CN114798379A - 一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法及电机铁芯 - Google Patents

一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法及电机铁芯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法及电机铁芯，所述制备方法包括以下步骤：在硅钢的表面涂覆可形成自粘结涂层的涂料，然后进行首次烘干固化；分条；冲压加工；叠片；在3.5～6.0MPa的压力下于215℃～300℃固化180～300min；本发明生产电机铁芯的自粘接涂层具备较低厚度的同时具有较高的剥离强度，可满足新能源、微电机等领域对电机高转速、高强度的要求，可有效降低电机涡流损耗，提高电机工作效率，降低电机使用噪音。

Description

一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法及电机 铁芯
技术领域
本发明属于电机加工、硅钢涂层技术领域，具体涉及一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法及电机铁芯。
背景技术
无取向硅钢主要用于发电机和电动机等领域铁芯的制造，是电子、电力、交通和军事等工业中不可缺少的重要软磁合金。用户使用过程中，经分条、冲片后通常采用焊接、螺栓连接、自扣式或铆接等方式组装成铁芯，然而焊接固定法会造成铁芯边缘短路、绝缘性下降和热变形造成磁特性变差等问题。焊接、螺栓连接、自扣式、铆接等固定方式都是硅钢片局部进行点固定，连接力不高。针对高转速新能源汽车驱动电机，硅钢片之间进行点连接存在离散风险，微电机领域铁芯加工工艺受到一定限制。经过铆接、焊接和螺栓连接等工艺，电机运行过程中固定点处存在发热问题，同时铁芯加工过程中硅钢绝缘涂层遭到破坏，使用时电机的涡流损耗增大，运行过程中噪音大，影响电机的使用性能。
随着新能源汽车驱动电机和微电机等领域的快速发展，传统的硅钢绝缘涂层已经不能满足高性能电机要求，尤其是薄规格高牌号硅钢产品的快速发展，当硅钢基板厚度达到0.20mm时，自粘结涂层的使用效果将尤为明显。自粘结涂层作为一种全新的硅钢涂层，具有粘结强度高、冲片性能好、绝缘性能优和附着力强度高等方面的优点，在用户使用过程中，硅钢片间通过自粘结涂层二次固化，由面连接代替传统的点连接，最终制得的电机具有涡流损耗低、电机效率高、电机运行振动小和无噪音等优点，是一种具有极大潜力的新型硅钢绝缘涂层。
硅钢自粘结涂料使用过程分为三种状态，A状态为液态，自粘结涂料出厂时状态；B状态为活化态，硅钢厂经涂覆和烘干固化后的状态，此时称为自粘结涂料一次固化状态；C状态为完全固化态，电机生产厂经冲压加工和二次加压烘干固化后的状态，此时称为自粘结涂层的二次固化状态。其中C状态自粘结涂层处于化学固化状态，此时的涂层通过加热、加压工艺使处于活化态的自粘结涂层软化后进行二次固化，自粘结涂料中的有机树脂通过交联反应使硅钢片间相互粘结，达到完全固化的C状态，此时硅钢片间通过化学键进行连接，粘结强度得到极大提高。
但是现有的方法生产的硅钢自粘结涂层的粘结力较小，存在离散风险，也会导致电机运行过程中噪音增大，影响电机的使用性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法，该方法制备出来的自粘结涂层的粘结力达到10.0N/mm以上，满足电机铁芯对硅钢片之间的粘结力要求。
本发明还提供了一种电机铁芯，采用本发明所述的高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法制备得到，所述电机铁芯具有优异的磁性能和较低的铁损。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)在硅钢的表面涂覆可形成自粘结涂层的涂料，然后进行首次烘干固化；
(2)分条；
(3)冲压加工；
(4)叠片；
(5)二次固化：在3.5～6.0MPa的压力下于215℃～300℃固化180～300min；在本发明的二次固化条件下，制造的电机铁芯硅钢片之间的粘结强度高，自粘结涂层之间的交联反应完全；如果固化的时间过长、温度过高的话，涂层会出现过固化，失去粘结力；而如果固化时间过短、温度过低的话，涂层的粘结力会不足；硅钢片之间提供适当的压力控制，可以有效增进硅钢片间的粘结强度，保证硅钢片在二次固化过程中位置固定，无层间滑移等问题，如果固化时的压力过高，会出现溢胶；而如果固化时的压力过低，涂层接触面不足，粘结力会降低。
所述硅钢表面粗糙度Ra控制在0.12～0.30μm，优选为0.25μm，这样的范围内可较好的控制自粘结涂层的厚度和附着力。
所述硅钢的厚度≤0.30mm，优选为0.27mm，这样厚度的硅钢可满足电机铁芯用户对高牌号硅钢的高频磁性能要求，最终可得到的高频磁性能良好且铁损较低的铁芯产品。
所述高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层中的单面自粘结涂层的厚度为1.0～3.0μm。
采用六辊涂机进行涂料的涂覆，这样可精确控制自粘结涂层厚度，单面涂层厚度控制在1.0～3.0μm，优选为1.8μm，如果涂层过薄，层间电阻会降低，涡流损耗增加，降低电机寿命，如果涂层过厚，涂料消耗大，成本提高，理论涂层厚度越薄越好。。
步骤(1)中，使用固含量为50-70％，使用涂-4杯测试粘度为60-80s的涂料，这样性能的涂料在涂覆可较好的控制涂覆的均匀性，如果固含量过高，涂料流动性会变差，存在漏涂风险，而如果固含量过低，涂料流动性会较大，涂层均匀性较差。
步骤(1)中，首次烘干固化的条件为：210-240℃固化40-60s，这样固化之后即可形成B状态的自粘接涂层，此时采用无水酒精10次擦拭，自粘结涂层仅有小部分被擦掉，采用丙酮进行3次擦拭，自粘结涂层会被全部擦掉。
步骤(3)中，采用500-800次/min的冲压速度进行高速冲压加工；优选为采用600次/min的冲压速度进行高速冲压加工。
二次固化之后生产得到的电机铁芯采用无水酒精20次擦拭和丙酮10次擦拭，自粘结涂层均不能被擦掉，说明自粘结涂层控制在完全固化的C状态。
所述高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的粘结力≥10.0N/mm，附着力为A级。
本发明提供的一种电机铁芯，采用本发明上述所述的制备方法制备得到。
所述硅钢片铁损P1.0/400≤13.5W/kg，电机磁性能≥7.9W/kg。
与现有技术相比，本发明提供的高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法，通过使用50-70％高固含量、粘度60-80s的涂料体系，经六辊涂机涂覆将涂层厚度控制在1.0-3.0μm，最后在2.0～6.0MPa的压力下于200℃～320℃固化180min～300min经二次固化后的硅钢自粘结涂层上下表面均匀性良好，粘结强度高，粘结力≥10.0N/mm。本发明生产的自粘接涂层具备较低厚度的同时具有较高的剥离强度，可满足新能源、微电机等领域对电机高转速、高强度的要求，可有效降低电机涡流损耗，提高电机工作效率，降低电机使用噪音。
具体实施方式
一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)在表面粗糙度Ra为0.12～0.30μm的硅钢的表面采用六辊涂机进行涂料涂覆，涂层厚度控制在1.0～3.0μm，然后于210-240℃固化40-60s；所述涂料的固含量为50-70％，粘度为60-80s；
(2)分条；
(3)采用600次/min的冲压速度进行高速冲压加工；
(4)叠片；
(5)二次固化：在3.5～6.0MPa的压力下于215℃～300℃固化180～300min。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
各实施例及对比例中所使用的硅钢的牌号均为马钢新能源驱动电机用硅钢M27HV1400。
各实施例及对比例中所使用的涂料的组成及重量百分比为：水溶性丙烯酸树脂45％、水性环氧树脂32％、乙烯基三胺3％、乙酸酐3％、硅溶胶8％、纳米二氧化钛5％、助剂4.0％，余量为去离子水；其中，助剂的组成为：甲苯二异氰酸脂35％、聚氨基甲酸脂30％、乙二醇25％、磷酸酯10％。上述配方中，乙烯基三胺及乙酸酐为固化剂，硅溶胶及纳米二氧化钛为无机填料。
所述涂料的制备方法为：在去离子水中依次加入水溶性丙烯酸树脂、乙烯基三胺、乙酸酐、硅溶胶、纳米二氧化钛、助剂，搅拌15min～45min，然后进行砂磨，磨至浆料的粒径D50在0.1μm～0.5μm。
各实施例及对比例中的主要工艺参数控制如表1所示。
表1
Figure BDA0003656955590000051
Figure BDA0003656955590000061
各实施例及对比例中铁芯的自粘结涂层性能参数及电机噪音如表2所示。
表2
Figure BDA0003656955590000062
表2中，粘结力的测试参照《GBT2791-1995粘结剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》标准进行；附着力的测试参照GB/T2522-2017《电工钢带(片)涂层绝缘电阻和附着性测试方法》进行
从上述可见，按照本发明实施例中的方法得到的电机铁芯自粘接涂层的粘结力≥10.0N/mm，附着力达到A级，电机的效率均在89％以上。
可见经本发明中的方法二次固化后的电机铁芯的硅钢自粘结涂层上下表面均匀性良好，粘结强度高、附着力好，下游用户使用过程中，可有效降低电机涡流损耗，增加硅钢片间的粘结强度，提高电机工作效率，降低电机使用噪音。
上述参照实施例对一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法及电机铁芯进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在硅钢的表面涂覆可形成自粘结涂层的涂料，然后进行首次烘干固化；
(2)分条；
(3)冲压加工；
(4)叠片；
(5)二次固化：在3.5～6.0MPa的压力下于215℃～300℃固化180～300min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅钢表面粗糙度Ra控制在0.12～0.30μm；所述硅钢的厚度≤0.30mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用六辊涂机进行涂料的涂覆，单面涂层厚度控制在1.0～3.0μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，使用固含量为50-70％，粘度为60-80s的涂料。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，首次烘干固化的条件为：210-240℃固化40-60s。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用500-800次/min的冲压速度进行高速冲压加工。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高粘结力电机铁芯用硅钢自粘结涂层的粘结力≥10.0N/mm，附着力为A级。
8.一种电机铁芯，其特征在于，采用权利要求1中所述的制备方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的电机铁芯，其特征在于，所述电机铁芯铁损P1.0/400≤13.5W/kg，电机磁性能≥7.9W/kg。
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