超高速モーター革命が到来――そして、コア材もそれに追いつかなければならない
水素エネルギーと電化に向けた世界的な動きは、超高速モーターの開発を加速させている。超高速モーターとは、毎分3万回転以上で回転し、1,000～2,000Hzのインバータ周波数で動作する機械である。水素自動車用の燃料電池式空気圧縮機、精密加工用の高速電動スピンドル、次世代航空宇宙用アクチュエータなどは、いずれも電磁材料の性能限界を押し広げている。
このような極端な周波数では、コア損失は指数関数的に増加します。400Hzでは優れた性能を発揮する材料でも、2,000Hzでは熱的に問題となる可能性があります。一方、システムインテグレーターは、より高い電力密度、より厳しい公差、そしてEU REACHなどのますます厳格化する環境規制に準拠したコーティングを要求しています。
答えは積層段階から始まります。選択する材料によって、効率、熱管理、騒音、振動、そして最終的にはシステムの信頼性と総所有コストなど、すべてが決まります。
ここで登場するのが、Shougang USWH30075Hです。これは、世界で最も要求の厳しい超高速モーター用途向けに特別に設計された、厚さ0.10mmの無方向性電磁鋼板です。
重要な質問：北米とヨーロッパのモーター設計者と協力するコア積層板メーカーとして、当社は超高速モーター開発者から次のような要望を頻繁に受けています。磁気誘導を最大化し、プレス加工歩留まりを確保し、REACH規制に準拠しながら、1,000～2,000Hzでのコア損失を最小限に抑えるにはどうすればよいでしょうか？
答えはShougang USWH30075Hから始まります。
USWH30075Hが際立つ理由
1. 1,000～2,000Hzにおける超低コア損失 ― 高周波領域向けに設計
USWH30075Hは、厚さ0.10mmの極薄電磁鋼板です。この厚さにより、1,000Hz以上の周波数で支配的な損失メカニズムである渦電流損失が劇的に抑制されます。その結果、従来の鋼材では到底太刀打ちできない周波数帯において、卓越した鉄損性能を実現します。
| パラメータ | 保証価値 | 標準値 |
|---|---|---|
| P1.0/1000 (W/kg) | ≤ 30 | 26 |
| P1.0/2000 (W/kg) | ≤ 75 | 68 |
これらの数値は驚くべきものです。2,000 Hz / 1.0 T において、USWH30075H はわずか 68 W/kg という標準的な鉄損を実現しています。このレベルにより、モーター設計者は、従来の 0.20 mm グレードや 0.19 mm グレードでは熱暴走を起こさずに対応できる周波数をはるかに超えて動作させることができます。
90,000 RPM（電気周波数で約1,500 Hzに相当）で回転する燃料電池式空気圧縮機の場合、これは圧縮機の効率向上、冷却要件の低減、およびシステム寿命の延長に直接つながります。
2. 極めて高い磁気偏極度 ― より多くの磁束を詰め込み、より小型の装置を製造可能
USWH30075Hは、J50≧1.64T（標準値1.66T）を保証します。これは、厚さ0.10mmの多くの競合する超薄型グレードよりも大幅に高く、特に人気の高い0.19mm厚のESW1025RのJ50≧1.55Tよりも優れています。
磁極度が高いということは、コアの断面積を大きくすることなく、磁気回路がより多くの磁束を流せることを意味します。その結果、トルク密度が高く、よりコンパクトなモーター設計が可能になります。これは、超高速機械においてあらゆる立方ミリメートル単位のスペースが限られている状況では、非常に重要な利点となります。
3. 0.10 mm 超薄型ゲージ ― 1,000～2,000 Hz の実環境向けに設計
0.10 mmという厚さは、1,000 Hzをはるかに超える周波数で動作する用途向けに意図的に選ばれています。積層板を薄くすると、渦電流損失は厚さの二乗に比例して抑制されます。例えば、0.20 mmから0.10 mmに薄くすると、渦電流損失は4分の1に減少します。
USWH30075Hは、高シリコン含有量と最適化された結晶構造のおかげで既にヒステリシス損失が低いのですが、これにUSWH30075Hの特性が加わることで、超高周波動作時における累積効果として、より厚い代替材料と比較して熱として失われるエネルギーがはるかに少ない材料となります。
4. 優れた成形性とプレス加工性能 ― 歩留まり向上、金型寿命延長
ラミネート加工工場にとって、プレス加工性は日常的な課題です。USWH30075Hは、強度と成形性のバランスの取れた組み合わせを実現します。
| 財産 | 保証価値 | 標準値 |
|---|---|---|
| 降伏強度 | ≥ 470 MPa | 490 MPa |
| 抗張力 | ≥ 530 MPa | 560 MPa |
| 伸長 | ≥ 5% | 8% |
| 硬度 | — | 240 HV |
USWH30075Hは、8%という標準的な伸び率で、極薄グレードとしては優れた成形性を発揮し、割れやエッジの裂けを起こさずに複雑な歯形や厳しい公差を実現できます。490MPaの降伏強度は、高速プレス加工時の変形に耐える十分な剛性を提供し、バリの発生を抑制し、金型の寿命を延ばします。
当社の印刷機では、これにより刻印ミスが減り、不良品が減り、金型研磨の間隔が長くなるため、量産時には真のコスト削減につながります。
5. スタッキング係数≧94% — 有効材料の利用率を最大化
積層率が94%以上ということは、コアの単位体積あたりの電磁鋼板の使用量が多いことを意味します。グラム単位の軽量化が重要な超高速モーターの設計者にとって、これはまさに効率性の向上につながります。つまり、アンペアあたりのトルクが高くなり、銅の使用量が減り、全体のアセンブリが軽量化されるのです。
厳密な厚み管理（標準的な縦方向のずれはわずか0.004mm）と相まって、当社の積層材は毎回一貫してしっかりと積層されます。
あらゆる製造プロセスに対応するコーティングの柔軟性
USWH30075Hは、お客様の製造ワークフローと規制要件に合わせて、4種類のコーティング構成で出荷されます。
| コーティング | タイプ | カテゴリ | コーティングの厚さ | 層間抵抗 |
|---|---|---|---|---|
| M1 | 半有機栽培（クロムフリー） | C5 | 0.4–1.2 μm | ≥ 3 Ω·cm² |
| M4 | 半有機 | C5 | 0.4–1.2 μm | ≥ 3 Ω·cm² |
| M3 / M7 | 有機（自己結合） | C3 | 1.0–5.0 μm | ≥ 10 Ω·cm² |
M1 Crフリーオプションは、EU REACH規制への対応に取り組む欧州のお客様にとって特に魅力的です。クロムを一切含まないため、最も厳しい環境基準を満たしています。
M3/M7自己接着コーティングは、個別の接着工程を省きたいお客様に最適です。推奨される硬化プロセスは、200～240℃、1～3MPa、5～8分です。これは、従来のエポキシ系システムと比較して比較的低温での硬化であり、エネルギー消費量と積層体への熱応力を低減します。
すべてのコーティング剤は、GB/T 2522規格に基づき検証された、優れた密着性を全体的に発揮します。
測定可能な精度
大量生産の積層板製造において、寸法精度は譲れない条件であり、特にローターバランスが極めて重要な超高速モーターにおいてはなおさらです。USWH30075Hは以下の特長を備えています。
| 寸法 | 保証価値 | 標準値 |
|---|---|---|
| 縦方向の厚さ偏差 | ≤ 0.006 mm | 0.004 mm |
| 横方向の厚さ偏差 | ≤ 0.008 mm | 0.005 mm |
| 幅のずれ | ≤ 1.5 mm | 0.5 mm |
| 波面係数（平坦度） | ≤ 1.5% | 0.8% |
これらの厳しい公差により、均一なプレス加工品質、一貫した積層構造、そして生産バッチ全体にわたる予測可能なモーター性能が保証されます。これは、わずか数グラムの不均衡でも壊滅的な振動を引き起こす可能性がある超高速ローターにとって非常に重要です。
超高速モーター設計におけるその意味
簡単に言うと、USWH30075Hは以下の機能を提供します。
- 1,000～2,000Hzの動作周波数で超低コア損失を実現 – システム効率の向上、熱管理負荷の軽減
- 優れた磁気誘導（J50≧1.64T）と、より小型軽量で高トルク密度のモーター構造を実現。
- 0.10mmの極薄ゲージにより、最も重要な周波数帯域における渦電流損失を抑制。
- 優れた成形性（伸び率8%）－プレス加工歩留まりの向上、複雑な形状への対応、積層あたりのコスト削減
- 厳密な寸法管理、一貫した積層、予測可能なバランス、極限回転数での信頼性の高い性能
- コーティングの柔軟性：欧州向けREACH準拠M1オプション、生産効率化のための自己接着性M3/M7オプション
水素自動車用燃料電池空気圧縮機、精密製造用高速電動スピンドル、次世代航空宇宙推進システムなどを開発するモーター設計者にとって、USWH30075Hは材料候補リストに真剣に検討する価値のある材料です。
当社の製造能力
先進的なコア積層板製造パートナーとして、当社は極薄電磁鋼板の加工に関する厳格な生産体制を構築しました。
- 精密プレス加工：0.10mm厚の積層板に対し、サブミクロンレベルのバリ制御（0.005mm以下）を備えた高速プレス加工を統合し、超高速ローターバランスのために歯ピッチ公差を±0.005mm以内に維持します。
- 一貫したアニーリングプロファイル：雰囲気（100%窒素推奨）、温度上昇、保持、冷却サイクルを厳密に管理することで、極薄ストリップの表面酸化を防ぎながら最適な磁気特性を保証します。
- 迅速なプロトタイピングと材料サポート：当社は、電磁鋼板の選定（M1/M4/M3/M7コーティングの選択）からサンプル積層体の納品、小ロット生産まで、あらゆる段階でサポートを提供し、迅速な反復開発を支援します。
Youyou社について
コア積層板の専門メーカーであるYouyou社は、次世代超高速モーター、EVトラクションドライブ、高効率コンプレッサーにおけるトルク密度、コア損失、製造効率の課題を解決するために設計された高度な積層板ソリューションを提供しています。0.10mmの精密な電磁鋼板プレス加工と高度な熱処理およびコーティング技術を統合することで、北米およびヨーロッパのモーターOEMおよび設計者が、ベンチテストでも実走行でも優れた性能を発揮する、高出力密度かつ超低損失のモーターコアを構築できるよう支援します。
USWH30075Hで、超高速モーターの性能を次のレベルに引き上げる準備はできていますか？
モーターの設計仕様書または積層図面をご提出いただければ、USWH30075Hの材料実現可能性評価、コーティング選定に関するコンサルティング（M1/M4/M3/M7）、または迅速なプロトタイピング（納期7～10日）をご提供いたします。
