无方向性电磁钢板及其制造方法和爪极式马达技术

一种爪极式马达的定子芯用的无方向性电磁钢板，是相对于轧制方向成45°的方向的磁通密度比上述轧制方向的磁通密度及相对于上述轧制方向成90°的方向即板宽方向的磁通密度大的带状的钢板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无方向性电磁钢板及其制造方法和爪极式马达
本专利技术涉及被作为爪极式马达的铁芯材料使用的无方向性电磁钢板及其制造方法、和使用该无方向性电磁钢板的爪极式马达。
技术介绍
从1970年代起，通过板金技术的发展而定位精度提高，所以爪极式马达受到关注。特别是被作为步进马达及汽车的交流发电机使用，而最近向再生电力发生用的发电机兼交流发电机等的应用正在扩大。还期待作为EV/HEV用的驱动用马达的用途扩大。作为爪极式马达的定子芯，以往以来使用将无方向性电磁钢板冲切为有爪的圆板状、将爪弯折并通过圆筒拉深成形而形成芯背的结构，但近年来使用将无方向性电磁钢板冲切为具有多个爪(爪极)的带状坯材、将其板金加工为圆筒状的结构。爪极式马达由于能够通过板金加工容易地制作马达磁芯，所以在重视成本削减的用途的马达中有重要价值。但是，如果使用通常的无方向性电磁钢板将带状的坯材冲切而将该坯材加工为定子芯，则发生磁通的流动在定子芯的爪极和芯背处不顺畅的问题。即，这样的定子芯由于将被一体冲切为带状的部件加工为圆筒状而使用，所以不意味着坯材的磁特性在面内是无方向性的，而仅关于作为成90°的爪极和芯背的各自的朝向的两方向磁特性良好是重要的。但是，相对于轧制方向为0°和90°方向的磁特性较好的双向性电磁钢板需要在现状下实施困难的工艺，还没有在工业上被实用化。此外，为了将冲切后的带状坯材板金加工为磁芯，因为由通过板金加工产生的应变带来的磁特性的劣化的影响，爪极式马达的磁芯与将通过冲切得到的钢板层叠而得到的一般的马达相比，有在制作出同等输出/转矩者的情况下效率较差的问题。为了解决该问题，要求开发出与以往的无方向性电磁钢板及热轧钢板相比、磁特性在板金加工中应力感受性不敏感的无方向性电磁钢板或热轧钢板。在专利文献1中，公开了一种使用双向性电磁钢板作为分割磁芯的技术。但是，双向性电磁钢板由于在制造过程中需要轧制，所以生产性较差而成为高成本，有难以响应对爪极式马达要求的严格的成本降低的问题。在专利文献2中，公开了一种使用将磁性粉压缩而形成的磁芯的爪极式马达。但是，在此情况下，由于使用磁性粉作为磁芯，所以在施加了达10000A/m的高磁场的情况下需要磁通密度为1.7特斯拉以上的直流磁化特性，与无方向性电磁钢板相比，动作磁通密度变低，马达的转矩下降。并且，为了转矩提高而需要增加铜线的绕数，马达自身变大，而且有通过使用的铜线的量增加而铜线的成本增加的问题。并且，由于是分割磁芯，所以在磁芯的组装作业中花费工夫，成本上升。因此，难以满足对爪极式马达要求的低成本及小型化的要求。在专利文献3中，公开了一种将2个以上的与励磁用爪极形磁轭单元相同构造的传感器用爪极形磁轭单元以邻接于励磁用爪极形磁轭单元而在旋转轴的轴线方向上排列的方式配置的步进马达。但是，该马达除了励磁用爪极形磁轭单元以外还需要旋转传感器用爪极形磁轭单元，需要在该单元内卷绕铜线。因此，马达成为大型而重量增加，制造成本增加。在专利文献4中，公开了一种为了使得在具有爪极型构造的定子芯与线圈绕线架的组装时不易发生定子芯和线圈绕线架的位置偏差、在线圈绕线架上设置定位用突起而使其与定子芯的定位用孔嵌合的步进马达，但这是关于一般的爪极式马达的组装方法的技术，不是实现马达特性的提高、高效率化、小型化的技术。在专利文献5中，公开了一种爪极的侧面与轴向平行、能够提高生产性的单相爪极型马达，但并不是实现爪极式马达的高效率化、高转矩化、小型化等的技术。此外，具有爪极的定子是一体冲切，有不能活用无方向性电磁钢板的集合组织的问题。在专利文献6中，公开了一种爪极型马达，是磁芯被三分割的构造，由具有朝向轴向下方的爪极的磁芯、具有朝向轴向上方的爪极的磁芯、和将绕线在上下二分割的磁芯构成，为具有爪极的磁芯将分割绕线的磁芯从上下夹入的构造。该马达以确保从齿向爪极流动的磁路的截面积为目的，以为了使截面积增加而使用无垢的磁性体、烧结材料或压粉材料为前提，没有设想使用无方向性电磁钢板。此外，为了确保磁芯的磁通而磁芯的截面积增加，如果使用无方向性电磁钢板，则有涡电流增大、爪极式马达的效率大幅下降的问题。在专利文献7中，作为相对于轧制方向以45°的角度交叉的双向的磁特性良好的冷轧无方向性电磁钢板制造方法，公开了一种将板坯再加热温度设为1150℃以下且700℃以上、将精热轧开始温度设为650℃以上850℃以下、将热轧完成温度设为550℃以上800℃以下的精热轧方法。但是，在实现专利文献7所公开的精热轧开始温度及热轧完成温度的情况下，有在精热轧机的热轧辊上作用的轧制反作用力增加、其磨损较快而寿命变短、并且辊的轴承的寿命也因增加的轧制反作用力而变短的问题。进而，在先于精热轧进行的粗轧中，如果使板坯再加热温度低温化，则在通过通常的连续铸造制造的板坯中，即使拥有粗轧机的能力，其轧制反作用力也为过大，有难以轧制为规定的板厚的薄板坯的问题。在专利文献8中，作为相对于轧制方向以45°的角度交叉的双向的磁特性良好的热轧无方向性电磁钢板制造方法，公开了一种将板厚20mm以上100mm以下的薄铸片使精热轧开始温度为650℃以上850℃以下、使热轧完成温度为550℃以上800℃以下的精热轧方法。但是，在实现专利文献8中公开的精热轧开始温度及热轧完成温度的情况下，有作用在精热轧机的热轧辊上的轧制反作用力增加，其磨损变快而寿命变短，并且辊的轴承的寿命也因为增加的轧制反作用力而变短的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11－355983号公报专利文献2：日本特开2008－72854号公报专利文献3：日本特开2001－161054号公报专利文献4：日本特开2003－189584号公报专利文献5：日本特开2013－201811号公报专利文献6：日本特开2005－117744号公报专利文献7：日本特开2011－111658号公报专利文献8：日本特开2012－67330号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题如果考虑爪极式马达的磁芯中的磁场的流动，则通过使用相互正交的双向的磁特性良好的电磁钢板(双向性电磁钢板)能够得到磁特性良好的磁芯，对于本领域技术人员而言是显而易见的。但是，如上述那样，在爪极式马达的制造过程中，由于将从电磁钢板冲切出的带状坯材板金加工为磁芯，所以以通过板金加工在磁芯中产生的应变为原因而发生磁特性的劣化。结果，在以同输出及同转矩的条件下与将通过冲切得到的钢板层叠而得到的通常马达比较的情况下，有使用双向性电磁钢板制作出的爪极式马达最大效率低的问题。另外，在本说明书中，所谓通常马达，是指一体冲切型的感应马达、在定子中使用分割磁芯的感应马达、一体冲切型的同步马达、在定子中使用分割磁芯的同步马达等。对于上述问题，本申请的专利技术者们发现，如果使用相对于轧制方向成45°的方向的磁特性良好的无方向性电磁钢板作为爪极式马达的定子芯的材料，则与使用相同的无方向性电磁钢板制作具有芯背和齿并对齿的周围施以了绕线的通常马达的情况相比最大效率变高。换言之，即使在爪极式马达以外的马达中使用具有上述特征的无方向性电磁钢板，也没有发现应用到爪极式马达中的情况那样的效率的改善效果。另一方面，如在上述专利文献7及8中公开那样，作为相对于轧制方向成45°的方向的磁特性良好的无方向性电磁钢板的制造方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无方向性电磁钢板，是爪极式马达的定子芯用的无方向性电磁钢板，其特征在于，是相对于轧制方向成45°的方向的磁通密度比上述轧制方向的磁通密度及相对于上述轧制方向成90°的方向即板宽方向的磁通密度大的带状的钢板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无方向性电磁钢板，是爪极式马达的定子芯用的无方向性电磁钢板，其特征在于，是相对于轧制方向成45°的方向的磁通密度比上述轧制方向的磁通密度及相对于上述轧制方向成90°的方向即板宽方向的磁通密度大的带状的钢板。2.如权利要求1所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，当设相对于上述轧制方向向绕板面法线的逆时针方向以45°的角度倾斜的方向为第1方向、设以135°的角度倾斜的方向为第2方向、设相对于上述轧制方向向绕上述板面法线的顺时针方向以45°的角度倾斜的方向为第3方向、设以135°的角度倾斜的方向为第4方向，将磁化力5000A/m下的上述第1方向的磁通密度、上述第2方向的磁通密度、上述第3方向的磁通密度和上述第4方向的磁通密度的平均值以单位T设为B50(45－ave.)，将磁化力5000A/m下的上述轧制方向的磁通密度和上述板宽方向的磁通密度的平均值以单位T设为B50(L+C)时，下述(1)式成立，B50(L+C)+0.020<B50(45－ave.)…(1)。3.如权利要求2所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，在相对于上述轧制方向的角度包含在向绕上述板面法线的逆时针方向为0°～90°的范围中的方向中，上述第1方向的磁通密度最高，在相对于上述轧制方向的角度包含在向绕上述板面法线的逆时针方向为90°～180°的范围中的方向中，上述第2方向的磁通密度最高，在相对于上述轧制方向的角度包含在向绕上...

【专利技术属性】
技术研发人员：川又龙太郎，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP