CN113196617A - 层叠芯、其制造方法、以及旋转电机 - Google Patents

层叠芯、其制造方法、以及旋转电机 Download PDF

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Abstract

层叠芯包括：相互层叠，双面被绝缘覆膜覆盖的多个电磁钢板；以及粘合部，其设于在层叠方向上相邻的所述电磁钢板彼此之间，将所述电磁钢板彼此分别粘合，形成粘合部的粘合剂包含第一相和第二相，粘合部具有作为海结构部的所述第一相与作为岛结构部的所述第二相的海岛结构，所述第一相包含环氧树脂、丙烯酸树脂和固化剂，所述第一相的SP值为8.5～10.7(cal/cm3)1/2，所述第二相包含弹性体，所述第二相的SP值为7.5～8.4(cal/cm3)1/2。

Description

层叠芯、其制造方法、以及旋转电机
技术领域
本公开涉及层叠芯、其制造方法、以及旋转电机。
本申请基于2018年12月17日于日本申请的特愿2018-235868号来主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
以往，已知以下专利文献1所述的层叠芯。在该层叠芯中，在层叠方向上相邻的电磁钢板被粘合。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2011-023523号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述现有的层叠芯中，关于提高磁特性，存在改善的余地。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提高层叠芯的磁特性。
用于解决技术课题的技术方案
为了解决所述课题，本发明采用以下手段。
(1)本发明的第一方案是层叠芯，其包括：相互层叠，双面被绝缘覆膜覆盖的多个电磁钢板；以及粘合部，该粘合部设于在层叠方向上相邻的所述电磁钢板彼此之间，将所述电磁钢板彼此分别粘合，形成所述粘合部的粘合剂包含第一相和第二相，所述粘合部具有作为海结构部的所述第一相与作为岛结构部的所述第二相的海岛结构，所述第一相包含环氧树脂、丙烯酸树脂和固化剂，所述第一相的SP值为8.5～10.7(cal/cm3)1/2，所述第二相包含弹性体，所述第二相的SP值为7.5～8.4(cal/cm3)1/2。
(2)在所述(1)所述的层叠芯中，所述第一相的SP值与所述第二相的SP值的差也可以为0.1～3.0(cal/cm3)1/2。
(3)在所述(1)或所述(2)所述的层叠芯中，所述第一相的含量相对于所述粘合部的总体积也可以为50体积％以上。
(4)在所述(1)至所述(3)的任意一项所述的层叠芯中，所述环氧树脂的含量相对于所述第一相的总体积也可以为50体积％以上。
(5)在所述(1)至所述(4)的任意一项所述的层叠芯中，所述丙烯酸树脂的含量相对于所述第一相的总体积也可以为5～45体积％。
(6)在所述(1)至所述(5)的任意一项所述的层叠芯中，所述固化剂的含量相对于所述第一相的总体积也可以为1～40体积％。
(7)在所述(1)至所述(6)的任意一项所述的层叠芯中，所述固化剂也可以为线性酚醛树脂。
(8)如所述(1)至所述(7)的任意一项所述的层叠芯，其也可以用于定子。
(9)本发明的第二方案是如所述(1)至所述(8)的任意一项所述的层叠芯的制造方法，该方法将包含第一相和第二相的粘合剂涂布于电磁钢板的表面，将多个所述电磁钢板重合并使所述粘合剂固化，形成粘合部，该第一相包含环氧树脂、丙烯酸树脂和固化剂，该第二相包含弹性体。
(10)本发明的第三方案是包括如所述(1)至所述(8)的任意一项所述的层叠芯的旋转电机。
发明效果
根据本发明，能够提高层叠芯的磁特性。
附图说明
图1是包括本发明的一实施方式的层叠芯的旋转电机的剖视图。
图2是图1所示的层叠芯的侧视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是表示层叠芯的制造装置的概略构成的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的一实施方式的层叠芯、以及包括该层叠芯的旋转电机进行说明。此外，在本实施方式中，作为旋转电机举出电动机，具体而言举出交流电动机，更具体而言举出同步电动机，进一步具体而言举出永磁体励磁型电动机作为一个示例进行说明。这种电动机例如适合用于电动汽车等。
如图1所示，旋转电机10包括定子20、转子30、外壳50、以及旋转轴60。定子20及转子30被收容于外壳50。定子20被固定于外壳50。
在本实施方式中，作为旋转电机10，采用转子30位于定子20的内侧的内转子型。但是，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。另外，在本实施方式中，旋转电机10是12极18槽的三相交流电动机。但是，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10A、频率100Hz的励磁电流，能够以转速1000rpm进行旋转。
定子20具备定子芯21和未图示的绕组。
定子芯21具备环状的芯背部22和多个齿部23。以下，将定子芯21(或芯背部22)的中心轴线O方向称为轴向，将定子芯21(或芯背部22)的径向(与中心轴线O正交的方向)称为径向，将定子芯21(或芯背部22)的周向(的绕中心轴线O环绕的方向)称为周向。
在从轴向观察定子20的俯视观察下，芯背部22形成为圆环状。
多个齿部23从芯背部22向径向的内侧(沿着径向向芯背部22的中心轴线O)突出。多个齿部23在周向上隔开同等的间隔地配置。在本实施方式中，以中心轴线O为中心的中心角每隔20度地设有18个齿部23。多个齿部23形成为彼此同等的形状且同等的大小。
所述绕组卷绕于齿部23。所述绕组可以集中卷绕，也可以分布卷绕。
转子30相对于定子20(定子芯21)配置于径向的内侧。转子30具备转子芯31和多个永磁体32。
转子芯31形成为与定子20同轴地配置的环状(圆环状)。在转子芯31内配置有所述旋转轴60。旋转轴60被固定于转子芯31。
多个永磁体32被固定于转子芯31。在本实施方式中，两个一组的永磁体32形成一个磁极。多组永磁体32在周向上隔开同等的间隔地配置。在本实施方式中，以中心轴线O为中心的中心角每隔30度地设有12组(整体为24个)永磁体32。
在本实施方式中，作为永磁体励磁型电动机采用嵌入磁体型电动机。
在转子芯31上形成有在轴向上贯通转子芯31的多个贯通孔33。多个贯通孔33与多个永磁体32对应地设置。各永磁体32在配置于对应的贯通孔33内的状态下被固定于转子芯31。各永磁体32相对于转子芯31的固定例如可以通过用粘合剂将永磁体32的外表面与贯通孔33的内表面粘合等来实现。此外，作为永磁体励磁型电动机也可以替代嵌入磁体型电动机而采用表面磁体型电动机。
定子芯21及转子芯31均为层叠芯。如图2所示，定子20通过多个电磁钢板40层叠而形成。
此外，定子芯21及转子芯31各自的层叠厚度例如为50.0mm。定子芯21的外径例如为250.0mm。定子芯21的内径例如为165.0mm。转子芯31的外径例如为163.0mm。转子芯31的内径例如为30.0mm。但是，这些值只是一个示例，定子芯21的层叠厚度、外径及内径，以及转子芯31的层叠厚度、外径及内径并不限于这些值。在此，定子芯21的内径以定子芯21中的齿部23的前端部为基准。即，定子芯21的内径是与所有齿部23的前端部内切的假想圆的直径。
形成定子芯21及转子芯31的各电磁钢板40例如通过对作为母材的电磁钢板进行冲裁加工等而形成。作为电磁钢板40，可以使用公知的电磁钢板。电磁钢板40的化学组分没有特别限定。在本实施方式中，作为电磁钢板40采用无取向性电磁钢板。作为无取向性电磁钢板，例如可以采用JIS C 2552：2014的无取向性电钢带。
但是，作为电磁钢板40也可以替代无取向性电磁钢板而采用取向性电磁钢板。作为取向性电磁钢板，例如可以采用JIS C 2553：2012的取向性电钢带。
为了改善电磁钢板的加工性、层叠芯的铁损，电磁钢板40的双面被绝缘覆膜覆盖。作为构成绝缘覆膜的物质，例如可以应用(1)无机化合物、(2)有机树脂、(3)无机化合物与有机树脂的混合物等。作为无机化合物，例如可举出(1)重铬酸盐与硼酸的复合物、(2)磷酸盐与二氧化硅的复合物等。作为有机树脂，例如可举出环氧树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸苯乙烯树脂、聚酯树脂、硅酮树脂、氟树脂等。
有机树脂可以与后述说明的粘合剂中包含的有机树脂相同，也可以不同。
为了确保相互层叠的电磁钢板40间的绝缘性能，绝缘覆膜的厚度(电磁钢板40的每个单面的厚度)优选为0.1μm以上。
另一方面，随着绝缘覆膜增厚，绝缘效果饱和。另外，随着绝缘覆膜增厚而占空系数降低，作为层叠芯的性能降低。因此，绝缘覆膜在能够确保绝缘性能的范围内较薄为好。绝缘覆膜的厚度(电磁钢板40的每个单面的厚度)的优选为0.1μm以上且5μm以下，更优选为0.1μm以上且2μm以下。
绝缘覆膜的厚度例如可以通过利用显微镜等观察沿厚度方向切断电磁钢板40而得到的切断面来进行测量。
随着电磁钢板40变薄，铁损的改善效果逐渐饱和。另外，随着电磁钢板40变薄，电磁钢板40的制造成本增加。因此，如果考虑铁损的改善效果及制造成本，则电磁钢板40的厚度优选为0.10mm以上。
另一方面，如果电磁钢板40过厚，则电磁钢板40的冲压冲裁作业变得困难。因此，如果考虑电磁钢板40的冲压冲裁作业，则电磁钢板40的厚度优选为0.65mm以下。
另外，如果电磁钢板40增厚则铁损增大。因此，如果考虑电磁钢板40的铁损特性，则电磁钢板40的厚度优选为0.35mm以下，更优选为0.25mm以下，进一步优选为0.20mm以下。
考虑上述的点，各电磁钢板40的厚度，例如为0.10mm以上且0.65mm以下，更优选为0.10mm以上且0.35mm以下，进一步优选为0.10mm以上且0.25mm以下，特别优选为0.10mm以上且0.20mm以下。此外，电磁钢板40的厚度也包含绝缘覆膜的厚度。
电磁钢板40的厚度例如可以通过测微计等测量。
如图3所示，形成定子芯21的多个电磁钢板40经由粘合部41层叠。粘合部41形成于定子芯21的芯背部22和齿部23。粘合部41从芯背部22的内周向径向内侧(沿着径向朝向芯北部22的中心轴线O)形成为41a、41b、41c。在多个齿部23分别形成有粘合部41b、41c。在与多个齿部23对应的位置的芯背部22上形成有粘合部41a。
粘合部41由包含第一相和第二相的粘合剂形成。
粘合部41具有第一相与第二相的海岛结构。在此，“海岛结构”是指由一种成分构成的相(岛结构部)分散于由另一种成分构成的相(海结构部)中的相分离结构。
本实施方式的电磁钢板40的粘合部41具有海岛结构，由此容易缓和在电磁钢板40产生的畸变。通过缓和在电磁钢板40产生的畸变，磁滞损耗容易降低，其结果，能够提高层叠芯的磁特性。认为由于较硬的第一相的固化物与较软的第二相的海岛结构容易吸收在电磁钢板40产生的畸变，因此能够缓和在电磁钢板40产生的畸变。
此外，磁滞损耗是指因层叠芯的磁场的方向变化而产生的能量损失。磁滞损耗是铁损的一种。
在本实施方式的粘合部41中，第一相形成作为连续相的海结构部，第二相形成作为分散相的岛结构部。第一相与第二相中的哪一个形成海结构部，由该相的粘度和量决定。在本实施方式的粘合部41中，与第二相相比粘度较低且量较多的第一相形成作为连续相的海结构部。
形成粘合部41的粘合剂包含第一相和第二相。
第一相包含环氧树脂、丙烯酸树脂和固化剂。作为第一相的固化物，从容易提高粘合部41的粘合强度的观点出发，优选在环氧树脂上接枝聚合丙烯酸树脂而成的丙烯酸改性环氧树脂。
粘合剂例如通过在常压下加热至80℃以上而促进固化，成为固化物。在此，“常压”是指没有特别进行减压和加压时的压力，通常为约1个大气压(0.1MPa)。
第一相的含量相对于粘合剂的总体积优选为50体积％以上，更优选为50～95体积％，进一步优选为60～90体积％，特别优选为70～80体积％。如果第一相的含量为上述下限值以上，则容易提高粘合部41的粘合强度。如果第一相的含量为上述上限值以下，则容易缓和在电磁钢板40产生的畸变。
第一相的含量是第一相的体积相对于25℃下的粘合剂的总体积的比例。
第一相的SP值(溶解度参数)为8.5～10.7(cal/cm3)1/2，优选为8.7～10.5(cal/cm3)1/2，更优选为9.0～10.0(cal/cm3)1/2。如果第一相的SP值为上述下限值以上，则粘合部41容易形成与第二相的海岛结构。如果第一相的SP值为上述上限值以下，则容易将粘合剂涂布于电磁钢板40的表面。
在本说明书中，“SP值”是指希尔德布兰德(Hildebrand)的溶解度参数。
第一相的SP值例如可以通过以下方法测量。在无取向性电磁钢板的表面涂布构成第一相的树脂组合物，加热至120℃使其固化。对得到的固化物涂抹SP值已知的各种溶剂，在第一相的固化物溶解于溶剂而溶剂变色时，将该溶剂的SP值设为第一相的SP值。
作为已知SP值的各种溶剂，例如可举出：正戊烷(SP值：7.0(cal/cm3)1/2)、正己烷(SP值：7.3(cal/cm3)1/2)、二乙醚(SP值：7.4(cal/cm3)1/2)、正辛烷(SP值：7.6(cal/cm3)1/2)、氯乙烯(SP值：7.8(cal/cm3)1/2)、环己烷(SP值：8.2(cal/cm3)1/2)、乙酸异丁酯(SP值：8.3(cal/cm3)1/2)、乙酸异丙酯(SP值：8.4(cal/cm3)1/2)、乙酸丁酯(SP值：8.5(cal/cm3)1/2)、四氯化碳(SP值：8.6(cal/cm3)1/2)、甲基丙基酮(SP值：8.7(cal/cm3)1/2)、二甲苯(SP值：8.8(cal/cm3)1/2)、甲苯(SP值：8.9(cal/cm3)1/2)、乙酸乙酯(SP值：9.1(cal/cm3)1/2)、苯(SP值：9.2(cal/cm3)1/2)、甲基乙基酮(SP值：9.3(cal/cm3)1/2)、二氯甲烷(SP值：9.7(cal/cm3)1/2)、丙酮(SP值：9.9(cal/cm3)1/2)、二硫化碳(SP值：10.0(cal/cm3)1/2)、乙酸(SP值：10.1(cal/cm3)1/2)、正己醇(SP值：10.7(cal/cm3)1/2)等。
第一相的SP值可以通过构成第一相的环氧树脂的种类和含量、丙烯酸树脂的种类和含量、固化剂的种类和含量等来调整。
第一相中的环氧树脂的数均分子量优选为1200～20000，更优选为1200～18000，进一步优选为2500～16000。如果环氧树脂的数均分子量为上述下限值以上，则容易提高粘合部41的粘合强度。如果环氧树脂的数均分子量为上述上限值以下，则容易提高粘合部41的稳定性。
环氧树脂的数均分子量可以使用聚苯乙烯作为标准物质，通过JIS K7252-1：2008中记载的尺寸排阻色谱法(SEC：Size-Exclusion Chromatography)测量。
作为环氧树脂，例如可举出：使环氧氯丙烷与双酚在碱催化剂的存在下缩合而得的环氧树脂，使环氧氯丙烷与双酚在碱催化剂的存在下与低分子量的环氧树脂缩合、使该低分子量环氧树脂与双酚进行加聚反应而得到的环氧树脂等。在此，“低分子量的环氧树脂”是指数均分子量小于1200的环氧树脂。
作为环氧树脂，也可以是组合了二元羧酸的环氧酯树脂。作为二元羧酸，例如可举出：琥珀酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、六氢邻苯二甲酸等。
作为双酚，可举出双酚A、双酚F、双酚AD等，优选为双酚A、双酚F。
作为碱催化剂，可举出氢氧化钠、氢氧化钾等。
这些环氧树脂，可以单独使用一种，也可以并用两种以上。
环氧树脂的含量相对于第一相的总体积优选为50体积％以上，更优选为50～94体积％，进一步优选为55～90体积％，特别优选为60～80体积％。如果环氧树脂的含量为上述下限值以上，则容易提高粘合部41的粘合强度。如果环氧树脂的含量为上述上限值以下，则容易缓和在电磁钢板40产生的畸变。
环氧树脂的含量是环氧树脂的体积相对于25℃下的固化前的第一相的总体积的比例。
第一相中的丙烯酸树脂的数均分子量优选为5000～100000，更优选为6000～80000，进一步优选为7000～60000。如果丙烯酸树脂的数均分子量为上述下限值以上，则容易提高粘合部41的粘合密度。
如果丙烯酸树脂的数均分子量为上述上限值以下，则容易抑制粘合剂成为高粘度，容易将粘合剂涂布于电磁钢板40的表面。
丙烯酸树脂的数均分子量可以通过与环氧树脂的数均分子量同样的方法测量。
作为丙烯酸树脂，例如可举出：使选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、巴豆酸等不饱和羧酸中的至少一种聚合或共聚而得到的丙烯酸树脂，使选自上述不饱和羧酸中的至少一种单体与选自下述自由基聚合性不饱和单体中的至少一种共聚而得到的丙烯酸树脂等。
作为自由基聚合性不饱和单体，可举出：丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯等丙烯酸或甲基丙烯酸的碳原子数为1～8个的羟基烷基酯，(2)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸硬脂酯、丙烯酸癸酯等丙烯酸或甲基丙烯酸的碳原子数为1～24个的烷基酯或环烷基酯，(3)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N-丁氧基甲基丙烯酰胺等官能性丙烯酰胺或官能性甲基丙烯酰胺，(4)苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基单体，(5)乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丙烯腈、甲基丙烯腈等脂肪族乙烯基单体等。
作为上述不饱和单体的优选的组合，例如可举出：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸的组合，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸的组合，苯乙烯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸的组合，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸的组合等。
使丙烯酸树脂与环氧树脂接枝聚合而成的丙烯酸改性环氧树脂(以下，也称为“接枝化合物”。)例如，通过在有机溶剂溶液中、在过氧化苯甲酰等自由基产生剂的存在下，使上述自由基聚合性不饱和单体与高分子量环氧树脂进行接枝聚合反应而得到。在此，“高分子量环氧树脂”是指数均分子量为1200以上的环氧树脂。
接枝聚合反应中使用的自由基产生剂相对于自由基聚合性不饱和单体的固体成分100质量份优选为3～15质量份。
上述接枝聚合反应例如通过在被加热至80～150℃的高分子量环氧树脂的有机溶剂溶液中，花费1～3小时添加均匀地混合了自由基产生剂的自由基聚合性不饱和单体，进而将其温度保持1～3小时来进行。
上述接枝聚合反应中使用的有机溶剂只要是将高分子量环氧树脂及自由基聚合性不饱和单体溶解、并且能够与水混合的有机溶剂即可。
作为这样的有机溶剂，例如可举出：异丙醇、丁醇、2-羟基-4-甲基戊烷、2-乙基己醇、环己醇、乙二醇、二乙二醇、1，3-丁二醇、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚等醇类溶剂，丙酮、甲基乙基酮等酮类溶剂，溶纤剂类溶剂及卡必醇类溶剂。另外，也能够使用与水不混合的惰性有机溶剂，作为这样的有机溶剂，例如可举出：甲苯、二甲苯等芳香族系烃类，乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类。
丙烯酸树脂的含量相对于第一相的总体积优选为5～45体积％，更优选为10～40体积％，进一步优选为15～30体积％。如果丙烯酸树脂的含量为上述下限值以上，则容易提高粘合部41的粘合强度。如果丙烯酸树脂的含量为上述上限值以下，则容易使第一相的SP值稳定。
丙烯酸树脂的含量是丙烯酸树脂的体积相对于25℃下的固化前的第一相的总体积的比例。
第一相中的固化剂可以使用一般使用的环氧树脂固化剂。作为第一相中的固化剂，例如可以使用选自以下固化剂的至少一种：脂肪族多胺、脂环族多胺、芳香族多胺、聚酰胺多胺、改性多胺等多胺类固化剂；1官能性酸酐(邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、氯菌酸酐等)、2官能性酸酐(均苯四酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇双(脱水偏苯三甲酸酯)、甲基环己烯四羧酸酐等)、游离酸酐(偏苯三酸酐、聚壬二酸酐等)等酸酐类固化剂；酚醛清漆型或甲阶型酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂等含羟甲基的初期缩合物；潜在性固化剂等。
作为潜在性固化剂，例如可举出：双氰胺、三聚氰胺、有机酸二酰肼、胺酰亚胺、酮亚胺、叔胺、咪唑盐、三氟化硼胺盐、微胶囊型固化剂(将固化剂封入由酪蛋白等形成的微胶囊中，通过加热、加压而破坏微胶囊，与树脂进行固化反应)、分子筛型固化剂(使固化剂吸附于吸附性化合物的表面，通过加热而释放吸附分子，与树脂进行固化反应)等。
作为固化剂，从容易提高粘合部41的粘合强度的观点出发，优选为线性酚醛树脂(酚醛线性树脂)。在此，“线性酚醛树脂”是指使用酸催化剂使酚类与醛类进行缩合反应而得到的树脂。
作为酚类，可举出苯酚。
作为醛类，可举出甲醛。
作为酸催化剂，可举出草酸、二价金属盐。
线性酚醛树脂在常温(25℃)下为固体，被分类为热塑性树脂。在线性酚醛树脂中，在构成酚醛树脂的酚核(芳香环)上基本没有结合-CH2OH基。
固化剂的含量相对于第一相的总体积优选为1～40体积％，更优选为5～30体积％，进一步优选为10～20体积％。如果固化剂的含量为上述下限值以上，则容易提高粘合部41的粘合强度。如果固化剂的含量为上述上限值以下，则容易提高粘合部41的稳定性。
固化剂的含量是固化剂的体积相对于25℃下的固化前的第一相的总体积的比例。
第二相包含弹性体。作为弹性体，可举出天然橡胶、合成橡胶，优选为合成橡胶。
作为合成橡胶，可举出聚丁二烯系合成橡胶、腈系合成橡胶、氯丁二烯系合成橡胶等。
作为聚丁二烯系合成橡胶，例如可举出：异戊烯橡胶(IR，SP值：7.9～8.4(cal/cm3)1/2)、丁二烯橡胶(BR，SP值：8.1～8.6(cal/cm3)1/2)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR，SP值：8.1～8.7(cal/cm3)1/2)、聚异丁烯(IIR，SP值：7.7～8.1(cal/cm3)1/2)、乙丙二烯橡胶(EPDM，SP值：7.9～8.0(cal/cm3)1/2)等。
作为腈系合成橡胶，例如可举出：丙烯腈丁二烯橡胶(NBR，SP值：8.7～10.5(cal/cm3)1/2)、丙烯酸橡胶(ACM，SP值：9.4(cal/cm3)1/2)等。
作为氯丁二烯系合成橡胶，可举出氯丁二烯橡胶等(CR，SP值：8.2～9.4(cal/cm3)1/2)。
作为合成橡胶，除上述之外，也可以使用以下合成橡胶：聚氨酯橡胶(SP值：10.0(cal/cm3)1/2)、硅酮橡胶(SP值：7.3～7.6(cal/cm3)1/2)、氟橡胶(FKM，SP值：8.6(cal/cm3)1/2)、氯磺化聚乙烯(CSM，SP值：8.1～10.6(cal/cm3)1/2)、环氧氯丙烷橡胶(ECO，SP值：9.6～9.8(cal/cm3)1/2)等。
作为弹性体，从耐热性优异且容易缓和在电磁钢板40产生的畸变的观点出发，优选为SBR、EPDM、NBR。
弹性体可以单独使用一种，也可以并用两种以上。
第二相也可以含有弹性体之外的化合物。作为弹性体之外的化合物，例如，可举出上述的丙烯酸树脂等。
弹性体的含量相对于第二相的总体积优选为50体积％以上，更优选为70体积％以上，进一步优选为90体积％以上，特别优选为100％体积。如果弹性体的含量为上述下限值以上，则粘合部41容易形成第一相与第二相的海岛结构，容易缓和在电磁钢板40产生的畸变。
弹性体的含量是弹性体的体积相对于25℃下的第二相的总体积的比例。
第二相的含量相对于粘合剂的总体积优选为5～50体积％，更优选为10～40体积％，进一步优选为20～30体积％。如果第二相的含量为上述下限值以上，则容易缓和在电磁钢板40产生的畸变。如果第二相的含量为上述上限值以下，则容易提高粘合部41的粘合强度。
第二相的含量是第二相的体积相对于25℃下的粘合剂的总体积的比例。第二相的体积是将第二相浸渍于25℃的水中，通过增加的水的体积而求出。
第二相的SP值为7.5～8.4(cal/cm3)1/2，优选为7.7～8.2(cal/cm3)1/2，更优选为7.9～8.0(cal/cm3)1/2。如果第二相的SP值为上述下限值以上，则容易将粘合剂涂布于电磁钢板40的表面。如果第二相的SP值为上述上限值以下，则粘合部41容易形成第一相与第二相的海岛结构。
第二相的SP值例如可以通过以下方法测量。在无取向性电磁钢板的表面涂布构成第二相的树脂组合物，加热至120℃使其固化。对得到的固化物涂抹已知SP值的各种溶剂，在第二相的固化物溶解于溶剂而溶剂变色时，将该溶剂的SP值设为第二相的SP值。
作为已知SP值的各种溶剂，可举出与测量第一相的SP值时的已知SP值的各种溶剂相同的溶剂。
第二相的SP值可以通过构成第二相的树脂组合物中的弹性体的种类和含量、第二相中包含的弹性体之外的化合物的种类和含量、以及这些的组合等来调整。
第一相的SP值与第二相的SP值的差优选为0.1～3.0(cal/cm3)1/2，更优选为1.0～3.0(cal/cm3)1/2，进一步优选为1.5～2.5(cal/cm3)1/2。如果第一相的SP值与第二相的SP值的差为上述下限值以上，则粘合部容易形成第一相与第二相的海岛结构。如果第一相的SP值与第二相的SP值的差为上述上限值以下，则第二相均匀地分散，容易提高粘合剂的稳定性。此外，如果第一相的SP值与第二相的SP值的差在上述数值范围内，则容易缓和在电磁钢板40产生的畸变，使层叠芯的铁损良好，更容易提高层叠芯的磁特性。
第一相的SP值与第二相的SP值的差通过分别测量第一相的SP值和第二相的SP值，从所得到的第一相的SP值减去所得到的第二相的SP值而求出。
本实施方式的粘合剂，在上述第一相和第二相之外，也可以包含任意成分。作为任意成分，可举出：聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氟树脂等合成树脂；二氧化硅、氧化铝等氧化物微粒；导电性物质；难溶性铬酸盐等防锈添加剂；着色颜料(例如，缩合多环系有机颜料、酞菁系有机颜料等)；着色染料(例如，偶氮系染料、偶氮系金属络盐染料等)；成膜助剂；分散性提高剂；消泡剂等。
这些任意成分，可以单独使用一种，也可以并用两种以上。
在粘合剂包含任意成分的情况下，任意成分的含量相对于25℃下的粘合剂的总体积优选为1～40体积％。
作为本实施方式的粘合剂，除了热固化型的粘合剂之外，也可以使用自由基聚合型的粘合剂等，从生产性的观点出发，优选使用常温固化型的粘合剂。常温固化型的粘合剂在20℃～30℃下固化。作为常温固化型的粘合剂，优选丙烯酸系粘合剂。代表性的丙烯酸系粘合剂有SGA(第二代丙烯酸系粘合剂。Second Generation Acrylic Adhesive)等。在不损害本发明的效果的范围内，也可以使用厌氧性粘合剂、速干粘合剂、含弹性体的丙烯酸系粘合剂中的任意一种。此外，在此所说的粘合剂是指固化前的状态，粘合剂固化之后成为粘合部41。
粘合部41的常温(20℃～30℃)下的平均拉伸弹性模量E为1500MPa～4500MPa的范围内。如果粘合部41的平均拉伸弹性模量E小于1500MPa，则产生层叠芯的刚性降低的不良情况。因此，粘合部41的平均拉伸弹性模量E的下限值为1500MPa，更优选为1800MPa。相反地，如果粘合部41的平均拉伸弹性模量E超过4500MPa，则产生形成于电磁钢板40的表面的绝缘覆膜剥离的不良情况。因此，粘合部41的平均拉伸弹性模量E的上限值为4500MPa，更优选为3650MPa。
此外，平均拉伸弹性模量E通过共振法进行测量。具体而言，依据JIS R 1602：1995测量拉伸弹性模量。
更具体而言，首先制作测量用的样品(未图示)。该样品通过利用测量对象的粘合剂将2张电磁钢板40间粘合并使其固化而形成粘合部41，从而得到。该固化在粘合剂为热固化型的情况下，通过在实际操作上的加热加压条件下进行加热加压来进行。另一方面，在粘合剂为常温固化型的情况下，通过在常温下进行加压来进行。
并且，通过共振法测量该样品的拉伸弹性模量。通过共振法进行的拉伸弹性模量的测量方法，如上所述，依据JIS R 1602：1995进行。之后，通过计算从样品的拉伸弹性模量(测量值)除去电磁钢板40自身的影响量，可求出粘合部41单独的拉伸弹性模量。
由于这样根据样品求出的拉伸弹性模量与作为层叠芯整体的平均值相等，所以将该数值视为平均拉伸弹性模量E。设定组分，以使得平均拉伸弹性模量E在沿着其层叠方向的层叠位置、绕层叠芯的中心轴线的周向位置几乎不变。因此，平均拉伸弹性模量E可以设为对处于层叠芯的上端位置的、固化后的粘合部41进行测量而得到的数值。
作为粘合方法，例如可以采用在电磁钢板40上涂布粘合剂后，通过加热及压接中的任意一方或双方来进行粘合的方法。此外，加热手段例如可以是高温槽或电炉内的加热，或进行直接通电的方法等各种手段。
为了得到稳定且充分的粘合强度，粘合部41的厚度优选为1μm以上。
另一方面，如果粘合部41的厚度超过100μm则粘合力饱和。另外，随着粘合部41增厚，占空系数降低，层叠芯的铁损等磁特性降低。因此，粘合部41的厚度优选为1μm以上且100μm以下，更优选为1μm以上且10μm以下。
此外，在上述中，粘合部41的厚度是指粘合部41的平均厚度。
粘合部41的平均厚度更优选为1.0μm以上且3.0μm以下。如果粘合部41的平均厚度小于1.0μm，则不能如上述这样确保充分的粘合力。因此，粘合部41的平均厚度的下限值为1.0μm，更优选为1.2μm。相反地，如果粘合部41的平均厚度增厚而超过3.0μm，则产生由热固化时的收缩导致的电磁钢板40的畸变量大幅增加等不良情况。因此，粘合部41的平均厚度的上限值为3.0μm，更优选为2.6μm。
粘合部41的平均厚度是作为层叠芯整体的平均值。粘合部41的平均厚度在沿着其层叠方向的层叠位置、绕层叠芯的中心轴线的周向位置几乎不变。因此，粘合部41的平均厚度可以设为在层叠芯的上端位置上，在圆周方向10处以上测量的数值的平均值。
此外，粘合部41的平均厚度例如可以通过改变粘合剂的涂布量来调整。另外，粘合部41的平均拉伸弹性模量E例如在热固化型的粘合剂的情况下，可以通过变更粘合时施加的加热加压条件以及固化剂种类的一方或双方来调整。
在本实施方式中，形成转子芯31的多个电磁钢板40通过铆接C(销)而相互固定。但是，形成转子芯31的多个电磁钢板40也可以通过粘合部41而被相互粘合。
此外，定子芯21、转子芯31等层叠芯也可以通过所谓的旋转堆叠而形成。
本发明的一实施方式的层叠芯的制造方法具有：将包含第一相和第二相的粘合剂涂布于电磁钢板的表面的工序(涂布工序)，该第一相包含环氧树脂、丙烯酸树脂和固化剂，该第二相包含弹性体；将涂布了粘合剂的多个电磁钢板层叠的工序(层叠工序)；以及使粘合剂固化，形成粘合部的工序(固化工序)。
接着，参照附图对本实施方式的定子芯21的制造方法进行说明。
如图4所示，在制造装置100中，将原钢板P从钢卷Q(带钢)向箭头F方向送出，并通过配置于各平台的模具进行多次冲裁从而逐渐形成为电磁钢板40的形状。在电磁钢板40的下表面涂布粘合剂(涂布工序)，将冲裁出的电磁钢板40层叠(层叠工序)，一边加压一边加热粘合从而粘合剂固化，并通过粘合部41将多个电磁钢板40彼此粘合，形成定子芯21(固化工序)。
制造装置100包括：在距钢卷Q最近的位置处的第一级的冲裁站110；在比该冲裁站110靠沿着原钢板P的输送方向的下游侧处相邻配置的第二级的冲裁站120；以及在比该冲裁站120更靠下游侧处相邻配置的粘合剂涂布站130。
冲裁站110具备配置于原钢板P的下方的阴模111和配置于原钢板P的上方的阳模112。
冲裁站120具备配置于原钢板P的下方的阴模121和配置于原钢板P的上方的阳模122。
粘合剂涂布站130具备涂布器131，该涂布器131具备根据粘合剂的涂布图案而配置的多个喷射器。
制造装置100还包括在比粘合剂涂布站130靠下游位置的层叠站140。该层叠站140具备：加热装置141、外周冲裁阴模142、隔热构件143、外周冲裁阳模144、以及弹簧145。
加热装置141、外周冲裁阴模142、隔热构件143配置于原钢板P的下方。另一方面，外周冲裁阳模144及弹簧145配置于原钢板P的上方。
在制造装置100中，首先通过钢卷Q将原钢板P向图4的箭头F方向依次送出。然后，首先对该原钢板P进行由冲裁站110进行的冲裁加工。接着，对该原钢板P进行由冲裁站120进行的冲裁加工。通过这些冲裁加工，在原钢板P上得到具有图3所示的芯背部22和多个齿部23的电磁钢板40的形状(冲裁工序)。但是，由于在该时点没有被完全冲裁，所以沿箭头F方向进入下一工序。在下一工序的粘合剂涂布站130中，从涂布器131的各所述喷射器供给的粘合剂点状地涂布(涂布工序)。
接着，原钢板P被送出到层叠站140，由外周冲裁阳模144进行冲裁而高精度地层叠(层叠工序)。在该层叠时，电磁钢板40从弹簧145受到一定的加压力。如上述说明，通过依次反复冲裁工序、涂布工序、以及层叠工序，能够层叠规定数量的电磁钢板40。进而，这样层叠电磁钢板40而形成的层叠体通过加热装置141例如被加热到60～200℃。通过该加热，粘合剂固化从而形成粘合部41(固化工序)。
通过以上各工序，定子芯21完成。
如上述说明，本实施方式的旋转电机及层叠芯将双面被绝缘覆膜覆盖的多个电磁钢板层叠，并通过由包含第一相合第二相的粘合剂形成的粘合部将在层叠方向上相邻的电磁钢板彼此之间粘合。通过电磁钢板彼此之间被粘合部粘合而得到充分的粘合强度。
此外，各粘合部具有第一相与第二相的海岛结构。因此，本实施方式的旋转电机及层叠芯容易缓和在电磁钢板产生的畸变。其结果，磁滞损耗容易降低，能够提高层叠芯的磁特性。
本实施方式的层叠芯的磁特性提高。因此，本实施方式的层叠芯适合作为定子用的层叠芯(定子芯)。层叠芯也可以用作转子芯。
此外，本发明的技术范围并不限定于所述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以施加各种变更。
定子芯的形状并不限定于所述实施方式中所示的方式。具体而言，定子芯的外径及内径的尺寸、层叠厚度、槽数、齿部23的周向与径向的尺寸比率、齿部23与芯背部22的径向的尺寸比率等，可以根据期望的旋转电机的特性而任意地设计。
在所述实施方式中的转子中，两个一组的永磁体32形成一个磁极，但本发明并不限于此。例如，也可以由一个永磁体32形成一个磁极，也可以由三个以上的永磁体32形成一个磁极。
在所述实施方式中，作为旋转电机，举例说明了永磁体励磁型电动机，但旋转电机的结构如以下例示并不限于此，进而也可以采用以下未例示的各种公知的结构。
在所述实施方式中，作为同步电动机，举例说明了永磁体励磁型电动机，但本发明并不限于此。例如，旋转电机也可以是磁阻型电动机或电磁体励磁型电动机(绕组励磁型电动机)。
在所述实施方式中，作为交流电动机，举例说明了同步电动机，但本发明并不限于此。例如旋转电机也可以是感应电动机。
在所述实施方式中，作为电动机，举例说明了交流电动机，但本发明并不限于此。例如旋转电机也可以是直流电动机。
在所述实施方式中，作为旋转电机，举例说明了电动机，但本发明并不限于此。例如旋转电机也可以是发电机。
在所述实施方式中，例示了将本发明的层叠芯应用于定子芯的情况，但也可以应用于转子芯。
此外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地将所述实施方式中的构成要素置换为周知的构成要素，另外，也可以将所述变形例适当组合。
[实施例]
[实施例1～7，比较例1～8]
准备厚度为0.25mm的带钢，对该钢带的双面涂布含有磷酸金属盐及丙烯酸树脂乳液的绝缘覆膜处理液，在300℃下进行烧结，在单面形成0.8μm的绝缘覆膜。
将形成有绝缘覆膜的钢带卷绕，制成钢卷Q。将钢卷Q设置于上述制造装置100，从钢卷Q向箭头F方向送出原钢板P。使用制造装置100，由冲裁形成单板芯(电磁钢板40)，该单板芯具有外径为300mm及内径为240mm的环状，并且在内径侧上设有18处长度为30mm且宽度为15mm的长方形的齿部(冲裁工序)。
接着，一边依次输送冲裁出的单板芯，一边在图3所示的各位置以每处5mg、点状地涂布表1所示的组分的粘合剂(涂布工序)，然后层叠(层叠工序)。通过反复进行同样的作业，得到层叠有130张单板芯的层叠体。一边以压力10MPa对得到的层叠体进行加压，一边以120℃进行加热，使粘合剂固化(固化工序)，从而制造各示例的层叠芯(定子芯)。粘合部的平均厚度为1.5μm。
表1中，第一相的各成分的种类如下。
<环氧树脂>
A1：双酚F型。
A2：双酚A型。
A3：双酚AD型。
<丙烯酸树脂>
B1：丙烯酸。
B2：甲基丙烯酸。
B3：马来酸。
<固化剂>
C1：二乙基氨基丙胺(DEAPA)。
C2：线性酚醛树脂。
C3：甲基六氢邻苯二甲酸酐。
表1中，第二相的种类如下。
<弹性体>
D1：EPDM(SP值：7.9～8.0(cal/cm3)1/2)。
D2：SBR(SP值：8.1～8.7(cal/cm3)1/2)。
D3：NBR(SP值：8.7～10.5(cal/cm3)1/2)。
表1中，第一相的各成分的比率表示各成分相对于第一相的总体积的含量(体积％(vol％))。
表1中，第二相的比率表示粘合剂相对于总体积的含量(体积％(vol％))。第二相为弹性体100体积％。
表1中，SP值的单位是(cal/cm3)1/2。第一相的SP值通过以下方法测量。在电磁钢板的表面涂布构成第一相的树脂组合物，加热至120℃使其固化。对得到的固化物涂抹表2所示的已知SP值的各种溶剂，在第一相的固化物溶解于溶剂而溶剂变色时，将该溶剂的SP值设为第一相的SP值。
第二相的SP值通过以下方法测量。将与构成第一相的树脂组合物混合前的弹性体加热至120℃使其固化。对得到的固化物涂抹表2所示的已知SP值的各种溶剂，在第二相的固化物溶解于溶剂而溶剂变色时，将该溶剂的SP值设为第二相的SP值。
此外，在第一相的SP值及第二相的SP值的测量中，准备表2所示的各溶剂、以及将这些溶剂中的两种以上适当混合而调整SP值的混合溶剂，能够以7.0～11.4范围的0.1刻度测量SP值。
表1中，“有无海岛结构”是通过显微镜等观察沿径向切断层叠芯的切断面，使得包含粘接部，如果确认到相分离结构则记为“有”，如果没有确认到相分离结构则记为“无”。
接着，实施验证上述作用效果的验证试验。此外，本验证试验通过使用软件的模拟而实施。作为软件，利用JSOL株式会社制造的有限元法电磁场解析软件JMAG。
通过所述模拟而求出各示例的层叠芯的铁损。
另外，作为比较对象，还求出了多个电磁钢板全层铆接的层叠芯的铁损。求出将各示例的层叠芯的铁损除以作为上述比较对象的层叠芯的铁损而得到的值(铁损比)。如果各示例的层叠芯的铁损与作为上述比较对象的层叠芯的铁损相等，则铁损比为100％。铁损比越小，各示例的层叠芯的铁损越小，作为层叠芯的磁特性优异。
计算各示例的层叠芯的铁损比，并基于以下评价标准评价各示例的层叠芯的磁特性。将结果示于表1。
《评价标准》
A：铁损比小于100％。
B：铁损比为100％以上。
[表1]
Figure BDA0003113077790000211
[表2]
Figure BDA0003113077790000221
如表1所示，在应用了本发明的实施例1～7中，铁损比小于100％，能够提高磁特性。
另一方面，第一相的SP值在本发明的范围外的比较例1～4、8的铁损比为100％以上。
第二相的含量较多，粘合部不具有海岛结构的比较例5～7的铁损比为100％以上。
由以上结果可知，根据本发明的层叠芯，能够抑制铁损，能够提高层叠芯的磁特性。
工业可利用性
根据本发明，能够提高层叠芯的磁特性。由此，工业可利用性很大。
附图标记说明
10 旋转电机
20 定子
21 定子芯(层叠芯)
40 电磁钢板
41 粘合部

Claims (10)

1.一种层叠芯，包括：
相互层叠，双面被绝缘覆膜覆盖的多个电磁钢板，以及
粘合部，其设于在层叠方向上相邻的所述电磁钢板彼此之间，将所述电磁钢板彼此分别粘合；
形成所述粘合部的粘合剂包含第一相和第二相；
所述粘合部具有作为海结构部的所述第一相与作为岛结构部的所述第二相的海岛结构；
所述第一相包含环氧树脂、丙烯酸树脂和固化剂；
所述第一相的SP值为8.5～10.7(cal/cm3)1/2；
所述第二相包含弹性体；
所述第二相的SP值为7.5～8.4(cal/cm3)1/2。
2.如权利要求1所述的层叠芯，其中，所述第一相的SP值与所述第二相的SP值的差为0.1～3.0(cal/cm3)1/2。
3.如权利要求1或2所述的层叠芯，其中，所述第一相的含量相对于所述粘合部的总体积为50体积％以上。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的层叠芯，其中，所述环氧树脂的含量相对于所述第一相的总体积为50体积％以上。
5.如权利要求1至4的任意一项所述的层叠芯，其中，所述丙烯酸树脂的含量相对于所述第一相的总体积为5～45体积％。
6.如权利要求1至5的任意一项所述的层叠芯，其中，所述固化剂的含量相对于所述第一相的总体积为1～40体积％。
7.如权利要求1至6的任意一项所述的层叠芯，其中，所述固化剂为线性酚醛树脂。
8.如权利要求1至7的任意一项所述的层叠芯，其用于定子。
9.一种如权利要求1至8的任意一项所述的层叠芯的制造方法，其中，
将包含第一相和第二相的粘合剂涂布于电磁钢板的表面，将多个所述电磁钢板重合并使所述粘合剂固化，形成粘合部，所述第一相包含环氧树脂、丙烯酸树脂和固化剂，所述第二相包含弹性体。
10.一种旋转电机，包括如权利要求1至8的任意一项所述的层叠芯。
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