JP2002246238A - 磁気特性に優れた電気機器用積層鉄芯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モールドするモーター、モールドトランスや
ダイレクトイグニッションのコアに最適な密着性に優
れ、モールドした状態での磁気特性に優れた積層鉄芯を
提供する。 【解決手段】 積層鉄芯の表面に、有機樹脂を主成分と
する臨界表面張力が２２〜３５ｍＮ／ｍの被膜を０．５
〜１００μｍ形成した、鉄損に優れた積層鉄芯。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モールドされたモ
ーター、モールドトランスやダイレクトイグニッション
などの樹脂モールドコアに適した積層鉄芯に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギーの観点から各種電気
機器の効率向上が求められている。電機機器の効率は各
種要因に影響されるが、モーターやトランスの積層鉄芯
で発生する損失である鉄損は比較的大きな比重を占めて
おり、従って、最近ではより鉄損の少ない電磁鋼板が積
層鉄芯に使用される場合が増加している。一方、小型電
機機器に対しては小型化、メンテナンスフリー化の要求
も強く、積層鉄芯を金型にセットして溶融した有機樹脂
を流し込み、一体成型するいわゆるモールドトランスが
実用化されている。

【０００３】モーターについては騒音や振動を抑制する
効果も期待できることから、特にモーターのステーター
をモールドする場合が増加している。また、自動車用電
装品についても二酸化炭素削減要求から各種効率向上の
取組みが為されており、その中の一つとして内燃機関の
点火装置の高圧電流発生部をプラグ近傍に設置する、い
わゆるダイレクトイグニッションがある。

【０００４】従来、イグニッションはエンジンシャフト
に付随して設置された発電機を利用し、高圧電流発生装
置で電流を昇圧した後、各プラグまで高圧電流を通電し
ていたが、ダイレクトイグニッションでは高圧電流発生
部をプラグ直前に設置することにより、高圧電流の通電
距離を短くして省エネルギー化を図るものである。そこ
で、電圧変換、即ちトランスとしての磁気特性は従来と
同等以上の機能が要求されることから、その鉄芯材料と
しては磁気特性に優れた方向性電磁鋼板が使用されてい
る。

【０００５】閉磁路型では、通常の電源トランス形状に
積層鉄芯を組み合わせ巻き線後にモールドし、開放磁路
型のいわゆるペンシルタイプでは、シールドと中心電極
の間に樹脂を流し込んでモールドし一体化されている。
モールドされたモーターやモールドトランス、ダイレク
トイグニッションのいずれの電機機器においても、積層
鉄芯を樹脂モールドすることにより成形加工されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが樹脂モールド
した場合には、モールドする有機樹脂が積層鉄芯に使用
されている電磁鋼板に圧縮応力を付与していると推定さ
れ、電磁鋼板に張力を付与すると磁性向上効果が見られ
るのと反対に、鋼板に圧縮応力を付与した場合には磁性
が劣化することが知られている。特に、近年よく使用さ
れる磁気特性に優れた高級電磁鋼板ほど、圧縮応力によ
り鉄損が劣化し易い傾向にある。

【０００７】通常、樹脂モールドする場合、電磁鋼板を
所定の形状に加工した後に積層して積層鉄芯とした後、
モールド金型にセットし、有機樹脂を加熱溶融して流動
性を持たせてからモールド金型に圧入したり流し込んだ
りして一体化する。一般に、モールドに使用する有機樹
脂は、冷却中に収縮してモールド金型から離れると外形
不良になることから、鋼板よりも若干膨張する必要があ
った。このとき、有機樹脂の硬化収縮や鋼板との熱膨張
係数差により、積層鉄芯には圧縮応力が付与される問題
があった。

【０００８】このような問題を解決する手段として、モ
ールド樹脂と積層鉄芯の間にフィルムを挟み込んだり、
あらかじめ積層鉄芯の表面に離型剤を塗布する方法が考
えられる。しかし、フィルムを挿入する場合ではモール
ド樹脂を圧入する際にフィルムが折れ曲がったりして積
層鉄芯表面から剥れたり、フィルムと鉄芯の間に樹脂が
入り込んだりしてモールド樹脂と積層鉄芯の分離がうま
くいかない問題があり、また積層鉄芯に離型剤を塗布す
る方法では、積層鉄芯とモールド樹脂を十分に分離でき
ないと言った問題点があった。

【０００９】本発明者らは鋭意検討した結果、あらかじ
め積層鉄芯表面に特定の臨界表面張力を有する有機樹脂
を塗布しておくことにより、積層鉄芯とモールド樹脂と
の間で分離できるだけでなく、モールド樹脂を塗布する
までの製造工程において樹脂の密着性が良好で、ガイド
レールなどに擦れても樹脂が剥離したりしないように
し、作業性が良好で、かつ積層鉄芯の特性劣化を防止す
る方法を創案した。

【００１０】ところで、特開平５−１７７７６６号公報
には、家電、建材、鋼製家具、自動車などに利用される
ことを目的として、外面にフッ素を含む樹脂層を有し、
その表面の水滴接触角が６０度未満にすることにより、
耐候性、耐汚れ性に優れた樹脂被覆金属材についての技
術が開示されている。しかし、上記公報ではモールドト
ランスのコアやダイレクトイグニッションの積層鉄芯に
使用された場合の磁性については何ら開示や示唆がな
く、また、本発明で解決される積層鉄芯の鉄損改善につ
いても何ら示唆するものがない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記に鑑み、本発明は以
下の構成を要旨とする。 （１）積層鉄芯の表面に有機樹脂を主成分とする臨界表
面張力が２２〜３５ｍＮ／ｍの被膜を０．５〜５００μ
ｍ形成したことを特徴とする、発粉が無く密着性に優
れ、かつモールドした際に磁気特性の優れた積層鉄芯。 （２）有機樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、フ
ッ素樹脂、シリコン樹脂の１種又は２種以上の混合物あ
るいは化合物を主成分とすることを特徴とする前記
（１）記載の発粉が無く密着性に優れ、かつモールドし
た際に磁気特性の優れた積層鉄芯。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を詳細に説明
する。本発明は、モーター用積層鉄芯やトランス用積層
鉄芯に代表される一般的な積層鉄芯に適用される。

【００１３】本発明で使用する有機樹脂としては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、シリコン樹脂
の１種又は２種以上の混合物あるいは化合物が用いられ
る。ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレンでも高
密度ポリエチレンでもどちらでもよい。フッ素樹脂の具
体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフ
ルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合体、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピ
レン共重合体、テトラフルオロエチレンエチレン共重合
体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニ
リデン、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピ
レンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ク
ロロトリフルオロエチレンエチレン共重合体、ポリビニ
ルフルオライドなどである。

【００１４】以上の各有機樹脂を単独で用いても良い
が、それらの混合、あるいは変性して化合物としてから
使用することにより、さらに作業性の向上などが見込ま
れる。特に、フッ素樹脂を用いる場合には、フッ素樹脂
単独では濡れ性が悪く、電磁鋼板で一般的に使用される
りん酸塩系絶縁被膜やクロム酸塩系絶縁被膜上に塗布し
にくい。そのような場合には、適宜界面活性剤や密着性
の良好な樹脂を添加することは何ら問題ではない。ま
た、シランカップリング剤やりん酸塩系絶縁被膜やクロ
ム酸塩系絶縁被膜にプラズマ処理するといった密着性向
上処理を施しても構わない。

【００１５】本発明では、上記有機樹脂の１種又は２種
以上の混合物あるいは化合物を主成分とする有機樹脂を
０．５〜５００μｍの厚みになるようコーティングす
る。０．５μｍ未満では本発明の効果が発現しないため
であり、５００μｍ超では、モールドするまでに発粉し
易くなるためと使用する有機樹脂が多く、コスト的に不
利であるためである。

【００１６】本発明では、上記有機樹脂の範囲から選択
されたものであっても、臨界表面張力が２２〜３５ｍＮ
／ｍの範囲にする必要が有る。２２ｍＮ／ｍ未満では、
通常積層鉄芯に使用されているりん酸塩系絶縁被膜やク
ロム酸塩系絶縁被膜を持つ鋼板表面への塗布が事実上不
可能であり、３５ｍＮ／ｍ超ではモールド樹脂との接着
性が高すぎて、応力が付与される可能性があるからであ
る。この２２〜３５ｍＮ／ｍの範囲に表面張力がある
と、モールド樹脂と本発明で使用する有機樹脂との間で
固着することが無く、積層鉄芯とモールド樹脂との間の
応力が緩和される。

【００１７】臨界表面張力は、物質の表面物性の１つ
で、本発明ではＪＩＳ Ｋ ６７６８に規定される方法
で測定されるぬれ張力の値を臨界表面張力とする。濡れ
張力すなわち臨界表面張力の値が大きいほど固体表面は
濡れやすい傾向を持っている。また、曲げ加工時の潤滑
性を高めるために、ポリエチレンワックスなどの微粒子
を有機樹脂に添加したり、酸化防止剤、レベリング剤や
光沢剤といった通常のコーティング添加剤を用いても良
い。

【００１８】電気機器の鉄芯は、そのままでは発錆した
りして特性が劣化することから、ワニス塗布や樹脂モー
ルドにより耐蝕性や耐熱性などの特性を持つことが要求
される。樹脂モールドすることにより、ワニスよりも格
段に耐蝕性を向上させたり、所定の外形を保持すること
により鉄芯の固定が容易になるなどの利点がある。従っ
て、モールド樹脂については成型時の流動性や形成後に
割れが生じたり、モールド金型から取り出し易いことな
どが要求され、従来は鉄芯の磁気特性に及ぼす影響はあ
まり研究されていない。

【００１９】本発明の詳細なメカニズムは明らかではな
いが、モールド樹脂は一般にエポキシ樹脂やポリエステ
ル樹脂などの密着性の非常に良好な有機樹脂が使用され
ており、通常は積層鉄芯との間で強固に密着して一体化
し、加熱硬化した際に積層鉄芯に使用される電磁鋼板と
の間の熱膨張差から、積層鉄芯との間に応力を生じて鉄
芯の磁気特性を劣化させる。

【００２０】本発明では、モールド樹脂と積層鉄芯との
間に応力が生じた場合、積層鉄芯表面に被覆した有機樹
脂とモールド樹脂との間で剥離することにより、応力が
電磁鋼板に伝播することが無く、磁気特性の劣化が防止
できると推定される。本発明は、モールドするモーター
コア、モールドトランス、あるいは有機樹脂を用いてモ
ールドするダイレクトイグニッションのコアやシールド
に適用することが可能である。

【００２１】

【実施例】鋼板表面にりん酸塩系絶縁被膜が形成された
０．３５ｍｍの方向性電磁鋼板を用いて、縦６６ｍｍ、
幅４０ｍｍ積高さ５０ｍｍのＥＩ型コアを作製し、表１
に示す有機樹脂を表中に示す方法で塗布した後、ポリエ
ステル系樹脂にシリカフィラーを添加したモールド用樹
脂を用いてモールドした。モールド時の加熱温度は１０
０℃で、１５０℃で後加熱を行い完全硬化させた。

【００２２】冷却後、１．５Ｔ，５０Ｈｚの条件でコア
鉄損を測定した結果と密着性の評価結果を表２に示す。
表２において、コア鉄損ａ）と密着性ｂ）の評価方法は
次の通りである。 ａ）：従来材と比較して１０％以上良好なものを◎、従
来材よりも５％以上良好なものを○、従来材との差が±
５％未満のものを△、５％以上劣化したものを×とし
た。 ｂ）：コアに塗布乾燥した後、１００ｇ重の荷重をかけ
ながら１０ｍｍφの鋼球で擦り、鋼球ｎ付着する樹脂量
で評価し、付着の認められないものを○、若干付着する
ものを△、付着の激しいものを×とした。 表２から明らかな如く、本発明実施例によれば、密着性
が良好でコア鉄損が向上する効果が得られている。なお
上記実施例では、有機樹脂塗布後モールド工程までの発
粉は全く認められなかった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明により、モールドするモーター、
モールドトランスのコアやダイレクトイグニッションの
積層鉄芯に最適な、密着性が良好で磁気特性の劣化を防
止した積層鉄芯を製造することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小菅 健司 姫路市広畑区富士町１番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鐵所内 Ｆターム(参考） 5E041 AA02 BC05 BC08 CA01 HB14 NN05 5E062 AC01 AC06 5H002 AA09 AC07 5H604 BB01 CC05 DA14 DB01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層鉄芯表面に有機樹脂を主成分とする
   臨界表面張力が２２〜３５ｍＮ／ｍの被膜を０．５〜５
   ００μｍ形成したことを特徴とする、発粉が無く密着性
   に優れ、かつモールドした際に磁気特性の優れた電気機
   器用積層鉄芯。
2. 【請求項２】 有機樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピ
   レン、フッ素樹脂、シリコン樹脂の１種又は２種以上の
   混合物あるいは化合物を主成分とすることを特徴とする
   請求項１記載の発粉が無く密着性に優れ、かつモールド
   した際に磁気特性の優れた電気機器用積層鉄芯。