WO2020129935A1 - 積層コアおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

この積層コアは、厚さ方向に積層された複数の電磁鋼板を備え、電磁鋼板は、環状のコアバック部を備え、コアバック部に、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部が設けられ、コアバック部におけるカシメ部よりも外周側に接着領域が形成され、コアバック部におけるカシメ部よりも内周側に非接着領域が形成される。

Description

積層コアおよび回転電機

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２０１８－２３５８６１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２０１５－１４２４５３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、磁気特性を向上させることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の第一の態様は、厚さ方向に積層された複数の電磁鋼板を備える積層コアであって、前記電磁鋼板は、環状のコアバック部を備え、前記コアバック部の外周側には接着領域が形成され、前記コアバック部の内周側には非接着領域が形成され、前記コアバック部の前記非接着領域には、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部が設けられている積層コアである。

一般的に、接着剤は硬化時に収縮する。そのため、電磁鋼板に接着剤が設けられると、接着剤の硬化に伴い、電磁鋼板に圧縮応力が付与される。圧縮応力が付与されると、電磁鋼板に歪が生じる。また、電磁鋼板にカシメ部を設けると、電磁鋼板が変形するため、電磁鋼板に歪が生じる。カシメ部および接着領域は、固定部を形成する。固定部は、積層方向に隣り合う電磁鋼板同士を固定する。固定部の面積が増えると、電磁鋼板の歪が大きくなる。
この構成によれば、コアバック部の外周側のみに、例えば接着剤である接着部が設けられる接着領域が形成されている。このため、積層方向に隣り合う電磁鋼板のコアバック部同士は部分的に接着される。従って、例えば接着領域がカシメ部まで径方向内側に向けて延びている場合に比べて、コアバック部に形成される接着領域の面積が減少する。このため、積層方向に見た平面視における固定部の面積が少なくなる。これにより、積層コア全体に生じる歪を小さくすることができる。結果的に、積層コア内に発生する鉄損を低減でき、積層コアの磁気特性を向上させることができる。

（２）前記（１）に記載の積層コアでは、前記コアバック部の外周側は、前記カシメ部の外周縁の外側であり、前記コアバック部の内周側は、前記カシメ部の外周縁の内側であってもよい。
この構成によれば、接着領域のうち最も内周側の部分が、カシメ部と全く重ならない。このため、カシメ部で積層方向を固定することで電磁鋼板に歪が生じている領域に、接着部を設けて固定することで歪がさらに加わることを回避することができる。従って、固定部の面積がより少なくなる。これにより、積層コアに生じる歪をより小さくすることができる。

（３）前記（２）に記載の積層コアでは、前記コアバック部の外周側は、前記カシメ部の外周縁の外周側に形成される仮想円の外側であり、前記コアバック部の内周側は、前記仮想円の内側であってもよい。
この構成によれば、例えば電磁鋼板がティース部を備える場合であっても、ティース部に接着領域が設けられない。従って、固定部の面積がより少なくなる。これにより、積層コアに生じる歪をより小さくすることができる。

（４）前記（１）～（３）にいずれかに記載の積層コアでは、前記接着領域は、前記コアバック部の外周縁のうち、少なくとも前記カシメ部近傍に形成されていてもよい。
この構成によれば、接着部が、コアバック部の外縁の全周にわたって連続に設けられることなく、間隔をあけて不連続に（間欠的に）設けられる。従って、例えば接着領域が全周にわたって形成されている場合に比べて、コアバック部に形成される接着領域の面積が減少する。これにより、固定部の面積がより少なくなる。従って、積層コア全体に生じる歪をより小さくすることができる。

（５）前記（１）～（４）にいずれかに記載の積層コアでは、積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の間であって、前記コアバック部の前記接着領域に設けられ、積層方向に隣り合う前記コアバック部同士を接着する接着部を備えてもよい。
この構成によれば、接着部を用いて積層方向に隣り合う電磁鋼板同士を確実に接着することができる。

（６）前記（５）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。

（７）前記（５）または（６）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。

（８）前記（５）～（７）にいずれか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。

（９）本発明の第二の態様は、前記（１）～（８）のにいずれか１項に記載の積層コアを備える回転電機である。
この構成によれば、回転電機の磁気特性を向上させることができる。

本発明によれば、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。 本発明の一実施形態に係る積層コアの側面図である。 本発明の一実施形態に係る積層コアにおいて、電磁鋼板の第１面の平面図である。 本発明の一実施形態に係る積層コアにおいて、電磁鋼板の第１面の平面図である。 比較例の積層コアにおいて、電磁鋼板の第１面の平面図である。 比較例の積層コアの鉄損を１とした場合、実施例１および実施例２の積層コアの鉄損の相対値を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る積層コアおよび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を一例に挙げて説明する。交流電動機は、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である。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の回転電機が用いられている。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の回転電機が用いられてもよい。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。コアバック部２２は、コアバック部の外周縁２２ａと、コアバック部の内周縁２２ｂ（図２に示す破線）とで囲まれた領域のことである。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、軸方向という。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、径方向という。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から径方向に向けて（径方向に沿ってコアバック部２２の中心軸線Ｏに向けて）突出する。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。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、各永久磁石３２がロータコア３１に固定されている。なお、永久磁石界磁型電動機として、埋込磁石型モータに代えて表面磁石型モータが用いられてもよい。

ステータコア２１およびロータコア３１は、いずれも積層コアである。積層コアは、複数の電磁鋼板４０が積層されることで形成されている。
なお、ステータコア２１およびロータコア３１それぞれの積厚は、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。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、ステータコア２１の積厚、外径や内径、およびロータコア３１の積厚、外径や内径は、これらの値に限られない。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には、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（日本工業規格）　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。方向性電磁鋼板には、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占積率が低下し、積層コアとしての性能が低下する。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、より好ましくは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い。電磁鋼板４０の厚さは、より好ましくは、０．２０ｍｍまたは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以下である。各電磁鋼板４０の厚さは、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。

図３に示すように、ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０は、厚さ方向に積層されている。厚さ方向は、電磁鋼板４０の厚さ方向である。厚さ方向は、電磁鋼板４０の積層方向に相当する。複数の電磁鋼板４０は、中心軸線Ｏに対して同軸に配置されている。電磁鋼板４０は、コアバック部２２と、複数のティース部２３と、を備える。
図４に示すように、ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０同士は、電磁鋼板４０の表面（第１面）４０ａに設けられた接着部４１およびカシメ部２５によって固定されている。
例えば、カシメ部２５は、図示はしないが、電磁鋼板４０に形成された凸部（ダボ）および凹部により構成される。凸部は、電磁鋼板４０から積層方向に突出している。凹部は、電磁鋼板４０において凸部の裏側に位置する部分に配置されている。凹部は、電磁鋼板４０の表面に対して積層方向に窪んでいる。凸部および凹部は、例えば電磁鋼板４０をプレス加工することにより形成される。
積層方向に重なる一対の電磁鋼板４０のうち、一方の電磁鋼板４０のカシメ部２５の凸部が、他方の電磁鋼板４０のカシメ部２５の凹部に嵌め合う。

接着部４１は、積層方向に隣り合うコアバック部２２（電磁鋼板４０）同士を接着する。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。

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る。生産性の観点からは、常温硬化型（常温接着タイプ）の接着剤が望ましい。常温硬化型の接着剤は、２０℃～３０℃で硬化する接着剤である。なお、本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
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う。接着剤は硬化すると、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、積層コアであるステータコア２１全体としての平均値に等しくなる。このため、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ステータコア２１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、ステータコア２１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。

熱硬化型の接着剤を用いた接着方法としては、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、加熱手段には、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が用いられる。加熱手段は、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以下である。接着部４１の厚さは、さらに好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。
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、ステータコア２１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ステータコア２１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、ステータコア２１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およ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。

なお、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４０は、かしめ４２（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が、接着部４１によって互いに接着されていてもよい。
なお、ステータコア２１やロータコア３１などの積層コアは、いわゆる回し積みにより形成されていてもよい。

図４に示すように、電磁鋼板４０のコアバック部２２に、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部２５が設けられている。なお、後述するように複数のカシメ部２５はそれぞれ非接着領域４３上に設けられている。複数のカシメ部２５は、中心軸線Ｏを中心とする同一円上に配置されている。各カシメ部２５は、周方向に沿って、ティース部２３に対して位置をずらされている。
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）４０ａには、接着部４１が設けられた電磁鋼板４０の接着領域４２と、接着部４１が設けられていない電磁鋼板４０の非接着領域４３とが形成されている。より具体的には、接着部４１が設けられた電磁鋼板４０の接着領域４２とは、電磁鋼板４０の第１面４０ａのうち、分断されることなく硬化した接着剤（接着部４１）が設けられている領域を意味する。また、接着部４１が設けられていない電磁鋼板４０の非接着領域４３とは、電磁鋼板４０の第１面４０ａのうち、分断されることなく硬化した接着剤が設けられていない領域を意味する。
接着領域４２と非接着領域４３とは、互いに異なる領域であり、互いに重ならない。

本実施形態において、接着領域４２は、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側に形成されている。言い換えると、接着部４１は電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側に設けられている。さらに言い換えると、接着剤は電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側に塗布されている。

コアバック部２２の外周側は、カシメ部２５の外周縁２５ａの外側であることが好ましい（カシメ部２５の外周縁２５ａとは、カシメ部２５のうち、径方向に沿って最も外側に位置する部分を意味する）。
また、コアバック部２２の外周側は、カシメ部２５の外周縁２５ａの外周側に形成される仮想円２７の外側であることがより好ましい。前記仮想円２７は、複数のカシメ部２５に外接する仮想の外接円と同径とすることができる。
図４では、カシメ部２５の外周縁２５ａの外周側に形成される仮想円２７の外側において、コアバック部２２の外縁の全周にわたって連続して、接着部４１が設けられている。
言い換えると、図４では、カシメ部２５の外周縁２５ａの外周側に形成される仮想円２７の外側において、コアバック部２２の外縁の全周にわたって連続して、接着領域４２が形成される。

図４に示すように、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の内周側には接着部４１が設けられていない。言い換えると、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の内周側には接着剤が塗布されていない。さらに言い換えると、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の内周側には非接着領域４３が形成されている。なお、非接着領域４３には、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部２５が設けられている。
コアバック部２２の内周側は、カシメ部２５の外周縁２５ａの内側であることが好ましい。また、コアバック部２２の内周側は、カシメ部２５の外周縁２５ａの外周側に形成される仮想円２７の内側であることがより好ましい。言い換えると、コアバック部２２において前記外接円の径方向の内側に位置する部分は、非接着領域４３であることが好ましい。図４では、コアバック部２２における、カシメ部２５の外周縁２５ａの外周側に形成される仮想円２７の内側の領域の全域にわたって、非接着領域４３が設けられている。
なお、電磁鋼板４０の第１面４０ａにおける複数のティース部２３に対応する部分にも、非接着領域４３が設けられている。

なお、カシメ部２５の外周縁２５ａの外側とは、コアバック部２２のうちカシメ部２５の外周縁２５ａよりも外側の領域を言う。カシメ部２５の外周縁２５ａの内側とは、コアバック部２２のうちカシメ部２５の外周縁２５ａよりも内側の領域および、カシメ部２５の外周縁２５ａに沿う領域を言う。同様に、仮想円２７の外側とは、コアバック部２２のうち仮想円２７よりも外側の領域を言う。仮想円２７の内側とは、コアバック部２２のうち仮想円２７よりも内側の領域および、仮想円２７に沿う領域を言う。

積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士の全ての組の間において、接着部４１が図４に示すように設けられているとする。この場合、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の面積１００％に対する接着領域４２の面積の割合は、例えば、２０％である。

また、図５に示すように、接着部４１は、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側、かつ、コアバック部２２の外縁のうち、少なくともカシメ部２５の近傍に設けられていてもよい。ここで言うカシメ部２５の近傍とは、例えば、周方向において、カシメ部２５を中心として、周方向におけるカシメ部２５の長さの３倍の範囲のことを意味する。
図５に示す例では、接着部４１が、全周にわたって間欠的に設けられている。接着部４１は、コアバック部２２の外縁におけるカシメ部２５の近傍に限定して設けられている。言い換えると、接着部４１も、カシメ部２５と同様に、周方向に沿ってティース部２３とは位置がずらされている。コアバック部２２の外縁のうち、ティース部２３の径方向の外側に位置する部分には、接着部４１が設けられていない。言い換えると、コアバック部２２の外縁のうち、ティース部２３の径方向の外側に位置する部分には接着領域４２ではなく、非接着領域４３が形成されている。
接着領域４２の周方向の大きさは、カシメ部２５の周方向の大きさよりも大きい。カシメ部２５は、周方向に沿って、接着領域４２の中央部に配置されている。接着領域４２の周方向の大きさは、周方向に隣り合う接着領域４２同士の間隔よりも大きい。

積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士の全ての組の間において、接着部４１が図５に示すように設けられている場合について説明する。この場合、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の面積１００％に対する接着領域４２の面積の割合は、例えば、１２％である。

なお、本実施形態では、電磁鋼板４０が備える複数のティース部２３に非接着領域４３が形成されているとした。この場合、コアバック部２２の非接着領域４３および複数のティース部２３の非接着領域４３に、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部２５が設けられるとしてもよい。

一般的に、接着剤は硬化時に収縮する。そのため、電磁鋼板に接着剤が設けられると、接着剤の硬化に伴い、電磁鋼板に圧縮応力が付与される。圧縮応力が付与されると、電磁鋼板に歪が生じる。また、電磁鋼板にカシメ部を設けると、電磁鋼板が変形するため、電磁鋼板に歪が生じる。カシメ部および接着領域は、固定部を形成する。固定部は、積層方向に隣り合う電磁鋼板同士を固定する。固定部の面積が増えると、電磁鋼板の歪が大きくなる。
以上説明した本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）では、コアバック部２２に、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部２５が設けられている。電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側に、接着部４１が設けられている。電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の内周側に、接着部４１が設けられていない。
言い換えると、本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）では、コアバック部２２に、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部２５が設けられている。電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側には、接着領域４２が形成されている。電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の内周側には、非接着領域４３が形成されている。

この構成により、コアバック部２２の外周側のみに、接着部４１が設けられる接着領域４２が形成される。積層方向に隣り合う電磁鋼板４０のコアバック部２２同士は、部分的に接着される。従って、例えば接着領域がカシメ部まで径方向内側に向けて延びている場合に比べて、コアバック部２２に形成される接着領域の面積が減少する。このため、積層方向に見た平面視における固定部の面積が少なくなる。これにより、ステータコア２１全体に生じる歪を小さくすることができる。結果的に、ステータコア２１内に発生する鉄損を低減でき、ステータコア２１の磁気特性を向上させることができる。

接着領域４２とは異なる非接着領域４３に、カシメ部２５が設けられている。
仮に、接着領域にカシメ部が設けられたステータコアを製造しようとすると、以下の問題が生じる。例えば、接着領域にカシメ部を設けるために、電磁鋼板のカシメ部の凸部に接着剤を塗布する。接着剤を塗布した凸部を、他の電磁鋼板のカシメ部の凹部に嵌め合わせようとすると、凸部と凹部との間に接着剤が入り込むことで、凹部の奥まで凸部が嵌め合わない虞がある。この場合、凸部と凹部とが精度良く嵌合せず、一対の電磁鋼板が互いに平行に積層されないという問題がある。
電磁鋼板のカシメ部の凹部に接着剤を塗布する場合にも、同様の問題が生じる。
これに対して、本実施形態のステータコア２１では、非接着領域４３にカシメ部２５が設けられている。このため、凸部と凹部との間に接着剤が入り込むことがなく、電磁鋼板４０にカシメ部２５を設けても、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０を平行に積層することができる。

なお、本実施形態のステータコア２１では、コアバック部２２の外周側に接着領域４２が形成されている。このため、電磁鋼板４０の第１面４０ａに接着剤を塗布して接着部４１を設けるだけでなく、以下の方法で接着部を設けることができる。
すなわち、複数積層した電磁鋼板４０の径方向外側に、接着剤を配置する。複数の電磁鋼板４０の径方向内側の空気の圧力を下げると、複数の電磁鋼板４０の間に接着剤が含浸する。この接着剤を硬化させて、接着部を設けることができる。

本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、コアバック部２２におけるカシメ部２５の外周側を、カシメ部２５の外周縁２５ａの外側とする。そして、コアバック部２２におけるカシメ部２５の内周側を、カシメ部２５の外周縁２５ａの内側とする。
このように構成することにより、接着領域４２のうち、最も内周側の部分が、カシメ部２５と全く重ならない。このため、カシメ部２５で積層方向を固定することで電磁鋼板４０に歪が生じている領域に、接着部４１を設けて固定することで歪がさらに加わることを回避することができる。従って、固定部の面積がより少なくなる。これにより、ステータコア２１全体に生じる歪をより小さくすることができる。

本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、コアバック部２２の外周側を、カシメ部２５の外周縁２５ａの外周側に形成される仮想円２７の外側とする。そして、コアバック部２２の内周側を、カシメ部２５の外周縁２５ａの外周側に形成される仮想円２７の内側とする。
このように構成することにより、ティース部２３に接着領域４２が設けられない。従って、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士を固定する、カシメ部２５と接着部４１（接着領域４２）からなる固定部の面積がより少なくなる。これにより、ステータコア２１全体に生じる歪をより小さくすることができる。

本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、接着部４１を、コアバック部２２の外縁のうち、少なくともカシメ部２５近傍に設ける。
これにより、接着部４１が、コアバック部２２の外縁の全周にわたって連続に設けられることなく、間隔をあけて不連続（間欠的に）に設けられる。従って、例えば接着領域がコアバック部の全周にわたって形成されている場合に比べて、コアバック部２２に形成される接着領域４２の面積が減少する。これにより、固定部の面積がより少なくなる。従って、ステータコア２１全体に生じる歪をより小さくすることができる。

本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、コアバック部２２の接着領域４２に設けられた接着部４１を備える。このため、接着部４１を用いて積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士を確実に接着することができる。
本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、電磁鋼板４０が、非接着領域４３が形成されている複数のティース部２３を備える。これにより、電磁鋼板４０における非接着領域４３の面積が増加する。従って、ステータコア２１における歪が生じない領域を増加させることができる。

本実施形態に係る回転電機１０は、本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）を備える。このため、回転電機１０の磁気特性を向上させることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態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。

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ない。回転電機の構造は、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。しかし、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。しかし、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。しかし、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。しかし、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。本発明に係る積層コアは、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る。また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図４に示すように、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側に接着部４１を設けた。このように構成した複数の電磁鋼板４０を積層し、積層コアを構成した。
電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の面積１００％に対する接着領域４２の面積の割合を、２０％とした。
板厚０．２０ｍｍの電磁鋼板４０と板厚０．２５ｍｍの電磁鋼板４０を用いて、電磁鋼板４０の板厚が異なる２種類の積層コアを構成した。

［実施例２］
図５に示すように、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の外周側、かつ、コアバック部２２の外縁のうち、少なくともカシメ部２５の近傍に、接着部４１を設けた。このように構成した複数の電磁鋼板４０を積層し、積層コアを構成した。
電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の面積１００％に対する接着領域４２の面積の割合を、１２％とした。
その他の点は、実施例１と同様にして、電磁鋼板４０の板厚が異なる２種類の積層コアを構成した。

［比較例］
図６に示すように、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２と外周縁２２ａとの境界２２ｃから、電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の内周側にわたって、接着部４１を設けた。このように構成した複数の電磁鋼板４０を積層し、積層コアを構成した。
電磁鋼板４０の第１面４０ａのコアバック部２２の面積１００％に対する接着領域４２の面積の割合を、８０％とした。
その他の点は、実施例１と同様にして、電磁鋼板４０の板厚が異なる２種類の積層コアを作製した。

［鉄損の評価］
実施例１、実施例２および比較例で作製した積層コアについて、巻線の各相に実効値１０Ａ、周波数１００Ｈｚの励磁電流を印加した。そして、ロータの回転数を１０００ｒｐｍに設定した条件で、鉄損を評価した。
鉄損の評価は、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。
比較例の積層コアの鉄損を１として、実施例１および実施例２の積層コアの鉄損の相対値を図７に示す。
図７の結果から、電磁鋼板４０の板厚によらず、実施例１および実施例２の積層コアは、比較例の積層コアよりも鉄損が低いことが分かった。
従って、実施例１および実施例２の積層コアは、積層コア全体に生じる歪を小さくすることで、積層コア内に発生する損失を低減できることが分かった。さらに、実施例１および実施例２の積層コアは、積層コアの磁気特性を十分に確保できることが分かった。

本発明によれば、磁気特性を向上させた積層コア、およびこの積層コアを備えた回転電機を提供できる。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
２３　ティース部
２５　カシメ部
２７　仮想円
３０　ロータ
３１　ロータコア（積層コア）
３２　永久磁石
３３　貫通孔
４０　電磁鋼板
４１　接着部
４２　接着領域
４３　非接着領域
５０　ケース
６０　回転軸

Claims (9)

1. 厚さ方向に積層された複数の電磁鋼板を備える積層コアであって、
   前記電磁鋼板は、環状のコアバック部を備え、
   前記コアバック部の外周側には接着領域が形成され、
   前記コアバック部の内周側には非接着領域が形成され、
   前記コアバック部の前記非接着領域には、周方向に間隔をあけて複数のカシメ部が設けられている、積層コア。
2. 前記コアバック部の外周側は、前記カシメ部の外周縁の外側であり、
   前記コアバック部の内周側は、前記カシメ部の外周縁の内側である、請求項１に記載の積層コア。
3. 前記コアバック部の外周側は、前記カシメ部の外周縁の外周側に形成される仮想円の外側であり、
   前記コアバック部の内周側は、前記仮想円の内側である、請求項２に記載の積層コア。
4. 前記接着領域は、前記コアバック部の外周縁のうち、少なくとも前記カシメ部近傍に形成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の積層コア。
5. 積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の間であって、前記コアバック部の前記接着領域に設けられ、積層方向に隣り合う前記コアバック部同士を接着する接着部を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の積層コア。
6. 前記接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍである請求項５に記載の積層コア。
7. 前記接着部の平均引張弾性率Ｅが１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａである請求項５または６に記載の積層コア。
8. 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５～７のいずれか１項に記載の積層コア。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の積層コアを備える、回転電機。

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