JP2023017058A - ステータ用接着積層コア - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁被膜の剥離防止、及び、接着部が電磁鋼板に与える応力による磁気特性低下の抑制を両立できるステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機との提供を課題とする。【解決手段】表面にリン酸塩系の絶縁被膜を有してかつ同軸に重ね合わされた複数の電磁鋼板と、前記各電磁鋼板間に設けられた接着部と、を備えるステータ用接着積層コアであって、前記絶縁被膜の平均厚みが０．３μｍ～１．２μｍであり、前記接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍであり、前記絶縁被膜の平均厚みを単位μｍでｔ１、前記接着部の平均厚みを単位μｍでｔ２とした場合に、下記の式１を満たし、前記接着部は、ステータのティース部に対応する位置に配置されている。－４．３×ｔ１＋３．６≦ｔ２≦－４．３×ｔ１＋６．９・・・（式１）【選択図】図３

Description

本発明は、ステータ用接着積層コアに関する。
本願は、２０１８年１２月１７日に、日本国に出願された特願２０１８－２３５８６４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来から、下記特許文献１に記載されているような積層コアが知られている。下記特許文献１には、回転子の内部に同軸配置された固定子を備えるダイレクトドライブモータが開示されている。そして、固定子側の電磁鋼板に絶縁コーティング及び接着コーティングが形成されている。絶縁コーティングは、０．８０μｍより薄いと充分な絶縁能力が得られず、また、１．２０μｍより厚いと励磁効率が良くないと記載されている。一方、接着コーティングは、１．８０μｍより薄いと充分な接着能力が得られず、２．２０μｍより厚いと励磁効率が良くないと記載されている。

日本国特開２０１５－１２７５６号公報

接着剤を薄く塗って接着部を薄くすると、積層コアに占める電磁鋼板の割合が上がる。しかし、上記特許文献１にも記載の通り、接着部が薄過ぎると接着強度が下がる。そこで、接着強度を確保した上で柔らかめの接着剤を用いて柔らかめの接着部を形成することが考えられる。しかし、この場合、接着剤が硬化して収縮する際に付与する力によって絶縁被膜に応力集中が生じ、電磁鋼板から剥離しやすくなる。上記特許文献１に開示の技術は、このような課題を認識しておらず、当然、解決もできない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、絶縁被膜の剥離防止、及び、接着部が電磁鋼板に与える応力による磁気特性低下の抑制を両立できるステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機との提供を課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
（１）本発明の一態様は、表面にリン酸塩系の絶縁被膜を有してかつ同軸に重ね合わされた複数の電磁鋼板と、前記各電磁鋼板間に設けられた接着部と、を備えるステータ用接着積層コアであって、前記絶縁被膜の平均厚みが０．３μｍ～１．２μｍであり、前記接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍであり、前記絶縁被膜の平均厚みを単位μｍでｔ１、前記接着部の平均厚みを単位μｍでｔ２とした場合に、下記の式１を満たし、前記接着部は、ステータのティース部に対応する位置に配置されている。
－４．３×ｔ１＋３．６≦ｔ２≦－４．３×ｔ１＋６．９・・・（式１）

（２）上記（１）に記載の態様において以下の構成を採用してもよい：前記接着部は、前記ティース部の先端位置、及びコアバック部と前記ティース部との境界位置のうち、少なくとも一方の位置に配置されている。

（３）上記（１）または（２）に記載の態様において以下の構成を採用してもよい：隣接する前記接着部同士は互いに離間している。

本発明の上記各態様によれば、絶縁被膜の剥離防止、及び、接着部が電磁鋼板に与える応力による磁気特性低下の抑制を両立できるステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機とを提供できる。

本発明の一実施形態に係るステータ用接着積層コアを備えた回転電機の断面図である。 同ステータ用積層コアの側面図である。 図２のＡ－Ａ断面図であって、同ステータ用接着積層コアにおける接着部の形成パターン例を示す図である。 ステータ用接着積層コアの実施例を製造するために用いた製造装置の側面図である。 同実施例における絶縁被膜の平均厚みｔ１と接着部の平均厚みｔ２との関係を示すグラフである。 同実施例における絶縁被膜の平均厚みｔ１と接着部の平均引張弾性率Ｅとの関係を示すグラフである。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機とについて説明する。なお、本実施形態では、回転電機として電動機、具体的には交流電動機、より具体的には同期電動機、より一層具体的には永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明する。この種の電動機は、例えば、電気自動車などに好適に採用される。

図１に示すように、回転電機１０は、ステータ２０と、ロータ３０と、ケース５０と、回転軸６０と、を備える。ステータ２０およびロータ３０は、ケース５０内に収容される。ステータ２０は、ケース５０内に固定される。
本実施形態では、回転電機１０として、ロータ３０がステータ２０の径方向内側に位置するインナーロータ型を採用している。しかしながら、回転電機１０として、ロータ３０がステータ２０の外側に位置するアウターロータ型を採用してもよい。また、本実施形態では、回転電機１０が、１２極１８スロットの三相交流モータである。しかしながら、極数、スロット数、相数などは、適宜変更することができる。
回転電機１０は、例えば、各相に実効値１０Ａ、周波数１００Ｈｚの励磁電流を印加することにより、回転数１０００ｒｐｍで回転することができる。

ステータ２０は、ステータ用接着積層コア（以下、ステータコア）２１と、図示しない巻線と、を備える。
ステータコア２１は、環状のコアバック部２２と、複数のティース部２３と、を備える。以下では、ステータコア２１（又はコアバック部２２）の中心軸線Ｏ方向を軸方向と言い、ステータコア２１（又はコアバック部２２）の径方向（中心軸線Ｏに直交する方向）を径方向と言い、ステータコア２１（又はコアバック部２２）の周方向（中心軸線Ｏ回りに周回する方向）を周方向と言う。

コアバック部２２は、ステータ２０を軸方向から見た平面視において円環状に形成されている。
複数のティース部２３は、コアバック部２２の内周から径方向内側に向けて（径方向に沿ってコアバック部２２の中心軸線Ｏに向けて）突出する。複数のティース部２３は、周方向に同等の角度間隔をあけて配置されている。本実施形態では、中心軸線Ｏを中心とする中心角２０度おきに１８個のティース部２３が設けられている。複数のティース部２３は、互いに同等の形状でかつ同等の大きさに形成されている。よって、複数のティース部２３は、互いに同じ厚み寸法を有している。
前記巻線は、ティース部２３に巻回されている。前記巻線は、集中巻きされていてもよく、分布巻きされていてもよい。

ロータ３０は、ステータ２０（ステータコア２１）に対して径方向の内側に配置されている。ロータ３０は、ロータコア３１と、複数の永久磁石３２と、を備える。
ロータコア３１は、ステータ２０と同軸に配置される環状（円環状）に形成されている。ロータコア３１内には、前記回転軸６０が配置されている。回転軸６０は、ロータコア３１に固定されている。
複数の永久磁石３２は、ロータコア３１に固定されている。本実施形態では、２つ１組の永久磁石３２が１つの磁極を形成している。複数組の永久磁石３２は、周方向に同等の角度間隔をあけて配置されている。本実施形態では、中心軸線Ｏを中心とする中心角３０度おきに１２組（全体では２４個）の永久磁石３２が設けられている。

本実施形態では、永久磁石界磁型電動機として、埋込磁石型モータが採用されている。ロータコア３１には、ロータコア３１を軸方向に貫通する複数の貫通孔３３が形成されている。複数の貫通孔３３は、複数の永久磁石３２の配置に対応して設けられている。各永久磁石３２は、対応する貫通孔３３内に配置された状態でロータコア３１に固定されている。各永久磁石３２のロータコア３１への固定は、例えば永久磁石３２の外面と貫通孔３３の内面とを接着剤により接着すること等により、実現できる。なお、永久磁石界磁型電動機として、埋込磁石型に代えて表面磁石型モータを採用してもよい。

ステータコア２１およびロータコア３１は、いずれも積層コアである。例えばステータコア２１は、図２に示すように、複数の電磁鋼板４０が積層方向に積層されることで形成されている。
なお、ステータコア２１およびロータコア３１それぞれの積厚（中心軸線Ｏに沿った全長）は、例えば５０．０ｍｍとされる。ステータコア２１の外径は、例えば２５０．０ｍｍとされる。ステータコア２１の内径は、例えば１６５．０ｍｍとされる。ロータコア３１の外径は、例えば１６３．０ｍｍとされる。ロータコア３１の内径は、例えば３０．０ｍｍとされる。ただし、これらの値は一例であり、ステータコア２１の積厚、外径や内径、およびロータコア３１の積厚、外径や内径は、これらの値のみに限られない。ここで、ステータコア２１の内径は、ステータコア２１におけるティース部２３の先端部を基準とする。すなわち、ステータコア２１の内径は、全てのティース部２３の先端部に内接する仮想円の直径である。

ステータコア２１およびロータコア３１を形成する各電磁鋼板４０は、例えば、母材となる電磁鋼板を打ち抜き加工すること等により形成される。電磁鋼板４０としては、公知の電磁鋼板を用いることができる。電磁鋼板４０の化学組成は、以下に質量％単位で示すように、質量％で２．５％～３．９％のＳｉを含有する。化学組成をこの範囲とすることにより、各電磁鋼板４０の降伏強度を、３８０ＭＰａ以上５４０ＭＰａ以下に設定することができる。

Ｓｉ：２．５％～３．９％
Ａｌ：０．００１％～３．０％
Ｍｎ：０．０５％～５．０％
残部：Ｆｅ及び不純物

本実施形態では、電磁鋼板４０として、無方向性電磁鋼板を採用している。無方向性電磁鋼板としては、ＪＩＳＣ２５５２：２０１４の無方向性電鋼帯を採用できる。しかしながら、電磁鋼板４０として、無方向性電磁鋼板に代えて方向性電磁鋼板を採用してもよい。この場合の方向性電磁鋼板としては、ＪＩＳＣ２５５３：２０１２の方向性電鋼帯を採用できる。

ステータコア２１（以下、単に「積層コア」と言う場合がある）の加工性や、積層コアの鉄損を改善するために、電磁鋼板４０の両面は、リン酸塩系の絶縁被膜で被覆されている。絶縁被膜を構成する物質としては、例えば、（１）無機化合物、（２）有機樹脂、（３）無機化合物と有機樹脂との混合物、などが採用できる。無機化合物としては、例えば、（１）重クロム酸塩とホウ酸の複合物、（２）リン酸塩とシリカの複合物、などが挙げられる。有機樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。

互いに積層される電磁鋼板４０間での絶縁性能を確保するために、絶縁被膜の平均厚みｔ１（電磁鋼板４０片面あたりの平均厚み）の下限値としては、０．３μｍ、より好ましくは０．７μｍとするのがよい。
一方で、絶縁被膜が厚くなるに連れて絶縁効果が飽和する。また、絶縁被膜が厚くなるに連れて、積層コアにおいて電磁鋼板４０の占める割合が低下し、積層コアとしての性能が低下する。したがって、絶縁被膜は、絶縁性能が確保できる範囲で薄い方がよい。絶縁被膜の平均厚み（電磁鋼板４０片面あたりの厚さ）の上限値としては、１．２μｍ、より好ましくは０．９μｍとするのがよい。
絶縁被膜の平均厚みｔ１は、積層コア全体としての平均値である。絶縁被膜の厚みはその積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらないように作り込まれている。そのため、絶縁被膜の平均厚みｔ１は、積層コアの上端位置で測定した数値をもってその値とすることができる。

電磁鋼板４０の板厚が薄くなるに連れて、次第に、積層コアにおける電磁鋼板４０の占める割合が低下する。また、電磁鋼板４０が薄くなるに連れて電磁鋼板４０の製造コストは増す。そのため、積層コアにおいて電磁鋼板４０が占める割合の低下および製造コストを考慮すると電磁鋼板４０の平均板厚の下限値は、０．１５ｍｍ、より好ましくは０．１８ｍｍとなる。
一方で電磁鋼板４０が厚すぎると、製造コストは良好になるが渦電流損が増加してコア鉄損が劣化する。そのため、コア鉄損と製造コストを考慮すると、電磁鋼板４０の平均板厚の上限値は、０．３５ｍｍ、より好ましくは０．３０ｍｍとなる。
電磁鋼板４０の平均板厚の上記範囲を満たすものとして、０．２０ｍｍを例示できる。なお、電磁鋼板４０の平均板厚には、絶縁被膜の厚さも含まれる。

ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０は、図３に示すように、複数の点状に配置された接着部４１を介して積層されている。各接着部４１それぞれは、分断されることなく硬化した接着剤である。接着部４１の形成には、例えば重合結合による熱硬化型の接着剤などが用いられる。このような接着剤としては、熱硬化型の接着剤の他、ラジカル重合型の接着剤なども使用可能であり、生産性の観点からは、常温硬化型の接着剤を使用することが望ましい。常温硬化型の接着剤は、２０℃～３０℃で硬化する。常温硬化型の接着剤としては、アクリル系接着剤が好ましい。代表的なアクリル系接着剤には、ＳＧＡ（第二世代アクリル系接着剤。Ｓｅｃｏｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）などがある。本発明の効果を損なわない範囲で、嫌気性接着剤、瞬間接着剤、エラストマー含有アクリル系接着剤がいずれも使用可能である。なお、ここで言う接着剤は硬化前の状態を言い、接着剤が硬化した後は接着部４１となる。

接着部４１の常温（２０℃～３０℃）における平均引張弾性率Ｅは、１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａの範囲内とされる。接着部４１の平均引張弾性率Ｅは、１５００ＭＰａ未満であると、積層コアの剛性が低下する不具合が生じる。そのため、接着部４１の平均引張弾性率Ｅの下限値は、１５００ＭＰａ、より好ましくは１８００ＭＰａとされる。逆に、接着部４１の平均引張弾性率Ｅが４５００ＭＰａを超えると、電磁鋼板４０の表面に形成された絶縁被膜が剥がれる不具合が生じる。そのため、接着部４１の平均引張弾性率Ｅの上限値は、４５００ＭＰａ、より好ましくは３６５０ＭＰａとされる。

なお、平均引張弾性率Ｅは、共振法により測定される。具体的には、ＪＩＳ Ｒ １６０２：１９９５に準拠して引張弾性率を測定する。
より具体的には、まず、測定用のサンプル（不図示）を製作する。このサンプルは、２枚の電磁鋼板４０間を、測定対象の接着剤により接着し、硬化させて接着部４１を形成することにより、得られる。この硬化は、接着剤が熱硬化型の場合には、実操業上の加熱加圧条件で加熱加圧することで行う。一方、接着剤が常温硬化型の場合には常温下で加圧することで行う。
そして、このサンプルについての引張弾性率を、共振法で測定する。共振法による引張弾性率の測定方法は、上述した通り、ＪＩＳ Ｒ １６０２：１９９５に準拠して行う。その後、サンプルの引張弾性率（測定値）から、電磁鋼板４０自体の影響分を計算により除くことで、接着部４１単体の引張弾性率が求められる。

このようにしてサンプルから求められた引張弾性率は、積層コア全体としての平均値に等しくなるので、この数値をもって平均引張弾性率Ｅとみなす。平均引張弾性率Ｅは、その積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらないよう、組成が設定されている。そのため、平均引張弾性率Ｅは、積層コアの上端位置にある、硬化後の接着部４１を測定した数値をもってその値とすることもできる。

複数の電磁鋼板４０間の接着方法としては、電磁鋼板４０の下面（一方の面）に接着剤を点状に塗布した後に重ね合わせ、そして加熱および圧着のいずれか一方または両方を行って接着する方法が採用できる。なお、加熱する場合の手段は、例えば高温槽や電気炉内でステータコア２１を加熱する手段、または、ステータコア２１に直接通電して加熱する方法等、どのような手段でも良い。一方、常温硬化型の接着剤を用いる場合には、加熱を行わずに圧着のみにより接着する。

図３に、接着部４１の形成パターンの一例を示す。各接着部４１は、ステータ２０のティース部２３に対応する位置に配置されている。各接着部４１は円形をなす複数の点状に形成されている。より具体的に言うと、コアバック部２２においては、その周方向に等角度間隔を置いて平均直径が１２ｍｍの点状に形成されている。より具体的には、各接着部４１は、コアバック部２２とティース部２３との境界位置に配置されている。さらに、隣接する接着部４１同士は互いに離間している。さらに、各ティース部２３の先端位置にも、接着部４１が平均直径で８ｍｍの点状に形成されている。各接着部４１を図３のように配置することで、後述するように、ステータ用接着積層コア２１のコア剛性（機械強度）を担保し、磁気特性を高めることができる。図３に示す例では、各接着部４１は、ティース部２３の先端位置、及びコアバック部２２とティース部２３との境界位置の双方に配置されているが、いずれか一方の位置に配置されていてもよい。ここで示した平均直径は一例であり、２ｍｍ～２０ｍｍの範囲内より適宜選定することができる。また、図３の形成パターンは一例であり、各接着部４１の数及び配置は必要に応じて適宜変更できる。また、各接着部４１の形状は、円形のみに限らず、必要に応じて矩形やその他の多角形状であってもよい。

接着部４１の平均厚みｔ２は、１．０μｍ以上３．０μｍ以下とする。接着部４１の平均厚みｔ２が１．０μｍ未満であると、十分な接着力を確保できない。そのため、接着部４１の平均厚みｔ２の下限値は、１．０μｍ、より好ましくは１．２μｍとされる。逆に、接着部４１の平均厚みｔ２が３．０μｍを超えて厚くなると、熱硬化時の収縮による電磁鋼板４０の歪み量が大幅に増えるなどの不具合を生じる。そのため、接着部４１の平均厚みｔ２の上限値は、３．０μｍ、より好ましくは２．６μｍ、最も好ましくは１．８μｍとされる。
接着部４１の平均厚みｔ２は、積層コア全体としての平均値である。接着部４１の平均厚みｔ２はその積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらない。そのため、接着部４１の平均厚みｔ２は、積層コアの上端位置において、円周方向１０箇所以上で測定した数値の平均値をもって、その値とすることができる。

そして、接着部４１の平均厚みｔ２（μｍ）と、前記絶縁被膜の平均厚みｔ１（μｍ）は、下記の式１を満たす関係にある。
－４．３×ｔ１＋３．６≦ｔ２≦－４．３×ｔ１＋６．９・・・（式１）

さらには、接着部４１の平均引張弾性率Ｅが１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａであり、前記平均引張弾性率Ｅ（ＭＰａ）と絶縁被膜の平均厚みｔ１（μｍ）が、下記の式２を満たすことが好ましい。
－５０００×ｔ１＋４５００≦Ｅ≦－５０００×ｔ１＋９０００・・・（式２）

まず、上記式１について言うと、接着部４１の平均厚みｔ２が－４．３×ｔ１＋３．６よりも薄くなると、絶縁被膜との接合が低く接着強度を確保できず、ステータコア２１の機械強度が保てない。一方、接着部４１の平均厚みｔ２が－４．３×ｔ１＋６．９よりも厚くなると、接着部４１が絶縁被膜に及ぼす応力により、絶縁被膜と電磁鋼板４０との間の密着性が低下傾向になる。以上より、接着部４１の平均厚みｔ２は式１の範囲内とされる。

続いて上記式２について言うと、接着部４１の平均引張弾性率Ｅが－５０００×ｔ１＋４５００よりも低いと、接着部４１と絶縁被膜との接合が低くなって接着強度が保てなくなり、ステータコア２１の機械強度が保てない可能性がある。一方、接着部４１の平均引張弾性率Ｅが－５０００×ｔ１＋９０００よりも高いと、接着部４１が絶縁被膜に及ぼす応力により、絶縁被膜と電磁鋼板４０との間の密着性が低下する可能性がある。以上より、接着部４１の平均引張弾性率Ｅは、式２の範囲内とすることが好ましい。

なお、接着部４１の平均厚みは、例えば、接着剤の塗布量を変えて調整することができる。また、接着部４１の平均引張弾性率Ｅは、例えば、熱硬化型の接着剤の場合には、接着時に加える加熱加圧条件及び硬化剤種類の一方もしくは両方を変更することより調整できる。

また、前述の理由により、前記平均厚みｔ１（μｍ）及び前記平均厚みｔ２（μｍ）としては、さらに下記の式３及び式４を満たすことが、より好ましい。
０．７≦ｔ１≦０．９・・・（式３）
１．２≦ｔ２≦２．６・・・（式４）

本実施形態では、ロータコア３１を形成する方の複数の電磁鋼板は、図１に示すかしめ４２（ダボ）によって互いに固定されている。しかしながら、ロータコア３１を形成する複数の電磁鋼板も、ステータコア２１と同様に接着部により固定した積層構造を有してもよい。
また、ステータコア２１やロータコア３１などの積層コアは、いわゆる回し積みにより形成されていてもよい。

図４に示す製造装置１００を用い、各種製造条件を変えながら上記ステータコア２１を製造した。
まず先に、製造装置１００について説明する。同製造装置１００では、コイルＣ（フープ）から電磁鋼板Ｐを矢印Ｆ方向に向かって送り出しつつ、各ステージに配置された金型により複数回の打ち抜きを行って電磁鋼板４０の形状に徐々に形成していく。そして、電磁鋼板４０の下面に接着剤を塗布し、打ち抜いた電磁鋼板４０を積層して昇温させながら加圧する。その結果、接着剤が硬化して接着部４１を形成し、接着が完了する。

図４に示すように、製造装置１００は、コイルＣに最も近い位置に一段目の打ち抜きステーション１１０と、この打ち抜きステーション１１０よりも電磁鋼板Ｐの搬送方向に沿った下流側に隣接配置された二段目の打ち抜きステーション１２０と、この打ち抜きステーション１２０よりもさらに下流側に隣接配置された接着剤塗布ステーション１３０と、を備えている。
打ち抜きステーション１１０は、電磁鋼板Ｐの下方に配置された雌金型１１１と、電磁鋼板Ｐの上方に配置された雄金型１１２とを備える。
打ち抜きステーション１２０は、電磁鋼板Ｐの下方に配置された雌金型１２１と、電磁鋼板Ｐの上方に配置された雄金型１２２とを備える。
接着剤塗布ステーション１３０は、接着剤の塗布パターンに応じて配置された複数本のインジェクターを備える塗布器１３１を備える。

製造装置１００は、さらに、接着剤塗布ステーション１３０よりも下流位置に積層ステーション１４０を備える。この積層ステーション１４０は、加熱装置１４１と、外周打ち抜き雌金型１４２と、断熱部材１４３と、外周打ち抜き雄金型１４４と、スプリング１４５と、を備えている。
加熱装置１４１、外周打ち抜き雌金型１４２、断熱部材１４３は、電磁鋼板Ｐの下方に配置されている。一方、外周打ち抜き雄金型１４４及びスプリング１４５は、電磁鋼板Ｐの上方に配置されている。なお、符号２１は、ステータコアを示している。

以上説明の構成を有する製造装置１００において、まずコイルＣより電磁鋼板Ｐを図４の矢印Ｆ方向に順次送り出す。そして、この電磁鋼板Ｐに対し、まず打ち抜きステーション１１０による打ち抜き加工を行う。続いて、この電磁鋼板Ｐに対し、打ち抜きステーション１２０による打ち抜き加工を行う。これら打ち抜き加工により、電磁鋼板Ｐに、図３に示したコアバック部２２と複数のティース部２３を有する電磁鋼板４０の形状を得る。ただし、この時点では完全には打ち抜かれていないので、矢印Ｆ方向に沿って次工程へと進む。次工程の接着剤塗布ステーション１３０では、塗布器１３１の前記各インジェクターから供給される接着剤が点状に塗布される。ここで、接着剤は、図３に示す位置に塗布される。

そして最後に、電磁鋼板Ｐは積層ステーション１４０へと送り出され、外周打ち抜き雄金型１４４により打ち抜かれて精度良く、積層される。この積層の際、電磁鋼板４０はスプリング１４５により一定の加圧力を受ける。以上説明のような、打ち抜き工程、接着剤塗布工程、積層工程、を順次繰り返すことで、所定枚数の電磁鋼板４０を積み重ねることができる。さらに、このようにして電磁鋼板４０を積み重ねて形成された積層コアは、加熱装置１４１によって例えば温度２００℃まで加熱される。この加熱により接着剤が硬化して接着部４１が形成される。
以上の各工程により、ステータコア２１が完成する。

以上説明の製造装置１００を用いて、表１Ａ及び表１ＢのＮｏ．１～Ｎｏ．２９に示す各ステータコア２１を製造した。各ステータコア２１の製造に用いた電磁鋼板４０の化学成分は、以下に統一した。なお、各成分値は全て質量％を示す。
Ｓｉ：３．１％
Ａｌ：０．７％
Ｍｎ：０．３％
残部：Ｆｅ及び不純物

具体的に説明すると、上記化学成分を持つフープ（コイルＣ）を複数本、製作した。各フープの地鉄の板厚は０．２０ｍｍに統一した。そして、これらフープのそれぞれにリン酸金属塩及びアクリル樹脂エマルジョンを含有する絶縁被膜処理液を塗布し、３００℃で焼き付けを行い、絶縁被膜を表裏両面に形成した。その際、フープ毎に絶縁被膜の厚みを変えた。具体的には、表１Ａに示すように、絶縁被膜の平均厚みｔ１（μｍ）が片面で、０．１μｍ，０．３μｍ，０．４μｍ，０．５μｍ，０．６μｍ，０．７μｍ，０．８μｍ，０．９μｍ，１．０μｍ，１．１μｍ，１．２μｍ，１．４μｍ，１．５μｍ、となるようにそれぞれ形成した。

そして、製造装置１００にセットするフープを変えたり、電磁鋼板４０に塗布する接着剤の種類や接着剤に添加した硬化剤、硬化促進剤の種類、塗膜厚みを変えたりすることで、表１Ａに示すように、絶縁被膜の平均厚みｔ１、接着剤種類、接着部４１の平均厚みｔ２、平均引張弾性率Ｅ、の組み合わせが互いに異なる複数の積層コア（ステータコア２１）を製造した。

具体的には、まず、各フープのうちの一つを、上記製造装置１００にセットした。そして、このフープより図４の矢印Ｆ方向に沿って電磁鋼板Ｐを送り出しながら、外径３００ｍｍ及び内径２４０ｍｍのリング状を有してかつ、内径側に長さ３０ｍｍで幅１５ｍｍの長方形のティース部２３を１８箇所設けた単板コア（電磁鋼板４０）に打ち抜いた。
続いて、打ち抜いた単板コアを順次送りながら、図３に示した各位置に接着剤を点状に塗布し、そして積層した上で、所定圧力で加圧しながら加熱して硬化させた。同様の作業を１３０枚の単板コアに対して繰り返し行うことにより、１つの積層コア（ステータコア２１）を製造した。
同様の工程を、各組み合わせ条件を変えつつフープ毎に行うことにより、表１Ａ及び表１ＢのＮｏ．１～Ｎｏ．２９に示す２９種類の積層コアが製造された。

なお、接着剤としては、Ｎｏ．１～Ｎｏ．２７，Ｎｏ．２９ではエラストマー系接着剤として第二世代アクリル系接着剤を用いた。一方、Ｎｏ．２８では嫌気性接着剤として汎用嫌気性接着剤を用いた。
また、接着部４１の平均厚みｔ２は、積層コア毎に塗布量を変えて調整した。また、接着部４１の平均引張弾性率Ｅは、積層ステーション１４０での接着時に加える加熱加圧条件及び硬化剤種類の一方もしくは両方を変更することにより、積層コア毎に調整した。

以上説明の方法により製造された各積層コアを、それらの軸線を含む断面において切断した。そして、絶縁被膜においてはその平均厚みｔ１（μｍ）を求めた。また、接着部４１においては、その平均厚みｔ２（μｍ）と、硬化後の平均引張弾性率Ｅとを求めた。平均引張弾性率Ｅは、上述した方法で求めた。また、硬化後の各点状接着剤の外径は平均で５ｍｍであった。
そして、平均厚みｔ１（μｍ）、平均厚みｔ２（μｍ）、平均引張弾性率Ｅ（ＭＰａ）を、上述した式１及び式２に代入し、式１，式２を満たすか否かを判定した。その結果を表１Ａに示す。

さらに、積層コアとしての剛性（機械強度）も評価した。機械強度の評価は、幅２０ｍｍ、先端角１０°、０．１５ｍｍＲの刃先を積層コアの積層部（互いに隣接する一対の電磁鋼板４０間）に対し、荷重を増しながら押し付けていき、割れたときの荷重の大きさで評価した。この荷重は高いほど好ましく、４ＭＰａ以上であるものを良好または優良と判断した。表１Ｂの積層コアの機械強度において、「優良」は高い機械強度が確保できていることを示し、「良好」は必要十分な機械強度が確保されていることを示し、「不可」は必要最低限の機械強度が足りていないことを示す。
さらに、絶縁被膜の剥がれ有無も評価した。表１Ｂの絶縁被膜の剥がれ有無において、「無し」は全く剥がれが無い状態を示し、「有り」は所々に剥がれが生じている状態を示す。
さらに、積層コアとしての磁気特性も評価した。磁気特性を評価する際には、積層枚数を２０枚とし、絶縁紙で積層コアをカバーしてから巻線を行い、周波数５０Ｈｚ、磁束密度１．５テスラで、コア鉄損（表１ＢのＷ１５／５０）を測定した。ここで、磁気特性評価に際しての電磁鋼板４０の積層枚数としては、１３０枚の場合とほぼ同じ結果が得られるため、２０枚とした。
コア鉄損（表１ＢのＷ１５／５０）は低いほど好ましく、２．７０以下であるものを良好または優良と判断した。表１Ｂの積層コアの磁気特性において、「優良」は高い磁気特性が確保できていることを示し、「良好」は必要十分な磁気特性が確保されていることを示し、「不可」は必要最低限の磁気特性が足りていないことを示す。

また、表１Ａに示す、絶縁被膜の平均厚みｔ１と接着部４１の平均厚みｔ２との関係を、図５に示す。同様に、表１Ａに示す、絶縁被膜の平均厚みｔ１と接着部４１の平均引張弾性率Ｅとの関係を、図６に示す。

表１Ａ及び表１Ｂに示すように、Ｎｏ．１６，１７に示す比較例では、絶縁被膜の平均厚みｔ１が薄く、磁気特性が低下した。
また、Ｎｏ．１８に示す比較例では、絶縁被膜の凹凸を埋めきれず、機械強度が低下した。
また、Ｎｏ．１９に示す比較例では、接着部４１の平均厚みｔ２が厚く、積層コアにおいて電磁鋼板４０の占める割合が低下して磁気特性が低下した。
また、Ｎｏ．２０に示す比較例では、絶縁被膜の凹凸を埋めきれず、機械強度が低下した。
また、Ｎｏ．２１に示す比較例では、接着部４１の平均厚みｔ２が厚く、積層コアにおいて電磁鋼板４０の占める割合が低下して磁気特性が低下した。
また、Ｎｏ．２２に示す比較例では、接着部４１の平均厚みｔ２が薄く、接着強度が低下して機械強度が低下した。
また、Ｎｏ．２３に示す比較例では、接着部４１の平均厚みｔ２が厚く、積層コアにおいて電磁鋼板４０の占める割合が低下して磁気特性が低下した。
また、Ｎｏ．２４に示す比較例では、接着部４１の平均厚みｔ２が薄く、接着強度が低下して機械強度が低下した。
また、Ｎｏ．２５に示す比較例では、絶縁被膜の平均厚みｔ１が比較的厚く密着性が低下傾向にあるため、接着部４１の平均厚みｔ２の上限値（平均引張弾性率Ｅの上限）が実質的に低下し、機械強度が低下した。
また、Ｎｏ．２６に示す比較例では、絶縁被膜の平均厚みｔ１が厚く、密着性が低下して被膜剥離した。
また、Ｎｏ．２７に示す比較例では、絶縁被膜の平均厚みｔ１が厚く、密着性が低下して被膜剥離した。
また、Ｎｏ．２８に示す比較例は、図５及び図６のそれぞれに示す領域内にあるものの、接着に用いた接着剤が嫌気性接着剤で海島構造を持たないため、硬化した接着部４１が電磁鋼板４０に歪みを生じさせた。この電磁鋼板４０の歪みにより、磁気特性が低下した。

一方、発明例であるＮｏ．１～１５及び２９においては、積層コアの剛性（機械強度）が高く、絶縁被膜の剥がれも無く、そして磁気特性（Ｗ１５／５０）も所望の性能を有することが確認された。特に、各接着部が図３に示す位置、すなわちステータのティース部に対応する位置に配置されているので、ステータ用接着積層コアのコア剛性（機械強度）を担保し、磁気特性を高めることができた。
これら発明例のうち、特に、Ｎｏ．３，６，８，１０，１２，１４，１５では、接着部４１の平均厚みｔ２が１．８μｍ以下であるため、その他発明例よりもさらに高い磁気特性が得られた。
さらに言うと、これらのうち、Ｎｏ．６，８，１０では、絶縁被膜の平均厚みｔ１も０．７μｍ～０．９μｍの範囲を満たしている。そのため、絶縁性能の確保と、積層コアとしての性能低下とにおいても最適化されており、全発明例のうちでも最も好ましい。
なお、本実施例では、熱硬化型の接着剤を塗布したが、常温硬化型の接着剤であっても、基本的な傾向に相違はない。

以上、本発明の一実施形態及び実施例について説明した。ただし、本発明の技術的範囲は前記実施形態及び実施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、ステータコア２１の形状は、上記実施形態で示した形態のみに限定されるものではない。具体的には、ステータコア２１の外径および内径の寸法、積厚、スロット数、ティース部２３の周方向と径方向の寸法比率、ティース部２３とコアバック部２２との径方向の寸法比率等は、所望の回転電機の特性に応じて任意に設計可能である。
前記実施形態におけるロータ３０では、２つ１組の永久磁石３２が１つの磁極を形成しているが、本発明はこの形態のみに限られない。例えば、１つの永久磁石３２が１つの磁極を形成していてもよく、３つ以上の永久磁石３２が１つの磁極を形成していてもよい。

上記実施形態では、回転電機１０として、永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明したが、回転電機１０の構造は、以下に例示するようにこれのみに限られず、更には以下に例示しない種々の公知の構造も採用可能である。
上記実施形態では、回転電機１０として、永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれのみに限られない。例えば、回転電機１０がリラクタンス型電動機や電磁石界磁型電動機（巻線界磁型電動機）であってもよい。
上記実施形態では、交流電動機として、同期電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機１０が誘導電動機であってもよい。
上記実施形態では、回転電機１０として、交流電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機１０が直流電動機であってもよい。
上記実施形態では、回転電機１０として、電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機１０が発電機であってもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明によれば、絶縁被膜の剥離防止、及び、接着部が電磁鋼板に与える応力による磁気特性低下の抑制を両立できるステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機とを提供できる。よって、産業上の利用可能性は大である。

１０ 回転電機
２１ 積層コア（ステータ用接着積層コア）
４０ 電磁鋼板
４１ 接着部

Claims (3)

1. 表面にリン酸塩系の絶縁被膜を有してかつ同軸に重ね合わされた複数の電磁鋼板と、前記各電磁鋼板間に設けられた接着部と、を備えるステータ用接着積層コアであって、
   前記絶縁被膜の平均厚みが０．３μｍ～１．２μｍであり、
   前記接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍであり、
   前記絶縁被膜の平均厚みを単位μｍでｔ１、前記接着部の平均厚みを単位μｍでｔ２とした場合に、下記の式１を満たし、
   前記接着部は、ステータのティース部に対応する位置に配置されていることを特徴とするステータ用接着積層コア。
   －４．３×ｔ１＋３．６≦ｔ２≦－４．３×ｔ１＋６．９・・・（式１）
2. 前記接着部は、前記ティース部の先端位置、及びコアバック部と前記ティース部との境界位置のうち、少なくとも一方の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のステータ用接着積層コア。
3. 隣接する前記接着部同士は互いに離間していることを特徴とする、請求項１または２に記載のステータ用接着積層コア。

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