(57)【要約】【課題】  焼き嵌め固定された鉄心などの鋼板面内方向に圧縮応力が作用する用途について最適な電磁鋼板を選定する方法を提供すること。【解決手段】  上記用途の鉄心に、面内異方性指標Ｓが０．０６以下の無方向性電磁鋼板を使用することを特徴としたモーター鉄心用電磁鋼板の選定方法である。面内異方性指標Ｓは、鋼板の圧延方向から０°、４５°、９０°方向に周波数５０Ｈｚ、磁化力５０００Ａ／ｍで励磁、測定した磁束密度Ｂ５００、Ｂ５０４５、Ｂ５０９０と、それらの最大値Ｂｍａｘと最小値Ｂｍｉｎを用いてＳ  ＝  ４×（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／（Ｂ５００＋２Ｂ５０４５＋Ｂ５０９０）から求める。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を所定形状に加工した後、積層、固定しモーター用鉄心とし、鉄心を鉄心外径と外枠内径の寸法差を利用して外枠に固定するモーター用鉄心において、面内異方性指標Ｓが０.０６以下の無方向性電磁鋼板を使用することを特徴とした、モーター鉄心用電磁鋼板の選定方法。
面内異方性指標Ｓは、鋼板の圧延方向から０°、４５°、９０°方向に周波数５０Ｈｚ、磁化力５０００Ａ／ｍで励磁、測定した磁束密度Ｂ５００、Ｂ５０４５、Ｂ５０９０と、それらの最大値Ｂｍａｘと最小値Ｂｍｉｎを用いて
Ｓ  ＝  ４×（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／（Ｂ５００＋２Ｂ５０４５＋Ｂ５０９０）
から求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターの鉄心、特に焼き嵌めなどの固定方法によって圧縮応力が作用する鉄心に対して、最適な電磁鋼板を選定する方法を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の世界的な電力・エネルギー節減や地球環境保全の動きの中で、各種電気機器に対しても高効率化の要請が強まっている。機器内に電磁鋼板が鉄心として使われている場合、高効率化の手段のひとつとして鉄心の鉄損低減が挙げられる。
【０００３】
鉄心の鉄損は、電磁鋼板素材の鉄損を低減させれば良好になるが、必ずしも素材鉄損に比例して低減されるわけではない。例えば、コンプレッサーモーターなどでは鉄心を外枠に焼き嵌めで固定する場合がある。鉄心を外枠へ固定するために鉄心外径と外枠内径の寸法差を利用する方法である。この場合は鉄心に鋼板面並行方向に圧縮応力が作用する。
山本らはこの場合の応力は円周方向への圧縮応力であり、鉄心鉄損は素材鉄損より大きく増加していることを示している（例えば、非特許文献１参照）。このように通常は実際のモーター鉄心の鉄損は、素材の鉄損より劣化する。
また、鉄心の鉄損低減に着目した発明としては、面内圧縮応力が作用しても鉄損の増加が小さい鋼板の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５３４０４号公報
【非特許文献１】「電気学会論文誌Ａ」、１１７巻３号、１９９７年、３１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先に示したように鉄心の鉄損は素材の鉄損より劣化し、特に、鉄心に作用する応力は鉄損劣化の大きな原因となる。例えば、特許文献１では面内圧縮応力に伴う鉄損劣化の小さい電磁鋼板とその製造方法を提示している。
しかし、材料因子と応力下の鉄心鉄損との関係が明らかにされていないため、特に所望の鉄損範囲が限定された場合、どのような材料を適用するのか、その材料選択方法については手段が述べられていない。
本発明は、鉄心の鋼板面内方向に圧縮応力が作用する用途について、特に鉄心の鉄損範囲が定められた場合に最適な電磁鋼板を選定する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するため、本発明者らは面内圧縮下の鋼板の鉄損に与える各種材質要因を詳細に調査した結果、圧縮応力による鉄損の変化には集合組織の影響が大きく、特に、面内異方性の小さい材料が圧縮応力による鉄損劣化の小さいことが分かった。
【０００６】
これを利用することにより最適な電磁鋼板を選定する方法を発明するに至った。即ち、
（１）電磁鋼板を所定形状に加工した後、積層、固定しモーター用鉄心とし、鉄心を鉄心外径と外枠内径の寸法差を利用して外枠に固定するモーター用鉄心において、面内異方性指標Ｓが０.０６以下の無方向性電磁鋼板を使用することを特徴とした、モーター鉄心用電磁鋼板の選定方法である。
面内異方性指標Ｓは、鋼板の圧延方向から０°、４５°、９０°方向に周波数５０Ｈｚ、磁化力５０００Ａ／ｍで励磁、測定した磁束密度Ｂ５００、Ｂ５０４５、Ｂ５０９０と、それらの最大値Ｂｍａｘと最小値Ｂｍｉｎを用いて
Ｓ  ＝  ４×（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／（Ｂ５００＋２Ｂ５０４５＋Ｂ５０９０）
から求める。
【０００７】
従って、このような圧縮応力が作用するモーター鉄心において、許容される鋼板素材と鉄心の鉄損比が小さくなるほど、面内異方性の小さい電磁鋼板を選定することにより、鉄心の鉄損劣化を最小限に抑えることができる。先に示したように、面内異方性が小さいほど、圧縮応力が作用した場合の鉄損劣化が小さいことが分かった。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によって無方向性電磁鋼板を選定すれば、鉄心に組み上げた場合の鉄心の鉄損増加が小さいため、本発明によらない場合に比べて効率の良いモーターを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明を詳細に説明する。
まず、面内圧縮応力と圧縮応力による鉄損劣化の関係を評価するために行った実験について説明する。
表１に示す成分を含有する鋼を２．２ｍｍに熱延後、熱延板焼鈍、冷延、仕上げ焼鈍を施し無方向性電磁鋼板を作製した。この際、面内異方性を大きく変化させるため、熱延板焼鈍条件を表２に示す様に変化させた。冷延率は７７．３％として最終板厚０．５ｍｍに仕上げ、９００℃×３０秒の仕上焼鈍を施した。
【００１０】
鋼板の面内の磁気異方性は、次式から決定される面内異方性指標Ｓで評価できる。即ち、鋼板の圧延方向から０°、４５°、９０°方向に周波数５０Ｈｚ、磁化力５０００Ａ／ｍで励磁、測定した磁束密度Ｂ５００、Ｂ５０４５、Ｂ５０９０と、それらの最大値Ｂｍａｘと最小値Ｂｍｉｎを用いて
Ｓ＝４×（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／（Ｂ５００＋２Ｂ５０４５＋Ｂ５０９０）
から計算される面内異方性指標Ｓである。Ｓが小さいほど面内各方向のＢ50の差が小さいことを示しており、面内異方性が小さい。Ｓが大きいほど面内異方性が大きい。
【００１１】
それぞれの試料のＳを表２に示す。試料Ｎｏ１、２、３と熱延板焼鈍を強化するほど、面内異方性が大きくなる。それぞれの条件の鋼板から、５５ｍｍ×５５ｍｍの板を圧延方向０°、４５°、９０°方向に切り出し、磁気測定用の試料とした。
磁気測定には、鋼板の断面に圧縮応力を付加させながら磁気測定ができる双ヨーク式のＨコイル法単板試験機を用いた。応力の方向と励磁方向は同じである。３方向の鉄損値Ｗ０、Ｗ４５、Ｗ９０から、全周平均の鉄損Ｗａｖｅとして
Ｗａｖｅ＝（Ｗ０＋２×Ｗ４５＋Ｗ９０）／４
を求めた。
【００１２】
応力を付加していないときの全周平均鉄損と応力作用時の全周平均鉄損の比Ｐの圧縮応力との関係を図１に示す。最大５０ＭＰａの圧縮応力を付加した。どの材料も圧縮応力と共に鉄損は劣化するが、面内異方性が小さいほど鉄損の劣化は小さいことが分かる。
【００１３】
【表１】
2005312155.tif 000002
【００１４】
【表２】
2005312155.tif 000003
【００１５】
面内等方的な材料において鉄損の応力感受性が小さいことの理由は定かではないが、磁気モーメントの分布が関連しているものと考えられる。応力の作用していない基準の状態と、応力付加状態の磁気モーメントの分布状態が大きく変化するほど、応力感受性が強いと考えられる。磁気モーメントが等方的に分布できる面内等方的な集合組織では、応力が作用してある一方の方向だけに磁気モーメントが向きにくくなっても、面内で他の方向を向くことができるので、基準状態と応力付加状態の磁気モーメントの分布の変化は小さい。
ところが、面内異方性が強い場合、応力の作用していない基準状態で磁気モーメントはある方向に集中しているので、集中している方向に応力が作用すると、応力付加状態の磁気モーメントの分布状態は基準状態から大きく変化する。従って、面内異方性が小さい場合の方が磁気モーメントの分布の変化が小さく、応力感受性も小さいと考えられる。
以上で、圧縮応力による鉄損劣化の抑制には、面内等方的な材料を用いることが好ましいことが分かった。
【００１６】
次に、実際の鉄心用材料に採用する際の指針を得るため、応力が作用していない状態の鉄損は同等で、集合組織は異なる材料を作製した。
表１に示した成分の鋼スラブを出発に、熱延、熱延板焼鈍、冷延、仕上焼鈍の各条件を種々変更した。板厚は０．５ｍｍとした。
各鋼板の異方性評価指標Ｓと３０ＭＰａの圧縮応力が作用しているときの鉄損比Ｐ30との関係を図２に示す。図２より異方性評価指標Ｓが０．０６以上となると鉄損比Ｐ30が急激に増加することが分かる。従って、本発明では、面内異方性指標Ｓが０．０６以下の無方向性電磁鋼板を使用することを特徴とする。
【実施例１】
【００１７】
鉄損が同等で、異方性指標Ｓの異なる０．５ｍｍ厚の無方向性電磁鋼板を３種類用意し、鉄心を作製した。それぞれの鋼板の特性を表３に示す。
鋼板は外径１２０ｍｍ、継鉄部内径９０ｍｍ、歯先径６１ｍｍ、歯数２４の鉄心形状に加工した後、高さ約２０ｍｍに積層、固定し、更に焼き嵌めにより外枠に固定した。
外枠は内径が１２０ｍｍ−０．０２ｍｍ、外径が１８０ｍｍのＳＵＳ３０４製である。５０Ｈｚ、１．５Ｔの励磁の場合の固定後の鉄心の鉄損と素材の鉄損Ｗａｖｅとの比、即ちビルディングファクターＢＦを表４に示す。本発明の材料選択を行うことにより、ＢＦを抑えることができ、低い鉄心の鉄損を実現できる。
【００１８】
【表３】
2005312155.tif 000004
【００１９】
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】面内圧縮に伴う全周平均鉄損の劣化を表す図である。応力作用時の鉄損値を応力が作用していないときの鉄損値を１として比で示した。
【図２】異方性評価指標Ｓと３０ＭＰａの圧縮応力が作用しているときの鉄損比Ｐ30との関係を表す図である。
【図１】
2005312155.tif 000006
【図２】
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