JP2019088163A

JP2019088163A - 回転電機コア

Info

Publication number: JP2019088163A
Application number: JP2017216752A
Authority: JP
Inventors: 晋吾雪吹; Shingo Yukibuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2019-06-06

Abstract

【課題】鉄損が低減されるとともに十分な強度を有する回転電機コアを提供する。【解決手段】電磁鋼板の積層体１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃと、電磁鋼板の積層体１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃの内部に形成された空洞に充填されたナノ結晶合金１０５，１０６と、を備える、ステータコア１００。ナノ結晶合金１０５，１０６の周囲が電磁鋼板によって囲われているため、ステータコア１００の強度を確保することができ、ステータコア１００にナノ結晶合金１０５，１０６を用いることにより、鉄損を低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機コアに関する。

特許文献１には、アモルファス合金の積層体と、当該アモルファス合金の積層体の積層方向上側及び下側に配置された電磁鋼板の積層体と、から成る回転電磁コアが記載されている。

特開２０１４−１５５３４７号公報

回転電機のステータコア（回転電機コア）にアモルファス合金を用いる場合、アモルファス合金の鉄損を低減させるため、アモルファス合金を加熱処理する必要がある。アモルファス合金を加熱処理することにより、アモルファス合金がナノ結晶合金に変化し、鉄損が低減される。しかし、アモルファス合金を加熱処理することにより、強度が低下してしまう。すなわち、アモルファス合金を加熱処理して得られたナノ結晶合金の強度は、電磁合板に比べて弱い。そのため、アモルファス合金を加熱処理して得られたナノ結晶合金を用いて回転電機コアを形成する場合、回転電機コアの強度が弱くなってしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、鉄損が低減されるとともに十分な強度を有する回転電機コアを提供することを目的とするものである。

本発明に係る回転電機コアは、電磁鋼板の積層体と、前記電磁鋼板の前記積層体の内部に形成された空洞に充填されたナノ結晶合金と、を備える。

本発明に係る回転電機コアによれば、ナノ結晶合金は電磁鋼板の積層体の内部の空洞に充填されている。換言すれば、ナノ結晶合金の周囲は、電磁鋼板によって囲われている。そのため、回転電機コアの強度を電磁鋼板によって確保することができる。一方、回転電機コアにナノ結晶合金を用いることにより、ナノ結晶合金を用いていない場合に比べて、鉄損を低減することができる。これにより、鉄損が低減されるとともに十分な強度を有する回転電機コアを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータコアとロータとを部分的に示す上面図である。図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本発明の実施の形態１に係るナノ結晶合金の製造を模式的に説明する図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１のステータコア（回転電機コア）１００とロータ２００とを部分的に示す上面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

実施の形態１に係る回転電機１のステータコア１００は、ロータ２００と同心に配置された略円筒形状の部材である。また、ロータ２００は、ステータコア１００の内側に配置された円柱形状の部材である。図１には、当該ステータコア１００及びロータ２００の一部を示す。

ステータコア１００は、図１に示すように、円環状のヨーク１０１と、当該ヨーク１０１の内周面から径方向内側に突出する複数のティース１０２を備える。複数のティース１０２は、周方向に所定間隔で並んでいる。また、隣り合う二つのティース１０２の間には、ステータコイル（図示省略）が挿入される空間であるスロット１０３が形成されている。

ロータ２００は、電磁鋼板を積層してなる円柱形状のロータコアと、当該ロータコアに埋め込まれた永久磁石（図示省略）を備える。ロータ２００の中心には、回転軸（図示省略）が挿通され、固定されている。

また、本実施の形態１に係るステータコア１００は、図１に示すように、ヨーク１０１の内部に充填されたナノ結晶合金１０５と、ティース１０２の内部に充填されたナノ結晶合金１０６とを備える。
具体的には、図２に示すように、ステータコア１００のヨーク１０１は、電磁鋼板の積層体１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃと、当該電磁鋼板の積層体１０４Ｂの内部に形成された空洞に充填されたナノ結晶合金１０５と、を備える。同様に、図３に示すように、ステータコア１００のティース１０２は、電磁鋼板の積層体１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃと、当該電磁鋼板の積層体１０４Ｂの内部に形成された空洞に充填されたナノ結晶合金１０６と、を備える。

積層体１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃは、例えば、板厚０．２ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の電磁鋼板が積層されることにより形成される。また、積層体１０４Ｂを形成する電磁鋼板には、ナノ結晶合金１０５，１０６が充填される貫通孔が形成されている。積層体１０４Ｂを形成する電磁鋼板に形成される貫通孔の形状は、図１に示す、ナノ結晶合金１０５，１０６が充填される上記空洞の上面視の形状と同じである。

なお、積層体１０４Ｂを形成する電磁鋼板に形成される貫通孔の形状は、図１に示す矩形形状に限定されるものではなく、円形、楕円形等の他の形状であってもよい。しかし、積層体１０４Ｂを形成する電磁鋼板に形成される貫通孔の形状が矩形形状である場合、図４に示すように、ナノ結晶合金又はアモルファス合金からなる帯状の箔を巻回したロールＲから当該箔を引き出して、上記貫通孔に嵌合可能な幅及び長さを有する短冊状の箔Ｓを切り出すことにより、積層体１０４Ｂの内部に形成された空洞に充填可能なナノ結晶合金又はアモルファス合金を製造することができ、ナノ結晶合金又はアモルファス合金を製造する歩留まりを向上することができる。なお、本実施の形態１の説明において、アモルファス合金とは、加熱処理によってナノ結晶合金となるアモルファス合金を意味する。

また、本実施の形態１において用いられる電磁鋼板は、飽和磁束密度が高く、低鉄損であることが好ましい。ここで、低鉄損とは、例えば、５０Ｈｚ以上８００Ｈｚ以下の周波数において、鉄損が低いことを意味する。また、本実施の形態１において用いられる電磁鋼板は、プレス加工などによって所定の形状に打ち抜かれるため、硬すぎず、薄すぎないことが好ましい。電磁鋼板が硬すぎるとプレス加工の金型の摩耗が早くなり、電磁鋼板が薄すぎるとプレス加工のショット数が増加してしまう。

本実施の形態１において用いられるナノ結晶合金又はアモルファス合金は、上記電磁鋼板と同様に、飽和磁束密度が高く、低鉄損であることが好ましい。

次に、本実施の形態１におけるステータコア１００の製造方法を説明する。
まず、図１に示すステータコア１００の上面視形状を有する電磁鋼板、すなわち、上記貫通孔が形成されていない電磁鋼板を積層する。これにより、積層体１０４Ａが形成される。ここで、積層体１０４Ａの厚さは、例えば、５ｍｍである。

次に、積層体１０４Ａの上に、上記貫通孔が形成された電磁鋼板を積層する。これにより積層体１０４Ｂが形成される。ここで、積層体１０４Ｂの厚さは、例えば、５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。上記貫通孔が形成された電磁鋼板が積層されることにより、積層体１０４Ｂには、空洞が形成されている。

次に、積層体１０４Ｂの空洞に、ナノ結晶合金を充填する。積層体１０４Ｂの空洞に充填されるナノ結晶合金は、粉体であってもよいし、図４に示す方法で製造される箔Ｓであってもよい。図４に示す方法で製造される箔Ｓがアモルファス合金である場合、積層体１０４Ｂの空洞に充填される前に加熱処理される。

次に、空洞にナノ結晶合金が充填された積層体１０４Ｂの上に、図１に示すステータコア１００の上面視形状を有する電磁鋼板、すなわち、上記貫通孔が形成されていない電磁鋼板を積層する。これにより、積層体１０４Ｃが形成される。ここで、積層体１０４Ｃの厚さは、例えば、５ｍｍである。このようにして、ステータコア１００が製造される。

以上に説明した、実施の形態１に係るステータコア１００によれば、ナノ結晶合金１０５，１０６は電磁鋼板の積層体１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃの内部の空洞に充填されている。換言すれば、ナノ結晶合金１０５，１０６の周囲は、電磁鋼板によって囲われている。そのため、ステータコア１００の強度を電磁鋼板によって確保することができる。一方、ステータコア１００にナノ結晶合金１０５，１０６を用いることにより、ナノ結晶合金を用いていない場合に比べて、鉄損を低減することができる。これにより、鉄損が低減されるとともに十分な強度を有するステータコア１００を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ステータコア１００のヨーク１０１又はティース１０２の何れか一方の内部にのみナノ結晶合金が充填されていてもよい。
また、ロータ２００のロータコアも、上記実施の形態１と同様に、電磁鋼板の積層体と、当該電磁鋼板の積層体の内部に形成された空洞に充填されたナノ結晶合金と、を備えるように形成されてもよい。

１回転電機
１００ステータコア（回転電機コア）
１０１ヨーク
１０２ティース
１０３スロット
１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ積層体
１０５、１０６ナノ結晶合金
２００ロータ
Ｒロール
Ｓ箔

Claims

電磁鋼板の積層体と、
前記電磁鋼板の前記積層体の内部に形成された空洞に充填されたナノ結晶合金と、
を備える、回転電機コア。