JP5732718B2 - モータコア - Google Patents
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Description
また、最近急速に普及しているハイブリッド電気自動車の駆動モータや発電機も、高出力、小型化の観点から数kHzの周波数で駆動されている。
しかしながら、このような圧縮応力下では電磁鋼板の磁気特性は大きく劣化することが知られている。
本発明は上記の知見に立脚するものである。
従って、本発明のモータコアを用いることにより、焼きばめや樹脂モールド等によりコア材料に圧縮力が付加されるエアコンコンプレッサーモータや、ハイブリッドEV用駆動モータ、EV用駆動モータ、FCEV用駆動モータ、高速発電機等において、その鉄損を低減することが可能となる。
家電用エアコンコンプレッサーモータやハイブリッド電気自動車用のモータでは、コアを固定するために、ハウジングの焼きばめやハウジングへの圧入が行われる。この焼きばめや圧入によりモータコアに付加される圧縮応力は20〜150MPa程度と言われており、かような圧縮応力下での鉄損劣化抑制手法が望まれていた。
ついで、このコアに、焼きばめ代:5〜50μmで焼きばめを行った。その際、コアバック中央部の円周方向の圧縮応力を歪みゲージを用いて測定したところ、円周方向の圧縮応力(焼きばめ応力)は5〜50MPaであった。
ついで、積層方向に圧縮応力を付与するため、図1に示すように、バックヨーク部1に非磁性ステンレス鋼で作製したリング2を取り付け、このリング2を油圧プレスでコア積層方向に締めることにより、種々の圧縮力を付与した。その際の圧縮力は、リングとステータコア間に感圧紙を挟むことにより測定した。なお、図1中、番号3はティース部、4は焼きばめリング(ハウジング)である。
同図に示したとおり、コア外周からの圧縮応力が10MPa以上になると、鉄損の劣化が顕著になることが確認された。
同図から明らかなように、焼きばめを行わない場合は、積層方向に圧縮力を付与しても鉄損の変化はほとんどなかったが、焼きばめを行った場合には、積層方向に圧縮力を付与することによって、鉄損が大きく改善されることがわかる。特に付与応力が0.3MPa以上の場合に改善代は大きいことが判明した。
そこで、本発明では、積層方向の圧縮応力は0.3MPa以上、より好ましくは0.5MPa以上、さらに好ましくは3MPa以上とした。但し、積層方向に付与する圧縮応力があまりに大きいと、コア変形等の弊害を招くおそれがあるので、付与応力は100MPa以下とすることが好ましい。
ここで、板厚方向の圧縮応力は、焼きばめ応力が付与されるバックヨークの平均応力であり、バックヨーク全面において均一に付与されることが好ましい。
また、ボルト締めにより固定されるモータコアも存在し、積層方向に圧縮力が加わっている場合もあるが、ボルト締めによる圧縮力はボルト近傍のみであり、磁束が主に流れているバックヨークには圧縮力はほとんど作用していない。しかも、ボルト締めにより固定されたモータコアに焼きばめを施すことは従来行われておらず、ボルト締めの目的は焼きばめ応力に起因した特性劣化を抑制するためのものではない。
板厚:0.30mmのSi:3質量%およびAl:1質量%を含有する鋼板を種々の表面粗さを有するロールで圧延することにより、表面粗さを算術平均粗さ(Ra:JIS B0601-2001)で0.1〜5μmの範囲に変化させた鋼板の両面に、被膜厚さを片面当たり0.1〜7μmと変化させて半有機被膜を塗布し、外径:100mmのステータコアを作製し、図1に示したようにしてモータコアを作製後、鋼板の表面粗さおよび被膜厚さと鉄損との関係について調査した。なお、円周方向の圧縮応力は30MPaであり、また積層方向への付与応力は3MPaとした。
まず、図4に、被膜厚さが0.1μmの場合の表面粗さRaと鉄損との関係を示す。同図に示すとおり、積層方向に圧縮力を付与しない場合には、鉄損に及ぼす表面粗さの影響が認められなかった。また、0.5MPaの圧縮応力を付与した場合には、若干の鉄損低減が認められたものの、鉄損に及ぼす表面粗さの影響はほとんど認められなかった。被膜厚みが薄い場合は、鋼板間の絶縁性(層間抵抗)が充分でなく、板厚方向に圧縮力を加えることで、かえって、鋼板間に渦電流が流れやすくなったために、圧縮力による鉄損低減効果(面内渦電流損の低減効果)が減少してしまったものと考えられる。
また、鋼板の絶縁被膜厚さを調整する方法もどのようなものでも構わないが、液比重、ニップ圧およびピックアップロールの回転数のいずれか1または2以上の制御により調整するのが一般的である。また、通板速度によっても変えることが可能である。
また、ステータコアの損失は、バックヨーク部の非磁性体の上から励磁コイル、ピックアップコイルを巻き線することにより、ステータコア円周方向の鉄損を測定した。
かくして得られたステータコアの鉄損W10/1k(W/kg)について調べた結果を、表1に示す。なお、表1には、鋼板の表面粗さRa、鋼板の被膜厚さ、焼きばめ応力(円周方向の圧縮応力)および積層方向に付与した圧縮応力も併せて示す。
2 リング
3 ティース部
4 焼きばめリング(ハウジング)
Claims (1)
- ティース部とバックヨーク部を有する電磁鋼板の積層体で構成されるステータをそなえ、該ステータの周方向に10MPa以上の圧縮応力が付与されるモータのコアにおいて、該バックヨークの積層方向に0.3MPa以上の圧縮応力が付与されているとともに、前記電磁鋼板の絶縁被膜の厚さを片面当たり0.2μm以上7μm以下、かつ表面粗さを算術平均粗さで2μm以下とすることを特徴とするモータコア。
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