TWI758951B - 定子鐵芯及旋轉電機 - Google Patents

Abstract

本發明係具備有複數個分割鐵芯之定子鐵芯，複數個分割鐵芯係積層由電磁鋼板所形成之鐵芯片而構成，電磁鋼板係預定之電磁鋼板，且複數個分割鐵芯中，至少1個分割鐵芯之鐵芯片之芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆沿著電磁鋼板之磁特性優異之方向。

Description

定子鐵芯及旋轉電機

本發明係涉及定子鐵芯及旋轉電機者。尤其係適合用於具備複數個分割鐵芯之定子鐵芯者。 本案係依據已於2019年11月15日於日本提申之日本特願2019-206648號主張優先權，並於此援引其內容。

作為旋轉電機之定子鐵芯(core)，已知有一種將複數個分割鐵芯沿著圓周方向排列而成者。

專利文獻1中揭示馬達之鐵芯係藉由分割面被分割成積層鐵芯單獨片件，且積層鐵芯單獨片件係由單方向性電磁鋼板或雙方向性電磁鋼板構成。在積層鐵芯單獨片件上係隔著絕緣部捲繞繞組，並且對每個積層鐵芯單獨片件決定易磁化方向來積層。根據所述馬達，由於通過積層鐵芯單獨片件內之磁通係恆常在方向性電磁鋼板之易磁化方向流動，並且在旋轉時之極齒或空隙內流動之磁通的方向變化縮小，故可減低鐵損、激磁電流、齒槽效應轉矩(cogging torque)、誘發電壓之應變或轉矩漣波。

專利文獻2中揭示一種馬達，該馬達之靜定子具有靜定子鐵芯，該靜定子鐵芯係將具有在徑方向上延伸之芯齒部之複數個積層鐵芯沿圓周方向排列而成者。積層鐵芯具有在板厚方向上積層之板狀的複數個鐵芯片。鐵芯片係由無方向性電磁鋼板所形成，鐵芯片之軋延方向相對於徑方向具有傾角。並且還揭示積層鐵芯係將傾角相同之鐵芯片積層而成，且在圓周方向上相鄰之至少一對積層鐵芯之傾角彼此相反。根據所述馬達，可減低齒槽效應轉矩及轉矩漣波。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平8-47185號公報 專利文獻2：國際公開第2017/090571號

發明欲解決之課題 然而，專利文獻1及專利文獻2皆未針對電磁鋼板加以研討。因此，對於以往之具備有複數個分割鐵芯之定子鐵芯，針對使磁特性提升這點尚有改善的餘地。

本發明之目的在於使具備有複數個分割鐵芯之定子鐵芯之磁特性提升。

用以解決課題之手段 為了解決上述課題，本發明採用以下構成。 (1)本發明一態樣之定子鐵芯係具備有複數個分割鐵芯之定子鐵芯，前述複數個分割鐵芯係積層由電磁鋼板所形成之鐵芯片而構成，前述電磁鋼板具有以下化學組成：以質量%計含有：C：0.0100%以下、Si：1.50%~4.00%、sol.Al：0.0001%~1.0%、S：0.0100%以下、N：0.0100%以下、選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種以上：合計2.50%~5.00%、Sn：0.000%~0.400%、Sb：0.000%~0.400%、P：0.000%~0.400%及選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種以上：合計0.0000%~0.0100%，令Mn含量(質量%)為[Mn]、Ni含量(質量%)為[Ni]、Co含量(質量%)為[Co]、Pt含量(質量%)為[Pt]、Pb含量(質量%)為[Pb]、Cu含量(質量%)為[Cu]、Au含量(質量%)為[Au]、Si含量(質量%)為[Si]、sol.Al含量(質量%)為[sol.Al]，此時滿足以下(1)式，且剩餘部分由Fe及不純物所構成，令軋延方向之B50的值為B50L、從軋延方向傾斜45°之方向之B50的值為B50D1、從軋延方向傾斜90°之方向之B50的值為B50C、從軋延方向傾斜135°之方向之B50的值為B50D2，此時滿足以下(2)式及(3)式，{100}＜011＞之X射線隨機強度比為5以上且小於30，且板厚為0.50mm以下；前述複數個分割鐵芯中，至少1個分割鐵芯之鐵芯片之芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆沿著前述電磁鋼板之磁特性優異之方向。 ([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])-([Si]+[sol.Al])＞0%　　　・・・(1) (B50D1+B50D2)/2＞1.7T　　　　　　　　　・・・(2) (B50D1+B50D2)/2＞(B50L+B50C)/2・・・(3) 在此，磁通密度B50係以磁場強度5000A/m激磁後的磁通密度。 (2)如上述(1)之定子鐵芯亦可滿足以下(4)式。 (B50D1+B50D2)/2＞1.1×(B50L+B50C)/2・・・(4) (3)如上述(1)之定子鐵芯亦可滿足以下(5)式。 (B50D1+B50D2)/2＞1.2×(B50L+B50C)/2・・・(5) (4)如上述(1)之定子鐵芯亦可滿足以下(6)式。 (B50D1+B50D2)/2＞1.8T　　　　　　　　　・・・(6) (5)如上述(1)之定子鐵芯中，前述電磁鋼板之前述磁特性優異之方向亦可係從前述電磁鋼板之軋延方向起算為角度45°及135°之方向，前述芯齒之徑方向係沿著從前述軋延方向起算為角度45°及135°中之任一個方向，且前述芯背之延伸方向係沿著從前述軋延方向起算為角度45°及135°中之另一個方向。 (6)如上述(1)至(5)中任一項之定子鐵芯中，前述複數個分割鐵芯亦可在所有分割鐵芯之鐵芯片中，前述芯齒之徑方向及前述芯背之延伸方向皆沿著前述電磁鋼板之磁特性優異之方向。 (7)如上述(1)至(5)中任一項之定子鐵芯中，前述複數個分割鐵芯亦可分別具有芯齒部，且複數個芯齒部中，沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度係較沒有沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度更窄。 (8)如上述(7)之定子鐵芯中，前述芯齒部的寬度與以預定磁場強度激磁後之前述芯齒部之磁通密度之積，亦可在前述複數個分割鐵芯之各芯齒部呈大致固定。 (9)本發明一態樣之旋轉電機具備如上述(1)至(8)中任一項之定子鐵芯。

發明效果 根據本發明之上述態樣，可使具備有複數個分割鐵芯之定子鐵芯之磁特性提升。

＜使用於分割鐵芯之電磁鋼板之例＞ 首先，針對使用於後述實施形態之分割鐵芯之電磁鋼板進行說明。 在此，說明本實施形態之無方向性電磁鋼板及其製造方法中所用之鋼材的化學組成，前述無方向性電磁鋼板係使用於實施形態之分割鐵芯之電磁鋼板之一例。在以下說明中，本實施形態之無方向性電磁鋼板或鋼材所含之各元素的含量單位「%」，只要無特別說明則意指「質量%」。又，在夾著「~」而記載之數值限定範圍中，下限值及上限值包含在該範圍內。顯示為「小於」或「大於」的數值，該值並不包含在數值範圍內。無方向性電磁鋼板及鋼材具有會產生肥粒鐵-沃斯田鐵變態(以下稱為α-γ變態)之化學組成，該化學組成含有：C：0.0100%以下、Si：1.50%~4.00%、sol.Al：0.0001%~1.0%、S：0.0100%以下、N：0.0100%以下、選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種以上：合計2.50%~5.00%、Sn：0.000%~0.400%、Sb：0.000%~0.400%、P：0.000%~0.400%及選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種以上：合計0.0000%~0.0100%，且剩餘部分由Fe及不純物所構成。並且，Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu、Au、Si及sol.Al之含量滿足後述之預定條件。且不純物可例示礦石或廢料等原材料所包含者、於製造步驟中所包含者。

＜＜C：0.0100%以下＞＞ C會提高鐵損或引起磁老化。因此，C含量越低越好。所述現象在C含量大於0.0100%時十分顯著。故，C含量設為0.0100%以下。減低C含量也有助於均勻提升板面內之全方向上的磁特性。又，C含量之下限無特別限定，但基於精煉時脫碳處理的成本，宜設為0.0005%以上。

＜＜Si：1.50%~4.00%＞＞ Si會增大電阻，減少渦電流損耗而減低鐵損，或者會增大降伏比而提升對鐵芯之沖裁加工性。Si含量低於1.50%時，無法充分獲得該等作用效果。因此，Si含量設為1.50%以上。另一方面，Si含量大於4.00%時，會有磁通密度降低、因硬度過度上升而使沖裁加工性降低、或者冷軋延變得困難的情況。因此，Si含量設為4.00%以下。

＜＜sol.Al：0.0001%~1.0%＞＞ sol.Al會增大電阻，減少渦電流損耗而減低鐵損。sol.Al也有助於提升磁通密度B50相對於飽和磁通密度之相對大小。在此，磁通密度B50係以磁場強度5000A/m激磁後的磁通密度。sol.Al含量低於0.0001%時，無法充分獲得該等作用效果。並且，Al還具有在製鋼中促進脫硫的效果。因此，sol.Al含量設為0.0001%以上。另一方面，sol.Al含量大於1.0%時，會有磁通密度降低、或者使降伏比降低而使沖裁加工性降低的情況。因此，sol.Al含量設為1.0%以下。

＜＜S：0.0100%以下＞＞ S並非必要元素，且例如係作為不純物被含有於鋼中。S會因微細MnS的析出，而阻礙退火中之再結晶及晶粒的成長。因此，S含量越低越好。由所述之阻礙再結晶及晶粒成長所造成之鐵損增加及磁通密度降低的情形，在S含量大於0.0100%時十分顯著。故，S含量設為0.0100%以下。又，S含量之下限無特別限定，但基於精煉時脫硫處理的成本，宜設為0.0003%以上。

＜＜N：0.0100%以下＞＞ N係與C同樣會使磁特性劣化，故N含量越低越好。因此，N含量設為0.0100%以下。又，N含量之下限無特別限定，但基於精煉時脫氮處理的成本，宜設為0.0010%以上。

＜＜選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種以上：合計2.50%~5.00%＞＞ 該等元素在用以產生α-γ變態上係必要元素，因此必須含有合計2.50%以上之該等元素。另一方面，若合計大於5.00%，則成本變高，有時亦會導致磁通密度降低。因此，將該等元素設為合計在5.00%以下。

又，設為進一步滿足以下條件來作為會產生α-γ變態之條件。亦即，令Mn含量(質量%)為[Mn]、Ni含量(質量%)為[Ni]、Co含量(質量%)為[Co]、Pt含量(質量%)為[Pt]、Pb含量(質量%)為[Pb]、Cu含量(質量%)為[Cu]、Au含量(質量%)為[Au]、Si含量(質量%)為[Si]及sol.Al含量(質量%)為[sol.Al]，此時以質量%計宜滿足以下(1)式。 ([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])-([Si]+[sol.Al])＞0%　　　・・・(1)

不滿足前述(1)式時不會產生α-γ變態，故磁通密度變低。

＜＜Sn：0.000%~0.400%、Sb：0.000%~0.400%、P：0.000%~0.400%＞＞ Sn、Sb會改善冷軋延及再結晶後之集合組織，使其磁通密度提升。因此，可視需求含有該等元素，但若含有過多會使鋼脆化。故，Sn含量與Sb含量皆設為0.400%以下。此外，亦可為了確保再結晶後的鋼板硬度而含有P，但若含有過多會招致鋼脆化。因此，P含量設為0.400%以下。要如以上所述地賦予磁特性等之更進一步的效果時，宜含有選自於由0.020%~0.400%之Sn、0.020%~0.400%之Sb及0.020%~0.400%之P所構成群組中之1種以上。

＜＜選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種以上：合計0.0000%~0.0100%＞＞ Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd在鑄造熔鋼時會與熔鋼中的S反應而生成硫化物、氧硫化物或該二者之析出物。以下，有時會將Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd總稱為「粗大析出物生成元素」。粗大析出物生成元素之析出物的粒徑為1µm~2µm左右，遠遠大於MnS、TiN、AlN等微細析出物的粒徑(100nm左右)。因此，該等微細析出物會附著於粗大析出物生成元素之析出物上，而變得難以阻礙中間退火中之再結晶及晶粒的成長。為了充分獲得該等作用效果，該等元素合計宜為0.0005%以上。惟，若該等元素合計大於0.0100%，則硫化物、氧硫化物或該二者的總量會過多，而阻礙中間退火中之再結晶及晶粒的成長。因此，粗大析出物生成元素之含量設為合計在0.0100%以下。

＜＜集合組織＞＞ 接下來，說明本實施形態無方向性電磁鋼板之集合組織。製造方法之詳細內容將於後說明，本實施形態之無方向性電磁鋼板係呈可產生α-γ變態之化學組成，並且在結束熱軋延中之精整軋延後立即急冷，藉此將組織微細化，而成為{100}晶粒成長後之組織。因而，本實施形態無方向性電磁鋼板之{100}＜011＞方位之聚集強度達5~30，相對於軋延方向為45°方向之磁通密度B50變得特別高。雖然如所述地在特定方向上磁通密度變高，但整體上在全方向平均上可獲得高磁通密度。{100}＜011＞方位之聚集強度若小於5，會使磁通密度降低之{111}＜112＞方位之聚集強度會變高，而造成整體上磁通密度降低。又，{100}＜011＞方位之聚集強度大於30之製造方法必須加厚熱軋延板，而有難以進行製造之課題。

{100}＜011＞方位之聚集強度可藉由X射線繞射法或電子背向散射繞射(electron backscatter diffraction：EBSD)法來測定。由於X射線及電子射線之來自試樣的反射角等在每個結晶方位皆不同，因此可以隨機方位試樣為基準，利用其反射強度等來求算結晶方位強度。本實施形態中較佳之無方向性電磁鋼板之{100}＜011＞方位之聚集強度以X射線隨機強度比計為5~30。此時，亦可藉由EBSD測定結晶方位，採用換算成X射線隨機強度比之值。

＜＜厚度＞＞ 接下來，說明本實施形態無方向性電磁鋼板之厚度。本實施形態無方向性電磁鋼板之厚度為0.50mm以下。若厚度大於0.50mm，便無法獲得優異的高頻鐵損。因此，厚度設為0.50mm以下。

＜＜磁特性＞＞ 接下來，說明本實施形態無方向性電磁鋼板之磁特性。在調查磁特性時，係測定本實施形態之無方向性電磁鋼板的磁通密度、亦即B50的值。在所製出之無方向性電磁鋼板中，無法區別其軋延方向之一方向與另一方向。因此在本實施形態中，所謂軋延方向係指其一方向及另一方向之兩方向。若令軋延方向之B50的值為B50L、從軋延方向傾斜45°之方向之B50的值為B50D1、從軋延方向傾斜90°之方向之B50的值為B50C、從軋延方向傾斜135°之方向之B50的值為B50D2，則可觀察到B50D1及B50D2為最高且B50L及B50C為最低之磁通密度的各向異性。

在此，例如考慮以順時針(亦可為逆時針)方向為正方向之磁通密度的全方位(0°~360°)分布時，若令軋延方向為0°(一方向)及180°(另一方向)，則B50D1會係45°及225°之B50值，B50D2係135°及315°之B50值。同樣地，B50L係0°及180°之B50值，B50C係90°及270°之B50值。45°之B50值與225°之B50值嚴格上會一致，且135°之B50值與315°之B50值嚴格上會一致。然而，B50D1與B50D2由於在實際製造時有時不易使磁特性相同，因此會有嚴格上並不一致的情況。同樣地，0°之B50值與180°之B50值嚴格上會一致，且90°之B50值與270°之B50值嚴格上會一致，但另一方面，有時B50L與B50C嚴格上並不一致。在本實施形態之無方向性電磁鋼板中，係採用B50D1及B50D2之平均值、及B50L與B50C之平均值，且滿足以下(2)式及(3)式。 (B50D1+B50D2)/2＞1.7T　　　　　　　　　・・・(2) (B50D1+B50D2)/2＞(B50L+B50C)/2・・・(3)

若如所述方式測定磁通密度，則如(2)式這般B50D1及B50D2之平均值達1.7T以上，並同時可確認到如式(3)這般地磁通密度之高各向異性。

並且，除了滿足(1)式以外，還宜如以下(4)式這般地磁通密度之各向異性較(3)式更高。 (B50D1+B50D2)/2＞1.1×(B50L+B50C)/2・・・(4) 而且，宜如以下(5)式這般，磁通密度之各向異性更高。 (B50D1+B50D2)/2＞1.2×(B50L+B50C)/2・・・(5) 更甚者，宜如以下(6)式這般，B50D1及B50D2之平均值達1.8T以上。 (B50D1+B50D2)/2＞1.8T　　　　　　　　　・・・(6)

又，前述之45°係理論上的值，由於在實際製造時有時不易使其在45°上一致，因此設為亦包含嚴格上沒有在45°上一致者。所述情事針對該0°、90°、135°、180°、225°、270°及315°亦相同。

磁通密度之測定可從相對於軋延方向為45°、0°方向等切出55mm見方之試樣，使用單板磁測定裝置來進行。

＜＜製造方法＞＞ 接下來，說明本實施形態無方向性電磁鋼板之製造方法之一例。在製造本實施形態之無方向性電磁鋼板時，例如會進行熱軋延、冷軋延(第1冷軋延)、中間退火(第1退火)、平整軋延(第2冷軋延)、精加工退火(第3退火)及弛力退火(第2退火)等。

首先，將前述鋼材加熱並實施熱軋延。鋼材例如係藉由一般之連續鑄造來製造的扁胚。熱軋延之粗軋延及精整軋延係在γ區(Ar1溫度以上)之溫度下進行。亦即，以精整軋延之精加工溫度達Ar1溫度以上、捲取溫度高於250℃且在600℃以下之方式進行熱軋延。藉此，透過其後之冷卻而從沃斯田鐵變態成肥粒鐵，組織因而微細化。若在被微細化後的狀態下施行後續的冷軋延，則容易發生鼓脹再結晶(以下稱為脹大)，故可使通常不易成長之{100}晶粒變得容易成長。

又，在製造本實施形態之無方向性電磁鋼板時，更將通過精整軋延之最後道次時的溫度(精加工溫度)設為Ar1溫度以上，捲取溫度設為高於250℃且在600℃以下。藉由從沃斯田鐵變態成肥粒鐵，來使結晶組織微細化。透過以所述方式使結晶組織微細化，可使歷經後續的冷軋延、中間退火後變得容易發生脹大。

然後，不進行熱軋延板退火而捲取，並歷經酸洗後對熱軋延鋼板進行冷軋延。在冷軋延中宜將軋縮率設為80%~95%。軋縮率小於80%時，會變得不易發生脹大。軋縮率大於95%時，雖然會因後續的脹大使{100}晶粒變得容易成長，但卻必須將熱軋延鋼板加厚，而變得難以進行熱軋延之捲取，且易變得難以操作。冷軋延的軋縮率較佳為86%以上。冷軋延的軋縮率為86%以上時，更容易發生脹大。

冷軋延一結束，便接著進行中間退火。在製造本實施形態之無方向性電磁鋼板時，係在不會變態成沃斯田鐵的溫度下進行中間退火。亦即，宜將中間退火的溫度設為低於Ac1溫度。藉由以所述方式進行中間退火，便會發生脹大而{100}晶粒變得容易成長。又，中間退火的時間宜設為5秒~60秒。

中間退火一結束，便接著進行平整軋延。如前所述，若在發生脹大的狀態下進行平整軋延與退火，{100}晶粒會以發生脹大的部分為起點進一步成長。其原因在於藉由平整軋延，{100}＜011＞晶粒有不易積存應變，{111}＜112＞晶粒有容易積存應變的性質，在後續的退火中應變少的{100}＜011＞晶粒會以應變之差為驅動力而蠶食{111}＜112＞晶粒之故。以應變之差作為驅動力而發生的該蠶食現象，係稱為應變誘發晶界移動(以下稱為SIBM)。平整軋延的軋縮率宜設為5%~25%。軋縮率小於5%時應變量過少，故於後續的退火中不會發生SIBM，{100}＜011＞晶粒不會變大。另一方面，軋縮率大於25%時應變量變得過多，而會發生再結晶成核(以下稱為Nucleation)，從{111}＜112＞晶粒中產生新的晶粒。在該Nucleation中，幾乎所有產生的晶粒都係{111}＜112＞晶粒，故會使磁特性變差。

在施行平整軋延後進行精加工退火，以釋放應變使加工性提升。精加工退火也同樣設為不會變態成沃斯田鐵的溫度，而將精加工退火的溫度設為低於Ac1溫度。藉由以所述條件進行精加工退火，{100}＜011＞晶粒會蠶食{111}＜112＞晶粒，而可使磁特性提升。並且，將精加工退火時達600℃~Ac1溫度之時間設為1200秒以內。該退火時間若過短，於平整加工中導入的應變幾乎都會殘留下來，導致在沖裁成複雜形狀時發生翹曲。另一方面，退火時間若過長，晶粒會變得過於粗大，在沖裁時塌邊變大而變得無法表現出沖裁精度。

當結束精加工退火，為了做成所欲之鋼鐵構件，會進行無方向性電磁鋼板的成形加工等。並且，為了去除在由無方向性電磁鋼板所構成之鋼鐵構件中因成形加工等(例如沖裁)而產生的應變等，會對鋼鐵構件實施弛力退火。在本實施形態中，為了使在較Ac1溫度更低溫下發生SIBM，且亦使結晶粒徑可變得粗大，係將弛力退火的溫度設為例如800℃左右，弛力退火的時間設為2小時左右。藉由弛力退火，可使磁特性提升。

本實施形態之無方向性電磁鋼板(鋼鐵構件)在前述製造方法中，主要藉由在熱軋延步驟中於Ar1溫度以上進行精整軋延，而獲得前述(1)式之高B50及前述(2)式之優異各向異性。並且，藉由在平整軋延步驟中使軋縮率成為10%左右，而獲得前述式(4)之更優異的各向異性。 另外，在本實施形態中，Ar1溫度係從以1℃/秒的平均冷卻速度進行冷卻中之鋼材(鋼板)的熱膨脹變化求算。又，在本實施形態中，Ac1溫度係從以1℃/秒的平均加熱速度進行加熱中之鋼材(鋼板)的熱膨脹變化求算。

如以上所述方式進行，即可製造由本實施形態之無方向性電磁鋼板所構成之鋼鐵構件。

接著，針對本實施形態之無方向性電磁鋼板，一邊示出實施例一邊具體說明。以下所示實施例僅為無方向性電磁鋼板之一例，無方向性電磁鋼板並不限於下述示例。

＜＜第1實施例＞＞ 藉由鑄造熔鋼，製作出以下表1至表2所示之成分的鑄錠。在此，式左邊表示前述(1)式之左邊的值。然後，將製作出的鑄錠加熱至1150℃並進行熱軋延，軋延成板厚達2.5mm。並且，於精整軋延結束後進行水冷並捲取熱軋延鋼板。此時在精整軋延之最後道次的階段中之溫度(精加工溫度)為830℃，皆為高於Ar1溫度之溫度。另外，不會發生γ-α變態之No.108係將精加工溫度設為850℃。又，捲取溫度係以表1所示條件進行。

接著，在熱軋延鋼板中藉由酸洗去除鏽皮，且以表1所示之冷軋延後的軋縮率進行軋延。然後，在無氧化氣體環境中於700℃下進行30秒的中間退火。接著，以表1所示之第2次冷軋軋延(平整軋延)軋縮率進行軋延。

接下來，為了調查磁特性，在第2次冷軋延(平整軋延)後，在800℃下進行30秒的精加工退火，並以剪切加工做成55mm見方之試樣後，在800℃下進行2小時的弛力退火，並測定磁通密度B50。測定試樣係在軋延方向上於0°與45°之2種方向上採取55mm見方之試樣。並且，測定該2種試樣，將相對於軋延方向為0°、45°、90°及135°之磁通密度B50分別設為B50L、B50D1、B50C及B50D2。

[表1]

[表2]

表1至表2中的底線表示落在本發明範圍外的條件。發明例之No.101~No.107、No.109~No.111及No.114~No.130，其等在45°方向及全周平均上磁通密度B50皆為良好之值。惟，No.116與No.127因落在適當的捲取溫度外，故磁通密度B50稍低。No.129與No.130因冷軋延的軋縮率低，故磁通密度B50稍低於同等成分與捲取溫度之No.118。另一方面，比較例之No.108因Si濃度高，式左邊之值為0以下且為不會發生α-γ變態之組成，故磁通密度B50皆低。比較例之No.112因降低了平整軋延率，故{100}＜011＞強度小於5且磁通密度B50皆低。比較例之No.113之{100}＜011＞強度達30以上，落在本發明外。且No.113因熱軋延板的厚度厚達7mm，而有不易操作的缺點。

＜＜第2實施例＞＞ 藉由鑄造熔鋼，製作出以下表3所示之成分的鑄錠。然後，將製作出的鑄錠加熱至1150℃並進行熱軋延，軋延成板厚達2.5mm。並且，於精整軋延結束後進行水冷並捲取熱軋延鋼板。此時在精整軋延之最後道次的階段中之精加工溫度為830℃，皆為高於Ar1溫度之溫度。

接著，在熱軋延鋼板中藉由酸洗去除鏽皮，且進行冷軋延直到板厚成為0.385mm為止。然後，在無氧化氣體環境中進行中間退火，並控制中間退火的溫度，使再結晶率成為85%。接著，進行第2次冷軋延(平整軋延)直到板厚達0.35mm為止。

接下來，為了調查磁特性，在第2次冷軋延(平整軋延)後，在800℃下進行30秒的精加工退火，並以剪切加工做成55mm見方之試樣後，在800℃下進行2小時的弛力退火，並測定磁通密度B50與鐵損W10/400。關於磁通密度B50，係以與第1實施例同樣的程序進行測定。另一方面，鐵損W10/400係以施加400Hz之交流磁場以使最大磁通密度成為1.0T時在試樣產生之能量損失(W/kg)來測定。鐵損設為在相對於軋延方向為0°、45°、90°及135°上測出之結果的平均值。

[表3]

[表4]

No.201~No.214皆為發明例，磁特性皆良好。尤其，No.202~No.204之磁通密度B50較No.201及No.205~No.214更高，No.205~No.214之鐵損W10/400較No.201~No.204更低。

又，在以下說明中，在＜使用於分割鐵芯之電磁鋼板之例＞之說明中所記載之從軋延方向傾斜45°之方向係視需求而稱為從軋延方向起算之角度45°，且視需求將從軋延方向傾斜135°之方向稱為從軋延方向起算之角度135°。此外，視需求，將從軋延方向傾斜θ°之方向稱為與軋延方向所成角度為θ°之方向。如所述地，從軋延方向傾斜θ°之方向、及與軋延方向所成角度為θ°之方向意思相同。

以上之無方向性電磁鋼板係本案發明人等新近開發而得者，其在從軋延方向起算之角度為45°、135°之2個方向上磁特性最優異。另一方面，在從軋延方向起算之角度為0°、90°之2個方向上磁特性最差。在此，該45°、135°係理論上的值，在實際製造時有時不易使其在45°、135°上一致。因此，若理論上磁特性最優異之方向係從軋延方向起算之角度為45°、135°之2個方向，在實際之無方向性電磁鋼板中，該45°、135°設為亦包含沒有嚴格地在45°、135°上一致者。此點在該0°、90°上亦相同。又，雖然理論上磁特性最優異之2個方向的磁特性會相同，但在實際製造時，有時不易使該2個方向的磁特性相同。因此，若理論上磁特性最優異之2個方向的磁特性相同，該相同設為亦包含沒有嚴格相同者。此點在磁特性最差之2個方向上亦相同。又，令順時針之角度為正值之角度。

＜定子鐵芯＞ 本案發明人等為了可有效活用所述無方向性電磁鋼板之特性，研討了以複數個分割鐵芯來構成定子鐵芯，進而發現以下說明之實施形態。 以下，一邊參照圖式一邊說明本發明一實施形態。在以下說明中，只要無特別說明，則電磁鋼板設為係在＜使用於分割鐵芯之電磁鋼板之例＞之項中說明過之無方向性電磁鋼板者。另外，在以下說明中，長度、方向及位置等相同(一致)這點，除了(嚴格地)相同(一致)的情況之外，設為亦包含在不脫離發明主旨之範圍內(例如在製造步驟中產生的誤差之範圍內)相同(一致)的情況。 又，在本實施形態中，作為旋轉電機係舉電動機、具體而言係交流電動機、更具體而言係同步電動機、再更具體而言係永久磁鐵場磁型電動機為一例來進行說明。此種電動機適合被採用於例如電動汽車等。

圖1係顯示旋轉電機10之構成的一例的圖。圖1係從平行於旋轉電機之軸心之方向觀看旋轉電機之圖(俯視圖)。圖1所示之X-Y-Z座標表示圖中之朝向關係。 如圖1所示，旋轉電機10具備定子20與轉子50。定子20及轉子50容置於未圖示之罩殼中。並且，定子20被固定於罩殼。 在本實施形態中，旋轉電機10係採用轉子50位於定子20之內側的內轉子型。然而，旋轉電機10亦可採用轉子50位於定子20之外側的外轉子型。又，在本實施形態中，旋轉電機10為10極12槽之三相交流馬達。惟，極數、槽數及相數等可適當變更。

定子20具備定子鐵芯21與未圖示之線圈。 在以下說明中，視需求，會將定子鐵芯21之軸方向(沿著定子鐵芯21之中心軸線O之方向(Z軸方向))稱為軸方向。並且，視需求，會將定子鐵芯21之徑方向(與定子鐵芯21之中心軸線O正交之方向)稱為徑方向。而且，視需求，會將定子鐵芯21之圓周方向(繞著定子鐵芯21之中心軸線O周圍之方向)稱為圓周方向。

定子鐵芯21具備複數個分割鐵芯30。具體上，本實施形態之定子鐵芯21係12個分割鐵芯30在圓周方向、亦即繞著中心軸線O周圍之方向上排列。本實施形態之分割鐵芯30分別呈相同形狀及相同大小。且各分割鐵芯30具有芯齒部31與芯背部32。

芯齒部31係供捲繞定子20之繞組。芯齒部31係從芯背部32往徑方向之內側突出。亦即，芯齒部31係沿著徑方向往中心軸線O突出。芯齒部31係在圓周方向上空出同等間隔來配置。在本實施形態中，係以定子鐵芯21之中心軸線O為中心，以形成角度30°之間隔之方式設置12個芯齒部31。又，定子20之繞組可呈集中捲繞，亦可呈分布捲繞。 芯背部32被形成為圓弧狀。藉由複數個分割鐵芯30在圓周方向上排列，整個芯背部32便會形成為圓環狀。

圖2係顯示分割鐵芯30之構成的一例的圖。圖2係從旁觀看定子鐵芯21所具備之複數個分割鐵芯30中的1個的圖(立體圖)。 分割鐵芯30係積層由電磁鋼板所形成之鐵芯片40而構成。各鐵芯片40呈板狀，且分別呈相同形狀及相同大小。藉由鐵芯片40被以相同朝向在板厚方向上積層，分割鐵芯30便會沿著軸方向、亦即中心軸線O呈相同形狀。

圖3係顯示鐵芯片40之構成的一例的圖。圖3係沿著中心軸線O觀看構成分割鐵芯30之複數片鐵芯片40中之1片的俯視圖。如圖3所示，鐵芯片40具有芯齒41與芯背42。

芯齒41係透過鐵芯片40被積層，而構成分割鐵芯30之芯齒部31。又，芯齒41具有芯齒基部41a與凸緣部41b，該芯齒基部41a係從芯背42之圓周方向中央往徑方向延伸，該凸緣部41b位於芯齒基部41a的前端。利用分割鐵芯30構成出旋轉電機10時，凸緣部41b係面對轉子50。

芯背42係透過鐵芯片40被積層，而構成分割鐵芯30之芯背部32。芯背42具有凸部43a且具有凹部43b，該凸部43a係在圓周方向之一端往圓周方向突出，該凹部43b係在圓周方向之另一端往圓周方向凹入。凸部43a與凹部43b彼此係呈相反形狀。將複數個分割鐵芯30在圓周方向上排列後，凸部43a會與鄰接之鐵芯片40之凹部43b嵌合，且凹部43b會與鄰接之鐵芯片40之凸部43a嵌合。

在鐵芯片40中，芯齒41之徑方向與芯背42之延伸方向正交。芯齒41之徑方向，如圖3之一點鏈線L1所示，係指沿著平行於芯齒41之板面且通過芯齒41之圓周方向之中心的線之方向。或者，芯齒41之徑方向係指沿著以下的線之方向：平行於芯齒41之板面、且連接將芯背42之外周長度分成二等分之位置P與芯背42之外周之圓的中心的線。 另一方面，芯背42之延伸方向係指對芯齒41之徑方向正交之方向。亦即，芯背42之延伸方向，如圖3之一點鏈線L2所示，係指一點鏈線L1與芯背42之外周之位置P上之沿著芯背42之外周的切線之方向。或者，芯背42之延伸方向係指將芯背42之外周長度分成二等分之位置P上之沿著芯背42之外周的切線之方向。

回到圖1，轉子50相對於定子鐵芯21配置於徑方向之內側。轉子50具備轉子鐵芯51、複數個永久磁鐵52及旋轉軸60。 轉子鐵芯51係配置成與定子鐵芯21同軸。轉子鐵芯51的形狀大致呈環狀(圓環狀)。複數個永久磁鐵52係固定於轉子鐵芯51。在本實施形態中，係以轉子鐵芯51之中心軸線O為中心，以形成角度36°之間隔之方式設置5組(全體來說為10個)永久磁鐵52。在轉子鐵芯51內，配置有旋轉軸60。旋轉軸60係固定於轉子鐵芯51。 在本實施形態中，永久磁鐵場磁型電動機採用了表面磁鐵型馬達，惟亦可採用磁鐵埋入型馬達。

在此，要形成鐵芯片40，譬如係透過將業經軋延過之板狀母材(鋼帶)之電磁鋼板進行冲裁加工來形成。電磁鋼板係在＜使用於分割鐵芯之電磁鋼板之例＞之項中說明過的電磁鋼板。在＜使用於分割鐵芯之電磁鋼板之例＞之項中說明過的電磁鋼板，其相對於公知之無方向性電磁鋼板之B50、W15/50、W15/100之比率(B50比率、W15/50比率、W15/100比率)列示於表5。電磁鋼板之厚度皆為0.25[mm]。公知之無方向性電磁鋼板係採用W10/400為12.8W/kg之無方向性電磁鋼板。W10/400係磁通密度為1.0T且頻率為400Hz時的鐵損。又，該公知之無方向性電磁鋼板僅在軋延方向上磁特性優異。在以下說明中，視需求，亦將在＜使用於分割鐵芯之電磁鋼板之例＞之項中說明過的電磁鋼板稱為開發材。並且，視需求，亦將公知之無方向性電磁鋼板稱為習知材。

[表5]

在此，B50係以磁場強度5000[A/m]激磁後之磁通密度，W15/100係磁通密度為1.5[T]且頻率為100[Hz]時之鐵損。在此，係以JIS C 2556：2015中記載之手法測定出磁通密度及鐵損。又，表5中係示出令習知材之每個從軋延方向起算之角度的平均值為1.000，而將開發材之每個從軋延方向起算之角度的平均值規格化後之值(=開發材之每個從軋延方向起算之角度的平均值÷習知材之每個從軋延方向起算之角度的平均值)。如所述，表5之值係相對值(無量綱量(dimensionless quantity))。

根據表5，開發材之B50較習知材之B50大5.1[%]。開發材之W15/50較習知材之W15/50小12.0[%]。開發材之W15/100較習知材之W15/100小13.5[%]。如所述地，與習知材相較之下，開發材之B50大且鐵損小。

圖4係顯示B50比率與從軋延方向起算之角度之關係的一例的圖表。圖5係顯示W15/50比率與從軋延方向起算之角度之關係的一例的圖表。圖6係顯示W15/100比率與從軋延方向起算之角度之關係的一例的圖表。 圖7係顯示軋延方向RD與磁特性最優異之方向之關係的一例的圖。在以下說明中，視需求，會將磁特性最優異之方向稱為易磁化方向。在圖7中，若令逆時針之角度為正值之角度且令軋延方向RD之角度為0°，則易磁化方向為ED1、ED2。從軋延方向RD至從軋延方向RD起算之角度中較小角度呈90°之方向(圖7中以虛線表示之方向)之4個區域的磁特性，理論上具有對稱關係。

又，圖4、圖5及圖6所示之B50比率、W15/50比率及W15/100比率，與表5同樣係以習知材之每個從軋延方向起算之角度的平均值進行規格化後之值。亦即，圖4、圖5及圖6所示之B50比率、W15/50比率及W15/100比率之值為相對值(無量綱量)。 如圖4所示，在開發材中，從軋延方向起算之角度為45°時B50比率最大，從軋延方向起算之角度越接近0°、90°，B50比率就越變小。 另一方面，在習知材中，從軋延方向起算之角度為45°時B50比率最小。

如圖5及圖6所示，在開發材中，從軋延方向起算之角度為45°時W15/50比率與W15/100比率最大，從軋延方向起算之角度越接近0°、90°，W15/50比率與W15/100比率就越變小。 另一方面，在習知材中，W15/50比率與W15/100比率在從軋延方向起算之角度為45°~90°中會變大。 如以上所述，在開發材中，從軋延方向起算之角度為45°之方向(易磁化方向ED1)、及從軋延方向起算之角度為135°之方向(易磁化方向ED2)之磁特性最優異。另一方面，從軋延方向起算之角度為0°之方向(軋延方向RD)、及從軋延方向起算為90°之方向(與軋延方向RD正交之方向)之磁特性最差。

本案發明人等想到可藉由製造具備有分割鐵芯之定子鐵芯來提升定子鐵芯整體的磁特性，該分割鐵芯係從具較習知材更優異之磁特性之開發材生成鐵芯片後，將所生成之鐵芯片積層而成者。另外，開發材之磁特性優異之方向係從軋延方向起算之角度為45°、135°之方向，磁特性優異之方向呈正交。另一方面，鐵芯片亦為芯齒之徑方向與芯背之延伸方向呈正交。從而，本案發明人等想到可使開發材之磁特性優異之方向與芯齒之徑方向及芯背之延伸方向一致來生成鐵芯片。

若依據所述發想，則鐵芯片係構成為使芯齒之徑方向沿著開發材中從軋延方向起算之角度為45°之方向，並同時使芯背之延伸方向沿著開發材中從軋延方向起算之角度為135°之方向。或者，鐵芯片係構成為使芯齒之徑方向沿著開發材中從軋延方向起算之角度為135°之方向，並同時使芯背之延伸方向沿著開發材中從軋延方向起算之角度為45°之方向。

＜定子鐵芯之製造方法＞ 接下來，針對定子鐵芯21之製造方法加以說明，該製造方法包含從開發材生成鐵芯片40之步驟。在製造定子鐵芯21上，主要有鐵芯片生成步驟、分割鐵芯生成步驟及定子鐵芯生成步驟。

[鐵芯片生成步驟] 在鐵芯片生成步驟中，係使用模具來冲裁開發材而生成鐵芯片40。 圖8係用以說明冲裁開發材之模具的圖。圖8係從對開發材80之板面呈正交之方向觀看的示意圖(俯視圖)。又，在圖8中，係對應開發材80標記出軋延方向RD與磁特性優異之方向(ED1、ED2)。 開發材80係以軋延方向RD為長度方向之帶狀。開發材80係以輸送裝置沿著長度方向輸送。因此，在圖8所示例子中，軋延方向RD與以輸送裝置輸送之方向相同。在開發材80之寬度方向的兩端部，導孔81係在長度方向上隔著間隔被設置。

首先，輸送裝置係將導件插入導孔81來將開發材80輸送固定距離。接著，壓製裝置係使用具有衝頭與壓模之模具來冲裁被輸送後之開發材80，藉此生成鐵芯片40。在此，透過以壓製裝置所行之1次冲裁，可生成各為相同形狀且相同大小的複數片鐵芯片40。

壓製裝置係以鐵芯片40之芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆為開發材80之磁特性優異之方向的方式冲裁開發材80。具體而言，如圖8所示，壓製裝置之模具設定成使鐵芯片40之芯齒之徑方向(一點鏈線L1)沿著開發材80之從軋延方向起算之角度為45°之方向(使沿著易磁化方向ED1)。又，由於鐵芯片40之芯齒之徑方向與芯背之延伸方向正交，故藉由芯齒之徑方向沿著開發材80之從軋延方向起算之角度為45°之方向，便會設定成使芯背之延伸方向沿著開發材80之從軋延方向起算之角度為135°之方向(使沿著易磁化方向ED2)。

因此，以壓製裝置冲裁出之鐵芯片40，其芯齒之徑方向係沿著從軋延方向起算之角度為45°之方向，且芯背之延伸方向係沿著從軋延方向起算之角度為135°之方向。另，在本實施形態中，以壓製裝置冲裁之所有鐵芯片40皆為相同朝向。故，關於所冲裁之所有鐵芯片40，芯齒之徑方向係沿著從軋延方向起算之角度為45°之方向，且芯背之延伸方向係沿著從軋延方向起算之角度為135°之方向。

又，在圖8中，說明了以使芯齒之徑方向沿著從軋延方向起算之角度為45°之方向，芯背之延伸方向沿著從軋延方向起算之角度為135°之方向的方式冲裁鐵芯片40之模具，然並不限於所述情況。 譬如，亦可如圖8之二點鏈線所示之鐵芯片40A、40B這般，係以使芯齒之徑方向沿著從軋延方向起算之角度為135°之方向，芯背之延伸方向沿著從軋延方向起算之角度為45°之方向的方式進行冲裁之模具。在此情況下，所冲裁出之鐵芯片40A、40B，其等之芯齒之徑方向係沿著從軋延方向起算之角度為135°之方向，且芯背之延伸方向係沿著從軋延方向起算之角度為45°之方向。 又，亦可如圖8之二點鏈線所示之鐵芯片40C這般，係以呈使圖8之實線所示之鐵芯片40旋轉180°後之朝向的方式進行冲裁之模具。在此情況下，所冲裁出之鐵芯片40C會與圖8之實線所示之鐵芯片40同樣，芯齒之徑方向係沿著從軋延方向起算之角度為45°之方向，且芯背之延伸方向係沿著從軋延方向起算之角度為135°之方向。

另外，在圖8中係沿著開發材80之寬度方向於一直線上冲裁4片鐵芯片40之模具，惟不限於此情況，亦可為冲裁5片以上或3片以下之鐵芯片40之模具，亦可為相對於一直線以交錯狀進行冲裁之模具。又亦可為可一次冲裁圖8所示之不同朝向之鐵芯片40、40A~40C中之2種以上鐵芯片之模具。

[分割鐵芯生成步驟] 在分割鐵芯生成步驟中，係積層鐵芯片40來生成分割鐵芯30。 具體而言，在將在鐵芯片生成步驟中以壓製裝置冲裁出的複數片鐵芯片40對齊成全部為相同朝向之後，以使板面彼此相接的方式加以連接而積層。要連接複數片鐵芯片40，可藉由以接著劑將鐵芯片40之板面彼此加以接著，或者將鐵芯片40在積層方向上歛合或熔接來加以連接。又，被積層之鐵芯片40的數量係視欲製造之定子鐵芯21的規格或大小來變更。而，在製造本實施形態之定子鐵芯21時，對於1個定子鐵芯21係生成12個分割鐵芯30。

在此，如上所述，鐵芯片40之芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆為開發材80之磁特性優異之方向，且分割鐵芯30係鐵芯片40對齊成全部為相同朝向而被積層。從而，鐵芯片40被積層而成之分割鐵芯30可提升芯齒部31及芯背部32之磁特性。

[定子鐵芯生成步驟] 在定子鐵芯生成步驟中，係將分割鐵芯30在圓周方向上排列並連接而生成定子鐵芯21。具體而言，在分割鐵芯生成步驟中，係以使所生成之複數個分割鐵芯30之芯背部32成為圓環狀之方式來排列。此時，係透過在鄰接之分割鐵芯30彼此中各鐵芯片40之凸部43a與凹部43b嵌合而定位。要連接分割鐵芯30，可將鄰接之分割鐵芯30之芯背部32彼此以接著劑來接著或進行熔接，藉此來連接。 而，在製造本實施形態之定子鐵芯21時，係將12個分割鐵芯30在圓周方向上排列並連接。 透過如以上之步驟可製造定子鐵芯21。又，使用所製造出之定子鐵芯21來製造定子20或製造旋轉電機10時，可採用公知之製造方法。

＜實施例＞ 接下來，在使用有從開發材生成之鐵芯片之分割鐵芯、及使用有從習知材生成之鐵芯片之分割鐵芯之間，針對磁特性加以比較。 首先，冲裁開發材，將所生成之鐵芯片積層而生成出分割鐵芯之試樣。將如所述地使用有開發材之鐵芯片之分割鐵芯稱為發明例之分割鐵芯。並且，將冲裁開發材而得之鐵芯片稱為發明例之鐵芯片。發明例之分割鐵芯係藉由在上述＜定子鐵芯之製造方法＞之項中說明過的方法來生成。又，發明例之鐵芯片中，芯齒之徑方向係沿著開發材中從軋延方向起算之角度為45°之方向，芯背之延伸方向係沿著開發材中從軋延方向起算之角度為135°之方向。 另一方面，冲裁習知材，將所生成之鐵芯片積層而生成出分割鐵芯之試樣。將如所述地使用有習知材之鐵芯片之分割鐵芯稱為比較例之分割鐵芯。並且，將冲裁習知材而得之鐵芯片稱為比較例之鐵芯片。比較例之分割鐵芯係藉由在上述＜定子鐵芯之製造方法＞之項中說明過的方法來生成。又，比較例之鐵芯片中，芯齒之徑方向係沿著習知材中從軋延方向起算之角度為0°之方向，芯背之延伸方向係沿著習知材中從軋延方向起算之角度為90°之方向。

另外，發明例之分割鐵芯及比較例之分割鐵芯係如以下之規格。 定子鐵芯之外徑：77.0[mm]、定子鐵芯之內徑：40.0[mm]、定子鐵芯之高度(積層厚度)：45.0[mm]、鐵芯片(電磁鋼板)之厚度：0.25[mm]、極數：10、槽數：12 在此，作為發明例之分割鐵芯與比較例之分割鐵芯之間之磁特性的比較，係於表6中列示B50、亦即以磁場強度5000[A/m]激磁後之磁通密度的比率。

[表6]

如表6所示，令比較例之分割鐵芯之磁通密度為1.000時，發明例之分割鐵芯之磁通密度為1.042。根據表6，發明例之分割鐵芯之B50較比較例之分割鐵芯之B50更大4.2[%]。如所述地，可確認到與使用有從習知材生成之鐵芯片之分割鐵芯相較之下，使用有從開發材生成之鐵芯片之分割鐵芯之磁通密度大，磁特性已提升。

如所述地將磁通密度大之發明例之分割鐵芯在圓周方向上排列來製造定子鐵芯(稱之為發明例之定子鐵芯)，藉此，相較於將比較例之分割鐵芯在圓周方向上排列而製造出之定子鐵芯(稱之為比較例之定子鐵芯)，可在定子鐵芯全體更增大磁通密度，可使磁特性提升。 另，藉由將磁通密度大之發明例之定子鐵芯應用於轉動電機，可較應用有比較例之定子鐵芯之旋轉電機更使轉矩提升。又，就應用有發明例之定子鐵芯之轉動電機而言，在輸出與應用有比較例之定子鐵芯之轉動電機相同的轉矩時，可減少在捲繞於發明例之定子鐵芯之繞組中流動的電流，因而可減低銅損。

如以上所述，根據本實施形態，藉由對構成分割鐵芯之鐵芯片使用磁特性優異之開發材之電磁鋼板，可使具備有分割鐵芯之定子鐵芯整體的磁特性提升。又，根據本實施形態，關於定子鐵芯所具備之所有分割鐵芯之各鐵芯片，芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆沿著開發材之電磁鋼板之磁特性優異之方向，因而可進一步使定子鐵芯整體之磁特性提升。又，由於磁特性提升，故即便縮小芯齒部之寬度及芯背部之寬度，仍可抑制定子鐵芯之磁性飽和，因而可使槽面積擴大且可使繞組之占積率提升。 另外，在本實施形態中係與習知材為無方向性電磁鋼板的情況作比較來說明了開發材之優越性，而即便與習知材為雙方向電磁鋼板的情況作比較，開發材仍具優越性。具體而言，與習知材為雙方向性電磁鋼板的情況相比，開發材較可削減製造成本。又，與習知材為雙方向性電磁鋼板的情況相比，開發材之鋼板組織的粒徑較小，因此可抑制在積層鐵芯片而構成分割鐵芯後在高頻條件下之鐵損。

＜變形例＞ 在上述本實施形態中，關於定子鐵芯所具備之所有分割鐵芯之各鐵芯片，係針對芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆沿著開發材之電磁鋼板之磁特性優異之方向的情況加以說明，惟不限於該情況。 在本變形例中，係說明只要定子鐵芯所具備之複數個分割鐵芯中之至少1個分割鐵芯之各鐵芯片，芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆沿著開發材之電磁鋼板之磁特性優異之方向即可的情況。換言之，本變形例之定子鐵芯中混合存在著以下分割鐵芯：由芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆沿著開發材之電磁鋼板之磁特性優異之方向之鐵芯片所構成的分割鐵芯、及由芯齒之徑方向或芯背之延伸方向沒有沿著開發材之電磁鋼板之磁特性優異之方向之鐵芯片所構成的分割鐵芯。如此一來，在混合存在著不同種類之分割鐵芯之定子鐵芯中，會產生磁特性良好的部分與並非如此的部分，而造成定子鐵芯之磁特性分布產生參差，鐵損變大。

在本變形例中，混合存在著不同種類之分割鐵芯時，係以使徑方向沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度較徑方向沒有沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度更窄的方式構成定子鐵芯。並且，在本變形例中，混合存在著不同種類之分割鐵芯時，係以使分割鐵芯之芯齒部的寬度與以預定磁場強度激磁後之芯齒部的磁通密度之積在所有分割鐵芯之各芯齒部中呈大致固定的方式構成定子鐵芯。藉由以所述方式構成定子鐵芯，即便係混合存在有不同種類之分割鐵芯之定子鐵芯，仍可減低磁通密度之參差並抑制鐵損。

圖9係用以說明芯齒部的寬度的圖。圖9(a)係沿著徑方向呈平行之芯齒部31A的一例。在此例中，芯齒部31A本身沿著徑方向呈平行。圖9(b)係槽沿著徑方向呈平行之芯齒部31B的一例。在此例中，位於在圓周方向上相鄰之芯齒部31B彼此之間的槽沿著徑方向呈平行。 在此，芯齒部的寬度設為芯齒直線區域的中央位置上之定子鐵芯之圓周方向長度。所謂芯齒直線區域，係沿垂直於定子鐵芯之軸的方向裁切後，在定子鐵芯的截面中針對定子鐵芯之圓周方向上之芯齒部的2個端部分別求出構成定子鐵芯之圓周方向上之芯齒部的端部的直線中最長直線之區域而得者。

在圖9(a)所示之例中，將位置311、312互相連接的直線及將位置313、314互相連接的直線為芯齒直線區域。另，在圖9(a)所示之例中，芯齒直線區域的中央位置為位置321、322。因此，圖9(a)所示之芯齒部31A的寬度係位置321與位置322之間的距離TW。 在圖9(b)所示之例中，將位置315、316互相連接的直線及將位置317、318互相連接的直線為芯齒直線區域。另，在圖9(b)所示之例中，芯齒直線區域的中央位置為位置323、324。因此，圖9(b)所示之芯齒部31B的寬度係位置323與位置324之間的距離TW。

在圖9(a)中，由於係沿著徑方向呈平行之芯齒部31A的一例，故芯齒部31A的寬度在芯齒直線區域中不論在徑方向之何處皆固定。 另一方面，在圖9(b)中，由於係槽沿著徑方向呈平行之芯齒部31B的一例，故實際之芯齒部31B的寬度在芯齒直線區域中係視在徑方向之何處而不同，因此芯齒部31B的寬度設為上述之位置323與位置324之間的距離TW來作為代表值。

在上述實施形態中，可藉由在＜定子鐵芯之製造方法＞之項中說明過的方法來生成芯齒部之徑方向沿著磁特性優異之方向之分割鐵芯。 接著，說明生成芯齒部之徑方向沒有沿著磁特性優異之方向之分割鐵芯的情況的一例。又，與在上述＜定子鐵芯之製造方法＞之項中說明過的方法同樣的內容係適當省略其說明。

首先，在鐵芯片生成步驟中，係從開發材使用模具進行冲裁而生成鐵芯片90。 圖10係用以說明冲裁開發材之模具的圖。又，圖10所示開發材80係與圖8所示開發材80相同之電磁鋼板。在圖10中，係對應開發材80標記出軋延方向RD與磁特性優異之方向(ED1、ED2)。

壓製裝置係以鐵芯片90之芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆不成為開發材80之磁特性優異之方向的方式冲裁開發材80。具體而言，如圖10所示，壓製裝置之模具設定成使鐵芯片90之芯齒之徑方向(一點鏈線L1)沿著開發材80之從軋延方向起算之角度為0°之方向。又，由於鐵芯片90之芯齒之徑方向與芯背之延伸方向正交，故藉由芯齒之徑方向沿著開發材80之從軋延方向起算之角度為0°之方向，便會設定成使芯背之延伸方向沿著開發材80之從軋延方向起算之角度為90°之方向。

因此，以壓製裝置冲裁出之鐵芯片90，其芯齒之徑方向係沿著從軋延方向起算之角度為0°之方向，且芯背之延伸方向係沿著從軋延方向起算之角度為90°之方向。另，在本變形例中，以壓製裝置冲裁之所有鐵芯片90之芯齒之徑方向為相同朝向。故，關於所冲裁之所有鐵芯片90，芯齒之徑方向係沿著從軋延方向起算之角度為0°之方向，且芯背之延伸方向係沿著從軋延方向起算之角度為90°之方向。 接著，在將冲裁出的複數片鐵芯片90對齊成全部為相同朝向之後，以使板面彼此相接的方式加以連接而積層，藉此可生成芯齒部之徑方向沒有沿著磁特性優異之方向之分割鐵芯。

在此，圖10所示之鐵芯片90與圖8所示之鐵芯片40係設定成芯齒的寬度互相不同。具體而言，圖10所示之鐵芯片90之芯齒寬度設定成較圖8所示之鐵芯片40之芯齒寬度更寬。換言之，圖8所示之鐵芯片40之芯齒寬度設定成較圖10所示之鐵芯片90之芯齒寬度更窄。 由於係使積層圖10所示之鐵芯片90而成之分割鐵芯與積層圖8所示之鐵芯片40而成之分割鐵芯混合存在來構成定子鐵芯，故可將徑方向沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度構成為較徑方向沒有沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度更窄。藉由以所述方式構成定子鐵芯，可減低定子鐵芯內磁通密度之參差。

並且，在本變形例中，混合存在著不同種類之分割鐵芯時，係以使分割鐵芯之芯齒部的寬度與以預定磁場強度激磁後之芯齒部的磁通密度之積在所有分割鐵芯之各芯齒部中呈大致固定的方式構成定子鐵芯。 以下，說明以使芯齒部的寬度與芯齒部的磁通密度之積在所有分割鐵芯之各芯齒部中呈大致固定的方式來決定芯齒部的寬度的一例。

首先，在應用定子鐵芯之預定轉動電機中所有芯齒部的寬度固定時，解析以預定運轉條件(例如預定轉矩)使其運轉時的芯齒部之平均磁通密度。所謂芯齒部之平均磁通密度，係在各芯齒部中將各處之磁通密度的最大值加以平均化而得之值。平均磁通密度可藉由進行依據馬可士威方程式(Maxwell's equations)之電磁場解析(數值解析)，或者在製作出的定子鐵芯中使用探測線圈(search coil)實際測量感應電壓並將感應電壓積分而導出。

接著，從芯齒部之平均磁通密度算出芯齒部之平均磁場強度H[A/m]。芯齒部之平均磁場強度可根據開發材的相對磁導率算出。其次，根據開發材A的材料特性算出以芯齒部之平均磁場強度激磁後，從軋延方向起算之各個角度之芯齒部的磁通密度B[T]。又，從軋延方向起算之各個角度之芯齒部的磁通密度可依據從軋延方向起算之角度上開發材之B-H特性導出。 在本變形例中，在使圖8所示之鐵芯片40積層之分割鐵芯中，係算出從軋延方向起算之角度為45°之芯齒部的磁通密度。另外，在使圖10所示之鐵芯片90積層之分割鐵芯中，係算出從軋延方向起算之角度為0°之芯齒部的磁通密度。又，如上所述，開發材在從軋延方向起算之角度為45°時B50比率最大，從軋延方向起算之角度越接近0°、90°，B50比率就越變小。因此，從軋延方向起算之角度為45°之芯齒部的磁通密度會被算出得較大，從軋延方向起算之角度為0°之芯齒部的磁通密度則被算出得較小。

接下來，對從軋延方向起算之各個角度決定最佳芯齒部寬度。具體而言，係根據所算出之從軋延方向起算之各個角度之芯齒部的磁通密度，以使芯齒部的寬度與芯齒部的磁通密度之積在各芯齒部中呈大致固定的方式來決定芯齒部的寬度。 因此，在使圖8所示之鐵芯片40積層之分割鐵芯中，芯齒部的寬度被算出得較窄，在使圖10所示之鐵芯片90積層之分割鐵芯中，芯齒部的寬度被算出得較寬。

以將會形成依所述方式決定出的最佳芯齒部寬度的方式，分別設計用以冲裁圖8所示之鐵芯片40的模具及用以冲裁圖10所示之鐵芯片90的模具。分別以所設計出的模具冲裁開發材，而分別生成鐵芯片40及鐵芯片90。 藉由使積層圖8所示之鐵芯片40而成之分割鐵芯與積層圖10所示之鐵芯片90而成之分割鐵芯混合存在來構成定子鐵芯，便能以使分割鐵芯之芯齒部的寬度與以預定磁場強度激磁後之芯齒部的磁通密度之積在所有分割鐵芯之各芯齒部中呈大致固定的方式構成定子鐵芯。

如所述地，在本變形例中，混合存在著不同種類之分割鐵芯時，係以使分割鐵芯之芯齒部的寬度與以預定磁場強度激磁後之芯齒部的磁通密度之積在所有分割鐵芯之各芯齒部中呈大致固定的方式構成定子鐵芯。因此，即便係混合存在有不同種類之分割鐵芯之定子鐵芯，仍可減低磁通密度之參差並抑制鐵損。又，所謂大致固定並不限於完全固定的情況，可較比較例更加抑制鐵損之範圍即包含在大致固定中。具體而言，所謂大致固定係指芯齒部的寬度與芯齒部的磁通密度之積的最大值與最小值之差異在±5%的範圍內。例如，芯齒部的寬度與芯齒部的磁通密度之積為1.5[T]時，在各芯齒部中，芯齒部的寬度與芯齒部的磁通密度之積係在1.425[T]~1.575[T]的範圍內(±5%的範圍內)的程度。

又，在本變形例中說明了解析以預定運轉條件(例如預定轉矩)使其運轉時的芯齒部之平均磁通密度的情況，而預定運轉條件可適當選擇。例如，亦可將假設之複數個運轉條件當中運轉時間比率最高的運轉條件設為預定運轉條件。另外，亦可進一步根據複數個運轉條件之各自的運轉時間比率，將所決定出的芯齒之最佳寬度予以加權。 又，在本變形例中說明了混合存在有2種分割鐵芯之定子鐵芯，然並不限於該情況，亦可應用於混合存在有3種以上分割鐵芯之定子鐵芯。

以上，已一同說明了本發明與各種實施形態，惟本發明不僅限於該等實施形態，在本發明範圍內可加以變更等。

產業上之可利用性 根據本發明，可使具備有複數個分割鐵芯之定子鐵芯之磁特性提升。因此，產業上之可利用性高。

10:旋轉電機 20:定子 21:定子鐵芯 30:分割鐵芯 31,31A,31B:芯齒部 311,312,313,314,315,316,317,318,321,322,323,324,P:位置 32:芯背部 40,40A,40B,40C,90:鐵芯片 41:芯齒 41a:芯齒基部 41b:凸緣部 42:芯背 43a:凸部 43b:凹部 50:轉子 51:轉子鐵芯 52:永久磁鐵 60:旋轉軸 80:開發材 81:導孔 ED1,ED2:易磁化方向 L1,L2:一點鏈線 O:中心軸線 RD:軋延方向 TW:距離

圖1係顯示旋轉電機之構成的一例的圖。 圖2係顯示分割鐵芯之構成的一例的圖。 圖3係顯示鐵芯片之構成的一例的圖。 圖4係顯示B50比率與從軋延方向起算之角度之關係的一例的圖表。 圖5係顯示W15/50比率與從軋延方向起算之角度之關係的一例的圖表。 圖6係顯示W15/100比率與從軋延方向起算之角度之關係的一例的圖表。 圖7係顯示軋延方向與磁特性最優異之方向之關係的一例的圖。 圖8係用以說明本發明一實施形態之模具的圖。 圖9係用以說明芯齒部的寬度的圖。 圖10係用以說明變形例之模具的圖。

40,40A,40B,40C:鐵芯片

80:開發材

81:導孔

ED1,ED2:易磁化方向

L1:一點鏈線

RD:軋延方向

Claims (9)

1. 一種定子鐵芯，具備有複數個分割鐵芯； 前述定子鐵芯之特徵在於： 前述複數個分割鐵芯係積層由電磁鋼板所形成之鐵芯片而構成； 前述電磁鋼板具有以下化學組成： 以質量%計含有： C：0.0100%以下、 Si：1.50%~4.00%、 sol.Al：0.0001%~1.0%、 S：0.0100%以下、 N：0.0100%以下、 選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種以上：合計2.50%~5.00%、 Sn：0.000%~0.400%、 Sb：0.000%~0.400%、 P：0.000%~0.400%及 選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種以上：合計0.0000%~0.0100%， 令Mn含量(質量%)為[Mn]、Ni含量(質量%)為[Ni]、Co含量(質量%)為[Co]、Pt含量(質量%)為[Pt]、Pb含量(質量%)為[Pb]、Cu含量(質量%)為[Cu]、Au含量(質量%)為[Au]、Si含量(質量%)為[Si]、sol.Al含量(質量%)為[sol.Al]，此時滿足以下(1)式， 且剩餘部分由Fe及不純物所構成； 令軋延方向之B50的值為B50L、從軋延方向傾斜45°之方向之B50的值為B50D1、從軋延方向傾斜90°之方向之B50的值為B50C、從軋延方向傾斜135°之方向之B50的值為B50D2，此時滿足以下(2)式及(3)式，{100}＜011＞之X射線隨機強度比為5以上且小於30，且板厚為0.50mm以下； 前述複數個分割鐵芯中，至少1個分割鐵芯之鐵芯片之芯齒之徑方向及芯背之延伸方向皆沿著前述電磁鋼板之磁特性優異之方向； ([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])-([Si]+[sol.Al])＞0%　　　・・・(1) (B50D1+B50D2)/2＞1.7T　　　　　　　　　・・・(2) (B50D1+B50D2)/2＞(B50L+B50C)/2・・・(3)。
2. 如請求項1之定子鐵芯，其滿足以下(4)式： (B50D1+B50D2)/2＞1.1×(B50L+B50C)/2・・・(4)。
3. 如請求項1之定子鐵芯，其滿足以下(5)式： (B50D1+B50D2)/2＞1.2×(B50L+B50C)/2・・・(5)。
4. 如請求項1之定子鐵芯，其滿足以下(6)式： (B50D1+B50D2)/2＞1.8T　　　　　　・・・(6)。
5. 如請求項1之定子鐵芯，其中前述電磁鋼板之前述磁特性優異之方向係從前述電磁鋼板之軋延方向起算為角度45°及135°之方向； 前述芯齒之徑方向係沿著從前述軋延方向起算為角度45°及135°中之任一個方向， 且前述芯背之延伸方向係沿著從前述軋延方向起算為角度45°及135°中之另一個方向。
6. 如請求項1至5中任一項之定子鐵芯，其中前述複數個分割鐵芯在所有分割鐵芯之鐵芯片中，前述芯齒之徑方向及前述芯背之延伸方向皆沿著前述電磁鋼板之磁特性優異之方向。
7. 如請求項1至5中任一項之定子鐵芯，其中前述複數個分割鐵芯分別具有芯齒部； 複數個芯齒部中，沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度係較沒有沿著磁特性優異之方向之芯齒部的寬度更窄。
8. 如請求項7之定子鐵芯，其中前述芯齒部的寬度與以預定磁場強度激磁後之前述芯齒部之磁通密度之積，在前述複數個分割鐵芯之各芯齒部呈大致固定。
9. 一種旋轉電機，其特徵在於：具備如請求項1至8中任一項之定子鐵芯。

Images