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TWI857375B - 積層鐵芯及旋轉電機 - Google Patents

積層鐵芯及旋轉電機 Download PDF

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TWI857375B
TWI857375B TW111140431A TW111140431A TWI857375B TW I857375 B TWI857375 B TW I857375B TW 111140431 A TW111140431 A TW 111140431A TW 111140431 A TW111140431 A TW 111140431A TW I857375 B TWI857375 B TW I857375B
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axis
electromagnetic steel
core
connecting portion
steel plate
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TW111140431A
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平山隆
竹田和年
脇坂岳顯
山崎修一
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日商日本製鐵股份有限公司
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Abstract

電磁鋼板包含環狀體，複數個接著層(41)當中的至少1個接著層(41)為第1接著層，在積層方向上夾住第1接著層的2個電磁鋼板當中的一個電磁鋼板中，將交叉於環狀體的中心軸且在容易磁化方向上延伸的虛擬軸設為L軸，將交叉於中心軸且與L軸交叉的虛擬軸設為C軸，並且藉由L軸與C軸而在環狀體的圓周方向上將電磁鋼板區劃為複數個區間(S)時，複數個區間(S)當中的至少1個區間(S)為第1區間，在第1區間中，在電磁鋼板當中在L軸方向上產生主磁通的第1部分(P1)中的第1接著層的面積，是比在電磁鋼板當中在C軸方向上產生主磁通的第2部分(P2)中的第1接著層的面積更小。

Description

積層鐵芯及旋轉電機
本揭示是有關於一種積層鐵芯及旋轉電機。 本案依據已於2021年11月25日於日本提出申請的日本特願2021-191446號主張優先權，並在此援引其內容。
今後，預計使用數量會增加的EV/HEV用的主機(旋轉電機、電動機、馬達)，會以體型、重量減少為目的，而進行高速旋轉化。伴隨著旋轉數的增加，轉子鐵芯或定子鐵芯的鐵損會增加，而導致效率減低。高頻激磁所造成的鐵損增加的主要原因是渦電流損失的增加，作為改善的對策，有電磁鋼板的薄板化。 另一方面，在將以沖裁等製作出的轉子鐵芯或定子鐵芯積層時，雖然一般會使用歛合件，但是要以歛合件將極薄的電磁鋼板積層固定是非常困難的。此時，作為積層固定極薄電磁鋼板的方法之一，有接著固定(例如，參照下述專利文獻1)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2008-78346號公報
發明欲解決之課題
但是，在前述以往的接著固定方法中，當使用接著劑來固定電磁鋼板時，因起因於接著劑的凝固收縮而在電磁鋼板產生的彈性壓縮應力，會有磁特性(激磁特性或鐵損特性)劣化而導致損失增加的疑慮。另外，像這樣的課題不僅會在電動機中產生，也會在包含發電機的所有旋轉電機中產生。
本揭示是有鑒於前述情形而完成的發明，目的在於提供一種可以一面維持積層固定的保持力，一面抑制損失(鐵損及銅損)的增加之積層鐵芯。 用以解決課題之手段
＜1＞本揭示的一態樣之積層鐵芯具備：已積層的複數個電磁鋼板；及複數個接著層，配置於在積層方向上相鄰的前述電磁鋼板彼此之間，前述電磁鋼板包含環狀體，前述複數個接著層當中的至少1個接著層為第1接著層，在前述積層方向上夾住前述第1接著層的2個前述電磁鋼板當中的一個電磁鋼板中，將交叉於前述環狀體的中心軸且在容易磁化方向上延伸的虛擬軸設為L軸，將交叉於前述中心軸且與前述L軸交叉的虛擬軸設為C軸，並且藉由前述L軸與前述C軸而在前述環狀體的圓周方向上將前述電磁鋼板區劃為複數個區間時，前述複數個區間當中的至少1個區間為第1區間，在前述第1區間中，在前述電磁鋼板當中在前述L軸方向上產生主磁通的第1部分中的前述第1接著層的面積，是比在前述電磁鋼板當中在前述C軸方向上產生主磁通的第2部分中的前述第1接著層的面積更小。
本案發明人專心致志檢討的結果，得到了以下的知識見解。亦即，在積層方向上相鄰的電磁鋼板彼此是藉由接著劑而接著固定的積層鐵芯中，起因於接著劑而對電磁鋼板施加有壓縮應力，此壓縮應力會對電磁鋼板的磁特性的劣化(鐵損增加量等)造成影響。本案發明人新發現了此影響的程度會因應於在電磁鋼板中產生的主磁通的方向而不同。更具體而言，當主磁通的方向為L方向(容易磁化方向)的情況下，和主磁通的方向為C方向(與L方向交叉的方向，不是容易磁化方向的方向)的情況相較之下，電磁鋼板中的接著面積率越高，則鐵損劣化率越大，施加於電磁鋼板的每單位面積的壓縮應力越高，則鐵損劣化率越大(例如，參照後述的圖13、14、16)。另外，主磁通是產生在轉子鐵芯或定子鐵芯的磁通的總稱。
依據以上的知識見解，本案發明人想到以下作法：在包含環狀體的積層鐵芯中，藉由L軸及C軸將電磁鋼板區劃為複數個區間，在該複數個區間當中的至少1個區間中，因應於主磁通產生的方向而使接著層的面積不同。亦即，本案發明人想到了以下作法：在前述複數個區間當中的至少1個即第1區間中，將在L方向上產生主磁通的第1部分中的第1接著層的面積，設為比在C方向上產生主磁通的第2部分中的第1接著層的面積更小。藉此，可以取代在電磁鋼板當中在對鐵損的影響較大的部分中將接著層形成為較大的作法，而在對鐵損的影響較小的部分中將接著層形成為較大。據此，可以一面確保所要求的保持力，一面抑制損失的增加。
＜2＞在上述＜1＞之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：在前述第1區間中，將相對接近於前述C軸的區域設為C軸側區域，並且將相對接近於前述L軸的區域設為L軸側區域時，前述第1部分包含前述環狀體當中位於前述C軸側區域的部分，前述第2部分包含前述環狀體當中位於前述L軸側區域的部分。
在包含環狀體的積層鐵芯中，主磁通在環狀體中主要是產生在圓周方向上。並且，產生在環狀體的主磁通與L方向或C方向的相對關係，會因該主磁通產生的圓周方向的位置而不同。例如，在環狀體當中位於L軸側的部分中，主磁通中的C方向的成分較多。另一方面，在環狀體當中位於C軸側的部分中，主磁通中的L方向成分較多。
＜3＞在上述＜2＞之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述第1接著層包含第1接著部，前述第1接著部是配置在前述環狀體的內周緣及外周緣當中的至少一者，在前述第1區間中，前述C軸側區域中的前述第1接著部的面積是比前述L軸側區域中的前述第1接著部的面積更小。
第1接著部是配置在環狀體的內周緣及外周緣當中的至少一者，主要是在圓周方向上延伸。因此，第1接著部在C軸側區域中會往比C方向更接近L方向(傾斜平緩)的方向延伸，在L軸側區域中會往比L方向更接近C方向(傾斜平緩)的方向延伸。據此，針對第1接著部，配置在L軸側區域的部分越多，則往接近C方向的方向延伸的比例會越高，對鐵損的影響則越小。 於是，在此積層鐵芯中，在第1區間中，C軸側區域中的第1接著部的面積是比L軸側區域中的第1接著部的面積更小。從而，第1接著部可以將對鐵損造成的影響抑制得較小。
＜4＞在上述＜3＞之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述第1接著部是沿著前述環狀體的內周緣及外周緣當中的至少一者帶狀地延伸，在前述第1區間中，前述第1接著部的寬度是無關於前述圓周方向的位置而為同等、或者沿著前述圓周方向隨著從前述L軸朝向前述C軸越來越小。
＜5＞在上述＜4＞之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：在前述第1區間中，前述第1接著部的寬度是沿著前述圓周方向隨著從前述L軸朝向前述C軸越來越小。
在第1區間中，第1接著部的寬度是無關於圓周方向的位置而為同等、或者沿著圓周方向隨著從L軸朝向C軸越來越小。另外，較理想的是，第1接著部的寬度是沿著圓周方向隨著從L軸朝向C軸越來越小。依據以上，前述的作用效果可顯著地發揮。
＜6＞在上述＜1＞至＜5＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述電磁鋼板更包含複數個芯齒，複數個前述芯齒是從前述環狀體往前述環狀體的徑方向的內側突出，並且在前述環狀體的圓周方向上隔著間隔而配置，前述第1部分包含前述芯齒當中位於前述L軸側區域的部分，前述第2部分包含前述芯齒當中位於前述C軸側區域的部分。 另外，像這樣當電磁鋼板不僅具備環狀體，也具備芯齒的情況下，第1接著層不僅會將電磁鋼板當中的環狀體彼此接著，也會將芯齒彼此接著，第1區間不僅是由環狀體來規定，也會由芯齒來規定，各第1部分、第2部分不僅包含環狀體的一部分或全部，也包含芯齒的一部分或全部。
在包含芯齒的積層鐵芯中，主磁通在芯齒中主要是產生在徑方向上。並且，產生在芯齒的主磁通與L方向或C方向的相對關係，會因該主磁通產生的芯齒的圓周方向的位置而不同。例如，在複數個芯齒當中位於L軸側的芯齒中，主磁通當中的L方向的成分較多。另一方面，在複數個芯齒當中位於C軸側的芯齒中，主磁通當中的C方向的成分較多。
＜7＞在上述＜6＞之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述第1接著層包含配置在前述芯齒的周緣的第2接著部，在前述第1區間中，前述C軸側區域中的前述第2接著部的面積是比前述L軸側區域中的前述第2接著部的面積更大。
第2接著部是配置在芯齒的周緣，且主要在徑方向上延伸。因此，第2接著部在C軸側區域中會往比L方向更接近C方向(傾斜平緩)的方向延伸，在L軸側區域中會往比C方向更接近L方向(傾斜平緩)的方向延伸。據此，針對第2接著部，配置在C軸側區域的部分越多，則往接近C方向的方向延伸的比例會越高，對鐵損的影響則越小。 於是，在此積層鐵芯中，在第1區間中，C軸側區域中的第2接著部的面積是比L軸側區域中的第2接著部的面積更大。從而，第2接著部可以將對鐵損造成的影響抑制得較小。
＜8＞在上述＜7＞之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述第2接著部是沿著前述芯齒的周緣帶狀地延伸，在前述第1區間中，無關於前述芯齒的前述圓周方向的位置而為同等、或者前述第2接著部的寬度沿著前述圓周方向呈現從位於前述L軸側的前述芯齒越往位於前述C軸側的前述芯齒越大。
＜9＞在上述＜8＞之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：在前述第1區間中，前述第2接著部的寬度沿著前述圓周方向呈現比起位於前述L軸側的前述芯齒越往位於前述C軸側的前述芯齒越大。
在第1區間中，第2接著部的寬度是無關於芯齒的圓周方向的位置而為同等、或者沿著圓周方向呈現比起位於L軸側的芯齒越往位於C軸側的芯齒越大。另外，在第1區間中，較理想的是，第2接著部的寬度沿著圓周方向呈現比起位於L軸側的芯齒越往位於C軸側的芯齒越大。依據以上，前述的作用效果可顯著地發揮。
＜10＞在上述＜2＞至＜5＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：在前述第1區間中，當以在將前述C軸及前述L軸繞著前述中心軸形成的中心角分為一半的方向上延伸的虛擬軸為基準軸時，前述C軸側區域及前述L軸側區域是以前述基準軸為基準而在前述圓周方向上為對稱的關係。
C軸側區域及L軸側區域是以基準軸為基準而在圓周方向上為對稱的關係。從而，前述的作用效果可顯著地發揮。
＜11＞在上述＜2＞至＜10＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述第1接著層包含帶狀的接著部，在前述L軸側區域中，以前述圓周方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計，比以前述環狀體的徑方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計更大，在前述C軸側區域中，以前述圓周方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計，比以前述徑方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計更小。
＜13＞在上述＜1＞至＜11＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用前述複數個接著層全部為前述第1接著層的構成。
當複數個接著層全部為具備前述第1區間的第1接著層的情況下，換言之，當複數個接著層全部都滿足為第1接著層的條件的情況下，和例如複數個接著層當中的一部分未滿足為第1接著層的條件的情況等相較之下，前述的作用效果可較顯著地發揮。
＜14＞在上述＜1＞至＜12＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用前述複數個區間全部為前述第1區間的構成。
當第1接著層中的前述複數個區間全部為前述第1區間的情況下，換言之，當複數個區間全部都滿足為第1區間的條件的情況下，和例如複數個區間當中的一部分未滿足為第1區間的條件的情況相較之下，前述的作用效果可較顯著地發揮。
＜14＞在上述＜1＞至＜13＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用前述電磁鋼板為無方向性電磁鋼板的構成。
＜15＞在上述＜1＞至＜13＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用前述電磁鋼板為方向性電磁鋼板的構成。
＜16＞在上述＜1＞至＜15＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述容易磁化方向在1個前述電磁鋼板中僅存在有1個方向，前述L軸及前述C軸是互相正交。
＜17＞在上述＜1＞至＜15＞中任一項之積層鐵芯中，亦可採用以下構成：前述容易磁化方向是在1個前述電磁鋼板中存在有2個方向以上，前述L軸是分別在2個方向以上的前述容易磁化方向上延伸且在前述中心軸上互相交叉，前述C軸是在將中心角分為一半的方向上延伸，前述中心角是在前述圓周方向上相鄰的前述L軸繞著前述中心軸形成的中心角。
＜18＞本揭示的一態樣之旋轉電機具備上述＜1＞至＜17＞中任一項之積層鐵芯。 發明效果
根據本揭示，可以一面維持積層固定的保持力，一面抑制損失的增加。
用以實施發明之形態
以下，參照圖式，說明本揭示的一實施形態之旋轉電機。另外，在本實施形態中，作為旋轉電機是列舉電動機，具體而言是列舉交流電動機，更具體而言是列舉同步電動機，再更具體而言是列舉永磁磁場型電動機為一例來進行說明。這種電動機可適當地採用在例如電動汽車等中。
如圖1及圖2所示，旋轉電機10具備定子20、轉子30、罩殼50、及旋轉軸60。定子20及轉子30是容置於罩殼50中。定子20是固定於罩殼50中。 在本實施形態中，採用轉子30位於定子20內側的內轉子型來作為旋轉電機10。然而，亦可採用轉子30位於定子20之外側的外轉子型來作為旋轉電機10。又，在本實施形態中，旋轉電機10為12極18槽的三相交流馬達。然而，例如極數、槽數、或相數等是可以適當變更的。另外，此旋轉電機10可以藉由例如對各相施加有效值10A、頻率100Hz的激磁電流，而以旋轉數1000rpm來旋轉。
定子20具備定子鐵芯21與未圖示的繞組。 定子鐵芯21具備筒狀(圓筒狀)的芯背部22(環狀體)與複數個芯齒23。以下，將定子鐵芯21(芯背部22)的軸方向(定子鐵芯21的中心軸線O方向)簡稱為軸方向，將定子鐵芯21(芯背部22)的徑方向(正交於定子鐵芯21的中心軸線O的方向)簡稱為徑方向，將定子鐵芯21(芯背部22)的圓周方向(繞定子鐵芯21的中心軸線O環繞的方向)簡稱為圓周方向。
在從軸方向來觀看定子20的平面視角下，芯背部22為圓環狀。 複數個芯齒23是從芯背部22朝向徑方向的內側(沿著徑方向而朝向芯背部22的中心軸線O)突出。複數個芯齒23是在圓周方向上隔著同等的間隔而配置。在本實施形態中，以中心軸線O為中心每隔20度的中心角而設置有18個芯齒23。複數個芯齒23是彼此同等的形狀且為同等的大小。 前述繞組是捲繞於芯齒23。前述繞組亦可為集中捲繞，亦可為分布捲繞。
轉子30是相對於定子20(定子鐵芯21)而配置於徑方向的內側。轉子30具備轉子鐵芯31與複數個永久磁鐵32。 轉子鐵芯31是和定子20同軸地配置的筒狀(圓筒狀)。在轉子鐵芯31內配置有前述旋轉軸60。旋轉軸60是固定於轉子鐵芯31以和轉子鐵芯31一起旋轉。 複數個永久磁鐵32是固定於轉子鐵芯31。在本實施形態中，2個1組的永久磁鐵32是作為1個磁極來發揮功能。複數組永久磁鐵32是在圓周方向上隔著同等的間隔而配置。在本實施形態中，以中心軸線O為中心每隔30度的中心角而設置有12組(整體為24個)永久磁鐵32。
在本實施形態中，是採用磁鐵埋入型馬達來作為永磁磁場型電動機。於轉子鐵芯31形成有在軸方向上貫通轉子鐵芯31的複數個貫通孔33。複數個貫通孔33是對應於複數個永久磁鐵32而設置。各永久磁鐵32是在已配置於所對應的貫通孔33內的狀態下固定於轉子鐵芯31。各永久磁鐵32對轉子鐵芯31的固定，可以藉由例如將永久磁鐵32的外表面與貫通孔33的內表面以接著劑接著等來實現。另外，亦可取代磁鐵埋入型馬達而採用表面磁鐵型馬達來作為永磁磁場型電動機。
定子鐵芯21及轉子鐵芯31皆為積層鐵芯。積層鐵芯是藉由積層複數個電磁鋼板40而形成。 另外，定子鐵芯21及轉子鐵芯31各自的積層厚度是設為例如50.0mm 。定子鐵芯21的外徑是設為例如250.0mm。定子鐵芯21的內徑是設為例如165.0mm。轉子鐵芯31的外徑是設為例如163.0mm。轉子鐵芯31的內徑是設為例如30.0mm。但是，這些值只是一例，定子鐵芯21的積層厚度、外徑或內徑、及轉子鐵芯31的積層厚度、外徑或內徑，並不限定於這些值。在此，定子鐵芯21的內徑是以定子鐵芯21中的芯齒23的前端部為基準。定子鐵芯21的內徑是和全部芯齒23的前端部內接的虛擬圓之直徑。
形成定子鐵芯21及轉子鐵芯31之各電磁鋼板40是藉由例如將成為母材的電磁鋼板沖裁加工等而形成。電磁鋼板40可以使用周知的電磁鋼板。電磁鋼板40的化學組成並無特別限定。在本實施形態中是採用無方向性電磁鋼板來作為電磁鋼板40。可以採用例如JIS C 2552：2014的無方向性電磁鋼帶來作為無方向性電磁鋼板。然而，亦可取代無方向性電磁鋼板而採用方向性電磁鋼板來作為電磁鋼板40。可以採用例如JIS C 2553：2012的方向性電磁鋼帶來作為方向性電磁鋼板。此外，亦可取代無方向性電磁鋼板而採用Fe系非晶質合金來作為電磁鋼板40。可以採用例如JIS C 2534：2017的鐵基非晶帶來作為Fe系非晶質合金。
為了改善電磁鋼板的加工性或積層鐵芯的鐵損，在電磁鋼板40的兩面設置有絕緣被膜。可以應用例如(1)無機化合物、(2)有機樹脂、(3)無機化合物與有機樹脂的混合物等來作為構成絕緣被膜的物質。無機化合物可列舉例如：(1)重鉻酸鹽與硼酸之複合物、(2)磷酸鹽與二氧化矽之複合物等。有機樹脂可列舉：環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸苯乙烯系樹脂、聚酯系樹脂、聚矽氧系樹脂及氟系樹脂等。
為了確保在互相積層的電磁鋼板40之間的絕緣性能，絕緣被膜的厚度(在電磁鋼板40每個單面的厚度)較理想的是設為0.1μm以上。 另一方面，絕緣效果會隨著絕緣被膜變厚而飽和。又，隨著絕緣被膜變厚，占積率會降低，且作為積層鐵芯的性能會降低。從而，絕緣被膜在可以確保絕緣性能的範圍內以較薄為佳。絕緣被膜的厚度(在電磁鋼板40每個單面的厚度)，較理想的是0.1μm以上且5μm以下，更理想的是0.1μm以上且2μm以下。
隨著電磁鋼板40變薄，鐵損的改善效果會逐漸飽和。又，隨著電磁鋼板40變薄，電磁鋼板40的製造成本會增加。因此，若考慮到鐵損的改善效果及製造成本，電磁鋼板40的厚度較理想的是設為0.10mm以上。 另一方面，若電磁鋼板40過厚，則電磁鋼板40的壓製沖裁作業會變得較困難。因此，若考慮電磁鋼板40的壓製沖裁作業，則電磁鋼板40的厚度較理想的是設為0.65mm以下。 又，若電磁鋼板40變厚，則鐵損會增大。因此，若考慮電磁鋼板40的鐵損特性，較理想的是將電磁鋼板40的厚度設為0.35mm以下，更理想的是0.20mm或0.25mm。 考慮上述觀點，各電磁鋼板40的厚度例如為0.10mm以上且0.65mm以下，較理想的是0.10mm以上且0.35mm以下，更理想的是0.20mm或0.25mm。另外，在電磁鋼板40的厚度中也包含絕緣被膜的厚度。
形成定子鐵芯21的複數個電磁鋼板40是藉由接著層41而接著。接著層41是設置於在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此之間。接著層41包含已硬化的接著劑即接著部42、43。關於接著劑，可使用例如聚合結合之熱硬化型的接著劑等。可以應用(1)丙烯酸系樹脂、(2)環氧系樹脂、(3)包含有丙烯酸系樹脂及環氧系樹脂的組成物等，來作為接著劑的組成物。作為像這樣的接著劑，除了熱硬化型之接著劑以外，也可以使用自由基聚合型之接著劑等，從生產性的觀點來看，所期望的是使用常溫硬化型之接著劑。常溫硬化型之接著劑是在20℃~30℃硬化。作為常溫硬化型的接著劑，較理想的是丙烯酸系接著劑。在代表性的丙烯酸系接著劑中，有SGA(第二代丙烯酸系接著劑。Second Generation Acrylic Adhesive)等。在不減損本揭示的效果的範圍內，也可以使用厭氧性接著劑、瞬間接著劑、含彈性體的丙烯酸系接著劑之任一種。又，在此所謂的接著劑是指硬化前的狀態，接著劑硬化後則成為接著層41。
接著層41的常溫(20℃~30℃)下的平均拉伸彈性模數E是設為1500MPa~4500MPa的範圍內。若接著層41的平均拉伸彈性模數E小於1500MPa，則會產生積層鐵芯的剛性降低之不良狀況。因此，接著層41的平均拉伸彈性模數E的下限值是設為1500MPa，更理想的是設為1800MPa。相反地，若接著層41的平均拉伸彈性模數E超過4500MPa，則會有形成在電磁鋼板40的表面的絕緣被膜剝落之不良狀況產生。因此，接著層41的平均拉伸彈性模數E的上限值是設為4500MPa，更理想的是設為3650MPa。 另外，平均拉伸彈性模數E是藉由共振法來測定。具體而言是根據JIS R 1602：1995來測定拉伸彈性模數。 更具體而言，首先是製作測定用的試樣(未圖示)。此試樣是藉由測定對象的接著劑來接著2片電磁鋼板40之間，並使其硬化來形成接著層41而獲得。當接著劑為熱硬化型的情況下，此硬化是由以實際作業上的加熱加壓條件來加熱加壓而進行。另一方面，在接著劑為常溫硬化型的情況下，是藉由在常溫下加壓而進行。 並且，以共振法測定關於此試樣的拉伸彈性模數。如上述，藉由共振法所進行之拉伸彈性模數的測定方法是根據JIS R 1602：1995而進行。然後，藉由計算而從試樣的拉伸彈性模數(測定值)中去除電磁鋼板40本身的影響成分，藉此可求出接著層41單體的拉伸彈性模數。 由於如此進行而從試樣求得的拉伸彈性模數會和積層鐵芯整體的平均值相等，因此將此數值視為平均拉伸彈性模數E。平均拉伸彈性模數E的組成是設定為在沿著其積層方向的積層位置或繞著積層鐵芯的中心軸線的圓周方向位置上幾乎沒有不同。因此，平均拉伸彈性模數E也可以用測定了位於積層鐵芯的上端位置之硬化後的接著層41的數值來作為其值。
作為接著方法，可以採用例如以下方法：在電磁鋼板40塗佈接著劑後，藉由加熱及壓接之任一種或兩種方式來進行接著。另外，加熱手段是例如在高溫槽或電氣爐內之加熱、或直接通電的方法等，不論何種手段皆可。
為了獲得穩定且充分的接著強度，接著層41的厚度較理想的是設為1μm以上。 另一方面，若接著層41的厚度大於100μm，則接著力會飽和。又，隨著接著層41變厚，占積率會降低，且積層鐵芯的鐵損等之磁特性會降低。從而，接著層41的厚度較理想的是設為1μm以上且100μm以下，更理想的是設為1μm以上且10μm以下。 另外，在上述中接著層41的厚度是指接著層41的平均厚度。
接著層41的平均厚度較理想的是設為1.0μm以上且3.0μm以下。若接著層41的平均厚度小於1.0μm，則無法如前述地確保充分的接著力。因此，接著層41的平均厚度的下限值是設為1.0μm，更理想的是設為1.2μm。相反地，若接著層41的平均厚度大於3.0μm而變得較厚，則會有因熱硬化時的收縮造成電磁鋼板40的應變量大幅增加等不良狀況產生。因此，接著層41的平均厚度的上限值是設為3.0μm，更理想的是設為2.6μm。 接著層41的平均厚度是積層鐵芯整體的平均值。接著層41的平均厚度是在沿著其積層方向的積層位置、或在繞著積層鐵芯的中心軸線的圓周方向位置上幾乎沒有不同。因此，接著層41的平均厚度可以用：在積層鐵芯的上端位置中，在圓周方向10處以上所測定到的數值之平均值來作為其值。
另外，接著層41的平均厚度可以例如改變接著劑的塗佈量來調整。又，在例如熱硬化型的接著劑的情況下，接著層41的平均拉伸彈性模數E可以藉由變更在接著時所施加的加熱加壓條件及硬化劑種類之其中一者或兩者等來調整。
另外，在本實施形態中，形成轉子鐵芯31的複數個電磁鋼板40是藉由歛合件51(定位銷)而互相固定。但是，形成轉子鐵芯31的複數個電磁鋼板40亦可藉由接著層41來互相接著。 另外，定子鐵芯21或轉子鐵芯31等的積層鐵芯亦可藉由所謂的旋轉積層來形成。然而，在本實施形態中，定子鐵芯21並不是旋轉積層。因此，在形成定子鐵芯21的複數個電磁鋼板40中，軋延方向是一致的。
在此，如圖3及圖4所示，在本揭示中，在定子鐵芯21中，在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此是藉由接著層41而接著。在圖示的例子中，在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此僅藉由接著而固定，並未藉由其他手段(例如歛合件等)來固定。然而，亦可在以其他手段固定後，再用接著層41來接著。
如圖4~圖5(後述之圖9、圖10、圖11、圖15也是同樣的)所示，在本實施形態中，在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此是藉由接著層41而接著。另外，在本實施形態中，設置在電磁鋼板40彼此之間的全部的接著層41的平面視角形狀是相同的。接著層41的平面視角形狀是指：從積層方向觀看設置有接著層41的電磁鋼板40的平面視角下之接著層41的整體形狀。設置在電磁鋼板40彼此之間的全部接著層41的平面視角形狀為相同之情形，並非只包含設置在電磁鋼板40彼此之間的全部接著層41的平面視角形狀為完全相同的情況，也包含實質上相同的情況。前述實質上相同的情況，是設置在電磁鋼板40彼此之間的全部接著層41的平面視角形狀為90%以上的部分共通的情況。
各接著層41包含第1接著部42與第2接著部43。第1接著部42是配置在芯背部22的內周緣及外周緣當中的至少一者。第1接著部42是沿著芯背部22的內周緣及外周緣當中的至少一者帶狀地延伸。第2接著部43是配置在芯齒23的周緣。第2接著部43是沿著芯齒23的周緣帶狀地延伸。
在此所謂的帶狀也包含帶的寬度在中途變化的形狀、或帶的中途位置被斷開的形狀。例如下述形狀也包含在往一個方向延伸的帶狀中：各個部分雖然具有圓形或四角形狀等預定的形狀，但這些在不斷開的情形下在一個方向上連續的形狀、或相鄰的2個的各個部分雖然彼此分開，但其分開距離比較小且從整體上(作為上述各個部分的集合)來看為帶狀的形狀。在帶狀的接著部42、43中，例如接著部42、43的長寬比(長短邊比)為5倍以上(長邊相較於短邊為5倍以上的長度)。又，接著部42、43沿著周緣的情形，並不以接著部42、43在一個方向上連續的形狀為前提。也包含例如複數個接著部42、43在一個方向上間歇地配置的情況。但是，在此情況下較理想的是，在一個方向上相鄰的一對接著部42、43彼此的間隔(一個方向的長度)，一對接著部42、43各自的大小(一個方向的長度)也變大。在這種帶狀的接著部42、43中，前述一個方向為長邊方向。帶狀的接著部42、43的長邊方向是指例如長寬比為5倍以上的接著部42、43的長邊延伸的方向。 又，接著部42、43沿著周緣的情形，不僅包含接著部42、43和周緣無間隙地設置的情況，也包含接著部42、43相對於電磁鋼板40的周緣隔著間隙而設置的情況。另外，在此情況下，接著部42、43沿著周緣的情形是指接著部42、43相對於成為對象的周緣而實質上平行地延伸之情形。換言之，接著部42、43沿著周緣的情形，不僅包含接著部42、43相對於周緣而完全平行的情況，也包含接著部42、43相對於周緣而具有例如5度以內的傾斜之情況。又，接著部42、43沿著周緣的情形並不包含以下情況：接著部42、43相對於電磁鋼板40的周緣，隔著大於一定寬度的間隙而設置的情況。具體而言，接著部42、43是設置在從電磁鋼板40的周緣不超過相當於電磁鋼板40的板厚大小之3倍的寬度之範圍內。接著部42、43與電磁鋼板40的周緣之間的距離(寬度)，較理想的是設為電磁鋼板40的板厚以下，但只要為板厚的3倍以下即可。另外，當前述距離為0的情況下，則接著部42、43是設置為和電磁鋼板40的周緣沒有間隙。
在本實施形態中，如圖4~圖5所示，第1接著部42包含：配置在芯背部22的內周緣的內側接著部42a、及配置在芯背部22的外周緣的外側接著部42b之雙方。內側接著部42a及外側接著部42b分別在圓周方向上延伸。內側接著部42a及外側接著部42b是配置於在圓周方向上同等的位置。內側接著部42a是相對於外側接著部42b而配置在徑方向的內側。內側接著部42a是在圓周方向上間歇地延伸。外側接著部42b是在圓周方向上連續地延伸。
內側接著部42a是在芯背部22的內周緣上配置在未配置有芯齒23的部分。內側接著部42a具備在圓周方向上隔著間隔而配置的部分接著部42c。部分接著部42c是在芯背部22的內周緣上位於在圓周方向上相鄰的芯齒23彼此之間。部分接著部42c是涵蓋芯背部22的內周緣中的前述芯齒23彼此之間的全長而延伸。 另外，如圖5所示，內側接著部42a的寬度亦可比外側接著部42b的寬度更狹窄。在芯背部22中，在內周緣比外周緣更容易產生磁通，藉由在該內周緣將接著部的寬度(面積)縮小，即可減少鐵損。
第2接著部43是在圓周方向上間歇地配置。第2接著部43具備配置在各芯齒23的複數個芯齒接著部43a。在從積層方向觀看電磁鋼板40的平面視角下，芯齒接著部43a是U字形。芯齒接著部43a具備2個側緣部43b與1個前端緣部43c。2個側緣部43b是設置在1個芯齒23的2個側緣上。2個側緣部43b是在圓周方向上隔著間隔而配置。各側緣部43b是在徑方向上帶狀地延伸。1個前端緣部43c是設置在1個芯齒23的前端(在圖示的例子中為徑方向的內側端)。各側緣部43b是在徑方向上帶狀地延伸。前端緣部43c是在圓周方向上帶狀地延伸。另外，當對芯齒23的前端施加有外力時，前端緣部43c可防止芯齒23的前端的剝離。例如在將繞組插入於槽時，會有前述外力施加於芯齒23的疑慮。
在本實施形態中，第1接著部42及第2接著部43是在圓周方向上交互地設置。在圖示的例子中，第1接著部42(內側接著部42a)的圓周方向的端部、與第2接著部43(側緣部43b)的圓周方向的端部會在圓周方向上相連。第1接著部42及第2接著部43是在圓周方向上交互地涵蓋全周而配置。第1接著部42及第2接著部43是各配置有2個。第1接著部42及第2接著部43是分別按每1/4圈來配置。
在此規定L軸及C軸。L軸及C軸都是交叉於芯背部22的中心軸(中心軸線O)之虛擬軸。L軸是在容易磁化方向上延伸。另外，在本實施形態中，電磁鋼板為無方向性電磁鋼板，L軸是在軋延方向及容易磁化方向上延伸。亦即，在本實施形態中，容易磁化方向與軋延方向是一致的。C軸是與L軸正交(交叉)。以下，將L軸延伸的方向稱為L方向，並且將C軸延伸的方向稱為C方向。
另外，在本實施形態中，容易磁化方向是在1個電磁鋼板40中僅存在有1個方向。容易磁化方向可藉由例如(1)確認電磁鋼板40的晶粒、或(2)對電磁鋼板40進行磁性測定等來判別。在上述(1)、(2)任一個判別方法中，例如首先都是從定子鐵芯21以例如剝離等來取出作為測定對象的電磁鋼板40。 之後，在(1)確認電磁鋼板40的晶粒之方法中，例如有藉由反射型電子顯微鏡(EBSD)來針對和軋延面平行的方向(100)製作反極圖，而將強度最高的方向當作磁化容易方向的作法(參考文獻：“EBSD讀本＝當使用OIM時＝(B4.00)”，鈴木清一著，股份公司TSL Solutions，URL:https://www.tsljapan.com/archives/3380)。 另一方面，在(2)對電磁鋼板40進行磁性測定的方法中，例如有下述方法：切出從軋延方向以預定角度傾斜的長方形或正方形的鋼板來作為測定試料，並且依據JIS C 2556：2015規定的單板試驗機之電磁鋼帶的磁性測定方法來測定。在此情況下，使相對於軋延方向的傾斜角度不同來準備複數個前述測定試料，並且比較複數個測定試料的測定結果，藉此即可以判別容易磁化方向。 在此，在本揭示中，當要計算容易磁化方向的數量之情況(例如，容易磁化方向是1個方向或是2個方向以上)下，繞著中心軸線O而相反180°的方向是當作相同的方向(1個方向)來計算。例如，0°方向與180°方向是當作相同的方向(1個方向)來計算。例如，相對於軋延方向，繞中心軸線O往一個方向＋X°的方向、與＋(X＋180)°的方向是當作相同的方向(1個方向)來計算。
又，軋延方向可以藉由圖6及圖7所例示的輥標記40a來判別。圖6及圖7是顯示一般的電磁鋼板40Z的照片。但是，在定子鐵芯21所包含的電磁鋼板40中，也可以確認到同樣的輥標記40a。 輥標記40a是在電磁鋼板40、40Z的軋延時，因軋延用的輥而設在電磁鋼板40、40Z的表面之線狀的損傷(缺陷)。輥標記40a也可以說是在軋延方向上延伸的紋理(條紋)。輥標記40a可以由人目視來確認。例如，在圖6及圖7所示的電磁鋼板40中，可確認到有相對於紙面而在左右方向上延伸的輥標記40a(損傷、紋理)(例如，輥標記40a在圖7中的範圍R內可容易地目視辨識)。 另外，當要判別定子鐵芯21所包含的電磁鋼板40的軋延方向時，較理想的是例如從定子鐵芯21取出電磁鋼板40，之後，在已從電磁鋼板40的表面去除接著層41的狀態下，觀察電磁鋼板40等。
如圖4及圖5所示，前述2個第1接著部42(參照圖4)是以C軸(或L軸)為對稱軸而為線對稱。2個第2接著部43是以L軸為基準而在C方向上為線對稱。
此外，如圖5所示，將電磁鋼板40區劃成複數個區間S。在圖5所示的實施形態中是區劃成4個區間。4個區間S是藉由L軸及C軸將電磁鋼板40區劃為4等分的各區間S。在這4個區間S當中，夾著C軸(或L軸)而相鄰的2個區間是以C軸(或L軸)為對稱軸而互相線對稱。在這4個區間S當中，位於繞中心軸(中心軸線O)旋轉180度的位置的2個區間是以中心軸(中心軸線O)為中心而互相點對稱。
在此，在4個區間S每一個中，規定基準軸R、C軸側區域SC、及L軸側區域SL。基準軸R是通過C軸及L軸的中間(圓周方向的中心)的虛擬線，在本實施形態中是相對於C軸及L軸分別傾斜45°而延伸的虛擬軸。基準軸R是在將中心角分為一半的方向上延伸，前述中心角是C軸及L軸繞著中心軸線O而形成的中心角。C軸側區域SC是相對接近於C軸的區域。亦即，屬於C軸側區域SC的各位置與C軸的距離比與L軸的距離更接近。換言之，C軸側區域SC是基準軸R與C軸所包夾的區域。L軸側區域SL是相對接近於L軸的區域。亦即，屬於L軸側區域SL的各位置與L軸的距離比與C軸的距離更接近。換言之，L軸側區域SL是被基準軸R與L軸所包夾的區域。C軸側區域SC及L軸側區域SL具有互相相同的面積。C軸側區域SC及L軸側區域SL是以基準軸R為對象軸而為線對稱的關係。在本實施形態中是將C軸側區域SC設為：位於繞著中心軸線O而從C軸朝向L軸之預定的中心角的範圍內之整個區域。將L軸側區域SL設為：位於繞著中心軸線O而從L軸朝向C軸之預定的中心角的範圍內之整個區域。在本實施形態中是將C軸側區域SC及L軸側區域SL的中心角設為45°。C軸側區域SC是比基準軸R更位於L軸側的整個區域。L軸側區域SL是比基準軸R更位於C軸側的整個區域。
另外，本案發明人發現了以下的(1)、(2)的知識見解。 (1)在包含芯背部22的定子鐵芯21中，主磁通M在芯背部22中主要是產生在圓周方向上。在芯背部22中，主磁通M產生的方向為圓周方向。並且，產生在芯背部22的主磁通M與L方向或C方向的相對關係，會因該主磁通M產生的圓周方向的位置而不同。例如，在芯背部22當中位於L軸側的部分中，主磁通M中的C方向的成分較多。另一方面，在芯背部22當中位於C軸側的部分中，主磁通M中的L方向成分較多。 (2)在包含芯齒23的定子鐵芯21中，主磁通M在芯齒23中主要是產生在徑方向上。在芯齒23中，主磁通M產生的方向為徑方向。並且，產生在芯齒23的主磁通M與L方向或C方向的相對關係，會因該主磁通M產生的芯齒23的圓周方向的位置而不同。例如，在複數個芯齒23當中位於L軸側的芯齒23中，主磁通M當中的L方向的成分較多。另一方面，在複數個芯齒23當中位於C軸側的芯齒23中，主磁通M當中的C方向的成分較多。
於是，本案發明人是將電磁鋼板40當中在L方向上產生主磁通M的部分規定為第1部分P1。又，本案發明人是將電磁鋼板40當中在C方向上產生主磁通M的部分規定為第2部分P2。例如，在電磁鋼板40的各部分中，在將主磁通M分解為L方向的成分與C方向的成分來表示的情況下，在電磁鋼板40當中，亦可將主磁通M的L方向的成分較多的部分規定為第1部分P1，並且將主磁通M的C方向的成分較多的部分規定為第2部分P2。 並且，本案發明人是依據上述知識見解(1)、(2)，根據流動在作為對象的電磁鋼板40的各部分之主磁通M的方向是相對接近L方向或接近C方向，來分別規定第1部分P1及第2部分P2。本案發明人具體而言是如以下地規定第1部分P1及第2部分P2(參照圖5)。亦即，第1部分P1包含：＜1-1＞在芯背部22當中位於C軸側區域SC的部分SC1、及＜1-2＞在芯齒23當中位於L軸側區域SL的部分SL1。第2部分P2包含：＜2-1＞在芯背部22當中位於L軸側區域SL的部分SL2、及＜2-2＞在芯齒23當中位於C軸側區域SC的部分SC2。如圖5所示，當基準軸R通過1個芯齒23上的情況下，1個芯齒23會被區劃為部分SL1、SL2的2個部分。
而且，在本實施形態中，在前述4個區間S全部中，第1部分P1中的接著層41的面積是比第2部分P2中的接著層41的面積更小。 在此，第1部分P1中的接著層41包含：＜1-1＞設置在芯背部22當中位於C軸側區域SC的部分SC1之接著層41、及＜1-2＞設置在芯齒23當中位於L軸側區域SL的部分SL1之接著層41。亦即，第1部分P1中的接著層41包含：＜1-1＞C軸側區域SC(部分SC1)中的第1接著部42、及＜1-2＞L軸側區域SL(部分SL1)中的第2接著部43。 又，第2部分P2中的接著層41包含：＜2-1＞設置在芯背部22當中位於L軸側區域SL的部分SL2之接著層41、及＜2-2＞設置在芯齒23當中位於C軸側區域SC的部分SC2之接著層41。亦即，第2部分P2中的接著層41包含：＜2-1＞L軸側區域SL(部分SL2)中的第1接著部42、及＜2-2＞C軸側區域SC(部分SC2)中的第2接著部43。 另外，在圖5所示的例子中，可以將第1部分P1、第2部分P2中的電磁鋼板40的面積、及第1部分P1、第2部分P2中的接著層41的面積，分別設定為如以下的表1所示。
[表1]
電磁鋼板 面積 [mm 2] 接著層 面積 [mm 2] 接著 面積率 [%] 接著面積率 (第1部分與第2部分) [%]
第1部分 SL1(P1,芯齒) 1271.8 259.1 20.4 11.7
SC1(P1, 軛) 944.4 0.0 0.0
第2部分 SC2(P2,芯齒) 706.6 518.2 73.3 41.3
SL2(P2, 軛) 1225.9 279.4 22.8
此外，如表1所示，C軸側區域SC中的第1接著部42的面積(部分SC1中的接著層41的面積)是比L軸側區域SL中的第1接著部42的面積(部分SL2中的接著層41的面積)更小。又，C軸側區域SC中的第2接著部43的面積(部分SC2中的接著層41的面積)是比L軸側區域SL中的第2接著部43的面積(部分SL1中的接著層41的面積)更大。
另外，在圖5所示的例子中，也可以將各區間S的L軸側區域、C軸側區域各自中的電磁鋼板40的面積、及各區間S的L軸側區域、C軸側區域各自中的接著層41的面積，分別設定為如以下的表2所示。像這樣，在各區間S中，C軸側區域SC中的接著層41的面積與L軸側區域SL中的接著層41的面積是不同的。
[表2]
電磁鋼板面積 [mm 2] 接著層面積 [mm 2] 接著面積率 [%]
L軸側區域 2497.7 538.5 21.6
C軸側區域 1651.0 518.2 31.4
又，在圖示的例子中，在前述4個區間S全部中，第1接著部42的寬度是無關於圓周方向的位置而為同等、或者沿著圓周方向隨著從L軸朝向C軸越來越小。在本實施形態(參照圖4~圖5)中，構成第1接著部42的複數個部分接著部42c的每一個、及外側接著部42b的寬度，在各自中是無關於圓周方向的位置而為同等。又，上述複數個部分接著部42c的寬度是互相為同等。另外，在其他實施形態中，複數個部分接著部42c的寬度亦可在至少1個部分接著部42c中與其他部分接著部42c不同。
在此，所謂接著部(例如第1接著部42)的寬度，是在帶狀地延伸的接著部中，和該接著部的延伸方向(長邊方向)正交的方向的大小。接著部的寬度無關於圓周方向的位置而為同等的情形，不僅包含接著部的寬度無關於圓周方向的位置而為完全同等的情況，也包含接著部的寬度無關於圓周方向的位置而實質上同等的情況。前述實質上同等的情況，是接著部的寬度相對於該接著部的平均寬度有10%左右的變動的情況。 此外，在圖示的例子中，在前述4個區間S全部中，第2接著部43的寬度是無關於芯齒23的圓周方向的位置而為同等、或者沿著圓周方向呈現比起位於L軸側的芯齒23越往位於C軸側的芯齒23越大。另外，在本實施形態中，第2接著部43的寬度是無關於芯齒23的圓周方向的位置而為同等。
又，在L軸側區域SL中，以圓周方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43的面積之合計是比以徑方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43的面積之合計更大。此外，在C軸側區域SC中，以圓周方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43的面積之合計是比以徑方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43的面積之合計更小。在此，所謂以圓周方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43是指例如內側接著部42a、外側接著部42b、前端緣部43c。所謂以徑方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43是指例如側緣部43b。在以圓周方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43中，不僅包含平行於圓周方向而曲線狀地延伸的接著部42、43，也包含例如在圓周方向上直線狀地延伸的接著部42、43等。在以徑方向為長邊方向的帶狀的接著部42、43中，不僅包含在徑方向上直線狀地延伸的接著部42、43，也包含例如在徑方向上曲線狀地延伸的接著部42、43等。
另外，接著層41的面積是指在電磁鋼板40中設置有接著部42、43的區域之面積。此面積是藉由例如對已將相鄰的電磁鋼板40剝離後之電磁鋼板40的表面進行拍攝，並對該拍攝結果進行圖像解析而求得。
上述定子鐵芯21是使用例如圖8所示的製造裝置100來製造。以下，針對上述定子鐵芯21的製造方法進行說明。但是，製造方法並不限定於此。 首先，先針對製造裝置100進行說明。在該製造裝置100中，是一邊從捲料101(箍)朝向箭頭F方向送出電磁鋼板P，一邊藉由配置在各階段的模具進行複數次沖裁來逐漸地形成電磁鋼板40的形狀，並且將接著劑塗佈於電磁鋼板40的下表面，一邊積層已沖裁過的電磁鋼板40並升溫，一邊加壓接著來形成各接著層41。
製造裝置100具備：最靠近捲料101的位置的第一段沖裁站110、鄰接配置在比此沖裁站110更往沿著電磁鋼板P的搬送方向的下游側之第二段沖裁站120、及鄰接配置在比此沖裁站120更往下游側的接著劑塗佈站130。 沖裁站110具備：配置在電磁鋼板P的下方的母模具111、及配置在電磁鋼板P的上方的公模具112。 沖裁站120具備：配置在電磁鋼板P的下方的母模具121、及配置在電磁鋼板P的上方的公模具122。 接著劑塗佈站130具備塗佈器131，前述塗佈器131具備因應於接著劑的塗佈型樣而配置的複數支噴注器。
製造裝置100在比接著劑塗佈站130更下游的位置更具備積層站140。此積層站140具備：加熱裝置141、外周沖裁母模具142、隔熱構件143、外周沖裁公模具144、及彈簧145。 加熱裝置141、外周沖裁母模具142、隔熱構件143是配置在電磁鋼板P的下方。另一方面，外周沖裁公模具144及彈簧145是配置在電磁鋼板P的上方。另外，符號21是顯示定子鐵芯。
在具有以上說明的構成之製造裝置100中，首先會從捲料101將電磁鋼板P往圖8的箭頭F方向依序送出。然後，首先是藉由沖裁站110來對此電磁鋼板P進行沖裁加工。接著，藉由沖裁站120來對此電磁鋼板P進行沖裁加工。藉由這些沖裁加工，在電磁鋼板P中可得到圖2、圖3所示的具有芯背部22與複數個芯齒23的電磁鋼板40的形狀。然而，由於在此時間點尚未完全地沖裁，因此會沿著箭頭F方向往下一個步驟前進。在下一個步驟之接著劑塗佈站130中，從塗佈器131的前述各噴注器供給的接著劑會被塗佈成點狀。
然後在最後，電磁鋼板P是被送出往積層站140，藉由外周沖裁公模具144沖裁而以良好的精確度積層。在此積層時，電磁鋼板40會從彈簧145受到一定的加壓力。依序重複如以上說明的沖裁步驟、接著劑塗佈步驟、及積層步驟，藉此即可以堆疊預定片數的電磁鋼板40。此外，像這樣堆疊電磁鋼板40而形成的積層鐵芯是藉由加熱裝置141加熱至例如溫度200℃。藉由此加熱，接著劑會硬化而形成接著層41。 藉由以上各步驟，定子鐵芯21便完成。
本案發明人專心致志檢討的結果，得到了以下的知識見解。亦即，本案發明人新發現了以下情形：在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此是藉由接著劑而接著固定的定子鐵芯21中，起因於接著劑而對電磁鋼板40施加有壓縮應力，此壓縮應力會對電磁鋼板40的磁特性的劣化(鐵損增加量等)造成影響。此影響的程度會因應於在電磁鋼板40中產生的主磁通M的方向而不同。更具體而言，當主磁通M的方向為L方向的情況下，和主磁通M的方向為C方向的情況相較之下，電磁鋼板40中的接著面積率越高，則鐵損劣化率越大，施加於電磁鋼板40的每單位面積的壓縮應力越高，則鐵損劣化率越大(參照後述的圖13、14、16)。
根據以上的知識見解，本案發明人想到以下作法：在包含芯背部22的定子鐵芯21中，藉由L軸及C軸將電磁鋼板40區劃為4個區間S，在該4個區間S當中的至少1個區間S中，因應於主磁通M產生的方向而使接著層41的面積不同。本案發明人想到例如以下作法：在前述4個區間S中，將在L方向上產生主磁通M的第1部分P1中的接著層41的面積，設為比在C方向上產生主磁通M的第2部分P2中的接著層41的面積更小。藉此，可以取代在電磁鋼板40當中在對鐵損的影響較大的部分中將接著層41形成為較大的作法，而在對鐵損的影響較小的部分中將接著層41形成為較大。據此，可以一面確保所要求的保持力，一面抑制損失的增加。可以說是著眼於伴隨於接著劑的收縮之對電磁鋼板40的壓縮應力的施加，才達成像這樣的構成。亦即，可以說以和接著不同的方向(例如歛合或熔接)來固定電磁鋼板40的積層鐵芯為前提，則無法想到像這樣的構成中。
第1接著部42是配置在芯背部22的內周緣及外周緣當中的至少一者，主要是在圓周方向上延伸。因此，第1接著部42在C軸側區域SC中會往比C方向更接近L方向(傾斜平緩)的方向延伸，在L軸側區域SL中會往比L方向更接近C方向(傾斜平緩)的方向延伸。據此，針對第1接著部42，配置在L軸側區域SL的部分越多，則往接近C方向的方向延伸的比例會越高，對鐵損的影響則越小。 於是，在此定子鐵芯21中，在各區間S中，C軸側區域SC中的第1接著部42的面積是比L軸側區域SL中的第1接著部42的面積更小。從而，第1接著部42可以將對鐵損造成的影響抑制得較小。
第2接著部43是配置在芯齒23的周緣，且主要在徑方向上延伸。因此，第2接著部43在C軸側區域SC中會往比L方向更接近C方向(傾斜平緩)的方向延伸，在L軸側區域SL中會往比C方向更接近L方向(傾斜平緩)的方向延伸。據此，針對第2接著部43，配置在C軸側區域SC的部分越多，則往接近C方向的方向延伸的比例會越高，對鐵損的影響則越小。 於是，在此定子鐵芯21中，在各區間S中，C軸側區域SC中的第2接著部43的面積是比L軸側區域SL中的第2接著部43的面積更大。從而，第2接著部43可以將對鐵損造成的影響抑制得較小。
另外，本發明之技術範圍並不限定於前述實施形態，在不脫離本發明之主旨的範圍內可以加入各種變更。
例如，亦可如圖9所示的第1變形例之定子20A，採用第1接著部42的寬度沿著圓周方向隨著從L軸朝向C軸越來越小之構成。亦可採用第2接著部43的寬度沿著圓周方向呈現比起位於L軸側的芯齒23越往位於C軸側的芯齒23越大之構成。在此，在圖9所示的第1變形例中，第1接著部42的寬度是沿著圓周方向隨著從L軸朝向C軸分階段地變小。但是，第1接著部42的寬度亦可沿著圓周方向隨著從L軸朝向C軸連續地變小。針對第2接著部43亦可同樣地連續地變小。 另外，在圖9所示的放大圖中，是相對於圖5所示的放大圖，將L軸與C軸的位置調換。在此，在圖5所示的實施形態之定子20中，如前述，第1接著部42的寬度或第2接著部43的寬度是無關於圓周方向的位置而為固定(同等)。
在前述實施形態中，在全部4個區間中，C軸側區域SC中的接著層41的面積與L軸側區域SL中的接著層41的面積是不同的，且C軸側區域SC中的第1接著部42的面積是比L軸側區域SL中的第1接著部42的面積更小，且C軸側區域SC中的第2接著部43的面積是比L軸側區域SL中的第2接著部43的面積更大。然而，亦可採用4個區間S的至少1個為滿足上述條件的區間S之第1區間的其他構成。例如，4個區間S只有1個為第1區間，其餘的3個區間S為不滿足上述條件的區間S亦可。
在前述實施形態中，雖然在平面視角下全部的接著層41的平面視角形狀是相同的，但全部的接著層41的平面視角形狀亦可並非相同。 在前述實施形態中，雖然全部的接著層41都具備第1區間，但是可以適當地變更為具備至少1個第1接著層的其他形態，前述第1接著層是具有第1區間的接著層41。
接著層41亦可不兼備有第1接著部42及第2接著部43之雙方。例如，接著層41亦可僅具備第1接著部42或第2接著部43的其中一者。 C軸側區域SC及L軸側區域SL並不限定於上述實施形態所示的形態。可以適當地變更為以下其他形態：在各區間S中，將相對接近於C軸的區域設為C軸側區域SC，將和C軸側區域SC具有相同的面積，且相對接近於L軸的區域設為L軸側區域SL。
定子鐵芯21的形狀並不限定於前述實施形態所示的形態。具體而言，定子鐵芯21的外徑及內徑的尺寸、積層厚度、槽數、芯齒23的圓周方向與徑方向的尺寸比例、芯齒23與芯背部22的徑方向的尺寸比例等，可因應於所期望的旋轉電機之特性來任意地設計。
在前述實施形態中的轉子30中，雖然是2個1組的永久磁鐵32形成1個磁極，但本揭示並不限定於此。例如，亦可為1個永久磁鐵32形成1個磁極，亦可為3個以上的永久磁鐵32形成1個磁極。
在前述實施形態中，雖然作為旋轉電機是列舉永磁磁場型電動機為一例來進行了說明，但如以下所例示地，旋轉電機的構造並不限定於此，並且亦可進一步採用以下未例示之各種周知的構造。 在前述實施形態中，雖然作為同步電動機是列舉永磁磁場型電動機為一例來進行了說明，但本揭示並不限定於此。例如，旋轉電機亦可為磁阻型電動機或電磁鐵磁場型電動機(磁場繞組型電動機)。 在前述實施形態中，雖然作為交流電動機是列舉同步電動機為一例來進行了說明，但本揭示並不限定於此。例如，旋轉電機亦可為感應電動機。 在前述實施形態中，雖然作為電動機是列舉交流電動機為一例來進行了說明，但本揭示並不限定於此。例如，旋轉電機亦可為直流電動機。 在前述實施形態中，雖然作為旋轉電機是列舉電動機為一例來進行了說明，但本揭示並不限定於此。例如，旋轉電機亦可為發電機。
在前述實施形態中，雖然例示了將本揭示之積層鐵芯應用於定子鐵芯的情況，但亦可應用於轉子鐵芯。
另外，L軸延伸的方向(L方向)如前述為容易磁化的方向。在此，容易磁化方向與軋延方向的關係可根據例如電磁鋼板的種類來適當設定。例如，容易磁化方向亦可與軋延方向一致，亦可為不一致。在L軸延伸的方向(容易磁化方向)上產生磁通的情況下，相較於在C軸延伸的方向上產生磁通的情況，鐵損增加量較小。但是，在L軸延伸的方向上施加有彈性壓縮應力的情況下，相較於在C軸延伸的方向上施加有彈性壓縮應力的情況，鐵損增加量較大。又，在L軸延伸的方向上施加有塑性應變的情況下，相較於在C軸延伸的方向上施加有塑性應變的情況，鐵損增加量也是較大的。
又，在本實施形態中，雖然是將電磁鋼板40區劃為4個區間S，但本揭示並不限定於此。例如，也可以如圖10及圖11所示的第2變形例之定子20C，將電磁鋼板40區劃為8個區間S。在第2變形例之定子20C中，容易磁化方向是在1個電磁鋼板40中存在有2個方向以上。2個方向的容易磁化方向是互相正交的。在像這樣的電磁鋼板40中，L軸是分別在2個方向的容易磁化方向上延伸，且在中心軸線O上互相正交。L軸(容易磁化方向)是繞著中心軸線O等間隔地每隔90度來配置。C軸是在將中心角(90度)分為一半的方向(45度方向)上延伸，前述中心角是圓周方向上相鄰的L軸繞著中心軸線O而形成的中心角。另外，在本變形例中，L軸(容易磁化方向)亦可與軋延方向不一致。L軸(容易磁化方向)的延伸方向亦可相對於軋延方向而為45°方向、135°方向。又，C軸的延伸方向亦可與軋延方向一致，亦可和相對於軋延方向為直角的方向一致。 另外，容易磁化方向是否在1個電磁鋼板40中存在有2個方向，可如例如以下的方式來判別。亦即，藉由前述容易磁化方向的判別方向，例如以相對於軋延方向具有複數個角度的方式，將電磁鋼板40切出正方形或長方形的測定試料。對該已切出的試料，藉由前述單板試驗機所進行的電磁鋼帶的磁性測定方法來進行磁性測定，即可以確認到容易磁化方向的存在。
又，在上述實施形態中，雖然定子鐵芯21不是旋轉積層，但亦可為旋轉積層。定子鐵芯21是否為旋轉積層，可藉由例如確認定子鐵芯21的外觀來判別。 圖12是針對旋轉積層的判別進行說明用的照片。在此照片中顯示有一般的定子20Z。此定子20Z是將電磁鋼板40每隔預定的片數旋轉積層。在此定子20Z中，定子20Z包含第1積層體A1~第6積層體A6為止之6個積層體A1~A6。各積層體A1~A6是積層有電磁鋼板40而形成。定子20Z是積層6個積層體A1~A6而構成。 形成相同的積層體A1~A6的電磁鋼板40的方向是共通的。因此，形成相同的積層體A1~A6的電磁鋼板40在平面視角下L軸及C軸會重疊。其結果，配置在各積層體A1~A6的內部的接著層41，對於該接著層41所接著的2個電磁鋼板40之雙方，會作為第1接著層來發揮功能，並且滿足例如前述本揭示中的接著面積率的關係。 另一方面，在積層方向上相鄰的積層體A1~A6之間，電磁鋼板40的方向是不同的。因此，形成積層方向上相鄰的積層體A1~A6的電磁鋼板40，在平面視角下L軸及C軸不會重疊。其結果，針對位於各積層體A1~A6的邊界的接著層41，會有只對其中一個積層體A1~A6的電磁鋼板40作為第1接著層來發揮功能，並且滿足例如前述本揭示中的接著面積率的關係之情形。 如圖12所示，各積層體A1~A6的外周面的光澤是以人可目視辨識的程度在各積層體A1~A6的邊界上變化。因此，藉由目視辨識定子20Z的外周面，即可以判別該定子20Z是否包含積層體A1~A6(亦即，是否為旋轉積層)。
另外，在不脫離本揭示的主旨之範圍內，可將前述實施形態中的構成要素適當置換成周知的構成要素，又，亦可適當組合前述變形例。
接著，實施驗證上述作用效果的驗證試驗。
(第1驗證試驗) 在本驗證試驗中，準備了複數個試驗片。各試驗片為相同材質的無方向性電磁鋼板。各試驗片為一邊100mm的正方形狀。在試驗片所形成的正方形當中，第1邊是平行於容易磁化方向(軋延方向)即L方向，第2邊是平行於和軋延方向正交的的方向即C方向。 又，涵蓋整個面而間歇地將接著劑點狀地塗佈於這些試驗片。複數個點狀的接著劑為彼此同等的形狀、同等的大小，並且互相隔著相同間隔而配置。並且，按複數個試驗片，使接著劑的大小及間隔不同，使試驗片的表面上的接著劑的專有面積率(亦即，接著面積率)不同。 另外，也準備了未塗佈接著劑的試驗片。此試驗片是成為鐵損的基準的試驗片。
在上述複數個試驗片的每一個中分別測定了：(1)磁通為L方向時的鐵損、及(2)磁通為C方向時的鐵損。 在(1)、(2)各自的情況下，將顯示接著面積率與鐵損的關係之圖表分別顯示在圖13及圖14。在這些圖表中，橫軸為接著面積率(%)，縱軸為W15/50變化率(%)。縱軸的值越高，則鐵損越大。另外，W15/50是指磁通密度的最大值為1.5T，且產生了在50Hz下交變的變動磁場時的鐵損。
根據這些圖表，確認到以下情形：(2)磁通為C方向的情況(圖14)，相較於(1)磁通為L方向的情況(圖13)，特別是接著面積率越高，則鐵損會被抑制為越低(一半左右)。
(第2驗證試驗) 本驗證試驗是藉由使用了軟體的模擬來實施。作為軟體所利用的是JSOL股份公司製之有限要素法電磁場解析軟體JMAG。
在本驗證試驗中是將前提設定成如以下。 ・12極、18槽、集中捲、IPM馬達 ・定子鐵芯外徑：φ260mm、轉子鐵芯外徑：φ164mm ・供試驗材：35A300 ・旋轉數、轉矩：1000rpm、28.9Nm/m
在以上的前提下，分別各設計了1個成為實施例、1個成為比較例的定子鐵芯。在實施例的定子鐵芯中，接著層的平面視角形狀是形成為圖4及圖5所示的形狀。另一方面，在比較例的定子鐵芯中，接著層的平面視角形狀是相對於圖4及圖5所示的平面視角形狀，而形成為將L軸與C軸的位置調換的形狀。亦即，如圖15所示的定子20B，成為如下的形狀：在前述4個區間S各自中的C軸側區域SC與L軸側區域SL中交換了接著層41的平面視角形狀。
針對這些實施例、比較例的鐵損實施了模擬。將結果顯示於圖16。在圖16中，縱軸是顯示定子鐵損劣化比。劣化比1是沒有接著層的情況，表示劣化比的值越大，則鐵損越大。
從上述圖表，確認到實施例的鐵損比比較例的鐵損更受到抑制。
另外，在不脫離本揭示的主旨之範圍內，可將前述實施形態中的構成要素適當置換成周知的構成要素，又，亦可適當組合前述變形例。
10:旋轉電機 20,20A,20C,20Z:定子 21:定子鐵芯 22:芯背部 23:芯齒 30:轉子 31:轉子鐵芯 32:永久磁鐵 33:貫通孔 40,40C,40Z,P:電磁鋼板 40a:輥標記 41:接著層 42:第1接著部(接著部) 42a:內側接著部 42b:外側接著部 42c:部分接著部 43:第2接著部(接著部) 43a:芯齒接著部 43b:側緣部 43c:前端緣部 50:罩殼 51:歛合件 60:旋轉軸 100:製造裝置 101:捲料 110,120:沖裁站 111,121:母模具 112,122:公模具 130:接著劑塗佈站 131:塗佈器 140:積層站 141:加熱裝置 142:外周沖裁母模具 143:隔熱構件 144:外周沖裁公模具 145:彈簧 A1,A2,A3,A4,A5,A6:積層體 C:C軸 F:箭頭 L:L軸 M:主磁通 P1:第1部分 P2:第2部分 R:基準軸,範圍 S:區間 SC:C軸側區域 SC1,SC2,SL1,SL2:部分 SL:L軸側區域 O:中心軸線
圖1是本發明的一實施形態之旋轉電機的剖面圖。 圖2是圖1所示的旋轉電機所具備的定子的平面圖。 圖3是圖1所示的旋轉電機所具備的定子的側面圖。 圖4是圖1所示的旋轉電機所具備的定子的電磁鋼板及接著部的平面圖。 圖5是電磁鋼板及接著層的平面圖，且是藉由L軸及C軸所區劃的1個區間的放大圖。 圖6是用於說明輥標記的照片，並且是顯示一般的電磁鋼板的照片。 圖7是將圖7所示的照片的一部分放大的照片。 圖8是顯示製造圖1所示的旋轉電機所具備的定子的製造裝置的一例的側面圖。 圖9是圖1所示的旋轉電機所具備的定子的第1變形例之平面圖，且是相當於圖5所示的放大圖的圖。 圖10是圖1所示的旋轉電機所具備的定子的第2變形例之平面圖，且是相當於圖4所示的放大圖的圖。 圖11是圖1所示的旋轉電機所具備的定子的第2變形例之平面圖，且是相當於圖5所示的放大圖的圖。 圖12是用於說明旋轉積層的照片，並且是顯示一般的積層鐵芯的照片。 圖13是顯示在第1驗證試驗中在L方向上產生磁通時的接著面積率與鐵損的關係的圖表。 圖14是顯示在第1驗證試驗中在C方向上產生磁通時的接著面積率與鐵損的關係的圖表。 圖15是第2驗證試驗中作為鐵損的模擬對象的定子的電磁鋼板的平面圖，且是相當於圖5所示的放大圖的圖。 圖16是顯示第2驗證試驗的結果的圖表。
20:定子
21:定子鐵芯
22:芯背部
23:芯齒
41:接著層
42:第1接著部(接著部)
42a:內側接著部
42b:外側接著部
42c:部分接著部
43:第2接著部(接著部)
43a:芯齒接著部
43b:側緣部
43c:前端緣部
C:C軸
L:L軸
M:主磁通
P1:第1部分
P2:第2部分
S:區間
SC:C軸側區域
SC1,SC2,SL1,SL2:部分
SL:L軸側區域
R:基準軸，範圍
O:中心軸線

Claims (18)

  1. 一種積層鐵芯，其具備：已積層的複數個電磁鋼板；及複數個接著層，配置於在積層方向上相鄰的前述電磁鋼板彼此之間，前述電磁鋼板包含環狀體，前述複數個接著層當中的至少1個接著層為第1接著層，在前述積層方向上夾住前述第1接著層的2個前述電磁鋼板當中的一個電磁鋼板中，將交叉於前述環狀體的中心軸且在容易磁化方向上延伸的虛擬軸設為L軸，將交叉於前述中心軸且與前述L軸交叉的虛擬軸設為C軸，並且藉由前述L軸與前述C軸而在前述環狀體的圓周方向上將前述電磁鋼板區劃為複數個區間時，前述複數個區間當中的至少1個區間為第1區間，在前述第1區間中，在前述電磁鋼板當中在前述L軸方向上產生主磁通的第1部分中的前述第1接著層的面積，是比在前述電磁鋼板當中在前述C軸方向上產生主磁通的第2部分中的前述第1接著層的面積更小。
  2. 如請求項1之積層鐵芯，其中在前述第1區間中，將相對接近於前述C軸的區域設為C軸側區域，並且將相對接近於前述L軸的區域設為L軸側區域時，前述第1部分包含前述環狀體當中位於前述C軸側區域的部分，前述第2部分包含前述環狀體當中位於前述L軸側區域的部分。
  3. 如請求項2之積層鐵芯，其中前述第1接著層包含第1接著部，前述第1接著部是配置在前述環狀體的內周緣及外周緣當中的至少一者，在前述第1區間中，前述C軸側區域中的前述第1接著部的面積是比前述L軸 側區域中的前述第1接著部的面積更小。
  4. 如請求項3之積層鐵芯，其中前述第1接著部是沿著前述環狀體的內周緣及外周緣當中的至少一者帶狀地延伸，在前述第1區間中，前述第1接著部的寬度是無關於前述圓周方向的位置而為同等、或者沿著前述圓周方向隨著從前述L軸朝向前述C軸越來越小。
  5. 如請求項4之積層鐵芯，其中在前述第1區間中，前述第1接著部的寬度是沿著前述圓周方向隨著從前述L軸朝向前述C軸越來越小。
  6. 如請求項2至5中任一項之積層鐵芯，其中前述電磁鋼板更包含複數個芯齒，複數個前述芯齒是從前述環狀體往前述環狀體的徑方向的內側突出，並且在前述環狀體的圓周方向上隔著間隔而配置，前述第1部分包含前述芯齒當中位於前述L軸側區域的部分，前述第2部分包含前述芯齒當中位於前述C軸側區域的部分。
  7. 如請求項6之積層鐵芯，其中前述第1接著層包含配置在前述芯齒的周緣的第2接著部，在前述第1區間中，前述C軸側區域中的前述第2接著部的面積是比前述L軸側區域中的前述第2接著部的面積更大。
  8. 如請求項7之積層鐵芯，其中前述第2接著部是沿著前述芯齒的周緣帶狀地延伸，在前述第1區間中，前述第2接著部的寬度是無關於前述芯齒的前述圓周方向的位置而為同等、或者前述第2接著部的寬度沿著前述圓周方向呈現比起位於前述L軸側的前述芯齒越往位於前述C軸側的前述芯齒越大。
  9. 如請求項8之積層鐵芯，其中在前述第1區間中，前述第2接著部的寬度沿著前述圓周方向呈現比起位於前述L軸側的前述芯齒越往位於前述C軸側的前述芯齒越大。
  10. 如請求項2至5中任一項之積層鐵芯，其中在前述第1區間中，當以在將前述C軸及前述L軸繞著前述中心軸形成的中心角分為一半的方向上延伸的虛擬軸為基準軸時，前述C軸側區域及前述L軸側區域是以前述基準軸為基準而在前述圓周方向上為對稱的關係。
  11. 如請求項2至5中任一項之積層鐵芯，其中前述第1接著層包含帶狀的接著部，在前述L軸側區域中，以前述圓周方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計，比以前述環狀體的徑方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計更大，在前述C軸側區域中，以前述圓周方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計，比以前述徑方向為長邊方向的前述帶狀的接著部的面積的合計更小。
  12. 如請求項1至5中任一項之積層鐵芯，其中前述複數個接著層全部為前述第1接著層。
  13. 如請求項1至5中任一項之積層鐵芯，其中前述複數個區間全部為前述第1區間。
  14. 如請求項1至5中任一項之積層鐵芯，其中前述電磁鋼板為無方向性電磁鋼板。
  15. 如請求項1至5中任一項之積層鐵芯，其中前述電磁鋼板為方向性電磁鋼板。
  16. 如請求項1至5中任一項之積層鐵芯，其中前述容易磁化方向在1個前述電磁鋼板中僅存在有1個方向，前述L軸及前述C軸是互相正交。
  17. 如請求項1至5中任一項之積層鐵芯，其中前述容易磁化方向是在1個前述電磁鋼板中存在有2個方向以上，前述L軸是分別在2個方向以上的前述容易磁化方向上延伸且在前述中心軸上互相交叉，前述C軸是在將中心角分為一半的方向上延伸，前述中心角是在前述圓周方向上相鄰的前述L軸繞著前述中心軸形成的中心角。
  18. 一種旋轉電機，具備如請求項1至17中任一項之積層鐵芯。
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