WO2023095496A1 - 積層コアおよび回転電機 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure has been made in view of the circumstances described above, and aims to propose a laminated core capable of suppressing an increase in loss (iron loss and copper loss) while maintaining holding power for fixing the layers.
- the area relatively close to the C axis is the C axis side area
- the area relatively close to the L axis is the L axis side area.
- the first portion includes a portion of the annular body located in the C-axis side region
- the second portion includes a portion of the annular body located in the L-axis side region.
- the area of the first bonding portion in the C-axis side region is smaller than the area of the first bonding portion in the L-axis side region. Therefore, the influence of the first bonding portion on iron loss can be suppressed.
- the width of the first bonding portion is configured to decrease from the L-axis toward the C-axis along the circumferential direction.
- the width of the first bonding portion is the same regardless of the position in the circumferential direction, or decreases along the circumferential direction from the L axis to the C axis. In addition, it is preferable that the width of the first bonding portion decreases along the circumferential direction from the L axis toward the C axis. As described above, the above effects are remarkably achieved.
- Each of the electromagnetic steel sheets 40 forming the stator core 21 and the rotor core 31 is formed, for example, by punching an electromagnetic steel sheet as a base material.
- a known electromagnetic steel sheet can be used as the electromagnetic steel sheet 40 .
- the chemical composition of the electromagnetic steel sheet 40 is not particularly limited.
- a non-oriented electromagnetic steel sheet is used as the electromagnetic steel sheet 40 .
- the non-oriented electrical steel sheet for example, a non-oriented electrical steel strip of JIS C 2552:2014 can be used.
- the magnetic steel sheet 40 it is also possible to employ a oriented magnetic steel sheet instead of the non-oriented magnetic steel sheet.
- As the grain-oriented electrical steel sheet for example, a grain-oriented electrical steel strip of JIS C 2553:2012 can be adopted.
- the band shape includes a shape in which the width of the band changes in the middle and a shape in which the band is divided in the middle.
- each part has a predetermined shape such as a round shape or a square shape, but these shapes continue in one direction without being divided, or two adjacent parts are separated from each other.
- a band-like shape extending in one direction also includes a band-like shape when viewed as a whole (as a collection of the above-mentioned individual parts) with a relatively small distance between them.
- the aspect ratio (ratio of long and short sides) of the bonding portions 42 and 43 is 5 times or more (the long side is 5 times or more longer than the short side).
- the bonding portions 42 and 43 are along the peripheral edge does not include the case where the bonding portions 42 and 43 are provided with a gap exceeding a certain width from the peripheral edge of the electromagnetic steel sheet 40.
- the bonding portions 42 and 43 are provided in a range from the peripheral edge of the electromagnetic steel sheet 40 within a width not exceeding three times the size corresponding to the plate thickness of the electromagnetic steel sheet 40 .
- the distance (width) between the bonding portions 42 and 43 and the peripheral edge of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably less than or equal to the thickness of the electromagnetic steel sheet 40, and may be less than or equal to three times the thickness. When the distance is 0, the bonding portions 42 and 43 are provided on the periphery of the electromagnetic steel plate 40 without gaps.
- the above-described two first bonding portions 42 are symmetrical with respect to the C-axis (or L-axis).
- the two second bonding portions 43 are symmetrical in the C direction with respect to the L axis.
- the adhesive layer 41 in the second portion P2 is composed of ⁇ 2-1> the adhesive layer 41 provided in the portion SL2 of the core back 22 located in the L-axis side region SL, and ⁇ 2-2> of the teeth 23. and an adhesive layer 41 provided in the portion SC2 located in the C-axis side area SC. That is, the adhesive layer 41 in the second portion P2 includes the first adhesive portion 42 in the ⁇ 2-1> L-axis side region SL (portion SL2) and the first adhesive portion 42 in the ⁇ 2-2> C-axis side region SC (portion SC2). 2 adhesive portion 43 ;
- the area of the magnetic steel sheet 40 in the first portion P1 and the second portion P2 and the area of the adhesive layer 41 in the first portion P1 and the second portion P2 are shown in Table 1 below. It is possible to set as shown.
- the electromagnetic steel sheets P are delivered to a laminating station 140, punched by a peripheral punching male die 144, and laminated with high accuracy.
- the electromagnetic steel sheets 40 receive a constant pressure force from the springs 145 .
- a predetermined number of electromagnetic steel sheets 40 can be stacked by sequentially repeating the punching process, the adhesive application process, and the stacking process as described above.
- the laminated core formed by stacking the electromagnetic steel sheets 40 in this manner is heated to a temperature of 200° C., for example, by the heating device 141 . The heating cures the adhesive to form the adhesive layer 41 .
- the stator core 21 is completed through the above steps.
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Abstract
Description
本願は、2021年11月25日に、日本に出願された特願2021-191446号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
一方、打ち抜き等で作成したロータコアやステータコアを積層する際には、一般的にカシメが用いられるが、極薄の電磁鋼板をカシメで積層固定することは、非常に困難である。その際、極薄電磁鋼板を積層固定する方法の一つとして、接着固定がある(例えば、下記特許文献1参照)。
そこでこの積層コアにおいて、第1区間では、C軸側領域における第1接着部の面積が、L軸側領域における第1接着部の面積よりも小さい。したがって、第1接着部が、鉄損に与える影響を小さく抑えることができる。
なおこのように、電磁鋼板が、環状体だけでなくティースも備える場合、第1接着層は、電磁鋼板のうち、環状体同士だけでなくティース同士も接着し、第1区間は、環状体だけでなくティースにも規定され、第1部分、第2部分それぞれは、環状体の一部または全部だけでなく、ティースの一部または全部も含む。
そこでこの積層コアにおいて、第1区間では、C軸側領域における第2接着部の面積が、L軸側領域における第2接着部の面積よりも大きい。したがって、第2接着部が、鉄損に与える影響を小さく抑えることができる。
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。なおこの回転電機10は、例えば、各相に実効値10A、周波数100Hzの励磁電流を印加することにより、回転数1000rpmで回転することができる。
ステータコア21は、筒状(円筒状)のコアバック22(環状体)と、複数のティース23と、を備える。以下では、ステータコア21(コアバック22)の軸方向(ステータコア21の中心軸線O方向)を単に軸方向といい、ステータコア21(コアバック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)を単に径方向といい、ステータコア21(コアバック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)を単に周方向という。
複数のティース23は、コアバック22から径方向の内側に向けて(径方向に沿ってコアバック22の中心軸線Oに向けて)突出する。複数のティース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23が設けられている。複数のティース23は、互いに同等の形状で、かつ同等の大きさである。
前記巻線は、ティース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。
ロータコア31は、ステータ20と同軸に配置される筒状(円筒状)である。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と一緒に回転するように、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つの磁極として機能する。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。
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23の先端部に内接する仮想円の直径である。
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、さらに好ましくは0.1μm以上2μm以下である。
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、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。
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、硬化させて接着層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、接着層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、硬化後の接着層41を測定した数値をもってその値とすることもできる。
一方で接着層41の厚さが100μmを超えると接着力が飽和する。また、接着層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、接着層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、上記において接着層41の厚さは、接着層41の平均厚みを意味する。
接着層41の平均厚みは、積層コア全体としての平均値である。接着層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、接着層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、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。ただし本実施形態では、ステータコア21は、回し積みされていない。そのため、ステータコア21を形成する複数の電磁鋼板40では、圧延方向が一致している。
また、接着部42、43が周縁に沿っていることには、接着部42、43が周縁から隙間なく設けられている場合だけでなく、接着部42、43が、電磁鋼板40の周縁に対して隙間をあけて設けられている場合も含まれる。なおこの場合、接着部42、43が周縁に沿っていることは、対象とする周縁に対して接着部42、43が実質的に平行に延びていることを意味する。言い換えると、接着部42、43が周縁に沿っていることには、接着部42、43が周縁に対して完全に平行な場合だけでなく、接着部42、43が周縁に対して例えば5度以内の傾斜を有している場合も含まれる。また、接着部42、43が周縁に沿っていることには、接着部42、43が、電磁鋼板40の周縁に対して、一定の幅を超えた隙間をあけて設けられている場合は含まれない。具体的には、接着部42、43が、電磁鋼板40の周縁から、電磁鋼板40の板厚に相当する大きさの3倍の幅を超えない範囲に設けられている。接着部42、43と電磁鋼板40の周縁との間の距離(幅)は、電磁鋼板40の板厚以下とすることが好ましく、板厚の3倍以下であれば良い。なお前記距離が0の場合は、接着部42、43が電磁鋼板40の周縁に隙間なく設けられている場合となる。
なお図5に示すように、内側接着部42aの幅は、外側接着部42bの幅よりも狭くても良い。コアバック22では、外周縁よりも内周縁で磁束が発生し易く、その内周縁において接着部の幅(面積)を小さくすることで、鉄損が低減される。
その後、(1)の電磁鋼板40の結晶粒を確認する方法では、例えば、反射型電子顕微鏡(EBSD)にて圧延面に平行方向について(100)逆曲点図を作成し、最も強度が高い方向を磁化容易方向とすることがある(参考文献:“EBSD読本=OIMを使用するにあたって=(B4.00)”,鈴木清一著、株式会社TSLソリューションズ、URL:https://www.tsljapan.com/archives/3380)。
一方、(2)の電磁鋼板40を磁気測定する方法では、例えば、圧延方向から所定の角度で傾けた長方形もしくは正方形の鋼板を切り出して測定試料とし、JIS C 2556:2015に規定される単板試験機による電磁鋼帯の磁気測定方法に基づいて測定する方法がある。この場合、前述の測定試料を、圧延方向に対する傾斜角度を異ならせて複数準備し、複数の測定試料の測定結果を比較することで、磁化容易方向を判別することができる。
ここで、本開示において、磁化容易方向の数を数える場合(例えば、磁化容易方向が1方向であるか2方向以上であるか)には、中心軸線O回りに180°反対の向きは、同一の方向(1方向)として数える。例えば、0°方向と180°方向は同一の方向(1方向)として数える。例えば、圧延方向に対して、中心軸線O回りの一方向に+X°の方向と、+(X+180)°の方向は、同一の方向(1方向)として数える。
ロールマーク40aは、電磁鋼板40、40Zの圧延時に、圧延用のロールによって電磁鋼板40、40Zの表面に設けられる線状の疵(きず)である。ロールマーク40aは、圧延方向に延びる筋(すじ)であるとも言える。ロールマーク40aは、人が目視により確認することができる。例えば、図6および図7に示す電磁鋼板40では、紙面に対して左右方向に延びるロールマーク40a(疵、筋)があることが確認可能である(例えば、ロールマーク40aは、図7における範囲Rにおいて視認し易い)。
なお、ステータコア21に含まれる電磁鋼板40の圧延方向を判別する際には、例えば、ステータコア21から電磁鋼板40を取り出し、その後、電磁鋼板40の表面から接着層41を除去した状態で、電磁鋼板40を観察すること等が好ましい。
(1)コアバック22を含むステータコア21において、主磁束Mは、コアバック22では周方向に主に発生する。コアバック22において、主磁束Mが発生する方向は、周方向である。そして、コアバック22で発生する主磁束Mと、L方向やC方向との相対的な関係は、その主磁束Mが発生する周方向の位置で異なる。例えば、コアバック22のうち、L軸側に位置する部分では、主磁束MにおけるC方向の成分が多くなる。一方、コアバック22のうち、C軸側に位置する部分では、主磁束MにおけるL方向の成分が多くなる。
(2)ティース23を含むステータコア21において、主磁束Mは、ティース23では径方向に主に発生する。ティース23において、主磁束Mが発生する方向は、径方向である。そして、ティース23で発生する主磁束Mと、L方向やC方向との相対的な関係は、その主磁束Mが発生するティース23の周方向の位置で異なる。例えば、複数のティース23のうち、L軸側に位置するティース23では、主磁束MのうちのL方向の成分が多くなる。一方、複数のティース23のうち、C軸側に位置するティース23では、主磁束MのうちのC方向の成分が多くなる。
そして本願発明者は、上記知見(1)、(2)に基づいて、第1部分P1および第2部分P2をそれぞれ、対象とする電磁鋼板40の各部分を流れる主磁束Mの方向が相対的にL方向に近いかC方向に近いかによって規定した。本願発明者は、具体的には第1部分P1および第2部分P2を以下のように規定する(図5参照)。すなわち、第1部分P1は、<1-1>コアバック22のうちC軸側領域SCに位置する部分SC1と、<1-2>ティース23のうちL軸側領域SLに位置する部分SL1と、を含む。第2部分P2は、<2-1>コアバック22のうちL軸側領域SLに位置する部分SL2と、<2-2>ティース23のうちC軸側領域SCに位置する部分SC2と、を含む。図5に示すように、基準軸Rが1つのティース23上を通過する場合、1つのティース23が部分SL1、SL2の2つの部分に区画される。
ここで、第1部分P1における接着層41は、<1-1>コアバック22のうちC軸側領域SCに位置する部分SC1に設けられた接着層41と、<1-2>ティース23のうちL軸側領域SLに位置する部分SL1に設けられた接着層41と、を含む。すなわち、第1部分P1における接着層41は、<1-1>C軸側領域SC(部分SC1)における第1接着部42と、<1-2>L軸側領域SL(部分SL1)における第2接着部43と、を含む。
また、第2部分P2における接着層41は、<2-1>コアバック22のうちL軸側領域SLに位置する部分SL2に設けられた接着層41と、<2-2>ティース23のうちC軸側領域SCに位置する部分SC2に設けられた接着層41と、を含む。すなわち、第2部分P2における接着層41は、<2-1>L軸側領域SL(部分SL2)における第1接着部42と、<2-2>C軸側領域SC(部分SC2)における第2接着部43と、を含む。
なお図5に示す例では、第1部分P1、第2部分P2における電磁鋼板40の面積、および、第1部分P1、第2部分P2における接着層41の面積を、それぞれ、以下の表1に示すように設定することが可能である。
さらに図示の例では、前述の4つの区間Sの全てで、第2接着部43の幅が、ティース23の周方向の位置によらず同等である、または、周方向に沿ってL軸側に位置するティース23よりもC軸側に位置するティース23ほど大きくなる。なお本実施形態では、第2接着部43の幅が、ティース23の周方向の位置によらず同等である。
まず先に、製造装置100について説明する。同製造装置100では、コイル101(フープ)から電磁鋼板Pを矢印F方向に向かって送り出しつつ、各ステージに配置された金型により複数回の打ち抜きを行って電磁鋼板40の形状に徐々に形成していき、電磁鋼板40の下面に接着剤を塗布し、打ち抜いた電磁鋼板40を積層して昇温しながら加圧接着して各接着層41を形成する。
打ち抜きステーション110は、電磁鋼板Pの下方に配置された雌金型111と、電磁鋼板Pの上方に配置された雄金型112とを備える。
打ち抜きステーション120は、電磁鋼板Pの下方に配置された雌金型121と、電磁鋼板Pの上方に配置された雄金型122とを備える。
接着剤塗布ステーション130は、接着剤の塗布パターンに応じて配置された複数本のインジェクターを備える塗布器131を備える。
加熱装置141、外周打ち抜き雌金型142、断熱部材143は、電磁鋼板Pの下方に配置されている。一方、外周打ち抜き雄金型144及びスプリング145は、電磁鋼板Pの上方に配置されている。なお、符号21は、ステータコアを示している。
以上の各工程により、ステータコア21が完成する。
そこでこのステータコア21において、各区間Sでは、C軸側領域SCにおける第1接着部42の面積が、L軸側領域SLにおける第1接着部42の面積よりも小さい。したがって、第1接着部42が、鉄損に与える影響を小さく抑えることができる。
そこでこのステータコア21において、各区間Sでは、C軸側領域SCにおける第2接着部43の面積が、L軸側領域SLにおける第2接着部43の面積よりも大きい。したがって、第2接着部43が、鉄損に与える影響を小さく抑えることができる。
なお図9に示す拡大図では、図5に示す拡大図に対して、L軸とC軸との位置を入れ替えている。ここで図5に示す実施形態に係るステータ20では、前述したように第1接着部42の幅や第2接着部43の幅が、周方向の位置によらず一定(同等)である。
前記実施形態では、全ての接着層41が第1区間を備えているとしたが、第1区間を有する接着層41である第1接着層を少なくとも1つ備える他の形態に適宜変更することが可能である。
C軸側領域SCおよびL軸側領域SLは、上記実施形態に示した形態に限られない。各区間Sにおいて、C軸に相対的に近い領域をC軸側領域SCとし、C軸側領域SCと同じ面積を有し、かつL軸に相対的に近い領域をL軸側領域SLとした他の形態に適宜変更することができる。
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、本開示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、本開示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、本開示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、本開示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。
なお、磁化容易方向が1つの電磁鋼板40に2方向存在しているか否かは、例えば、以下のように判別可能である。すなわち、前述の磁化容易方向の判別方向により、例えば、電磁鋼板40を圧延方向に対して、複数の角度を持つように正方形もしくは長方形の測定試料を切り出す。その切りだした試料を、前記している単板試験機による電磁鋼帯の磁気測定方法により磁気測定を行うことで、磁化容易方向の存在を確認できる。
図12は、回し積みの判別について説明するための写真である。この写真には、一般的なステータ20Zが示されている。このステータ20Zは、電磁鋼板40が所定の枚数おきに回し積みされている。このステータ20Zでは、ステータ20Zが、第1積層体A1~第6積層体A6までの6つの積層体A1~A6を含む。各積層体A1~A6は、電磁鋼板40が積層されてなる。ステータ20Zは、6つの積層体A1~A6が積層されて構成されている。
同一の積層体A1~A6を形成する電磁鋼板40の向きは共通している。そのため、同一の積層体A1~A6を形成する電磁鋼板40は、平面視において、L軸およびC軸が重なる。結果として、各積層体A1~A6の内部に配置されている接着層41は、その接着層41が接着する2つの電磁鋼板40の両方に対して、第1接着層として機能し、例えば、前述した本開示における接着面積率の関係を満たす。
一方、積層方向に隣り合う積層体A1~A6間では、電磁鋼板40の向きが異なっている。そのため、積層方向に隣り合う積層体A1~A6を形成する電磁鋼板40は、平面視において、L軸およびC軸が重ならないことがある。結果として、各積層体A1~A6の境界に位置している接着層41については、どちらか一方の積層体A1~A6の電磁鋼板40に対してのみ、第1接着層として機能し、例えば、前述した本開示における接着面積率の関係を満たすことがある。
図12に示すように、各積層体A1~A6の外周面の光沢は、人により視認可能な程度、各積層体A1~A6の境界において変化している。そのため、ステータ20Zの外周面を視認することで、そのステータ20Zが積層体A1~A6を含むか否か(すなわち、回し積みされているか否か)を判別することが可能である。
本検証試験では、複数の試験片を準備した。各試験片は、同一材質の無方向性電磁鋼板である。各試験片は、一辺100mmの正方形状である。試験片がなす正方形状のうち、第1の辺は、磁化容易方向(圧延方向)であるL方向に平行であり、第2の辺は、圧延方向に直交する方向であるC方向に平行である。
また、これらの試験片に全面にわたって間欠的に接着剤を点状に塗布した。複数の点状の接着剤は、互いに同等の形状、同等の大きさであり、かつ、互いに同間隔をあけて配置した。そして、複数の試験片ごとに、接着剤の大きさや間隔を異ならせ、試験片の表面上における接着剤の専有面積率(すなわち、接着面積率)を異ならせた。
さらに、接着剤が塗布されていない試験片も準備した。この試験片は、鉄損の基準となる試験片である。
(1)、(2)それぞれの場合において、接着面積率と鉄損との関係を示したグラフをそれぞれ図13および図14に示す。これらのグラフにおいて、横軸は接着面積率(%)であり、縦軸はW15/50変化率(%)である。縦軸の値が高いほど、鉄損が大きい。なお、W15/50とは、磁束密度の最大値が1.5Tで、かつ、50Hzで交番する変動磁束が発生した場合における鉄損である。
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。
・12極、18スロット、集中巻、IPMモータ
・ステータコア外径:φ260mm、ロータコア外径:φ164mm
・供試材:35A300
・回転数、トルク:1000rpm、28.9Nm/m
23 ティース
40 電磁鋼板
41 接着層
42 第1接着部
43 第2接着部
P1 第1部分
P2 第2部分
R 基準軸
S 区間
SC C軸側領域
SL L軸側領域
Claims (18)
- 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に配置された複数の接着層と、を備え、
前記電磁鋼板は、環状体を含み、
前記複数の接着層のうちの少なくとも1つの接着層は、第1接着層であり、
前記第1接着層を前記積層方向に挟む2つの前記電磁鋼板のうちの一方の電磁鋼板において、前記環状体の中心軸に交差し磁化容易方向に延びる仮想軸をL軸、前記中心軸に交差し前記L軸と交差する仮想軸をC軸とし、かつ、前記電磁鋼板を前記L軸と前記C軸とによって前記環状体の周方向に複数の区間に区画したとき、
前記複数の区間のうちの少なくとも1つの区間は、第1区間であり、
前記第1区間では、前記電磁鋼板のうち主磁束が前記L軸方向に発生する第1部分における前記第1接着層の面積が、前記電磁鋼板のうち主磁束が前記C軸方向に発生する第2部分における前記第1接着層の面積よりも小さい、積層コア。 - 前記第1区間において、前記C軸に相対的に近い領域をC軸側領域とし、かつ前記L軸に相対的に近い領域をL軸側領域としたとき、
前記第1部分は、前記環状体のうち前記C軸側領域に位置する部分を含み、
前記第2部分は、前記環状体のうち前記L軸側領域に位置する部分を含む、請求項1に記載の積層コア。 - 前記第1接着層は、前記環状体の内周縁および外周縁のうちの少なくとも一方に配置された第1接着部を含み、
前記第1区間では、前記C軸側領域における前記第1接着部の面積が、前記L軸側領域における前記第1接着部の面積よりも小さい、請求項2に記載の積層コア。 - 前記第1接着部は、前記環状体の内周縁および外周縁のうちの少なくとも一方に沿って帯状に延び、
前記第1区間では、前記第1接着部の幅が、前記周方向の位置によらず同等である、または、前記周方向に沿って前記L軸から前記C軸に向かうに従い小さくなる、請求項3に記載の積層コア。 - 前記第1区間では、前記第1接着部の幅が、前記周方向に沿って前記L軸から前記C軸に向かうに従い小さくなる、請求項4に記載の積層コア。
- 前記電磁鋼板は、前記環状体から前記環状体の径方向の内側に突出するとともに前記環状体の周方向に間隔をあけて配置された複数のティースを更に含み、
前記第1部分は、前記ティースのうち前記L軸側領域に位置する部分を含み、
前記第2部分は、前記ティースのうち前記C軸側領域に位置する部分を含む、請求項2から5のいずれか1項に記載の積層コア。 - 前記第1接着層は、前記ティースの周縁に配置された第2接着部を含み、
前記第1区間では、前記C軸側領域における前記第2接着部の面積が、前記L軸側領域における前記第2接着部の面積よりも大きい、請求項6に記載の積層コア。 - 前記第2接着部は、前記ティースの周縁に沿って帯状に延び、
前記第1区間では、前記第2接着部の幅が、前記ティースの前記周方向の位置によらず同等である、または、前記周方向に沿って前記L軸側に位置する前記ティースよりも前記C軸側に位置する前記ティースほど大きくなる、請求項7に記載の積層コア。 - 前記第1区間では、前記第2接着部の幅が、前記周方向に沿って前記L軸側に位置する前記ティースよりも前記C軸側に位置する前記ティースほど大きくなる、請求項8に記載の積層コア。
- 前記第1区間において、前記C軸および前記L軸が前記中心軸回りになす中心角を半分に分ける方向に延びる仮想軸を基準軸としたとき、
前記C軸側領域および前記L軸側領域は、前記基準軸を基準として前記周方向に対称の関係である、請求項2から9のいずれか1項に記載の積層コア。 - 前記第1接着層は、帯状の接着部を含み、
前記L軸側領域では、前記周方向が長手方向となる前記帯状の接着部の面積の合計が、前記環状体の径方向が長手方向となる前記帯状の接着部の面積の合計よりも大きく、
前記C軸側領域では、前記周方向が長手方向となる前記帯状の接着部の面積の合計が、前記径方向が長手方向となる前記帯状の接着部の面積の合計よりも小さい、請求項2から10のいずれか1項に記載の積層コア。 - 前記複数の接着層の全てが前記第1接着層である、請求項1から11のいずれか1項に記載の積層コア。
- 前記複数の区間の全てが前記第1区間である、請求項1から12のいずれか1項に記載の積層コア。
- 前記電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板である、請求項1から13のいずれか1項に記載の積層コア。
- 前記電磁鋼板は、方向性電磁鋼板である、請求項1から13のいずれか1項に記載の積層コア。
- 前記磁化容易方向は、1つの前記電磁鋼板に1方向のみ存在し、
前記L軸および前記C軸は、互いに直交する、請求項1から15のいずれか1項に記載の積層コア。 - 前記磁化容易方向は、1つの前記電磁鋼板に2方向以上存在し、
前記L軸は、2方向以上の前記磁化容易方向それぞれに延びて前記中心軸上で互いに交差し、
前記C軸は、前記周方向に隣り合う前記L軸が前記中心軸回りになす中心角を半分に分ける方向に延びる、請求項1から15のいずれか1項に記載の積層コア。 - 請求項1から17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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