(57)【要約】  積層コアは、互いに積層された複数の電磁鋼板を備え、積層方向に隣り合う全ての組の電磁鋼板同士が固定された積層コアであって、全ての組の電磁鋼板同士のうち、一部の組の電磁鋼板同士はかしめられ接着されておらず、残りの組の電磁鋼板同士は接着されかしめられていない。
2020129924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層された複数の電磁鋼板を備え、
積層方向に隣り合う全ての組の電磁鋼板同士が固定された積層コアであって、
前記全ての組の電磁鋼板同士のうち、一部の組の電磁鋼板同士はかしめられ接着されておらず、残りの組の電磁鋼板同士は接着されかしめられていない積層コア。
【請求項２】
前記複数の電磁鋼板は、積層方向に１組以上おきに接着されている請求項１に記載の積層コア。
【請求項３】
前記複数の電磁鋼板は、積層方向に素数組おきに接着されている請求項２に記載の積層コア。
【請求項４】
前記複数の電磁鋼板では、積層方向に互いに異なる組数おきに接着されている部分が混在している請求項２または３に記載の積層コア。
【請求項５】
前記電磁鋼板は、環状のコアバック部と、前記コアバック部から前記コアバック部の径方向に突出するとともに前記コアバック部の周方向に間隔をあけて配置された複数のティース部と、を備えている請求項１から４のいずれか１項に記載の積層コア。
【請求項６】
前記接着部の平均厚みが１．０μｍ〜３．０μｍである請求項１から５のいずれか１項に記載の積層コア。
【請求項７】
前記接着部の平均引張弾性率Ｅが１５００ＭＰａ〜４５００ＭＰａである請求項１から６のいずれか１項に記載の積層コア。
【請求項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１から７のいずれか１項に記載の積層コア。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の積層コアを備える回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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２０１８−２３５８６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
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、接着およびかしめの両方法により接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１５−１３６２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の積層コアには、外形状の寸法精度を確保しつつ、磁気特性を向上させることについて改善の余地がある。【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、外形状の寸法精度を確保しつつ、磁気特性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、互いに積層された複数の電磁鋼板を備え、積層方向に隣り合う全ての組の電磁鋼板同士が固定された積層コアであって、前記全ての組の電磁鋼板同士のうち、一部の組の電磁鋼板同士はかしめられ接着されておらず、残りの組の電磁鋼板同士は接着されかしめられていない積層コアである。【０００７】
かしめによる接合は、接着による接合に比べて、寸法精度を高めることができる。ここで、積層方向に隣り合う全ての組の電磁鋼板同士のうち、一部の組の電磁鋼板同士がかしめられている。したがって、積層コアのうち、これらの一部の組によって形成される部分の形状の精度を高めることができる。結果として、積層コアの外形状の精度を高めることができる。よって、積層コアの取り扱い性を確保することができる。例えば、積層コアに巻線を巻き回す場合であっても、精度良く巻き回すこと等ができる。
しかしながら、かしめによる接合は、積層方向に隣り合う電磁鋼板間において短絡電流（迷走電流）を発生させるおそれがある。ここで、積層方向に隣り合う全ての組の電磁鋼板同士のうち、前記一部の組を除く残りの組の電磁鋼板同士が接着されている。したがって、これらの残りの組の電磁鋼板同士の間では、迷走電流の発生を抑制することができる。その結果、積層コアの磁気特性を向上させることができる。【０００８】
（２）前記（１）に記載の積層コアでは、前記複数の電磁鋼板は、積層方向に１組以上おきに接着されていてもよい。【０００９】
複数の電磁鋼板が、積層方向に１組以上おきに接着されている。したがって、接着により接合される電磁鋼板が、積層コアにおいて積層方向の一部分に局所的に集中することを抑えることができる。言い換えると、接着により接合される電磁鋼板を積層方向に分散させることができる。その結果、積層コアの外形状の精度を一層高めることができる。【００１０】
（３）前記（１）または前記（２）に記載の積層コアでは、前記複数の電磁鋼板は、積層方向に素数組おきに接着されてもよい。【００１１】
積層コアにも、一般的な物品と同様に固有の共振周波数がある。積層コアの共振周波数が低いと、一般的な振動が入力されたときに共振が生じ易い。そのため、積層コアの共振周波数は高いことが好ましい。
ここで複数の電磁鋼板が、積層方向にＮ組おきに接着されている場合、積層コアの共振周波数は、Ｎに依存する傾向にある。
すなわち、Ｎ組おきに接着されている場合、積層方向に隣り合う接着部の間に、（Ｎ＋１）枚の電磁鋼板が配置され、かつ、これらの電磁鋼板が互いにかしめられている。接着部による接合強度が、かしめによる接合強度よりも低い場合、前記（Ｎ＋１）枚の電磁鋼板が、接着部を起点として一体的に挙動し易くなる。言い換えると、前記（Ｎ＋１）枚の電磁鋼板が１つのブロックであるかのように挙動する。このような積層コアにおいて、複数の電磁鋼板が、積層方向に等間隔をあけてＮ組おきに接着されている場合、積層コアの共振周波数は、Ｎの約数に影響を受ける。また、複数の電磁鋼板が、積層方向に互いに異なるＮ１組おき、Ｎ２組おき、…に接着されている場合、積層コアの共振周波数は、Ｎ１、Ｎ２…についての最小公倍数に影響を受ける。前記の約数や前記最小公倍数が大きいほど、積層コアの共振周波数は高くなる。
複数の電磁鋼板が、積層方向に素数組おきに接着されている。そのため、複数の電磁鋼板が、積層方向に等間隔をあけてＮ組おき（ただし、Ｎは素数）に接着されている場合であっても、Ｎが素数であり、前記の約数を大きくすることができる。さらに、複数の電磁鋼板が、積層方向に互いに異なるＮ１組おき、Ｎ２組おき、…に接着されている場合においても、Ｎ１、Ｎ２…についての最小公倍数を大きくすることができる。したがって、積層コアの共振周波数を高くすることができる。その結果、例えば、共振周波数を可聴域より高い周波数とすることができる。これにより、例えばこの積層コアを電動機に適用した場合などにおいても、共振による騒音の発生を抑制することができる。【００１２】
（４）前記（１）から前記（３）のいずれか１つに記載の積層コアでは、前記複数の電磁鋼板では、積層方向に互いに異なる組数おきに接着されている部分が混在していてもよい。【００１３】
複数の電磁鋼板で、積層方向に互いに異なる組数おきに接着されている部分が混在している。そのため、複数の電磁鋼板が、積層方向に互いに異なるＮ１組おき、Ｎ２組おき、…に接着されているとしたときに、Ｎ１、Ｎ２…についての最小公倍数を大きくすることができる。したがって、積層コアの共振周波数を、それらの組数についての最小公倍数に応じて高くすることができる。これにより、共振による騒音の発生を一層抑制することができる。
なおこのような作用効果は、積層方向に互いに異なる素数組おきに接着されている場合に顕著に奏功される。すなわち、この場合には前記最小公倍数を大きくすることができる。【００１４】
（５）前記（１）から前記（４）のいずれか１つに記載の積層コアでは、前記電磁鋼板は、環状のコアバック部と、前記コアバック部から前記コアバック部の径方向に突出するとともに前記コアバック部の周方向に間隔をあけて配置された複数のティース部と、を備えていてもよい。【００１５】
積層コアが、コアバック部とティース部を備えるステータコアである。そのため、例えば、周方向に隣り合うティース部間のスロットに巻線を通すときに、前述した取り扱い性が確保されているという作用効果が顕著に奏功される。すなわち、スロットの寸法精度が高められると、巻線を設計通りにティース部に巻き回し易くすることができる。これにより、スロットにおける巻線占積率を高めることができる。結果として、スロット内の電気装荷を高めることができる。【００１６】
（６）前記（１）から前記（５）のいずれか１つ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。【００１７】
（７）前記（１）から前記（６）のいずれか１つ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。【００１８】
（８）前記（１）から前記（７）のいずれか１つ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。【００１９】
（９）本発明の第二の態様は、前記（１）から前記（８）のいずれか１つに記載の積層コアを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、外形状の寸法精度を確保しつつ、磁気特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の断面図である。
【図２】図１に示す回転電機が備えるステータの平面図である。
【図３】図１に示す回転電機が備えるステータの側面図である。
【図４】図１に示す回転電機が備えるステータの電磁鋼板および接着部の平面図である。
【図５】図１に示す回転電機が備えるステータの電磁鋼板およびかしめの平面図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。
【図７】図１に示す回転電機の第１変形例が備えるステータの側面図である。
【図８】図７に示すステータの断面図であって、図６に相当する断面図である。
【図９】図１に示す回転電機の第２変形例が備えるステータの側面図である。
【図１０】図１に示す回転電機の第３変形例が備えるステータの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る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、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を一例に挙げて説明する。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。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）を軸方向といい、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）を径方向といい、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。
【００２５】
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から径方向の内側に向けて（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。なお、例えば、コギングトルク低減の目的で、複数のティース部２３の形状、大きさは同等でなくてもよい。
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。
【００２６】
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。なお、例えば、コギングトルク低減の目的で、複数組の永久磁石３２の間隔は、同等でなくてもよい。
【００２７】
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。各永久磁石３２のロータコア３１への固定は、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、実現することができる。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を採用してもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
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としては、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  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。方向性電磁鋼板としては、例えば、ＪＩＳ  Ｃ  ２５５３：２０１２の方向性電鋼帯を採用することができる。
【００３０】
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。
【００３１】
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、さらに好ましくは０．１μｍ以上２μｍ以下である。
【００３２】
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。
【００３３】
ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０の一部は、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。このような接着剤としては、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り、生産性の観点からは、常温硬化型の接着剤を使用することが望ましい。常温硬化型の接着剤は、２０℃〜３０℃で硬化する。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い、接着剤が硬化した後は接着部４１となる。
【００３４】
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。
【００３５】
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、どのような手段でも良い。
【００３６】
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、積層コアをモータにした時のトルク密度が低下する。したがって、接着部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、上記において接着部４１の厚さは、接着部４１の平均厚みを意味する。
【００３７】
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、積層コア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、接着部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。
【００３８】
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及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。
【００３９】
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Ｃ（ダボ）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。
【００４０】
ここで図３および図４に示すように、本実施形態のステータコア２１では、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士の全ての組が接着またはかしめのどちらかにより固定されている。前記全ての組の電磁鋼板４０同士のうち、一部の組の電磁鋼板４０同士はかしめられ接着されておらず、残りの組の電磁鋼板４０同士は接着されかしめられていない。
【００４１】
本実施形態では、複数の電磁鋼板４０は、積層方向に１組以上おき、具体的には素数組おき（少なくとも本明細書において、素数は１を含む）、より具体的には１組おきに接着されている。言い換えると、複数の電磁鋼板４０が、積層方向にＮ組おきに接着されているとしたとき、Ｎは自然数であり、具体的にはＮは素数、より具体的にはＮは１である。すなわち、複数の電磁鋼板４０は、積層方向に１組おきに接着され、１組おきにかしめられている。言い換えると、複数の電磁鋼板４０は、積層方向に沿ってかしめと接着とによって交互に接合されている。つまり図３に示すように、接着部４１が全ての組の間に配置されているのではなく、１組おきに配置されている。また、一対の電磁鋼板４０によって積層方向に挟まれている電磁鋼板４０では、前記一対の電磁鋼板４０のうちの一方とはかしめられ、他方とは接着されている。
ここで、複数の電磁鋼板４０が積層方向にＮ組おきに接着されていることは、積層方向に離れて配置された一対の接着部４１同士の間に、Ｎ組（Ｎ＋１枚）の電磁鋼板４０が配置されていることを意味する。Ｎが１の場合、前記一対の接着部４１同士の間に１組（２枚）の電磁鋼板４０が配置され、Ｎが２の場合、前記一対の接着部４１同士の間に２組（３枚）の電磁鋼板４０が配置される。
【００４２】
なお本発明はこれに限られず、図７および図８や、図９に示す各変形例に係るステータ２０Ａ、２０Ｂのように、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に２組おき（３枚おき）や３組おき（４枚おき）に接着されていてもよい。言い換えると、積層方向に２組おきや３組おきに、接着部４１が設けられていてもよい。これらの場合、接着されていない電磁鋼板４０同士が、かしめられている。結果的に、前記全ての組の電磁鋼板４０同士のうち、かしめにより接合される電磁鋼板４０の組数が、接着により接合される電磁鋼板４０の組数よりも多くなる。
【００４３】
さらに本発明はこれに限られず、図１０に示す変形例に係るステータ２０Ｃのように、複数の電磁鋼板４０で、積層方向に互いに異なる組数おきに接着される部分が混在していてもよい。言い換えると、複数の電磁鋼板４０では、積層方向に第１の組数おきに接着されている部分と、積層方向に第２の組数おきに接着されている部分と、が混在していてもよい。図１０に示す変形例では、複数の電磁鋼板４０では、積層方向に１組おき（２枚おき）に接着されている部分と、積層方向に２組おき（３枚おき）に接着されている部分と、が混在している。すなわち、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に互いに異なる素数組おきに接着されている。接着されていない組は、かしめにより接合されている。ここでこの変形例では、積層方向に１組おきに接着された後、２組おきに接着され、また１組おきに接着された後、２組おきに接着されている。言い換えると、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に１組おき（第１の組数おき）と２組おき（第２の組数おき）とに交互に接着されている。
なおこの変形例において、１組おき、２組おきに代えて、３組おき以上の組数おきに接着してもよい。
また、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に第１の組数おきと第２の組数おきとに交互に接着されていなくてもよい。例えば、第１の組数おきの接着と第２の組数おきの接着とが、不規則に配置されていてもよい。
さらに、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に第１の組数おきと第２の組数おきとの２種類の組数おきに交互に接着されていなくてもよい。すなわち、３種類以上の組数おきに交互に接着されていてもよい。
【００４４】
図４に示すように、接着部４１によって接着された積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士は、互いに全面接着されていない。これらの電磁鋼板４０同士は、互いに局所的に接着されている。
【００４５】
本実施形態では、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士は、電磁鋼板４０の周縁に沿って設けられた接着部４１によって接着されている。具体的には、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士は、第１の接着部４１ａと、第２の接着部４１ｂと、によって接着されている。第１の接着部４１ａは、電磁鋼板４０を積層方向から見た平面視において、電磁鋼板４０の外周縁に沿って設けられている。第２の接着部４１ｂは、電磁鋼板４０を積層方向から見た平面視において、電磁鋼板４０の内周縁に沿って設けられている。なお、第１、第２の接着部４１ａ、４１ｂは、それぞれ平面視において帯状に形成されている。
【００４６】
ここで帯状とは、帯の幅が途中で変化する形状も含む。例えば、丸形状の点が分断されることなく一方向に連続する形状も、一方向に延びる帯状に含まれる。また、周縁に沿っていることには、周縁に対して完全に平行な場合だけでなく、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。
【００４７】
第１の接着部４１ａは、電磁鋼板４０の外周縁に沿って配置されている。第１の接着部４１ａは、周方向の全周にわたって連続して延びている。第１の接着部４１ａは、この第１の接着部４１ａを積層方向から見た平面視において円環状に形成されている。
第２の接着部４１ｂは、電磁鋼板４０の内周縁に沿って配置されている。第２の接着部４１ｂは、周方向の全周にわたって連続して延びている。
【００４８】
第２の接着部４１ｂは、複数のティース部分４４と、複数のコアバック部分４５と、を備えている。複数のティース部分４４は、周方向に間隔をあけて設けられ、各ティース部２３に配置されている。複数のコアバック部分４５は、コアバック部２２に配置され、周方向に隣り合うティース部分４４同士を連結している。
ティース部分４４は、一対の第１部分４４ａと、第２部分４４ｂと、を備えている。第１部分４４ａは、周方向に間隔をあけて配置されている。第１部分４４ａは、径方向に沿って延びている。第１部分４４ａは、径方向に帯状に延びている。第２部分４４ｂは、一対の第１部分４４ａ同士を周方向に連結している。第２部分４４ｂは、周方向に帯状に延びている。
【００４９】
本実施形態では、電磁鋼板４０同士の間に設けられた全ての接着部４１の平面視形状は同一である。接着部４１の平面視形状とは、接着部４１が設けられた電磁鋼板４０を積層方向から見た平面視における、接着部４１の全体形状を意味する。電磁鋼板４０同士の間に設けられた全ての接着部４１の平面視形状が同一であることは、電磁鋼板４０同士の間に設けられた全ての接着部４１の平面視形状が完全に同一である場合だけを含むものではなく、実質的に同一の場合を含む。前記実質的に同一の場合は、電磁鋼板４０同士の間に設けられた全ての接着部４１の平面視形状が９５％以上の部分で共通している場合である。
【００５０】
そして本実施形態では、接着部４１による電磁鋼板４０の接着面積率は、１％以上、４０％以下である。図示の例では、前記接着面積率は、１％以上、２０％以下であり、具体的には２０％である。なお、接着部４１による電磁鋼板４０の接着面積率とは、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）の面積に対する、第１面のうちの接着部４１が設けられた領域（接着領域４２）の面積の割合である。接着部４１が設けられた領域とは、電磁鋼板４０の第１面のうち、分断されることなく硬化した接着剤が設けられている領域（接着領域４２）である。接着部４１が設けられた領域の面積は、例えば、剥離後の電磁鋼板４０の第１面を撮影し、その撮影結果を画像解析することによって求められる。
【００５１】
本実施形態では、電磁鋼板４０同士の間において、接着部４１による電磁鋼板４０の接着面積率が、１％以上、２０％以下である。積層方向に隣り合う両電磁鋼板４０において、その接着部４１による電磁鋼板４０の接着面積率は、いずれも１％以上、２０％以下となっている。１つの電磁鋼板４０に対して積層方向の両側に接着部４１が設けられている場合、その電磁鋼板４０の両面における前記接着面積率は、いずれも１％以上、２０％以下となっている。
なお、電磁鋼板４０を接着部４１により接着することで、電磁鋼板４０をかしめる場合に比べて、接着面積（接合面積）を容易に確保することができる。
【００５２】
図５に示すように、互いにかしめられている電磁鋼板４０には、かしめＣ１、Ｃ２が形成されている。かしめＣ１、Ｃ２は、コアバック部２２に設けられた第１かしめＣ１と、ティース部２３に設けられた第２かしめＣ２と、を含む。
【００５３】
第１かしめＣ１は、周方向に沿って同等の間隔をあけて複数配置されている。図示の例では、第１かしめＣ１は、周方向に沿ってティース部２３とずらされて配置されている。第１かしめＣ１は、周方向に沿って隣り合うティース部２３の中間に配置されている。第１かしめＣ１は、径方向に沿ってコアバック部２２の中央に配置されている。
第２かしめＣ２は、全てのティース部２３に設けられている。第２かしめＣ２は、各ティース部２３の周方向の中央に配置されている。第２かしめＣ２は、各ティース部２３に径方向に２つ並んで配置されている。
【００５４】
図６に示すように、第１かしめＣ１は、各電磁鋼板４０に設けられた凸部Ｃ１１および凹部Ｃ１２を備えている。凸部Ｃ１１は、電磁鋼板４０から積層方向に突出している。凹部Ｃ１２は、各電磁鋼板４０において、凸部Ｃ１１の裏側に位置する部分に配置されている。凹部Ｃ１２は、電磁鋼板４０の表面（第１面）に対して、積層方向に窪んでいる。凸部Ｃ１１および凹部Ｃ１２は、各電磁鋼板４０を、例えばプレス加工することにより形成される。
ここで、互いにかしめられている２枚の電磁鋼板４０のうち、一方を第１の電磁鋼板４０といい、他方を第２の電磁鋼板４０という。第１かしめＣ１は、第１の電磁鋼板４０の凸部Ｃ１１が、第２の電磁鋼板４０の凹部Ｃ１２に嵌め込まれることにより形成されている。凸部Ｃ１１が凹部Ｃ１２に嵌め込まれ、第１かしめＣ１が形成されることにより、積層方向に隣り合う２枚の電磁鋼板４０同士の相対的な変位が規制される。
【００５５】
第２かしめＣ２は、第１かしめＣ１と同様の構成である。第２かしめＣ２は、各電磁鋼板４０に設けられた前記凸部Ｃ１１および前記凹部Ｃ１２を備えている。第２かしめＣ２は、第１の電磁鋼板４０の凸部Ｃ１１が、第２の電磁鋼板４０の凹部Ｃ１２に嵌め込まれることにより形成されている。凸部Ｃ１１が凹部Ｃ１２に嵌め込まれ、第２かしめＣ２が形成されることにより、積層方向に隣り合う２枚の電磁鋼板４０同士の相対的な変位が規制される。
【００５６】
なお、凸部Ｃ１１および凹部Ｃ１２の形状は特に限定されない。例えば、凹部Ｃ１２として、電磁鋼板４０に貫通孔が設けられていてもよい。
また、凸部Ｃ１１が突出する向き、凹部Ｃ１２が窪む向きは、積層方向の第１側Ｄ１、第２側Ｄ２のどちらであってもよい。
【００５７】
なお本実施形態では、かしめＣ１、Ｃ２と接着部４１とは、平面視において重複せず、互いに回避する位置に配置されている。かしめＣ１、Ｃ２と接着部４１とは、平面視においてずらされて配置されている。平面視におけるかしめＣ１、Ｃ２の面積の合計は、接着部４１の面積の合計よりも小さい。
【００５８】
また本実施形態では、互いにかしめられている電磁鋼板４０は、接着されていない。言い換えると、互いにかしめられている電磁鋼板４０の間には、接着部４１が設けられていない。
さらに本実施形態では、互いに接着されている電磁鋼板４０は、かしめられていない。言い換えると、互いに接着されている電磁鋼板４０では、凸部Ｃ１１および凹部Ｃ１２が嵌め合わされていない。すなわち、互いに接着されている電磁鋼板４０の相対的な変位の規制が、少なくとも凸部Ｃ１１および凹部Ｃ１２の嵌め合いよっては実現されていない。
【００５９】
かしめによる接合は、接着による接合に比べて、寸法精度を高めることができる。ここで、積層方向に隣り合う全ての組の電磁鋼板４０同士のうち、一部の組の電磁鋼板４０同士がかしめられている。したがって、ステータコア２１のうち、これらの一部の組によって形成される部分の形状の精度を高めることができる。結果として、ステータコア２１の外形状の精度を高めることができる。よって、ステータコア２１の取り扱い性を確保することができる。例えば、ステータコア２１に巻線を巻き回す場合であっても、精度良く巻き回すこと等ができる。
本実施形態では、周方向に隣り合うティース部２３間のスロットに巻線を通すときに、前述した取り扱い性が確保されているという作用効果が顕著に奏功される。すなわち、スロットの寸法精度が高められると、巻線を設計通りにティース部２３に巻き回し易くすることができる。これにより、スロットにおける巻線占積率を高めることができる。結果として、スロット内の電気装荷を高めることができる。
【００６０】
しかしながら、かしめによる接合は、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０間において短絡電流（迷走電流）を発生させるおそれがある。ここで、積層方向に隣り合う全ての組の電磁鋼板４０同士のうち、前記一部の組を除く残りの組の電磁鋼板４０同士が接着されている。したがって、これらの残りの組の電磁鋼板４０同士の間では、迷走電流の発生を抑制することができる。その結果、ステータコア２１の磁気特性を向上させることができる。
【００６１】
複数の電磁鋼板４０が、積層方向に１組以上おき（本実施形態では１組おき）に接着されている。したがって、接着により接合される電磁鋼板４０が、ステータコア２１において積層方向の一部分に局所的に集中することを抑えることができる。言い換えると、接着により接合される電磁鋼板４０を積層方向に分散させることができる。その結果、ステータコア２１の外形状の精度を一層高めることができる。
【００６２】
ところで、ステータコア２１にも、一般的な物品と同様に固有の共振周波数がある。ステータコア２１の共振周波数が低いと、一般的な振動が入力されたときに共振が生じ易い。そのため、ステータコア２１の共振周波数は高いことが好ましい。
ここで複数の電磁鋼板４０が、積層方向にＮ組おきに接着されている場合、ステータコア２１の共振周波数は、Ｎに依存する傾向にある。
すなわち、Ｎ組おきに接着されている場合、積層方向に隣り合う接着部４１の間に、（Ｎ＋１）枚の電磁鋼板４０が配置され、かつ、これらの電磁鋼板４０が互いにかしめられている。接着部４１による接合強度が、かしめによる接合強度よりも低い場合、前記（Ｎ＋１）枚の電磁鋼板４０が、接着部４１を起点として一体的に挙動し易くなる。言い換えると、前記（Ｎ＋１）枚の電磁鋼板４０が１つのブロックであるかのように挙動する。このようなステータコア２１において、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に等間隔をあけてＮ組おきに接着されている場合、ステータコア２１の共振周波数は、Ｎの約数に影響を受ける。また、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に互いに異なるＮ１組おき、Ｎ２組おき、…に接着されている場合、ステータコア２１の共振周波数は、Ｎ１、Ｎ２…についての最小公倍数に影響を受ける。前記の約数や前記最小公倍数が大きいほど、ステータコア２１の共振周波数は高くなる。
【００６３】
複数の電磁鋼板４０が、積層方向に素数組おき（本実施形態では１組おき）に接着されている。そのため、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に等間隔をあけてＮ組おき（ただし、Ｎは素数）に接着されている場合であっても、Ｎが素数であり、前記の約数を大きくすることができる。さらに、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に互いに異なるＮ１組おき、Ｎ２組おき、…に接着されている場合においても、Ｎ１、Ｎ２…についての最小公倍数を大きくすることができる。したがって、ステータコア２１の共振周波数を高くすることができる。その結果、例えば、共振周波数を可聴域より高い周波数とすることができる。これにより、例えば本実施形態のように、このステータコア２１を電動機に適用した場合などにおいても、共振による騒音の発生を抑制することができる。
【００６４】
図１０に示すような変形例では、複数の電磁鋼板４０で、積層方向に互いに異なる組数おきに接着されている部分が混在している。そのため、複数の電磁鋼板４０が、積層方向に互いに異なるＮ１組おき、Ｎ２組おき、…に接着されているとしたときに、Ｎ１、Ｎ２…についての最小公倍数を大きくすることができる。したがって、ステータコア２１の共振周波数を、それらの組数についての最小公倍数に応じて高くすることができる。これにより、共振による騒音の発生を一層抑制することができる。
なおこのような作用効果は、上記実施例のように、積層方向に互いに異なる素数組おきに接着されている場合に顕著に奏功される。すなわち、この場合には前記最小公倍数を大きくすることができる。
【００６５】
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。
【００６６】
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２３の周方向と径方向の寸法比率、ティース部２３とコアバック部２２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。
【００６７】
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。
【００６８】
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ず、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が、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が、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が、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が、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。
【００６９】
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が、ロータコアに適用することも可能である。
【００７０】
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り、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【００７１】
次に、上記した作用効果を検証する検証試験を実施した。なお本検証試験は、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。
検証試験として、第１の検証試験と、第２の検証試験と、を実施した。
【００７２】
（第１の検証試験）
第１の検証試験では、かしめと接着とが混合されることに基づく作用効果について検証した。
この検証試験では、比較例１、２のステータ、実施例１〜３のステータについてシミュレーションを実施した。
【００７３】
比較例１、２のステータ、実施例１〜３のステータのいずれについても共通して、上記図１から図６に示す実施形態に係るステータ２０を基本構造とし、このステータ２０に対して以下の点を変更した。すなわち、電磁鋼板の板厚を０．２０ｍｍとし、積層コアの積厚を５０ｍｍとし、電磁鋼板の枚数を２５０枚とした。
【００７４】
その上で、比較例１のステータでは、２５０枚の電磁鋼板を全層、かしめにより接合した。比較例２のステータでは、２５０枚の電磁鋼板を全層、接着により接合した。実施例１のステータでは、２５０枚の電磁鋼板を、積層方向に１組おきに接着により接合し、残りをかしめにより接合した（接着とかしめとにより交互に接合した）。実施例２のステータでは、２５０枚の電磁鋼板を、積層方向に２組おきに接着により接合し、残りをかしめにより接合した。実施例３のステータでは、２５０枚の電磁鋼板のうち、積層方向の片側１２５枚を接着により接合し、残りの１２５枚をかしめにより接合した。
【００７５】
比較例１、２、実施例１〜３のステータそれぞれについて、電磁鋼板１枚当たりの鉄損と、ステータコアとしての寸法精度を確認した。鉄損は上記ソフトウェアを利用したシミュレーションにより算出した。寸法精度は、各例において５台のステータコアを製造した場合における狙い寸法からのずれの大きさで評価した。
【００７６】
結果を以下の表１に示す。
【００７７】
【表１】
2020129924.tif 000003
【００７８】
以上から、例えば、実施例１では、比較例１に比べて、８．８％（＝（２５．２−２３．４）／２５．２）の鉄損の改善がみられる等、実施例１〜３では、比較例１に比べていずれも鉄損が改善され、迷走電流の発生も軽微であることが確認された。その上、実施例１〜３では、寸法精度について、比較例２に比べて優れているという結果が得られた。
【００７９】
（第２の検証試験）
第２の検証試験では、接着間隔と共振との関係について検証した。
この検証試験では、実施例１１〜２１のステータについてシミュレーションを実施した。
【００８０】
実施例１１〜２１のステータのいずれについても共通して、上記図１から図６に示す実施形態に係るステータ２０を基本構造とし、このステータ２０に対して以下点を変更した。すなわち、電磁鋼板の板厚を０．２０ｍｍとし、積層コアの積厚を５０ｍｍとし、電磁鋼板の枚数を２５０枚とした。
【００８１】
その上で、各実施例１１〜１９のステータを、以下のように設定した。
実施例１１のステータでは、２５０枚の電磁鋼板を、積層方向に１組おきに接着により接合し、残りをかしめにより接合した（接着とかしめとにより交互に接合した）。
実施例１２のステータでは、２５０枚の電磁鋼板を、積層方向に２組おきに接着により接合し、残りをかしめにより接合した。
実施例１３〜１９のステータも同様に、２５０枚の電磁鋼板を、積層方向に３組おき、４組おき、・・・、９組おきと、接着による接合する間隔を、実施例の番号の増加に伴い１組ずつ増やしていった。
【００８２】
また実施例２０、２１のステータは、以下のように設定した。
実施例２０のステータでは、２５０枚の電磁鋼板において、積層方向に３組おきに接着した部分と、積層方向に５組おきに接着した部分と、を混在させた上で、接着されていない組をかしめにより接合した。
実施例２１のステータでは、２５０枚の電磁鋼板において、積層方向に３組おきに接着した部分と、積層方向に５組おきに接着した部分と、積層方向に７組おきに接着した部分と、を混在させた上で、接着されていない組をかしめにより接合した。
【００８３】
これらの実施例１１〜１９のステータについて、共振時に可聴域の振動が発生するか否かについて確認した。
【００８４】
結果を以下の表２に示す。
【００８５】
【表２】
2020129924.tif 000004
【００８６】
以上から、実施例１１、１２、１３、１５、１７のステータ（複数の電磁鋼板において積層方向に素数組おきに接着されているステータ）では、可聴域の振動が弱いことが確認された。
さらに、実施例２０、２１のステータ（複数の電磁鋼板において、積層方向に互いに異なる素数組おきに接着されている部分が混在しているステータ）では、可聴域の振動が極めて弱いことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、外形状の寸法精度を確保しつつ、磁気特性を向上させることができる。よって、産業上の利用可能性は大である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  回転電機
２１  ステータコア（積層コア）
２２  コアバック部
２３  ティース部
４０  電磁鋼板
【図１】
2020129924.tif 000005
【図２】
2020129924.tif 000006
【図３】
2020129924.tif 000007
【図４】
2020129924.tif 000008
【図５】
2020129924.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2020129924.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2020129924.tif 000014
【国際調査報告】
2020129924.tif 000015
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