以下であると、ステータ２０の磁気特性を維持しやすい。図３における溶接部４２のビード幅は、４ｍｍである。溶接部４２のビード幅は、例えば、定規により測定できる。
溶接部４２が図３に示すように設けられている場合、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周縁２２ａの長さ１００％に対する溶接部４２の大きさ（ビード幅）の割合は、例えば、３％である。
外周縁２２ａの長さは、例えば、ステータコア２１の外径から求められる。

図４に示すように、溶接部４２は、コアバック部２２の外周縁２２ａの外側において、溶接部４２が外周縁２２ａに沿って、中心軸線Ｏを中心とする中心角２０度おきに１８箇所の溶接部４２が設けられている。図４は、ステータ２０Ａの平面図のおよそ半分を示している。溶接部４２は、その一部がコアバック部２２の外周縁２２ａの内側に食い込んでいる。図４に示す例では、溶接部４２は、周方向に沿ってティース部２３とは位置がずらされている。溶接部４２は、コアバック部２２の外周縁２２ａのうち、スロット２４に対応する位置に設けられている。すなわち、コアバック部２２の外周縁２２ａのうち、ティース部２３の径方向の外側に位置する部分には、溶接部４２が設けられていない。
溶接部４２が、コアバック部２２の外周縁２２ａに沿って１８箇所設けられることにより、ステータ２０に比べて、ステータ２０Ａの積層固定強度をさらに向上できる。
溶接部４２が図４に示すように設けられている場合、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周縁２２ａの長さ１００％に対する溶接部４２の大きさ（ビード幅）の割合は、例えば、９％である。

図３、図４の溶接部４２の形成パターンは一例であり、電磁鋼板４０同士の間に設けられる溶接部４２の数、形状、及び配置は、必要に応じて適宜変更できる。

溶接方法としては、例えば、電磁鋼板４０を接着剤で固定した後、電磁鋼板４０の積層方向に沿ってコアバック部２２の外周縁２２ａに溶接ワイヤを配置し、アーク溶接により溶接する方法が採用できる。
溶接方法は、例えば、電磁鋼板４０に接着剤を塗布した後、電磁鋼板４０のコアバック部２２の外周縁２２ａに溶接ワイヤを配置し、加熱及び圧着のいずれか又は両方により接着するとともに、アーク溶接により溶接する方法であってもよい。
溶接方法としては、このほか、レーザー溶接によって溶接する方法が挙げられる。

本実施形態では、ロータコア３１を形成する方の複数の電磁鋼板４０は、かしめＣ（ダボ）によって互いに固定されている。しかしながら、ロータコアを形成する複数の電磁鋼板が、接着部及び溶接部のいずれか又は両方によって互いに接着されていてもよい。
なお、ステータコア２１やロータコア３１等の積層コアは、いわゆる回し積みにより形成されていてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）は、ティース部２３に複数の接着部４１が設けられ、コアバック部２２の外周縁２２ａに沿って溶接部４２が間欠的に設けられている。
この構成により、ステータ２０の積層固定強度をより向上できる。加えて、接着部４１と溶接部４２とを併用することにより、電磁鋼板４０同士を精度よく積層できる。このため、積層コアの磁気特性の劣化を抑制できる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

ステータコアの形状は、前記実施形態で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２３の周方向と径方向の寸法比率、ティース部２３とコアバック部２２との径方向の寸法比率等は、所望の回転電機の特性に応じて任意に設計可能である。

前記実施形態におけるロータでは、２つ１組の永久磁石３２が１つの磁極を形成しているが、本発明はこれに限られない。例えば、１つの永久磁石３２が１つの磁極を形成していてもよく、３つ以上の永久磁石３２が１つの磁極を形成していてもよい。

前記実施形態では、回転電機として、永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明したが、回転電機の構造は、以下に例示するようにこれに限られず、さら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。
前記実施形態では、同期電動機として、永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機がリラクタンス型電動機や電磁石界磁型電動機（巻線界磁型電動機）であってもよい。
前記実施形態では、交流電動機として、同期電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機が誘導電動機であってもよい。
前記実施形態では、電動機として、交流電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機が直流電動機であってもよい。
前記実施形態では、回転電機として、電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機が発電機であってもよい。

前記実施形態では、本発明に係る積層コアをステータコアに適用した場合を例示したが、ロータコアに適用することも可能である。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図３に示すように、電磁鋼板の第１面のティース部に点状に接着剤を塗布し、複数の電磁鋼板を積層し、圧着することにより積層体を得た。得られた積層体の積層方向に沿ってコアバック部の外周縁の６箇所に溶接ワイヤを配置し、アーク溶接することにより溶接部を設けて、積層コアを得た。
電磁鋼板の第１面の面積に対する接着面積率を１％とした。
電磁鋼板の第１面のコアバック部の外周の長さ１００％に対する溶接部の大きさ（ビード幅）の割合を３％とした。
電磁鋼板としては、以下の化学組成を有し、板厚０．２０ｍｍの電磁鋼板を用いて積層コアを得た。
＜電磁鋼板の化学組成＞
・Ｃ含有量：電磁鋼板の質量に対して、０．００２質量％。
・Ｓｉ含有量：電磁鋼板の質量に対して、３．２質量％。
・Ｍｎ含有量：電磁鋼板の質量に対して、０．５質量％。
・Ａｌ含有量：電磁鋼板の質量に対して、０．５質量％。
・Ｐ含有量：電磁鋼板の質量に対して、０．０１質量％。
・Ｓ含有量：電磁鋼板の質量に対して、０．００１５質量％。
・Ｎ含有量：電磁鋼板の質量に対して、０．００２質量％。
・Ｓｎ含有量：電磁鋼板の質量に対して、０．０３質量％。

［実施例２］
電磁鋼板の第１面の面積に対する接着面積率を２０％とした以外は、実施例１と同様にして、積層コアを得た。

［実施例３］
電磁鋼板として、電磁鋼板の質量に対するＳｉ含有量が３．５質量％、Ａｌ含有量が０．００１質量％である電磁鋼板を用いた以外は、実施例２と同様にして、積層コアを構成した。

［実施例４］
電磁鋼板として、電磁鋼板の質量に対するＳｉ含有量が１．７質量％、Ａｌ含有量が２．０質量％である電磁鋼板を用いた以外は、実施例２と同様にして、積層コアを構成した。

［比較例１］
電磁鋼板の第１面の面積に対する接着面積率を０％、すなわち、接着部を設けなかった以外は、実施例２と同様にして、積層コアを構成した。

［比較例２］
電磁鋼板の第１面のコアバック部の外周の長さ１００％に対する溶接部の大きさ（ビード幅）の割合を０％、すなわち、溶接部を設けなかった以外は、実施例２と同様にして、積層コアを構成した。

＜剛性の評価＞
各例で用いた電磁鋼板から矩形状の鋼板（幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を切り出し、重ね長さ１２．５ｍｍとなるように２枚の鋼板を重ね合わせ、重ね合わせ部を形成した。各例で得られた積層コアの接着面積率及び溶接部の大きさの割合となるように、前記重ね合わせ部に接着剤を塗布し、溶接ワイヤを配置し、圧着しつつアーク溶接を行って、試験片を得た。
各例の試験片について、ＪＩＳ Ｋ６８５０：１９９９に準じて引張せん断接着強さ試験を行い、破断応力（ＭＰａ）を測定した。引張試験環境は常温（２５℃）とした。試験速度は３ｍｍ／分とした。試験片のｎ数は３とした。３つの試験片の破断応力の平均値を算出し、下記評価基準に基づいて、剛性を評価した。結果を表１に示す。
《評価基準》
Ａ：破断応力の平均値が１０ＭＰａ以上。
Ｂ：破断応力の平均値が５ＭＰａ以上１０ＭＰａ未満。
Ｃ：破断応力の平均値が５ＭＰａ未満。

＜磁気特性の評価＞
次に、上記した作用効果を検証する検証試験を実施した。なお本検証試験は、実際のモータを用いた実機評価により実施した。
実機評価に用いたモータは、図１に示す形状であり、ステータコア２１及びロータコア３１それぞれの積厚は、５０．０ｍｍとした。ステータコア２１の外径は、２５０．０ｍｍとした。ステータコア２１の内径は、１６５．０ｍｍとした。ロータコア３１の外径は、１６３．０ｍｍとした。ロータコア３１の内径は、３０．０ｍｍとした。ステータコア２１の巻線は、スロット２４に１０ターンを集中巻で施した。各相に実効値１０Ａ、周波数１００Ｈｚの励磁電流を印加することにより、回転数１０００ｒｐｍで回転させ、その際の入力電力から出力、ステータコアの巻線による銅損を減ずることで、鉄損を算出した。

各例の積層コアの鉄損を、前記試験により求めた。
また、比較対象として、複数の電磁鋼板が全層かしめられている積層コアの鉄損も求めた。各例の積層コアの鉄損を、上記比較対象となる積層コアの鉄損で割った値（鉄損比）を求めた。各例の積層コアの鉄損が、上記比較対象となる積層コアの鉄損と同等であると、鉄損比が１００％になる。鉄損比が小さいほど、各例の積層コアの鉄損が小さく、積層コアとしての磁気特性に優れる。
各例の積層コアの鉄損比を算出し、下記評価基準に基づいて各例の積層コアの磁気特性を評価した。結果を表１に示す。
《評価基準》
Ａ：鉄損比が１００％未満。
Ｃ：鉄損比が１００％以上。

表１に示すように、本発明を適用した実施例１〜４では、破断応力の平均値が１０ＭＰａ以上で、かつ、鉄損比が１００％未満であり、磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上できていた。
一方、接着部を備えない比較例１は、鉄損比が１００％以上だった。
溶接部を備えない比較例２は、破断応力の平均値が５ＭＰａ未満だった。

以上の結果から、本発明の積層コアによれば、積層固定強度を向上させるとともに、鉄損を抑制できており、積層コアの磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上できることが分かった。

２０ ステータ
２１ ステータコア（積層コア）
２２ コアバック部
２２ａ コアバック部の外周縁
２２ｂ コアバック部の内周縁
２３ ティース部
２４ スロット
４０ 電磁鋼板
４０ａ 電磁鋼板の表面（第１面）
４１ 接着部
４２ 溶接部

Claims (7)

1. 互いに積層され、両面が絶縁被膜により被覆された複数の電磁鋼板と、
   積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の間に設けられ、前記電磁鋼板同士をそれぞれ接着する接着部と、
   前記電磁鋼板同士がそれぞれ溶接された溶接部と、を備える、積層コア。
2. 前記電磁鋼板は、環状のコアバック部と、前記コアバック部から径方向に向けて突出するとともに、前記コアバック部の周方向に間隔をあけて配置された複数のティース部と、を備え、
   前記ティース部に前記接着部が設けられ、
   前記コアバック部に前記溶接部が設けられる、請求項１に記載の積層コア。
3. 前記溶接部が、前記コアバック部の外周縁に沿って設けられている、請求項２に記載の積層コア。
4. 前記接着部が、平均直径３〜７ｍｍの点状である、請求項２又は３に記載の積層コア。
5. 前記接着部による前記電磁鋼板の接着面積率が、１〜４０％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層コア。
6. 前記電磁鋼板のアルミニウム含有量が０．００１〜２．０質量％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層コア。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層コアを備える、回転電機。

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