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技術コラム

積層鉄心とは?定義から構造、用いることによるメリットをご紹介!

積層鉄心とは、表面を絶縁被膜というコーティングが施された鉄板を積層した鉄芯のことです。積層鉄心を用いることで渦電流損を防ぐ対策につながります。

では、なぜ積層鉄心を用いることが渦電流損を防ぐことにつながるのか。

今回はそもそも積層鉄心とは何かという定義から、渦電流損を防ぐ理由を解説します。

 

積層鉄心とは?

積層鉄心とは、表面を絶縁被膜というコーティングが施された鉄板を積層した鉄芯のことです。

固定子(ステータ)と、回転する回転子(ロータ)がありそれぞれ円の形状をしたものやTの字形状に分割した鉄心があります。またそれとは別に連結部分を折り曲げた形状のものもあり、各連結部分がポキポキ折れることから、別名「折り曲げコア」や「ポキポキコア」と呼ばれるものもあります。

そもそも鉄心は、モーター等の電気機器のコイルに挿入し磁力を高めるという役割を担っており、発電機や変圧器等の電気機器を使用した際には「渦電流」というものが流れます。

この渦電流が発生すると、鉄心の電気抵抗によってジュール熱が発生し、エネルギー損失が起こります。

この損失を防ぐことに繋がるものが「積層鉄心」です。積層鉄心は、渦電流による損失を少なくする効果があります。

>>モーターコアとは?モーターコアの定義から特徴、加工方法までご紹介!

>>積層コアの種類と特徴とは?

>>レゾルバとは?レゾルバの概要から電気自動車との関係まで解説!

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では、なぜ積層鉄心を用いることが渦電流損を減少させることにつながるのか。渦電流損の対策にはどうすればいいのか。

その理由には、積層鉄心の構造が関わっています。

 

積層鉄心の構造

積層鉄心の構造は、下記のようなイメージです。

積層鉄心は絶縁被膜でコーティングされた薄い鉄板が複数枚積み重なって出来ています。

この鉄板の積層で一般的に用いられるものが薄いケイ素鋼板であり、低損失かつ飽和磁束密度が高いことが特徴です。

>>電磁鋼板とは?電磁鋼板の定義から特性・種類までご紹介

 

積層鉄心が渦電流損を防ぐ理由として、上記の「薄いケイ素鋼板」という言葉がポイントになります。

渦電流損は磁束密度、板厚、電源周波数の2乗に比例するため、これらを抑えていくことが損失の対策になります。

そのため、「薄く」「導電率の低い」素材を重ねることが、渦電流損の対策につながります。

ここでは、積層鉄心がなぜ渦電流損を防ぐことにつながる理由を、積層鉄心の構造から解説しました。

 

では、積層鉄心を用いて渦電流損を防ぐことはどのようなメリットにつながっていくのでしょうか?

 

積層鉄心を用いるメリット

積層鉄心を用いることによるメリットは前述の通り「渦電流損を防ぐことができるという点」が挙げられます。

では、渦電流損を防ぐことでどのようなメリットが生じるのか。

この点については、渦電流損が発生するデメリットから説明していきます。

渦電流損が発生すると「ジュール熱」による発熱が起こります。

その結果、発電機や変圧器等の電気機器の劣化につながり、機器の寿命低下の原因となってしまいます。

また、ジュール熱の発生は創出したエネルギーの無駄な消費にもつながり、省エネの問題にも影響を及ぼします。

 

つまり、渦電流損を防ぐことで

①電気機器の寿命低下を防ぎ、長く使用することができる

②エネルギーの無駄な消費を防ぐ

ことを実現できます。

積層鉄心を用いることは結果的に、上記2点を実現することにつながると言えます。

>>鉄損とは?鉄損の定義から発生要因、解決策までご紹介!

 

当社では、モーターコア・積層コアに関するご相談を多数いただいております。ここではその一部になりますが、当社からの積層コアに関するよくある質問への回答を記載しています。

>>よくある質問はこちら

 

当社の製品事例

製品事例①:T字6連結積層モーターコア (ポキポキコア)

T字6連結積層モーターコア (ポキポキコア)

こちらは、T字6連結積層モーターコア (ポキポキコア)です。材質は35A400で、主に動力伝導装置向けに使われる製品です。

この積層モーターコアは、順送金型によって金型内でカシメ積層をしております。直角度と並行度は0.05mmの精度が求められるため、精密な金型製造技術が必要となり、バリレス精密プレスを得意とする当社にご相談いただきました。

Tの字単体の積層コアは他の企業様でも製造されていますが、こちらはTの字コアを6個連結した状態で積層してあります。

>>事例詳細はこちら

 

製品事例②:レゾルバ(回転角センサー)

レゾルバ(回転角センサー) 特注シム製造センター.com

こちらは、レゾルバ(回転角センサー)です。材質は35A400で、主に動力伝導装置向けに使われる製品で、積層コアに分類される製品です。

こちらのレゾルバは、電磁鋼板をあらかじめ積層接着した後に、ワイヤーカットによる加工を行っています。当社の積層コアにおける積層接着技術は、独自のノウハウが詰まった高精度積層接着が可能であり、お客様からも多くの評価をいただいている技術の1つです。

>>事例詳細はこちら

 

製品事例③:積層コア試作品(φ50)

積層コア試作品(φ50) 特注シム製造センター.com

こちらは、積層コア試作品(φ50)です。新規モータ開発案件における開発中素材を用いて製作しました。

こちらの積層コアでは、電磁鋼板をあらかじめ積層接着した後に、ワイヤーカットによる加工を行っています。当社の積層コアにおける積層接着技術は、独自のノウハウが詰まった高精度積層接着が可能であり、お客様からも多くの評価をいただいている技術の1つです。

>>事例詳細はこちら

 

特注積層コアなら「特注シム製造センター.com」まで!

積層鉄心について、定義から構造、用いることによるメリットまで解説しました。積層鉄心はコアに関わるものであり、コアが部品となる電子機器に影響するものです。

積層コアの製造に関して、積層鉄心やエネルギー損失などでお困りの際はお気軽にご相談ください。

また、特注シム製造センター.comでは「シム」や「積層コア」の製造・加工を行っております。

当社では薄くて、シンプルなシムを得意としており、シムの試作も承っております。

多品種の材質、小ロットでのシム製作でお悩みの方は、ぜひ特注シム製造センター.comまでお問い合わせ下さい。

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