次世代ドライブモーターにおいて自己融着モーターコアがリベット留めや溶接に取って代わられる理由

1.概要

自己接着モーターコアは新しいアイデアではありません。この技術は約 50 年前から存在し、海洋システム、航空、鉄道、軍用航空宇宙、精密工作機械のスピンドル、高速モーターなど、地球上で最も要求の厳しい機械に長年にわたって使用されてきました。変わったのは、電気自動車の時代により、かつてはニッチだったこのプロセスが主流になったことです。

現在の EV 駆動モーターは 12,000 ～ 20,000 rpm で回転し、リベットで留めて溶接したスタックでは実現できない電力密度と効率レベルが求められます。物理学は容赦がありません。溶接により熱の影響を受けるゾーンが残り、エッジが短絡します。リベット留めすると磁気回路が歪みます。また、高速機械に必要な接合強度、騒音性能、または極薄鋼との適合性も提供しません。

この記事では、自己融着コアがどのように機能するか、測定データが溶接と比較して実際に示していること、この技術が極薄および高シリコン電磁鋼板の自然なパートナーである理由、およびカスタム自己融着製造方法について説明します。 Backlack&reg で私たちが行っていることの核心は、 —これらの利点を生産現実に変えます。

2. スピードレース: なぜ今では組み立てがモーターの性能を決めるのか

モーター コアのルールを書き換える 2 つのトレンドがあります。

この体制では、積層の接合方法は製造の詳細ではなくなり、一次設計変数になります。接合部が悪いと、優れた素材の利点が台無しになる可能性があります。そしてこれはまさにリベット留めと溶接が不十分なところです。

3.リベット打ちと溶接が限界に達している理由

従来のステーターとローターのスタックは 3 つの方法で結合されています。リベット留め、溶接、または機械的連結。それぞれに隠れたコストがかかり、速度と頻度とともに増大します。

• 溶接により、大きな熱影響部が生じます。熱損傷により絶縁が劣化し、積層間のエッジ短絡が発生する可能性があり、粗い溶接シームは外観と性能の両方の欠陥となります。プロセスにかかる環境コストとエネルギーコストは言うまでもありません。
• リベット留めは積層を物理的に変形させ、磁路を狭め、コアが提供するために存在する磁気構造自体を損傷します。変形は局所的ですが、磁気コストはグローバルです。
• どちらもローカル固定です。リベットと溶接は離散点のみを保持します。接続力は限られており、12,000&ndash 20,000&nbsp rpm では、ローター コアにかかる遠心力および振動負荷は、これまでの点固定が耐えられるように設計されていたものをはるかに超えています。

4.自己融着コアの仕組み

この原理はスチールのコーティング自体の中に存在するため、エレガントです。自己融着性電磁鋼板には、室温では完全に非粘着性の接着剤含有コーティングが施されています。そのため、材料は通常のコーティングされたスチールとまったく同じように取り扱い、積み重ね、発送できます。結合は、次のことを望んでいる場合にのみ発生します。

1. ラミネートは目標のスタック高さまで積み重ねられます。
2. 圧力と熱は制御された条件下で加えられます。
3. 接着剤は溶けて流れ、積層間の微細な隙間を埋めて硬化します。
4. その結果、単一の硬いモノリスが得られます。リベット、溶接、留め具はありません。

接着剤はすべての積層体の表面積全体を濡らすため、接合は点状ではなく連続的になります。これにより、コアの機械的、磁気的、音響的、熱的挙動が一度に変化します。

5.データが示すもの: 自己融着 vs 溶接

接着コアと溶接コアの比較テスト (磁気誘導 1.5 T、50 Hz、同一のテスト条件) では、一貫して同じ結果が示されます。

リベット留めと比較して、接着されたコアは使用中もより安定しています。全領域の接着により、積層間の微小な動きが抑制され、機械的損傷によって生じる渦電流経路が減少し、エンドプレート、圧力リング、ファスナーが不要になります。軸方向のスペースを解放し、同じモータ長でより長い有効コアを実現します。

6.極薄接続: 材料とプロセス

積層が薄くなると鉄損が低下します。そのため、コアは決して固体のブロックではありません。理想は、確実に組み立てられる最も薄いスチールです。しかし、ここに矛盾があります。極薄鋼はまさにリベット締めや溶接では扱えない素材です。

• 極薄鋼のリベット留めは事実上不可能です。ラミネートを破壊せずに信頼性の高い機械的接合を形成するのに十分な材料がありません。
• 極薄鋼をレーザー溶接すると、層間に局所的な電気伝導が生じます。まさに、薄い積層体がそれを防ぐために存在する短絡経路です。

自己結合により、磁気によるペナルティを追加することなく、組み立ての問題が解決されます。接着剤は伝導せず、変形せず、熱影響部を作りません。このため、0.10mm の高シリコン電磁鋼板などの高性能薄ゲージ材料には接着が不可欠です。

実際、材料とプロセスは一緒に検証されます。 JFE スチール独自の 0.10 mm 10JNEX900 モーターコアの実証では、積層固定方法として接着による室温打ち抜きが使用されています。モーターの評価 (4 極 IPM マシン、φ105mm ステーター、45mm スタック) では、5,000 rpm を超える効率が従来の高級無方向性鋼と比較して約 2 パーセント向上していることがわかりました。

7.自己融着によって除去されるもの: より長いコア、より高い電力密度

損失やノイズを超えて、結合コアはモーターの機械的レイアウトを変更します。スタックを保持するためにリベット、圧力リング、エンドプレート、または留め具が必要ないため、これらが占有するスペースを代わりにアクティブな磁性材料に使用できます。

• 同じパッケージ内のより長い有効スタック長 -トルクと出力密度を直接的に高めます。
• BOM と組立ラインの部品が少なくなります。物流が簡素化され、許容チェーンが減少します。
• よりクリーンでより正確なスタック -mdash;機械的変形を伴わずにスタック高さと平行度を厳密に制御します。
• 自由なデザイン -リベット留めやかみ合わせでは保持できなかった形状や歯の形状も、確実に製造して固定できるようになりました。

8.自己融着コアがすでに標準となっている場合

このテクノロジーは極端なアプリケーションから主流へと移行しており、採用者のリストは電気経済のロードマップのように見えます。

これらすべてに同じ設計の推進要因が適用されます。つまり、高速化、高電力密度、低ノイズ、長寿命です。まさに自己結合コアが提供する特性です。

9.Backlack のカスタム自己結合コア®

当社は、このテクノロジーに必要な組み合わせを正確に備えた精密モーターコアを製造しています。薄くてシリコンを多く含む電磁鋼板を全面接合により接合。当社のサービスはチェーン全体をカバーします。

1. 素材の選択。お客様の速度と周波数プロファイルに適したグレードの選択をお手伝いします。極薄の 0.10mm 高シリコン鋼 (例: 10JNEX900) から従来の薄ゲージグレードまで。選択を正当化するために損失データを使用します。
2. 金型設計と金型設計スタンピング。薄くて脆いハイシリコン材料向けに開発された精密順送金型と低バリスタンピング。
3. 自己接着アセンブリ。制御された圧力と温度の下で全領域を接着し、積層体を融合して剛性があり、寸法的に正確なローターとステーターのスタックを形成します。
4. 検査と検査配達。スタックの高さ、平行度、形状は出荷前に検証されます。 BOM に基づいて、すぐに巻いたり組み立てたりできるコアを選択できます。

バックラックについて?

リベット留めや溶接などの従来の組み立て方法では、磁気回路構造が破壊され、深刻な熱損傷やエッジの短絡が引き起こされ、高速、高効率の駆動モーター製造において大きなボトルネックとなっています。バックラック®はモーターコア精密の専門メーカーとして、極薄および高シリコン電磁鋼板の接合という業界の重大なボトルネックを克服します。高精度、低バリ順送金型スタンピング、全領域熱プレス接着剤硬化、およびタイトなスタック平行度制御を統合することにより、層間短絡を排除し、コア損失 (-5%) を低減し、励磁電流 (-9%) を低減し、ダンプノイズ (-5 dB) を低減します。当社は、電気鋼コイルから、EV 駆動モーター、電気航空宇宙推進、医療ロボット、高性能電磁システム用のすぐに巻けるローターとステーター スタックに至るまで、ターンキーの単一ソースの精密製造を提供しています。