(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性箇所を有する鋼材において，
電磁鋼板により構成されており，
前記非磁性箇所は，
一方の表面側の表面鋼材層と，
前記表面鋼材層の下の非磁性合金層とを有し，
残部が前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板と同じ材質および組織の電磁鋼板層であり，
前記非磁性箇所における前記電磁鋼板層の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の全厚より薄く，
前記非磁性箇所における前記表面鋼材層の表面と，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の前記一方の表面側の表面とが平坦な面をなしていることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。
【請求項２】
請求項１に記載の非磁性箇所を有する鋼材において，
前記表面鋼材層が，オーステナイト系ステンレス鋼の層であることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。
【請求項３】
非磁性箇所を有する鋼材において，
第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板とが重ね合わせられており，
前記非磁性箇所は，内部に非磁性合金層が形成されており，
前記非磁性合金層は，前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板との双方に食い込んで形成されており，
前記非磁性箇所における前記第１の電磁鋼板の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第１の電磁鋼板の厚さより薄く，
前記非磁性箇所における前記第２の電磁鋼板の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第２の電磁鋼板の厚さより薄いことを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。
【請求項４】
請求項３に記載の非磁性箇所を有する鋼材において，
前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板とが，重ね合わせられた面に対して対称な形状をしていることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の非磁性箇所を有する鋼材において，
前記非磁性合金層の体積抵抗率が，
前記第１の電磁鋼板の体積抵抗率と前記第２の電磁鋼板の体積抵抗率とのいずれよりも大きいことを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の非磁性箇所を有する鋼材において，
前記非磁性合金層が，その融点を上昇させる元素を含有するオーステナイト相の合金層であることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材。
【請求項７】
非磁性箇所を有する回転電機コアにおいて，
電磁鋼板を積層したものであり，
前記非磁性箇所は，
一方の表面側の表面鋼材層と，
前記表面鋼材層の下の非磁性合金層とを有し，
残部が前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板と同じ材質および組織の電磁鋼板層であり，
前記非磁性箇所における前記電磁鋼板層の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の全厚より薄く，
前記非磁性箇所における前記表面鋼材層の表面と，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の前記一方の表面側の表面とが平坦な面をなしていることを特徴とする非磁性箇所を有する回転電機コア。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機コアにおいて，
複数の磁石取り付け穴が形成されており，
前記非磁性箇所が，隣り合う磁石取り付け穴の間に位置しており，
隣り合う磁石取り付け穴の間の最短距離の箇所が，前記非磁性箇所の中に位置していることを特徴とする回転電機コア。
【請求項９】
請求項７に記載の回転電機コアにおいて，
磁石取り付け穴が形成されており，
前記非磁性箇所が，前記磁石取り付け穴と外周縁との間に位置しており，
前記磁石取り付け穴と外周縁との間の最短距離の箇所が，前記非磁性箇所の中に位置していることを特徴とする回転電機コア。
【請求項１０】
非磁性箇所を有する回転電機コアであって，
前記回転電機コアは，第１の主鋼材と，第２の主鋼材とが重ね合わせられた鋼材を積層したものであり，
前記非磁性箇所は，内部に非磁性合金層が形成されており，
前記非磁性合金層は，前記第１の主鋼材と前記第２の主鋼材との双方に食い込んで形成されており，
前記非磁性箇所における前記第１の主鋼材の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第１の主鋼材の厚さより薄く，
前記非磁性箇所における前記第２の主鋼材の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第２の主鋼材の厚さより薄いことを特徴とする非磁性箇所を有する回転電機コア。
【請求項１１】
請求項１０に記載の非磁性箇所を有する回転電機コアにおいて，
前記非磁性合金層の体積抵抗率が，
前記第１の主鋼材の体積抵抗率と前記第２の主鋼材の体積抵抗率とのいずれよりも大きいことを特徴とする非磁性箇所を有する回転電機コア。
【請求項１２】
凹部を設けた主鋼材の凹部に，蓋鋼材と，鉄とともに非磁性合金を形成する合金形成材とを，前記蓋鋼材が上層となるように挿入し，
その箇所に通電することにより，前記合金形成材を，前記主鋼材の一部および前記蓋鋼材の一部とともに溶融して，主鋼材の残部と蓋鋼材の残部との間に非磁性合金の層を形成することを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，
前記蓋鋼材として，オーステナイト系ステンレス鋼を用いることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，
前記通電を行う上層側の電極の接触面が，前記蓋鋼材のみに接触した状態で通電を行うことを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項１５】
一方の面に凹部を設けた第１の電磁鋼板及び第２の電磁鋼板を含む複数の電磁鋼板を，両端の位置の電磁鋼板が前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板となるように，前記第１の電磁鋼板の凹部と前記第２の電磁鋼板の凹部とが互いに向かい合うように重ね合わせるとともに，前記凹部で区切られた空間に合金形成材を配置した状態とし，
その凹部のある箇所に通電することにより，前記合金形成材を，周囲の電磁鋼板の鋼材の一部とともに溶融して，第１の電磁鋼板の残部と第２の電磁鋼板の残部との間に非磁性合金の層を形成することを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，
前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板との２枚を重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項１７】
一方の面に凹部を設けた第１の主鋼材及び第２の主鋼材を含む複数の鋼材を，両端の位置の鋼材が前記第１の主鋼材と前記第２の主鋼材となるように，前記第１の主鋼材の凹部と前記第２の主鋼材の凹部とが互いに向かい合うように重ね合わせるとともに，前記凹部で区切られた空間に合金形成材を配置した状態とし，
その凹部のある箇所に通電することにより，前記合金形成材を，周囲の鋼材の一部とともに溶融して，第１の主鋼材の残部と第２の主鋼材の残部との間に非磁性合金の層を形成する非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，
前記第１の主鋼材の凹部に合金形成材を挿入するとともに，前記第２の主鋼材の凹部に前記合金形成材とは別の合金形成材を挿入し，
前記第１の主鋼材と前記第２の主鋼材とを重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，
前記第１の主鋼材と前記第２の主鋼材との２枚を重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，
前記第１の主鋼材及び前記第２の主鋼材を凹部が上になるように配置した状態でそれらの凹部に合金形成材を挿入するとともに，少なくとも前記第２の主鋼材の凹部に，前記合金形成材とともに強磁性金属を，強磁性金属が上になるように挿入し，
前記第２の主鋼材の凹部の下側に磁石を配置して前記磁石と前記強磁性金属とで前記第２の主鋼材及び前記合金形成材とを圧着し，その状態で前記第２の主鋼材を上下反転させ，
前記第２の主鋼材と，前記第１の主鋼材とを重ね合わせることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【請求項２０】
請求項１２から請求項１９までのいずれかに記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，
前記合金形成材として，その融点を上昇させる元素を含有するものを用いることを特徴とする非磁性箇所を有する鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，回転電機などの鉄心に用いて好適な鋼材に関するものである。さらに詳細には，部分的に非磁性の箇所を有する鋼材およびその製造方法および回転電機コアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機や発電機などに用いられる鉄心には一般に，高い透磁率が求められる。しかしながら鉄心には部分的に，コイルや磁石の配置により有効磁気経路とならない箇所もある。例えば，図１のようなステータ８０とロータ９０においては，ロータ９０に磁石９１が取り付けられている。このロータ９０における，ペリブリッジ部９２およびセンターブリッジ部９３は，有効磁束Ｆの経路とはならない。このような箇所にも鉄心が存在していることは，むしろ漏れ磁束により性能を低下させている。そのため，このような箇所の磁気抵抗を高めることが望ましい。とはいえ，全体の強度を維持し磁石９１を安定して保持する必要もあるので，この箇所を空隙にするのは好ましくない。
【０００３】
そこで従来から，鉄心のうちこのような箇所を部分的に非磁性化することが行われている。例えば特許文献１には，鉄心の該当箇所を局所的に加熱しそして冷却させることでオーステナイト領域を形成する技術が開示されている。すなわち，基材としては，準安定オーステナイト系ステンレス鋼を冷間圧延により強磁性のマルテンサイト組織としたものを用い，その一部を，この方法で非磁性のオーステナイト組織とするのである。局所的な加熱の手段としてはレーザー照射を挙げている。さらに特許文献２には，対象の磁性部材を局所的に溶融しつつ，外部から改質元素を添加して固溶させ，非磁性化することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３５０７３９５号公報
【特許文献２】特開２００１−９３７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。まず，鉄心の主要部分にマルテンサイト化したオーステナイト系ステンレス鋼を用いるものでは，結晶形の歪み等のため，透磁率が一般的な電磁鋼板より劣り，最大磁束密度が不足する。また，溶融させた状態で改質元素を添加するものでは，長い処理時間を要すること，深さ方向の制御が困難で非磁性層を所望どおりに形成できないこと，といった問題がある。また，改質元素を添加した分の体積増加により処理後の平坦性が悪いという問題もある。
【０００６】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，非磁性箇所以外の部分の鋼材の材質に関わらず適用でき，要処理時間が短く，決まった深さ方向構造の非磁性箇所を持つようにした，非磁性箇所を有する鋼板およびその製造方法および回転電機コアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の非磁性箇所を有する鋼材は，電磁鋼板により構成されており，前記非磁性箇所が，一方の表面側の表面鋼材層と，前記表面鋼材層の下の非磁性合金層とを有し，残部が前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板と同じ材質および組織の電磁鋼板層であり，前記非磁性箇所における前記電磁鋼板層の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の全厚より薄く，前記非磁性箇所における前記表面鋼材層の表面と，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の前記一方の表面側の表面とが平坦な面をなしていることを特徴とするものである。かかる鋼材は，非磁性箇所以外では強い透磁率を有するため磁束を透過させるが，前記非磁性箇所が磁束の透過を抑えるため局所的な磁束の漏れを防止できる。
【０００８】
上記において，さらに前記表面鋼材層が，オーステナイト系ステンレス鋼の層であればなおよい。前記表面鋼材層が非磁性であるため，磁束の漏れをより少なくできるからである。
【００１０】
また，本発明に係る非磁性箇所を有する鋼材は，第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板とが重ね合わせられており，前記非磁性箇所は，内部に非磁性合金層が形成されており，前記非磁性合金層は，前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板との双方に食い込んで形成されており，前記非磁性箇所における前記第１の電磁鋼板の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第１の電磁鋼板の厚さより薄く，前記非磁性箇所における前記第２の電磁鋼板の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第２の電磁鋼板の厚さより薄いことを特徴とするものである。かかる鋼材は，非磁性箇所以外では強い透磁率を有するため磁束を透過させるが，前記非磁性箇所が磁束の透過を抑えるため局所的な磁束の漏れを防止できる。また，未接合部も生じないため，充分な強度を有している。
【００１１】
上記において，前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板とが，重ね合わせられた面に対して対称な形状をしているとなおよい。局所的な磁束の漏れを防止できることに変わりないからである。また，未接合部も生じない。第１の電磁鋼板の凹部と，第２の電磁鋼板の凹部とが，正確に対向するからである。また，当該鋼材を積み重ねる上で支障がない。
【００１２】
上記において，前記非磁性合金層の体積抵抗率が，前記第１の電磁鋼板の体積抵抗率と前記第２の電磁鋼板の体積抵抗率とのいずれよりも大きいとなおよい。局所的な磁束の漏れを防止できることに変わりないからである。また，未接合部も生じない。さらに，かかる鋼材を回転電機コアに用いた場合，非磁性合金層で発生する渦電流によるエネルギー損失が小さいためである。
【００１３】
さらに，前記非磁性合金層が，その融点を上昇させる元素を含有するオーステナイト相の合金層であればなおよい。非磁性合金の融点と鋼材の融点が近くなるため，非磁性合金が溶融している時間が短くなり，なおかつ温度の制御性が向上するという，製造時における利点があるからである。
【００１４】
また本発明は，電磁鋼板を積層したものであり，非磁性箇所が，一方の表面側の表面鋼材層と，前記表面鋼材層の下の非磁性合金層とを有し，残部が前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板と同じ材質および組織の電磁鋼板層であり，前記非磁性箇所における前記電磁鋼板層の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の全厚より薄く，前記非磁性箇所における前記表面鋼材層の表面と，前記非磁性箇所以外の箇所における電磁鋼板の前記一方の表面側の表面とが平坦な面をなしている非磁性箇所を有する回転電機コアにも及ぶ。
【００１５】
上記に記載の回転電機コアにおいて，複数の磁石取り付け穴が形成されており，前記非磁性箇所が，隣り合う磁石取り付け穴の間に位置しており，隣り合う磁石取り付け穴の間の最短距離の箇所が，前記非磁性箇所の中に位置しているとよい。非磁性合金層または表面鋼材層の壁面と主鋼材層の壁面との間に未接合部が生じても，応力集中箇所でないため充分な強度が確保できるからである。
【００１６】
上記に記載の回転電機コアにおいて，磁石取り付け穴が形成されており，前記非磁性箇所が，前記磁石取り付け穴と外周縁との間に位置しており，前記磁石取り付け穴と外周縁との間の最短距離の箇所が，前記非磁性箇所の中に位置しているとよい。非磁性合金層または表面鋼材層の壁面と主鋼材層の壁面との間に未接合部が生じても充分な強度が確保できることに変わりはないからである。
【００１７】
また，本発明に係る非磁性箇所を有する回転電機コアは，前記回転電機コアは，第１の主鋼材と，第２の主鋼材とが重ね合わせられた鋼材を積層したものであり，前記非磁性箇所は，内部に非磁性合金層が形成されており，前記非磁性合金層は，前記第１の主鋼材と前記第２の主鋼材との双方に食い込んで形成されており，前記非磁性箇所における前記第１の主鋼材の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第１の主鋼材の厚さより薄く，前記非磁性箇所における前記第２の主鋼材の厚さが，前記非磁性箇所以外の箇所における前記第２の主鋼材の厚さより薄いことを特徴とするものである。かかる非磁性合金層を有する回転電機コアは，非磁性箇所以外では強い透磁率を有するため磁束を透過させる一方，漏れ磁束が少ない。また，未接合部が生じないため，充分な強度を有している。
【００１８】
上記において，前記非磁性合金層の体積抵抗率が，前記第１の主鋼材の体積抵抗率と前記第２の主鋼材の体積抵抗率とのいずれよりも大きいとなおよい。非磁性箇所以外では強い透磁率を有するため磁束を透過させることに変わりはないからである。また，未接合部が生じないため，充分な強度を有している。さらに，非磁性合金層で発生する渦電流によるエネルギー損失も小さい。
【００１９】
本発明の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法では，凹部を設けた主鋼材の凹部に，蓋鋼材と，鉄とともに非磁性合金を形成する合金形成材とを，前記蓋鋼材が上層となるように挿入し，その箇所に通電することにより，前記合金形成材を，前記主鋼材の一部および前記蓋鋼材の一部とともに溶融して，主鋼材の残部と蓋鋼材の残部との間に非磁性合金の層を形成する。合金形成材は融点が低いため加熱途中で液相となるが，蓋鋼材が液相の蓋の役割を果たす。このため，液相となった金属が通電電極に凝着するのを防止できる。
【００２０】
上記に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，前記蓋鋼材として，オーステナイト系ステンレス鋼を用いるとなおよい。オーステナイト系ステンレス鋼は融点が鋼材とほぼ同等で，かつ非磁性であるため，前記非磁性箇所の非磁性部の厚みを大きくできるからである。
【００２１】
上記に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，前記通電を行う上層側の電極の接触面が，前記蓋鋼材のみに接触した状態で通電を行うとよい。蓋鋼材及び合金形成材を有効に発熱することができるためである。
【００２２】
また，本発明の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法では，一方の面に凹部を設けた第１の電磁鋼板及び第２の電磁鋼板を含む複数の電磁鋼板を，両端の位置の電磁鋼板が前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板となるように，前記第１の電磁鋼板の凹部と前記第２の電磁鋼板の凹部とが互いに向かい合うように重ね合わせるとともに，前記凹部で区切られた空間に合金形成材を配置した状態とし，その凹部のある箇所に通電することにより，前記合金形成材を，周囲の電磁鋼板の鋼材の一部とともに溶融して，第１の電磁鋼板の残部と第２の電磁鋼板の残部との間に非磁性合金の層を形成する。かかる非磁性箇所を有する鋼材の製造方法においても，第１の電磁鋼板及び第２の電磁鋼板が液相の蓋の役割を果たす。このため，液相となった金属が通電電極に凝着するのを防止できることに変わりはない。これにより，複数の電磁鋼板を重ね合わせた非磁性箇所を有する鋼材が製造される。
【００２３】
本発明の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法ではあるいは，一方の面に凹部を設けた第１の主鋼材及び第２の主鋼材を含む複数の鋼材を，両端の位置の鋼材が前記第１の主鋼材と前記第２の主鋼材となるように，前記第１の主鋼材の凹部と前記第２の主鋼材の凹部とが互いに向かい合うように重ね合わせるとともに，前記凹部で区切られた空間に合金形成材を配置した状態とし，その凹部のある箇所に通電することにより，前記合金形成材を，周囲の鋼材の一部とともに溶融して，第１の主鋼材の残部と第２の主鋼材の残部との間に非磁性合金の層を形成するに際して，前記第１の主鋼材の凹部に合金形成材を挿入するとともに，前記第２の主鋼材の凹部に前記合金形成材とは別の合金形成材を挿入し，前記第１の主鋼材と前記第２の主鋼材とを重ね合わせるようにしてもよい。第１の主鋼材及び第２の主鋼材が蓋の役割を果たすことに変わりはないからである。また，第１の主鋼材と第２の主鋼材とを重ね合わせる際に，合金形成材が，別の合金形成材または鋼材とかじることがないからである。
【００２４】
上記の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，前記第１の主鋼材または電磁鋼板と前記第２の主鋼材または電磁鋼板との２枚を重ね合わせるようにしてもよい。第１の主鋼材または電磁鋼板及び第２の主鋼材または電磁鋼板が蓋の役割を果たすことに変わりはないからである。これにより，２枚の鋼材または電磁鋼板を重ね合わせた非磁性箇所を有する鋼材が製造される。
【００２５】
上記の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，前記第１の主鋼材及び前記第２の主鋼材を凹部が上になるように配置した状態でそれらの凹部に合金形成材を挿入するとともに，少なくとも前記第２の主鋼材の凹部に，前記合金形成材とともに強磁性金属を，強磁性金属が上になるように挿入し，前記第２の主鋼材の凹部の下側に磁石を配置して前記磁石と前記強磁性金属とで前記第２の主鋼材及び前記合金形成材とを圧着し，その状態で前記第２の主鋼材を上下反転させ，前記第２の主鋼材と，前記第１の主鋼材とを重ね合わせるようにするとなおよい。第１の主鋼材と第２の主鋼材とを重ね合わせる際に，合金形成材が凹部から落下するおそれがないからである。
【００２６】
上記に記載の非磁性箇所を有する鋼材の製造方法において，前記合金形成材として，その融点を上昇させる元素を含有するものを用いるとなおよい。非磁性合金の融点と鋼材の融点が近くなるため，非磁性合金が溶融している時間が短くなる。このため，溶融層の外部への漏出といったリスクを抑えることができ，制御性が向上するからである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば，非磁性箇所以外の部分の鋼材の材質に関わらず適用でき，要処理時間が短く，決まった深さ方向構造の非磁性箇所を持つようにした，非磁性箇所を有する鋼材およびその製造方法および回転電機コアが提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［第１の形態］
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態に係る回転電機は，図１に示したロータ９０のペリブリッジ部９２およびセンターブリッジ部９３として，以下に説明する手順で作成した非磁性箇所を備えたものである。センターブリッジ部９３は，隣り合う磁石取り付け穴の間の箇所であり，ペリブリッジ部９２は，磁石取り付け穴と外周縁との間の箇所である。ロータ９０およびステータ８０はいずれも，多数枚の電磁鋼板を積層してなるものである。
【００２９】
まず，本形態のロータ９０における非磁性箇所の構造を説明する。ロータ９０における非磁性箇所は，図２に示す断面構造を有している。図２は，ロータ９０の非磁性箇所の，電磁鋼板５０の断面図である。図２に示す非磁性箇所Ｘは，電磁鋼板層１と，非磁性合金層２と，ステンレス鋼層３との３層構造となっている。電磁鋼板層１は主鋼材層であり，ステンレス鋼層３は表面鋼材層である。電磁鋼板層１が図２中下側の表面をなしており，ステンレス鋼層３が図中上側の表面をなしている。非磁性合金層２はそれらの間にある。
【００３０】
電磁鋼板層１は，主鋼材である電磁鋼板１０そのものの一部分である。非磁性合金層２は，Ｆｅを主成分としてそれにＭｎ，Ｎｉ等の合金元素を添加してなる，オーステナイト相の非磁性の合金層である。ステンレス鋼層３は，オーステナイト系ステンレス鋼の層である。
【００３１】
かかる非磁性箇所Ｘにおいては，電磁鋼板層１のみが磁性体であり，非磁性合金層２およびステンレス鋼層３はいずれも非磁性体である。よって，非磁性箇所Ｘにおいて有効な磁気経路となりうるのは，電磁鋼板層１の部分に限られる。すなわち非磁性箇所Ｘでは，電磁鋼板１０の全厚のうちごく限られた部分しか磁気経路となり得ない。このために磁気抵抗が大きく，実質的に非磁性の箇所と見ることができるのである。
【００３２】
図１に示したロータ９０のペリブリッジ部９２およびセンターブリッジ部９３においては，すべての電磁鋼板が図２に示す非磁性箇所Ｘとなっている。このため，磁石９１の磁束はほとんどペリブリッジ部９２やセンターブリッジ部９３を通らない。よって，磁石９１の磁束のほとんどが有効磁束Ｆとなる。また，電磁鋼板１０のうち非磁性箇所Ｘ以外の部分は，一般的なＦｅ−Ｓｉ系のものであり，透磁率が非常に高い。したがって，本形態の回転電機の磁気効率は優れている。このように本形態では，磁気効率に優れた非磁性箇所を有する鋼材および回転電機コアが実現されている。
【００３３】
続いて，非磁性箇所Ｘの作成手順を説明する。まず，図３に示すように，電磁鋼板１０のうち非磁性箇所Ｘとなるべき箇所に溝１１を形成する。溝１１の形成は，切削など公知の適切な方法で行えばよい。また，溝１１の大きさ及び形状は形成したい非磁性箇所Ｘの領域に応じて選ぶことができる。
【００３４】
電磁鋼板１０の厚さｔ１が０．３ｍｍであれば，溝１１の部分の電磁鋼板１０の厚さｔ２はその半分の０．１５ｍｍ程度とする。すなわち，溝１１の深さは電磁鋼板１０の厚さの半分程度である。これは，図２中における非磁性合金層２とステンレス鋼層３の合計の厚さよりずいぶん少ない。その理由は後述する。なお，このことは，溝１１の部分の電磁鋼板１０の厚さｔ２がさほど小さくないことを意味する。つまり，溝１１の部分は極端に弱いわけではない。よって，溝１１を形成した後の電磁鋼板１０の取り扱いにそれほど慎重さが要求されるわけではない。また，図３中の幅ｗは，図１中のペリブリッジ部９２またはセンターブリッジ部９３の幅に相当する。
【００３５】
そして，別途用意した２層チップ１２を，溝１１に挿入する。２層チップ１２は，ステンレス鋼箔１３と改質金属箔１４とを重ね合わせて一体化したものである。ステンレス鋼箔１３の材質は，例えばＪＩＳ−ＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ステンレス鋼である。また，ステンレス鋼箔１３は，後述するように溶融した改質金属箔１４の漏れを防ぐ蓋鋼材である。改質金属箔１４は，Ｆｅとともにオーステナイト相を形成する種類の金属またはその合金からなる合金形成材である。具体的な材質として，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｎｉ−Ｍｎ合金等が使用可能である。以下では，特記しない限りＮｉ−Ｍｎを用いることとする。かかる２層チップ１２を，ステンレス鋼箔１３が上層となるように溝１１に挿入する。
【００３６】
２層チップ１２のサイズは，溝１１をちょうど隙間なく埋める大きさとする。すなわち，２層チップ１２の厚さは溝１１の深さと同じである。さらに，ステンレス鋼箔１３の厚さと改質金属箔１４の厚さはほぼ同じである。これは，図２中におけるステンレス鋼層３や非磁性合金層２の厚さと比較して，ステンレス鋼箔１３は厚く改質金属箔１４は薄い。その理由も後述する。２層チップ１２を挿入することにより，電磁鋼板１０の図３中上側の面は，段差のないフラットな面となる。
【００３７】
なお，ステンレス鋼箔１３と改質金属箔１４とを一体化せずに使用してもよい。すなわち，単独の改質金属箔１４と単独のステンレス鋼箔１３とを順次溝１１に挿入してもかまわない。
【００３８】
そして図４に示すように，２層チップ１２を挿入した溝１１の箇所を，表裏から電極１５，１５で挟み付ける。そして，スポット溶接と類似の要領で，加圧しながら電極１５，１５間に通電する。加圧の圧力は０．１５ＭＰａ程度とし，電流値は，２層チップ１２の面積（ｃｍ２ ）当たり１０ｋＡ程度とする。この通電の抵抗発熱により，改質金属箔１４が溶融する。そして通電終了後に再び凝固することにより，図２に示した非磁性合金層２が形成されるのである。
【００３９】
ここで，通電時の改質金属箔１４の溶融の様子をより詳細に説明する。通電開始前における溝１１の箇所の深さ方向の温度分布は，図５中の下方のグラフのカーブＱに示すように，全厚にわたって室温（Ｒ.Ｔ.）となっている。この温度分布は，図５中の上方の断面図における矢印Ａの位置におけるものである。なお，図５中の下方のグラフにおける「Ｍ.Ｔ.」は，ステンレス鋼箔１３，改質金属箔１４，電磁鋼板１０のそれぞれの融点を示している。図から明らかなように，ステンレス鋼箔１３と電磁鋼板１０との融点はほぼ同じであるが，改質金属箔１４の融点はそれよりやや低い。その融点の差を図５中では「ΔＴ」と記している。
【００４０】
通電を開始すると，最も速く昇温するのは，ステンレス鋼箔１３と改質金属箔１４との境目の箇所と，改質金属箔１４と電磁鋼板１０との境目の箇所である。接触抵抗があるからである。このため，図６中の下方のグラフに示すカーブＱのような温度分布となる。なお，このカーブＱはシミュレーションの結果による。このとき，改質金属箔１４のうち，ステンレス鋼箔１３または電磁鋼板１０との接触箇所付近は，早々にその融点に達して溶融する。これにより液状部１６，１６が発生する。液状部１６，１６が発生すると，ステンレス鋼箔１３や電磁鋼板１０のうち液状部１６に接している部分も，液状部１６に少し溶け込んでいく。このため，ステンレス鋼箔１３や電磁鋼板１０の温度がその融点に達する前に，液状部１６，１６が少しステンレス鋼箔１３，電磁鋼板１０に食い込むこととなる。
【００４１】
さらに通電を続けると，図７に示すように液状部１６が広がる。この状態では改質金属箔１４の大部分がすでに溶融している。ステンレス鋼箔１３や電磁鋼板１０へ向けての液状部１６の広がりも，図６と比べて大きくなっている。
【００４２】
さらに通電を続けると，図８に示すように，液状部１６がさらに広がる。この状態では，改質金属箔１４は完全に溶けて電磁鋼板１０やステンレス鋼箔１３と混ざっている。溝１１の箇所のステンレス鋼箔１３や電磁鋼板１０の厚さは，図５の通電開始前の厚さに比べればかなり減少している。ただし，ステンレス鋼箔１３，電磁鋼板１０とも，消失することなく，穴が開くこともなく，残っている。
【００４３】
図８の状態になれば，この上さらに加熱する必要はない。むしろ，このままさらに加熱を続けると，ステンレス鋼箔１３や電磁鋼板１０に穴が開いて液状部１６の溶融金属が電極１５，１５に融着したり，あるいは外部に流出したりするおそれがある。このためここで通電を終了する。するとその後は，周囲への放熱により次第に温度が低下していく。温度の低下により，液状部１６が凝固する。このとき，空孔ができることはない。
【００４４】
図８の状態での液状部１６の組成は，Ｆｅを主成分とし，改質金属箔１４に由来するＮｉやＭｎ等を相当程度に含んだものとなっている。このため，凝固するとオーステナイト相となり，非磁性である。こうして液状部１６は，図２に示した非磁性合金層２となる。ステンレス鋼箔１３や電磁鋼板１０のうち，溶融することなく残っている部分が，図２中のステンレス鋼層３や電磁鋼板層１である。こうして，図２に示した非磁性箇所Ｘができあがる。ここで，図３における改質金属箔１４は電磁鋼板１０およびステンレス鋼箔１３の一部を取り込み，非磁性合金層２を形成する。このため非磁性合金層２の厚さは改質金属箔１４の厚さよりも大きくなっている。なお，通電開始から通電終了までの時間は，改質金属箔１４の種類や各部の厚さなどにも左右されるが，おおむね１.８秒程度が適切である。条件によっては，更に短時間とすることも可能である。
【００４５】
また，２層チップ１２を挿入した溝１１の箇所を，表裏から電極１５，１５で挟み付け通電する際には，図１０に示すように電極１５，１５が２層チップ１２及び電磁鋼板層１の箇所のみを挟み通電するとよい。そのために，電極１５，１５の接触面の形状は２層チップ１２の表面の形状と同一かまたは電極の接触面の方がやや小さいものにする。これにより，２層チップ１２の表面側にある電極が２層チップ１２にのみ接触する。ここで，２層チップの裏面側にある電極は２層チップに比べて多少大きくても構わない。このため，溝１１の外の電磁鋼板１０に電流がほとんど流れず，ステンレス鋼箔１３及び改質金属箔１４に主に電流が流れる。電極１５，１５の接触面の形状が大きい場合，図９に示すような電流の分流が発生し，分流の分の発熱は有効に使われない。このため，ステンレス鋼箔１３及び改質金属箔１４の温度が充分に上昇せず，適切な非磁性箇所Ｘの形成をすることが困難である。この状況を回避するため，通電領域を適切に設定するのである。これにより，図１０に示すように溝１１の外の電磁鋼板１０には電流がほとんど流れない。
【００４６】
以上詳細に説明したように上記の手順を用いることにより，本形態では，次のようなメリットを有する非磁性箇所を有する鋼材の製造方法が実現されている。すなわち，非磁性箇所Ｘとなるべき部分にのみ通電して加熱するので，他の部分の材質を問わない。このため，電磁鋼板１０そのものについては，透磁率重視で種類を選択することができる。したがって，磁気効率のよいロータ９０が得られる。
【００４７】
また，溝１１の初期深さや改質金属箔１４の厚さなどにより，非磁性箇所Ｘに形成される非磁性合金層２の厚さを調整することができる。さらに，非磁性合金層２の厚さの再現性も良好である。このため，なるべく厚い非磁性合金層２が得られるように種々の条件を定めることにより，非磁性箇所Ｘに占める電磁鋼板層１の厚さをぎりぎりまで小さくすることができる。これにより，無効磁束を極限まで減らすことができる。溝１１及び２層チップ１２の形状を自由に選ぶことができるため，形成される非磁性箇所Ｘの領域も限定されることはない。
【００４８】
また，溝１１の初期サイズと２層チップ１２のサイズを一致させておくことにより，加熱の前後での体積変化がほとんどない。このため，空孔もなく，かつ表面が平坦な非磁性箇所Ｘを得ることができる。よって，非磁性箇所Ｘを持つことによる強度面での不利がほとんどない。また積み重ねの障害となることもない。
【００４９】
また，加熱するのは非磁性箇所Ｘとなるべき部分だけであり，電磁鋼板１０の全体を加熱するのではない。このため，消費電力が少なくて済む。また，スポット溶接と類似の要領で短い処理時間で非磁性箇所Ｘを形成できる。このため量産にも適している。
【００５０】
［第２の形態］
以下に，本発明の第２の形態を説明する。ロータ９０を構成する電磁鋼板１０に凹部を形成し，ステンレス鋼箔１３と改質金属箔１４とからなる２層チップ１２を図３のように凹部にセットすることは第１の形態と同様である。また，２層チップ１２をセットした部分を図４のように加圧通電し，改質金属箔１４およびステンレス鋼箔１３と電磁鋼板１０の内側を溶融させることも第１の形態と同様である。つまり，図６上部から図８上部のような経過をたどるのである。また，温度が降下した後は，３層構造が形成されることも第１の形態と同様である。つまり，電磁鋼板層１とステンレス鋼層３および凝固した非磁性合金層２が形成されるのである。
【００５１】
第１の形態と異なる点は，改質金属箔１４として，前述の成分にＣｏ，Ｒｈ等の金属元素を助材として添加したものを用いることである。例えば，Ｃｏを約２０体積％，Ｒｈを約５体積％添加する。この助材は改質金属箔１４の融点を上昇させる効果がある。よって改質金属箔１４の融点を，電磁鋼板１０およびステンレス鋼箔１３の融点よりわずかに下となるように調整可能である。この改質金属箔１４とステンレス鋼箔１３を挿入した場合を図１１に示す。図１１中の下方のグラフに示す改質金属箔１４と電磁鋼板１０およびステンレス鋼箔１３の融点の差ΔＴは，図５に比べて小さい。このΔＴが小さな鋼材およびその製造方法および回転電機コアが第２の形態である。
【００５２】
このように融点の差ΔＴが小さいため，加圧通電して改質金属箔１４が溶融を始める温度は電磁鋼板１０とステンレス鋼箔１３の融点と近い。このため，改質金属箔１４が溶融し始めた後，電磁鋼板１０とステンレス鋼箔１３が溶融し始めるまでの時間は第１の形態に比べて短い。つまり，図６上部から図８上部への移行がより短い時間で達成される。そのため溶融金属がステンレス鋼箔１３と電磁鋼板１０の隙間から外部に漏れ出る可能性が第１の形態よりも小さくなっている。これにより加圧通電工程の制御性が向上しており，形成される非磁性合金層２の深さの調節，溶融金属の温度管理等が向上し，より高い品質確保が可能である。
【００５３】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，ステンレス鋼層３はオーステナイト系ステンレス鋼に限らない。通電したときに溶けないものであれば普通鋼あるいは電磁鋼板等であっても構わない。ただし，非磁性の方が望ましい。また，チップにおける改質金属箔１４の部分は２層以上の複数箔であっても構わない。もちろん，オーステナイト安定化元素を含んでいれば１層でも構わない。また，改質金属箔１４に添加する融点上昇金属は融点を上げるものであればどんなものでも構わない。また，非磁性箇所Ｘをもつ鋼材の用途は回転電機コアに限らない。つまり，ステータ，変圧器のコア等であっても，部分的に非磁性であることが有効であるものであれば適用可能である。
【００５４】
［第３の形態］
以下に，本発明の第３の形態を説明する。本形態のロータ９０は，使用時に高速で回転するものであり，その際に電磁鋼板１０及び非磁性箇所Ｘには強い遠心力がかかるものである。このため，それに耐えうる強度を確保する必要がある。ゆえに，ロータ９０は強度の確保と非磁性箇所による磁束の漏れの防止とを同時に満たすことが望ましい。
【００５５】
しかしながら，加圧通電後に形成される非磁性合金層２及びステンレス鋼層３において，図１２に示すように溝１１の壁面に接合していない箇所ができることがある。つまり，非磁性合金層２及びステンレス鋼層３の壁面と電磁鋼板１０との間に未接合部９４が生じるのである。この未接合部９４ができると，溝１１と２層チップ１２がわずかに接合した箇所に遠心力により生ずる応力が集中するおそれがある。また，接合具合によっては薄い電磁鋼板層１のみに力が集中する場合もある。このように未接合部９４が生じたとしても一定の強度を確保できるように，本形態のロータ９０に用いる電磁鋼板１０は２層チップ１２の壁面の面積が大きいものを用いるのである。
【００５６】
本形態の非磁性箇所を有する鋼材とその製造方法を図１３により説明する。図１３の電磁鋼板１０はロータ９０の一部に相当するものである。改質金属箔１４の材質は，第１の形態または第２の形態のどちらのものを用いても構わない。そして，ステンレス鋼箔１３及び改質金属箔１４からなる２層チップ１２を，ステンレス鋼箔１３が表面側になるように電磁鋼板１０の溝１１に挿入する。２層チップ１２を挿入した後は，ステンレス鋼層１３の上側と電磁鋼板１０の上側はほぼ同じ高さである。
【００５７】
次に，図４に示すように，２層チップ１２を挿入した溝１１の箇所を，表裏から電極１５，１５で挟み付ける。挟み付けた後，スポット溶接と類似の要領で，加圧しながら電極１５，１５間に通電する。加圧の圧力及び電流値は，第１の形態と同様である。この通電の抵抗発熱により，改質金属箔１４が溶融する。この際，図６上部から図８上部のような経過をたどる。そして通電終了後に再び凝固することにより，図２に示した非磁性合金層２が形成されるのである。
【００５８】
この加圧通電工程における電磁鋼板層１及びステンレス鋼箔１３及び改質金属箔１４が溶融する過程も第１の形態又は第２の形態と同様である。加圧通電の終了の後，非磁性箇所Ｘは，図２にあるように非磁性合金層２及びステンレス鋼層３が形成されている。このとき，図１２に示すような未接合部９４が多少発生していたとしても，２層チップ１２の壁面の面積を大きくしてあるため，接合強度は充分保たれている。また，２層チップの大きさが充分なものであるため，依然として磁束の漏れは小さい。つまり，非磁性箇所Ｘの領域が大きくなっても，有効磁束Ｆは第１の形態及び第２の形態と変わらない。
【００５９】
ここで，ロータ９０を構成する鋼板に非磁性箇所Ｘを形成する箇所について図１４〜図１７により説明する。図１４〜図１７は，図１を真上から見た図に相当する。図１４は，センターブリッジ部９３及びペリブリッジ部９２に非磁性箇所Ｘを設けている。図１５は，センターブリッジ部９３のみに非磁性箇所Ｘを設けている。図１６は，ペリブリッジ部９２のみに非磁性箇所Ｘを設けている。図１７は，センターブリッジ部９３と，２つのペリブリッジ部９２のうちの片方に非磁性箇所Ｘを設けている。上記のいずれにおいても，非磁性箇所Ｘにより，ロータ９０における磁束のロスを減らすことができる。
【００６０】
以上詳細に説明したように，本形態における回転電機に用いる鋼板は２層チップ１２の大きさを充分にとることにより，電磁鋼板１０と非磁性合金層２及びステンレス鋼層３との接合面積を確保した。これにより，有効磁束Ｆのロスが少なく，かつ非磁性箇所Ｘの強度を確保することができるロータ９０が実現されている。
【００６１】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，２層チップ１２及び溝１１を図１３のように円板形状にするとよい。これにより，２層チップ１２を嵌め込む向きを考える必要がないため，挿入が容易である。また，電極１５の接触面の形状も円形に限られ，多くの種類を用意する必要がない。このため，量産に適している。
【００６２】
［第４の形態］
以下に，本発明の第４の形態を説明する。本形態に係るロータ１９０（図３０参照）に用いる非磁性箇所を有する電磁鋼板１００は，２枚の電磁鋼板を重ね合わせ，部分的に接合したものである。図１８に示すように，本形態の電磁鋼板１００は，電磁鋼板１０と，電磁鋼板２０とを有するものである。ここで，電磁鋼板１０は第１の主鋼材であり，電磁鋼板２０は第２の主鋼材である。また，電磁鋼板１０と電磁鋼板２０とは，その間に食い込むように形成された非磁性合金層１１０により接合されている。つまり，非磁性合金層１１０と，電磁鋼板１０とは，その接触面で接合されている。また，非磁性合金層１１０と，電磁鋼板２０とも，その接触面で接合されている。しかし，電磁鋼板１０と，電磁鋼板２０との接触面は接合されていない。
【００６３】
本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００は，電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０を有効な磁気経路とするものである。また，非磁性合金層１１０は，有効な磁気経路とはならない。このため，非磁性箇所Ｘにおいて有効な磁気経路となりうるのは，非磁性合金層１１０を挟み込んでいる電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０の薄い主鋼材層の部分だけである。このため，磁束の漏れを抑制することができるのである。
【００６４】
また，本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００において，その非磁性合金層１１０の電気抵抗は高い。つまり，非磁性合金層１１０は，電気抵抗及び磁気抵抗において主鋼材である電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０より高いものである。
【００６５】
また，非磁性合金層１１０は，第１の形態〜第３の形態の非磁性合金層２に比べて電気抵抗率の高いものである。つまり，非磁性合金層１１０は，第１の形態〜第３の形態の非磁性合金層２と同程度の磁気抵抗を有し，非磁性合金層２よりも高い電気抵抗率を有するものである。なお，非磁性合金層１１０は，Ｆｅの他に，例えばＮｉ，Ｃｒ，その他の元素を含有している。
【００６６】
本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００の製造方法について図１９〜図２６により説明する。本形態の電磁鋼板１００に用いる電磁鋼板１０には，図１９の下に示すように溝１１が形成されている。また，図中上の電磁鋼板２０は，反転させたときにちょうど電磁鋼板１０と重ね合わさるような形状をしている。つまり，電磁鋼板２０の溝２１は，電磁鋼板２０を反転させた場合に電磁鋼板１０の溝１１と対応する位置に形成されている。また，溝２１は，溝１１と同一形状若しくは左右対称形状である。
【００６７】
まず，図１９に示すように，図中下の電磁鋼板１０の溝１１に高抵抗改質金属箔３２及び強磁性金属箔３３を挿入する。このとき，強磁性金属箔３３を上にして挿入する。このため，高抵抗改質金属箔３２は，強磁性金属箔３３と電磁鋼板１０とで挟まれることとなる。一方，図中上の電磁鋼板２０の溝２１にも同様に，高抵抗改質金属箔３２と強磁性金属箔３３とを挿入する。なお，高抵抗改質金属箔３２と，強磁性金属箔３３とは，予め接合することにより一体としておいてもよい。
【００６８】
ここで，高抵抗改質金属箔３２は，Ｆｅのオーステナイト相を安定化する種類の金属またはその合金からなる合金形成材である。例えば，Ｎｉ−Ｃｒ系の合金を用いることができる。また，高抵抗改質金属箔３２は，第１の形態〜第３の形態で用いた改質金属箔１４に比べて電気抵抗が高いものである。また，強磁性金属箔３３は，強磁性を示す金属である。なお，高抵抗改質金属箔３２及び強磁性金属箔３３の融点は，電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０の融点よりもやや低い。
【００６９】
なお，図２０に示すように，図中下の電磁鋼板１０の上側の表面と溝１１に挿入された強磁性金属箔３３の上側の表面とは，段差のないフラットな面である。また，図中上の電磁鋼板２０の上側の表面と溝２１に挿入された強磁性金属箔３３の上側の表面とは，段差のないフラットな面である。
【００７０】
次に，電磁鋼板２０の下側から電磁石４０を接触させる。この様子を図２０に示す。つまり，強磁性金属箔３３と，電磁石４０とで，高抵抗改質金属箔３２と，電磁鋼板２０とを挟みつけるような箇所に電磁石４０を配置するのである。そして，電磁石４０をオンにする。このため，強磁性金属箔３３が電磁石４０に引き寄せられる。この状態では，高抵抗改質金属箔３２と，強磁性金属箔３３とが電磁鋼板２０から離れることはない。
【００７１】
続いて，電磁石４０により高抵抗改質金属箔３２と強磁性金属箔３３とが圧着された電磁鋼板２０を，これらが圧着された状態のまま上下反転させる。反転させた後の状態を図２１に示す。ここで，電磁石４０により強磁性金属箔３３を上方に引っ張っているため，強磁性金属箔３３及び高抵抗改質金属箔３２は落下しない。
【００７２】
次に，図２２に示すように，上下面を逆にした電磁鋼板２０を電磁鋼板１０に上から接触させる。ここで，図中下の電磁鋼板１０の溝１１と図中上の電磁鋼板２０の溝２１とが対向する位置にくるようにするのである。このため，溝１１に挿入された強磁性金属箔３３の表面と，溝２１に挿入された強磁性金属箔３３の表面とがちょうど重なる。
【００７３】
なお，図２２に示すように，電磁鋼板１０及び下の強磁性金属箔３３の表面はフラットであり，電磁鋼板２０及び上の強磁性金属箔３３の表面はフラットである。このため，溝１１に挿入された強磁性金属箔３３または溝２１に挿入された強磁性金属箔３３が，電磁鋼板１０と電磁鋼板２０とを重ねる際にかじることがない。
【００７４】
次に，電磁石４０をオフにする。そして，図２３に示すように，電磁石４０を電磁鋼板２０から離す。このとき，高抵抗改質金属箔３２と，強磁性金属箔３３とが挿入された箇所は，多層構造となっている。この溝１１及び溝２１の箇所は，下から，電磁鋼板１０，高抵抗改質金属箔３２，強磁性金属箔３３，強磁性金属箔３３，高抵抗改質金属箔３２，電磁鋼板２０を順に積み重ねた構造となっている。
【００７５】
次に，電極１５，１５で電磁鋼板１０と電磁鋼板２０とを挟み込む。電極１５，１５で挟み込む箇所は，溝１１と，溝２１とに，高抵抗改質金属箔３２と，強磁性金属箔３３とを挿入した箇所である。電極１５，１５で電磁鋼板１０と電磁鋼板２０とを挟み込んだ後，加圧した状態で電極１５，１５間に通電する。通電する条件は，第１の形態とほぼ同様である。
【００７６】
この加圧通電により，高抵抗改質金属箔３２，強磁性金属箔３３，電磁鋼板１０の溝１１周辺，電磁鋼板２０の溝２１周辺が溶融し始める。接触抵抗のため，溝１１及び溝２１の周辺，並びに他の部材との接触面から溶融し始めるのは，図６〜図８の経過と同様である。高抵抗改質金属箔３２及び強磁性金属箔３３が電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０の一部とともに溶融した状態を図２４に示す。
【００７７】
そして，図２５に示すように，通電により液状部１６が広がる。続いて，通電を終了した後，電極１５，１５を電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０から離す。この様子を図２６に示す。そして，液状部１６は凝固する。これにより，非磁性箇所を有する電磁鋼板１００が製造された（図１８参照）。
【００７８】
ここで，本形態の電磁鋼板１００の変形例について以下に説明する。本形態では，強磁性金属箔３３を電磁鋼板１０の溝１１及び電磁鋼板２０の溝２１の双方に挿入した。しかし，図２７に示すように，強磁性金属箔３３を溝２１のみに挿入するようにしても構わない。電磁鋼板２０の溝２１に挿入された高抵抗改質金属箔３２を，電磁鋼板２０に圧着することに変わりはないからである。
【００７９】
なお，この場合において，電極１５，１５による加圧通電を行う前の状態を図２８に示す。また，図２７において，電磁鋼板１０の溝１１に高抵抗改質金属箔３２を挿入しないようにしてもよい。その場合には，電磁鋼板２０の溝２１に挿入した高抵抗改質金属箔３２又は強磁性金属箔３３を大きくすればよい。
【００８０】
ここで，以上に説明した第１の形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板５０と，本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００とに発生する渦電流の比較について以下に説明する。渦電流は，電磁誘導効果により金属内に発生する渦状の電流である。この渦電流は，モータの使用時にロータの電磁鋼板内にも発生する。これにより，ロータが発熱し，エネルギー損失を招くこととなる。このエネルギー損失を，渦電流損という。このため，モータにおいては，可能な限りこの渦電流損を小さくすることが好ましい。
【００８１】
渦電流損は，次式，
Ｐｅ＝ｋｅ・（ｔ・ｆ・Ｂｍ）２／ρ            （１）
Ｐｅ：渦電流損
ｋｅ：比例定数
ｔ  ：電磁鋼板の板厚
ｆ  ：周波数
Ｂｍ：最大磁束密度
ρ  ：電磁鋼板の電気抵抗率
で表される。つまり，渦電流損Ｐｅは，電磁鋼板の板厚の２乗に比例し，電磁鋼板の電気抵抗率に反比例する。
【００８２】
図２９は，第１の形態〜第３の形態のロータ９０を示す図である。積層されている電磁鋼板５０のうち，４枚のみを図示した。図２９の矢印に示すように，非磁性箇所に発生する渦電流は，それぞれの電磁鋼板５０のそれぞれに発生する。電磁鋼板１枚は薄いため，渦電流は小さい。すなわち，渦電流損も小さい。
【００８３】
図３０は，本形態のロータ１９０を示す図である。ここで，非磁性箇所Ｘに発生する渦電流は小さい。式（１）によれば，非磁性箇所Ｘの厚さの２乗で渦電流は大きくなる。しかし，本形態の電磁鋼板１００は，非磁性合金層１１０の電気抵抗が大きい。このため，渦電流損は第１の形態のロータ９０とほぼ同程度である。なお，非磁性箇所Ｘ以外の箇所に発生する渦電流による渦電流損は，ロータ９０と同様である。
【００８４】
ここで，非磁性合金層１１０の電気抵抗について具体例に基づき説明する。改質金属箔１４としてＮｉを，高抵抗改質金属箔３２としてＮｉとＣｒの合金を，強磁性金属箔３３としてＮｉを使用した場合の例を表１に示す。ＮｉとＣｒの合金の電気抵抗は，Ｎｉに比べて非常に大きい。このため，非磁性合金層１１０の電気抵抗は，改質金属として，Ｎｉだけのものを用いるより，ＮｉとＣｒの合金を同時に用いるほうが高い。
【００８５】
【表１】
0004626683.tif 000002
【００８６】
また，式（１）によれば，板厚が２倍になれば，渦電流損は４倍となる。一方，表１より，非磁性合金層１１０の電気抵抗は，１０９μΩｃｍであり，通常の改質金属箔３１により非磁性化した合金の抵抗値２２μΩｃｍの４倍以上である。このため，本形態のロータ１９０における渦電流損は，ロータ９０におけるものと同程度である。
【００８７】
図３１は，ロータ１９０とは別のロータ２９０である。ロータ２９０は，改質金属箔として，Ｎｉのみを用いたものである。また，非磁性合金層２１０の電気抵抗は，表１より２２μΩｃｍである。このため，渦電流損は，ロータ９０及びロータ１９０に比べて大きい。
【００８８】
本形態の電磁鋼板１００は，非磁性合金層１１０を介して２枚の電磁鋼板を部分的に接合したものである。このため，電極１５，１５が挟む箇所は，いずれも主鋼材層である。ゆえに，第３の形態で述べたような未接合部９４は発生しない。また，非磁性箇所Ｘを電磁鋼板１００の所望の箇所に形成することにより，磁束経路を確保することができる。つまり，無効となる磁束の発生を抑制することができる。さらに，渦電流損も増大しない。
【００８９】
本形態のロータ１９０は，多数枚の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００を積層してなるものである。このため，本形態のロータ１９０は，渦電流によるエネルギー損失を増大させることなく，電磁鋼板の強度を確保し，なおかつ無効となる磁束の発生を抑制するものである。
【００９０】
以上詳細に説明したように，本形態のロータ１９０に用いる非磁性箇所を有する電磁鋼板１００は，非磁性合金層１１０を介して２枚の電磁鋼板を部分的に接合したものである。本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００は，電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０を有効な磁気経路とするものである。一方，非磁性合金層１１０は，有効な磁気経路とはならない。また，電極１５，１５により奪熱される箇所がともに主鋼材層であるため，未接合部９４も生じない。このため，非磁性合金層１１０を所望の箇所に形成することにより，強度と，有効な磁束経路とを確保する電磁鋼板が実現されている。
【００９１】
また，本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００は，その非磁性合金層１１０における体積抵抗率が高い。つまり，非磁性合金層１１０は，電気抵抗及び磁気抵抗において非磁性合金層以外の箇所より高いものである。ゆえに，本形態の電磁鋼板１００をロータに用いた場合，渦電流によるエネルギー損失，磁束の漏れによる有効な磁束の損失を抑制することができるのである。
【００９２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，高抵抗改質金属箔３２及び強磁性金属箔３３及び溝の形状を円板形状にしてもよい。高抵抗改質金属箔３２及び強磁性金属箔３３が回転したとしても，位置決めに変更が生じることがなく，挿入が容易であるためである。
【００９３】
また，第２の形態と同様に，高抵抗改質金属箔３２と，強磁性金属箔３３と，電磁鋼板との融点の差（ΔＴ）が小さくなるようにするとよりよい。非磁性箇所Ｘの領域の大きさを制御しやすいからである。また，非磁性箇所を有する電磁鋼板をロータ１９０に用いる場合，非磁性箇所Ｘは第３の形態と同様にペリブリッジ部９２及びセンターブリッジ部９３に設けるとよい。
【００９４】
また，高抵抗改質金属箔３２の代わりに，図３に示す第１の形態の改質金属箔１４を用いることもできる。この場合に製造された電磁鋼板２００を，図３２に示す。その場合には，電磁鋼板２００の非磁性合金層２１０の電気抵抗は必ずしも高くない。この場合，改質金属箔１４が強磁性のものであれば，強磁性金属箔３３は必要ない。つまり，溝に挿入する金属箔は，改質金属箔１４のみで充分である。また，電磁石の代わりに永久磁石を用いても構わない。
【００９５】
［第５の形態］
以下に，本発明の第５の形態を説明する。本形態のロータ１９０及びロータ２９０は，第４の形態のものと同様である。また，ロータに用いる電磁鋼板１００及び電磁鋼板２００も，第４の形態のものと同様，非磁性合金層を介して２枚の電磁鋼板を部分的に接合したものである。このため，非磁性合金層は，第１の主鋼材である電磁鋼板１０及び第２の主鋼材である電磁鋼板２０と接触面で接合している。しかし，電磁鋼板１０と，電磁鋼板２０とは，その接触面で接合していない。このため，未接合部９４が発生しないことも第４の形態と同様である。第４の形態と異なる点は，電磁鋼板１００及び電磁鋼板２００の製造方法である。
【００９６】
ここで，本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板１００及び電磁鋼板２００の製造方法について図３３〜図３８により説明する。まず，図３３に示すように，電磁鋼板１０の溝１１に改質金属箔３１を挿入する。改質金属箔３１は，第１の形態における改質金属箔１４と同じ材質である。改質金属箔１４と異なる点は，改質金属箔３１が円板形状であることである。このため，溝１１の形状も円板形状である。
【００９７】
ただし，この形状は例示であり，深さの均一な形状であれば別の形状でも構わない。また，溝１１の深さは，電磁鋼板１０の厚さの半分程度である。また，改質金属箔３１の厚さは，溝１１の深さの２倍である。なお，図３３のＢＢ断面を図３４に示す。
【００９８】
次に，図３５に示すように，改質金属箔３１を溝１１に挿入した電磁鋼板１０の上方から，電磁鋼板２０を載せる。その際の断面図を図３６に示す。ここで，電磁鋼板１０の上面より突き出た改質金属箔３１の上半分が，図中上の電磁鋼板２０の溝２１に挿入される。
【００９９】
図３７に示すように，改質金属箔３１は，電磁鋼板１０と電磁鋼板２０との間にちょうど収まっている。ここで，図３７のＢＢ断面を図３８に示す。つまり，溝１１と溝２１とが仕切る空間と，改質金属箔３１の外形とはちょうど一致するようになっている。また，電磁鋼板１０の上側の表面は，電磁鋼板２０の下側の表面と，溝１１及び溝２１の外側で接している。
【０１００】
次に，電極１５，１５で電磁鋼板１０と電磁鋼板２０とを挟み込む。電極１５，１５で挟み込む箇所は，改質金属箔３１を挿入した箇所である。電極１５，１５で電磁鋼板１０と電磁鋼板２０とを挟み込んだ後，加圧した状態で電極１５，１５間に通電する。通電する条件は，第１の形態とほぼ同様である。ただし，通電時間は，電磁鋼板１０，電磁鋼板２０，改質金属箔３１の厚さ等に応じて変える必要がある。これにより，改質金属箔３１，電磁鋼板１０の溝１１周辺，電磁鋼板２０の溝２１周辺が溶融し始める。接触抵抗のため，溝１１及び溝２１の周辺から溶融し始めるのは，図６〜図８の経過と同様である。改質金属箔３１が電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０の一部とともに溶融金属となった様子を図２４に示す。
【０１０１】
さらに，加圧通電を続けることにより，電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０の，液状部１６との接触面付近の金属原子は，溶融金属に溶け出す。このため，液状部１６はさらに広がる。この様子を図２５に示す。液状部１６が充分な大きさに達したところで通電を停止する。そして，図２６に示すように電極１５，１５を電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０から離す。この後，液状部１６が凝固する。以上により，非磁性箇所を有する電磁鋼板２００が製造された。
【０１０２】
また，第２の形態と同様に，改質金属箔３１と，電磁鋼板との融点の差（ΔＴ）が小さくなるようにするとよりよい。非磁性箇所Ｘの領域の大きさを制御しやすいからである。また，非磁性箇所を有する電磁鋼板をロータ１９０及びロータ２９０に用いる場合，非磁性箇所Ｘは第３の形態と同様にペリブリッジ部９２及びセンターブリッジ部９３に設けるとよい。
【０１０３】
本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板２００には，改質金属箔３１を用いた。しかし，改質金属箔３１の代わりに，高抵抗改質金属箔３２を用いても構わない。この場合，電磁鋼板の非磁性合金層の電気抵抗は高い。ゆえに，第４の形態と同様，渦電流によるエネルギー損失をも抑制することができる。
【０１０４】
本形態のロータは，多数枚の非磁性箇所を有する電磁鋼板を積層してなるものである。このため，電磁鋼板の強度を確保し，無効となる磁束の発生を抑制することができるロータが実現されている。
【０１０５】
以上詳細に説明したように，本形態のロータに用いる非磁性箇所を有する電磁鋼板は，非磁性合金層を介して２枚の電磁鋼板を部分的に接合したものである。本形態の非磁性箇所を有する電磁鋼板は，電磁鋼板１０及び電磁鋼板２０を有効な磁気経路とするものである。一方，非磁性合金層は，有効な磁気経路とはならない。また，電極１５，１５により奪熱される箇所がともに主鋼材層であるため，未接合部９４も生じない。このため，非磁性合金層を所望の箇所に形成することにより，強度と，有効な磁束経路とを確保する電磁鋼板が実現されている。
【０１０６】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本形態では２枚の電磁鋼板を一体化したが，３枚以上を一度に重ねるようにしても構わない。この場合，３枚以上の一番上と一番下の電磁鋼板には溝を設け，その間の電磁鋼板には貫通穴を設けたものを用いればよい。または，２枚目の電磁鋼板に改質金属箔を埋め込み，１番上を１番下の電磁鋼板でそのままはさみ，加圧通電改質しても良い。
【０１０７】
また，本発明の非磁性箇所を有する電磁鋼板は，電磁鋼板のみに限定するものではなく，非磁性箇所を有する鋼材に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】回転電機のロータにおける有効磁束の経路とならない部位を説明する斜視図である。
【図２】第１の形態のロータに用いる電磁鋼板の非磁性箇所の構造を示す断面図である。
【図３】第１の形態のロータに用いる電磁鋼板の非磁性箇所の作成手順（その１）を説明する斜視図である。
【図４】第１の形態のロータに用いる電磁鋼板の非磁性箇所の作成手順（その２）を説明する断面図である。
【図５】図４の状態での通電開始前における温度分布のグラフを断面図とともに示す図である。
【図６】図４の状態での通電開始後における温度分布のグラフを断面図とともに示す図（その１）である。
【図７】図４の状態での通電開始後における温度分布のグラフを断面図とともに示す図（その２）である。
【図８】図４の状態での通電開始前における温度分布のグラフを断面図とともに示す図（その３）である。
【図９】通電箇所が２層チップより大きい場合に分流の発生を説明する図である。
【図１０】通電領域が２層チップとほぼ等しいかやや小さい場合を説明する図である。
【図１１】第２の形態における図５に相当する図である。
【図１２】ロータの改質箇所に未接合部が発生した場合を説明する断面図である。
【図１３】第３の形態のロータにおける非磁性箇所の作成手順（その１）を説明する斜視図である。
【図１４】第３の形態のロータにおける改質箇所を説明する図（その１）である。
【図１５】第３の形態のロータにおける改質箇所を説明する図（その２）である。
【図１６】第３の形態のロータにおける改質箇所を説明する図（その３）である。
【図１７】第３の形態のロータにおける改質箇所を説明する図（その４）である。
【図１８】第４の形態のロータに用いる電磁鋼板の非磁性箇所の構造を示す断面図（その１）である。
【図１９】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その１）である。
【図２０】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その２）である。
【図２１】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その３）である。
【図２２】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その４）である。
【図２３】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その５）である。
【図２４】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その６）である。
【図２５】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その７）である。
【図２６】第４の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その８）である。
【図２７】第４の形態のロータの別の製造工程を説明する断面図（その１）である。
【図２８】第４の形態のロータの別の製造工程を説明する断面図（その２）である。
【図２９】第１の形態のロータとその非磁性箇所に発生する渦電流を説明するための断面図である。
【図３０】第４の形態のロータとその非磁性箇所に発生する渦電流を説明するための断面図（その１）である。
【図３１】第４の形態のロータとその非磁性箇所に発生する渦電流を説明するための断面図（その２）である。
【図３２】第４の形態のロータに用いる電磁鋼板の非磁性箇所の構造を示す断面図（その２）である。
【図３３】第５の形態のロータの製造工程を説明する斜視図（その１）である。
【図３４】第５の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その１）である。
【図３５】第５の形態のロータの製造工程を説明する斜視図（その２）である。
【図３６】第５の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その２）である。
【図３７】第５の形態のロータの製造工程を説明する斜視図（その３）である。
【図３８】第５の形態のロータの製造工程を説明する断面図（その３）である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…電磁鋼板層
２，１１０，２１０…非磁性合金層
３…ステンレス鋼層
１０，２０…電磁鋼板
１１…溝
１２…２層チップ
１３…ステンレス鋼箔
１４…改質金属箔
１５…電極
１６…液状部
３１…改質金属箔
３２…高抵抗改質金属箔
３３…強磁性金属箔
４０…電磁石
５０，１００，２００…非磁性箇所を有する電磁鋼板
９０，１９０，２９０…ロータ
Ｘ…非磁性箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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