JP4626683B2 - 非磁性箇所を有する鋼材およびその製造方法および回転電機コア - Google Patents
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Description
以下,本発明を具体化した最良の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態に係る回転電機は,図1に示したロータ90のペリブリッジ部92およびセンターブリッジ部93として,以下に説明する手順で作成した非磁性箇所を備えたものである。センターブリッジ部93は,隣り合う磁石取り付け穴の間の箇所であり,ペリブリッジ部92は,磁石取り付け穴と外周縁との間の箇所である。ロータ90およびステータ80はいずれも,多数枚の電磁鋼板を積層してなるものである。
以下に,本発明の第2の形態を説明する。ロータ90を構成する電磁鋼板10に凹部を形成し,ステンレス鋼箔13と改質金属箔14とからなる2層チップ12を図3のように凹部にセットすることは第1の形態と同様である。また,2層チップ12をセットした部分を図4のように加圧通電し,改質金属箔14およびステンレス鋼箔13と電磁鋼板10の内側を溶融させることも第1の形態と同様である。つまり,図6上部から図8上部のような経過をたどるのである。また,温度が降下した後は,3層構造が形成されることも第1の形態と同様である。つまり,電磁鋼板層1とステンレス鋼層3および凝固した非磁性合金層2が形成されるのである。
以下に,本発明の第3の形態を説明する。本形態のロータ90は,使用時に高速で回転するものであり,その際に電磁鋼板10及び非磁性箇所Xには強い遠心力がかかるものである。このため,それに耐えうる強度を確保する必要がある。ゆえに,ロータ90は強度の確保と非磁性箇所による磁束の漏れの防止とを同時に満たすことが望ましい。
以下に,本発明の第4の形態を説明する。本形態に係るロータ190(図30参照)に用いる非磁性箇所を有する電磁鋼板100は,2枚の電磁鋼板を重ね合わせ,部分的に接合したものである。図18に示すように,本形態の電磁鋼板100は,電磁鋼板10と,電磁鋼板20とを有するものである。ここで,電磁鋼板10は第1の主鋼材であり,電磁鋼板20は第2の主鋼材である。また,電磁鋼板10と電磁鋼板20とは,その間に食い込むように形成された非磁性合金層110により接合されている。つまり,非磁性合金層110と,電磁鋼板10とは,その接触面で接合されている。また,非磁性合金層110と,電磁鋼板20とも,その接触面で接合されている。しかし,電磁鋼板10と,電磁鋼板20との接触面は接合されていない。
Pe=ke・(t・f・Bm)2/ρ (1)
Pe:渦電流損
ke:比例定数
t :電磁鋼板の板厚
f :周波数
Bm:最大磁束密度
ρ :電磁鋼板の電気抵抗率
で表される。つまり,渦電流損Peは,電磁鋼板の板厚の2乗に比例し,電磁鋼板の電気抵抗率に反比例する。
以下に,本発明の第5の形態を説明する。本形態のロータ190及びロータ290は,第4の形態のものと同様である。また,ロータに用いる電磁鋼板100及び電磁鋼板200も,第4の形態のものと同様,非磁性合金層を介して2枚の電磁鋼板を部分的に接合したものである。このため,非磁性合金層は,第1の主鋼材である電磁鋼板10及び第2の主鋼材である電磁鋼板20と接触面で接合している。しかし,電磁鋼板10と,電磁鋼板20とは,その接触面で接合していない。このため,未接合部94が発生しないことも第4の形態と同様である。第4の形態と異なる点は,電磁鋼板100及び電磁鋼板200の製造方法である。
2,110,210…非磁性合金層
3…ステンレス鋼層
10,20…電磁鋼板
11…溝
12…2層チップ
13…ステンレス鋼箔
14…改質金属箔
15…電極
16…液状部
31…改質金属箔
32…高抵抗改質金属箔
33…強磁性金属箔
40…電磁石
50,100,200…非磁性箇所を有する電磁鋼板
90,190,290…ロータ
X…非磁性箇所
Claims (20)
- 非磁性箇所を有する鋼材において,
電磁鋼板により構成されており,
前記非磁性箇所は,
一方の表面側の表面鋼材層と,
前記表面鋼材層の下の非磁性合金層とを有し,
残部が前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板と同じ材質および組織の電磁鋼板層であり,
前記非磁性箇所における前記電磁鋼板層の厚さが,前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の全厚より薄く,
前記非磁性箇所における前記表面鋼材層の表面と,前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の前記一方の表面側の表面とが平坦な面をなしていることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。 - 請求項1に記載の非磁性箇所を有する鋼材において,
前記表面鋼材層が,オーステナイト系ステンレス鋼の層であることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。 - 非磁性箇所を有する鋼材において,
第1の電磁鋼板と第2の電磁鋼板とが重ね合わせられており,
前記非磁性箇所は,内部に非磁性合金層が形成されており,
前記非磁性合金層は,前記第1の電磁鋼板と前記第2の電磁鋼板との双方に食い込んで形成されており,
前記非磁性箇所における前記第1の電磁鋼板の厚さが,前記非磁性箇所以外の箇所における前記第1の電磁鋼板の厚さより薄く,
前記非磁性箇所における前記第2の電磁鋼板の厚さが,前記非磁性箇所以外の箇所における前記第2の電磁鋼板の厚さより薄いことを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。 - 請求項3に記載の非磁性箇所を有する鋼材において,
前記第1の電磁鋼板と前記第2の電磁鋼板とが,重ね合わせられた面に対して対称な形状をしていることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。 - 請求項3または請求項4に記載の非磁性箇所を有する鋼材において,
前記非磁性合金層の体積抵抗率が,
前記第1の電磁鋼板の体積抵抗率と前記第2の電磁鋼板の体積抵抗率とのいずれよりも大きいことを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。 - 請求項1から請求項5までのいずれかに記載の非磁性箇所を有する鋼材において,
前記非磁性合金層が,その融点を上昇させる元素を含有するオーステナイト相の合金層であることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。 - 非磁性箇所を有する回転電機コアにおいて,
電磁鋼板を積層したものであり,
前記非磁性箇所は,
一方の表面側の表面鋼材層と,
前記表面鋼材層の下の非磁性合金層とを有し,
残部が前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板と同じ材質および組織の電磁鋼板層であり,
前記非磁性箇所における前記電磁鋼板層の厚さが,前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の全厚より薄く,
前記非磁性箇所における前記表面鋼材層の表面と,前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の前記一方の表面側の表面とが平坦な面をなしていることを特徴とする非磁性箇所を有する回転電機コア。 - 請求項7に記載の回転電機コアにおいて,
複数の磁石取り付け穴が形成されており,
前記非磁性箇所が,隣り合う磁石取り付け穴の間に位置しており,
隣り合う磁石取り付け穴の間の最短距離の箇所が,前記非磁性箇所の中に位置していることを特徴とする回転電機コア。 - 請求項7に記載の回転電機コアにおいて,
磁石取り付け穴が形成されており,
前記非磁性箇所が,前記磁石取り付け穴と外周縁との間に位置しており,
前記磁石取り付け穴と外周縁との間の最短距離の箇所が,前記非磁性箇所の中に位置していることを特徴とする回転電機コア。 - 非磁性箇所を有する回転電機コアであって,
前記回転電機コアは,第1の主鋼材と,第2の主鋼材とが重ね合わせられた鋼材を積層したものであり,
前記非磁性箇所は,内部に非磁性合金層が形成されており,
前記非磁性合金層は,前記第1の主鋼材と前記第2の主鋼材との双方に食い込んで形成されており,
前記非磁性箇所における前記第1の主鋼材の厚さが,前記非磁性箇所以外の箇所における前記第1の主鋼材の厚さより薄く,
前記非磁性箇所における前記第2の主鋼材の厚さが,前記非磁性箇所以外の箇所における前記第2の主鋼材の厚さより薄いことを特徴とする非磁性箇所を有する回転電機コア。 - 請求項10に記載の非磁性箇所を有する回転電機コアにおいて,
前記非磁性合金層の体積抵抗率が,
前記第1の主鋼材の体積抵抗率と前記第2の主鋼材の体積抵抗率とのいずれよりも大きいことを特徴とする非磁性箇所を有する回転電機コア。 - 凹部を設けた主鋼材の凹部に,蓋鋼材と,鉄とともに非磁性合金を形成する合金形成材とを,前記蓋鋼材が上層となるように挿入し,
その箇所に通電することにより,前記合金形成材を,前記主鋼材の一部および前記蓋鋼材の一部とともに溶融して,主鋼材の残部と蓋鋼材の残部との間に非磁性合金の層を形成することを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 請求項12に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において,
前記蓋鋼材として,オーステナイト系ステンレス鋼を用いることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 請求項12または請求項13に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において,
前記通電を行う上層側の電極の接触面が,前記蓋鋼材のみに接触した状態で通電を行うことを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 一方の面に凹部を設けた第1の電磁鋼板及び第2の電磁鋼板を含む複数の電磁鋼板を,両端の位置の電磁鋼板が前記第1の電磁鋼板と前記第2の電磁鋼板となるように,前記第1の電磁鋼板の凹部と前記第2の電磁鋼板の凹部とが互いに向かい合うように重ね合わせるとともに,前記凹部で区切られた空間に合金形成材を配置した状態とし,
その凹部のある箇所に通電することにより,前記合金形成材を,周囲の電磁鋼板の鋼材の一部とともに溶融して,第1の電磁鋼板の残部と第2の電磁鋼板の残部との間に非磁性合金の層を形成することを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 請求項15に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において,
前記第1の電磁鋼板と前記第2の電磁鋼板との2枚を重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 一方の面に凹部を設けた第1の主鋼材及び第2の主鋼材を含む複数の鋼材を,両端の位置の鋼材が前記第1の主鋼材と前記第2の主鋼材となるように,前記第1の主鋼材の凹部と前記第2の主鋼材の凹部とが互いに向かい合うように重ね合わせるとともに,前記凹部で区切られた空間に合金形成材を配置した状態とし,
その凹部のある箇所に通電することにより,前記合金形成材を,周囲の鋼材の一部とともに溶融して,第1の主鋼材の残部と第2の主鋼材の残部との間に非磁性合金の層を形成する非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において,
前記第1の主鋼材の凹部に合金形成材を挿入するとともに,前記第2の主鋼材の凹部に前記合金形成材とは別の合金形成材を挿入し,
前記第1の主鋼材と前記第2の主鋼材とを重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 請求項17に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において,
前記第1の主鋼材と前記第2の主鋼材との2枚を重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 請求項17に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において,
前記第1の主鋼材及び前記第2の主鋼材を凹部が上になるように配置した状態でそれらの凹部に合金形成材を挿入するとともに,少なくとも前記第2の主鋼材の凹部に,前記合金形成材とともに強磁性金属を,強磁性金属が上になるように挿入し,
前記第2の主鋼材の凹部の下側に磁石を配置して前記磁石と前記強磁性金属とで前記第2の主鋼材及び前記合金形成材とを圧着し,その状態で前記第2の主鋼材を上下反転させ,
前記第2の主鋼材と,前記第1の主鋼材とを重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。 - 請求項12から請求項19までのいずれかに記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において,
前記合金形成材として,その融点を上昇させる元素を含有するものを用いることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
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