JP7173162B2 - 積層コアおよび回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、積層コアおよび回転電機に関する。
本願は、２０１８年１２月１７日に、日本に出願された特願２０１８－２３５８５８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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、接着層により接着されている。

日本国特開２０１１－０２３５２３号公報

前記従来の積層コアには、磁気特性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向上させることを目的とする。

（１）本発明の一態様は、互いに積層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組の間かつ、前記電磁鋼板において前記積層方向を向く面に設けられ、前記電磁鋼板同士組をそれぞれ接着する接着部と、を備え、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前記コアバック部の径方向に延び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、を有し、前記電磁鋼板の前記コアバック部には、前記接着部が設けられた接着領域が形成されており、前記接着領域は、当該接着領域に接触する前記電磁鋼板の領域を通過する磁束に沿った方向に延び、前記コアバック部は、周方向に沿って交互に並ぶ第１部位および第２部位を有し、前記第１部位は、前記ティース部の径方向外側において前記ティース部に対して径方向に連なり、前記第２部位は、周方向において前記第１部位同士の間に位置し、前記接着領域は、前記第１部位および前記第２部位の何れか一方に形成される積層コアである。

上述の構成によれば、接着部は一方向に沿って延びる。接着部を一方向に沿って延びた形状とすることで、同一範囲に点状の接着部を間欠的に設ける場合と比較して、接着部の接着面積を大きくして接着強度を高めることができる。
一般的に、接着剤は硬化時に収縮する。このため、接着部に接触する電磁鋼板の領域である接着領域には、接着剤の硬化収縮に起因する歪が生じ、当該領域において電磁鋼板の鉄損が上昇する。ここで、接着領域と接触して歪によって鉄損が上昇する領域を劣化領域と呼ぶ。上述の構成によれば、接着領域が延びる方向を、劣化領域を通過する磁束に沿った方向と一致させる。これにより、磁束の経路断面積における劣化領域の占める割合を低減させることができ、劣化領域を通過する磁束線の数を抑制できる。また、磁束の経路断面積における劣化領域の占める割合を低減することで、磁気抵抗の高い劣化領域を磁束が迂回しやすくなる。結果的に、磁気回路を形成する磁束の流れを劣化領域が阻害することを抑制することでき、ステータコアとしての積層コアの磁気特性を高めることができる。

（２）前記（１）に係る積層コアでは、前記コアバック部は、周方向に沿って交互に並ぶ第１部位および第２部位を有し、前記第１部位は、前記ティース部の径方向外側において前記ティース部に対して径方向に連なり、前記第２部位は、周方向において前記第１部位同士の間に位置し、前記接着領域は、前記第１部位および前記第２部位の少なくとも一方において周方向に離散的に形成される、構成としてもよい。

上述の構成によれば、接着領域がコアバック部において、周方向に離散的に配置される。これにより、電磁鋼板同士をバランスよく固定することができる。加えて、電磁鋼板に形成される劣化領域が、離散的に配置されるため、劣化領域が磁束の流れを阻害し難い。

（３）前記（２）に係る積層コアでは、上述の積層コアにおいて、前記接着領域は、前記第１部位に形成され、前記接着領域の周方向両側には、前記接着領域が形成されていない、構成としてもよい。

上述の構成によれば、劣化領域の周方向両側に鉄損の上昇が生じない領域（非劣化領域）が設けられる。このため、磁気回路を形成する磁束が非劣化領域に迂回して通過することができ、ステータコアとしての積層コアの磁気特性を高めることができる。

（４）前記（３）に係る積層コアでは、上述の積層コアにおいて、前記接着領域は、前記ティース部の中心線に沿って径方向に延びる、構成としてもよい。

ティース部からコアバック部に流れる磁束は、コアバック部の第１部位において径方向に沿って延びて、第１部位の径方向の中程で周方向両側に分岐する。上述の構成によれば、接着領域がティース部の中心線に沿って径方向に沿って延びるため、接着領域が延びる方向は、第１部位において磁束が延びる方向と一致する。このため、磁束の流れを劣化領域が阻害することを抑制することができ、ステータコアの磁気特性を高めることができる。

（５）前記（３）又は前記（４）に係る積層コアでは、前記ティース部は、前記コアバック部から径方向の内側に延び、前記接着領域は、前記コアバック部の径方向外端から径方向内側に延びる、構成としてもよい。

磁束が流れる経路は、磁気抵抗が低い最短距離を取りやすい。上述の構成によれば、接着領域がコアバック部の径方向外端から延びるため、最短距離を通過する磁束の流れを阻害し難い。

（６）前記（２）に係る積層コアでは、前記接着領域は、前記第２部位に設けられ、前記接着領域の径方向両側には、前記接着領域が形成されていない、構成としてもよい。

上述の構成によれば、劣化領域の径方向両側に非劣化領域が設けられる。このため、磁気回路を形成する磁束が非劣化領域に迂回して通過することができ、ステータコアとしての積層コアの磁気特性を高めることができる。

（７）前記（６）に係る積層コアでは、前記接着領域は、周方向に沿って延びる、構成としてもよい。

コアバック部に流れる磁束は、第２部位において周方向に沿って流れる。上述の構成によれば、接着領域が周方向に沿って延びるため、劣化領域が磁束の流れを阻害し難い。

（８）前記（６）又は前記（７）に係る積層コアでは、前記ティース部は、前記コアバック部から径方向の内側に延び、前記接着領域は、前記コアバック部の径方向外側に偏って配置される、構成としてもよい。

上述の構成によれば、接着領域がコアバック部の径方向外側に偏って配置されるため、最短距離を通過する磁束の流れを阻害し難い。

（９）前記（２）に係る積層コアでは、前記接着領域は、１つの前記第１部位と１つの前記第２部位とに跨って設けられる、構成としてもよい。

上述の構成によれば、接着領域が、ティース部の中心線に対し非対称に形成される。このため、ティース部に対し周方向一方側と他方側とで磁束密度が互いに異なることとなり、このような積層コアは、一方向へのみ回転させる回転電機に用いる場合に、回転電機のエネルギ効率を高めることができる。

（１０）前記（１）～前記（９）の何れか１つに記載の積層コアでは、前記接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍであってもよい。

（１１）前記（１）～前記（１０）の何れか１つに記載の積層コアでは、前記接着部の平均引張弾性率Ｅが１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａであってもよい。

（１２）前記（１）～前記（１１）の何れか１つに記載の積層コアでは、前記接着部が、エラストマー含有アクリル系接着剤からなるＳＧＡを含む常温接着タイプのアクリル系接着剤であってもよい。

（１３）本発明の一態様の回転電機は、前記（１）～前記（１２）の何れか１つに記載の積層コアを備える、回転電機。

上述の構成の回転電機によれば、磁気特性に優れた積層コアを有するため、回転電機のエネルギ効率を高めることができる。

本発明によれば、積層コアの磁気特性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機の断面図である。 図１に示す回転電機が備えるステータの平面図である。 図１に示す回転電機が備えるステータの正面図である。 図２および図３に示すステータの電磁鋼板および接着領域の模式図である。 変形例１のステータの接着領域の模式図である。 変形例２のステータの接着領域の模式図である。 変形例３のステータの接着領域の模式図である。 変形例４のステータの接着領域の模式図である。 変形例５のステータの接着領域の模式図である。 モデルＮｏ．１～モデルＮｏ．４の鉄損のシミュレーション結果を示すグラフである。 比較例としてのモデルＮｏ．４のステータコアの模式図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る回転電機を説明する。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、電気自動車などに好適に採用される。

図１および図２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。

本実施形態の回転電機１０において、例えば、ステータ２０の各相には、実効値１０Ａ、周波数１００Ｈｚの励磁電流を印加され、これに伴い、ロータ３０および回転軸６０が回転数１０００ｒｐｍで回転する。

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、例えば極数やスロット数、相数などは適宜変更することができる。

ステータ２０は、ステータコア（積層コア）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。以下では、ステータコア２１（コアバック部２２）の軸方向（ステータコア２１の中心軸線Ｏ方向）を軸方向といい、ステータコア２１（コアバック部２２）の径方向（ステータコア２１の中心軸線Ｏに直交する方向）を径方向といい、ステータコア２１（コアバック部２２）の周方向（ステータコア２１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（径方向に沿ってコアバック部２２の中心軸線Ｏに向けて）延びる。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。
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、埋込磁石型に代えて表面磁石型モータを採用してもよい。

＜積層コア＞
図３に示すように、ステータコア２１は、積層コアである。ステータコア２１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。すなわち、ステータコア２１は、厚さ方向に積層された複数の電磁鋼板４０を備える。

なおステータコア２１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。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およびロータコア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としては、公知の電磁鋼板を用いることができる。電磁鋼板４０の化学組成は特に限定されない。本実施形態では、電磁鋼板４０として、無方向性電磁鋼板を採用している。無方向性電磁鋼板としては、例えば、ＪＩＳ Ｃ ２５５２：２０１４の無方向性電鋼帯を採用することができる。
しかしながら、電磁鋼板４０として、無方向性電磁鋼板に代えて方向性電磁鋼板を採用することも可能である。方向性電磁鋼板としては、ＪＩＳ Ｃ ２５５３：２０１２の方向性電鋼帯を採用することができる。

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の両面には、絶縁被膜が設けられている。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、などが適用できる。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、などが挙げられる。有機樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。

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ステータコア２１における絶縁被膜の占める割合が増加し、ステータコア２１の磁気特性が低下する。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、好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以上２μｍ以下である。

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、鉄損の改善効果およ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以下とすることが好ましく、より好ましくは、０．２０ｍｍ又は０．２５ｍｍである。
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、好ましくは、０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下、より好ましくは０．２０ｍｍや０．２５ｍｍである。なお電磁鋼板４０の厚さには、絶縁被膜の厚さも含まれる。

ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０は、接着部４１によって接着されている。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接着剤である。接着剤には、例えば重合結合による熱硬化型の接着剤などが用いられる。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）アクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂を含んだ組成物などが適用可能である。このような接着剤としては、熱硬化型の接着剤の他、ラジカル重合型の接着剤なども使用可能であり、生産性の観点からは、常温硬化型の接着剤を使用することが望ましい。常温硬化型の接着剤は、２０℃～３０℃で硬化する。常温硬化型の接着剤としては、アクリル系接着剤が好ましい。代表的なアクリル系接着剤には、ＳＧＡ（第二世代アクリル系接着剤。Ｓｅｃｏｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）などがある。本発明の効果を損なわない範囲で、嫌気性接着剤、瞬間接着剤、エラストマー含有アクリル系接着剤がいずれも使用可能である。なお、ここで言う接着剤は硬化前の状態を言い、接着剤が硬化した後は接着部４１となる。

接着部４１の常温（２０℃～３０℃）における平均引張弾性率Ｅは、１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａの範囲内とされる。接着部４１の平均引張弾性率Ｅは、１５００ＭＰａ未満であると、積層コアの剛性が低下する不具合が生じる。そのため、接着部４１の平均引張弾性率Ｅの下限値は、１５００ＭＰａ、より好ましくは１８００ＭＰａとされる。逆に、接着部４１の平均引張弾性率Ｅが４５００ＭＰａを超えると、電磁鋼板４０の表面に形成された絶縁被膜が剥がれる不具合が生じる。そのため、接着部４１の平均引張弾性率Ｅの上限値は、４５００ＭＰａ、より好ましくは３６５０ＭＰａとされる。
なお、平均引張弾性率Ｅは、共振法により測定される。具体的には、ＪＩＳ Ｒ １６０２：１９９５に準拠して引張弾性率を測定する。
より具体的には、まず、測定用のサンプル（不図示）を製作する。このサンプルは、２枚の電磁鋼板４０間を、測定対象の接着剤により接着し、硬化させて接着部４１を形成することにより、得られる。この硬化は、接着剤が熱硬化型の場合には、実操業上の加熱加圧条件で加熱加圧することで行う。一方、接着剤が常温硬化型の場合には常温下で加圧することで行う。
そして、このサンプルについての引張弾性率を、共振法で測定する。共振法による引張弾性率の測定方法は、上述した通り、ＪＩＳ Ｒ １６０２：１９９５に準拠して行う。その後、サンプルの引張弾性率（測定値）から、電磁鋼板４０自体の影響分を計算により除くことで、接着部４１単体の引張弾性率が求められる。
このようにしてサンプルから求められた引張弾性率は、積層コア全体としての平均値に等しくなるので、この数値をもって平均引張弾性率Ｅとみなす。平均引張弾性率Ｅは、その積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらないよう、組成が設定されている。そのため、平均引張弾性率Ｅは、積層コアの上端位置にある、硬化後の接着部４１を測定した数値をもってその値とすることもできる。

モータは、駆動時に発熱する。このため、接着部４１の融点が低いと、モータの発熱によって接着部４１が溶融して接着領域４２の形状が変化し所望の効果を得ることができない。一般的に、ステータコア２１に巻かれる巻線の表面には、絶縁性の被覆（エナメル）が設けられる。この被覆の耐熱温度は、例えば１８０℃程度である。このため、一般的なモータは、１８０℃以下となるように駆動される。すなわち、モータは、１８０℃程度まで昇温し得る。本実施形態において、接着部４１の融点は、１８０℃以上であることが好ましい。さらに、局所的に高温となる部位があることを加味した安全率を考慮し、接着部４１の融点は、２００℃以上であることがさらに好ましい。

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、加熱および圧着のいずれかまたは両方により接着する方法が採用できる。なお加熱手段は、例えば高温槽や電気炉内での加熱、または直接通電する方法等、どのような手段でも良い。

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以上とすることが好ましい。
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、積層コアの鉄損など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、さらに好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
なお、上記において接着部４１の厚さは、接着部４１の平均厚みを意味する。

接着部４１の平均厚みは、１．０μｍ以上３．０μｍ以下とすることがより好ましい。接着部４１の平均厚みが１．０μｍ未満であると、前述したように十分な接着力を確保できない。そのため、接着部４１の平均厚みの下限値は、１．０μｍ、より好ましくは１．２μｍとされる。逆に、接着部４１の平均厚みが３．０μｍを超えて厚くなると、熱硬化時の収縮による電磁鋼板４０の歪み量が大幅に増えるなどの不具合を生じる。そのため、接着部４１の平均厚みの上限値は、３．０μｍ、より好ましくは２．６μｍとされる。
接着部４１の平均厚みは、積層コア全体としての平均値である。接着部４１の平均厚みはその積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらない。そのため、接着部４１の平均厚みは、積層コアの上端位置において、円周方向１０箇所以上で測定した数値の平均値をもってその値とすることができる。

なお、接着部４１の平均厚みは、例えば、接着剤の塗布量を変えて調整することができる。また、接着部４１の平均引張弾性率Ｅは、例えば、熱硬化型の接着剤の場合には、接着時に加える加熱加圧条件及び硬化剤種類の一方もしくは両方を変更すること等により調整することができる。

次に、図４を基に、電磁鋼板４０と接着部４１および接着領域４２との関係について説明する。
図４に示すように、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士は、互いに全面接着されていない。これらの電磁鋼板４０同士は、互いに局所的に接着されている。接着部４１は、電磁鋼板の複数のコアバック部２２に設けられている。コアバック部２２は接着部４１によって接着されている。すなわち、複数の電磁鋼板４０は、接着部４１によって互いに接着されている。

電磁鋼板４０において積層方向を向く面（以下、電磁鋼板４０の第１面という）には、接着領域４２と、ブランク領域４３（非接着領域）とが形成されている。接着領域４２とは、電磁鋼板４０の第１面のうち、接着部４１が設けられた領域である。より具体的には、接着領域４２とは、電磁鋼板４０の第１面のうち、硬化した接着剤が設けられている領域である。ブランク領域４３とは、電磁鋼板の第１面のうち、接着部４１が設けられていない領域である。

ここで、電磁鋼板４０のコアバック部２２を第１部位２２ａと第２部位２２ｂとに区画する。第１部位２２ａと第２部位２２ｂとは、周方向に沿って交互に並ぶ。すなわち、コアバック部２２は、周方向に沿って交互に並ぶ第１部位２２ａおよび第２部位２２ｂを有する。第１部位２２ａと第２部位２２ｂとの境界線は、径方向に直線状に延びる。第１部位２２ａは、ティース部２３の径方向外側においてティース部２３に連なる。第２部位２２ｂは、周方向において第１部位２２ａ同士の間に位置する。

接着領域４２は、コアバック部２２の第２部位２２ｂに設けられる。また、接着領域４２は、コアバック部２２の第１部位２２ａには設けられない。接着領域４２は、１つの第２部位２２ｂに１つ設けられる。接着領域４２は、第２部位２２ｂの周方向中央に位置する。また、接着領域４２は、第２部位２２ｂにおいて径方向外側に偏って配置される。

接着領域４２は、平面視において径方向と直交する方向を長手方向とする略矩形状である。すなわち、接着領域４２は、周方向に沿って延びる。本実施形態によれば、接着領域４２を一方向に沿って延びる形状とすることで、同一範囲に点状の接着領域を間欠的に設ける場合と比較して、接着部４１の接着面積を大きくして接着強度を高めることができる。

接着部４１の幅寸法ｄ１を大きくすることで、製造工程において接着部を容易に形成することができる。また、接着部４１の幅寸法ｄ１を小さくすることで、接着剤の圧縮応力によって電磁鋼板４０に局所的に大きな歪を生じさせることがなく、電磁鋼板４０全体としての鉄損の劣化を抑制できる。
なお、接着領域４２の幅寸法とは、接着領域４２の短手方向の寸法であって、本実施形態において、接着領域４２の径方向における寸法である。本実施形態において、接着領域４２とは、電磁鋼板４０の第１面において接着部４１が設けられた領域であるため、接着領域４２の幅寸法と、接着部４１の幅寸法は同一である。

接着領域４２の幅寸法ｄ１に対する長手寸法ｄ２の比率（ｄ２／ｄ１、アスペクト比）は、３．５以上であることが好ましい。接着領域４２のアスペクト比を３．５以上とすることで、電磁鋼板４０の歪を抑制しつつ電磁鋼板４０同士の接着強度を確保することができる。

本実施形態において、接着剤は硬化時に収縮する。このため、接着部４１に接触する電磁鋼板４０の領域には、接着剤の硬化収縮に起因する歪が生じ、当該領域において電磁鋼板４０の鉄損が上昇する。ここで、接着部４１と接触して歪によって鉄損が上昇する領域を劣化領域２９と呼ぶ。劣化領域２９は、積層方向から見て接着領域４２と重なる領域である。劣化領域２９は、他の領域（非劣化領域）と比較して磁気抵抗が高い。
なお、本明細書において、鉄損の値が上昇することを「鉄損の劣化」と呼ぶ場合がある。

ステータ２０の巻線（図示略）に電流が流れることで、電磁鋼板４０に磁束Ｂが形成される。磁束Ｂは、ティース部２３およびコアバック部２２を通過する磁気回路を形成する。磁束Ｂは、コアバック部２２の第２部位２２ｂにおいて周方向に沿って延びる。

本実施形態によれば、接着領域４２は、第２部位２２ｂに位置し、周方向に沿って延びる。すなわち、接着領域４２が延びる方向は、第２部位２２ｂにおいて磁束Ｂが延びる方向と一致する。言い換えると、接着領域４２は、当該接着領域４２に接触する電磁鋼板４０の劣化領域２９を通過する磁束Ｂに沿った方向に延びる。このため、磁束Ｂの経路断面積における劣化領域２９の占める割合を低減させることができ、劣化領域２９を通過する磁束線の数を抑制できる。また、磁束の経路断面積における劣化領域２９の占める割合を低減することで、磁気抵抗の高い劣化領域２９を磁束Ｂが迂回しやすくなる。結果的に、磁気回路を形成する磁束Ｂの流れを劣化領域２９が阻害することを抑制し、かしめによって電磁鋼板同士を互いに固定した場合と比較して、ステータコア２１の磁気特性を高めることができる。

図４に示すように、接着領域４２の径方向外側および接着領域４２の径方向内側には、それぞれ接着領域４２が設けられないブランク領域４３が設けられる。すなわち、接着領域４２の周方向両側には、接着領域４２が形成されていない。ブランク領域４３と重なる電磁鋼板４０の領域は、接着剤の硬化収縮に伴う応力が付与されない。したがって、この領域は、劣化領域２９と比較して鉄損が上昇しない。本明細書において、鉄損の上昇が生じない電磁鋼板４０の領域を非劣化領域と呼ぶ。上述の構成によれば、劣化領域２９の径方向両側に非劣化領域が設けられるため、磁気回路を形成する磁束Ｂが非劣化領域に迂回して通過することができ、ステータコア２１の磁気特性を高めることができる。

磁束Ｂは、磁気抵抗の低い最短距離を流れる傾向がある。したがって、コアバック部２２では、径方向内側から径方向外側に向かうに従い磁束密度が低くなる。本実施形態において、接着領域４２は、コアバック部２２の径方向外側に偏って配置される。このため、電磁鋼板４０の劣化領域２９を磁束密度の低い領域に形成することができ、接着部４１を設けたことによるステータコア２１の磁気特性の低下を抑制できる。

本実施形態によれば、接着領域４２は、第２部位２２ｂに設けられ、第１部位２２ａには設けられない。このため、接着領域４２がコアバック部２２において、周方向に離散的に配置される。これにより、電磁鋼板４０同士をバランスよく固定することができる。加えて、電磁鋼板４０に形成される劣化領域２９が、離散的に配置されるため、劣化領域２９が磁束Ｂの流れを阻害し難い。なお、このような効果は、接着領域４２が第１部位２２ａに設けられ、第２部位２２ｂに設けられない場合であっても得ることができる効果である。すなわち、接着領域４２は、第１部位２２ａおよび第２部位２２ｂの少なくとも一方において周方向に離散的に設けられていれば、上述の効果を得ることができる。

本実施形態において、ロータコア３１は、ステータコア２１と同様に、積層コアである。すなわち、ロータコア３１は、厚さ方向に積層された複数の電磁鋼板を備える。本実施形態において、ロータコア３１の積厚は、ステータコア２１と等しく、例えば５０．０ｍｍ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、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。

本実施形態では、ロータコア３１を形成する複数の電磁鋼板は、かしめＣ（ダボ、図１参照）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３１を形成する複数の電磁鋼板４０は、ステータコア２１と同様の接着部によって互いに接着されていてもよい。

（変形例１）
次に、上述の実施形態に採用可能な、変形例１の接着部１４１および接着領域１４２について図５を基に説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

上述の実施形態と同様に、コアバック部２２には、接着部１４１が設けられた接着領域１４２が形成されている。本変形例の接着領域１４２は、コアバック部２２の第１部位２２ａに設けられる。また、接着領域１４２は、コアバック部２２の第２部位２２ｂには設けられない。接着領域１４２は、１つの第１部位２２ａに１つ設けられる。接着領域１４２は、第１部位２２ａの周方向中央に位置する。

接着領域１４２は、平面視において径方向を長手方向とする略矩形状である。接着領域１４２のアスペクト比（ｄ２／ｄ１）は、上述の実施形態と同様に、３．５以上であることが好ましい。

接着領域１４２は、ティース部２３の中心線ＣＬに沿って径方向に沿って延びる。中心線ＣＬは、ティース部２３における周方向の中心を径方向に通過する仮想線である。接着領域１４２の径方向外側の端部は、コアバック部２２の径方向外端に位置する。すなわち、接着領域１４２は、コアバック部２２の径方向外端から径方向内側に延びる。また、接着領域１４２の径方向内側の端部は、コアバック部２２の径方向内端より径方向外側に位置する。

ステータ２０の巻線（図示略）に電流が流れることで、電磁鋼板４０に磁束Ｂが形成される。磁束Ｂは、ティース部２３およびコアバック部２２を通過する磁気回路を形成する。磁束Ｂは、コアバック部２２の第１部位２２ａにおいて径方向に沿って延びて、第１部位２２ａの径方向の中程で周方向両側に分岐する。磁束Ｂは、ティース部２３の中心線ＣＬに対して対称方向に分岐する。

本変形例によれば、接着領域１４２は、第１部位２２ａに位置し、ティース部２３の中心線ＣＬに沿って径方向に延びる。すなわち、接着領域１４２が延びる方向は、第１部位２２ａにおいて磁束Ｂの少なくとも一部が延びる方向と一致する。言い換えると、接着領域１４２は、当該接着領域１４２に接触する電磁鋼板４０の劣化領域１２９を通過する磁束の少なくとも一部に沿った方向に延びる。このため、磁束Ｂの経路断面積における劣化領域１２９の占める割合を低減することができ、劣化領域１２９を通過する磁束線の数を抑制できる。また、磁束Ｂの経路断面積における劣化領域１２９の占める割合を低減することで、磁気抵抗の高い劣化領域１２９を磁束Ｂが迂回しやすくなる。また、本変形例において接着領域１４２は、ティース部２３の中心線ＣＬに沿って延びるため、中心線ＣＬに対して対称方向に分岐する磁束Ｂが、劣化領域１２９を迂回しやすい。結果的に、磁気回路を形成する磁束Ｂの流れを劣化領域１２９が阻害することを抑制することでき、かしめによって電磁鋼板同士を互いに固定した場合と比較して、ステータコア２１の磁気特性を高めることができる。

図５に示すように、接着領域１４２の周方向両側には、それぞれ接着領域１４２が設けられないブランク領域１４３が設けられる。ブランク領域１４３と重なる電磁鋼板４０の領域には、接着剤の硬化収縮に伴う応力が付与されない非劣化領域が形成される。上述の構成によれば、劣化領域１２９の周方向両側に非劣化領域が設けられるため、磁気回路を形成する磁束Ｂが非劣化領域に迂回して通過でき、ステータコア２１の磁気特性を高めることができる。

磁束Ｂは、磁気抵抗の低い最短距離を流れる傾向があるため、コアバック部２２では、径方向内側から径方向外側に向かうに従い磁束密度が低くなる。本変形例において、接着領域１４２がコアバック部２２の径方向外端から延びる。したがって、電磁鋼板４０の劣化領域１２９を磁束密度の低い領域に形成することができ、接着領域１４２を設けたことによるステータコア２１の磁気特性の低下を抑制できる。

（変形例２）
次に、上述の実施形態に採用可能な、変形例２の接着部２４１および接着領域２４２について図６を基に説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

上述の実施形態と同様に、コアバック部２２には、接着部２４１が設けられた接着領域２４２が形成されている。本変形例の接着領域２４２は、コアバック部２２の第１部位２２ａに設けられる。また、接着領域２４２は、コアバック部２２の第２部位２２ｂには設けられない。接着領域２４２は、１つの第１部位２２ａに１つ設けられる。接着領域２４２は、第１部位２２ａの周方向中央に位置する。また、接着領域２４２は、第１部位２２ａにおいて径方向内側に偏って配置される。

接着領域２４２は、平面視において径方向と直交する方向を長手方向とする略矩形状である。また、接着領域２４２のアスペクト比（ｄ２／ｄ１）は、上述の実施形態と同様に、３．５以上であることが好ましい。

ステータ２０の巻線（図示略）に電流が流れることで、電磁鋼板４０に磁束Ｂが形成される。磁束Ｂは、ティース部２３およびコアバック部２２を通過する磁気回路を形成する。磁束Ｂは、コアバック部２２の第１部位２２ａにおいて径方向に沿って延びて、第１部位２２ａの径方向の中程で周方向両側に分岐する。

本変形例によれば、接着領域２４２は、第１部位２２ａに位置し、周方向に沿って延びる。すなわち、接着領域２４２が延びる方向は、第１部位２２ａにおいて分岐して周方向に延びる磁束Ｂの方向と部分的に一致する。言い換えると、接着領域２４２の少なくとも一部は、当該接着領域２４２に接触する電磁鋼板４０の劣化領域２２９を通過する磁束Ｂに沿った方向に延びる。このため、磁束Ｂの経路断面積における劣化領域２２９の占める割合を低減することができるのみならず、磁気抵抗の高い劣化領域２２９を磁束Ｂが迂回しやすくなる。結果的に、磁気回路を形成する磁束Ｂの流れを劣化領域２２９が阻害することを抑制することでき、かしめによって電磁鋼板同士を互いに固定した場合と比較して、ステータコア２１の磁気特性を高めることができる。

図６に示すように、接着領域２４２の周方向両側には、それぞれ接着領域２４２が設けられないブランク領域２４３が設けられる。ブランク領域２４３と重なる電磁鋼板４０の領域には、接着剤の硬化収縮に伴う応力が付与されない非劣化領域が形成されない。上述の構成によれば、劣化領域２２９の周方向両側に非劣化領域が設けられるため、磁気回路を形成する磁束Ｂが非劣化領域を通過でき、ステータコア２１の磁気特性を高めることができる。

（変形例３）
次に、上述の実施形態に採用可能な、変形例３の接着部３４１および接着領域３４２について、図７を基に説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

上述の実施形態と同様に、コアバック部２２には、接着部３４１が設けられた接着領域３４２が形成されている。本変形例の接着領域３４２は、変形例２の接着領域２４２の構成と類似する。本変形例の接着領域３４２は、第１部位２２ａにおいて径方向外側に偏って配置される点において、変形例２の接着領域２４２と異なる。

磁束Ｂは、磁気抵抗の低い最短距離を流れる傾向があるため、コアバック部２２では、径方向内側から径方向外側に向かうに従い磁束密度が低くなる。本変形例において、接着領域３４２は、コアバック部２２の径方向外側に偏って配置される。したがって、電磁鋼板４０の劣化領域３２９を磁束密度の低い領域に形成することができ、接着領域３４２を設けたことによるステータコア２１の磁気特性の低下を抑制できる。

本変形例によれば、接着領域３４２は、第１部位２２ａの径方向外側に偏って配置され、周方向に沿って延びる。このため、接着領域３４２は、変形例２の接着領域２４２と比較して、第１部位２２ａにおいて分岐して周方向に延びる磁束Ｂの方向とより広範囲で平行に延びる。このため、磁束Ｂの経路断面積における劣化領域３２９の占める割合をより一層低減することができるのみならず、磁気抵抗の高い劣化領域３２９を磁束Ｂがより一層迂回しやすくなる。結果的に、磁気回路を形成する磁束Ｂの流れを劣化領域３２９が阻害することを抑制することでき、ステータコア２１の磁気特性を変形例２と比較してさらに高めることができる。

（変形例４）
次に、上述の実施形態に採用可能な、変形例４の接着部４４１および接着領域４４２について、図８を基に説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

上述の実施形態と同様に、コアバック部２２には、接着部４４１が設けられた接着領域４４２が形成されている。本変形例の接着領域４４２は、１つの第１部位２２ａと１つの第２部位２２ｂとに跨って設けられる。また、本変形例の接着領域４４２は、コアバック部２２の径方向外側に偏って配置され、周方向に沿って延びる。

本変形例において、接着領域４４２は、１つの第１部位２２ａに対し、周方向一方側の第２部位２２ｂと境界線上には設けられ、周方向他方側の第２部位２２ｂとの境界線上には設けられない。したがって、接着領域４４２は、ティース部２３の中心線ＣＬに対し非対称に形成される。ティース部２３からコアバック部２２に流れる磁束Ｂの密度は、接着領域４４２が設けられる周方向一方側より、接着領域４４２が設けられない周方向他方側の方が高まりやすい。すなわち、本実施形態によれば、中心線ＣＬに対し周方向一方側と他方側とで磁束密度が互いに異なることとなる。このような積層コアは、回転方向が一方向に制限された回転電機に用いる場合に、回転電機のエネルギ効率を高めることができる。

（変形例５）
次に、上述の実施形態に採用可能な、変形例５の接着部５４１および接着領域５４２について、図９を基に説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

上述の実施形態と同様に、コアバック部２２には、接着部５４１が設けられた接着領域５４２が形成されている。本変形例の接着領域５４２は、平面視Ｔ字状であり、変形例１の接着領域１４２および変形例３の接着領域３４２を組み合わせた構成と考えることができる。本変形例によれば、変形例１および変形例３の効果を享受するとともに、接着領域５４２を十分な面積確保し、接着強度を高めることができる。本変形例に示すように、実施形態および各変形例の構成を組み合わせた構成を採用して組み合わせた効果を得てもよい。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態およびその変形例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。

上述の実施形態およびその変形例のステータコアにおいて、複数の電磁鋼板は、コアバック部に設けられた接着領域において互いに固定されている。しかしながら、電磁鋼板同士は、コアバック部に加えてティース部においても、互いに固定されていてもよい。この場合、ティース部にかしめが設けられていてもよく、また、ティース部に別途接着領域が設けられていてもよい。さらに、電磁鋼板同士は、接着領域による接着固定に加えて、互いに溶接固定されていてもよい。

上述の実施形態およびその変形例において、接着領域の幅寸法、接着領域の全長に亘って一様である場合について説明した。しかしながら、接着領域の幅寸法は、必ずしも一様でなくてもよい。一例として、接着領域の幅方向両端部が、長さ方向に沿って曲がりくねって延びていてもよい。

ステータコアの形状は、前記実施形態で示した形態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、ティース部の周方向と径方向の寸法比率、ティース部とコアバック部との径方向の寸法比率、など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、更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、前記実施形態およびその変形例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。

接着部の圧縮応力に起因する電磁鋼板の鉄損の劣化の抑制を検証する検証試験を実施した。なお本検証試験は、ソフトウェアを用いたシミュレーションにより実施した。ソフトウェアとしては、ＪＳＯＬ株式会社製の有限要素法電磁場解析ソフトＪＭＡＧを利用した。シミュレーションに用いるモデルとして、以下に説明するモデルＮｏ．１～モデルＮｏ．４のステータコア（積層コア）を想定した。各モデルに用いる電磁鋼板は、板厚０．２５ｍｍの薄板を打ち抜き加工することによって作製したものを用いた。電磁鋼板の形状は、図２に示すものと同形状である。

モデルＮｏ．１～Ｎｏ．３のステータコアと、モデルＮｏ．４のステータコアとは、電磁鋼板同士の固定の構成が異なる。モデルＮｏ．１～モデルＮｏ．３のステータコアにおいて、電磁鋼板同士の間には接着部が設けられ、電磁鋼板同士が互いに接着固定されている。一方で、モデルＮｏ．４のステータコアは、かしめによって電磁鋼板同士が互いに固定されている。

モデルＮｏ．１の接着部は、図４に示す接着部４１に相当する。モデルＮｏ．１の接着部の接着領域は、コアバック部の第２部位において周方向に沿って延びる。

モデルＮｏ．２の接着部は、図５に示す接着部１４１に相当する。モデルＮｏ．２の接着部の接着領域は、コアバック部の第１部位において径方向に沿って延びる。

モデルＮｏ．３の接着部は、図６に示す接着部２４１に相当する。モデルＮｏ．３の接着部の接着領域は、コアバック部の第１部位において周方向に沿って延びる。

モデルＮｏ．４のステータコア１０２１を図１１に示す。ステータコア１０２１は、上述の実施形態のステータコア２１と同形状の電磁鋼板４０を厚さ方向に積層して構成される。ステータコア１０２１は、上述の実施形態のステータコア２１と比較して、電磁鋼板４０同士がかしめ固定されている点が異なる。すなわち、ステータコア１０２１の電磁鋼板４０は、かしめ１０４２（ダボ）によって互いに固定されている。かしめ１０４２は、コアバック部２２の第２部位２２ｂに位置する。

各モデルについて、電磁鋼板の鉄損をシミュレーションソフトにより計算した計算結果を図１０に示す。また、図１０に示す計算結果の鉄損（縦軸）は、モデルＮｏ．４の鉄損を１．０として、他のモデルの鉄損を、モデルＮｏ．４の鉄損に対する比率として表した。

図１０に示すように、モデルＮｏ．１～モデルＮｏ．３のステータコアは、モデルＮｏ．４のステータコアと比較して、鉄損の値が小さいことが確認された。

モデルＮｏ．３のステータコアは、モデルＮｏ．１およびモデルＮｏ．２のステータコアと比較して鉄損が大きい。モデルＮｏ．３のステータコアでは、図６に示すように、接着領域がティース部とコアバック部との境界の近傍に位置する。このため、接着領域に起因する劣化領域を通過する磁束が増加し、磁気抵抗が高まったと考えられる。このため、モデルＮｏ．３のステータコアにおいて、図７に示すように接着領域をコアバック部の径方向外側に偏って配置することで、鉄損の値を低下できると考えられる。

本発明によれば、磁気特性を向上させることができる。よって、産業上の利用可能性は大である。

１０…回転電機、２０…ステータ、２１…ステータコア（積層コア）、２２…コアバック部、２２ａ…第１部位、２２ｂ…第２部位、２３…ティース部、４０…電磁鋼板、４１，１４１，２４１，３４１，４４１，５４１…接着部、４２，１４２，２４２，３４２，４４２，５４２…接着領域、４３，１４３，２４３…ブランク領域、Ｂ…磁束、ＣＬ…中心線

Claims (12)

1. 互いに積層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かつ、前記電磁鋼板において前記積層方向を向く面に設けられ、前記電磁鋼板同士をそれぞれ接着する接着部と、を備え、
   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前記コアバック部の径方向に延び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、を有し、
   前記電磁鋼板の前記コアバック部には、前記接着部が設けられた接着領域が形成されており、
   前記接着領域は、当該接着領域に接触する前記電磁鋼板の領域を通過する磁束に沿った方向に延び、
   前記コアバック部は、周方向に沿って交互に並ぶ第１部位および第２部位を有し、
   前記第１部位は、前記ティース部の径方向外側において前記ティース部に対して径方向に連なり、
   前記第２部位は、周方向において前記第１部位同士の間に位置し、
   前記接着領域は、前記第１部位および前記第２部位の何れか一方に形成される、
   積層コア。
2. 前記第１部位または前記第２部位のうち前記接着領域が設けられた部位において、
   前記接着領域の周方向両側および径方向両側には、前記接着領域が形成されていないブランク領域が配置される、
   請求項１に記載の積層コア。
3. 前記接着領域は、前記第１部位に形成され、
   前記接着領域の周方向両側には、前記接着領域が形成されていない、
   請求項１に記載の積層コア。
4. 前記接着領域は、前記ティース部の中心線に沿って径方向に延びる、
   請求項３に記載の積層コア。
5. 前記ティース部は、前記コアバック部から径方向の内側に延び、
   前記接着領域は、前記コアバック部の径方向外端から径方向内側に延び、
   前記接着領域の径方向内側の端部は、前記コアバック部の径方向内端より径方向外側に位置する、
   請求項３又は４に記載の積層コア。
6. 前記接着領域は、前記第２部位に設けられ、
   前記接着領域の径方向両側には、前記接着領域が形成されていない、
   請求項１に記載の積層コア。
7. 前記接着領域は、周方向に沿って延びる、
   請求項６に記載の積層コア。
8. 前記ティース部は、前記コアバック部から径方向の内側に延び、
   前記接着領域は、前記コアバック部の径方向外側に偏って配置される、
   請求項６又は７に記載の積層コア。
9. 前記接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍである、
   請求項１～８の何れか一項に記載の積層コア。
10. 前記接着部の平均引張弾性率Ｅが１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａである、
    請求項１～９の何れか一項に記載の積層コア。
11. 前記接着部が、エラストマー含有アクリル系接着剤からなるＳＧＡを含む常温接着タイプのアクリル系接着剤である、
    請求項１～１０の何れか一項に記載の積層コア。
12. 請求項１～１１の何れか一項に記載の積層コアを備える、
    回転電機。

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