KR20220010609A - 코어 블록, 적층 코어 및 회전 전기 기기 - Google Patents

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류 히라야마
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

적층 코어는, 환상으로 복수개를 연결함으로써 적층 코어를 구성하는 코어 블록이며, 서로 적층된 복수의 전자 강판편과, 적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판편끼리의 사이에 마련되고, 상기 전자 강판편끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고, 상기 접착부에 의한 상기 전자 강판편의 접착 면적률이, 1% 이상, 60% 이하인 코어 블록.

Description

코어 블록, 적층 코어 및 회전 전기 기기
본 발명은 코어 블록, 적층 코어 및 회전 전기 기기에 관한 것이다.
본원은, 2019년 6월 26일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2019-118337호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 하기 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 적층 코어가 알려져 있다. 이 적층 코어에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판이 접착되어 있다.
일본 특허 공개 제2011-023523호 공보
상기 종래의 적층 코어에는, 자기 특성을 향상시키는 것에 대해서 개선의 여지가 있다.
본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 적층 코어의 자기 특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제안하고 있다.
(1) 본 발명의 제1 양태는, 환상으로 복수개를 연결함으로써 적층 코어를 구성하는 코어 블록이며, 서로 적층된 복수의 전자 강판편과, 적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판편끼리의 사이에 마련되고, 상기 전자 강판편끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고, 상기 접착부에 의한 상기 전자 강판편의 접착 면적률이, 1% 이상, 60% 이하인 코어 블록이다.
적층 방향으로 인접하는 전자 강판편끼리가 어떠한 수단으로 고정되어 있지 않으면 양자가 상대적으로 변위된다. 한편, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편끼리가, 예를 들어 코오킹에 의해 고정되는 경우에는, 전자 강판편의 일부에 소성 변형이 가해져, 코어 블록의 자기 특성이 열화된다.
상술한 구성의 코어 블록에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편끼리가, 접착부에 의해 접착되어 있다. 따라서, 복수의 전자 강판편의 전체에 있어서, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편끼리가 상대적으로 변위되는 것을 억제할 수 있다. 전자 강판편에 마련된 접착부의 접착 면적률이 1% 이상이므로, 접착부에 의한 전자 강판편끼리의 접착을 확실한 것으로 하고, 권선 시 등에 있어서도, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편끼리가 상대적인 변위를 효과적으로 규제할 수 있다. 게다가, 전자 강판편끼리의 고정 방법이, 상기와 같은 코오킹에 의한 고정이 아니라 접착에 의한 고정이므로, 전자 강판편에 발생하는 변형을 억제할 수 있다. 이상으로부터, 코어 블록의 자기 특성을 확보할 수 있다.
그런데, 접착부의 경화에 수반하여 전자 강판편에는, 압축 응력이 발생한다. 그 때문에, 접착부에 의한 접착에 의해서도 전자 강판편에 변형이 발생할 우려가 있다. 상술한 구성의 코어 블록에서는, 접착부에 의한 전자 강판편의 접착 면적률이 60% 이하이다. 따라서, 접착부를 기인으로 해서 전자 강판편에 발생하는 변형을 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 코어 블록의 자기 특성을 한층 확보할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 기재된 코어 블록에서는, 상기 접착 면적률이, 1% 이상, 20% 이하인 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 접착부를 기인으로 해서 전자 강판편에 발생하는 변형을 한층 낮게 억제할 수 있다.
(3) 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 코어 블록에서는, 원호 형상의 코어 백부와, 상기 코어 백부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향의 일방측으로 돌출되는 티스부를 갖고, 상기 접착부는, 상기 티스부의 둘레 방향 양측의 주연을 따라서 연장되는 한 쌍의 제1 부분과, 상기 티스부의 선단부의 주연을 따라서 연장되고 한 쌍의 상기 제1 부분의 선단부끼리를 연결하는 제2 부분과, 상기 제1 부분의 기단부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향의 일방측의 주연을 따라서 각각 둘레 방향 양측으로 연장되는 한 쌍의 제3 부분과, 상기 코어 백부의 직경 방향의 타방측의 주연을 따라서 둘레 방향으로 연장되는 제4 부분(45b)과, 상기 코어 백부의 둘레 방향 양측의 주연을 따라서 연장되고 각각 상기 제3 부분과 상기 제4 부분을 연결하는 한 쌍의 제5 부분을 갖는 구성으로 해도 된다.
(4) 상기 (3)에 기재된 코어 블록에서는, 상기 제2 부분 및 상기 제5 부분의 폭이, 상기 제4 부분의 폭보다 좁은 구성으로 해도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 한 항에 기재된 코어 블록에서는, 상기 접착부는, 상기 전자 강판편의 주연의 적어도 일부에 마련되어 있는 구성으로 해도 된다.
접착부가, 전자 강판편의 주연에 배치되어 있음으로써, 예를 들어, 전자 강판편의 젖혀짐을 억제하는 것 등을 할 수 있다. 이에 의해, 권선 공정을 용이하게 하고, 또한, 적층 코어의 자기 특성을 보다 한층 확보할 수 있다.
(6) 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 한 항에 기재된 코어 블록에서는, 상기 접착부가 마련된 상기 전자 강판편의 접착 영역과, 상기 전자 강판편의 주연 사이에는, 상기 접착부가 마련되어 있지 않은 상기 전자 강판편의 비접착 영역이 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.
코어 블록을 형성하는 전자 강판편은, 모재가 되는 전자 강판편을 펀칭 가공함으로써 제조된다. 펀칭 가공 시에는, 전자 강판편의 주연으로부터, 전자 강판편의 내측을 향하여, 전자 강판편의 판 두께에 상당하는 크기의 폭에, 펀칭 가공을 기인으로 하는 변형이 부여된다. 전자 강판편의 주연은, 상기 변형에 의해 가공 경화하므로, 전자 강판편의 주연이 국소적으로 젖혀지는 변형은 발생하기 어렵다. 따라서, 전자 강판편의 주연에서는 접착하지 않아도, 전자 강판편의 변형은 발생하기 어렵다. 그 때문에, 전자 강판편의 주연에, 비접착 영역을 형성해도, 전자 강판편의 변형을 억제할 수 있다. 그리고 이와 같이 비접착 영역을 형성함으로써, 전자 강판편에 불필요한 변형이 부여되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 코어 블록의 자기 특성을 더욱 확보할 수 있다.
(7) 상기 (6)에 기재된 코어 블록에서는, 상기 비접착 영역의 폭은, 상기 전자 강판편의 판 두께에 대하여, 1배 이상 10배 이하인 구성으로 해도 된다.
(8) 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 코어 블록에서는, 원호 형상의 코어 백부와, 상기 코어 백부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향으로 돌출하는 티스부를 갖고, 상기 전자 강판편에 있어서, 상기 티스부의 선단부 및 상기 코어 백부의 둘레 방향 양단부에는, 상기 접착부가 마련되어 있지 않은 상기 전자 강판편의 비접착 영역이 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.
코어 블록에 있어서 자속은, 티스부의 선단부로부터 둘레 방향 양측에 확산시켜 연장된다. 이 때문에, 티스부의 선단부는, 자속이 집중되기 쉽다. 또한, 자속은, 코어 백부의 둘레 방향 양단부로부터 인접하는 코어 블록에 침입한다. 이 때문에, 코어 백부의 둘레 방향 양단부에는 자속이 집중되기 쉽다. 자속이 집중된 영역에 접착 영역이 마련되면, 철손의 상승이 현저해지기 쉽다. 이 때문에, 접착 영역이 티스부의 선단부 및 코어 백부의 둘레 방향 양단부에 마련되면, 철손이 커지기 쉽다. 상술한 구성에 의하면, 접착부가 마련되어 있지 않은 비접착 영역이 티스부의 선단부 및 코어 백부의 둘레 방향 양단부에 위치하므로, 접착 영역을 자속 밀도가 높은 영역으로부터 이격해서 배치할 수 있어, 철손의 상승을 억제할 수 있다.
(9) 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 코어 블록에서는, 원호 형상의 코어 백부와, 상기 코어 백부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향으로 돌출하는 티스부를 갖고, 상기 접착부에 의한 상기 코어 백부의 접착 면적은, 상기 접착부에 의한 상기 티스부의 접착 면적 이상인 구성으로 해도 된다.
티스부의 폭(둘레 방향의 크기)이 코어 백부의 폭(직경 방향의 크기)에 비교해서 좁은 경우, 티스부에는 자속이 집중되고, 티스부의 자속 밀도가 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 접착부에 의해 전자 강판에 변형이 부여되었을 때, 동일량이 변형되면, 코어 백부의 자기 특성보다도 티스부의 자기 특성에 부여되는 영향의 쪽이 크다.
접착부에 의한 코어 백부의 접착 면적은, 접착부에 의한 티스부의 접착 면적 이상이다. 따라서, 티스부에 있어서의 접착부의 변형에 의한 자기 특성의 열화의 영향을 억제하면서, 코어 백부에 있어서 적층 코어 전체로서의 접착 강도를 확보할 수 있다.
(10) 상기 (1) 내지 상기 (9) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어에서는, 상기 접착부의 평균 두께가 1.0㎛ 내지 3.0㎛이어도 된다.
(11) 상기 (1) 내지 상기 (10) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어에서는, 상기 접착부의 평균 인장 탄성률 E가 1500㎫ 내지 4500㎫이어도 된다.
(12) 상기 (1) 내지 상기 (11) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어에서는, 상기 접착부가, 엘라스토머 함유 아크릴계 접착제로 이루어지는 SGA를 포함하는 상온 접착 타입의 아크릴계 접착제이어도 된다.
(13) 본 발명의 제2 양태는, 상기 (1) 내지 상기 (12) 중 어느 한 항에 기재된 코어 블록을 환상으로 복수개를 연결함으로써 구성되는 적층 코어이다.
(14) 본 발명의 제2 양태는, 상기 (13)에 기재된 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기기이다.
본 발명에 따르면, 적층 코어의 자기 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전 전기 기기의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 회전 전기 기기가 구비하는 코어 블록의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 회전 전기 기기가 구비하는 코어 블록의 평면도이다.
도 4는 변형예 1의 코어 블록의 평면도이다.
도 5는 변형예 2의 코어 블록의 평면도이다.
도 6은 변형예 3의 코어 블록의 평면도이다.
도 7은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 100%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 8은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 90%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 9는 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 85%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 10은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 70%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 11은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 60%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 12는 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 50%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 13은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 40%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 14는 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 30%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 15는 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 20%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 16은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 15%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 17은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 10%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 18은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이며, 접착 면적률이 0%인 상태를 도시하는 평면도이다.
도 19는 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 비교용 스테이터 코어의 평면도이며, 전자 강판을 코오킹 접합한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 20은 검증 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 21은 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이다.
도 22는 검증 시험에 의해 철손의 시뮬레이션 대상으로 한 스테이터의 평면도이다.
이하, 도면을 참조하고, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전 전기 기기를 설명한다. 또한 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서 전동기, 구체적으로는 교류 전동기, 보다 구체적으로는 동기 전동기, 보다 한층 구체적으로는 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명한다. 이러한 종류의 전동기는, 예를 들어, 전기 자동차 등에 적절하게 채용된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 회전 전기 기기(10)는 스테이터(20)와, 로터(30)와, 케이스(50)와, 회전축(60)을 구비한다. 스테이터(20) 및 로터(30)는 케이스(50)에 수용된다. 스테이터(20)는 케이스(50)에 고정된다.
본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 내측에 위치하는 이너 로터형을 채용하고 있다. 그러나, 회전 전기 기기(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 외측에 위치하는 아우터 로터형을 채용해도 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)가 12극 18슬롯의 삼상 교류 모터이다. 그러나, 예를 들어 극수나 슬롯수, 상수 등은 적절히 변경할 수 있다. 또한 이 회전 전기 기기(10)는, 예를 들어, 각 상(相)에 실효값 10A, 주파수 100Hz의 여자 전류를 인가함으로써, 회전수 1000rpm으로 회전할 수 있다.
스테이터(20)는 스테이터 코어(적층 코어)(21)와, 체결 링(29)과, 도시하지 않은 권선을 구비한다. 이하에서는, 스테이터 코어(21)의 중심 축선 O를 따르는 방향을 단순히 축방향이라고 하고, 스테이터 코어(21)의 중심 축선 O를 통해 중심 축선 O에 직교하는 방향을 단순히 직경 방향이라고 하고, 스테이터 코어(21)의 중심 축선 O 둘레에 주회하는 방향을 단순히 둘레 방향이라고 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「직경 방향의 내측」을 「직경 방향의 일방측」이라고 칭하는 경우가 있다.
로터(30)는 스테이터(20)(스테이터 코어(21))에 대하여 직경 방향의 내측에 배치되어 있다. 로터(30)는 로터 코어(31)와, 복수의 영구 자석(32)을 구비한다.
로터 코어(31)는 스테이터(20)와 동축에 배치되는 환상(원환상)으로 형성되어 있다. 로터 코어(31) 내에는, 상기 회전축(60)이 배치되어 있다. 회전축(60)은 로터 코어(31)에 고정되어 있다.
복수의 영구 자석(32)은 로터 코어(31)에 고정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 2개 1조의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있다. 복수조의 영구 자석(32)은 둘레 방향으로 동등한 간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 축선 O를 중심으로 하여 30도 간격으로 12조(전체에서는 24개)의 영구 자석(32)이 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 영구 자석 계자형 전동기로서, 매립 자석형 모터가 채용되어 있다. 로터 코어(31)에는, 로터 코어(31)를 축방향에 관통하는 복수의 관통 구멍(33)이 형성되어 있다. 복수의 관통 구멍(33)은 복수의 영구 자석(32)에 대응해서 마련되어 있다. 각 영구 자석(32)은 대응하는 관통 구멍(33) 내에 배치된 상태에서 로터 코어(31)에 고정되어 있다. 각 영구 자석(32)의 로터 코어(31)에 대한 고정은, 예를 들어 영구 자석(32)의 외면과 관통 구멍(33)의 내면을 접착제에 의해 접착하는 것 등에 의해, 실현할 수 있다. 또한, 영구 자석 계자형 전동기로서, 매립 자석형 모터 대신에 표면 자석형 모터를 채용해도 된다.
로터 코어(31)는 적층 코어이다. 즉, 로터 코어(31)는 복수의 전자 강판이 적층됨으로써 형성되어 있다. 로터 코어(31)의 적층 두께는, 예를 들어 50.0㎜가 된다. 로터 코어(31)의 외경은, 예를 들어 163.0㎜가 된다. 로터 코어(31)의 내경은, 예를 들어 30.0㎜가 된다.
또한 본 실시 형태에서는, 로터 코어(31)를 형성하는 복수의 전자 강판은, 코오킹 C(다월)에 의해 서로 고정되어 있다. 그러나, 로터 코어(31)를 형성하는 복수의 전자 강판은, 서로 접착되어 있어도 된다.
다음에, 스테이터 코어(21)에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
스테이터 코어(21)의 적층 두께는, 예를 들어 50.0㎜가 된다. 스테이터 코어(21)의 외경은, 예를 들어 250.0㎜가 된다. 스테이터 코어(21)의 내경은, 예를 들어 165.0㎜가 된다. 여기서, 스테이터 코어(21)의 내경은, 스테이터 코어(21)에 있어서의 티스부(23)의 선단부를 기준으로 하고 있다. 스테이터 코어(21)의 내경은, 모든 티스부(23)의 선단부에 내접하는 가상 원의 직경이다.
스테이터 코어(21)는 분할 코어이다. 따라서, 스테이터 코어(21)는 복수의 코어 블록(24)을 갖는다. 복수의 코어 블록(24)은, 환상으로 복수개를 연결함으로써 스테이터 코어(21)를 구성한다. 복수의 코어 블록(24)의 직경 방향 외측에는, 체결 링(29)이 배치된다. 복수의 코어 블록(24)은 체결 링(29)에 끼워넣어짐으로써 서로 고정된다.
다음에, 코어 블록(24)에 대해서 설명한다.
코어 블록(24)은 둘레 방향을 따라서 연장되는 원호 형상의 코어 백부(22)와, 티스부(23)를 갖는다. 도 1에는, 코어 백부(22)와 티스부(23)의 경계선(24BL)을 도시한다. 코어 블록(24)은 외측면 중 직경 방향 내측을 향하는 면과 둘레 방향을 향하는 면 사이에 마련된 한 쌍의 코너부(24c)를 갖는다. 경계선(24BL)은, 중심 축선 O를 중심으로 하고, 한 쌍의 코너부(24c)를 통과하는 원호이다.
코어 백부(22)는 스테이터(20)를 축방향에서 본 평면으로 보아 중심 축선 O를 중심으로 하는 원호 형상으로 형성되어 있다.
티스부(23)는 코어 백부(22)로부터 직경 방향의 내측을 향하여(직경 방향을 따라서 코어 백부(22)의 중심 축선 O를 향하여) 돌출된다. 복수의 코어 블록(24)이 둘레 방향을 따라서 환상으로 배열되고 스테이터 코어(21)가 구성됨으로써, 복수의 티스부(23)는 둘레 방향으로 동등한 간격을 두고 배치된다. 본 실시 형태의 스테이터(20)에는, 중심 축선 O를 중심으로 하여 20도 간격으로 18개의 티스부(23)가 마련되어 있다. 복수의 티스부(23)는 서로 동등한 형상이며, 또한 동등한 크기로 형성되어 있다.
상기 권선은, 티스부(23)에 권회되어 있다. 상기 권선은, 집중 권취되어 있어도 되고, 분포 권취되어 있어도 된다.
코어 블록(24)은 전자 강판을 펀칭 가공함으로써 형성된 복수의 전자 강판편(40)을 축방향으로 적층함으로써 구성된다. 즉, 코어 블록(24)은 서로 적층된 복수의 전자 강판편(40)을 갖는다. 이 때문에, 스테이터 코어(21)는 적층 코어이다. 각각의 복수의 전자 강판편(40)은 축방향에서 보아 T자 형상이다.
코어 블록(24)을 형성하는 각 전자 강판편(40)은, 예를 들어, 모재가 되는 전자 강판을 펀칭 가공하는 것 등에 의해 형성된다. 전자 강판편(40)으로서는, 공지된 전자 강판을 사용할 수 있다. 전자 강판편(40)의 화학 조성은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 전자 강판편(40)으로서, 무방향성 전자 강판을 채용하고 있다. 무방향성 전자 강판으로서는, 예를 들어, JIS C 2552:2014의 무방향성 전자 강대를 채용할 수 있다. 그러나, 전자 강판편(40)으로서, 무방향성 전자 강판 대신에 방향성 전자 강판을 채용하는 것도 가능하다. 방향성 전자 강판으로서는, 예를 들어, JIS C 2553:2012의 방향성 전자 강대를 채용할 수 있다.
전자 강판편(40)의 가공성이나, 코어 블록(24)의 철손을 개선하기 위해, 전자 강판편(40)의 양면에는, 절연 피막이 마련되어 있다. 절연 피막을 구성하는 물질로서는, 예를 들어, (1) 무기 화합물, (2) 유기 수지, (3) 무기 화합물과 유기 수지의 혼합물 등을 적용할 수 있다. 무기 화합물로서는, 예를 들어, (1) 중크롬산염과 붕산의 복합물, (2) 인산염과 실리카의 복합물 등을 들 수 있다. 유기 수지로서는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 실리콘계 수지, 불소계 수지 등을 들 수 있다.
서로 적층되는 전자 강판편(40) 사이에서의 절연 성능을 확보하기 위해, 절연 피막의 두께(전자 강판편(40) 편면당의 두께)는 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편 절연 피막이 두꺼워짐에 따라서 절연 효과가 포화된다. 또한, 절연 피막이 두꺼워짐에 따라서 코어 블록(24)에 있어서의 절연 피막이 차지하는 비율이 증가하고, 코어 블록(24)의 자기 특성이 저하되고, 적층 코어로서의 성능이 저하된다. 따라서, 절연 피막은, 절연 성능을 확보할 수 있는 범위에서 얇은 쪽이 좋다. 절연 피막의 두께(전자 강판편(40) 편면당의 두께)은 바람직하게는 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하이다.
전자 강판편(40)이 얇아짐에 따라서 점차 철손의 개선 효과가 포화된다. 또한, 전자 강판편(40)이 얇아짐에 따라서 전자 강판편(40)의 제조 비용은 증가한다. 그 때문에, 철손의 개선 효과 및 제조 비용을 고려하면 전자 강판편(40)의 두께는 0.10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편 전자 강판편(40)이 너무 두꺼우면, 전자 강판편(40)의 프레스 펀칭 작업이 곤란해진다. 그 때문에, 전자 강판편(40)의 프레스 펀칭 작업을 고려하면 전자 강판편(40)의 두께는 0.65㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 전자 강판편(40)이 두꺼워지면 철손이 증대된다. 그 때문에, 전자 강판편(40)의 철손 특성을 고려하면, 전자 강판편(40)의 두께는 0.35㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 0.20㎜ 또는 0.25㎜이다.
상기의 점을 고려하고, 각 전자 강판편(40)의 두께는, 예를 들어 0.10㎜ 이상 0.65㎜ 이하, 바람직하게는 0.10㎜ 이상 0.35㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.20㎜나 0.25㎜이다. 또한 전자 강판편(40)의 두께에는, 절연 피막의 두께도 포함된다.
코어 블록(24)을 형성하는 복수의 전자 강판편(40)은 접착부(41)에 의해 접착되어 있다. 접착부(41)는 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리의 사이에 마련되고, 분단되는 일 없이 경화된 접착제이다. 접착제에는, 예를 들어 중합 결합에 의한 열경화형의 접착제 등이 사용된다. 접착제가 조성물로서는, (1) 아크릴계 수지, (2) 에폭시계 수지, (3) 아크릴계 수지 및 에폭시계 수지를 포함한 조성물 등이 적용 가능하다. 이와 같은 접착제로서는, 열경화형의 접착제 외에, 라디칼 중합형의 접착제 등도 사용 가능하고, 생산성의 관점에서는, 상온 경화형의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 상온 경화형의 접착제는, 20℃ 내지 30℃에서 경화된다. 상온 경화형의 접착제로서는, 아크릴계 접착제가 바람직하다. 대표적인 아크릴계 접착제에는, SGA(제2 세대 아크릴계 접착제. Second Generation Acrylic Adhesive) 등이 있다. 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 혐기성 접착제, 순간 접착제, 엘라스토머 함유 아크릴계 접착제가 모두 사용 가능하다. 또한, 여기서 말하는 접착제는 경화 전의 상태를 말하고, 접착제가 경화된 후에는 접착부(41)가 된다.
접착부(41)의 상온(20℃ 내지 30℃)에 있어서의 평균 인장 탄성률 E는, 1500㎫ 내지 4500㎫의 범위 내가 된다. 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E는, 1500㎫ 미만이면, 적층 코어의 강성이 저하되는 문제가 발생한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E의 하한값은, 1500㎫, 보다 바람직하게는 1800㎫가 된다. 반대로, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E가 4500㎫를 초과하면, 전자 강판편(40)의 표면에 형성된 절연 피막이 박리되는 문제가 발생한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E의 상한값은, 4500㎫, 보다 바람직하게는 3650㎫가 된다.
또한, 평균 인장 탄성률 E는, 공진법에 의해 측정된다. 구체적으로는, JIS R 1602:1995에 준거하여 인장 탄성률을 측정한다.
보다 구체적으로는, 먼저, 측정용의 샘플(도시하지 않음)을 제작한다. 이 샘플은, 2매의 전자 강판편(40) 사이를, 측정 대상의 접착제에 의해 접착하고, 경화시켜서 접착부(41)를 형성함으로써 얻어진다. 이 경화는, 접착제가 열경화형인 경우에는, 실제 조업상의 가열 가압 조건으로 가열 가압함으로써 행한다. 한편, 접착제가 상온 경화형인 경우에는 상온 하에서 가압함으로써 행한다.
그리고, 이 샘플에 대한 인장 탄성률을, 공진법으로 측정한다. 공진법에 의한 인장 탄성률의 측정 방법은, 상술한 바와 같이, JIS R 1602:1995에 준거하여 행한다. 그 후, 샘플의 인장 탄성률(측정값)로부터, 전자 강판편(40) 자체의 영향 분을 계산에 의해 제외함으로써, 접착부(41) 단체의 인장 탄성률이 구해진다.
이와 같이 하여 샘플로부터 구해진 인장 탄성률은, 적층 코어 전체로서의 평균값과 동등해지므로, 이 수치로써 평균 인장 탄성률 E라고 간주한다. 평균 인장 탄성률 E는, 그 적층 방향을 따른 적층 위치나 적층 코어의 중심 축선 주위의 둘레 방향 위치에서 거의 변함없도록, 조성이 설정되어 있다. 그 때문에, 평균 인장 탄성률 E는, 적층 코어의 상단 위치에 있는, 경화 후의 접착부(41)를 측정한 수치로써 그 값으로 할 수도 있다.
접착 방법으로서는, 예를 들어, 전자 강판편(40)에 접착제를 도포한 후, 가열 및 압착의 어느 하나 또는 양쪽에 의해 접착하는 방법을 채용할 수 있다. 또한 가열 수단은, 예를 들어 고온조나 전기로 내에서의 가열 또는 직접 통전하는 방법 등, 어떠한 수단이어도 된다.
안정적으로 충분한 접착 강도를 얻기 위해, 접착부(41)의 두께는 1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편 접착부(41)의 두께가 100㎛를 초과하면 접착력이 포화된다. 또한, 접착부(41)가 두꺼워짐에 따라서 코어 블록(24)에 있어서의 접착부가 차지하는 비율이 증가하고, 코어 블록(24)의 철손 등의 자기 특성이 저하된다. 따라서, 접착부(41)의 두께는 1㎛ 이상 100㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기에 있어서 접착부(41)의 두께는, 접착부(41)의 평균 두께를 의미한다.
접착부(41)의 평균 두께는, 1.0㎛ 이상 3.0㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 접착부(41)의 평균 두께가 1.0㎛ 미만이면, 전술한 바와 같이 충분한 접착력을 확보할 수 없다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 하한값은, 1.0㎛, 보다 바람직하게는 1.2㎛가 된다. 반대로, 접착부(41)의 평균 두께가 3.0㎛를 초과하여 두꺼워지면, 열경화 시의 수축에 의한 전자 강판편(40)의 변형량이 대폭으로 증가하는 등의 문제를 발생한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 상한값은, 3.0㎛, 보다 바람직하게는 2.6㎛가 된다.
접착부(41)의 평균 두께는, 적층 코어 전체로서의 평균값이다. 접착부(41)의 평균 두께는 그 적층 방향을 따른 적층 위치나 적층 코어의 중심 축선 주위의 둘레 방향 위치에서 거의 변함없다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께는, 적층 코어의 상단 위치에 있어서, 원주 방향 10군데 이상에서 측정한 수치의 평균값으로써 그 값으로 할 수 있다.
또한, 접착부(41)의 평균 두께는, 예를 들어, 접착제의 도포량을 바꿔서 조정할 수 있다. 또한, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E는, 예를 들어, 열경화형의 접착제의 경우에는, 접착 시에 추가하는 가열 가압 조건 및 경화제 종류의 한쪽 혹은 양쪽을 변경하는 것 등에 의해 조정할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리가, 접착부(41)에 의해 접착되어 있다. 도시한 예에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리는, 접착만에 의해 고정되어 있고, 다른 수단(예를 들어, 코오킹 등)에 따라서는 고정되어 있지 않다.
도 3에 있어서, 접착부(41)를 도트 모양으로 강조하여 도시한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리는, 서로 전체면 접착되어 있지 않다. 이들의 전자 강판편(40)끼리는, 서로 국소적으로 접착되어 있다.
본 실시 형태에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리는, 전자 강판편(40)의 주연에 마련된 접착부(41)에 의해 접착되어 있다. 본 실시 형태에 따르면, 접착부(41)는 전자 강판편(40)의 주연의 전역에 마련된다. 그러나, 접착부(41)는 전자 강판편(40)의 주연의 적어도 일부에 마련되어 있으면 된다.
접착부(41)는 각각 평면으로 보아 띠상으로 형성되어 있다. 여기서 띠상이란, 띠의 폭이 도중에 변화되는 형상도 포함한다. 예를 들어, 동근 형상의 점이 분단되는 일 없이 일방향으로 연속되는 형상도, 일방향으로 연장되는 띠상에 포함된다. 또한, 전자 강판편(40)의 주연을 따라서 있는 것에는, 주연에 대하여 완전히 평행한 경우뿐만 아니라, 주연에 대하여 예를 들어 5도 이내의 경사를 갖고 있는 경우도 포함된다.
접착부(41)는 티스부(23)에 배치되는 티스 부분(44)과, 코어 백부(22)에 배치되는 코어 백 부분(45)을 갖는다. 접착부(41)의 티스 부분(44)은 한 쌍의 제1 부분(44a)과, 제2 부분(44b)을 갖는다. 접착부(41)의 코어 백 부분(45)은 한 쌍의 제3 부분(45a)과, 제4 부분(45b)과, 한 쌍의 제5 부분(45c)을 갖는다. 즉, 접착부(41)는 한 쌍의 제1 부분(44a)과, 제2 부분(44b)과, 한 쌍의 제3 부분(45a)과, 제4 부분(45b)과, 한 쌍의 제5 부분(45c)을 갖는다.
한 쌍의 제1 부분(44a)은 티스부(23)의 둘레 방향 양측의 주연을 따라서 연장된다. 한 쌍의 제1 부분(44a)은 둘레 방향으로 간격을 두고 배치된다. 제2 부분(44b)은 티스부(23)의 선단부의 주연을 따라서 연장되고 한 쌍의 제1 부분(44a)의 선단부끼리를 연결한다. 한 쌍의 제3 부분은, 제1 부분(44a)의 기단부로부터 코어 백부(22)의 직경 방향의 내측(직경 방향의 일방측)의 주연을 따라서 각각 둘레 방향 양측으로 연장된다. 제4 부분(45b)은 코어 백부(22)의 직경 방향의 외측(직경 방향의 타방측)의 주연을 따라서 둘레 방향으로 연장된다. 한 쌍의 제5 부분(45c)은 코어 백부(22)의 둘레 방향 양측의 주연을 따라서 연장되고 각각 제3 부분(45a)과 제4 부분(45b)을 연결한다.
본 실시 형태에 따르면, 접착부(41)의 제1 부분(44a), 제2 부분(44b), 제3 부분(45a), 제4 부분(45b) 및 제5 부분(45c)은, 각각 전자 강판편(40)의 외형을 구성하는 주연을 테두리를 두르도록 형성된다. 이 때문에, 접착부(41)의 주연의 근방에 있어서 적층된 전자 강판편(40)끼리를 강고하게 보유 지지할 수 있다. 결과적으로 전자 강판편(40)의 주연의 근방으로부터 발생하기 쉬운 젖혀짐을 효과적으로 억제할 수 있어, 접착 면적률을 낮게 하면서 전자 강판편(40)끼리가 강고한 고정을 실현할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 전자 강판편(40)의 평면으로 보아, 접착부(41)가 전자 강판편(40)의 주연으로부터 간극 없이 마련되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 4에 도시하는 변형예 1에 관한 코어 블록(124)과 같이, 전자 강판편(40)의 평면으로 보아, 접착부(141)가 전자 강판편(40)의 주연에 대하여 간극을 두고 마련되어 있어도 된다. 즉, 접착부(141)가 마련된 전자 강판편(40)의 접착 영역(142)과, 전자 강판편(40)의 주연 사이에, 접착부(141)가 마련되어 있지 않은 전자 강판편(40)의 비접착 영역(143)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 접착부(141)가 마련된 전자 강판편(40)의 접착 영역(142)이란, 전자 강판편(40)에 있어서 적층 방향을 향하는 면(이하, 전자 강판편(40)의 제1면이라고 함) 중 분단되는 일 없이 경화된 접착제가 마련되어 있는 영역을 의미한다. 접착부(141)가 마련되어 있지 않은 전자 강판편(40)의 비접착 영역(143)이란, 전자 강판편(40)의 제1면 중, 분단되는 일 없이 경화된 접착제가 마련되어 있지 않은 영역을 의미한다.
또한, 예를 들어 도 5에 도시하는 변형예 2에 관한 코어 블록(224)과 같이, 접착부(241)가 상술한 실시 형태의 접착부(41)에 있어서의 제2 부분(44b) 및 제5 부분(45c)에 대응하는 부분을 갖지 않는 구성이어도 된다. 즉, 전자 강판편(40)에 있어서, 티스부(23)의 선단부 및 코어 백부(22)의 둘레 방향 양단부에는, 접착부(241)가 마련되어 있지 않은 전자 강판편(40)의 비접착 영역(243)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 이 변형예에 있어서, 접착부(241)는 티스부(23)에 있어서 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되고 직경 방향을 따라서 연장되는 한 쌍의 제1 부분(244a)과, 코어 백부(22)의 직경 방향 내측 테두리를 따라서 연장되는 한 쌍의 제3 부분(245a)과, 코어 백부(22)의 직경 방향 외측 테두리를 따라서 연장되는 제4 부분(245b)을 갖는다.
또한, 도 6에 도시하는 변형예 3에 관한 코어 블록(324)과 같이, 접착부(341)의 각 부의 폭 치수를 상술한 실시 형태와 다른 구성으로 해도 된다. 변형예 3의 접착부(341)는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 한 쌍의 제1 부분(344a)과, 제2 부분(344b)과, 한 쌍의 제3 부분(345a)과, 제4 부분(345b)과, 한 쌍의 제5 부분(345c)을 갖는다. 이 변형예에 있어서, 제1 부분(344a), 제2 부분(344b), 제3 부분(345a) 및 제5 부분(345c)의 폭은, 대략 동등하다. 한편, 제4 부분(345b)의 폭은, 접착부(341)의 다른 부분(제1 부분(344a), 제2 부분(344b), 제3 부분(345a) 및 제5 부분(345c))의 폭과 비교해서 넓다.
또한, 본 명세서에 있어서 접착부(341)의 각 부분의 「폭」이란, 당해 부분이 연장되는 방향에 직교하는 방향의 치수를 의미한다. 예를 들어, 제2 부분(344b), 제3 부분(345a) 및 제4 부분(345b)의 폭이란, 각각의 부분의 직경 방향을 따르는 치수이다. 또한, 제1 부분(344a) 및 제5 부분(345c)의 폭이란, 각각의 부분의 둘레 방향을 따르는 치수이다.
본 명세서에 있어서, 접착부(41)의 각 부분의 폭은, 스테이터 코어(21)의 외경 1.5% 이상이다. 접착부(41)의 각 부분의 폭이 스테이터 코어(21)의 외경 1.5% 이상임으로써, 전자 강판편(40)끼리의 접착 강도를 충분히 확보할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 전자 강판편(40)끼리의 사이에 마련된 모든 접착부(41)의 평면으로 보아 형상은 동일하다. 접착부(41)의 평면으로 보아 형상이란, 접착부(41)가 마련된 전자 강판편(40)을 적층 방향으로부터 본 평면에서 보면 접착부(41)의 전체 형상을 의미한다. 전자 강판편(40)끼리의 사이에 마련된 모든 접착부(41)의 평면으로 보아 형상이 동일한 것은, 전자 강판편(40)끼리의 사이에 마련된 모든 접착부(41)의 평면으로 보아 형상이 완전히 동일한 경우만을 포함하는 것은 아니며, 전자 강판편(40)끼리의 사이에 마련된 모든 접착부(41)의 평면으로 보아 형상이 95% 이상인 부분에서 공통되어 있는 실질적으로 동일한 경우를 포함한다.
그리고 본 실시 형태에서는, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률은, 1% 이상, 60% 이하이다. 도시의 예에서는, 상기 접착 면적률은, 1% 이상, 20% 이하이고, 구체적으로는 20%이다. 또한, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률이란, 전자 강판편(40)의 상기 제1면의 면적에 대한, 제1면 중 접착부(41)가 마련된 영역(접착 영역(42))의 면적의 비율이다. 접착부(41)가 마련된 영역이란, 전자 강판편(40)의 제1면 중, 분단되는 일 없이 경화된 접착제가 마련되어 있는 영역(접착 영역(42))이다. 접착부(41)가 마련된 영역의 면적은, 예를 들어, 박리 후의 전자 강판편(40)의 제1면을 촬영하고, 그 촬영 결과를 화상 해석함으로써 구해진다.
본 실시 형태에서는, 전자 강판편(40)끼리의 사이에 있어서, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률이, 1% 이상, 20% 이하이다. 적층 방향으로 인접하는 양쪽 전자 강판편(40)에 있어서, 그 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률은, 모두 1% 이상, 20% 이하로 되어 있다. 1개의 전자 강판편(40)에 대하여 적층 방향의 양측에 접착부(41)가 마련되어 있는 경우, 그 전자 강판편(40) 양면에 있어서의 상기 접착 면적률은, 모두 1% 이상, 20% 이하로 되어 있다.
또한 본 실시 형태에 있어서, 접착부(41)에 의한 코어 백부(22)의 접착 면적(이하, 「제1 접착 면적 S1」이라고 함)이, 접착부(41)에 의한 티스부(23)의 접착 면적(이하, 「제2 접착 면적 S2」라고 함) 이상인 것이 바람직하다. 즉, S1≥S2인 것이 바람직하다.
여기서 제1 접착 면적 S1은, 전자 강판편(40)의 제1면에 있어서 접착부(41)의 코어 백 부분(45)이 마련되는 영역의 면적이다. 마찬가지로, 제2 접착 면적 S2는, 전자 강판편(40)의 제1면에 있어서 접착부(41)의 티스 부분(44)이 마련되는 영역의 면적이다. 또한, 접착부(41)가 마련된 영역의 면적과 마찬가지로, 제1 접착 면적 S1 및 제2 접착 면적 S2는, 예를 들어, 박리 후의 전자 강판편(40)의 제1면을 촬영하고, 그 촬영 결과를 화상 해석함으로써 구해진다.
코어 블록(24)에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리가 어떠한 수단으로 고정되어 있지 않으면, 양자가 상대적으로 변위된다. 한편, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리가, 예를 들어 코오킹에 의해 고정되는 경우에는, 전자 강판편(40)의 일부에 소성 변형이 가해져, 코어 블록(24)의 자기 특성이 열화된다. 코오킹은 전자 강판편(40)의 일부를 소성 변형시키고, 적층 두께 방향으로 물려 들어가게 함으로써 적층된 전자 강판편(40)끼리가 상대적인 변위를 제한하는 방법이다. 전자 강판편(40)은 소성 변형이 가해지면 자기 특성이 열화되므로, 전자 강판편(40)끼리의 고정 방법으로 하여 코오킹을 사용하면, 코어 블록(24) 전체의 자기 특성도 열화된다.
이에 반해, 본 실시 형태에 따른 코어 블록(24)에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리가, 접착부(41)에 의해 접착되어 있다. 따라서, 복수의 전자 강판편(40) 전체에 있어서, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리가 상대적으로 변위되는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률이 1% 이상이다. 따라서, 접착부(41)에 의한 접착을 확실한 것으로 하고, 예를 들어 코어 블록(24)의 티스부(23)에 대한 권선 시 등에 있어서 도, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리가 상대적인 변위를 효과적으로 규제할 수 있다. 게다가, 전자 강판편(40)의 고정 방법이, 상기와 같은 코오킹에 의한 고정이 아니라 접착에 의한 고정이므로, 전자 강판편(40)에 발생하는 변형을 억제할 수 있다. 이상으로부터, 코어 블록(24)의 자기 특성을 확보할 수 있다. 또한, 접착 강도를 더욱 높여서, 충격이 가해진 경우라도 전자 강판편(40)끼리의 분리를 억제하고자 하는 경우에는, 접착 면적률을 10% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
그런데, 전자 강판편(40)에 접착제를 도포하면, 접착제의 경화에 수반하여 전자 강판편(40)에 압축 응력이 발생한다. 그 때문에, 접착제를 전자 강판편(40)에 도포함으로써 접착부(41)를 형성하면, 전자 강판편(40)에 변형이 발생할 우려가 있다.
그러나, 본 실시 형태에 따른 코어 블록(24)에서는, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률이 60% 이하이다. 따라서, 접착제를 기인으로 해서 전자 강판편(40)에 발생하는 변형을 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 코어 블록(24)의 자기 특성을 한층 확보할 수 있다.
게다가, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률이 20% 이하이다. 따라서, 접착제를 기인으로 해서 전자 강판편(40)에 발생하는 변형을 한층 낮게 억제할 수 있다.
접착부(41)가 전자 강판편(40)의 주연의 적어도 일부에 형성된 접착 영역(42) 상에 마련되어 있다. 따라서, 예를 들어, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판편(40)끼리의 젖혀짐을 억제하는 것 등을 할 수 있다. 이에 의해, 코어 블록(24)의 티스부(23)에 대한 권선을 용이하게 하고, 또한, 코어 블록(24)의 자기 특성을 보다 한층 확보할 수 있다. 따라서, 코어 블록(24)의 자기 특성을 보다 한층 확보할 수 있다.
티스부(23)의 폭 W1(둘레 방향의 크기)은, 코어 백부(22)의 폭 W2(직경 방향의 크기)에 비교해서 좁은 경우, 티스부(23)에는 자속이 집중되고, 티스부(23)의 자속 밀도가 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 접착제에 의해 강판에 변형이 부여되었을 때, 동일량이 변형되면, 코어 백부(22)의 자기 특성보다도 티스부(23)의 자기 특성에 부여되는 영향의 쪽이 크다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 접착 면적 S1이 제2 접착 면적 S2 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 티스부(23)에 있어서의 접착제의 변형에 의한 자기 특성의 열화의 영향을 억제하면서, 코어 백부(22)에 있어서 코어 블록(24) 전체로서의 접착 강도를 확보할 수 있다.
또한, 코어 블록(24)을 형성하는 전자 강판편(40)은, 모재가 되는 전자 강판을 펀칭 가공함으로써 제조된다. 펀칭 가공 시에는, 전자 강판편(40)의 주연으로부터, 전자 강판편(40)의 내측을 향하여, 전자 강판편(40)의 판 두께에 상당하는 크기의 폭에, 펀칭 가공을 기인으로 하는 변형이 부여된다. 전자 강판편(40)의 주연은, 상기 변형에 의해 가공 경화되므로, 전자 강판편(40)의 주연이 국소적으로 젖혀지는 변형은 발생하기 어렵다. 따라서, 전자 강판편(40)의 주연에서는 접착하지 않아도, 전자 강판편(40)의 변형은 발생하기 어렵다. 그 때문에 도 4에 도시하는 변형예 1에 관한 코어 블록(124)과 같이, 전자 강판편(40)의 주연에 비접착 영역(143)을 형성해도, 전자 강판편(40)의 변형을 억제할 수 있다. 그리고 이와 같이 비접착 영역(143)을 형성함으로써, 전자 강판편(40)에 불필요한 변형이 부여되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 코어 블록(24)의 자기 특성을 더욱 확보할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 전자 강판편(40)의 주연과 접착부(141) 사이에 비접촉 영역(143)이 마련됨으로써, 미경화의 접착제가, 전자 강판편(40)의 적층 시에 전자 강판편(40)의 주연으로부터 비어져 나오는 것을 억제할 수 있다. 접착제가 티스부(23)의 선단부로부터 비어져 나온 상태에서 경화되면, 회전하는 로터(30)와 간섭할 우려가 있다. 또한, 접착제가, 티스부(23)의 측부로부터 비어져 나온 상태에서 경화되면, 티스부(23)끼리의 사이의 슬롯의 단면적이 압박되고 코일의 점적률이 저하될 우려가 있다.
비접착 영역(143)의 폭은, 전자 강판편(40)의 판 두께에 대하여, 1배 이상 10배 이하인 것이 바람직하다. 비접착 영역(143)의 폭을 1배 이상으로 함으로써, 접착제의 돌출을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 비접착 영역(143)의 폭을 10배 이하로 함으로써, 전자 강판편(40)의 주연으로부터 가공 경화에 의한 전자 강판편(40)의 젖혀짐의 억제 효과를 얻는 것을 기대할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 비접착 영역(143)의 「폭」이란, 비접착 영역(143)의 각 부가 연장되는 방향에 직교하는 방향의 치수를 의미한다. 비접착 영역(143)의 폭은, 비접착 영역(143)의 전체 길이에 걸쳐서, 상기의 범위 내의 치수인 것이 바람직하다.
코어 블록(24)에 있어서 자속은, 티스부(23)의 선단부로부터 둘레 방향 양측에 확산시켜 연장된다. 이 때문에, 티스부(23)의 선단부는, 자속이 집중되기 쉽다. 또한, 자속은, 코어 백부(22)의 둘레 방향 양단부로부터 인접하는 코어 블록(24)에 침입한다. 이 때문에, 코어 백부(22)의 둘레 방향 양단부에는 자속이 집중되기 쉽다. 자속이 집중된 영역에 접착 영역(42)이 마련되면, 철손의 상승이 현저해지기 쉽다. 이 때문에, 도 5의 변형예 2에 도시한 바와 같이, 티스부(23)의 선단부 및 코어 백부(22)의 둘레 방향 양단부에 비접착 영역(243)을 마련함으로써, 접착 영역(242)을 자속 밀도가 높은 영역으로부터 이격해서 배치할 수 있어, 철손의 상승을 억제할 수 있다.
자속 B는, 자기 저항이 낮은 최단 거리를 흐르는 경향이 있다. 따라서, 코어 백부(22)에서는, 티스부(23)에 연결되는 직경 방향 내측(직경 방향 일방측)으로부터 티스부(23)로부터 이격되는 직경 방향 외측(직경 방향 타방측)을 향함에 따라 자속 밀도가 낮아진다. 한편, 상술한 바와 같이, 티스부(23)의 선단부 및 코어 백부(22)의 둘레 방향 양단부에는 자속이 집중되기 쉽다. 도 6의 변형예 3에서는, 티스부(23)의 선단부 및 코어 백부(22)의 둘레 방향 양단부에 위치하는 제2 부분(344b) 및 제5 부분(345c)의 폭이, 코어 백부(22)의 직경 방향의 외측 주연을 따라서 연장되는 제4 부분(345b)의 폭보다 좁다. 즉, 변형예 3에 의하면, 자속 밀도가 향상되기 쉬운 제2 부분(344b) 및 제5 부분(345c)의 폭을 좁게 하여, 철손의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 변형예 3에 의하면, 자속 밀도가 높아지기 어려운 제4 부분(345b)의 폭을 크게 함으로써, 전자 강판편(40)끼리의 접착 강도를 높이는 동시에, 접착부(341)가 철손에 대한 영향을 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러가지의 변경을 가하는 것이 가능하다.
코어 블록(24)의 형상은, 상기 실시 형태에서 나타낸 형태로 한정되는 것은 아니다. 코어 블록(24)의 각 부의 치수, 전자 강판편(40)의 판 두께 등은 원하는 회전 전기 기기의 특성에 따라서 임의로 설계 가능하다.
또한, 코어 블록에 있어서, 코어 백부의 둘레 방향 일방측의 단부면에 볼록 형상이 마련되고, 둘레 방향 타방측의 단부면에 오목 형상이 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 볼록 형상을 오목 형상으로 삽입함으로써 복수의 코어 블록의 둘레 방향의 연결 시의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 코어 블록은, 1개의 코어 백부에 대하여 2개 이상의 티스부를 갖고 있어도 된다. 또한, 코어 백부와 티스부 각각 별체의 코어 블록이어도 된다.
상기 실시 형태에 있어서의 로터에서는, 2개 1조의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 1개의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있어도 되고, 3개 이상의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 회전 전기 기기의 구조는, 이하에 예시한 바와 같이 이것에 한정되지 않고, 나아가 이하에 예시하지 않는 여러가지의 공지의 구조도 채용 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 동기 전동기로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 릴럭턴스형 전동기나 전자석 계자형 전동기(권선 계자형 전동기)이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 교류 전동기로서, 동기 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 유도 전동기이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 전동기로서, 교류 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 직류 전동기이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서, 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 발전기이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 본 발명에 따른 적층 코어를 스테이터 코어에 적용한 경우를 예시했지만, 로터 코어에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 적층 코어를 변압기 등, 회전 전기 기기 이외의 적층 코어에 적용해도 된다.
그 밖의, 본 발명의 취지에 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시 형태에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적절히 가능하고, 또한, 상기한 변형예를 적절히 조합해도 된다.
예를 들어, 코어 블록은, 변형예 1의 구성과 변형예 2의 구성을 조합한 것이어도 된다. 즉, 도 4에 도시하는 변형예 1과 같이, 전자 강판편(40)의 주연과 접착부(141) 사이에 비접촉 영역(143)을 마련하고, 또한, 도 5에 도시하는 변형예 2와 같이 티스부(23)의 선단부 및 코어 백부(22)의 둘레 방향 양단부에 비접착 영역(243)을 마련해도 된다.
마찬가지로, 코어 블록은, 변형예 1의 구성과 변형예 3의 구성을 조합한 것이어도 된다. 즉, 도 4에 도시하는 변형예 1과 같이, 전자 강판편(40)의 주연과 접착부(141) 사이에 비접촉 영역(143)을 마련하면서, 도 6에 도시하는 변형예 3과 같이 접착부(341)의 제2 부분(344b) 및 제5 부분(345c)의 폭을 제4 부분(345b)의 폭보다 좁게 구성해도 된다.
실시예
다음에, 상기한 작용 효과를 검증하는 검증 시험(제1 내지 제3 검증 시험)을 실시하였다. 또한 본 검증 시험은, 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션에 의해 실시하였다. 소프트웨어로서는, JSOL 가부시키가이샤 제조의 유한 요소법 전자장 해석 소프트 JMAG를 이용하였다.
(제1 검증 시험)
도 7 내지 도 18에 본 검증 시험에 의해 시뮬레이션을 실시한 12종류의 스테이터 코어(21A 내지 21L)를 도시한다. 이들의 스테이터 코어(21A) 내지 21L)에서는, 모두 도 3에 도시하는 실시 형태에 따른 스테이터 코어(21)를 기본 구조로 하고 이 스테이터 코어(21)에 대하여 이하의 점을 변경하였다. 스테이터 코어(21A 내지 21L)는 각각 복수의 코어 블록(24A 내지 24L)을 갖는다. 또한, 전자 강판편(40)의 판 두께를 0.25㎜로 하였다. 그리고, 접착부(41)에 의한 각 전자 강판편(40)의 접착 면적률을, 0% 내지 100%로 서로 다르게 하였다. 보다 구체적으로는, 스테이터 코어(21A)의 접착 면적률은, 100%이다. 스테이터 코어(21B)의 접착 면적률은, 90%이다. 스테이터 코어(21C)의 접착 면적률은, 85%이다. 스테이터 코어(21D)의 접착 면적률은, 70%이다. 스테이터 코어(21E)의 접착 면적률은, 60%이다. 스테이터 코어(21F)의 접착 면적률은, 50%이다. 스테이터 코어(21G)의 접착 면적률은, 40%이다. 스테이터 코어(21H)의 접착 면적률은, 30%이다. 스테이터 코어(21I)의 접착 면적률은, 20%이다. 스테이터 코어(21J)의 접착 면적률은, 15%이다. 스테이터 코어(21K)의 접착 면적률은, 10%이다. 스테이터 코어(21L)의 접착 면적률은, 0%이다.
12종류의 스테이터 코어(21A 내지 21L)의 철손을, 상기 시뮬레이션에 의해 구하였다. 또한 비교 대상으로 하여, 도 19에 도시한 바와 같이, 복수의 전자 강판편(40)이 전체층 코오킹되어 있는 비교용 스테이터 코어(21X)의 철손도 구하였다. 비교용 스테이터 코어(21X)는 복수의 코어 블록(24X)을 갖는다. 비교용 스테이터 코어(21X)도, 전자 강판편(40)의 판 두께는 0.25㎜이다. 비교용 스테이터 코어(21X)의 코어 블록에는, 코어 백부(22)에 마련된 제1 코오킹 C1과, 티스부(23)에 마련된 2개의 제2 코오킹 C2가 각각 마련된다. 제1 코오킹 C1은, 코어 백부(22)의 둘레 방향 중앙에 위치한다. 2개의 제2 코오킹 C2는, 티스부(23)의 둘레 방향 중앙에 있어서 직경 방향을 따라서 배열한다. 전자 강판편(40)의 제1면 중, 코오킹 C1, C2가 점유하는 면적의 비율은, 3.2% 정도이다.
결과를 도 20의 그래프에 나타낸다. 도 20의 그래프에서는, 횡축은, 스테이터 코어(21A 내지 21L)의 전자 강판편(40)의 접착 면적률이다. 또한, 종축은, 각 스테이터 코어(21A 내지 21L)의 철손과 비교용 스테이터 코어(21X)의 철손의 차분을, 비교용 스테이터 코어(21X)의 철손으로 나눈 값을 백분율로 나타낸 철손 억제율 Rt이다. 즉, 도 20의 그래프 종축 철손 억제율 Rt는, 각 스테이터 코어(21A 내지 21L)의 철손을 W로 하고 비교용 스테이터 코어(21X)의 철손을 Worg로 했을 때 이하의 식 (1)로 표시된다.
[수학식 1]
Figure pct00001
각 스테이터 코어(21A 내지 21L)에 있어서의 전자 강판편(40)의 철손이, 비교용 스테이터 코어(21X)에 있어서의 철손과 동등하면, 종축의 값이 0%가 된다. 철손 억제율이 작을수록 철손이 작고, 스테이터 코어로서의 자기 특성이 우수한 것을 나타낸다.
도 20에 나타내는 그래프로부터, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률을 60% 이하로 함으로써, 종래 기술인 비교용 스테이터 코어(21X)보다 철손을 작게 하는 것이 확인되었다. 또한, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률을 40% 이하로 함으로써, 종래 기술인 비교용 스테이터 코어(21X)보다 3% 이상 철손을 개선할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 접착부(41)에 의한 전자 강판편(40)의 접착 면적률을 20% 이하로 함으로써, 종래 기술인 비교용 스테이터 코어(21X)보다 5% 이상 철손을 개선할 수 있는 것이 확인되었다.
(제2 검증 시험)
다음에, 접착 면적률을 바꾼 경우의 전자 강판편의 접착 강도에 대해서 검증을 행하였다.
먼저, 접착 면적률이 0%(즉, 접착 없음)인 전자 강판편을 적층한 코어 블록, 접착 면적률이 0.5%인 전자 강판편을 적층한 코어 블록, 접착 면적률이 1%인 전자 강판편을 적층한 코어 블록, 접착 면적률이 10%인 전자 강판편을 적층한 코어 블록을 준비하였다. 이어서, 이들 코어 블록의 티스부에 권선을 행하고, 권선이 원활하게 행할 수 있는 것인지 여부를 확인하였다. 검증 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00002
표 1에 있어서, 「×」는, 권선 시에 코어 블록에 가해지는 힘에 의해 코어 블록이 무너진 것을 의미한다. 또한, 「○」는, 권선이 완료된 것을 의미한다. 이 검증에 의해, 전자 강판편의 접착 면적률을 1% 이상으로 함으로써, 권선에 필요한 접착 강도를 확보할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 접착 면적률을 1% 및 10%로 한 샘플의 접착 강도를 확인한 결과, 접착 면적률을 10%로 한 것의 쪽이, 강도가 높은 것이 확인되었다. 낙하 시의 접착부의 박리 등을 억제하기 위해 충분한 접착 강도를 얻는다는 관점에 있어서는, 접착 면적률을 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
(제3 검증 시험)
본 검증 시험은, 접착부의 각 부의 폭에 관한 검증 시험이다. 또한, 시뮬레이션의 조건 및 치수의 조건은, 제1 검증 시험과 마찬가지이다.
도 21 및 도 22에 본 검증 시험에 의해 시뮬레이션을 실시한 2종류의 스테이터 코어(21M, 21N)를 나타낸다. 이들의 스테이터 코어(21M, 21N)는 도 3에 도시하는 실시 형태에 따른 스테이터 코어(21)를 기본 구조로 하고 있다.
도 21에 도시하는 스테이터 코어(21M)의 접착부(41M)는 제2 부분(44b) 및 제5 부분(45c)의 폭이, 다른 부분의 폭보다 넓게 되어 있다. 한편, 도 22에 도시하는 스테이터 코어(21N)의 접착부(41N)는 제4 부분(45b)의 폭이, 다른 부분의 폭보다 넓게 되어 있다. 또한, 스테이터 코어(21M, 21N)의 접착부(41N)의 면적은, 서로 동등하다. 따라서, 스테이터 코어(21M, 21N)의 접착 강도는, 서로 동등하다.
시뮬레이션에 의해, 스테이터 코어(21M, 21N)의 철손을 산출한 결과, 스테이터 코어(21M)의 철손에 대하여, 스테이터 코어(21N)의 철손은, 98%이었다. 즉, 스테이터 코어(21N)는 스테이터 코어(21M)에 대하여 2%만큼 철손이 개선되어 있었다. 이것은, 스테이터 코어(21N)에 있어서, 제2 부분(44b) 및 제5 부분(45c)의 폭의 폭이, 제4 부분(45b)의 폭보다 좁게 되어 있음으로써, 스테이터 코어(21N) 내에서 자속이 흐르기 쉬워졌기 때문이라고 생각된다.
10:회전 전기 기기
21:스테이터 코어(적층 코어)
22:코어 백부
23:티스부
24, 124, 224, 324:코어 블록
40:전자 강판편
41, 141, 241, 341:접착부
42, 142, 242:접착 영역
143, 243:비접착 영역
44a, 244a, 344a:제1 부분
44b, 344b:제2 부분
45a, 245a, 345a:제3 부분
45b, 245b, 345b:제4 부분
45c, 345c:제5 부분

Claims (14)

  1. 환상으로 복수개를 연결함으로써 적층 코어를 구성하는 코어 블록이며,
    서로 적층된 복수의 전자 강판편과,
    적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판편끼리의 사이에 마련되고, 상기 전자 강판편끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고,
    상기 접착부에 의한 상기 전자 강판편의 접착 면적률이, 1% 이상, 60% 이하인 코어 블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착 면적률이, 1% 이상, 20% 이하인 코어 블록.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    원호 형상의 코어 백부와, 상기 코어 백부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향의 일방측으로 돌출되는 티스부를 갖고,
    상기 접착부는,
    상기 티스부의 둘레 방향 양측의 주연을 따라서 연장되는 한 쌍의 제1 부분과,
    상기 티스부의 선단부의 주연을 따라서 연장되고 한 쌍의 상기 제1 부분의 선단부끼리를 연결하는 제2 부분과,
    상기 제1 부분의 기단부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향의 일방측의 주연을 따라서 각각 둘레 방향 양측으로 연장되는 한 쌍의 제3 부분과,
    상기 코어 백부의 직경 방향의 타방측의 주연을 따라서 둘레 방향으로 연장되는 제4 부분과,
    상기 코어 백부의 둘레 방향 양측의 주연을 따라서 연장되고 각각 상기 제3 부분과 상기 제4 부분을 연결하는 한 쌍의 제5 부분을 갖는 코어 블록.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 부분 및 상기 제5 부분의 폭이, 상기 제4 부분의 폭보다 좁은 코어 블록.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착부는, 상기 전자 강판편의 주연의 적어도 일부에 마련되어 있는 코어 블록.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착부가 마련된 상기 전자 강판편의 접착 영역과, 상기 전자 강판편의 주연 사이에는, 상기 접착부가 마련되어 있지 않은 상기 전자 강판편의 비접착 영역이 형성되어 있는 코어 블록.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비접착 영역의 폭은, 상기 전자 강판편의 판 두께에 대하여, 1배 이상 10배 이하인 코어 블록.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    원호 형상의 코어 백부와, 상기 코어 백부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향으로 돌출하는 티스부를 갖고,
    상기 전자 강판편에 있어서, 상기 티스부의 선단부 및 상기 코어 백부의 둘레 방향 양단부에는, 상기 접착부가 마련되어 있지 않은 상기 전자 강판편의 비접착 영역이 형성되어 있는 코어 블록.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    원호 형상의 코어 백부와, 상기 코어 백부로부터 상기 코어 백부의 직경 방향으로 돌출하는 티스부를 갖고,
    상기 접착부에 의한 상기 코어 백부의 접착 면적은, 상기 접착부에 의한 상기 티스부의 접착 면적 이상인 코어 블록.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착부의 평균 두께가 1.0㎛ 내지 3.0㎛인 코어 블록.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착부의 평균 인장 탄성률 E가 1500㎫ 내지 4500㎫인 코어 블록.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착부가, 엘라스토머 함유 아크릴계 접착제로 이루어지는 SGA를 포함하는 상온 접착 타입의 아크릴계 접착제인 코어 블록.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 코어 블록을 환상으로 복수개를 연결함으로써 구성되는 적층 코어.
  14. 제13항에 기재된 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기기.
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