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JP7595407B2 - Laminated core and rotating electrical machine - Google Patents
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JP7595407B2 - Laminated core and rotating electrical machine - Google Patents

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Description

本発明は、積層コア及び回転電機に関する。 The present invention relates to a laminated core and a rotating electric machine.

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されている。 Conventionally, laminated cores such as those described in the following Patent Document 1 have been known. In this laminated core, adjacent electromagnetic steel sheets in the lamination direction are bonded together.

特開2011-023523号公報JP 2011-023523 A

前記従来の積層コアには、磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上させることについて改善の余地がある。 The conventional laminated core has room for improvement in terms of improving the laminate fixing strength without degrading the magnetic properties.

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、積層コアの磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上させることを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to improve the laminate fixing strength without degrading the magnetic properties of the laminated core.

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]互いに積層され、両面が絶縁被膜により被覆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設けられ、前記電磁鋼板同士をそれぞれ接着する接着部と、前記電磁鋼板同士がそれぞれ溶接された溶接部と、を備え、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、前記ティース部に接着剤による前記接着部が設けられ、前記コアバック部に溶接による前記溶接部が設けられ、溶接による前記溶接部が、前記コアバック部の外周縁に沿って設けられ、前記ティース部は、前記接着部のみによって接合されている、積層コア。
[2]前記ティース部に接着剤による前記接着部と、前記コアバック部に溶接による前記溶接部のみを有する、[1]に記載の積層コア。
[3]前記接着部が、平均直径3~7mmの点状である、[1]又は[2]に記載の積層コア。
[4]前記接着部による前記電磁鋼板の接着面積率が、1~40%である、[1]~[3]のいずれか一項に記載の積層コア。
[5]前記電磁鋼板のアルミニウム含有量が0.001~2.0質量%である、[1]~[4]のいずれか一項に記載の積層コア。
[6][1]~[5]のいずれか一項に記載の積層コアを備える、回転電機。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
[1] A laminated core comprising: a plurality of electromagnetic steel sheets stacked on top of each other and coated on both sides with an insulating coating; adhesive portions provided between adjacent electromagnetic steel sheets in the stacking direction and bonding the electromagnetic steel sheets together; and welded portions at which the electromagnetic steel sheets are welded together, wherein the electromagnetic steel sheets comprise an annular core back portion and a plurality of teeth portions protruding radially from the core back portion and arranged at intervals in the circumferential direction of the core back portion, wherein the adhesive portions are provided on the teeth portions and the welded portions are provided on the core back portion by welding, the welded portions are provided along the outer circumferential edge of the core back portion , and the teeth portions are joined only by the adhesive portions .
[2] A laminated core as described in [1], having only the adhesive portion formed by adhesive on the teeth portion and the weld portion formed by welding on the core back portion.
[3] The laminated core according to [1] or [2], wherein the adhesive portions are dot-shaped with an average diameter of 3 to 7 mm.
[4] The laminated core according to any one of [1] to [3], wherein the adhesive area ratio of the electromagnetic steel sheets by the adhesive joint is 1 to 40%.
[5] The laminated core according to any one of [1] to [4], wherein the aluminum content of the electromagnetic steel sheets is 0.001 to 2.0 mass %.
[6] A rotating electric machine comprising the laminated core according to any one of [1] to [5].

本発明によれば、積層コアの磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the laminate fixing strength without degrading the magnetic properties of the laminated core.

本発明の一実施形態に係る積層コアを備えた回転電機の平面図である。1 is a plan view of a rotating electrical machine including a laminated core according to an embodiment of the present invention; 図1に示す積層コアの側面図である。FIG. 2 is a side view of the laminated core shown in FIG. 本発明の一実施形態に係る積層コアにおいて、電磁鋼板の第1面の部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of a first surface of an electromagnetic steel sheet in a laminated core according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る積層コアにおいて、電磁鋼板の第1面の部分平面図である。FIG. 4 is a partial plan view of a first surface of an electromagnetic steel sheet in a laminated core according to another embodiment of the present invention.

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る積層コアと、この積層コアを備えた回転電機とについて説明する。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、電気自動車等に好適に採用される。 The following describes a laminated core according to one embodiment of the present invention and a rotating electric machine equipped with this laminated core, with reference to the drawings. In this embodiment, the rotating electric machine is described using an electric motor, specifically an AC motor, more specifically a synchronous motor, and even more specifically a permanent magnet field type electric motor, as an example. This type of electric motor is suitable for use in electric vehicles, for example.

図1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、極数やスロット数、相数等は適宜変更することができる。
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。
1 , the rotating electric machine 10 includes a stator 20, a rotor 30, a case 50, and a rotating shaft 60. The stator 20 and the rotor 30 are housed in the case 50. The stator 20 is fixed to the case 50.
In this embodiment, an inner rotor type rotating electric machine 10 is used in which the rotor 30 is located inside the stator 20. However, an outer rotor type rotating electric machine 10 in which the rotor 30 is located outside the stator 20 may also be used. Also, in this embodiment, the rotating electric machine 10 is a three-phase AC motor with 12 poles and 18 slots. However, the number of poles, the number of slots, the number of phases, etc. can be changed as appropriate.
The rotating electric machine 10 can rotate at a rotation speed of 1000 rpm by applying an excitation current of, for example, 10 A effective value and a frequency of 100 Hz to each phase.

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3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(又はコアバック部22)の中心軸線O方向を軸方向といい、ステータコア21(又はコアバック部22)の径方向(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(又はコアバック部22)の周方向(の中心軸線O周りに周回する方向)を周方向という。
The stator 20 includes a stator core 21 and a winding (not shown).
The stator core 21 includes an annular core back portion 22 and a plurality of teeth portions 23. The core back portion 22 is an area surrounded by an outer peripheral edge 22a of the core back portion and an inner peripheral edge 22b of the core back portion (indicated by a broken line in FIG. 3). Hereinafter, the direction of the central axis O of the stator core 21 (or the core back portion 22) is referred to as the axial direction, the radial direction of the stator core 21 (or the core back portion 22) (the direction perpendicular to the central axis O) is referred to as the radial direction, and the circumferential direction of the stator core 21 (or the core back portion 22) (the direction going around the central axis O) is referred to as the circumferential direction.

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。複数のティース部23の間隔には、略台形状のスロット24が放射状に18個形成されている。
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。
The core back portion 22 is formed in an annular shape when viewed in a plan view of the stator 20 in the axial direction.
The multiple teeth portions 23 protrude radially inward from the core back portion 22 (toward the central axis O of the core back portion 22 along the radial direction). The multiple teeth portions 23 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. In this embodiment, 18 teeth portions 23 are provided at central angle intervals of 20 degrees around the central axis O. The multiple teeth portions 23 are formed to have the same shape and size as one another. Eighteen approximately trapezoidal slots 24 are formed radially between the multiple teeth portions 23.
The winding is wound around the teeth portion 23. The winding may be a concentrated winding or a distributed winding.

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。
The rotor 30 is disposed radially inward of the stator 20 (the stator core 21). The rotor 30 includes a rotor core 31 and a plurality of permanent magnets 32.
The rotor core 31 is formed in an annular (circular) shape and is disposed coaxially with the stator 20. The rotating shaft 60 is disposed within the rotor core 31. The rotating shaft 60 is fixed to the rotor core 31.
The permanent magnets 32 are fixed to the rotor core 31. In this embodiment, a pair of the permanent magnets 32 form one magnetic pole. The pairs of the permanent magnets 32 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. In this embodiment, 12 pairs of the permanent magnets 32 (total of 24 magnets) are provided at central angle intervals of 30 degrees around the central axis O.

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。 In this embodiment, an embedded magnet motor is used as the permanent magnet field type motor. The rotor core 31 is formed with a plurality of through holes 33 that pass through the rotor core 31 in the axial direction. The plurality of through holes 33 are provided corresponding to a plurality of permanent magnets 32. Each permanent magnet 32 is fixed to the rotor core 31 while being disposed in the corresponding through hole 33. Each permanent magnet 32 can be fixed to the rotor core 31, for example, by bonding the outer surface of the permanent magnet 32 to the inner surface of the through hole 33 with an adhesive. Note that a surface magnet motor may be used as the permanent magnet field type motor instead of the embedded magnet motor.

ステータコア21及びロータコア31は、いずれも積層コアである。図2に示すように、ステータ20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。ステータ20の外周面には、溶接部42が形成されている。溶接部42は、積層方向に隣り合う電磁鋼板40同士をそれぞれ接合している。
なおステータコア21及びロータコア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、及びロータコア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。
Both the stator core 21 and the rotor core 31 are laminated cores. As shown in Fig. 2, the stator 20 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 40. Welded portions 42 are formed on the outer circumferential surface of the stator 20. The welded portions 42 join the electromagnetic steel sheets 40 adjacent to each other in the lamination direction.
The lamination thickness of each of the stator core 21 and the rotor core 31 is, for example, 50.0 mm. The outer diameter of the stator core 21 is, for example, 250.0 mm. The inner diameter of the stator core 21 is, for example, 165.0 mm. The outer diameter of the rotor core 31 is, for example, 163.0 mm. The inner diameter of the rotor core 31 is, for example, 30.0 mm. However, these values are merely examples, and the lamination thickness, outer diameter, and inner diameter of the stator core 21 and the lamination thickness, outer diameter, and inner diameter of the rotor core 31 are not limited to these values. Here, the inner diameter of the stator core 21 is based on the tip portions of the teeth portions 23 of the stator core 21. The inner diameter of the stator core 21 is the diameter of an imaginary circle inscribed in the tips of all the teeth portions 23.

ステータコア21及びロータコア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は、元素として炭素(C)、ケイ素(Si)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、リン(P)、硫黄(S)、窒素(N)、スズ(Sn)を含有し、残部が鉄(Fe)及び不純物からなる。不純物とは、原材料に含まれる成分、又は、製造の過程で混入する成分であって、意図的に鋼板に含有させたものではない成分を指す。
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.
The electrical steel sheet 40 contains the elements carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), aluminum (Al), phosphorus (P), sulfur (S), nitrogen (N), and tin (Sn), with the remainder being iron (Fe) and impurities. The impurities refer to components contained in raw materials or components mixed in during the manufacturing process, but not intentionally contained in the steel sheet.

電磁鋼板40の炭素の含有量(C含有量ともいう。)は、電磁鋼板40の質量に対して、0超0.01質量%以下が好ましい。
電磁鋼板40のケイ素の含有量(Si含有量ともいう。)は、電磁鋼板40の質量に対して、2.0~4.0質量%が好ましい。
電磁鋼板40のマンガンの含有量(Mn含有量ともいう。)は、電磁鋼板40の質量に対して、0.1~4.0質量%が好ましい。
電磁鋼板40のアルミニウムの含有量(Al含有量ともいう。)については、後述する。
電磁鋼板40のリンの含有量(P含有量ともいう。)は、電磁鋼板40の質量に対して、0超0.2質量%以下が好ましい。
電磁鋼板40の硫黄の含有量(S含有量ともいう。)は、電磁鋼板40の質量に対して、0超0.006質量%以下が好ましい。
電磁鋼板40の窒素の含有量(N含有量ともいう。)は、電磁鋼板40の質量に対して、0超0.005質量%以下が好ましい。
電磁鋼板40のスズの含有量(Sn含有量ともいう。)は、電磁鋼板40の質量に対して、0超0.10質量%以下が好ましい。
The carbon content (also referred to as C content) of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably more than 0 and 0.01 mass % or less with respect to the mass of the electromagnetic steel sheet 40 .
The silicon content (also referred to as the Si content) of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably 2.0 to 4.0 mass % relative to the mass of the electromagnetic steel sheet 40 .
The manganese content (also referred to as Mn content) of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably 0.1 to 4.0 mass % relative to the mass of the electromagnetic steel sheet 40 .
The aluminum content (also referred to as the Al content) of the electromagnetic steel sheets 40 will be described later.
The phosphorus content (also referred to as the P content) of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably more than 0 and 0.2 mass % or less, relative to the mass of the electromagnetic steel sheet 40 .
The sulfur content (also referred to as S content) of the electrical steel sheet 40 is preferably more than 0 and 0.006 mass % or less, relative to the mass of the electrical steel sheet 40 .
The nitrogen content (also referred to as N content) of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably more than 0 and 0.005 mass % or less, relative to the mass of the electromagnetic steel sheet 40 .
The tin content (also referred to as Sn content) of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably more than 0 and 0.10 mass % or less, relative to the mass of the electromagnetic steel sheet 40 .

電磁鋼板40のAl含有量は、電磁鋼板40の質量に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.01~2.0質量%がより好ましく、0.03~2.0質量%がさらに好ましい。電磁鋼板40のAl含有量が上記下限値以上であると、電磁鋼板40を溶接する際の溶融池の脱酸を促進し、溶接ブローホールの発生を抑制しやすい。このため、溶接のビード幅を広くでき、溶接欠陥の発生を抑制しやすい。電磁鋼板40のAl含有量が上記上限値以下であると、電磁鋼板40の機械強度を向上しやすい。 The Al content of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably 0.001 to 2.0 mass%, more preferably 0.01 to 2.0 mass%, and even more preferably 0.03 to 2.0 mass%, relative to the mass of the electromagnetic steel sheet 40. If the Al content of the electromagnetic steel sheet 40 is equal to or greater than the above lower limit, it promotes deoxidation of the molten pool when welding the electromagnetic steel sheet 40, and makes it easier to suppress the occurrence of welding blowholes. This allows the weld bead width to be widened, making it easier to suppress the occurrence of welding defects. If the Al content of the electromagnetic steel sheet 40 is equal to or less than the above upper limit, it makes it easier to improve the mechanical strength of the electromagnetic steel sheet 40.

電磁鋼板40に含まれる元素の含有量は、一般的な分析方法によって測定できる。例えば、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定できる。C含有量及びS含有量は、燃焼-赤外線吸収法を用いて測定できる。N含有量は、不活性ガス融解-熱伝導度法を用いて測定できる。 The content of elements contained in the electrical steel sheet 40 can be measured by common analytical methods. For example, it can be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry). The C content and S content can be measured using the combustion-infrared absorption method. The N content can be measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method.

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の両面は、絶縁被膜で被覆されている。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、等が適用できる。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、等が挙げられる。有機樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
有機樹脂は、後述する接着剤に含まれる有機樹脂と同じでもよく、異なっていてもよい。
In order to improve the workability of the electromagnetic steel sheet and the iron loss of the laminated core, both sides of the electromagnetic steel sheet 40 are covered with an insulating coating. Examples of the material constituting the insulating coating include (1) an inorganic compound, (2) an organic resin, and (3) a mixture of an inorganic compound and an organic resin. Examples of the inorganic compound include (1) a complex of dichromate and boric acid, and (2) a complex of phosphate and silica. Examples of the organic resin include epoxy resin, acrylic resin, acrylic styrene resin, polyester resin, silicone resin, and fluororesin.
The organic resin may be the same as or different from the organic resin contained in the adhesive described below.

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、0.1μm以上5μm以下が好ましく、0.1μm以上2μm以下がより好ましい。
絶縁被膜の厚さは、例えば、電磁鋼板40を厚さ方向に切断した切断面を顕微鏡等により観察することで測定できる。
In order to ensure the insulating performance between the stacked magnetic steel sheets 40, the thickness of the insulating coating (thickness per one side of the magnetic steel sheets 40) is preferably 0.1 μm or more.
On the other hand, as the insulating coating becomes thicker, the insulating effect becomes saturated. Also, as the insulating coating becomes thicker, the space factor decreases, and the performance as a laminated core decreases. Therefore, it is better for the insulating coating to be thin as long as the insulating performance can be ensured. The thickness of the insulating coating (thickness per one side of the magnetic steel sheet 40) is preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 2 μm or less.
The thickness of the insulating coating can be measured, for example, by observing a cross section obtained by cutting the electromagnetic steel sheet 40 in the thickness direction using a microscope or the like.

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、鉄損の改善効果及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以下が好ましく、0.25mm以下がより好ましく、0.20mm以下がさらに好ましい。
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以下が好ましく、0.10mm以上0.35mm以下がより好ましく、0.10mm以上0.25mm以下がさらに好ましく、0.10mm以上0.20mm以下が特に好ましい。なお電磁鋼板40の厚さには、絶縁被膜の厚さも含まれる。
電磁鋼板40の厚さは、例えば、マイクロメータ等により測定できる。
As the electromagnetic steel sheet 40 becomes thinner, the iron loss improvement effect gradually saturates. Furthermore, as the electromagnetic steel sheet 40 becomes thinner, the manufacturing cost of the electromagnetic steel sheet 40 increases. Therefore, in consideration of the iron loss improvement effect and the manufacturing cost, it is preferable that the thickness of the electromagnetic steel sheet 40 be 0.10 mm or more.
On the other hand, if the electromagnetic steel sheet 40 is too thick, it becomes difficult to perform the press punching operation on the electromagnetic steel sheet 40. Therefore, in consideration of the press punching operation on the electromagnetic steel sheet 40, it is preferable that the thickness of the electromagnetic steel sheet 40 be 0.65 mm or less.
Furthermore, the iron loss increases as the thickness of the electromagnetic steel sheet 40 increases. Therefore, in consideration of the iron loss characteristics of the electromagnetic steel sheet 40, the thickness of the electromagnetic steel sheet 40 is preferably 0.35 mm or less, more preferably 0.25 mm or less, and even more preferably 0.20 mm or less.
In consideration of the above, the thickness of each of the electromagnetic steel sheets 40 is, for example, preferably 0.10 mm to 0.65 mm, more preferably 0.10 mm to 0.35 mm, even more preferably 0.10 mm to 0.25 mm, and particularly preferably 0.10 mm to 0.20 mm. The thickness of the electromagnetic steel sheet 40 also includes the thickness of the insulating coating.
The thickness of the electromagnetic steel sheet 40 can be measured using, for example, a micrometer.

本実施形態の電磁鋼板40には、接着部41を形成するための接着剤注入用溝は設けられていない。このため、積層コアを製造する際における電磁鋼板40を打ち抜き加工するときや電磁鋼板40を積層して接着するときの煩雑さを低減できる。
電磁鋼板40同士に大きい張力を付与して鉄損の低減を図る観点から、電磁鋼板40の算術平均粗さ(Ra)は、0.5μm以下が好ましく、0.3μm以下がより好ましい。電磁鋼板40のRaの下限値は、特に限定されないが、例えば、0.1μmが好ましい。
電磁鋼板40のRaは、JIS B0601:2013に記載の方法に準じて測定できる。
The electromagnetic steel sheets 40 of the present embodiment are not provided with any grooves for injecting adhesive to form the adhesive portions 41. This reduces the complexity involved in punching the electromagnetic steel sheets 40 and stacking and adhering the electromagnetic steel sheets 40 when manufacturing a laminated core.
From the viewpoint of applying a large tension between the electromagnetic steel sheets 40 to reduce iron loss, the arithmetic mean roughness (Ra) of the electromagnetic steel sheets 40 is preferably 0.5 μm or less, and more preferably 0.3 μm or less. The lower limit of Ra of the electromagnetic steel sheets 40 is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm, for example.
The Ra of the electromagnetic steel sheet 40 can be measured in accordance with the method described in JIS B0601:2013.

図2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。厚さ方向とは、電磁鋼板40の厚さ方向であって、電磁鋼板40の積層方向に相当する。 As shown in FIG. 2, the multiple electromagnetic steel sheets 40 that form the stator core 21 are stacked in the thickness direction. The thickness direction is the thickness direction of the electromagnetic steel sheets 40, which corresponds to the stacking direction of the electromagnetic steel sheets 40.

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及び溶接部42によって固定されている。図3は、ステータ20の平面図のおよそ半分を示している。 As shown in FIG. 3, the multiple electromagnetic steel sheets 40 that form the stator core 21 are fixed together by adhesive portions 41 and welded portions 42 provided on the surface (first surface) 40a of the electromagnetic steel sheets 40. FIG. 3 shows approximately half of a plan view of the stator 20.

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一連の接着剤である。接着剤としては、例えば、重合結合による熱硬化型の接着剤等が用いられる。
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)アクリル系樹脂及びエポキシ系樹脂を含んだ組成物等が適用可能である。
The adhesive portion 41 is a series of adhesive that is provided between the electromagnetic steel sheets 40 adjacent to each other in the stacking direction and hardens without being separated. As the adhesive, for example, a thermosetting adhesive that uses polymerization bonding or the like is used.
As the adhesive composition, (1) an acrylic resin, (2) an epoxy resin, (3) a composition containing an acrylic resin and an epoxy resin, and the like can be used.

接着剤の引張弾性率は、2500MPa~5000MPaが好ましく、3000MPa~4000MPaがより好ましい。接着剤の引張弾性率が上記下限値以上であると、積層コアの剛性の低下を抑制しやすい。接着剤の引張弾性率が上記上限値以下であると、電磁鋼板40に付与する応力歪が大きくなることを抑制し、積層コアの磁性の劣化を抑制しやすい。 The tensile modulus of the adhesive is preferably 2500 MPa to 5000 MPa, and more preferably 3000 MPa to 4000 MPa. If the tensile modulus of the adhesive is equal to or greater than the lower limit, it is easy to prevent a decrease in the rigidity of the laminated core. If the tensile modulus of the adhesive is equal to or less than the upper limit, it is easy to prevent the stress strain applied to the electromagnetic steel sheet 40 from increasing, and to prevent a deterioration in the magnetic properties of the laminated core.

接着剤の硬化物、すなわち、接着部41の引張弾性率は、共振法により測定される。具体的には、JIS R1602:1995に準拠して引張弾性率を測定する。
接着剤の硬化物の引張弾性率は、接着剤に含まれる樹脂の種類、物性、分子量、添加量等によって調整できる。例えば、接着剤に含まれる樹脂の分子量を小さくすると、引張弾性率が大きくなる傾向がある。
The tensile modulus of the cured adhesive, i.e., the adhesive joint 41, is measured by a resonance method. Specifically, the tensile modulus is measured in accordance with JIS R1602:1995.
The tensile modulus of elasticity of the cured adhesive can be adjusted by the type, physical properties, molecular weight, amount added, etc. of the resin contained in the adhesive. For example, when the molecular weight of the resin contained in the adhesive is reduced, the tensile modulus of elasticity tends to increase.

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、加熱及び圧着のいずれか又は両方により接着する方法が採用できる。
加熱手段は、例えば、高温槽や電気炉内での加熱、又は直接通電する方法等、どのような手段でもよい。
As an adhesion method, for example, a method in which an adhesive is applied to the electromagnetic steel sheet 40 and then the electromagnetic steel sheet 40 is adhered by either or both of heating and compression bonding can be adopted.
The heating means may be any means, such as heating in a high-temperature bath or electric furnace, or direct application of electricity.

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、積層コアの鉄損等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以下が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましい。
接着部41の厚さは、絶縁被膜の厚さと同様の方法により測定できる。
接着部41の厚さは、電磁鋼板40に塗布する接着剤の種類や塗布量により調整できる。
In order to obtain a stable and sufficient adhesive strength, the thickness of the adhesive portion 41 is preferably 1 μm or more.
On the other hand, when the thickness of the adhesive portion 41 exceeds 100 μm, the adhesive strength is saturated. Also, as the adhesive portion 41 becomes thicker, the space factor decreases, and the magnetic properties such as the core loss of the laminated core deteriorate. Therefore, the thickness of the adhesive portion 41 is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 10 μm or less.
The thickness of the adhesive portion 41 can be measured in the same manner as the thickness of the insulating coating.
The thickness of the adhesive portion 41 can be adjusted by changing the type and amount of adhesive applied to the electromagnetic steel sheet 40 .

図3に示すように、接着部41は、円形をなす複数の点状に形成されている。より具体的に言うと、接着部41は、各ティース部23において、平均直径が5mmの点状に形成されている。
ここで示した平均直径は、一例である。点状の接着部41の平均直径は、3~7mmとすることが好ましい。平均直径が上記下限値以上であると、電磁鋼板40同士を充分に接着しやすい。平均直径が上記上限値以下であると、積層コアの鉄損を抑制しやすい。
平均直径は、電磁鋼板40同士を剥離した接着部41の接着剤跡の直径を定規により測定することで求められる。接着剤跡の平面視形状が真円でない場合、その直径は平面視での接着剤跡の外接円(真円)の直径とする。
図3の接着部41の形成パターンは一例であり、電磁鋼板40同士の間に設けられる接着部41の数、形状、及び配置は、必要に応じて適宜変更できる。
3, the adhesive portion 41 is formed in the form of a plurality of circular dots. More specifically, the adhesive portion 41 is formed in the form of dots having an average diameter of 5 mm on each of the teeth 23.
The average diameter shown here is an example. The average diameter of the dot-like adhesive portions 41 is preferably 3 to 7 mm. When the average diameter is equal to or greater than the lower limit, the magnetic steel sheets 40 can be easily bonded together sufficiently. When the average diameter is equal to or less than the upper limit, the iron loss of the laminated core can be easily suppressed.
The average diameter is obtained by using a ruler to measure the diameter of the adhesive trace in the adhesive joint 41 after peeling the electromagnetic steel sheets 40 from each other. If the shape of the adhesive trace in plan view is not a perfect circle, the diameter is the diameter of the circumscribing circle (perfect circle) of the adhesive trace in plan view.
The formation pattern of the adhesive portions 41 in FIG. 3 is one example, and the number, shape, and arrangement of the adhesive portions 41 provided between the electromagnetic steel sheets 40 can be appropriately changed as necessary.

一般に、接着剤を硬化させる際には、硬化収縮が生じる。この硬化収縮により、電磁鋼板40に圧縮応力や引張応力が加わる。これら応力が電磁鋼板40に加わることにより、歪が生じる。特に熱硬化型接着剤の場合、電磁鋼板40と接着部との熱膨張係数の差により、加わる応力が大きくなる。電磁鋼板40の歪は、回転電機10の鉄損を増大させる。
ステータコア21を構成する電磁鋼板40の歪が鉄損に与える影響は、ロータコア31を構成する鋼板の歪が与える影響よりも大きい。
本実施形態では、接着部41が部分的に設けられているので、接着部41が全面に設けられている場合に比べて、硬化収縮により電磁鋼板40に加わる応力が低減されている。
Generally, when an adhesive is cured, curing shrinkage occurs. This curing shrinkage applies compressive stress and tensile stress to the electromagnetic steel sheet 40. When these stresses are applied to the electromagnetic steel sheet 40, distortion occurs. In particular, in the case of a thermosetting adhesive, the applied stress becomes large due to the difference in the thermal expansion coefficient between the electromagnetic steel sheet 40 and the adhesive portion. Distortion of the electromagnetic steel sheet 40 increases the iron loss of the rotating electric machine 10.
The influence of the distortion of the electromagnetic steel sheets 40 constituting the stator core 21 on the iron loss is greater than the influence of the distortion of the steel sheets constituting the rotor core 31 .
In this embodiment, since the adhesive portion 41 is provided partially, the stress applied to the electromagnetic steel sheet 40 due to hardening shrinkage is reduced compared to when the adhesive portion 41 is provided over the entire surface.

接着部41による電磁鋼板40の接着面積率は、1~40%が好ましく、1~30%がより好ましく、1~20%がさらに好ましい。接着面積率が上記下限値以上であると、積層コアの機械強度が確保される。接着面積率が上記上限値以下であると、鉄損の抑制効果がより優れる。
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の前記第1面の面積に対する、第1面のうちの接着部41が設けられた領域(接着領域)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一連の接着剤が設けられている領域(接着領域)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。
なお、電磁鋼板40の第1面の面積は、後述する溶接部42の面積も含むものとする。
The adhesive area ratio of the adhesive portion 41 to the electromagnetic steel sheet 40 is preferably 1 to 40%, more preferably 1 to 30%, and even more preferably 1 to 20%. When the adhesive area ratio is equal to or greater than the lower limit, the mechanical strength of the laminated core is ensured. When the adhesive area ratio is equal to or less than the upper limit, the iron loss suppression effect is more excellent.
The adhesive area ratio of the electromagnetic steel sheet 40 by the adhesive portion 41 is the ratio of the area of the region (adhesive region) on the first surface where the adhesive portion 41 is provided to the area of the first surface of the electromagnetic steel sheet 40. The region where the adhesive portion 41 is provided is a region (adhesive region) on the first surface of the electromagnetic steel sheet 40 where a continuous, hardened adhesive is provided without being separated. The area of the region where the adhesive portion 41 is provided can be found, for example, by photographing the first surface of the electromagnetic steel sheet 40 after peeling and performing image analysis on the photographed result.
The area of the first surface of the electromagnetic steel sheet 40 also includes the area of the welded portion 42 described below.

図3に示すように、電磁鋼板40のコアバック部22の外周縁22aに沿って溶接部42が設けられている。すなわち、電磁鋼板40同士は、接着部41と溶接部42との併用により接合されている。接着部41と溶接部42とを併用することにより、同じ範囲を接着のみによって固定する場合に比べて、ステータ20の積層固定強度をより向上できる。加えて、接着部41と溶接部42とを併用することにより、電磁鋼板40同士を精度よく積層できる。このため、積層コアの磁気特性をより向上できる。 As shown in FIG. 3, a welded portion 42 is provided along the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22 of the electromagnetic steel sheet 40. That is, the electromagnetic steel sheets 40 are joined together by using both the adhesive portion 41 and the welded portion 42. By using both the adhesive portion 41 and the welded portion 42, the laminated fixing strength of the stator 20 can be improved compared to fixing the same area by adhesion alone. In addition, by using both the adhesive portion 41 and the welded portion 42, the electromagnetic steel sheets 40 can be laminated together with high precision. This can further improve the magnetic properties of the laminated core.

溶接部42は、溶接金属で形成される。ここで、溶接金属とは、電磁鋼板40と溶接ワイヤとが溶けて、混ざり合った金属を意味する。
溶接部42は、例えば、電磁鋼板40同士を、溶接ワイヤを用いてアーク溶接することにより形成される。溶接ワイヤとしては、種々の成分系のソリッドワイヤを用いることができる。
The welded portion 42 is formed of a weld metal. Here, the weld metal means a metal in which the electromagnetic steel sheet 40 and the welding wire are melted and mixed together.
The welded portion 42 is formed, for example, by arc welding the electromagnetic steel sheets 40 together using a welding wire. As the welding wire, solid wires of various component systems can be used.

本実施形態において、溶接部42は、電磁鋼板40の第1面40aのコアバック部22の外周縁22aの外側に形成されている。
図3では、コアバック部22の外周縁22aの外側において、溶接部42が外周縁22aに沿って間欠的に設けられている。溶接部42は、その一部がコアバック部22の外周縁22aの内側に食い込んでいる。
図3に示す例では、溶接部42は、周方向に沿って6箇所形成されている。溶接部42は、ティース部23に対応する位置に形成されている。溶接部42は、ティース部23の3箇所おきに1箇所形成されている。すなわち、中心軸線Oを中心とする中心角60度おきに6箇所の溶接部42が設けられている。
溶接部42の周方向の幅(ビード幅)は、例えば、1~10mmが好ましく、2~8mmがより好ましく、3~6mmがさらに好ましい。溶接部42のビード幅が上記下限値以上であると、ステータ20の積層固定強度をより向上できる。溶接部42のビード幅が上記上限値以下であると、ステータ20の磁気特性を維持しやすい。図3における溶接部42のビード幅は、4mmである。溶接部42のビード幅は、例えば、定規により測定できる。
溶接部42が図3に示すように設けられている場合、電磁鋼板40の第1面40aのコアバック部22の外周縁22aの長さ100%に対する溶接部42の大きさ(ビード幅)の割合は、例えば、3%である。
外周縁22aの長さは、例えば、ステータコア21の外径から求められる。
In the present embodiment, the welded portion 42 is formed on the outer circumferential edge 22 a of the core back portion 22 of the first surface 40 a of the electromagnetic steel sheet 40 .
3, welded portions 42 are provided intermittently along the outer peripheral edge 22a on the outside of the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22. A portion of the welded portion 42 is embedded into the inner side of the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22.
3, the welded portions 42 are formed at six locations along the circumferential direction. The welded portions 42 are formed at positions corresponding to the teeth portions 23. The welded portions 42 are formed at every third location on the teeth portions 23. In other words, six welded portions 42 are provided at central angle intervals of 60 degrees around the central axis O.
The circumferential width (bead width) of the welded portion 42 is, for example, preferably 1 to 10 mm, more preferably 2 to 8 mm, and even more preferably 3 to 6 mm. When the bead width of the welded portion 42 is equal to or greater than the above-mentioned lower limit, the lamination fixing strength of the stator 20 can be further improved. When the bead width of the welded portion 42 is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the magnetic characteristics of the stator 20 are easily maintained. The bead width of the welded portion 42 in FIG. 3 is 4 mm. The bead width of the welded portion 42 can be measured, for example, with a ruler.
When the welded portion 42 is provided as shown in Figure 3, the ratio of the size (bead width) of the welded portion 42 to 100% of the length of the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22 of the first surface 40a of the electromagnetic steel sheet 40 is, for example, 3%.
The length of the outer peripheral edge 22 a is determined from the outer diameter of the stator core 21 , for example.

図4に示すように、溶接部42は、コアバック部22の外周縁22aの外側において、溶接部42が外周縁22aに沿って、中心軸線Oを中心とする中心角20度おきに18箇所の溶接部42が設けられている。図4は、ステータ20Aの平面図のおよそ半分を示している。溶接部42は、その一部がコアバック部22の外周縁22aの内側に食い込んでいる。図4に示す例では、溶接部42は、周方向に沿ってティース部23とは位置がずらされている。溶接部42は、コアバック部22の外周縁22aのうち、スロット24に対応する位置に設けられている。すなわち、コアバック部22の外周縁22aのうち、ティース部23の径方向の外側に位置する部分には、溶接部42が設けられていない。
溶接部42が、コアバック部22の外周縁22aに沿って18箇所設けられることにより、ステータ20に比べて、ステータ20Aの積層固定強度をさらに向上できる。
溶接部42が図4に示すように設けられている場合、電磁鋼板40の第1面40aのコアバック部22の外周縁22aの長さ100%に対する溶接部42の大きさ(ビード幅)の割合は、例えば、9%である。
As shown in Fig. 4, the welded portion 42 is provided at 18 positions at 20 degree intervals around the central axis O along the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22 on the outside of the outer peripheral edge 22a. Fig. 4 shows approximately half of a plan view of the stator 20A. A part of the welded portion 42 is embedded in the inner side of the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22. In the example shown in Fig. 4, the welded portion 42 is shifted from the tooth portion 23 in the circumferential direction. The welded portion 42 is provided at a position corresponding to the slot 24 on the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22. That is, the welded portion 42 is not provided on the portion of the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22 located radially outside the tooth portion 23.
By providing the welded portions 42 at 18 locations along the outer peripheral edge 22 a of the core back portion 22 , the lamination fixing strength of the stator 20</b>A can be further improved compared to the stator 20 .
When the welded portion 42 is provided as shown in Figure 4, the ratio of the size (bead width) of the welded portion 42 to 100% of the length of the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22 of the first surface 40a of the electromagnetic steel sheet 40 is, for example, 9%.

図3、図4の溶接部42の形成パターンは一例であり、電磁鋼板40同士の間に設けられる溶接部42の数、形状、及び配置は、必要に応じて適宜変更できる。 The formation pattern of the welds 42 in Figures 3 and 4 is one example, and the number, shape, and arrangement of the welds 42 provided between the electromagnetic steel sheets 40 can be changed as necessary.

溶接方法としては、例えば、電磁鋼板40を接着剤で固定した後、電磁鋼板40の積層方向に沿ってコアバック部22の外周縁22aに溶接ワイヤを配置し、アーク溶接により溶接する方法が採用できる。
溶接方法は、例えば、電磁鋼板40に接着剤を塗布した後、電磁鋼板40のコアバック部22の外周縁22aに溶接ワイヤを配置し、加熱及び圧着のいずれか又は両方により接着するとともに、アーク溶接により溶接する方法であってもよい。
溶接方法としては、このほか、レーザー溶接によって溶接する方法が挙げられる。
As a welding method, for example, a method can be adopted in which the electromagnetic steel sheets 40 are fixed with an adhesive, a welding wire is placed on the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22 along the stacking direction of the electromagnetic steel sheets 40, and welding is performed by arc welding.
The welding method may be, for example, a method in which an adhesive is applied to the electromagnetic steel sheet 40, a welding wire is placed on the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22 of the electromagnetic steel sheet 40, and the sheets are bonded by either or both of heating and crimping, and then welded by arc welding.
Another welding method is laser welding.

本実施形態では、ロータコア31を形成する方の複数の電磁鋼板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、ロータコアを形成する複数の電磁鋼板が、接着部及び溶接部のいずれか又は両方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等の積層コアは、いわゆる回し積みにより形成されていてもよい。
In this embodiment, the multiple electromagnetic steel sheets 40 that form the rotor core 31 are fixed to each other by crimping C (dowels). However, the multiple electromagnetic steel sheets that form the rotor core may be bonded to each other by either or both of adhesive joints and welded joints.
Incidentally, the laminated cores such as the stator core 21 and the rotor core 31 may be formed by so-called rotational lamination.

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)は、ティース部23に複数の接着部41が設けられ、コアバック部22の外周縁22aに沿って溶接部42が間欠的に設けられている。
この構成により、ステータ20の積層固定強度をより向上できる。加えて、接着部41と溶接部42とを併用することにより、電磁鋼板40同士を精度よく積層できる。このため、積層コアの磁気特性の劣化を抑制できる。
As described above, the stator core 21 (laminated core) according to this embodiment has a plurality of adhesive portions 41 provided on the teeth portion 23, and welded portions 42 provided intermittently along the outer peripheral edge 22a of the core back portion 22.
This configuration can further improve the lamination fixing strength of the stator 20. In addition, by using the adhesive parts 41 and the welded parts 42 in combination, the electromagnetic steel sheets 40 can be laminated with high precision. This can suppress deterioration of the magnetic properties of the laminated core.

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。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

ステータコアの形状は、前記実施形態で示した形状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等は、所望の回転電機の特性に応じて任意に設計可能である。 The shape of the stator core is not limited to the shape shown in the above embodiment. Specifically, the outer and inner diameters of the stator core, the lamination thickness, the number of slots, the circumferential and radial dimensional ratios of the teeth portion 23, and the radial dimensional ratios of the teeth portion 23 and the core back portion 22 can be designed as desired according to the characteristics of the rotating electric machine.

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。 In the rotor of the above embodiment, a pair of permanent magnets 32 form one magnetic pole, but the present invention is not limited to this. For example, one permanent magnet 32 may form one magnetic pole, or three or more permanent magnets 32 may form one magnetic pole.

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、さら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。
In the above embodiment, a permanent magnet field type electric motor has been used as an example of a rotating electric motor, but the structure of the rotating electric motor is not limited to this, as exemplified below, and various known structures not exemplified below can also be adopted.
In the above embodiment, a permanent magnet field motor is used as an example of a synchronous motor, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be a reluctance motor or an electromagnetic field motor (wound field motor).
In the above embodiment, a synchronous motor is used as an example of an AC motor, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be an induction motor.
In the above embodiment, an AC motor is used as an example of the electric motor, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be a DC motor.
In the above embodiment, an electric motor is used as an example of a rotating electric machine, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be a generator.

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。 In the above embodiment, the laminated core according to the present invention is applied to a stator core, but it can also be applied to a rotor core.

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。 In addition, the components in the above embodiment may be replaced with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modifications may be combined as appropriate.

以下、実施例及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。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
図3に示すように、電磁鋼板の第1面のティース部に点状に接着剤を塗布し、複数の電磁鋼板を積層し、圧着することにより積層体を得た。得られた積層体の積層方向に沿ってコアバック部の外周縁の6箇所に溶接ワイヤを配置し、アーク溶接することにより溶接部を設けて、積層コアを得た。
電磁鋼板の第1面の面積に対する接着面積率を1%とした。
電磁鋼板の第1面のコアバック部の外周の長さ100%に対する溶接部の大きさ(ビード幅)の割合を3%とした。
電磁鋼板としては、以下の化学組成を有し、板厚0.20mmの電磁鋼板を用いて積層コアを得た。
<電磁鋼板の化学組成>
・C含有量:電磁鋼板の質量に対して、0.002質量%。
・Si含有量:電磁鋼板の質量に対して、3.2質量%。
・Mn含有量:電磁鋼板の質量に対して、0.5質量%。
・Al含有量:電磁鋼板の質量に対して、0.5質量%。
・P含有量:電磁鋼板の質量に対して、0.01質量%。
・S含有量:電磁鋼板の質量に対して、0.0015質量%。
・N含有量:電磁鋼板の質量に対して、0.002質量%。
・Sn含有量:電磁鋼板の質量に対して、0.03質量%。
[Example 1]
As shown in Fig. 3, adhesive was applied in dots to the teeth portions on the first surfaces of the electromagnetic steel sheets, and a plurality of electromagnetic steel sheets were stacked and pressed together to obtain a laminate. Welding wire was placed at six locations on the outer periphery of the core back portion along the stacking direction of the obtained laminate, and welds were formed by arc welding to obtain a laminated core.
The bonding area ratio to the area of the first surface of the electromagnetic steel sheet was set to 1%.
The ratio of the size of the welded portion (bead width) to the outer circumferential length of the core-back portion of the first surface of the electromagnetic steel sheet (100%) was set to 3%.
The laminated core was obtained using an electromagnetic steel sheet having the following chemical composition and a thickness of 0.20 mm.
<Chemical composition of electrical steel sheet>
C content: 0.002 mass% relative to the mass of the electrical steel sheet.
Si content: 3.2 mass% relative to the mass of the electrical steel sheet.
Mn content: 0.5 mass% based on the mass of the electrical steel sheet.
Al content: 0.5 mass% based on the mass of the electrical steel sheet.
P content: 0.01 mass% based on the mass of the electrical steel sheet.
S content: 0.0015 mass% based on the mass of the electrical steel sheet.
N content: 0.002 mass% relative to the mass of the electrical steel sheet.
Sn content: 0.03 mass% based on the mass of the electrical steel sheet.

[実施例2]
電磁鋼板の第1面の面積に対する接着面積率を20%とした以外は、実施例1と同様にして、積層コアを得た。
[Example 2]
A laminated core was obtained in the same manner as in Example 1, except that the bonding area ratio to the area of the first surface of the electromagnetic steel sheet was 20%.

[実施例3]
電磁鋼板として、電磁鋼板の質量に対するSi含有量が3.5質量%、Al含有量が0.001質量%である電磁鋼板を用いた以外は、実施例2と同様にして、積層コアを構成した。
[Example 3]
A laminated core was fabricated in the same manner as in Example 2, except that the electromagnetic steel sheets used had a Si content of 3.5 mass % and an Al content of 0.001 mass % relative to the mass of the electromagnetic steel sheets.

[実施例4]
電磁鋼板として、電磁鋼板の質量に対するSi含有量が1.7質量%、Al含有量が2.0質量%である電磁鋼板を用いた以外は、実施例2と同様にして、積層コアを構成した。
[Example 4]
A laminated core was fabricated in the same manner as in Example 2, except that the electromagnetic steel sheets used had a Si content of 1.7 mass % and an Al content of 2.0 mass % relative to the mass of the electromagnetic steel sheets.

[比較例1]
電磁鋼板の第1面の面積に対する接着面積率を0%、すなわち、接着部を設けなかった以外は、実施例2と同様にして、積層コアを構成した。
[Comparative Example 1]
A laminated core was fabricated in the same manner as in Example 2, except that the adhesive area ratio to the area of the first surface of the electromagnetic steel sheet was 0%, i.e., no adhesive portion was provided.

[比較例2]
電磁鋼板の第1面のコアバック部の外周の長さ100%に対する溶接部の大きさ(ビード幅)の割合を0%、すなわち、溶接部を設けなかった以外は、実施例2と同様にして、積層コアを構成した。
[Comparative Example 2]
A laminated core was constructed in the same manner as in Example 2, except that the ratio of the size of the weld (bead width) to the outer circumferential length of the core back portion of the first surface of the electromagnetic steel sheet (100%) was 0%, i.e., no weld was provided.

<剛性の評価>
各例で用いた電磁鋼板から矩形状の鋼板(幅25mm×長さ100mm)を切り出し、重ね長さ12.5mmとなるように2枚の鋼板を重ね合わせ、重ね合わせ部を形成した。各例で得られた積層コアの接着面積率及び溶接部の大きさの割合となるように、前記重ね合わせ部に接着剤を塗布し、溶接ワイヤを配置し、圧着しつつアーク溶接を行って、試験片を得た。
各例の試験片について、JIS K6850:1999に準じて引張せん断接着強さ試験を行い、破断応力(MPa)を測定した。引張試験環境は常温(25℃)とした。試験速度は3mm/分とした。試験片のn数は3とした。3つの試験片の破断応力の平均値を算出し、下記評価基準に基づいて、剛性を評価した。結果を表1に示す。
《評価基準》
A:破断応力の平均値が10MPa以上。
B:破断応力の平均値が5MPa以上10MPa未満。
C:破断応力の平均値が5MPa未満。
<Evaluation of rigidity>
A rectangular steel plate (width 25 mm × length 100 mm) was cut out from the electromagnetic steel plate used in each example, and two steel plates were overlapped to form an overlapping portion with an overlap length of 12.5 mm. An adhesive was applied to the overlapping portion so as to achieve the adhesive area ratio and welded portion size ratio of the laminated core obtained in each example, a welding wire was placed, and arc welding was performed while crimping to obtain a test piece.
For each test piece, a tensile shear adhesive strength test was performed in accordance with JIS K6850:1999 to measure the breaking stress (MPa). The tensile test environment was room temperature (25°C). The test speed was 3 mm/min. The number of test pieces was 3. The average value of the breaking stress of the three test pieces was calculated, and the rigidity was evaluated based on the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
Evaluation Criteria
A: The average breaking stress is 10 MPa or more.
B: The average breaking stress is 5 MPa or more and less than 10 MPa.
C: The average breaking stress is less than 5 MPa.

<磁気特性の評価>
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、実際のモータを用いた実機評価により実施した。
実機評価に用いたモータは、図1に示す形状であり、ステータコア21及びロータコア31それぞれの積厚は、50.0mmとした。ステータコア21の外径は、250.0mmとした。ステータコア21の内径は、165.0mmとした。ロータコア31の外径は、163.0mmとした。ロータコア31の内径は、30.0mmとした。ステータコア21の巻線は、スロット24に10ターンを集中巻で施した。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で回転させ、その際の入力電力から出力、ステータコアの巻線による銅損を減ずることで、鉄損を算出した。
<Evaluation of magnetic properties>
Next, a verification test was carried out to verify the above-mentioned effects. Note that this verification test was carried out by evaluation using an actual motor.
The motor used for the actual machine evaluation had the shape shown in Fig. 1, and the lamination thickness of each of the stator core 21 and the rotor core 31 was 50.0 mm. The outer diameter of the stator core 21 was 250.0 mm. The inner diameter of the stator core 21 was 165.0 mm. The outer diameter of the rotor core 31 was 163.0 mm. The inner diameter of the rotor core 31 was 30.0 mm. The winding of the stator core 21 was concentrated winding with 10 turns in the slots 24. An excitation current with an effective value of 10 A and a frequency of 100 Hz was applied to each phase to rotate the motor at a rotation speed of 1000 rpm, and the iron loss was calculated by subtracting the output from the input power at that time and the copper loss due to the winding of the stator core.

各例の積層コアの鉄損を、前記試験により求めた。
また、比較対象として、複数の電磁鋼板が全層かしめられている積層コアの鉄損も求めた。各例の積層コアの鉄損を、上記比較対象となる積層コアの鉄損で割った値(鉄損比)を求めた。各例の積層コアの鉄損が、上記比較対象となる積層コアの鉄損と同等であると、鉄損比が100%になる。鉄損比が小さいほど、各例の積層コアの鉄損が小さく、積層コアとしての磁気特性に優れる。
各例の積層コアの鉄損比を算出し、下記評価基準に基づいて各例の積層コアの磁気特性を評価した。結果を表1に示す。
《評価基準》
A:鉄損比が100%未満。
C:鉄損比が100%以上。
The iron loss of the laminated core of each example was determined by the above test.
For comparison, the iron loss of a laminated core in which multiple electromagnetic steel sheets were all crimped was also calculated. The iron loss of each example of the laminated core was divided by the iron loss of the laminated core for comparison (iron loss ratio). When the iron loss of each example of the laminated core is equal to the iron loss of the laminated core for comparison, the iron loss ratio is 100%. The smaller the iron loss ratio, the smaller the iron loss of the laminated core for each example, and the better the magnetic properties of the laminated core.
The iron loss ratio of each example of the laminated core was calculated, and the magnetic properties of each example of the laminated core were evaluated based on the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
Evaluation Criteria
A: The iron loss ratio is less than 100%.
C: Iron loss ratio is 100% or more.

Figure 0007595407000001
Figure 0007595407000001

表1に示すように、本発明を適用した実施例1~4では、破断応力の平均値が10MPa以上で、かつ、鉄損比が100%未満であり、磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上できていた。
一方、接着部を備えない比較例1は、鉄損比が100%以上だった。
溶接部を備えない比較例2は、破断応力の平均値が5MPa未満だった。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 4 in which the present invention was applied, the average breaking stress was 10 MPa or more and the iron loss ratio was less than 100%, and the laminate fixing strength was improved without deteriorating the magnetic properties.
On the other hand, in Comparative Example 1, which does not have an adhesive portion, the iron loss ratio was 100% or more.
In Comparative Example 2, which had no welded portion, the average breaking stress was less than 5 MPa.

以上の結果から、本発明の積層コアによれば、積層固定強度を向上させるとともに、鉄損を抑制できており、積層コアの磁気特性を劣化させることなく、積層固定強度を向上できることが分かった。 The above results show that the laminated core of the present invention improves the laminated fixing strength while suppressing iron loss, and that the laminated fixing strength can be improved without degrading the magnetic properties of the laminated core.

20 ステータ
21 ステータコア(積層コア)
22 コアバック部
22a コアバック部の外周縁
22b コアバック部の内周縁
23 ティース部
24 スロット
40 電磁鋼板
40a 電磁鋼板の表面(第1面)
41 接着部
42 溶接部
20 Stator 21 Stator core (laminated core)
22 Core back portion 22a Outer peripheral edge of core back portion 22b Inner peripheral edge of core back portion 23 Teeth portion 24 Slot 40 Electromagnetic steel sheet 40a Surface (first surface) of electromagnetic steel sheet
41 adhesive joint 42 welded joint

Claims (6)

互いに積層され、両面が絶縁被膜により被覆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設けられ、前記電磁鋼板同士をそれぞれ接着する接着部と、
前記電磁鋼板同士がそれぞれ溶接された溶接部と、を備え、
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、
前記ティース部に接着剤による前記接着部が設けられ、
前記コアバック部に溶接による前記溶接部が設けられ、
溶接による前記溶接部が、前記コアバック部の外周縁に沿って設けられ
前記ティース部は、前記接着部のみによって接合されている、積層コア。
A plurality of electromagnetic steel sheets stacked on top of each other and coated on both sides with insulating films;
Adhesive portions provided between the electromagnetic steel sheets adjacent to each other in a stacking direction and adhering the electromagnetic steel sheets to each other;
and a welded portion at which the electromagnetic steel sheets are welded to each other,
the electromagnetic steel sheet includes an annular core back portion and a plurality of teeth portions protruding radially from the core back portion and arranged at intervals in a circumferential direction of the core back portion,
The adhesive portion is provided on the teeth portion,
The welded portion is provided on the core back portion by welding,
The welded portion is provided along an outer circumferential edge of the core back portion ,
The teeth portion are joined only by the adhesive portion .
前記ティース部に接着剤による前記接着部と、
前記コアバック部に溶接による前記溶接部のみを有する、請求項1に記載の積層コア。
The adhesive portion is formed on the teeth portion by an adhesive;
The laminated core according to claim 1 , wherein the core back portion has only the welded portion formed by welding.
前記接着部が、平均直径3~7mmの点状である、請求項1又は2に記載の積層コア。 The laminated core according to claim 1 or 2, wherein the adhesive portion is in the form of dots with an average diameter of 3 to 7 mm. 前記接着部による前記電磁鋼板の接着面積率が、1~40%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層コア。 The laminated core according to any one of claims 1 to 3, wherein the adhesive area ratio of the electromagnetic steel sheet by the adhesive portion is 1 to 40%. 前記電磁鋼板のアルミニウム含有量が0.001~2.0質量%である、請求項1~4のいずれか一項に記載の積層コア。 The laminated core according to any one of claims 1 to 4, wherein the aluminum content of the electromagnetic steel sheet is 0.001 to 2.0 mass%. 請求項1~5のいずれか一項に記載の積層コアを備える、回転電機。 A rotating electric machine equipped with a laminated core according to any one of claims 1 to 5.
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