转子芯、转子和旋转电机的制作方法

1.本发明涉及转子芯、转子和旋转电机，且特别适用于磁阻电动机和磁阻发电机。
2.本技术基于2019年11月15日在日本技术的特愿2019-206676号主张优先权，并将其内容援引于此。


背景技术：

3.一般来说，磁阻电动机的转子不使用磁铁。从而，不必在磁阻电动机中使用高成本的稀土。从此观点来看，近年来磁阻电动机备受关注。
4.磁阻电动机以转子的磁极和定子相互对置的方式配置转子和定子，通过依次改变定子上卷绕的多个励磁线圈上流通的励磁电流，使转子上产生旋转方向(周方向)的磁性引力从而使转子旋转。
5.作为磁阻电动机，有开关磁阻电动机(switched reluctance motor)和同步磁阻电动机(synchronous reluctance motor)(例如，参考专利文献1、2)。如专利文献1、2所述，在磁阻电动机中，通过设置在周方向上被间隔配置的突极(凸部)，或在转子芯形成狭缝，而构成转子磁极。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本国特开2012-114975号公报
9.专利文献2：日本国特开2017-135878号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的技术问题
11.然而，在专利文献1、2所记载的技术中，未对使用于转子芯的电磁钢板进行研究。由此，以往的转子芯在提高磁特性方面存在改进的余地。这一点，不仅针对磁阻电动机，对磁阻发电机也是如此。
12.本发明鉴于以上的问题点而得出，旨在提高用于磁阻电动机或磁阻发电机的转子芯的磁特性。
13.用于解决技术问题的技术手段
14.为解决所述问题，本发明采用以下的构成。
15.(1)本发明的一种转子芯，是磁阻电动机或磁阻发电机的转子芯，具有多个电磁钢板，其特征在于，所述电磁钢板具有以下化学组成：以质量％计，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、从mn、ni、co、pt、pb、cu、au构成的组中选择1种以上：总计2.50％～5.00％、sn：0.000％～0.400％、sb：0.000％～0.400％、p：0.000％～0.400％、以及从mg、ca、sr、ba、ce、la、nd、pr、zn、cd构成的组中选择1种以上：总计0.0000％～0.0100％；将mn含量(质量％)记为[mn]、ni含量(质量％)记为[ni]、co含量(质量％)记为[co]、pt含量(质量％)记为[pt]、pb含量(质量％)记
为[pb]、cu含量(质量％)记为[cu]、au含量(质量％)记为[au]、si含量(质量％)记为[si]、sol.al含量(质量％)记为[sol.al]时，满足以下(a)式；剩余部分由fe和杂质构成；将轧制方向的b50记为b50l，与轧制方向所成的角度为90
°
的方向上的b50记为b50c，与轧制方向所成角度中较小的角度为45
°
的2个方向上的b50中一个方向上的b50和另一个方向上的b50分别记为b50d1和b50d2时，满足以下(b)式及(c)式；{100}＜011》的x射线随机强度比在5以上30以下，板厚在0.50mm以下。
[0016]
([mn]+[ni]+[co]+[pt]+[pb]+[cu]+[au])-([si]+[sol.al])》0％
…
(a)
[0017]
(b50d1+b50d2)/2》1.7t
…
(b)
[0018]
(b50d1+b50d2)/2》(b50l+b50c)/2
…
(c)
[0019]
在此，磁通密度b50是在磁场的强度为5000a/m进行励磁时的磁通密度。
[0020]
(2)所述(1)记载的转子芯也可以满足以下(d)式。
[0021]
(b50d1+b50d2)/2》1.1
×
(b50l+b50c)/2
…
(d)
[0022]
(3)所述(1)中记载的转子芯也可以具有满足以下(e)式的特征。
[0023]
(b50d1+b50d2)/2》1.2
×
(b50l+b50c)/2
…
(e)
[0024]
(4)所述(1)记载的转子芯也可以具有满足以下(f)式的特征。
[0025]
(b50d1+b50d2)/2》1.8t
…
(f)
[0026]
(5)本发明的转子是具有所述(1)至(4)中任一项记载的转子芯的磁阻电动机或磁阻发电机的转子，其具有以下特征：所述转子的至少1个磁极的周方向上的中心线与至少一个所述电磁钢板的磁特性最好的方向一致；所述磁特性最好的方向为与所述轧制方向所成角度中较小的角度为45
°
的2个方向的至少其中一个方向。
[0027]
(6)所述(5)中记载的转子也可以具有以下特征：磁极的个数是4的倍数；在至少一个所述电磁钢板的磁特性最好的2个方向中的第1方向上，2个所述磁极位于隔着轴心相互对置的位置；在至少一个所述电磁钢板的磁特性最好的2个方向中的第2方向上，2个所述磁极位于隔着轴心相互对置的位置；在所述第1方向上隔着轴心位于相互对置的位置上的2个所述磁极的周方向的中心线与至少一个所述电磁钢板的所述第1方向一致；在所述第2方向上隔着轴心位于相互对置的位置上的2个所述磁极的周方向的中心线与至少一个所述电磁钢板的所述第2方向一致。
[0028]
(7)所述(6)中记载的转子也可以具有以下特征：磁极个数为4；位于在所述第1方向上隔着轴心相互对置的位置的2个所述磁极的周方向上的中心线与所述多个电磁钢板的所述第1方向一致；位于在所述第2的方向上隔着轴心相互对置的位置的2个所述磁极的周方向上的中心线与所述多个电磁钢板的所述第2方向一致。
[0029]
(8)所述(5)～(7)中任一项记载的转子中的多个电磁钢板也可以具有以下特征：以磁特性最好的2个方向相错开的状态被层叠。
[0030]
(9)所述(5)～(8)中任一项记载的转子中的多个电磁钢板也可以具有以下特征：以磁特性最好的2个方向在所述电磁钢板的层叠方向上周期性错开的状态被层叠。
[0031]
(10)所述(5)～(9)中任一项记载的转子也可以具有以下特征：所述周方向上的中心线与于至少一个所述电磁钢板的磁特性最好的方向一致的所述所有磁极中，所述电磁钢板的磁特性最好的方向与该磁极周方向上的中心线一致的所述电磁钢板的个数相同。
[0032]
(11)所述(5)～(10)中任一项记载的转子也可以具有以下特征：至少包含一个所
述电磁钢板，其在所有所述磁极中，所述磁特性最好的方向与该磁极的周方向的中心线一致。
[0033]
(12)所述(5)～(11)中任一项记载的转子也可以具有以下特征：在多个所述电磁钢板的每一个中，作为所述磁特性最好的方向，至少有一个与所述磁极的周方向上的中心线一致。
[0034]
(13)所述(5)～(12)中任一项记载的转子也可以具有以下特征：在所述多个电磁钢板的每一个中，构成该电磁钢板的各磁极的区域相对轧制方向的位置关系相同。(14)本发明的旋转电机也可以具有以下特征：具有所述(1)～(13)中任一项记载的所述转子芯，并且是磁阻电动机或磁阻发电机。
[0035]
发明效果
[0036]
根据本发明的所述方式，能够提高用于磁阻电动机或磁阻发电机的转子芯的磁特性。
附图说明
[0037]
图1是表示旋转电机构成的第1例的图。
[0038]
图2是表示转子构成的第1例的图。
[0039]
图3是表示相对构成转子芯的电磁钢板的轧制方向的位置关系的第1例的图。
[0040]
图4是表示旋转电机构成的第2例的图。
[0041]
图5是表示转子构成的第2例的图。
[0042]
图6是表示转子芯的剖面的一例图。
[0043]
图7是表示相对构成转子芯的电磁钢板的轧制方向的位置关系的第2例的图。
[0044]
图8是表示旋转电机构成的第1例的图。
[0045]
图9是表示转子构成的第3例的图。
[0046]
图10a是表示相对构成转子芯的电磁钢板的轧制方向的位置关系的第3例的图。
[0047]
图10b是表示表示电磁钢板的轧制方向和易磁化方向的一例的图。
[0048]
图11是表示电磁钢板的高度方向的位置关系的一例的图。
具体实施方式
[0049]
(用于转子芯的电磁钢板)
[0050]
首先，对用于后述实施方式的转子芯的电磁钢板进行说明。
[0051]
首先，对用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板及其制造方法中使用的钢材的化学组成进行说明。在以下的说明中，无方向性电磁钢板或钢材中含有的各元素的含量的单位「％」在未做特别说明的情况下表示“质量％”。另外，夹有“～”来记载的数值限定范围中，包含下限值及上限值。以“不足”或“超过”来表示的数值不包含在数值范围内。用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板及钢材是能够发生铁素体-奥氏体相变(以下的α-γ相变)的化学组成，其含有：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、从mn、ni、co、pt、pb、cu、au构成的组中选择1种以上：总计2.50％～5.00％、sn：0.000％～0.400％、sb：0.000％～0.400％、p：0.000％～0.400％、以及从mg、ca、sr、ba、ce、la、nd、pr、zn、和cd构成的组中选
择1种以上：总计0.0000％～0.0100％，且剩余部分由fe和杂质构成。进而，mn、ni、co、pt、pb、cu、au、si和sol.al的含量满足后述的预定条件。作为杂质可例示出：矿石或废料等原材料含有的杂质，制造工序中包含的杂质。
[0052]
《《c：0.0100％以下》》
[0053]
c会增加铁损或引起磁时效。由此，c含量越低越好。这种现象在c含量超过0.0100％时显著。从而，使c含量在0.0100％以下。c含量的减少也有利于板面内的全方向上的磁特性的均匀提高。需要说明的是，c含量的下限虽未特别限定，但考虑到精炼时脱碳处理的成本，优选为使其在0.0005％以上。
[0054]
《《si：1.50％～4.00％》》
[0055]
si使电阻增大而使涡流损耗减少并降低铁损，或者增大屈服比而提高对铁芯的冲裁加工性。si含量不足1.50％时，无法充分获得这些效果。由此，使si含量在1.50％以上。另一方面，si含量超过4.00％时，磁通密度降低，或硬度过度上升而导致冲裁加工性降低，或冷轧变得困难。由此，使si含量在4.00％以下。
[0056]
《《sol.al：0.0001％～1.0％》》
[0057]
sol.al使电阻增大而使涡流损耗减小，并降低铁损。sol.al有利于提高磁通密度b50相对饱和磁通密度的大小。此处的磁通密度b50是在磁场强度为5000a/m的磁场中进行励磁时的磁通密度。sol.al含量不足0.0001％时，无法充分获得这些效果。另外，al也有在制钢时促进脱硫的效果。从而，使sol.al含量在0.0001％以上。另一方面，sol.al含量超过1.0％时，磁通密度降低、或使屈服比降低从而使冲裁加工性降低。从而，使sol.al含量在1.0％以下。
[0058]
《《s：0.0100％以下》》
[0059]
s不是必须元素，例如在钢中作为杂质而含有。s通过细微的mns的析出，而阻碍退火过程中的重结晶及晶粒的生长。从而，s含量越低越好。像这样的由于对重结晶及晶粒生长的阻碍而导致的铁损的增加以及磁通密度的降低，在s含量超过0.010％0100％时显著。因此，使s含量在0.0100％以下。需要说明的是，s含量的下限虽未做特殊限定，但考虑到精炼时脱硫处理的成本，优选为使其在0.0003％以上。
[0060]
《《n：0.0100％以下》》
[0061]
n与c相同，由于会使磁特性恶化，故n含量越低越好。从而，使n含量在0.0100％以下。需要说明的是，n含量的下限虽未做特殊限定，但考虑到精炼时脱氮处理的成本，优选为使其在0.0010％以上。
[0062]
《《从mn、ni、co、pt、pb、cu、au构成的组中选择1种以上：总计2.50％～5.00％》》
[0063]
这些元素是为使α-γ相变发生所必要的元素，故至少含有这些元素总计2.50％以上。另一方面，若总计超过5.00％，则会出现成本会变高、磁通密度降低的情况。从而，使这些元素总计在5.00％以下。
[0064]
另外，作为能够发生α-γ相变的条件，需进一步满足以下的条件。即将mn含量(质量％)记为[mn]、ni含量(质量％)记为[ni]、co含量(质量％)记为[co]、pt含量(质量％)记为[pt]、pb含量(质量％)记为[pb]、cu含量(质量％)记为[cu]、au含量(质量％)记为[au]、si含量(质量％)记为[si]、sol.al含量(质量％)记为[sol.al]时，以质量％计满足以下(1)式为优选。
[0065]
([mn]+[ni]+[co]+[pt]+[pb]+[cu]+[au])-([si]+[sol.al])》0％
…
(1)
[0066]
不满足所述(1)式的情况下，由于不发生α-γ相变，故磁通密度会变低。
[0067]
《《sn：0.000％～0.400％、sb：0.000％～0.400％、p：0.000％～0.400％》》
[0068]
sn或sb改善冷轧及重结晶后的织构而使其磁通密度提高。因此，可以根据需要而含有这些元素，但过量地含有时会导致钢的脆化。从而，使sn含量、sb含量中任一者均在0.400％以下。另外，为了保证重结晶后钢板的硬度，可以使其含有p，但过量地含有时会引起钢的脆化。因此，使p含量在0.400％以下。如上所述赋予磁特性等更进一步的效果时，优选为含有从0.020％～0.400％的sn、0.020％～0.400％的sb、和0.020％～0.400％的p构成的组中选择1种以上。
[0069]
《《从mg、ca、sr、ba、ce、la、nd、pr、zn、和cd构成的组中选择1种以上：总计0.0000％～0.0100％》》
[0070]
mg、ca、sr、ba、ce、la、nd、pr、zn和cd在钢液铸造时与钢液中的s反应而生成硫化物或氧硫化物或者两者的析出物。以下有时将mg、ca、sr、ba、ce、la、nd、pr、zn和cd统称为“粗大析出物生成元素”。粗大析出物生成元素的析出物的粒径为1μm～2μm的程度，比mns、tin、aln等微小析出物的粒径(100nm的程度)大得多。因此，这些微小析出物附着于粗大析出物生成元素的析出物上，从而变得难以阻碍中间退火等退火时的重结晶及晶粒的成长。为充分获得这样的作用效果，优选为粗大析出物生成元素总计在0.0005％以上。但这些元素的总量若超过0.0100％，则硫化物或氧硫化物或这两者的总量会过剩，从而阻碍中间退火时的重结晶及晶粒的成长。由此，使粗大析出物生成元素的含量总计在0.0100％以下。
[0071]
《《织构》》
[0072]
其次，对用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板的织构进行说明。制造方法的细则会在后续进行说明，用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板是能够发生α-γ相变的化学组成，通过热轧时的精轧完成后直接骤冷使组织微细化，从而使{100}结晶粒成为生长的组织。由此，用于转子芯的电磁钢板的一例的无方向性电磁钢板在{100}＜011》取向的聚集强度变为5～30，相对轧制方向为45
°
方向的磁通密度b50变得特别高。像这样在特定的方向上磁通密度变高，但整体上在全方向平均中能得到高磁通密度。{100}＜011》取向的聚集强度若不足5，则使磁通密度降低的{111}＜112》取向的聚集强度会变高，从而磁通密度在整体上下降。另外，{100}＜011》取向的聚集强度超过30的制造方法需要使热轧板变厚，存在制造困难的问题。
[0073]
{100}＜011》取向的聚集强度能够通过x射线衍射法或电子背散射衍射(electron backscatter diffraction：ebsd)法测定。由于来自x射线和电子束的试样的反射角等因晶体取向的不同而有差异，故能够基于随机取向试样以该反射强度等来求得晶体取向强度。作为用于转子芯的电磁钢板的一种示例，适宜的无方向性电磁钢板的{100}＜011》取向的聚集强度为x射线随机强度比在5～30。此时，通过ebsd测定晶体取向，也可以使用换算为x射线随机强度比的值。
[0074]
《《厚度》》
[0075]
其次，对用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板的厚度进行说明。用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板的厚度在0.50mm以下。厚度若超过0.50mm，便无法获得好的高频铁损。从而，使厚度在0.50mm以下。
[0076]
《《磁特性》》
[0077]
其次，对用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板的磁特性。在调查磁特性时，测定用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板的磁通密度b50的值。在制造出的无方向性电磁钢板中，其轧制方向的一个方向和另一个方向无法区别。因此在本实施方式中，轧制方向指其中的一个方向和另一个方向的两个方向。若以轧制方向上b50(t)的值为b50l、从轧制方向倾斜45
°
的方向上b50(t)的值为b50d1、从轧制方向倾斜90
°
的方向上b50(t)的值为b50c、从轧制方向倾斜135
°
的方向上b50(t)的值为b50d2，则可以发现磁通密度的各向异性，即b50d1及b50d2为最高，b50l及b50c为最低。需要说明的是，(t)指磁通密度的单位(特斯拉)。
[0078]
此时，考虑例如以顺时针(逆时针亦可)的方向为正方向的磁通密度的所有取向(0
°
～360
°
)分布的情况下，若以轧制方向为0
°
(一个方向)和180
°
(另一方向)，b50d1即为45
°
和225
°
的b50值、b50d2为135
°
和315
°
的b50值。相同地，b50l为0
°
和180
°
的b50值，b50c为90
°
和270
°
的b50值。45
°
的b50值与225
°
的b50值严格一致，135
°
的b50值与315
°
的b50值严格一致。然而，b50d1和b50d2在实际制造时存在难以使其磁特性相同的情况，故存在不严格一致的情况。同样的，0
°
的b50值与180
°
的b50值严格一致，90
°
的b50值与270
°
的b50值严格一致，但另一方面也存在b50l与b50c不严格一致的情况。在用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板中，b50d1和b50d2的平均值，以及b50l和b50c的平均值满足以下(2)式和(3)式。
[0079]
(b50d1+b50d2)/2》1.7t
…
(2)
[0080]
(b50d1+b50d2)/2》(b50l+b50c)/2
…
(3)
[0081]
像这样，当测定磁通密度时，如(2)式所示，当b50d1和b50d2的平均值在1.7t以上时，如(3)所示磁通密度的高各向异性得以确认。
[0082]
进而，除满足(1)式以外，优选如以下(4)式所示，磁通密度的各向异性比(3)式更高。
[0083]
(b50d1+b50d2)/2》1.1
×
(b50l+b50c)/2
…
(4)
[0084]
进而，优选如以下(5)式所示，磁通密度的各向异性更高。
[0085]
(b50d1+b50d2)/2》1.2
×
(b50l+b50c)/2
…
(5)
[0086]
进而，优选如以下(6)式所示，b50d1和b50d2的平均值在1.8t以上。
[0087]
(b50d1+b50d2)/2》1.8t
…
(6)
[0088]
需要说明的是，所述的45
°
为理论值，实际制造时存在难以与45
°
一致的情况，因此也包含不严格与45
°
一致的情况。在这点上，在该0
°
，90
°
，135
°
，180
°
，225
°
，270
°
，315
°
的情况下也相同。
[0089]
磁通密度的测定是从相对轧制方向为45
°
、0
°
方向等切出55mm见方的试样，使用单板磁测定装置进行测定。
[0090]
《《制造方法》》
[0091]
其次，对用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板的一种示例的制造方法进行说明。制造用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板时，进行例如热轧、冷轧(第1冷轧)、中间退火(第1退火)、表皮光轧(第2冷轧)、最终退火(第3退火)、去应力退火(第2退火)等。
[0092]
首先，加热所述钢材，施行热轧。钢材例如是通过一般的连续铸造而制造出的钢坯。热轧的粗轧制及精轧在γ区域(ar1温度以上)的温度下进行。即精轧的最终温度在ar1温度以上，以卷取温度在超过250
°
且600
°
以下的方式进行热轧。由此，通过这之后的冷却，从奥氏体相变为铁素体从而使组织微细化。若在微细化的状态下施行其后的冷轧，伸出重结晶(下文的“膨胀”)会变得更易发生，从而能够使通常难以成长的{100}结晶粒容易成长。
[0093]
另外，制造用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板时，进一步使通过精轧的最终道次时的温度(最终温度)在ar1温度以上，使卷取温度在超过250
°
且600
°
以下。通过从奥氏体相变为铁素体，结晶组织微细化。像这样通过使结晶组织微细化，在其后的冷轧中，经过中间退火能够使膨胀容易发生。
[0094]
在这之后，热轧板不进行退火而直接卷取，经过酸洗后，对热轧钢板进行冷轧。冷轧时优选为使压下率为80％～95％。若压下率不足80％则膨胀难以发生。若压下率超过95％，通过其后的膨胀{100}结晶粒虽更易成长，但需要使热轧钢板变厚，热轧的卷取变的困难，操作也容易变得困难。冷轧的压下率更优选为在86％以上。冷轧的压下率在86％以上时，膨胀变得更容易发生。
[0095]
冷轧完成后继续进行中间退火。制造用于转子芯的电磁钢板的一例的无方向性电磁钢板时，在不会向奥氏体相变的温度下进行中间退火。即中间退火的温度优选为小于ac1温度。以这样的方式进行中间退火而产生膨胀，{100}结晶粒会变得更易成长。另外，中间退火的时间优选为5秒～60秒。
[0096]
中间退火完成后，接着进行表皮光轧。若以所述的方式在膨胀发生的状态下进行表皮光轧和退火，则以膨胀发生的部分为起点，{100}结晶粒进一步成长。这是因为通过表皮光轧，{100}＜011》结晶粒有难以积累应变，而{111}＜112》结晶粒有容易积累应变的性质，在随后的退火中应变少的{100}＜011》结晶粒以应变的差为驱动力蚕食{111}＜112》结晶粒。以应变差为驱动力所产生的这种蚕食現象被称为应变诱发晶界移动(下文的sibm)。表皮光轧的压下率优选为5％～25％。由于压下率不足5％时应变量过少，在此后的退火中不发生sibm，{100}＜011》结晶粒无法变大。另一方面，压下率超过25％时应变量过多，会发生从{111}＜112》结晶粒中生成新的结晶粒的重结晶晶核生成(以下记作成核)。在该成核中产生的几乎所有的晶粒都为{111}＜112》结晶粒，因此磁特性会变差。
[0097]
施行表皮光轧后释放应变，为提高加工性进行最终退火。最终退火也同样在不会相变为奥氏体的温度下进行，并使最终退火的温度低于ac1温度。通过以这种方式进行终退火，能够使{100}＜011》结晶粒蚕食{111}＜112》结晶粒，并提高磁特性。另外，在最终退火时使处于600℃～ac1温度下的时间在1200秒以内。若该退火时间过短，则表皮光轧时产生的应变几乎完全残留，冲裁为复杂形状时会产生翘曲。另一方面，若退火时间过长，则结晶粒变得过大，冲裁时塌边扩大，无法达到所需的冲裁精度。
[0098]
最终退火完成后，进行无方向性电磁钢板的成形加工等，以将其加工为所需的铁钢部件。而后，为在由无方向性电磁钢板构成的铁钢部件中除去由成形加工等(例如冲裁)而产生的应变等，对铁钢部件施行去应力退火。在本实施方式中，为使在低于ac1温度时，也能够发生sibm并使结晶粒径粗大，使去应力退火的温度在例如800℃程度，使去应力退火的时间在2小时的程度。通过去应力退火，能够提高磁特性。
[0099]
在用于转子芯的电磁钢板的一例的无方向性电磁钢板(铁钢部件)中，在所述的制
造方法中，主要通过在热轧工序中在ar1温度以上进行精轧，从而得到所述(1)式的高b50和所述(2)式的好的各向异性。进而，通过在表皮光轧工序中使压下率在10％程度而得到所述(4)式的更优异的各向异性。
[0100]
需要说明的是，在本实施方式中ar1温度从以1℃/秒的平均冷却速度冷却中的钢材(钢板)的热膨胀变化中求得。另外，在本实施方式中，ac1温度从以1℃/秒的平均加热速度加热中的钢材(钢板)的热膨胀变化中求得。
[0101]
如上所述作为一种示例的用于转子芯的电磁钢板，能够用于制造由无方向性电磁钢板构成的铁钢部件。
[0102]
其次，展示实施例并对用于转子芯的电磁钢板的一种示例的无方向性电磁钢板进行具体说明。以下所示的实施例仅为无方向性电磁钢板的一种示例，无方向性电磁钢板并不局限于以下的示例。
[0103]
《《第1实施例》》
[0104]
通过钢液铸造，制作如以下表1至表2所示成分的铸锭。此处式左边表示所述(1)式左边的值。其后，加热作制出的铸锭至1150℃进行热轧，轧制至板厚达2.5mm。而后，在精轧完成后进行水冷并卷取热轧钢板。此时的精轧的最终道次阶段时的温度(最终温度)为830℃，比所有的ar1温度均高。需要说明的是，未发生γ-α相变的no.108，最终温度设为了850℃。另外，卷取温度在表1所示的条件下进行。
[0105]
其次，在热轧钢板中通过酸洗除去氧化膜，以表1示的冷轧后的压下率轧制。而后，在无氧环境中700℃下进行30秒中间退火。随后，以表1所示的第2次的冷延轧制(表皮光轧)压下率进行轧制。
[0106]
接着，为调查磁特性在第2次冷轧(表皮光轧)后在800℃下进行30秒最终退火，以剪断加工的方式制作55mm见方的试样后，在800℃下进行2小时去应力退火，测定磁通密度b50。测定试样是从轧制方向的0
°
和45
°
的2个方向上采取的55mm见方的试样。而后，测定这2种试样，分别以相对轧制方向为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
的磁通密度b50为b50l、b50d1、b50c、b50d2。
[0107]
表1
[0108][0109]
表2
[0110][0111]
表1至表2中的下划线表示脱离本发明的范围的条件。发明例no.101～no.107、no.109～no.111、no.114～no.130在45
°
方向及全周平均上磁通密度b50的值均良好。但是，no.116和no.127超出了适宜的卷取温度，因此磁通密度b50略低。no.129和no.130冷轧的压下率低，因此与同样成分和卷取温度的no.118相比磁通密度b50略低。另一方面，由于比较例no.108的si浓度高，且式左边的值在0以下，是不发生α-γ相变的组成，故磁通密度b50均很低。由于比较例no.112的表皮光轧率设定较低，且{100}＜011》强度低于5，故磁通密度
b50均很低。比较例no.113的{100}＜011》强度在30以上，超出了本发明的范围。由于no.113热轧板的厚度为7mm，故存在操作困难的问题。
[0112]
《《第2实施例》》
[0113]
通过钢液铸造，制作以下的表3所示成分的铸锭。其后，加热作制出的铸锭至1150℃进行热轧，轧制至板厚达2.5mm。而后，在精轧完成后进行水冷并卷取热轧钢板。此时精轧的最终道次阶段的最终温度为830℃，都是大于ar1温度的温度。
[0114]
接着，在热轧钢板中通过酸洗除去氧化膜，冷轧至板厚达0.385mm冷轧。而后，在无氧环境中进行中间退火，控制中间退火的温度使重结晶率达85％。而后，进行第二次冷轧(表皮光轧)至板厚达0.35mm。
[0115]
接着，为调查磁特性在第2次冷轧(表皮光轧)后在800℃下进行30秒的最终退火，通过剪断加工制作55mm见方的试样后，在800℃下进行2小时去应力退火，测定磁通密度b50和铁损w10/400。磁通密度b50以与第1实施例相同的顺序测定。另一方面，铁损w10/400作为在施加400hz的交流磁场使最大磁通密度达到1.0t时，试样所产生的能量损耗(w/kg)而测定。铁损为相对轧制方向为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
上测定结果的平均值。
[0116]
表3
[0117][0118]
表4
[0119][0120]
no.201～no.214均为发明例，均有良好的磁特性。尤其是no.202～no.204比no.201、no.205～no.214的磁通密度b50更高，no.205～no.214比no.201～no.204的铁损w10/400更低。
[0121]
本发明者发现，为使相关无方向性电磁钢板的特性能够有效活用，为了构成磁阻电动机或磁阻发电机的转子芯，使转子芯的周方向上的磁特性尽可能均匀，以及均匀化的磁特性尽可能好的两者同时实现，对构成转子芯来说十分重要。以下说明的实施方式的转子芯是基于此种设想的产物。
[0122]
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，(用于转子芯的电磁钢板)的说明中，根据需要，将从轧制方向倾斜45
°
的方向和从轧制方向倾斜135
°
的方向统称为与轧制方向所成角度中较小一方的角度为45
°
的2个方向。需要说明的是，该45
°
为将顺时针和逆时针的任一方向的角度均假设为具有正值而表述的角度。以顺时针的方向为负方向、逆时针的方向为正方向的情况下，与轧制方向所成角度中较小一方的角度为45
°
的2个方向变为与轧制方向所成角度中绝对值较小的一方的角度为45
°
、-45
°
的2个方向。另外，根据需要将从轧制方向倾斜θ
°
的方向称为与轧制方向所成角度为θ
°
的方向。如此，从轧制方向倾斜θ
°
的方向和与轧制方向所成角度为θ
°
的方向意义相同。另外，在以下的说明中，若未做特殊说明，则电磁钢板是在(用于转子芯的电磁钢板)的项中说明的无方向性电磁钢板。另外，在以下的说明中，除长度、方向、位置等严格一致的情况以外，也包含在不脱离发明主旨的范围内(例如，制造工序中产生的误差的范围内)一致的情况。
[0123]
(第1实施方式)
[0124]
首先，说明第1实施方式。
[0125]
图1为一种示例的旋转电机的构成示意图。需要说明的是，在本实施方式中，举例说明旋转电机为开关磁阻电动机的情况。需要说明的是，旋转电机也可以不是电机(电动
机)而是发电机。另外，在各图中，x-y-z坐标表示各图中的方向关系。
○
中有
●
记号表示从纸面的内侧朝向近前侧的方向。
○
中有
×
记号表示从纸面的近前侧朝向内侧的方向。
[0126]
图1表示一例从上方观察旋转电机的示图(平面图)。
[0127]
在图1中，旋转电机100具有转子110、定子120和旋转轴130。需要说明的是，除此之外，旋转电机100具有固定定子120的壳体等旋转电机100所具有的公知构成。
[0128]
定子120相对地配置于旋转电机100的外侧。转子110的外周面以与定子120的内周面有间隔地对置的方式，相对地配置于旋转电机100的内侧。旋转轴130的外周面与转子110的内周面相对，且以直接或间接地与转子110连接的状态配置于旋转电机100的中心部。转子110和定子120的轴心o与旋转轴130的轴心o一致。需要说明的是，在以下的说明中，根据需要，将旋转电机100的转子110所旋转的方向称为周方向。根据需要将旋转电机100的高度方向(等于电磁钢板的层叠方向)称为高度方向。根据需要，将在高度方向上垂直的方向即轴心o通过的方向称为径向。
[0129]
定子120具有定子芯和绕组。定子芯具有在周方向延伸的磁轭和从磁轭的内周侧向轴心方向延伸的多个齿。多个齿在周方向上以等间隔被设置。在图1中，举例说明有6个齿，且定子120为6极的情况。定子芯上卷绕有绕组。定子芯上卷绕的绕组的卷绕方法为集中卷绕。定子120能够以公知的构成来实现。
[0130]
图2为一例转子110的构成的示意图。图2(a)为一例从上方观察转子110的图(平面图)。需要说明的是，图2(a)是拔出图1的转子110的部分而得到的。图2(b)为图2(a)的i-i剖面图。
[0131]
转子110具有转子芯111。转子芯111通过使冲裁为图2(a)所示的形状的多个电磁钢板如图2(a)和图2(b)所示，与这多个电磁钢板的外缘相吻合地层叠而形成。对这些多个电磁钢板的板面施加绝缘处理。多个电磁钢板，例如通过铆接加工或使用粘合剂而固定。需要说明的是，例如也可以通过激光加工将电磁钢板加工为图2(a)所示的形状来代替冲裁。需要说明的是,转子芯111未在周方向上被分割。
[0132]
转子芯111具有在周方向上延伸的磁轭和从磁轭的外周侧向与轴心方向相反的方向(定子120侧)以(放射状)延伸的多个突极。多个突极被等间隔地设置于周方向。这多个突极为转子芯111的磁极。图2(a)中有4个突极。像这样在本实施方式中，举例说明转子110为4极的情况。
[0133]
图3为一例相对构成转子芯111的电磁钢板的轧制方向的位置关系示意图。
[0134]
图3示出了构成转子芯111的多个电磁钢板中的一个。电磁钢板300通过将环箍(母材)冲裁为图2(a)所示的形状而构成。此时，在构成转子芯111的所有电磁钢板300中，使构成该电磁钢板300的各突极(图2(a)所示的示例中的4个突极)的区域相对轧制方向的位置关系相同。
[0135]
构成电磁钢板300的各磁极(突极)的区域相对轧制方向的位置关系通过例如轧制方向与构成电磁钢板300的各磁极的区域的中心线的所成角度表示。
[0136]
在图3中，以单点划线表示的虚拟线310为电磁钢板300的轧制方向。以虚线表示的虚拟线320a～320b为构成电磁钢板300的磁极(突极)区域的中心线，在此，举例说明电磁钢板300的磁特性与最好的方向一致的情况。构成电磁钢板300的磁极的区域的中心线320a～320b是在电磁钢板300的板面平行的方向(与高度方向(z轴方向)垂直的方向)延伸的直线，
是通过电磁钢板300(转子芯111)的轴心o和构成该磁极区域周方向的中心的假想直线。像这样，在本实施方式中，举例说明所有构成电磁钢板300的磁极的区域的中心线320a～320b与电磁钢板300磁特性最好的方向中的任一方向一致的情况。在以下的说明中，根据需要将磁特性最好的方向称为易磁化方向。
[0137]
在图3所示的示例中，冲裁任一个环箍(母材)时，均使轧制方向310和中心线320a～320b的所成角度相同。这样，例如可以将对于环箍(母材)的模具的位置设为一定来进行冲裁加工即可。像这样通过冲裁环箍(母材)，能够得到多个构成转子芯111的电磁钢板300。即构成转子芯111的电磁钢板均与图3所示的电磁钢板300相同。在任一个电磁钢板300中，构成电磁钢板300的磁极的区域的中心线320a～320b均与2个易磁化方向ed1～ed2的其中一个一致。
[0138]
如上所述，与轧制方向310所成角度为45
°
的2个方向是易磁化方向ed1～ed2。需要说明的是，如上所述，使从x轴朝向y轴的方向(朝向纸面的向逆时针方向)和从y轴朝向x轴的方向的任一方向的角度均为正值的角度。另外，2个方向的所成角度均为该角度中较小的角度。
[0139]
图2(a)所示的示例中，4个磁极(突极)在周方向等间隔地配置。从而，在周方向上隔开间隔并位于彼此相邻的位置上的2个磁极的中心线的所成角度(中心角)为90
°
(＝360
÷
4)。需要说明的是，易磁化方向ed1～ed2是电磁钢板300中存在的易磁化方向中，通过轴心o的易磁化方向。另外，磁极的中心线为磁极的周方向上的中心线，是径向的延伸轴，与构成所述电磁钢板300的磁极区域的中心线320a～320b相同。另外，易磁化方向ed1、ed2的所成角度为90
°
。
[0140]
从而，例如通过将多个电磁钢板300以易磁化方向ed1、ed2一致的方式层叠，在配置有电磁钢板300的高度方向的所有位置上，能够使2个易磁化方向ed1～ed2中的其中一个与转子芯111的所有磁极(突极)的中心线一致。在本实施方式中，例如，易磁化方向ed1、ed2与第1方向、第2方向对应。
[0141]
如上所述在本实施方式中，通过使所有的易磁化方向与磁极(突极)的中心线一致，能够使转子芯111的磁特性变好(位于磁极的区域的易磁化方向和该区域的中心线以虚线320a～320b(＝ed1～ed2)表示)。因此转子芯111的磁特性变为最优。
[0142]
另外，在本实施方式中，在转子芯111的所有磁极(突极)中，易磁化方向ed1或ed2与该磁极的中心线一致的电磁钢板300的数量相同。从而，能够使转子芯111的周方向的磁特性均匀化。如上所述，在本实施方式中，配置电磁钢板300的高度方向的所有位置上，使2个易磁化方向ed1～ed2中的其中一个与转子芯111的所有磁极的中心线一致。从而，易磁化方向ed1或ed2与各磁极的中心线一致的电磁钢板300的个数分别与构成转子芯111的电磁钢板300的个数相同。例如，使构成转子芯111的电磁钢板300的个数为100个。在此情况下，在转子芯111的所有磁极中，易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板300的个数分别相同且为100。即，分别对每个磁极计数易磁化方向与磁极的中心线一致的电磁钢板300的个数，该计数的数字在任一个磁极中均相同且为100。
[0143]
另外，如在(用于转子芯的电磁钢板)项中所述，对转子芯111进行最终退火和去应力退火。
[0144]
计算例
[0145]
接下来，说明计算例。
[0146]
在本计算例中，计算对象的旋转电机为开关磁阻电动机。使转子的极数为4极、定子的极数为6极。使转子芯的外径为90mm，且高度(层厚)为75mm。使定子芯的外径为160mm，且内径为90.6mm、高度(层厚)为75mm。定子的各相被施加直流150v的电压，与此同时，转子以转速600rpm旋转。
[0147]
作为用于旋转电机的转子芯的电磁钢板，使用在(用于转子芯的电磁钢板)项所述的电磁钢板和公知的无方向性电钢板。任一个电磁钢板的厚度均为0.25mm。作为公知的无方向性电磁钢板，使用w10/400为12.8w/kg的无方向性电磁钢板。w10/400是磁通密度为1.0t、频率为400hz时的铁损。另外，该公知的无方向性电磁钢板仅在轧制方向磁特性好。
[0148]
在(用于转子芯的电磁钢板)的项中所述的电磁钢板以参照图2(a)说明的方式被冲裁。
[0149]
像这样对于被冲裁的在(用于转子芯的电磁钢板)项中进行说明的电磁钢板将易磁化方向对齐而层叠，由此构成的定子芯作为第1解析对象的定子芯。
[0150]
另外，公知的无方向性电钢板以以下的方式被冲裁。即，转子芯的各区域的相对轧制方向的位置关系以与(用于转子芯的电磁钢板)的项中进行说明的电磁钢板的此位置关系相同的方式被冲裁。
[0151]
像被这样冲裁的公知的无方向性电钢板将轧制方向对齐而层叠，从而将构成的转子芯作为第2解析对象的定子芯。
[0152]
将分别使用以上的第1～第2解析对象的转子，以所述的尺寸及形状构成的旋转电机作为计算对象的旋转电机。进而，通过有限元法进行数值解析(计算机模拟)从而导出各旋转电机以所述条件运转时的第1～第2解析对象的转子芯的平均扭矩。需要说明的是，数值解析使用jsol株式会社制造的有限元法电磁场解析软件jmag。其结果如表5所示。
[0153]
表5
[0154] 平均扭矩开发材料1.010现有材料1.000
[0155]
在表5中，开发材料示出第1解析对象相对起动机芯的结果。现有材料示出第2解析对象相对起动机芯的结果。表5所示的值是以现有材料的值为1.000时的相对值。
[0156]
如表5所示，与使用公知的无方向性电钢板(现有材料)的情况相比，使用在(用于转子芯的电磁钢板)的项进行说明的电磁钢板(开发材料)时平均扭矩变大了1.0％。像这样，通过层叠在(用于转子芯的电磁钢板)的项中进行说明的电磁钢板，能够增大转子芯的扭矩。
[0157]
总结
[0158]
在如上所述的本实施方式中，以转子芯111的4个磁极(突极)的中心线与易磁化方向ed1或ed2一致的方式形成电磁钢板300。进而，以易磁化方向ed1和ed2对齐的方式层叠电磁钢板300。从而，能够层叠电磁钢板，以实现转子芯111的周方向上的磁特性尽可能均匀以及使均匀化的磁特性尽可能好。由此，即使降低流经定子线圈的电流的大小，也能够使其发生所需的扭矩，并降低旋转电机(定子)的铜损。
[0159]
变形例
[0160]
＜变形例1》
[0161]
在本实施方式中，举例说明对齐易磁化方向ed1和ed2(的两个方向)而层叠多个电磁钢板300的情况。然而，由于2个易磁化方向ed1、ed2的磁特性在理论上相同，故若对齐轧制方向310，便不必再这样做。在这种情况下，不区分易磁化方向ed1、ed2，对齐易磁化方向ed1或ed2而层叠多个电磁钢板300。
[0162]
＜变形例2》
[0163]
在本实施方式中，举例说明内转子型旋转电机。然而，也可以是外转子型旋转电机。需要说明的是，所述旋转电机也可以是电动机(发动机)或发电机。
[0164]
(第2实施方式)
[0165]
其次，说明第2实施方式。在第1实施方式中，举例说明了旋转电机为开关磁阻电动机的情况。与之相对地，在本实施方式中，举例说明旋转电机为同步磁阻电动机的情况。像这样，本实施方式和第1实施方式的主要区别在于作为在(用于转子芯的电磁钢板)的项中说明的电磁钢板的适用对象的转子芯不同。从而，在本实施方式的说明中，与第1实施方式相同的一部分，附上与图1～图3相同的符号等并省略其详细说明。
[0166]
图4为一种示例的旋转电机的构成示意图。如上所述，在本实施方式中，举例说明旋转电机为同步磁阻电动机的情况。需要说明的是，旋转电机也可以不是电动机而是发电机。
[0167]
图4表示一例从上方观察旋转电机的示图(平面图)。
[0168]
在图4中，旋转电机400具有转子410、定子420和旋转轴430。需要说明的是，除此之外，旋转电机400具有固定定子420的壳体等旋转电机400所具有的公知构成。
[0169]
定子420相对地配置于旋转电机400的外侧。转子410的外周面以与定子420的内周面有间隔地对置的方式，相对地配置于旋转电机400的内侧。旋转轴430的外周面与转子410的内周面相对，且以直接或间接地与转子410连接的状态配置于旋转电机400的中心部。转子410和定子420的轴心o与旋转轴430的轴心o一致。
[0170]
定子420具有定子芯和绕组。定子芯具有在周方向延伸的磁轭和从磁轭的内周侧向轴心方向延伸的多个齿。多个齿在周方向上以等间隔被设置。在图4中，举例说明有6个齿，且定子420为6极的情况。定子芯上卷绕有绕组。卷绕在定子芯上的绕组的卷绕方法为分布绕组。定子420能够通过公知的材料来实现。
[0171]
图5为一例转子410的构成的示意图。图5展示一例出从上方观察转子410的视图(平面图)。需要说明的是，图5为拔出了图4的转子410的部分。图6为一例转子芯的剖面示意图。图6(a)为图5(a)的i-i剖面图，图6(b)为图5(b)的ii-ii剖面图。
[0172]
转子410具有转子芯411。转子芯411通过将冲裁为图5所示的形状的多个电磁钢板如图5、图6(a)和图6(b)所示，以这多个电磁钢板的外缘和狭缝510a～510f对齐的方式层叠而形成。对这多个电磁钢板的板面施加绝缘处理。需要说明的是，也可以以激光加工取代冲裁，从而将电磁钢板加工为图5所示的形状。需要说明的是,转子芯411未在周方向上被分割。
[0173]
转子芯411大致上具有对于中空圆筒形状在高度方向(z轴方向)上有貫通的多个狭缝510a～510l的形状。如专利文献2所记载，多个狭缝510a～510l也可以配置有金属、绝缘性树脂或导体棒。
[0174]
狭缝510a、510d、510g、510j的形状及大小相同。狭缝510b、510e、510h、510k的形状及大小相同。狭缝510c、510f、510i、510l的形状及大小相同。
[0175]
狭缝510a、510d、510g、510j被配置在比其他的狭缝510b、510c、510e、510f、510h、510i、510k、510l更靠近转子芯411的外周面的位置。狭缝510c、510f、510i、510l被配置在比其他的狭缝510a、510b、510d、510e、510g、510h、510j、510k更靠近转子芯411的轴心o的位置。狭缝510b、510e、510h、510k分别被配置于狭缝510a和510c之间、510d和510f之间、510g和510i之间、510j和510l之间。
[0176]
狭缝510a～510l的平面形状具有从高度方向(z轴方向)观察时，从长度方向的中央分别朝向两端且与转子芯411的外周面接近的弯曲形状。狭缝510a～510l长度方向的中央最靠近转子芯411的轴心o，长度方向的两端分别最靠近转子芯411的外周面。
[0177]
若以狭缝510a～510c为第1狭缝群、狭缝510d～510f为第2狭缝群、狭缝510g～510i为第3狭缝群、狭缝510j～510l为第4狭缝群，则第1狭缝群、第2狭缝群、第3狭缝群、第4狭缝群在周方向上以90
°
的等间距排列，即以转子芯411的轴心o为旋转轴的4次对称的关系而被配置。
[0178]
转子芯411的外周面的位置即狭缝510c和510f之间周方向的中间位置520a、转子芯411的外周面的位置即狭缝510f和510l之间周方向的中间位置520b、转子芯411的外周面的位置即狭缝510i和510l之间周方向的中间位置520c以及转子芯411的外周面的位置即狭缝510c和510i之间的周方向的中间位置520d为磁极周方向的中心位置。在图5所示的示例中，沿着这些位置520a～520d和轴心o相互连线的方向为磁极的长度方向。像这样在本实施方式中，举例说明转子410为4极的情况。
[0179]
需要说明的是,狭缝的数量或形状并不局限于图5、图6(a)、图6(b)所示的情况。
[0180]
图7为一例相对构成转子芯411的电磁钢板的轧制方向的位置关系示意图。
[0181]
图7示出了构成转子芯411的多个电磁钢板中的一个。所述电磁钢板700通过将环箍(母材)冲裁为图5所示的形状而构成。此时，在构成转子芯411的所有电磁钢板700中，使该电磁钢板700的构成各磁极(的周方向的中心位置520a～520d)的区域相对轧制方向的位置关系相同。
[0182]
构成电磁钢板700各磁极的区域相对轧制方向的位置关系，例如以轧制方向和构成电磁钢板700的各磁极的区域中心线所成角度来表示。
[0183]
在图7中，以单点划线表示的虚拟线710为电磁钢板700的轧制方向。以虚线来表示的虚拟线720a～720b为构成电磁钢板700的磁极区域的中心线，在此举例说明与电磁钢板700的易磁化方向一致的情况。构成电磁钢板700的磁极的区域的中心线720a～720b是在电磁钢板700的板面平行的方向(垂直于高度方向(z轴方向)的方向)延伸的假想直线，是通过电磁钢板700(转子芯411)的轴心o和该区域周方向的中心位置520a～520d的假想直线。如此，在本实施方式中，举例说明所有构成电磁钢板700的磁极的区域中心线720a～720b均与电磁钢板700的易磁化方向的其中一个一致的情况。
[0184]
在图7所示的示例中，冲裁任一个环箍(母材)时，也使轧制方向710和中心线720a～720b的所成角度相同。这样，例如可以通过将对于环箍(母材)模具的位置关系设为一定而进行冲裁加工即可。像这样通过冲裁环箍(母材)，能够得到多个构成转子芯411的电磁钢板700。即构成转子芯411的电磁钢板均与图7所示的电磁钢板700相同。在任一个电磁钢板
700中，构成电磁钢板700的磁极的区域的中心线720a～720b均与2个易磁化方向ed1～ed2的其中一个一致。
[0185]
如上所述，与轧制方向710所成角度为45
°
的2个方向是易磁化方向ed1～ed2。需要说明的是，如上所述，使从x轴朝向y轴的方向(朝向纸面的向逆时针方向)和从y轴朝向x轴的方向的任一方向的角度均为正值的角度。另外，2个方向的所成角度均为该角度中较小的角度。
[0186]
在图5所示的示例中，4个磁极在周方向上等间隔地配置。从而，在周方向上隔开间隔并位于彼此相邻的位置上的2个磁极的中心线的所成角度(中心角)为90
°
(＝360
÷
4)。需要说明的是，易磁化方向ed1～ed2是电磁钢板700中存在的易磁化方向中，通过轴心o的易磁化方向。另外，磁极的中心线为磁极的周方向上的中心线，是径向的延伸轴，与构成所述电磁钢板700的磁极区域的中心线720a～720b相同。另外，易磁化方向ed1、ed2的所成角度为90
°
。
[0187]
从而，例如通过将多个电磁钢板700在对齐易磁化方向ed1、ed2的情况下层叠，能够在配置有电磁钢板700的高度方向的所有位置上，使2个易磁化方向ed1～ed2的任一方向与所有转子芯411的磁极的中心线一致。在本实施方式中，例如，易磁化方向ed1、ed2与第1方向、第2方向对应。
[0188]
如上所述本实施方式也与第1实施方式相同地，通过使所有易磁化方向与磁极的中心线一致，从而使转子芯411的磁特性变得优异(位于磁极区域的易磁化方向以及该区域的中心线以虚线720a～720b表示)。因此转子芯411的磁特性变为最优。
[0189]
另外，在本实施方式中，在所有转子芯411的磁极中，易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板700的数量相同。从而，能够使转子芯411的周方向的磁特性均匀化。如上所述，在本实施方式中，在配置有电磁钢板700的高度方向的所有位置上，使2个易磁化方向ed1～ed2中的其中一个与转子芯411的所有磁极的中心线一致。从而，易磁化方向ed1或ed2与各磁极的中心线一致的电磁钢板700的个数分别与构成转子芯411的电磁钢板700的个数相同。例如，使构成转子芯411的电磁钢板700的个数为100个。在此情况下，在转子芯411的所有磁极中，易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板700的个数分别相同且为100。
[0190]
另外，如在(用于转子芯的电磁钢板)项中所述，对转子芯411进行最终退火和去应力退火。
[0191]
总结
[0192]
如上所述，同步磁阻电动机的转子芯也与第1实施方式中说明的开关磁阻电动机的转子芯相同，能够适用于在(用于转子芯的电磁钢板)项中说明的电磁钢板且取得与第1实施方式中的说明相同的效果。
[0193]
变形例
[0194]
需要说明的是，转子芯的方式不局限于本实施方式中的说明，也可以是被用于同步磁阻电动机的公知转子芯的方式。
[0195]
此外，在本实施方式中，能够采用在第1实施方式进行说明的多种变形例。
[0196]
(第3实施方式)
[0197]
其次，说明第3实施方式。在第1实施方式中，举例说明了转子芯111的磁极为4极的
情况。与之相对地，在本实施方式中，说明转子芯的磁极在4个以上的情况。如此，本实施方式与第1实施方式的主要差异在于旋转电机的极数不同而导致的构成不同。从而，在本实施方式的说明中，与第1实施方式相同的部分，附上与图1～图3相同的符号并省略其详细说明。
[0198]
图8为一种示例的旋转电机的构成示意图。图8表示一例从上方观察旋转电机的示图(平面图)。
[0199]
在图8中，旋转电机800具有转子810、定子820和旋转轴830。需要说明的是，除此之外，旋转电机800具有固定定子820的壳体等旋转电机800所具有的公知构成。
[0200]
定子820相对地配置于旋转电机800的外侧。转子810的外周面以与定子820的内周面有间隔地对置的方式，相对地配置于旋转电机800的内侧。旋转轴830的外周面与转子810的内周面相对，且以直接或间接地与转子810连接的状态配置于旋转电机800的中心部。转子810和定子820的轴心o与旋转轴830的轴心o一致。
[0201]
定子820具有定子芯和绕组。定子芯具有在周方向延伸的磁轭和从磁轭的内周侧向轴心方向延伸的多个齿。多个齿在周方向上以等间隔被设置。在图8中，举例说明有8个齿且定子820为8极的情况。定子芯上卷绕有绕组。定子芯上卷绕的绕组的卷绕方法为集中卷绕。定子820能够通过公知的材料来实现。
[0202]
图9为一例转子810的构成的示意图。图9(a)为一例从上方观察转子810的视图(平面图)。需要说明的是，图9(a)是拔出图8的转子810的部分而得到的。图9(b)为图9(a)的i-i剖面图。
[0203]
转子810具有转子芯811。转子芯811通过将冲裁为图9(a)所示的形状的多个电磁钢板如图9(a)和图9(b)所示，以这多个电磁钢板的外缘对齐的方式层叠而形成。对这多个电磁钢板的板面施加绝缘处理。需要说明的是，例如也可以通过激光加工将电磁钢板加工为图9(a)所示的形状来代替冲裁。需要说明的是,转子芯811未在周方向上被分割。
[0204]
转子芯811具有在周方向上延伸的磁轭、从磁轭的外周侧在轴心方向的反方向(定子820侧)呈放射状延伸的多个突极。多个突极被等间隔地设置于周方向。这多个突极成为转子芯811的磁极部。图9(a)中有6个突极。如此，在本实施方式中，举例说明转子810为6极的情况。
[0205]
图10a为一例构成转子芯811的电磁钢板相对于轧制方向的位置关系示意图。
[0206]
图10a示出构成转子芯811的多个电磁钢板中的一个。如上所述电磁钢板1000通过将环箍(母材)冲裁为图9(a)所示的形状而构成。此时，在构成转子芯811的所有电磁钢板1000中，使构成该电磁钢板1000的各突极(图9(a)所示的示例中的6个突极)的区域相对轧制方向的位置关系相同。
[0207]
构成电磁钢板1000的各磁极(突极)的区域相对轧制方向的位置关系通过例如轧制方向与构成电磁钢板1000的各磁极的区域的中心线的所成角度表示。
[0208]
在图10a中，以单点划线表示的虚拟线1010为电磁钢板1000的轧制方向。以虚线表示的虚拟线1020a～1020c为构成电磁钢板1000的磁极(突极)的区域的中心线。构成电磁钢板1000的磁极区域的中心线1020a～1020c以第1实施方式说明的方式来确定。在第1实施方式中，由于转子芯111的磁极为4极，因此构成电磁钢板300的磁极的区域的中心线320a～320b为2，但在本实施方式中，由于转子芯811的磁极为6极，则构成电磁钢板1000的磁极区
域的中心线1020a～1020c为3。
[0209]
在图10a所示的示例中，冲裁任一环箍(母材)时，均要使轧制方向1010与中心线1020a～1020c的所成角度相同。例如可以通过将对于环箍(母材)模具的位置关系设为一定而进行冲裁加工即可。像这样通过冲裁环箍(母材)，能够得到多个构成转子芯811的电磁钢板1000。即构成转子芯811的电磁钢板均与图10a所示的电磁钢板1000相同。
[0210]
图10b为一例电磁钢板1000的轧制方向1010和磁特性最好的方向(易磁化方向)的示意图。
[0211]
在图10b中，虚线的假想线ed1～ed2为电磁钢板1000的易磁化方向。如上所述，轧制方向1010所成角度为45
°
的2个方向为易磁化方向。需要说明的是，如上所述，使从x轴朝向y轴的方向(朝向纸面的向逆时针方向)和从y轴朝向x轴的方向的任一方向的角度均为正值的角度。另外，2个方向的所成角度均为该角度中较小的角度。
[0212]
在图10b所示的示例中，易磁化方向ed1、ed2为磁特性最好的2个方向。需要说明的是，易磁化方向ed1、ed2为存在于电磁钢板1000的易磁化方向中，通过轴心o的易磁化方向。在图8所示的示例中，6个磁极(突极)在周方向上等间隔地配置。从而，在周方向上隔开间隔并位于彼此相邻的位置上的2个磁极的中心线的所成角度(中心角)为60
°
(＝360
÷
6)。需要说明的是，磁极的中心线与构成所述电磁钢板1000的磁极区域的中心线1020a～1020c相同。另一方面，易磁化方向ed1、ed2的所成角度为90
°
。从而，无法使2个易磁化方向ed1、ed2与构成电磁钢板1000的磁极区域的中心线1020a～1020c一致。由此，在2个易磁化方向ed1、ed2中，使1个易磁化方向ed1与磁极的中心线一致，但无法使剩余1个易磁化方向ed2的区域与磁极的中心线一致。
[0213]
在图10b所示的示例中，在隔着电磁钢板1000(转子芯811)的轴心o相互对置的位置上存在磁极(突极)。从而，在一个电磁钢板1000中，易磁化方向ed1与2个磁极的中心线一致。
[0214]
与之相对地，例如，磁极的个数为5时，在隔着电磁钢板(转子芯)的轴心相互对置的位置上不存在磁极。在此情况下，易磁化方向仅与1个磁极的中心线一致。
[0215]
另外，在图10b所示的示例中，在一个电磁钢板1000中，易磁化方向ed1与2个磁极的中心线一致。与之相对地，磁极的个数大于4且为4的倍数(例如为8)时，易磁化方向ed1、ed2与4个磁极的中心线一致。
[0216]
在如上所述的本实施方式中，使尽可能多的易磁化方向与尽可能多的磁极的中心线一致，从而使转子芯811的磁特性尽可能地好。
[0217]
在本实施方式中，如第1实施方式，在配置电磁钢板1000的高度方向上的所有位置上，无法使2个易磁化方向ed1～ed2的其中一个与转子芯811的所有磁极(突极)的中心线一致。从而，如第1实施方式，若将易磁化方向ed1～ed2对齐而层叠电磁钢板1000，则中心线与易磁化方向ed1～ed2一致的2个磁极(突极)区域的磁特性与其他的磁极区域的磁特性相比尤为好。因此，在特定的转子芯811的周方向上磁特性会产生极大的不均。因此，为使转子芯811的周方向上磁特性尽可能地均匀化，旋转堆叠电磁钢板1000。
[0218]
旋转堆叠是将转子芯(电磁钢板)的轴心o作为旋转轴在一定的方向上，以一个电磁钢板或将成为基准的方向对齐的多层电磁钢板为单位，使电磁钢板以预定的角度一边旋转一边层叠电磁钢板。预定的角度一般是固定的，但也可以不固定。通过进行旋转堆叠，多
个电磁钢板在易磁化方向错开的状态下层叠。
[0219]
若使在转子芯811中，中心线与至少一个电磁钢板1000的易磁化方向ed1或ed2一致的磁极(突极)的个数比在一个电磁钢板1000中，中心线与易磁化方向ed1或ed2一致的磁极(突极)的个数多，则不限定进行旋转堆叠的方法。如图10b所示的示例中，在一个电磁钢板1000中，中心线与易磁化方向ed1或ed2一致的磁极(突极)的个数为2(参照图10b的易磁化方向ed1通过的磁极(突极))。在此情况下，中心线与至少一个电磁钢板1000的易磁化方向ed1或ed2一致的磁极(突极)个数在3以上亦可。
[0220]
然而，优选为至少存在一个电磁钢板1000，其在转子芯811的所有磁极(突极)中，易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致。即转子芯811的每个磁极，分别计数在易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数时，优选在任一磁极中，所计数的数都为1以上。因为能够使转子芯811的周方向上的磁特性均匀化。另外，在中心线与至少一个电磁钢板1000的易磁化方向ed1或ed2一致的所有磁极(突极)中，易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数优选为相同。即对每个转子芯811的磁极，分别计数易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数时，优选为使计数的数相同。因为如此能够使转子芯811的周方向上的磁特性均匀化。需要说明的是，在此情况下，对每个转子芯811的磁极，分别计数易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数时，也可以存在计数的数为0的磁极。进而，更优选为同时满足这些条件。即在转子芯811的所有磁极(突极)中，优选为使易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数相同。即对转子芯811的每个磁极，分别计数易磁化方向ed1或ed2相对该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数时，优选为在任一个磁极中，计数的数都为1以上的相同数。从而能够使转子芯811的周方向上的磁特性更加均匀化。
[0221]
图11为一例通过进行旋转堆叠而构成的转子芯811中，电磁钢板1000的高度方向(z轴方向)的位置关系示意图。
[0222]
在此举例说明，在以转子芯811(电磁钢板1000)的轴心o作为旋转轴而朝向纸面在逆时针方向上，将如图10a所示的电磁钢板1000以一个电磁钢板1000为单位，将电磁钢板1000的基准方向一边旋转360
°÷
转子芯的磁极数，一边层叠电磁钢板的情况。转子芯811的磁极个数为6，因此在进行旋转堆叠时的旋转堆叠角度为60(＝360
÷
6)
°
。
[0223]
中心线与配置于最上方(z轴的最正方向侧)的电磁钢板1000的易磁化方向ed1一致的磁极(突极)为(a)，中心线与配置于自上而下第二位置的电磁钢板1000的易磁化方向ed1一致的磁极(突极)为(b)，中心线与配置于自上而下第三位置的电磁钢板1000的易磁化方向ed1一致的磁极(突极)为(c)。自上而下第4位置之后也与自上而下1至3号的情况相同，中心线与电磁钢板1000的易磁化方向ed1一致的磁极(突极)从上向下分别为(a)、(b)、(c)。即若使n为1以上的整数，则中心线与配置于自上而下的第n号、第n+1号、第n+2号、第n+3号的电磁钢板300的易磁化方向ed1一致的磁极(突极)分别为(a)、(b)、(c)。
[0224]
以这种方式，至少存在一个电磁钢板1000，在转子芯811的所有磁极(突极)上，易磁化方向ed1或ed2与该磁极的中心线一致。若使构成转子芯811的电磁钢板1000的个数为3的倍数，则在转子芯811的所有磁极(突极)上，与该磁极的中心线一致的易磁化方向ed1或ed2的个数相同。例如，使构成转子芯811的电磁钢板1000的个数为300个。在此情况下，在转
子芯811的所有磁极(突极)中，易磁化方向ed1或ed2与该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数为100(＝300
÷
3)。
[0225]
另外，如在(用于转子芯的电磁钢板)项中所述，对转子芯811进行最终退火和去应力退火。
[0226]
总结
[0227]
在如上所述的本实施方式中，以在转子芯811中，中心线与至少一个电磁钢板1000的易磁化方向ed1或ed2一致的磁极(突极)个数比在一个电磁钢板1000中，中心线与易磁化方向ed1或ed2一致的磁极(突极)个数多的方式，旋转堆叠电磁钢板1000，使电磁钢板1000的易磁化方向ed1、ed2的朝向在高度方向(z轴方向)呈现周期性的差异。由此，在一个电磁钢板1000中，即使在无法使易磁化方向ed1或ed2的区域与转子芯811的所有磁极(突极)的中心线一致的情况下，也能够尽可能地使转子芯111的周方向的磁特性均匀化，并使均匀化的磁特性尽可能地优异。
[0228]
另外，至少存在一个电磁钢板1000，在转子芯811的所有磁极(突极)上，易磁化方向ed1或ed2与该磁极的中心线一致。另外，在中心线与至少一个电磁钢板1000的易磁化方向ed1或ed2一致的所有磁极(突极)中，使易磁化方向ed1或ed2与该磁极的中心线一致的电磁钢板1000的个数相同。通过至少采用这之中的1个，能够使转子芯811的周方向上的磁特性更加均匀化。
[0229]
变形例
[0230]
＜变形例1》
[0231]
在本实施方式中，虽举例说明了开关磁阻电动机的转子芯811，但在同步磁阻电动机的转子芯的磁极个数大于4的情况下，与本实施方式的说明相同地，通过旋转堆叠电磁钢板，能够得到与本实施方式同样的效果。即本实施方式相对第2实施方式同样适用。
[0232]
＜变形例2》
[0233]
如上所述，转子芯的磁极个数可以不是4的倍数，也可以是4的倍数。另外，转子芯的磁极个数也可以是4(转子芯的磁极个数为4时，也能够以本实施方式的方法进行旋转堆叠)。在此，易磁化方向ed1、ed2的磁特性几乎一致，但不是严格一致。从而，转子芯的磁极个数为4时，通过旋转堆叠，也能够获得使转子芯的周方向上的磁特性均匀化的效果(但与转子芯的磁极个数为8以上的4的倍数的情况相比偏小)。另外，在例如通过冲裁加工而形成电磁钢板1000的情况下，能够抑制冲裁加工时电磁钢板上形成的飞边对齐，并进一步提高转子芯的磁特性。
[0234]
＜变形例3》
[0235]
电磁钢板1000的易磁化方向ed1、ed2的朝向在高度方向(z轴方向)上的变化也可以不呈周期性。例如，构成本实施方式的定子芯611时，也可以使旋转堆叠的角度为60
°
，进行旋转堆叠的次数为五次，电磁钢板1000的易磁化方向ed1、ed2的朝向不恢复原样。
[0236]
另外，在本实施方式中，也能够采用第1和第2实施方式进行说明的多种变形例。
[0237]
需要说明的是，以上说明的本发明的实施方式，均仅为实施本发明时的具体化示例，本发明的技术范围并不因此而被限定。即，在不脱离本发明的技术思想或主要特征的情况下，能够以多种方式实施。
[0238]
工业可利用性
[0239]
依据本发明，能够提高转子的磁特性。因此，工业可利用性很高。
[0240]
附图标记说明
[0241]
100、400、800：旋转电机
[0242]
110、410、810：转子
[0243]
111、411、811：转子芯
[0244]
120：定子
[0245]
300、700、1000：电磁钢板
[0246]
310、710、1010：轧制方向
[0247]
ed1～ed2：易磁化方向