CN115398568A - 电磁钢板、层叠铁芯及旋转电机 - Google Patents

电磁钢板、层叠铁芯及旋转电机 Download PDF

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Abstract

该电磁钢板为母材钢板的其中一个或两个表面中的至少一部分被具有接合能力的绝缘被膜覆盖的电磁钢板，所述绝缘被膜的25～100℃的温度范围的对数衰减率为0.3以下。

Description

电磁钢板、层叠铁芯及旋转电机
技术领域
本发明涉及一种电磁钢板、层叠铁芯及旋转电机。本申请于基于2020年6月17日在日本申请的特愿2020-104232号来主张优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
作为被使用于旋转电机的铁芯(core)，已知一种多个电磁钢板被相互接合、层叠而成的层叠铁芯。作为电磁钢板彼此的接合方法，已知铆接或焊接。但是，在铆接或焊接中，有时由于加工时的机械应力或热应力、乃至层间短路，电磁钢板的磁特性会劣化，层叠铁芯的性能会降低。
作为铆接、焊接以外的接合方法，例如，已知一种方法，其对电磁钢板进行层叠，使其相互接合，该电磁钢板具有在表面具有接合能力的绝缘被膜。在专利文献1、2中，公开了一种电磁钢板，其对被膜的对数衰减率的峰值温度进行控制。在专利文献3中，公开了一种层叠电磁钢板，其对接合层(绝缘被膜)的对数衰减率的最大值进行控制。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2000-173816号公报
专利文献2：日本国特许第6037055号公报
专利文献3：日本国特许第6086098号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
近年来，需要进一步的电机的效率提高，并要求进一步的铁芯性能的提高。因此，具备有接合能力的绝缘被膜的电磁钢板的进一步的性能提高较为重要。
本发明的目的在于提供一种电磁钢板、使用了所述电磁钢板的层叠铁芯及旋转电机，该电磁钢板能够制造在电磁钢板的冲裁时的操作性和层叠精度、因固化不均的抑制带来的噪声降低、占空系数与接合强度的兼顾这些各观点中的1个以上的方面提高铁芯性能的层叠铁芯。
用于解决技术问题的技术手段
本发明具有以下的构成。
[1]一种电磁钢板，其中，母材钢板的其中一个或两个表面中的至少一部分被具有接合能力的绝缘被膜覆盖，所述绝缘被膜的25～100℃的温度范围的对数衰减率为0.3以下。
[2]如[1]所述的电磁钢板，其中，所述绝缘被膜的对数衰减率的峰值温度与固化开始温度之差小于80℃，且所述峰值温度的对数衰减率与所述固化开始温度的对数衰减率之差为0.1以上。
[3]如[1]或[2]所述的电磁钢板，其中，所述绝缘被膜的200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下。
[4]一种电磁钢板，其中，母材钢板的其中一个或两个表面中的至少一部分被具有接合能力的绝缘被膜覆盖，所述绝缘被膜的对数衰减率的峰值温度与固化开始温度之差小于80℃，且所述峰值温度的对数衰减率与所述固化开始温度的对数衰减率之差为0.1以上。
[5]如[4]所述的电磁钢板，其中，所述绝缘被膜的200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下。
[6]一种电磁钢板，其中，母材钢板的其中一个或两个表面中的至少一部分被具有接合能力的绝缘被膜覆盖，所述绝缘被膜的200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下。
[7]一种层叠铁芯，其中，如[1]～[6]的任意一项所述的电磁钢板被层叠多层，并被相互接合。
[8]一种旋转电机，其包括如[7]所述的层叠铁芯。
发明效果
本发明的目的在于提供一种电磁钢板、使用了所述电磁钢板的层叠铁芯及旋转电机，该电磁钢板能够制造在电磁钢板的冲裁时的操作性和层叠精度的提高、因固化不均的抑制带来的噪声降低、占空系数与接合强度的兼顾这样的各观点中的1个以上的方面提高铁芯性能的层叠铁芯。
附图说明
图1是具备本发明的第1实施方式的层叠铁芯的旋转电机的剖视图。
图2是该层叠铁芯的侧视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是形成该层叠铁芯的原材料的俯视图。
图5是图4的B-B剖视图。
图6是图5的C部的放大图。
图7是用于制造该层叠铁芯的制造装置的侧视图。
图8是表示针对实施例1的绝缘被膜测定的温度-对数衰减率曲线的图。
具体实施方式
以下，参照附图，针对本发明的一个实施方式的层叠铁芯、具备该层叠铁芯的旋转电机、以及形成该层叠铁芯的原材料进行说明。另外，在本实施方式中，作为旋转电机，举电动机，具体而言，交流电动机，更具体而言，同步电动机，再具体而言，永磁铁励磁型电动机为一例进行说明。这种电动机例如被优选地采用于电动汽车等。
(旋转电机10)
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被收容在外壳50内。定子20被固定在外壳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为12极18槽的三相交流电机。然而，极数、槽数、相数等能够适当改变。
旋转电机10例如能够通过对各相施加有效值10A、频率100Hz的励磁电流，从而以转速1000rpm进行旋转。
定子20包括定子用接合层叠铁芯(以下，称为定子铁芯)21、以及未图示的绕组。
定子铁芯21包括环状的铁芯背部22、以及多个齿部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(围绕中心轴线O环绕的方向)称为周向。
在从轴向观察定子20的俯视下，铁芯背部22被形成为圆环状。
多个齿(teeth)部23从铁芯背部22的内周向径向内侧(沿着径向朝向铁芯背部22的中心轴线O)突出。多个齿部23被沿周向隔开同等的角度间隔地配置。在本实施方式中，每隔以中心轴线O为中心的中心角20度地，设置有18个齿部23。多个齿部23被形成为彼此同等的形状且同等的大小。因此，多个齿部23具有彼此相同的厚度尺寸。
所述绕组被卷绕于齿部23。所述绕组既可以被集中卷绕，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包括转子铁芯31和多个永磁铁32。
转子铁芯31被形成为与定子20同轴地配置的环状(圆环状)。在转子铁芯31内，配置有所述旋转轴60。旋转轴60被固定于转子铁芯31。
多个永磁铁32被固定于转子铁芯31。在本实施方式中，2个1组的永磁铁32形成1个磁极。多组永磁铁32被沿周向隔开同等的角度间隔地配置。在本实施方式中，每隔以中心轴线O为中心的中心角30度地，设置有12组(整体上，为24个)永磁铁32。
在本实施方式中，作为永磁铁励磁型电动机，采用了埋入磁铁型电机。在转子铁芯31上，形成有多个贯通孔33，该多个贯通孔33沿轴向贯穿转子铁芯31。多个贯通孔33被与多个永磁铁32的配置对应地设置。各永磁铁32在被配置在对应的贯通孔33内的状态下固定于转子铁芯31。各永磁铁32向转子铁芯31的固定例如能够通过利用接合剂对永磁铁32的外表面与贯通孔33的内表面进行接合等来实现。另外，作为永磁铁励磁型电动机，也可以不采用埋入磁铁型，而是采用表面磁铁型电机。
定子铁芯21及转子铁芯31均为层叠铁芯。例如，定子铁芯21如图2所示，通过如下方式形成：将多个电磁钢板40沿层叠方向层叠。
另外，定子铁芯21及转子铁芯31各自的层叠厚度(沿着中心轴线O的全长)例如被设为50.0mm。定子铁芯21的外径例如被设为250.0mm。定子铁芯21的内径例如被设为165.0mm。转子铁芯31的外径例如被设为163.0mm。转子铁芯31的内径例如被设为30.0mm。但是，这些值仅为一例，定子铁芯21的层叠厚度、外径或内径、以及转子铁芯31的层叠厚度、外径或内径不仅仅限于这些值。在此，定子铁芯21的内径以定子铁芯21中的齿部23的前端部为基准。即，定子铁芯21的内径为内切于全部齿部23的前端部的虚拟圆的直径。
形成定子铁芯21及转子铁芯31的各电磁钢板40例如通过对如图4～图6所示的原材料1进行冲裁加工等来形成。原材料1是作为电磁钢板40的母材的钢板(电磁钢板)。作为原材料1，例如可举出带状的钢板或切割板等。
在层叠铁芯的说明的中途，但针对该原材料1进行说明。另外，在本说明书中，有时会将作为电磁钢板40的母材的带状的钢板称为原材料1。有时会将对原材料1进行冲裁加工，制成被用于层叠铁芯的形状的钢板称为电磁钢板40。
(原材料1)
原材料1例如在被卷绕成图7所示的钢卷1A的状态下被处理。在本实施方式中，作为原材料1，采用了无取向电磁钢板。作为无取向电磁钢板，能够采用JIS C 2552：2014的无取向电磁钢带。然而，作为原材料1，也可以不采用无取向电磁钢板，而是采用取向电磁钢板。作为该情况下的取向电磁钢板，能够采用JIS C 2553：2019的取向电磁钢带。此外，能够采用JIS C 2558：2015的无取向薄电磁钢带或取向薄电磁钢带。
原材料1的平均板厚t0的上下限值也考虑到原材料1被用作电磁钢板40的情况，例如被如下地设定。
随着原材料1变薄，原材料1的制造成本会增加。因此，考虑到制造成本，原材料1的平均板厚t0的下限值为0.10mm，优选的是，为0.15mm，更优选的是，为0.18mm。
另一方面，当原材料1过厚时，制造成本会变得良好，但在原材料1被用作电磁钢板40的情况下，涡流损耗会増加，铁芯铁损会劣化。因此，考虑到铁芯铁损和制造成本，原材料1的平均板厚t0的上限值为0.65mm，优选的是，为0.35mm，更优选的是，为0.30mm。
作为满足原材料1的平均板厚t0的上述范围的情况，可例示0.20mm。
另外，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，也包含绝缘被膜3的厚度。此外，原材料1的平均板厚t0的测定方法例如根据以下的测定方法。例如，在原材料1被卷绕为钢卷1A的形状的情况下，将原材料1中的至少一部分拆开为平板形状。在被拆开为平板形状的原材料1中，选定原材料1的长度方向的预定的位置(例如，从原材料1的长度方向的端缘离开原材料1的全长的10％量的长度的位置)。在该选定的位置处，将原材料1沿其宽度方向划分为5个区域。在作为这5个区域的分界的4处，对原材料1的板厚进行测定。能够将4处的板厚的平均值作为原材料1的平均板厚t0。
针对该原材料1的平均板厚t0的上下限值当然也能够采用为作为电磁钢板40的平均板厚t0的上下限值。另外，电磁钢板40的平均板厚t0的测定方法例如根据以下的测定方法。例如，沿周向隔开同等的间隔地，在4处(即，每隔以中心轴线O为中心的90度地)对层叠铁芯的层叠厚度进行测定。将测定的4处层叠厚度分别除以被层叠的电磁钢板40的张数，算出1张相当的板厚。能够将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所示，原材料1包括母材钢板2和绝缘被膜3。原材料1中，带状的母材钢板2的两面被绝缘被膜3覆盖。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，层叠有绝缘被膜3，该绝缘被膜3比母材钢板2更薄。
关于母材钢板2的化学组成，如以下以质量％单位所示，以质量％计，含有2.5％～4.5％的Si。另外，能够通过将化学组成设为该范围，从而将原材料1(电磁钢板40)的屈服强度例如设定为380MPa以上540MPa以下。
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被用作电磁钢板40时，绝缘被膜3会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具备接合能力，将在层叠方向上相邻的电磁钢板40接合。绝缘被膜3既可以为单层构成，也可以为多层构成。更具体而言，例如，绝缘被膜3既可以为兼具绝缘性能与接合能力的单层构成，也可以为包含绝缘性能优异的下层绝缘被膜、以及接合性能优异的上层绝缘被膜的多层构成。
关于绝缘被膜3是否具有接合能力，例如能够用以下的方法来确认。从电磁钢板40切出2张宽度30mm×长度60mm的长方形的电磁钢板，使彼此的宽度30mm×长度10mm的前端部分彼此重合，以钢板温度180℃、压力10MPa、加压时间1小时进行接合，制作样品。然后，设气氛温度25℃，拉伸速度3mm/分，对样品的剪断拉伸强度进行测定，将除以接合面积得到的数值作为接合强度(MPa)。当得到的接合强度为2.5MPa以上时，能够判定为绝缘被膜3具备接合能力。
在本实施方式中，绝缘被膜3遍及整个表面地、无间隙地覆盖母材钢板2的两面。然而，也可以是，在可确保前述的绝缘性能或接合能力的范围内，绝缘被膜3的一部分层并非无间隙地覆盖母材钢板2的两面。换言之，也可以是，绝缘被膜3的一部分层被间断地设置于母材钢板2的表面。但是，为了确保绝缘性能，母材钢板2的两面需要被绝缘被膜3覆盖，使得整个表面不露出。具体而言，在绝缘被膜3不具有绝缘性能优异的下层绝缘被膜，而为兼具绝缘性能与接合能力的单层构成的情况下，绝缘被膜3需要被遍及母材钢板2的整个表面地、无间隙地形成。与此不同，在绝缘被膜3为包含绝缘性能优异的下层绝缘被膜、以及接合能力优异的上层绝缘被膜的多层构成的情况下，除了将下层绝缘被膜与上层绝缘被膜这两者遍及母材钢板2的整个表面地、无间隙形成之外，遍及母材钢板的整个表面地、无间隙地形成下层绝缘被膜，并间断地设置上层绝缘被膜也能够兼顾绝缘性能与接合能力。
作为形成下层绝缘被膜的涂布组合物，并不被特别地限定，例如能够使用含铬酸处理剂、含磷酸盐处理剂等一般的处理剂。
具备接合能力的绝缘被膜在母材钢板上涂布有后述的电磁钢板用涂布组合物。具备接合能力的绝缘被膜例如为兼具绝缘性能与接合能力的单层构成的绝缘被膜或被设置在下层绝缘被膜上的上层绝缘被膜。具备接合能力的绝缘被膜在层叠铁芯制造时的加热压接前，为未固化状态或半固化状态(B阶段)，通过加热压接时的加热，固化反应进行，表现出接合能力。
绝缘被膜3满足以下3个条件(1)～(3)的其中一个以上。
条件(1)：25～100℃的温度范围的对数衰减率为0.3以下。
条件(2)：对数衰减率的峰值温度T1(℃)与固化开始温度T2(℃)之差(T1－T2)小于80℃，且峰值温度的对数衰减率(△1)与固化开始温度的对数衰减率(△2)之差(△1－△2)为0.1以上。另外，峰值温度T1与接合能力优异的绝缘被膜的玻璃化转变温度对应，在为多层构成的情况下，也几乎不受到下层绝缘被膜的影响。
条件(3)：200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下。
条件(1)～(3)的对数衰减率按照ISO12013－2，通过使用了圆筒边缘(cylinderedge)的刚体振子的刚体振子试验，以升温速度10℃/秒来测定。通过测定对数衰减率，能够对被膜的动态粘弹性进行评价。对数衰减率能够用市售的刚体振子型物性试验器，例如A&D制RPT－3000W来测定。对数衰减率的测定温度范围能够适当设定，例如能够设为室温(25℃)～300℃。
在基于刚体振子试验的测定中，被膜越软，对数衰减率就会越大。条件(1)对绝缘被膜3的玻璃区域所对应的25～100℃的温度范围中的特性进行限定。所谓“25～100℃的温度范围的对数衰减率为0.3以下”，意味着在25～100℃的温度范围中，对数衰减率始终为0.3以下。即，意味着25～100℃的温度范围中的对数衰减率的最大值△max(1)为0.3以下。
当在25～100℃的温度范围中对数衰减率为0.3以下时，该温度范围中的温度上升所导致的对数衰减率的变化会变小，伴随绝缘被膜3的软化的发粘难以发生。因此，电磁钢板40的冲裁时的操作性优异，此外，电磁钢板40的层叠精度会变高。此外，能够抑制由电磁钢板40的层叠精度的恶化引起的噪声或电磁钢板彼此的接合强度的降低。
25～100℃的温度范围的对数衰减率优选0.25以下，更优选的是，0.2以下。
在基于刚体振子试验的对数衰减率的测定中，在从玻璃区域起升温时观测到的峰值温度与被膜的玻璃化转变温度对应。条件(2)对与绝缘被膜3的橡胶区域对应的、从对数衰减率的峰值温度至固化开始温度为止的温度范围中的特性进行限定。当对数衰减率的峰值温度与固化开始温度之差(T1－T2)小于80℃，且峰值温度的对数衰减率与固化开始温度的对数衰减率之差(△1－△2)为0.1以上时，电磁钢板40彼此的加热压接时的绝缘被膜3的固化速度较快，难以发生固化不均。由此，在多个钢板间难以生成接合强度之差，在铁芯内难以发生刚性不均，因此运转时的噪声会被降低。
从绝缘被膜3的固化不均难以发生从而噪声降低效果较高这点出发，关于差(T1－T2)的上限值，优选的是，为75℃，更优选的是，为70℃。在容易抑制伴随急剧固化的绝缘被膜3的裂纹这点上，关于差(T1－T2)的下限值，优选的是，为30℃，更优选的是，为40℃。
从绝缘被膜3的固化不均难以发生从而噪声降低效果较高这点出发，关于差(△1－△2)的下限值，优选的是，为0.1，更优选的是，为0.2。在容易抑制绝缘被膜3的裂纹这点上，关于差(△1－△2)的上限值，优选的是，为0.5，更优选的是，为0.4。
另外，在因固化而显现出接合能力的绝缘被膜的情况下，在刚体振子试验中得到的温度－对数衰减率曲线中，在峰值温度以后的减少区域中，存在斜率的绝对值向零变小后再变大的特异点(拐点)。在本发明中，将该温度－对数衰减率曲线中的峰值温度以后的减少区域的拐点(对数衰减率转变为急剧减少的点)所对应的温度作为固化开始温度T2。
关于对数衰减率的峰值温度T1的下限值，优选的是，为100℃，更优选的是，为110℃。此外，关于对数衰减率的峰值温度T1的上限值，优选的是，为140℃，更优选的是，为130℃。
关于固化开始温度T2的下限值，优选的是，为160℃，更优选的是，为170℃。此外，关于固化开始温度T2的上限值，优选的是，为200℃，更优选的是，为190℃。
条件(3)对与绝缘被膜3的固化开始后的区域对应的、200～250℃的温度范围中的特性进行限定。所谓“200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下”，意味着在200～250℃的温度范围中，对数衰减率始终为0.9以下。即，意味着200～250℃的温度范围中的对数衰减率的最大值△max(2)为0.9以下。
在200～250℃的温度范围中，当对数衰减率为0.9以下时，固化后的绝缘被膜3较硬，即使使绝缘被膜3的板厚变薄电磁钢板40彼此也被以较高的接合强度接合。因此，能够兼顾铁芯的占空系数与电磁钢板40彼此的接合强度。
200～250℃的温度范围的对数衰减率优选0.85以下，更优选的是，0.80以下。
对数衰减率能够通过用于绝缘被膜3的形成的电磁钢板用涂布组合物的种类、电磁钢板用涂布组合物向母材钢板的烧结条件(温度、时间等)等来控制。例如，具有越是使烧结温度变高，对数衰减率就越低的倾向。具有越是使烧结时间变长，对数衰减率就越低的倾向。
作为电磁钢板用涂布组合物，并不被特别地限定，例如可举出含有环氧树脂和环氧树脂固化剂的组合物。即，作为具备接合能力的绝缘被膜，作为一例，可举出含有环氧树脂和环氧树脂固化剂的膜。
作为环氧树脂，能够使用一般的环氧树脂，具体而言，只要为一个分子中具有2个以上环氧基的环氧树脂，就能够无特别限制地使用。作为这种环氧树脂，例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛型环氧树脂、甲酚酚醛型环氧树脂、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、异氰尿酸酯型环氧树脂、丙烯酸改性环氧树脂(环氧丙烯酸酯)、含磷环氧树脂、以及它们的卤化物(溴化环氧树脂等)或氢化物等。作为环氧树脂，既可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
电磁钢板用涂布组合物也可以含有丙烯酸树脂。
作为丙烯酸树脂，并不被特别地限定。作为丙烯酸树脂所使用的单体，例如可例示丙烯酸、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、n－(甲基)丙烯酸正丁酯、异(甲基)丙烯酸正丁酯、(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、以及(甲基)丙烯酸羟丙基酯等(甲基)丙烯酸酯。另外，所谓(甲基)丙烯酸酯，意味着丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。作为丙烯酸树脂，既可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
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位。作为其他单体，例如可举出乙烯、丙烯、苯乙烯等。作为其他单体，既可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
在使用丙烯酸树脂的情况下，也可以作为使丙烯酸树脂接枝于环氧树脂得到的丙烯酸改性环氧树脂来使用。也可以是，在电磁钢板用涂布组合物中，作为形成丙烯酸树脂的单体而被包含。
作为环氧树脂固化剂，能够使用具有潜在性的加热固化型的环氧树脂固化剂，例如可举出芳香族多胺、酸酐、苯酚系固化剂、双氰胺、三氟化硼－胺络合物、有机酰肼等。作为芳香族多胺，例如可举出间苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯基砜等。作为苯酚系固化剂，例如可举出苯酚酚醛树脂、甲酚酚醛树脂、双酚酚醛树脂、三嗪改性苯酚酚醛树脂、苯酚甲阶酚醛树脂等。其中，作为环氧树脂固化剂，优选苯酚系固化剂，更优选的是，苯酚甲阶酚醛树脂。作为环氧树脂固化剂，既可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
电磁钢板用涂布组合物中的环氧树脂固化剂的含量相对于环氧树脂100质量份，优选5～35质量份，更优选的是，10～30质量份。
也可以是，电磁钢板用涂布组合物配合有固化促进剂(固化催化剂)、乳化剂、消泡剂等添加剂。作为添加剂，既可以仅使用1种，也可以并用2种以上。
绝缘被膜3例如能够通过将电磁钢板用涂布组合物涂布于母材钢板的表面并进行干燥、烧结来形成。
关于烧结时的到达温度的下限值，优选的是，为120℃，更优选的是，为130℃，进一步优选的是，为150℃。关于烧结时的到达温度的上限值，优选的是，为200℃，更优选的是，为190℃，进一步优选的是，为160℃。
关于烧结时间的下限值，优选的是，为20秒，更优选的是，为30秒。关于烧结时间的上限值，优选的是，为70秒，更优选的是，为60秒。
优选的是，在将绝缘被膜3的玻璃化转变温度记为Tg时，烧结温度为Tg+20℃～Tg+50℃的范围。只要烧结温度为Tg+20℃～Tg+50℃的范围，就能够将绝缘被膜3的25～100℃的温度范围的对数衰减率设为0.3以下。
优选的是，将烧结时的升温速度设为5℃/s～20℃/s。通过将升温速度设为5℃/s～20℃/s，能够将绝缘被膜3的25～100℃的温度范围的对数衰减率设为0.3以下。
也考虑到原材料1被用作电磁钢板40的情况，绝缘被膜3的平均厚度t1的上下限值例如被如下地设定。
在原材料1被用作电磁钢板40的情况下，对绝缘被膜3的平均厚度t1(电磁钢板40(原材料1)每单面的厚度)进行调整，以能够确保被相互层叠的电磁钢板40间的绝缘性能及接合能力。
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)的厚度)例如能够设为1.5μm以上8.0μm以下。
在多层构成的绝缘被膜3的情况下，下层绝缘被膜的平均厚度例如能够设为0.3μm以上1.2μm以下，优选的是0.7μm以上0.9μm以下。上层绝缘被膜的平均厚度例如能够设为1.5μm以上8.0μm以下。
另外，关于原材料1中的绝缘被膜3的平均厚度t1的测定方法，能够以与原材料1的平均板厚t0同样的考虑方法，求得多处绝缘被膜3的厚度，并作为它们的厚度的平均值来求得。
针对该原材料1中的绝缘被膜3的平均厚度t1的上下限值当然也能够采用为电磁钢板40中的绝缘被膜3的平均厚度t1的上下限值。另外，电磁钢板40中的绝缘被膜3的平均厚度t1的测定方法例如根据以下的测定方法。例如，选定形成层叠铁芯的多个电磁钢板中的、位于层叠方向最外侧的电磁钢板40(表面在层叠方向上露出的电磁钢板40)。在选定的电磁钢板40的表面中，选定径向的预定位置(例如，电磁钢板40中的内周缘与外周缘的正中间(中央)的位置)。在选定的位置处，在沿周向隔开同等的间隔地，在4处(即，每隔以中心轴线O为中心的90度地)对电磁钢板40的绝缘被膜3的厚度进行测定。能够将测定的4处厚度的平均值作为绝缘被膜3的平均厚度t1。
另外，像这样，在位于层叠方向的最外侧的电磁钢板40中对绝缘被膜3的平均厚度t1进行测定的理由是：以绝缘被膜3的厚度在沿着电磁钢板40的层叠方向的层叠位置处几乎不会变化的方式装入绝缘被膜3。
通过对如上的原材料1进行冲裁加工，从而制造电磁钢板40，并通过电磁钢板40来制造接合铁芯(定子铁芯21及转子铁芯31)。
(层叠铁芯的层叠方法)
以下，回到层叠铁芯的说明。形成定子铁芯21的多个电磁钢板40如图3所示，夹着绝缘被膜3而被层叠。
在层叠方向上相邻的电磁钢板40被绝缘被膜3遍及整个表面地接合。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)遍及整个表面地成为接合区域41a。但是，在层叠方向上相邻的电磁钢板40也可以不遍及整个表面地被接合。换言之，也可以是，在电磁钢板40的第1面中，接合区域41a与非接合区域(未图示)混合存在。
在本实施方式中，形成转子铁芯31的多个电磁钢板由图1所示的铆接部42(销钉)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固定的层叠结构。
此外，也可以是，定子铁芯21及转子铁芯31等层叠铁芯通过所谓的旋转堆叠来形成。
(层叠铁芯的制造方法)
所述定子铁芯21例如用图7所示的制造装置100来制造。以下，在对制造方法进行说明时，首先，针对层叠铁芯的制造装置100(以下，简称为制造装置100)进行说明。
在制造装置100中，从钢卷1A(带钢)向箭头F方向送出原材料1，并通过被配置于各工作台的模具进行多次冲裁，逐渐形成为电磁钢板40的形状。然后，将冲裁后的电磁钢板40层叠，一边使其升温一边进行加压。结果，通过绝缘被膜3使在层叠方向上相邻的电磁钢板40接合(即，使绝缘被膜3中的位于接合区域41a的部分发挥接合能力)，接合完成。
如图7所示，制造装置100包括多级冲裁站110。冲裁站110既可以为两级，也可以为三级以上。各级的冲裁站110包括：凹模111，其被配置于原材料1的下方；以及凸模112，其被配置于原材料1的上方。
制造装置100还在比最下游的冲裁站110靠下游位置处包括层叠站140。该层叠站140包括加热装置141、外周冲裁凹模142、绝热构件143、外周冲裁凸模144、以及弹簧145。
加热装置141、外周冲裁凹模142、绝热构件143被配置在原材料1的下方。另一方面，外周冲裁凸模144及弹簧145被配置在原材料1的上方。另外，附图标记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，从钢卷1A沿图7的箭头F方向依次送出原材料1。然后，针对该原材料1，依次进行多级冲裁站110中的冲裁加工。通过这些冲裁加工，在原材料1上，得到图3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，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，原材料1被向层叠站140送出，由外周冲裁凸模144冲裁，并被高精度地层叠。在该层叠时，电磁钢板40因弹簧145而受到恒定的加压力。通过依次重复以上说明的那样的、冲裁工序、层叠工序，能够将预定张数的电磁钢板40重叠。进而，以这种方式使电磁钢板40重叠而形成的层叠铁芯被加热装置141例如加热到温度200℃。通过该加热，相邻的电磁钢板40的绝缘被膜3彼此被接合。
另外，也可以是，加热装置141不被配置于外周冲裁凹模142。即，也可以是，在使外周冲裁凹模142中层叠的电磁钢板40接合前，将其取出到外周冲裁凹模142外。在该情况下，在外周冲裁凹模142中，也可以没有绝热构件143。进而，在该情况下，也可以是，在将被重叠的接合前的电磁钢板40以未图示的夹具从层叠方向的两侧夹住并保持后，进行输送或加热。
通过以上的各工序，定子铁芯21完成。
如以上说明的那样，在本发明中，具备电磁钢板的接合能力的绝缘被膜满足条件(1)～(3)的其中1个以上。根据条件(1)，电磁钢板的冲裁时的操作性及层叠精度会提高，此外，也会因层叠精度提高而得到噪声降低及电磁钢板彼此的接合强度提高这样的效果。根据条件(2)，可得到固化不均的抑制所带来的噪声降低效果。根据条件(3)，能够兼顾占空系数与电磁钢板彼此的接合强度。当全部满足条件(1)～(3)时，可得到如下的层叠铁芯：电磁钢板的冲裁时的操作性、电磁钢板的层叠精度、噪声降低、占空系数、电磁钢板彼此的接合强度这些铁芯性能均提高。
另外，本发明的技术范围并不被限定于所述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内加以各种变更。
定子铁芯的形状并不被限定于所述实施方式中示出的形态。具体而言，能够根据所期望的旋转电机的特性来任意地设计定子铁芯的外径及内径的尺寸、层叠厚度、槽数、齿部的周向和径向的尺寸比例、齿部和铁芯背部的径向的尺寸比例等。
在所述实施方式中的转子中，2个1组的永磁铁32形成1个磁极，但本发明不限于此。例如，既可以是，1个永磁铁32形成1个磁极，也可以是，3个以上的永磁铁32形成1个磁极。
在所述实施方式中，作为旋转电机，举永磁铁励磁型电动机为一例进行了说明，但旋转电机的结构如以下例示的那样，不限于此，进一步地，也能够采用以下未例示的各种公知的结构。
在所述实施方式中，作为旋转电机，举永磁铁励磁型电动机为一例进行了说明，但本发明不限于此。例如，旋转电机也可以是磁阻型电动机或电磁铁励磁型电动机(绕组励磁型电动机)。
在所述实施方式中，作为交流电动机，举同步电动机为一例进行了说明，但本发明不限于此。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，举交流电动机为一例进行了说明，但本发明不限于此。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，举电动机为一例进行了说明，但本发明不限于此。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铁芯适用于定子铁芯的情况，但也能够适用于转子铁芯。
也能够取代旋转电机，而将层叠铁芯采用于变压器。在该情况下，作为电磁钢板，优选不采用无取向电磁钢板，而是采用取向电磁钢板。
此外，能够适当地在不脱离本发明的主旨的范围内，将所述实施方式中的构成要素置换为周知的构成要素，此外，也可以将所述的变形例适当组合。
【实施例】
以下，通过实施例来具体地对本发明进行说明，但本发明不被以下的记载限定。
[刚体振子试验]
从各例中制造的电磁钢带中切出纵50mm、横20mm的试验片。针对所述试验片的绝缘被膜，按照ISO12013－2，实施基于圆筒边缘的刚体振子的刚体振子试验，得到温度－对数衰减率曲线。作为刚体振子型物理性能测试机，使用了A&D制RPT－3000W。升温速度设为10℃/秒，测定温度范围设为25～300℃。
[冲裁时的操作性]
从各例中制造的电磁钢带中，以图3例示的形状冲裁出10张外径250.0mm、内径165.0mm的电磁钢板，并按照以下的评价基准对操作性进行了评价。
(评价基准)
A：不发生伴随绝缘被膜的软化的发粘，冲裁容易，层叠精度也较高。
B：发生伴随绝缘被膜的软化的发粘，冲裁困难，层叠精度也较差。
[层叠精度]
将在上述[冲裁时的操作性]的试验中制造的电磁钢板层叠130张，以钢板温度200℃、压力10MPa、加压时间1小时进行接合，制作出层叠铁芯。针对得到的层叠铁芯，沿宽度方向对10处层叠板厚进行测定，根据其平均偏差对层叠精度进行了评价。将层叠板厚的平均偏差相对于1张电磁钢板的板厚小于1/2的情况记为“优良”，将1/2以上且小于1的情况下记为“可”，将为1以上的情况记为“不良”。
[撞击声测试(噪声评价)]
将上述[冲裁时的操作性]的试验中制造的电磁钢板层叠130张，以钢板温度200℃、压力10MPa、加压时间1小时进行接合，制作出层叠铁芯(定子铁芯)。
通过冲击锤沿半径方向对定子铁芯的铁芯背部的外周端部进行励振，将相对于该励振源沿轴向为180°的方向上的齿部的前端和铁芯背部的中央部作为测定点，进行了噪声振动的模态分析。此外，针对通过冲击锤沿轴向对铁芯背部的半径方向的中央部进行励振的情况，也将相对于该励振源沿轴向为180°的方向上的齿部的前端和铁芯背部的中央部作为测定点，进行了噪声振动的模态分析。评价按照以下的基准进行。数值越小，就意味着越是能够抑制噪声。在下述评价中，将1～4记为合格，将5记为不合格。另外，记为“－”的，表示未被测定。
1：仅检测到1个～2个振动峰值。
2：检测到数个振动峰值。
3：根据励振方向，检测到10个以上的振动峰值。
4：有主峰，但检测到10个以上的振动峰值。
5：无主峰，检测到10个以上的振动峰值。
[占空系数]
将上述[冲裁时的操作性]的试验中制造的电磁钢板层叠130张，以钢板温度200℃、压力10MPa、加压时间1小时进行接合，制作出层叠铁芯。针对得到的层叠铁芯，根据下述式子，算出了占空系数(％)。
占空系数(％)＝M/(D·h·S)×100
其中，M表示层叠铁芯的质量(kg)，D表示母材钢板的密度(kg/m3)，h表示层叠铁芯的平均高度(m)，S表示俯视下的电磁钢板的面积(m2)。电磁钢板的面积S通过以下方式求得：通过扫描仪，将层叠前的电磁钢板作为图像导入，并进行图像分析
[接合强度]
从各例中制造的电磁钢带中，切出2张宽度30mm×长度60mm的长方形的电磁钢板，使彼此的宽度30mm×长度10mm的前端部分彼此重合，以钢板温度180℃、压力10MPa、加压时间1小时进行接合，制作出样品。设气氛温度25℃，拉伸速度3mm/分，对剪断拉伸强度进行测定，并将除以接合面积得到的数值作为接合强度(MPa)。将接合强度为2.5MPa以上记为合格。
[例1]
作为母材钢板，使用了以质量％计，Si：3.0％，Mn：0.2％，Al：0.5％，剩余部分由Fe及杂质构成的板厚0.25mm，宽度300mm的带状的无取向电磁钢板。对于母材钢板的表面，用非铬系的基底处理剂，以涂布量为1.0g/m2的方式实施基底处理，形成了下层绝缘被膜。
将液状的双酚F型环氧树脂100质量份与作为环氧树脂固化剂的液状的甲阶酚醛树脂的25质量份混合，制备出电磁钢板用涂布组合物。以涂布量为1.0g/m2的方式，将得到的电磁钢板用涂布组合物涂布在所述下层绝缘被膜上，以升温速度10℃/min将温度提高到160℃，然后，以160℃烧结60秒，形成上层绝缘被膜，并得到电磁钢带。针对形成的多层构成的绝缘被膜，将通过刚体振子试验测定对数衰减率的结果在图8中示出。
[例2～9]
除了如表1所示地改变了烧结时的升温速度、烧结温度(烧结时的到达温度)以外，与例1同样地，得到了电磁钢带。
将各例中的制造时的电磁钢板用涂布组合物的烧结温度、对绝缘被膜的刚体振子试验的测定结果及评价结果在表1中示出。另外，在表1中，“差(T1－T2)”表示对数衰减率的峰值温度(T1)与固化开始温度(T2)之差(℃)。表1中的烧结温度与Tg之差(℃)中的Tg为峰值温度(T1)(℃)。“差(△1－△2)”表示峰值温度的对数衰减率(△1)与固化开始温度的对数衰减率(△2)之差。△max(1)意味着25～100℃的温度范围中的对数衰减率的最大值。△max(2)意味着200～250℃的温度范围中的对数衰减率的最大值。
【表1】
Figure BDA0003875915760000191
将接合强度为2.5MPa以上记为合格。如表1所示，△max(1)为0.3以下的例1、2与△max(1)超过0.3的例3相比，电磁钢板的冲裁时的操作性优异，层叠精度高，此外，层叠铁芯的噪声被降低，电磁钢板彼此的接合强度也较高。此外，△max(2)为0.9以下的例1、2与△max(2)超过0.9的例3相比，在层叠铁芯的占空系数及电磁钢板彼此的接合强度这点上，铁芯性能提高。关于△max(1)为0.3以下的例4，冲裁时的操作性优异，接合强度优异。关于△max(2)为0.9以下的例5，占空系数及接合强度优异。差(T1-T2)小于80℃，差(ΔT1-Δ2)为0.1以上，且△max(2)为0.9以下的例6的撞击声测试、占空系数、接合强度优异。△max(1)为0.3以下，差(T1-T2)小于80℃，差(ΔT1-Δ2)为0.1以上的例7的层叠精度、撞击声测试、接合强度优异。升温速度为3℃/s的例8不满足本发明的任意一个要件，接合强度也不满足2.5MPa。升温速度为25℃/s的例9不满足本发明的任意一个要件，接合强度也不满足2.5MPa。
工业可利用性
根据本发明，能够制造在电磁钢板的冲裁时的操作性和层叠精度的提高、固化不均的抑制所带来的噪声降低、占空系数与接合强度的兼顾这些各观点中的1个以上的方面提高铁芯性能的层叠铁芯。因此，工业可利用性较大。
附图标记说明
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。

Claims (8)

1.一种电磁钢板，其母材钢板的其中一个或两个表面中的至少一部分被具有接合能力的绝缘被膜覆盖；
所述绝缘被膜的25～100℃的温度范围的对数衰减率为0.3以下。
2.如权利要求1所述的电磁钢板，其中，
所述绝缘被膜的对数衰减率的峰值温度与固化开始温度之差小于80℃，且所述峰值温度的对数衰减率与所述固化开始温度的对数衰减率之差为0.1以上。
3.如权利要求1或2所述的电磁钢板，其中，
所述绝缘被膜的200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下。
4.一种电磁钢板，其母材钢板的其中一个或两个表面中的至少一部分被具有接合能力的绝缘被膜覆盖；
所述绝缘被膜的对数衰减率的峰值温度与固化开始温度之差小于80℃，且所述峰值温度的对数衰减率与所述固化开始温度的对数衰减率之差为0.1以上。
5.如权利要求4所述的电磁钢板，其中，
所述绝缘被膜的200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下。
6.一种电磁钢板，其母材钢板的其中一个或两个表面中的至少一部分被具有接合能力的绝缘被膜覆盖；
所述绝缘被膜的200～250℃的温度范围的对数衰减率为0.9以下。
7.一种层叠铁芯，其中，
如权利要求1～6的任意一项所述的电磁钢板被层叠有多层，并被相互接合。
8.一种旋转电机，其包括如权利要求7所述的层叠铁芯。
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