(57)【要約】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と、コアバック部から径方向に向けて突出するとともに、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、コアバック部におけるティース部に対応する部分にカシメ部が設けられ、ティース部に接着部が設けられる。
2020129937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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と、前記コアバック部から径方向に向けて突出するとともに、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、
前記コアバック部における前記ティース部に対応する部分にカシメ部が設けられ、
前記ティース部に接着部が設けられる、積層コア。
【請求項２】
前記ティース部は、前記接着部が設けられる第１のティース部と、前記接着部が設けられない第２のティース部と、を有する、請求項１に記載の積層コア。
【請求項３】
前記第１のティース部と前記第２のティース部とが周方向に交互に配置される、請求項２に記載の積層コア。
【請求項４】
前記第１のティース部に対応する前記コアバック部に前記カシメ部が設けられる、請求項２または３に記載の積層コア。
【請求項５】
前記第２のティース部に対応する前記コアバック部に前記カシメ部が設けられる、請求項２または３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１〜７のいずれか１項に記載の積層コア。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか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２０１８−２３５８６２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、接着層により接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００６−３５３００１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、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、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、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と、前記コアバック部から径方向に向けて突出するとともに、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、前記コアバック部における前記ティース部に対応する部分にカシメ部が設けられ、前記ティース部に接着部が設けられる積層コアである。
一般的に、コアバック部におけるティース部に対応しない領域（隣り合うティース部間の領域）は、磁束の通り道である。この構成によれば、コアバック部におけるティース部に対応する部分にカシメ部を設けることで、この磁束の通り道にカシメ部を設けた場合よりも、磁気回路を阻害し難くなる。すなわち、コアバック部におけるティース部に対応する部分では、ティース部において発生した磁束（磁気回路）が、周方向に沿って両側に向けて分岐する。そのため、この部分に設けられたカシメ部は、磁気回路に影響を与え難い。結果的に、ステータ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。【０００７】
（２）前記（１）に記載の積層コアでは、前記ティース部は、前記接着部が設けられる第１のティース部と、前記接着部が設けられない第２のティース部と、を有していてもよい。
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。
この構成によれば、接着部は第１のティース部には設けられるが、第２のティース部には設けられない。このため、接着剤の硬化による歪は、第２のティース部には生じない。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。【０００８】
仮に、全てのティース部同士を接着固定すると、全てのティース部に設けた接着剤により歪が生じる。全てのティース部に歪が生じると、ステータコア内に発生する鉄損の増大が懸念される。このため、一部のティース部のみ接着固定する。これにより、ステータコア全体に生じる歪をより小さくすることができる。【０００９】
さらに、接着部が設けられる第１のティース部では、この第１のティース部が接着されるため、この第１のティース部に浮き上がりが発生しない。仮に、浮き上がっているティース部に巻き線を巻き回すと、巻き線により浮き上がっているティース部が変形し、巻き線によりこのティース部に応力が加えられる。このため、この第１のティース部に巻き線による応力が加えられ、この応力が磁場に影響するのを抑制することができる。ただし、接着部により第１のティース部に圧縮応力が生じる。
一方で、接着部が設けられない第２のティース部では、前記圧縮応力が生じない。ただし、第２のティース部では浮き上がりが発生するため、巻き線による応力が加えられる。
この構成によれば、ティース部は第１のティース部および第２のティース部を有する。このため、前記圧縮応力および前記巻き線による応力を、バランスを取りながら抑えることができる。従って、磁気特性をさらに向上させた、高性能な積層コアを提供することができる。【００１０】
（３）前記（２）に記載の積層コアでは、前記第１のティース部と前記第２のティース部とが周方向に交互に配置されてもよい。
この構成によれば、圧縮応力が付与されるが巻き線による応力が抑えられる第１のティース部と、圧縮応力が生じないが巻き線による応力が加えられる第２のティース部と、を交互に配置する。従って、両応力をバランス良く抑えることができる。【００１１】
（４）前記（２）または（３）に記載の積層コアでは、前記第１のティース部に対応する前記コアバック部に前記カシメ部が設けられていてもよい。
一般的に、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。
仮に、全てのティース部に対応するコアバック部にカシメ部を設けると、積層コア内に発生する鉄損の増大が懸念される。このため、一部のティース部である第１のティース部に対応するコアバック部のみに、カシメ部を設ける。これにより、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。【００１２】
（５）前記（２）または（３）に記載の積層コアでは、前記第２のティース部に対応する前記コアバック部に前記カシメ部が設けられていてもよい。
仮に、全てのティース部に対応するコアバック部にカシメ部を設けると、積層コア内に発生する鉄損の増大が懸念される。このため、一部のティース部である第２のティース部に対応するコアバック部のみに、カシメ部を設ける。これにより、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。【００１３】
（６）前記（１）〜（５）のいずれか１項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。【００１４】
（７）前記（１）〜（６）のいずれか１項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。【００１５】
（８）前記（１）〜（７）のいずれか１項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。【００１６】
（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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁気特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】本発明の第一の実施形態に係る積層コアの側面図である。
【図４】本発明の第一の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。
【図５】本発明の第二の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。
【図６】本発明の第三の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。
【図７】本発明の第四の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。
【図８】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。
【図９】比較例の積層コアの鉄損を１とした場合、実施例１〜実施例４の積層コアの鉄損の相対値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
例えば、ティース部２３は、平面視において矩形状である。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図４に示すように、電磁鋼板４０のコアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分２４に、カシメ部２５が設けられている。ティース部２３の接着される面（図４に示す表面２３ａ）に、接着部４１が設けられている。コアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分２４とは、積層方向に見た平面視において、コアバック部２２における、ティース部２３の両側縁を径方向外側に延長した一対の基準線に挟まれる部分のことである。一対の基準線は、それぞれ径方向に沿って延びている。コアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分２４にカシメ部２５が設けられているとは、各カシメ部２５が、各カシメ部２５の全体がコアバック部２２における前記一対の基準線に挟まれる部分の内側に位置するように設けられていることを意味する。ティース部２３は、上記の通り、コアバック部２２から径方向に向けて突出する部分のことである。図４では、全てのティース部２３に接着部４１が設けられている。接着部４１は、ティース部２３の中央部に配置されている。
【００３２】
カシメ部２５および接着部４１は、径方向に延びる仮想の同一直線上に配置されている。カシメ部２５および接着部４１は、周方向に沿ってティース部２３の中央に対応する位置に配置されている。カシメ部２５は、コアバック部２２における径方向の中央に配置されている。
カシメ部２５は、コアバック部２２の外周縁の近傍に配置されていることが好ましい。ここで言うコアバック部２２の外周縁の近傍とは、コアバック部２２の径方向外側の端から、コアバック部２２の径方向の長さの３０％の範囲のことを意味する。
【００３３】
図５に示すように、電磁鋼板４０のコアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分２４において、周方向にティース部２３の１つおきにカシメ部２５が設けられていてもよい。
【００３４】
図６に示すように、電磁鋼板４０のティース部２３は、接着部４１が設けられる第１のティース部２３Ａと、接着部４１が設けられない第２のティース部２３Ｂと、を有していてもよい。また、図６に示すように、第１のティース部２３Ａと第２のティース部２３Ｂとが周方向に交互に配置されていてもよい。
さらに、図６に示すように、第１のティース部２３Ａに対応するコアバック部（コアバック部２２における、第１のティース部２３Ａの径方向外側に位置する部分。以下、「第１のコアバック部」という。）２４Ａにカシメ部２５が設けられていてもよい。この場合、第１のコアバック部２４Ａに、１つのカシメ部２５の全体が設けられてもよい。一般的に、コアバック部におけるティース部に対応しない領域は、磁束の通り道である。磁束の通り道ではない第１のコアバック部２４Ａに１つのカシメ部２５の全体を設けることで、カシメ部２５が磁気回路をより阻害し難くすることができる。
また、第１のコアバック部２４Ａにおける外周縁や、第１のコアバック部２４Ａにおける周方向の中心に、カシメ部２５が設けられてもよい。
【００３５】
図７に示すように、電磁鋼板４０のティース部２３は、接着部４１が設けられる第１のティース部２３Ａと、接着部４１が設けられない第２のティース部２３Ｂと、を有していてもよい。また、図７に示すように、第１のティース部２３Ａと第２のティース部２３Ｂとが周方向に交互に配置されていてもよい。
さらに、図７に示すように、第２のティース部２３Ｂに対応するコアバック部（以下、「第２のコアバック部」という。）２４Ｂにカシメ部２５が設けられていてもよい。この場合、第２のコアバック部２４Ｂに、１つのカシメ部２５の全体が設けられてもよい。磁束の通り道ではない第２のコアバック部２４Ｂに１つのカシメ部２５の全体を設けることで、カシメ部２５が磁気回路をより阻害し難くすることができる。
また、第２のコアバック部２４Ｂにおける外周縁や、第２のコアバック部２４Ｂにおける周方向の中心に、カシメ部２５が設けられてもよい。
【００３６】
複数の接着部４１は、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士を接着する。
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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を介して積層されていてもよい。
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。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）では、電磁鋼板４０のコアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分にカシメ部２５が設けられる。ティース部２３に、接着部４１が設けられる。積層方向に隣り合う電磁鋼板４０のティース部２３同士は、部分的に接着される。
一般的に、コアバック部におけるティース部に対応しない領域（隣り合うティース部間の領域）は、磁束の通り道である。従って、本実施形態のステータコア２１のようにコアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分にカシメ部を２５設けることで、この磁束の通り道にカシメ部２５を設けた場合よりも、磁気回路を阻害し難くなる。すなわち、コアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分では、ティース部２３において発生した磁束（磁気回路）が、周方向に沿って両側に向けて分岐する。そのため、この部分に設けられたカシメ部２５は、磁気回路に影響を与え難い。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。
【００４６】
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。
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のティース部２３は、接着部４１が設けられる第１のティース部２３Ａと、接着部４１が設けられない第２のティース部２３Ｂと、を有する。このため、接着剤の硬化による歪は、第２のティース部２３Ｂには生じない。これにより、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。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。
【００４７】
仮に、全てのティース部２３同士を接着固定すると、全てのティース部２３に設けた接着剤により歪が生じる。全てのティース部２３に歪が生じると、ステータコア２１内に発生する鉄損の増大が懸念される。このため、一部のティース部２３のみ接着固定する。従って、積層方向に隣り合う電磁鋼板４０同士を固定す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全体に生じる歪をより小さくすることができる。
【００４８】
さらに、接着部４１が設けられる第１のティース部２３Ａでは、この第１のティース部２３Ａが接着されるため、この第１のティース部２３Ａに浮き上がりが発生しない。仮に、浮き上がっているティース部に巻き線を巻き回すと、巻き線により浮き上がっているティース部が変形し、巻き線によりこのティース部に応力が加えられる。このため、この第１のティース部２３Ａに巻き線による応力が加えられ、この応力が磁場に影響するのを抑制することができる。ただし、接着部４１により第１のティース部２３Ａに圧縮応力が生じる。
一方で、接着部４１が設けられない第２のティース部２３Ｂでは、前記圧縮応力が生じない。ただし、第２のティース部２３Ｂでは浮き上がりが発生するため、巻き線による応力が加えられる。
この構成によれば、ティース部２３は第１のティース部２３Ａおよび第２のティース部２３Ｂを有する。このため、前記圧縮応力および前記巻き線による応力を、バランスを取りながら抑えることができる。従って、磁気特性をさらに向上させた、高性能なステータコア２１を提供することができる。
【００４９】
本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、第１のティース部２３Ａと第２のティース部２３Ｂとが周方向に交互に配置されている。
この構成によれば、圧縮応力が付与されるが巻き線による応力が抑えられる第１のティース部２３Ａと、圧縮応力が生じないが巻き線による応力が加えられる第２のティース部２３Ｂと、を交互に配置する。従って、両応力をバランス良く抑えることができる。
【００５０】
本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、第１のティース部２３Ａに対応する第１のコアバック部２４Ａにカシメ部２５を設ける。
仮に、全てのティース部２３に対応するコアバック部２２にカシメ部２５を設けると、ステータコア２１内に発生する鉄損の増大が懸念される。このため、一部のティース部２３である第１のティース部２３Ａに対応する第１のコアバック部２４Ａのみに、カシメ部２５を設ける。従って、固定部の面積が少なくなる。これにより、ステータコア２１全体に生じる歪をより小さくすることができる。
【００５１】
本実施形態に係るステータコア２１（積層コア）において、第２のティース部２３Ｂに対応する第２のコアバック部２４Ｂにカシメ部２５を設ける。
仮に、全てのティース部２３に対応するコアバック部２２にカシメ部２５を設けると、ステータコア２１内に発生する鉄損の増大が懸念される。このため、一部のティース部２３である第２のティース部２３Ｂに対応する第２のコアバック部２４Ｂのみに、カシメ部２５を設ける。従って、固定部の面積が少なくなる。これにより、ステータコア２１全体に生じる歪をより小さくすることができる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【実施例】
【００５９】
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。【００６０】
［実施例１］
図４に示すように、電磁鋼板４０のコアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分２４にカシメ部２５を設けた。さらに、ティース部２３の表面２３ａに接着部４１を設けた。カシメ部２５および接着部４１を設けた複数の電磁鋼板４０を積層し、積層コアを構成した。
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。【００６１】
［実施例２］
図５に示すように、電磁鋼板４０のコアバック部２２におけるティース部２３に対応する部分２４において、周方向にティース部２３の１つおきにカシメ部２５を設けた。この点以外は、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。【００６２】
［実施例３］
図６に示すように、電磁鋼板４０のティース部２３を、接着部４１が設けられる第１のティース部２３Ａと、接着部４１が設けられない第２のティース部２３Ｂと、を有するものとした。また、第１のティース部２３Ａと第２のティース部２３Ｂとを周方向に交互に配置した。さらに、第１のティース部２３Ａに対応する第１のコアバック部２４Ａにカシメ部２５を設けた。
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。【００６３】
［実施例４］
図７に示すように、電磁鋼板４０のティース部２３を、接着部４１が設けられる第１のティース部２３Ａと、接着部４１が設けられない第２のティース部２３Ｂと、を有するものとした。また、第１のティース部２３Ａと第２のティース部２３Ｂとを周方向に交互に配置した。さらに、第２のティース部２３Ｂに対応する第２のコアバック部２４Ｂにカシメ部２５を設けた。
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。【００６４】
［比較例］
図８に示すように、電磁鋼板４０のコアバック部２２におけるティース部２３に対応しない部分２６に、カシメ部２５を設けた。ティース部２３の表面２３ａに、接着部４１を設けた。これらの点以外は、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。なお、コアバック部２２におけるティース部２３に対応しない部分２６とは、コアバック部２２における、ティース部２３の径方向外側でない部分のことである。【００６５】
［鉄損の評価］
実施例１〜実施例４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〜実施例４の積層コアの鉄損の相対値を図９に示す。
図９の結果から、電磁鋼板４０の板厚によらず、実施例１〜実施例４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〜実施例４の積層コアは、コアバック部におけるティース部に対応する部分にカシメ部を設けることにより、カシメ部が磁気回路に影響を与え難くなることが分かった。そして、積層コア内に発生する損失を低減でき、積層コアの磁気特性を向上させることができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
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
２３Ａ  第１のティース部
２３Ｂ  第２のティース部
２５  カシメ部
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
５０  ケース
６０  回転軸
【図１】
2020129937.tif 000003
【図２】
2020129937.tif 000004
【図３】
2020129937.tif 000005
【図４】
2020129937.tif 000006
【図５】
2020129937.tif 000007
【図６】
2020129937.tif 000008
【図７】
2020129937.tif 000009
【図８】
2020129937.tif 000010
【図９】
2020129937.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月3日(2020.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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と、前記コアバック部から径方向に向けて突出するとともに、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、
前記コアバック部における前記ティース部に対応する部分にカシメ部が設けられ、
前記ティース部に接着部が設けられ、
前記ティース部は、前記接着部が設けられる第１のティース部と、前記接着部が設けられない第２のティース部と、を有する、積層コア。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記第１のティース部と前記第２のティース部とが周方向に交互に配置される、請求項１に記載の積層コア。
【請求項４】
前記第１のティース部に対応する前記コアバック部に前記カシメ部が設けられる、請求項３に記載の積層コア。
【請求項５】
前記第２のティース部に対応する前記コアバック部に前記カシメ部が設けられる、請求項３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、及び３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、及び３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、及び３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、及び３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。
【国際調査報告】
2020129937.tif 000012
2020129937.tif 000013
2020129937.tif 000014
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