JP2023132116A5

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Publication number: JP2023132116A5
Application number: JP2022037261A
Authority: JP
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-11-24

Description

空隙面２４０に垂直な方向における第１部材６０の厚さは、空隙面２４０に垂直な方向における磁性楔１００の厚さの３０％以上７０％以下であることが好ましい。

図１１は、本実施形態の作用効果を説明する図である。図１１の左側に示したグラフは、実施例としての、空隙側に第２部材７０を配置した場合のグラフである。言い換えると、図１１の左側に示したグラフは、実施例としての、第２部材７０を第１部材６０と空隙面２４０の間に配置した場合のグラフである。図１１の右側に示したグラフは、比較例としての、空隙側に第１部材（焼結部）６０を配置した場合のグラフである。言い換えると、図１１の右側に示したグラフは、比較例としての、第１部材６０を第２部材７０と空隙面２４０の間に配置した場合のグラフである。いずれのグラフも、横軸に、第１部材６０の厚さの割合を、０（磁性楔１００の全てが第２部材７０からなる場合）から１（磁性楔１００の全てが第１部材６０からなる場合）まで変化させた場合としている。

まず、実施例（空隙側に第２部材７０を配置した場合）においては、高効率化の観点で重要である「高調波磁束」について、第１部材６０の厚さが磁性楔の厚さの２０％以上である場合において、十分に小さくなり好ましい結果が得られた。また、高効率化の観点で重要である「磁性楔の渦電流損失」については、第１部材６０の厚さが磁性楔の厚さの７０％以下である場合において、渦電流損失が十分に小さくなり好ましい結果が得られた。高効率化の観点では、「高調波磁束」と「磁性楔の渦電流損失」の両方を下げる必要があるが、そのためには、上記の結果から、第１部材６０の厚さを磁性楔の厚さの２０％以上７０％以下にする必要があることが分かった。一方で、高信頼性の観点で重要である「磁性楔の耐荷重」については、第１部材６０の厚さが３０％以上である場合において、耐荷重が十分に高く、好ましい特性が得られた。以上のことから、高効率化と高信頼性を両立させるためには（低損失と高耐荷重を両立）、第１部材６０の厚さを磁性楔の厚さの３０％以上７０％以下にする必要があることが分かった。

これに対して、比較例（空隙側に第１部材６０を配置した場合）においては、高効率化の観点で重要である「高調波磁束」について、第１部材６０の厚さが磁性楔の厚さの約５％以上である場合において、十分に小さくなり好ましい結果が得られた。また、高効率化の観点で重要である「磁性楔の渦電流損失」については、第１部材６０の厚さが磁性楔の厚さの約５％未満である場合において、渦電流損失が十分に小さくなり好ましい結果が得られた。高効率化の観点では、「高調波磁束」と「磁性楔の渦電流損失」の両方を下げる必要があるが、両方を同時に下げることは厳しいことが分かった。比較例の場合は、空隙側に第１部材６０を配置しており、実施例よりも、第１部材６０の厚さが小さくても、高調波磁束を低減し易いが、電気抵抗率が低く、渦電流損失が劇的に増加してしまい、この影響が大きく、「高調波磁束」と「磁性楔の渦電流損失」の両方を同時に効果的に下げることが難しいことが分かった。なお、高信頼性の観点で重要である「磁性楔の耐荷重」については、第１部材６０の厚さが３０％以上である場合において、耐荷重が十分に高くなる点は実施例と同じである。以上のことから、比較例においては、実施例と異なり、高効率化と高信頼性を両立させる（低損失と高耐荷重を両立）ことは困難であることが分かった。

以上より、磁性楔１００は、第１部材６０と、第１部材６０と空隙面２４０の間に第２部材７０が設けられることが好ましい。また、第２部材７０の電気抵抗率は第１部材６０より高いことが好ましく、第１部材６０の曲げ強度は第２部材７０の曲げ強度より高いことが好ましく、第１部材６０の飽和磁化は第２部材７０の飽和磁化よりも高いことが好ましい。また、空隙面２４０に垂直な方向における第１部材６０の厚さは、空隙面２４０に垂直な方向における磁性楔１００の厚さの３０％以上７０％以下であることが好ましい。

なお、上記の実施形態を、以下の技術案にまとめることができる。
技術案１
空隙面を介して固定子と回転子が対向してなる回転電機に用いられる磁性楔であって、
前記磁性楔は、
第１部材と、
前記第１部材と前記空隙面の間に設けられる第２部材からなり、
前記第１部材は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１つの第１元素を含む第１磁性金属相を有し、
前記第２部材は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１つの第２元素を含む第２磁性金属相を有し、前記第１部材に対する前記第１磁性金属相の割合が、前記第２部材に対する前記第２磁性金属相の割合よりも大きい、磁性楔。
技術案２
前記第２部材は前記第１部材より電気抵抗率が高く、前記第１部材は前記第２部材より曲げ強度が高く、飽和磁化が高い技術案１記載の磁性楔。
技術案３
前記第１部材の電気抵抗率は１０^－８Ωｍ以上１０^－４Ωｍ未満である技術案１又は技術案２記載の磁性楔。
技術案４
前記第１部材の曲げ強度は２００ＭＰａ以上である技術案１から技術案３のいずれか１項に記載の磁性楔。
技術案５
前記第１部材の飽和磁化は１．７Ｔ以上である技術案１から技術案４のいずれか１項に記載の磁性楔。
技術案６
前記空隙面に垂直な方向における前記第１部材の厚さは、前記空隙面に垂直な方向における前記磁性楔の厚さの３０％以上７０％以下である、技術案１から技術案５のいずれか１項に記載の磁性楔。
技術案７
前記第１部材は第１焼結部であり、前記第２部材は圧粉部である、技術案１から技術案６のいずれか１項に記載の磁性楔。
技術案８
前記第２部材は、複数の扁平磁性金属粒子と介在相とを備え、
前記複数の扁平磁性金属粒子は、平均厚さが１０ｎｍ以上１００μｍ以下であり、扁平面を有し、前記厚さに対する前記扁平面内の平均長さの比の平均値が５以上１００００以下であり、前記介在相は、前記複数の扁平磁性金属粒子間に存在し、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）及びフッ素（Ｆ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの第３元素を含む技術案１から技術案７のいずれか１項に記載の磁性楔。
技術案９
前記第２部材は、前記扁平面が、前記第２部材が有する平面に対して平行に配向し、前記平面内における方向による保磁力差を有する技術案８に記載の磁性楔。
技術案１０
前記第１部材は、ＴａとＣを含む析出粒子を有する技術案１から技術案９のいずれか１項に記載の磁性楔。
技術案１１
技術案１ないし技術案１０いずれか１項に記載の磁性楔を用いた回転電機。

Claims

空隙面を介して固定子と回転子が対向してなる回転電機に用いられる磁性楔であって、
前記磁性楔は、
第１部材と、
前記第１部材と前記空隙面の間に設けられる第２部材からなり、
前記第１部材は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１つの第１元素を含む第１磁性金属相を有し、
前記第２部材は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１つの第２元素を含む第２磁性金属相を有し、
前記第１部材に対する前記第１磁性金属相の割合が、前記第２部材に対する前記第２磁性金属相の割合よりも大きい磁性楔。
前記第２部材は前記第１部材より電気抵抗率が高く、前記第１部材は前記第２部材より曲げ強度が高く、飽和磁化が高い請求項１記載の磁性楔。
前記第１部材の電気抵抗率は１０^－８Ωｍ以上１０^－４Ωｍ未満である請求項１又は請求項２記載の磁性楔。
前記第１部材の曲げ強度は２００ＭＰａ以上である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁性楔。
前記第１部材の飽和磁化は１．７Ｔ以上である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁性楔。
前記空隙面に垂直な方向における前記第１部材の厚さは、前記空隙面に垂直な方向における前記磁性楔の厚さの３０％以上７０％以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁性楔。
前記第１部材は第１焼結部であり、前記第２部材は圧粉部である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁性楔。
前記第２部材は、複数の扁平磁性金属粒子と介在相とを備え、
前記複数の扁平磁性金属粒子は、平均厚さが１０ｎｍ以上１００μｍ以下であり、扁平面を有し、前記厚さに対する前記扁平面内の平均長さの比の平均値が５以上１００００以下であり、前記介在相は、前記複数の扁平磁性金属粒子間に存在し、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）及びフッ素（Ｆ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの第３元素を含む請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の磁性楔。
前記第２部材は、前記扁平面が、前記第２部材が有する平面に対して平行に配向し、前記平面内における方向による保磁力差を有する請求項８に記載の磁性楔。
前記第１部材は、ＴａとＣを含む析出粒子を有する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の磁性楔。
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の磁性楔を用いた回転電機。