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CN202180041851.9电磁钢板用涂敷组合物、电磁钢板、叠片铁芯及旋转电机

该电磁钢板用涂敷组合物含有环氧树脂、潜伏性环氧树脂固化剂和热塑性弹性体,上述热塑性弹性体的熔点为100℃~200℃,并且弯曲弹性模量为超过5MPa且为100MPa以下,相对于上述环氧树脂与上述潜伏性环氧树脂固化剂的合计100质量份,上述热塑性弹性体的含量为10质量份以上且低于40质量份。

基本信息

申请号:CN202180041851.9

申请日期:20210617

公开号:CN202180041851.9

公开日期:20230404

申请人:日本制铁株式会社

申请人地址:日本东京

发明人:竹田和年;高谷真介;福地美菜子;田中一郎

当前权利人:日本制铁株式会社

代理机构:永新专利商标代理有限公司 72002

代理人:陆昊;陈建全

主权利要求

1.一种电磁钢板用涂敷组合物,其含有环氧树脂、潜伏性环氧树脂固化剂和热塑性弹性体,所述热塑性弹性体的熔点为100℃~200℃,并且弯曲弹性模量为超过5MPa且为100MPa以下,相对于所述环氧树脂与所述潜伏性环氧树脂固化剂的合计100质量份,所述热塑性弹性体的含量为10质量份以上且低于40质量份。

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权利要求

1.一种电磁钢板用涂敷组合物,其含有环氧树脂、潜伏性环氧树脂固化剂和热塑性弹性体,

所述热塑性弹性体的熔点为100℃~200℃,并且弯曲弹性模量为超过5MPa且为100MPa以下,

相对于所述环氧树脂与所述潜伏性环氧树脂固化剂的合计100质量份,所述热塑性弹性体的含量为10质量份以上且低于40质量份。

2.根据权利要求1所述的电磁钢板用涂敷组合物,其中,所述热塑性弹性体为选自烯烃系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体及聚酯系弹性体中的1种以上。

3.一种电磁钢板,其在母材钢板的表面具有涂布权利要求1或2所述的电磁钢板用涂敷组合物而成的绝缘被膜。

4.根据权利要求3所述的电磁钢板,其中,所述母材钢板的平均板厚为0.30mm以下。

5.一种叠片铁芯,其是将权利要求3或4所述的电磁钢板多个层叠并相互粘接而成的。

6.一种旋转电机,其具备权利要求5所述的叠片铁芯。

说明书

电磁钢板用涂敷组合物、电磁钢板、叠片铁芯及旋转电机

技术领域

本发明涉及电磁钢板用涂敷组合物、电磁钢板、叠片铁芯及旋转电机。本申请基于2020年6月17日在日本申请的特愿2020-104234号而主张优先权,并将其内容援引于此。

背景技术

作为旋转电机中使用的铁芯(铁心),已知有将多个电磁钢板相互接合并层叠而成的叠片铁芯。作为电磁钢板彼此的接合方法,已知有铆接、焊接。但是,就铆接、焊接而言,由于加工时的机械应变、热应变而导致电磁钢板的磁特性(铁芯铁损)容易劣化。

作为铆接、焊接以外的接合方法,例如已知有使在表面形成有具有粘接能力的绝缘被膜的电磁钢板相互粘接的方法(专利文献1)。使用了上述绝缘被膜的粘接由于不会给予机械应变、热应变,因此与铆接、焊接相比铁芯铁损优异。环氧树脂的体积变化少,耐热性、耐油性、耐化学药品性优异,作为将电磁钢板彼此进行粘接的粘接剂是非常优异的(专利文献2、3)。

近年来,受到马达效率的进一步提高的请求,要求铁芯铁损更进一步降低。对于铁芯铁损的降低,电磁钢板的薄壁化是有力的。但是,由于钢板伴随着板厚的减少而杨氏模量降低,因此要求不对钢板赋予成为铁损劣化的原因的应力应变。此外,就电动汽车的驱动马达等而言,由于驱动初期是在常温下,在驱动中变成高温,因此温度变化剧烈。因此,在降低铁芯铁损的同时兼具即使是在驱动时被暴露于高温的状态下也能够保持充分的粘接强度的优异的耐热性是重要的。

耐热性优异的树脂在常温下是硬的而容易对叠片铁芯赋予大的应力。另一方面,在常温附近为适宜硬度的树脂在高温下是柔软的从而耐热性低劣。环氧树脂的耐热性优异,但由于硬且韧性低,因此通过粘接时的固化而导致对钢板赋予应力应变,因此如果钢板变薄,则成为铁损劣化的原因。此外,如果韧性低,则还有可能因驱动时的振动冲击而使粘接剥离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2017-011863号公报

专利文献2:日本特开2000-173816号公报

专利文献3:国际公开第2004/070080号

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的是提供可兼顾叠片铁芯的磁特性和即使是在驱动时的高温状态下也能够保持电磁钢板彼此的粘接强度的耐热性的电磁钢板用涂敷组合物、使用了它的电磁钢板、叠片铁芯及旋转电机。

用于解决课题的手段

本发明具有以下的方案。

[1]一种电磁钢板用涂敷组合物,其含有环氧树脂、潜伏性环氧树脂固化剂和热塑性弹性体,上述热塑性弹性体的熔点为100℃~200℃,并且弯曲弹性模量为超过5MPa且为100MPa以下,相对于上述环氧树脂与上述潜伏性环氧树脂固化剂的合计100质量份,上述热塑性弹性体的含量为10质量份以上且低于40质量份。

[2]根据[1]所述的电磁钢板用涂敷组合物,其中,上述热塑性弹性体为选自烯烃系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体及聚酯系弹性体中的1种以上。

[3]一种电磁钢板,其在母材钢板的表面具有涂布[1]或[2]所述的电磁钢板用涂敷组合物而成的绝缘被膜。

[4]根据[3]所述的电磁钢板,其中,上述母材钢板的平均板厚为0.30mm以下。

[5]一种叠片铁芯,其是将[3]或[4]所述的电磁钢板多个层叠并相互粘接而成的。

[6]一种旋转电机,其具备[5]所述的叠片铁芯。

发明效果

根据本发明,能够提供可兼顾叠片铁芯的磁特性和即使是在驱动时的高温状态下也能够保持电磁钢板彼此的粘接强度的耐热性的电磁钢板用涂敷组合物、使用了它的电磁钢板、叠片铁芯及旋转电机。

附图说明

图1是具备本发明的第1实施方式的叠片铁芯的旋转电机的截面图。

图2是该叠片铁芯的侧面图。

图3是图2的A-A截面图。

图4是形成该叠片铁芯的原材料的平面图。

图5是图4的B-B截面图。

图6是图5的C部的放大图。

图7是用于制造该叠片铁芯的制造装置的侧面图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的一个实施方式的叠片铁芯、具备该叠片铁芯的旋转电机和形成该叠片铁芯的原材料进行说明。需要说明的是,在本实施方式中,作为旋转电机,列举出电动机、具体而言为交流电动机、更具体而言为同步电动机、更进一步具体而言为永磁励磁(永磁磁场)型电动机作为一个例子来进行说明。这种电动机例如在电动汽车等中被适宜采用。

(旋转电机10)

如图1中所示的那样,旋转电机10具备:定子20、转子30、壳体50和旋转轴60。定子20及转子30被容纳于壳体50内。定子20被固定于壳体50内。

在本实施方式中,作为旋转电机10,采用了转子30位于定子20的径向内侧的内转子型。然而,作为旋转电机10,也可以采用转子30位于定子20的外侧的外转子型。此外,在本实施方式中,旋转电机10是12极18槽的三相交流马达。然而,极数、槽数、相数等可以适当变更。

旋转电机10例如通过对各相施加有效值为10A、频率为100Hz的励磁电流,从而能够以转速1000rpm进行旋转。

定子20具备:定子用粘接叠片铁芯(以下为定子铁芯)21、和未图示出的绕组。

定子铁芯21具备环状的铁芯背部22和多个齿部23。以下,将定子铁芯21(或铁芯背部22)的中心轴线O方向称为轴向,将定子铁芯21(或铁芯背部22)的径向(与中心轴线O正交的方向)称为径向,将定子铁芯21(或铁芯背部22)的周向(绕中心轴线O周围旋转的方向)称为周向。

铁芯背部22在从轴向观察定子20的俯视图中以圆环状被形成。

多个齿部23从铁芯背部22的内周朝向径向内侧(沿着径向朝向铁芯背部22的中心轴线O)突出。多个齿部23在周向上空开同等的角度间隔地被配置。在本实施方式中,每隔以中心轴线O作为中心的中心角20度设置有18个齿部23。多个齿部23以相互同等的形状并且同等的大小被形成。因而,多个齿部23具有彼此相同的厚度尺寸。

上述绕组被卷绕于齿部23上。上述绕组可以被集中卷绕,也可以被分布卷绕。

转子30相对于定子20(定子铁芯21)被配置于径向的内侧。转子30具备转子铁芯31和多个永磁体32。

转子铁芯31以与定子20同轴配置的环状(圆环状)被形成。在转子铁芯31内配置有上述旋转轴60。旋转轴60被固定于转子铁芯31中。

多个永磁体32被固定于转子铁芯31中。在本实施方式中,2个1组的永磁体32形成1个磁极。多组的永磁体32在周向上空开同等的角度间隔地被配置。在本实施方式中,每隔以中心轴线O作为中心的中心角30度设置有12组(整体为24个)永磁体32。

在本实施方式中,作为永磁励磁型电动机,采用了埋入磁体型马达。在转子铁芯31中形成有沿轴向贯通转子铁芯31的多个贯通孔33。多个贯通孔33与多个永磁体32的配置相对应地被设置。各永磁体32以被配置于对应的贯通孔33内的状态被固定于转子铁芯31中。各永磁体32在转子铁芯31中的固定例如可以通过将永磁体32的外表面与贯通孔33的内表面利用粘接剂进行粘接等来实现。此外,作为永磁励磁型电动机,也可以采用表面磁体型马达来代替埋入磁体型。

定子铁芯21及转子铁芯31都为叠片铁芯。例如定子铁芯21如图2中所示的那样通过多个电磁钢板40沿层叠方向层叠来形成。

此外,定子铁芯21及转子铁芯31各自的堆叠厚度(沿着中心轴线O的总长度)例如被设定为50.0mm。定子铁芯21的外径例如被设定为250.0mm。定子铁芯21的内径例如被设定为165.0mm。转子铁芯31的外径例如被设定为163.0mm。转子铁芯31的内径例如被设定为30.0mm。但是,这些值为一个例子,定子铁芯21的堆叠厚度、外径、内径以及转子铁芯31的堆叠厚度、外径、内径并不仅限于这些值。这里,定子铁芯21的内径以定子铁芯21中的齿部23的前端部作为基准。即,定子铁芯21的内径是与全部齿部23的前端部内接的假想圆的直径。

形成定子铁芯21及转子铁芯31的各电磁钢板40例如通过将图4~图6中所示那样的原材料1进行冲裁加工等来形成。原材料1是成为电磁钢板40的母材的电磁钢板。作为原材料1,例如可列举出带状的钢板、切割板等。

虽然是叠片铁芯的说明过程中,但以下对该原材料1进行说明。需要说明的是,在本说明书中,有时将成为电磁钢板40的母材的带状的钢板称为原材料1。有时将对原材料1进行冲裁加工而制成用于叠片铁芯的形状的钢板称为电磁钢板40。

(原材料1)

原材料1例如以卷取成图7中所示的卷材1A的状态来处理。在本实施方式中,作为原材料1,采用了无方向性电磁钢板。作为无方向性电磁钢板,可以采用JIS C 2552:2014的无方向性电磁钢板。然而,作为原材料1,也可以采用方向性电磁钢板来代替无方向性电磁钢板。作为该情况下的方向性电磁钢板,可以采用JIS C 2553:2019的方向性电磁钢板。此外,可以采用JIS C 2558:2015的无方向性薄电磁钢带、方向性薄电磁钢带。

原材料1的平均板厚t0的上下限值也考虑原材料1作为电磁钢板40来使用的情况,例如如以下那样来设定。

随着原材料1变薄,原材料1的制造成本增加。因此,如果考虑制造成本,则原材料1的平均板厚t0的下限值成为0.10mm、优选为0.15mm、更优选为0.18mm。

另一方面,如果原材料1过厚,则制造成本变得良好,但在原材料1作为电磁钢板40来使用的情况下,涡流损耗增加从而铁芯铁损劣化。因此,如果考虑铁芯铁损和制造成本,则原材料1的平均板厚t0的上限值成为0.65mm、优选为0.35mm、更优选为0.30mm。

作为满足原材料1的平均板厚t0的上述范围者,可例示出0.20mm。

需要说明的是,原材料1的平均板厚t0不仅包含后述的母材钢板2的厚度,还包含绝缘被膜3的厚度。此外,原材料1的平均板厚t0的测定方法例如利用以下的测定方法。例如,在原材料1被卷取成卷材1A的形状的情况下,将原材料1的至少一部分解开成平板形状。在被解开成平板形状的原材料1中,选定原材料1的长度方向的规定的位置(例如,与原材料1的长度方向的端缘相距原材料1的总长度的10%量的长度的位置)。在该选定的位置处,将原材料1沿着其宽度方向划分成5个区域。在成为这些5个区域的边界的4处测定原材料1的板厚。可以将4处板厚的平均值作为原材料1的平均板厚t0。

就关于该原材料1的平均板厚t0的上下限值而言,当然也可以以作为电磁钢板40的平均板厚t0的上下限值的形式来采用。此外,电磁钢板40的平均板厚t0的测定方法例如利用以下的测定方法。例如,沿周向空开同等的间隔在4处(即,每隔以中心轴线O作为中心的90度)测定叠片铁芯的堆叠厚度。将所测定的4处堆叠厚度各自除以所层叠的电磁钢板40的块数,算出每1块的板厚。可以将4处板厚的平均值作为电磁钢板40的平均板厚t0。

如图5及图6中所示的那样,原材料1具备母材钢板2和绝缘被膜3。原材料1是带状的母材钢板2的两面被绝缘被膜3被覆而成的。在本实施方式中,原材料1的大部分由母材钢板2形成,在母材钢板2的表面层叠有比母材钢板2薄的绝缘被膜3。

母材钢板2的化学组成如以下以质量%为单位所示的那样,以质量%计含有2.5%~4.5%的Si。需要说明的是,通过将化学组成设定为该范围,能够将原材料1(电磁钢板40)的屈服强度设定为例如380MPa~540MPa。

Si:2.5%~4.5%

Al:0.001%~3.0%

Mn:0.05%~5.0%

剩余部分:Fe及杂质

在原材料1作为电磁钢板40来使用时,绝缘被膜3发挥在层叠方向上相邻的电磁钢板40间的绝缘性能。此外,在本实施方式中,绝缘被膜3具备粘接能力,将在层叠方向上相邻的电磁钢板40粘接。绝缘被膜3可以为单层构成,也可以为多层构成。更具体而言,例如,绝缘被膜3可以为兼具绝缘性能和粘接能力的单层构成,也可以为包含绝缘性能优异的基底绝缘被膜和粘接能力优异的表层绝缘被膜的多层构成。这里具备粘接能力是指在规定的温度条件下表现出规定值以上的粘接强度。

在本实施方式中,绝缘被膜3将母材钢板2的两面在整个面上无间隙地覆盖。然而,在确保上述的绝缘性能、粘接能力的范围内,绝缘被膜3的一部分的层也可以不将母材钢板2的两面无间隙地覆盖。换言之,绝缘被膜3的一部分的层也可以间歇性地设置于母材钢板2的表面。但是,为了确保绝缘性能,母材钢板2的两面需要按照使整个面不露出的方式被绝缘被膜3覆盖。具体而言,在绝缘被膜3不具有绝缘性能优异的基底绝缘被膜、而为兼具绝缘性能和粘接能力的单层构成的情况下,绝缘被膜3需要在母材钢板2的整个面上无间隙地形成。与此相对,在绝缘被膜3为包含绝缘性能优异的基底绝缘被膜和粘接能力优异的表层绝缘被膜的多层构成的情况下,除了在母材钢板2的整个面上无间隙地形成基底绝缘被膜和表层绝缘被膜这两者以外,在母材钢板的整个面上无间隙地形成基底绝缘被膜、并间歇性地设置表层绝缘被膜,也能够兼顾绝缘性能和粘接能力。

作为形成基底绝缘被膜的涂敷组合物,没有特别限定,例如可以使用含铬酸处理剂、含磷酸盐处理等一般的处理剂。

具备粘接能力的绝缘被膜是涂布含有环氧树脂、潜伏性环氧树脂固化剂和热塑性弹性体的电磁钢板用涂敷组合物而成的。

由电磁钢板用涂敷组合物形成的绝缘被膜在叠片铁芯制造时的加热压接前是未固化状态或半固化状态(B阶),通过加热压接时的加热来进行固化反应而表现出粘接能力。电磁钢板用涂敷组合物可以用于单层构成的绝缘被膜的形成,也可以用于设置于基底绝缘被膜之上的表层绝缘被膜的形成。

作为环氧树脂,可以使用一般的环氧树脂,具体而言,只要是在一个分子中具有2个以上环氧基的环氧树脂则可以没有特别限制地使用。作为这样的环氧树脂,例如可列举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、可溶可熔酚醛型环氧树脂、甲酚可溶酚醛型环氧树脂、脂环式环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、乙内酰脲型环氧树脂、异氰脲酸酯型环氧树脂、丙烯酸改性环氧树脂(环氧丙烯酸酯)、含磷环氧树脂及它们的卤化物(溴化环氧树脂等)、氢化物等。作为环氧树脂,可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。

电磁钢板用涂敷组合物也可以含有丙烯酸树脂。

作为丙烯酸树脂,没有特别限定。作为丙烯酸树脂中使用的单体,例如可例示出丙烯酸、甲基丙烯酸等不饱和羧酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯等(甲基)丙烯酸酯。需要说明的是,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。作为丙烯酸树脂,可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。

丙烯酸树脂也可以具有来源于丙烯酸单体以外的其他单体的构成单元。作为其他单体,例如可列举出乙烯、丙烯、苯乙烯等。作为其他单体,可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。

在使用丙烯酸树脂的情况下,也可以作为在环氧树脂上接枝丙烯酸树脂而得到的丙烯酸改性环氧树脂来使用。在电磁钢板用涂敷组合物中,也可以作为形成丙烯酸树脂的单体来包含。

潜伏性环氧树脂固化剂是使环氧树脂固化的物质,是通过加热至规定的温度来开始固化反应的类型的固化剂。作为潜伏性环氧树脂固化剂,例如可列举出芳香族多胺、酸酐、酚系固化剂、双氰胺、三氟化硼-胺络合物、有机酸酰肼等。

作为芳香族多胺,例如可列举出间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基乙烷、二氨基二苯基砜等。

作为酸酐,例如可列举出苯二甲酸酐、六氢苯二甲酸酐、四氢苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、均苯四甲酸酐等,其中,熔点为160℃以上的在常温下为固体的酸酐是适宜的,偏苯三酸酐、二苯甲酮四羧酸酐特别适宜。

作为酚系固化剂,例如可列举出可溶可熔酚醛树脂、甲酚可溶酚醛树脂、双酚可溶酚醛树脂、三嗪改性可溶可熔酚醛树脂、甲阶酚醛树脂等。

从固化物的耐热性的方面出发,作为潜伏性环氧树脂固化剂,优选芳香族多胺、酚系固化剂、双氰胺,更优选甲阶酚醛树脂、二氨基二苯基甲烷、双氰胺。作为潜伏性环氧树脂固化剂,可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。

电磁钢板用涂敷组合物中的潜伏性环氧树脂固化剂的含量的下限值相对于环氧树脂100质量份优选为1质量份,更优选为2质量份。潜伏性环氧树脂固化剂的含量的上限值优选为20质量份,更优选为15质量份。

热塑性弹性体是保持橡胶弹性的由软链段和硬链段构成的化合物,能够在环氧树脂中微细分散者是适宜的。

热塑性弹性体的熔点为100℃~200℃。如果热塑性弹性体的熔点为上述下限值以上,则可保持高温下的粘接强度。如果热塑性弹性体的熔点为上述上限值以下,则铁芯铁损良好。

热塑性弹性体的熔点的下限值优选为90℃,更优选为110℃,进一步优选为130℃以上。热塑性弹性体的熔点的上限值优选为180℃,更优选为160℃。

需要说明的是,“熔点”是指使用差示扫描量热计(DSC)按照JIS K7121(1987)以10℃/分钟的升温速度进行测定而得到的值。

热塑性弹性体的弯曲弹性模量为超过5MPa且为100MPa以下。如果热塑性弹性体的弯曲弹性模量超过上述下限值,则能够抑制因粘接时的加压而从端部溢出。如果热塑性弹性体的弯曲弹性模量为上述上限值以下,则铁芯铁损良好。

热塑性弹性体的弯曲弹性模量的下限值优选为6MPa,更优选为7MPa。热塑性弹性体的弯曲弹性模量的上限值优选为80MPa,更优选为60MPa。

需要说明的是,弯曲弹性模量是按照JIS K 7171(2008)以试验速度为10mm/分钟(在试验片为3.5mm以下的情况下为1mm/分钟)的条件来进行测定。

作为热塑性弹性体,从容易兼顾磁特性和耐热性的方面出发,优选选自烯烃系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体及聚酯系弹性体中的1种以上。作为热塑性弹性体,可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。

作为烯烃系弹性体,例如可列举出在聚丙烯中化合或混合乙烯-丙烯共聚物而得到的物质。

作为氨基甲酸酯系弹性体,可列举出二异氰酸酯与二元醇反应而得到的具有氨基甲酸酯键的化合物。氨基甲酸酯系弹性体可以通过二元醇的碳链的长度来调整粘弹性特性。

作为二异氰酸酯,例如可列举出六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯撑二异氰酸酯、两末端为异氰酸酯类型的氨基甲酸酯预聚物等。

作为二元醇,可列举出乙二醇、二丙二醇、四乙二醇、1,4-丁烷二醇、1,4-环己烷二醇、二羟基萘、双酚A等。

作为聚酯系弹性体,例如可列举出聚酯-聚醚型共聚物(聚对苯二甲酸丁二醇酯与四亚甲基醚二醇的共聚物等)、聚酯-聚酯型共聚物(聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚己二酸丁二醇酯的共聚物等)。

电磁钢板用涂敷组合物中的热塑性弹性体的含量相对于环氧树脂与潜伏性环氧树脂固化剂的合计100质量份而言为10质量份以上且低于40质量份。如果热塑性弹性体的含量为上述下限值以上,则铁芯铁损良好。如果热塑性弹性体的含量为上述上限值以下,则可保持高温下的粘接强度。

一般耐热性高的环氧树脂粘接剂如果保证高温下的粘接强度,则在常温附近杨氏模量过大,对钢板赋予应力而使铁芯铁损劣化。另一方面,就在常温附近具有适度的强度的树脂组成而言,耐热性劣化。在本发明中,使具有软链段和硬链段、弯曲弹性模量大的热塑性弹性体在环氧树脂中微细分散。由此,可抑制常温附近的应力赋予从而抑制铁芯铁损的劣化。此外,由于热塑性弹性体彼此并未相连,因此在高温下可抑制环氧树脂的流动,可保证粘接强度。通过使用特定量的这样的特定的热塑性弹性体,可兼顾常温附近的铁芯铁损和耐热性。

在本发明中,由于通过这样的电磁钢板用涂敷组合物来形成绝缘被膜,能够降低对电磁钢板的应力赋予,因此还能够适宜地适用于对铁损降低有效的薄壁的电磁钢板。更具体而言,本发明的电磁钢板用涂敷组合物作为在平均板厚为0.30mm以下的母材钢板的表面形成绝缘被膜的涂敷组合物是特别有效的。

绝缘被膜3例如可以通过下述方式来形成:将使电磁钢板用涂敷组合物溶解于溶剂中而得到的涂液涂布于母材钢板的表面并进行干燥、烘烤。涂液中使用的溶剂只要能够溶解电磁钢板用涂敷组合物,则没有特别限定,但从抑制有机溶剂排放的观点出发,优选设定为水溶液。烘烤时的到达温度的下限值优选为120℃,更优选为150℃。烘烤时的到达温度的上限值优选为250℃,更优选为230℃。

烘烤时间的下限值优选为5秒,更优选为8秒。烘烤时间的上限值优选为60秒,更优选为30秒。

绝缘被膜3的平均厚度t1的上下限值也考虑原材料1作为电磁钢板40来使用的情况,例如如以下那样设定。

在原材料1作为电磁钢板40来使用的情况下,绝缘被膜3的平均厚度t1(电磁钢板40(原材料1)每单面的厚度)按照可确保相互层叠的电磁钢板40间的绝缘性能及粘接能力的方式进行调整。

在单层构成的绝缘被膜3的情况下,绝缘被膜3的平均厚度t1(电磁钢板40(原材料1)每单面的厚度)例如可以设定为1.5μm~8.0μm。

在多层构成的绝缘被膜3的情况下,基底绝缘被膜的平均厚度例如可以设定为0.3μm~2.5μm,优选为0.5μm~1.5μm。表层绝缘被膜的平均厚度例如可以设定为1.5μm~8.0μm。

此外,原材料1中的绝缘被膜3的平均厚度t1的测定方法以与原材料1的平均板厚t0同样的想法,可以求出多处绝缘被膜3的厚度,作为这些厚度的平均来求出。

就关于该原材料1中的绝缘被膜3的平均厚度t1的上下限值而言,当然也可以作为电磁钢板40中的绝缘被膜3的平均厚度t1的上下限值来采用。此外,电磁钢板40中的绝缘被膜3的平均厚度t1的测定方法例如利用以下的测定方法。例如,在形成叠片铁芯的多个电磁钢板之中,选定位于层叠方向的最外侧的电磁钢板40(表面沿层叠方向露出的电磁钢板40)。在所选定的电磁钢板40的表面,选定径向的规定的位置(例如,电磁钢板40中的内周缘与外周缘的恰好中间(中央)的位置)。在所选定的位置处,在周向上空开同等的间隔在4处(即,每隔以中心轴线O作为中心的90度)测定电磁钢板40的绝缘被膜3的厚度。可以将所测定的4处厚度的平均值作为绝缘被膜3的平均厚度t1。

需要说明的是,像这样在位于层叠方向的最外侧的电磁钢板40中测定绝缘被膜3的平均厚度t1的理由是由于:按照使绝缘被膜3的厚度在沿着电磁钢板40的层叠方向的层叠位置上基本不变的方式来制成绝缘被膜3。

通过将以上那样的原材料1进行冲裁加工来制造电磁钢板40,通过电磁钢板40来制造叠片铁芯(定子铁芯21、转子铁芯31)。

(叠片铁芯的层叠方法)

以下,回到叠片铁芯的说明。形成定子铁芯21的多个电磁钢板40如图3中所示的那样介由绝缘被膜3来层叠。

在层叠方向上相邻的电磁钢板40通过绝缘被膜3在整个面上被粘接。换言之,在电磁钢板40中朝向层叠方向的面(以下称为第1面)在整个面上成为粘接区域41a。但是,在层叠方向上相邻的电磁钢板40也可以不在整个面上被粘接。换言之,在电磁钢板40的第1面中,也可以混合存在有粘接区域41a和非粘接区域(未图示出)。

在本实施方式中,形成转子铁芯31的多个电磁钢板通过图1中所示的铆接42(销钉)被相互固定。然而,形成转子铁芯31的多个电磁钢板也可以与定子铁芯21同样地具有通过绝缘被膜3进行固定的层叠结构。

此外,定子铁芯21、转子铁芯31等叠片铁芯也可以通过所谓的旋转层叠来形成。

(叠片铁芯的制造方法)

上述定子铁芯21例如使用图7中所示的制造装置100来制造。以下,在说明制造方法时,首先对叠片铁芯的制造装置100(以下简称为制造装置100)进行说明。

在制造装置100中,从卷材1A(带钢)中将原材料1朝向箭头F方向送出,与此同时通过配置于各工作台处的模具进行多次冲裁来慢慢地形成为电磁钢板40的形状。然后,将冲裁后的电磁钢板40进行层叠并一边升温一边加压。其结果是,使在层叠方向上相邻的电磁钢板40通过绝缘被膜3进行粘接(即,使绝缘被膜3中的位于粘接区域41a的部分发挥粘接能力),完成粘接。

如图7中所示的那样,制造装置100具有多段的冲裁站110。冲裁站110可以为二段,也可以为三段以上。各段的冲裁站110具备配置于原材料1下方的阴模111和配置于原材料1上方的阳模112。

制造装置100进一步在比最下游的冲裁站110更靠下游位置处具备层叠站140。该层叠站140具备:加热装置141、外周冲裁阴模142、绝热构件143、外周冲裁阳模144和弹簧145。

加热装置141、外周冲裁阴模142、绝热构件143配置于原材料1的下方。另一方面,外周冲裁阳模144及弹簧145配置于原材料1的上方。此外,符号21表示定子铁芯。

在具有以上说明的构成的制造装置100中,首先,从卷材1A中将原材料1沿图7的箭头F方向依次送出。然后,对于该原材料1依次进行多段的利用冲裁站110的冲裁加工。通过这些冲裁加工,使原材料1得到图3中所示的具有铁芯背部22和多个齿部23的电磁钢板40的形状。但是,在该时间点由于未被完全冲裁,因此沿着箭头F方向向下一工序前进。

然后,最后,将原材料1向层叠站140送出,通过外周冲裁阳模144进行冲裁并精度良好地被层叠。在该层叠时,电磁钢板40通过弹簧145而受到一定的加压力。通过依次反复以上说明的那样的冲裁工序、层叠工序,能够将规定块数的电磁钢板40重叠。进而,像这样操作将电磁钢板40重叠而形成的叠片铁芯通过加热装置141被加热至例如温度为200℃。通过该加热,从而相邻的电磁钢板40的绝缘被膜3彼此被粘接。

需要说明的是,加热装置141也可以不配置于外周冲裁阴模142中。即,也可以在使通过外周冲裁阴模142被层叠的电磁钢板40粘接之前,取出到外周冲裁阴模142外。该情况下,也可以在外周冲裁阴模142中没有绝热构件143。进而,该情况下,也可以将被重叠后的粘接前的电磁钢板40用未图示出的夹具从层叠方向的两侧进行夹持并保持,并在此基础上进行搬送、加热。

通过以上的各工序来完成定子铁芯21。

如以上说明的那样,在本发明中,通过电磁钢板用涂敷组合物在电磁钢板的表面形成绝缘被膜,所述电磁钢板用涂敷组合物是将环氧树脂、潜伏性环氧树脂固化剂及特定的热塑性弹性体以特定的比率进行组合而得到的。由此,能够兼顾叠片铁芯的优异的磁特性(铁芯铁损)和即使是在驱动时的高温状态下也能够保持电磁钢板彼此的粘接强度的优异的耐热性。

需要说明的是,本发明的技术范围并不限于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内可以加以各种变更。

定子铁芯的形状并不限于上述实施方式中所示的形态。具体而言,定子铁芯的外径及内径的尺寸、堆叠厚度、槽数、齿部的周向与径向的尺寸比率、齿部与铁芯背部的径向的尺寸比率等可以根据所期望的旋转电机的特性来任意地设计。

就上述实施方式中的转子而言,2个1组的永磁体32形成1个磁极,但本发明并不限于此。例如,也可以1个永磁体32形成1个磁极,还可以3个以上的永磁体32形成1个磁极。

以上,对本发明的一个实施方式及实施例进行了说明。但是,本发明的技术范围并不仅限定于上述实施方式及实施例,在不脱离本发明的主旨的范围内可以加以各种变更。

例如,定子铁芯21的形状并不仅限定于上述实施方式中所示的形态。具体而言,定子铁芯21的外径及内径的尺寸、堆叠厚度、槽数、齿部23的周向与径向的尺寸比率、齿部23与铁芯背部22的径向的尺寸比率等可以根据所期望的旋转电机的特性来任意地设计。

就上述实施方式中的转子30而言,2个1组的永磁体32形成1个磁极,但本发明并不仅限于该形态。例如,也可以1个永磁体32形成1个磁极,还可以3个以上的永磁体32形成1个磁极。

在上述实施方式中,作为旋转电机10,列举出永磁励磁型电动机作为一个例子进行了说明,但旋转电机10的结构并不如以下例示的那样仅限于此,进而还可以采用以下未例示出的各种公知的结构。

在上述实施方式中,作为旋转电机10,列举出永磁励磁型电动机作为一个例子进行了说明,但本发明并不仅限于此。例如,旋转电机10也可以是磁阻型电动机、电磁体励磁型电动机(绕组励磁型电动机)。

在上述实施方式中,作为交流电动机,列举出同步电动机作为一个例子进行了说明,但本发明并不限于此。例如,旋转电机10也可以为感应电动机。

在上述实施方式中,作为旋转电机10,列举出交流电动机作为一个例子进行了说明,但本发明并不限于此。例如,旋转电机10也可以为直流电动机。

在上述实施方式中,作为旋转电机10,列举出电动机作为一个例子进行了说明,但本发明并不限于此。例如,旋转电机10也可以为发电机。

此外,在不脱离本发明的主旨的范围内,可以适宜地将上述实施方式中的构成要素置换成周知的构成要素,此外,也可以将上述的变形例适当组合。

实施例

以下,通过实施例对本发明进行具体说明,但本发明不受以下记载内容的限定。

[原料]

以下示出实施例中使用的原料。

(环氧树脂)

E1:甲酚可溶酚醛型环氧树脂

E2:可溶可熔酚醛型环氧树脂

E3:双酚A型环氧树脂

(潜伏性环氧树脂固化剂)

A1:甲阶酚醛树脂

A2:双氰胺

A3:二氨基二苯基乙烷

(热塑性弹性体)

B1:烯烃系弹性体(熔点:110℃、弯曲弹性模量:10MPa)

B2:氨基甲酸酯系弹性体(熔点:130℃、弯曲弹性模量:40MPa)

B3:氨基甲酸酯系弹性体(熔点:160℃、弯曲弹性模量:60MPa)

B4:聚酯系弹性体(熔点:180℃、弯曲弹性模量:80MPa)

(热塑性弹性体(比较对象))

C1:聚酯系弹性体(熔点:210℃、弯曲弹性模量:90MPa)

C2:烯烃系弹性体(熔点:90℃、弯曲弹性模量:60MPa)

C3:聚酯系弹性体(熔点:180℃、弯曲弹性模量:150MPa)

C4:烯烃系弹性体(熔点:105℃、弯曲弹性模量:5MPa)

C5:聚酰胺系弹性体(熔点:160℃、弯曲弹性模量:150MPa)

C6:聚酯系弹性体(熔点:220℃、弯曲弹性模量:120MPa)

C7:苯乙烯系弹性体(熔点:105℃、弯曲弹性模量:5MPa)

C8:氨基甲酸酯系弹性体(熔点:130℃、弯曲弹性模量:80MPa)

[磁特性]

从各例子的电磁钢带中切取出55mm×55mm尺寸的矩形的电磁钢板(单板),以钢板温度为200℃、压力为10MPa、加压时间为1小时的条件将2块电磁钢板进行层叠粘接来制作叠片铁芯。对于所得到的叠片铁芯,通过JIS C2556中规定的单板磁测定法,测定轧制方向和相对于轧制方向为直角方向的单板磁特性,求出这些值的平均值作为磁特性。需要说明的是,作为磁特性(磁性),作为铁损而评价了“W10/400(W/kg)”。“W10/400”是频率为400Hz、最大磁通密度为1.0T时的铁损。

[粘接强度]

从各例子的电磁钢带中切取出2块宽度30mm×长度60mm的长方形的电磁钢板(单板),将彼此的宽度30mm×长度10mm的前端部分彼此重合,以钢板温度为200℃、压力为10MPa、加压时间为1小时进行粘接来制作样品。将气氛温度设定为25℃或150℃、将拉伸速度设定为2mm/分钟来测定剪切抗拉强度,将除以粘接面积而得到的数值作为粘接强度(MPa)。

[判定]

对于各例子,按照以下的基准来进行判定。将优良设定为合格。

优良:25℃的粘接强度超过5MPa、150℃的粘接强度超过0.5MPa、并且磁特性低于12W/kg。

可:25℃的粘接强度为5MPa以下、或150℃的粘接强度为0.5MPa以下,但25℃的粘接强度为3MPa以上、150℃的粘接强度为0.2MPa以上、并且磁特性低于12W/kg。

不良:不满足25℃的粘接强度为3MPa以上、150℃的粘接强度为0.2MPa以上、磁特性低于12W/kg中的任一个以上。

[实施例1]

作为母材钢板,使用了下述无方向性电磁钢板:以质量%计Si:3.0%、Mn:0.2%、Al:0.5%、剩余部分包含Fe及杂质、该无方向性电磁钢板的板厚为0.25mm、宽度为100mm。

将表1中所示的各成分混合来制备固体成分浓度为25质量%的含有电磁钢板用涂敷组合物的水溶液。在难以溶解的情况下,以5质量%以下来添加醇或溶纤剂类等溶解助剂。将所得到的包含电磁钢板用涂敷组合物的水溶液涂布于母材钢板的表面,在200℃下进行10秒钟烘烤来形成平均厚度为3μm的绝缘被膜,得到电磁钢带。

[实施例2~7、比较例1~11]

除了将电磁钢板用涂敷组合物的组成及烘烤条件如表1中所示的那样进行变更以外,与实施例1同样地操作来得到电磁钢带。

将各例子的电磁钢板用涂敷组合物的组成及烘烤条件示于表1中。需要说明的是,表1中的“比率Q”是将环氧树脂与潜伏性环氧树脂固化剂的合计量设定为100份时的热塑性弹性体的量。

[表1]

将各例子的磁特性(磁性)及粘接强度的评价结果示于表2中。

[表2]

如表2中所示的那样,就将环氧树脂、潜伏性环氧树脂固化剂及特定的热塑性弹性体以特定的比率组合而得到的实施例1~7而言,即使是在150℃下也可确保充分的粘接强度,耐热性优异,而且磁特性也优异。

另一方面,就热塑性弹性体的含量、熔点及弯曲弹性模量为本发明的范围外的比较例1~10而言,无法兼顾耐热性和磁特性。就未配合有热塑性弹性体的比较例11而言,磁特性低劣。

产业上的可利用性

根据本发明,能够兼顾叠片铁芯的耐热性与磁特性。因而,产业上的可利用性大。

符号的说明

1原材料;2母材钢板;3绝缘被膜;10旋转电机;20定子;21定子铁芯;40电磁钢板。

原文链接:http://1guigang.com/down/patent/44206.html,转载请注明出处~~~
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