JP2024000138A - 積層体、積層体の製造方法、および積層体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の固定子に用いられる、強磁性体の薄板を複数枚積層した積層体を固着する際、生産性を高めるために薄板同士を接着する手段として接着剤を用いると高価になる、また、金型内で板材と金型が接着される、板材を抜いた余りかすが付着し生産性が低下する、といった課題があった。また、糸状の熱可塑性樹脂を用いると、コア材の側面にも配置されることでコア組み立て時に部品同士が干渉する、また、生産速度が遅い、などの課題があった。【解決手段】強磁性体の薄板を複数枚積層した積層体において、前記薄板は、所定の接着剤成分を含んでいない樹脂を介して、隣接する薄板が互いに固着されて積層されているようにした。【選択図】図４

Description

本願は、積層体、積層体の製造方法、および積層体の製造装置に関するものである。

電気機械では、金属の薄板を積層した積層体に対して、絶縁をした後にコイルを配置させている製品が多くある（例えば、モーター、リニアモーター、変圧器、リアクトルなど）。
このような積層体の固着手段として、生産性を高めるために、順送プレス金型内でカシメ結合をする、打ち抜き装置で接着剤を塗布する、あるいは、薄板同士を接着する、などの様々な手段が取られている。

特に、コイルに印加される電源周波数が高いものでは鉄損を抑制するために、カシメではなく接着剤が用いられることが多い。これはカシメでは薄板の表面に施された絶縁コーティングがはがれてしまい、大きな渦電流が発生するためである。また、鉄損を抑制するために板材を薄くする対策が取られるが、このときにカシメだと板が割れてしまうこともある。

このような課題を解決すべく、これまでに、接着剤が用いられることがあった（例えば、特許文献１参照）。また接着剤を使わない例として、糸状の熱可塑性樹脂を使う事例がある（例えば、特許文献２参照）。

国際公開2020/053230号 特許第5172367号公報

竹内 光二 他、「無機充填剤の表面改質」、表面科学、1982年、第３巻、第２号、pp.６５－７４

特許文献１では、接着剤を用いると高価になることがある。また、金型に入れる前の板材に対して接着剤を塗布すると、金型内で板材と金型が接着される、あるいは、板材を抜いた余り部品（かす）が金型に付着し生産性が低下する、といった課題がある。
特許文献２では、糸状の熱可塑性樹脂が、コア材の側面にも配置されることで、コア組み立て時に部品同士が干渉してしまう、また、積層される板材間に糸を毎回入れる必要があるため生産速度が遅い、などの課題がある。

本願は上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、高価な接着剤を必要としない積層体を提供することを目的とする。また、金型内で板材と金型が接着される、あるいは、かすが付着する、といった課題の発生を抑制できる積層体の提供、並びに積層体の製造方法、および積層体の製造装置を提供することを目的としている。

本願に開示される積層体は、
強磁性体の薄板が複数枚積層された積層体であって、
前記薄板は、所定の接着剤成分を含んでいない樹脂を介して、隣接する薄板が互いに固着されて積層されていることを特徴とするものである。

本願に開示される積層体によれば、高価な接着剤を必要としない積層体を提供することができる。また、金型内で板材と金型が固着する、あるいは、かすが固着する、といった課題の発生を抑制できる積層体の製造方法または積層体の製造装置を提供することができる。

実施の形態１の積層体が用いられる回転電機を示す平面図である。 実施の形態１の積層体が用いられる回転電機の固定子コアを示す平面図である。 実施の形態１の積層体が用いられる回転電機の固定子の分割コアを示す平面図である。 実施の形態１の積層体の積層方向の断面拡大図である。 実施の形態１の積層体を製造する積層装置を説明するための図である。 実施の形態１の積層体を構成する薄板に塗布される樹脂粉の塗布状態を説明するための模式図である。 実施の形態２の積層体を製造する積層装置を説明するための図である。 実施の形態３の積層体に用いられる樹脂粉の塗布工程を説明するための図である。 実施の形態３の積層体を製造する積層装置を説明するための図である。 実施の形態４の積層体を製造する積層装置を説明するための図である。 実施の形態４の積層体を構成する薄板の固着装置を説明するための図である。 実施の形態５の積層体の製造工程を説明するための図である。 実施の形態６の積層体を製造する積層装置を説明するための図である。 実施の形態７の積層体の電着塗装工程を説明するための図である。

本願は、積層体、特に、回転電機、あるいは静止機器など電気機械に使用される電気機械用積層体、このような積層体の製造方法および製造装置に関するものである。

実施の形態１．
［金型内積層］
以下、図１～図６を用いて、本実施の形態の電気機械の一種である回転電機（特に、電動機）に用いられる積層体について説明する。

まず、実施の形態１の積層体が用いられる回転電機１００の概要について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１の回転電機１００の断面図である。回転電機１００は、固定子１０と、その内周側に配置された回転子２０を主要な構成部品として備える。
このうち、固定子１０は、複数の分割コアで構成された固定子コア１（後ほど詳しく説明する）、コイル、インシュレーター等で構成される。また、回転子２０は、回転子コア２１と磁石２２から構成されている。
なお、図１では、回転電機１００の構成部品のうち、コイル、絶縁体（インシュレーター）、渡り線、およびフレーム等は簡略化のため図示していない。

図２は、本実施の形態１の回転電機１００の固定子コア１の平面図である。固定子コア１は、複数の分割コア２を周方向に配置することで構成されている。複数の分割コア２の形状は全て同一である。このようにすることで、高価な順送プレス装置、あるいは金型が不要となるため、安価な回転電機を提供することができる。

図３は、上述の複数の分割コア２のうちの１個について示した平面図である。分割コア２は、Ｔ字形状（略Ｔ字形状）をしており、固定子コア１として用いたときの外径部に相当する部分に位置するバックヨーク部３と、バックヨーク部３から内径側に突出した部分であるティース部４とから構成されている。ここで、分割コア２は、薄板を複数枚積層することにより構成される積層体５０として構成されている。本実施の形態１では、同一形状の薄板を所定枚数積層し、薄板同士を樹脂で固着することで積層方向の固定を行っている。
ここで、「固着」とは、接着剤成分を有しない材料を使って、２物体間を固定することを意味しており、「接着－ここでは、接着剤成分を有する材料を使って、２物体間を固定することを意味する－」という用語とは区別して以下用いる。

上記薄板には、電磁鋼板、あるいはＳＰＣＣ（Steel Plate Cold Commercial。冷間圧延鋼板。以下同様）など、鉄系の強磁性体を用いている。電磁鋼板は一般的にその表面に絶縁コーティングが施されている。この絶縁コーティング剤には、一般に、無機系のものと有機系のものとが存在する。本実施の形態１では有機系のものを使用した場合を一例として説明するが、本願の適用範囲は、これに限られず、無機系のものを用いても良い。

また、分割コア２のティース部４には、絶縁体（インシュレーター）を介して導電性のワイヤが巻きつけられ、コイルを構成する。また、分割コア２の周方向端部、つまり、固定子コア１としたときに分割コア同士が隣接する部分の一方（図３の右側）に凹部５を、他方（図３の左側）に凸部６を有する。さらに、分割コア２の周方向の中央部には、バックヨーク部３に形成された溝７を有する。

通常、回転電機として用いた場合には、回転子が回転することにより、分割コアには磁束が発生するため、強磁性体である分割コアに溝をつけることは敬遠される。しかし、磁束は、図３において点線の矢印（符号ＭＦ参照）で示したような形態で発生するため、周方向のティース部の中央部位置であり、かつ、外径部のバックヨーク部３に形成された溝７の位置に強磁性体が無くても、回転電機の効率に特に影響を与えるものではない。

ここで、特許文献２に記載されているように、樹脂糸を用いて積層体の固着をしている場合には、分割コア同士の接触面である周方向端部（板材の側面）に樹脂糸が固着した状態で残ることになり、固定子コアとして用いた場合には干渉を避ける部分を設ける必要がある。つまり、強磁性体がない部分を作る必要があり、磁束がこの部分に発生すると、磁気抵抗が高くなる。すなわち、このような構成にすると、磁気特性が悪化してしまい、回転電機の効率が低下する、あるいは必要な出力が出ない、などの問題が発生する。
そこで、このような問題が発生しないようにするため、軸方向の寸法を長くするなどの対応が必要となり、結果として装置が高価になってしまう。

図４に本実施の形態１の分割コア（積層体）の積層方向に沿った断面の一部拡大図を示す。分割コアは複数の電磁鋼板９から構成されている。この電磁鋼板９は、中央部に強磁性体８が配置され、その積層方向の両方向の表面（１個の電磁鋼板を取り上げて説明すると、その表面および裏面）に絶縁コーティング１１が施されている。本実施の形態１における絶縁コーティング１１は有機系の絶縁物が含まれている絶縁コーティングである。

また、上記電磁鋼板９は、樹脂層１２を介して固着され積層されている。この樹脂層１２を構成する成分には、一般的に接着剤として使用される成分が含有されていない。接着剤として機能する成分としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤（例えば、非特許文献１参照）等が該当する。これらの成分があることで、２つの被接着体間に接着力を発生させることが容易となる。しかし、本実施の形態１の回転電機では、これらの成分を含んでいない樹脂を固着剤として使用している。そのため、金型内で板材と金型とがくっつくことを防止できる。

本実施の形態１の積層体は、上述のように、電磁鋼板同士を、樹脂層１２を介して固着している。また、上述のように、この電磁鋼板９は、その材料の表面に絶縁コーティング１１が施されている。さらに、本実施の形態１の電磁鋼板には有機系の絶縁コーティングを含むため、樹脂層との固着力を容易に得ることができる。
ここで、上記樹脂層を構成する材料としては、平均粒径２０μｍ以下の粉体状の樹脂（樹脂粉とも呼ぶ）が適用可能である。例えば、粒径が５μｍ、６μｍ、１０μｍ以下、などの種々の粒径の材料、あるいはパウダー形態の粉が市販されているので、これらを構成材料として使用することができる。

なお、樹脂層を形成する材料としては、自然環境で分解されるような生分解性樹脂も含まれる。この生分解性樹脂を用いた場合には、仮に樹脂が自然環境に放出されたとしても、自然環境で分解されるため地球環境に優しいというメリットがある。

次に、積層体を製造するための製造装置、および製造方法の一例に関して、図５を用いて説明する。
図５は上記積層体５０を製造するための積層装置２００の一例を示したものであり、電磁鋼板９がロール状になったフープ材３０、仮加熱部３１、樹脂塗布部３２（ノズル３３を有する）、冷却部３４、プレス油塗布部３５、プレス装置３６（打ち抜き部３８、本加熱部３９を有する金型３７を備える）、などを備える。

上記積層装置２００には、さらに、電磁鋼板９の送り出し装置（図示せず。なお、この送り出し装置は、以降、アンコイラーとも呼ぶ）があり、このアンコイラーを起動させて、コイル状の電磁鋼板が巻かれたフープ材３０を回転させつつ、電磁鋼板を送り出すことにより、図５において右方向へ、電磁鋼板９を移動させる。この際、電磁鋼板９は、まず、仮加熱部３１で加熱される。加熱方法としては、電磁誘導、あるいはヒーターによる加熱がある。加熱温度としては、樹脂層に使用する樹脂材料が融点以上になるようにする。このようにすることで、板材である電磁鋼板９に樹脂が固着し、搬送時にこれらが互いに外れないようにできる。

上記樹脂塗布部３２はノズル３３を有し、このノズル３３から樹脂を噴射して電磁鋼板９に塗布する。このとき、樹脂のみを噴射させて塗布してもよいし、樹脂に液体を含有させたものをノズル３３から噴射させて塗布してもよい。樹脂に液体を含有させた場合には、ノズル３３から塗装スプレーでスプレーするように塗布できるため、むらの少ない塗布が可能となる。

ここで、塗布される樹脂の特徴として、この場合に使用される樹脂は、一般的な形態の樹脂ではなく、樹脂粉（平均粒径２０μｍ以下の粒子状の粉）である点である。樹脂粉が溶融しやすいことから、樹脂粉を使うことにより、仮加熱部３１において、この樹脂粉が板材に付着しやすくなる。一方で、さらにその上に堆積する樹脂粉は、溶融していないので、すでに板材に付着している樹脂粉には付着し難い。その結果、単層の粒子が鋼板に付着することとなり、所定の厚みで、凹凸のある樹脂膜を形成することができる。言い換えると、電磁鋼板の積層間の樹脂層の厚みを極めて薄く、かつ均一にすることができる。

また、樹脂塗布部３２においては、装置の天井側から床側（図５の上側から下側）に向けて、板材である電磁鋼板９に樹脂粉を塗布する構成とした。このようにすることで、塗布する樹脂粉の重力を活用し、確実に塗布をすることができる。
この樹脂塗布部３２を通過した電磁鋼板９は、上記天井側にのみ樹脂が付着した状態で、これ以降の工程が進むことになる。

次に、上述の樹脂粉が付着した電磁鋼板９は、冷却部３４を通過する。
この際、本実施の形態１では、例えば、電磁鋼板に対して風を当てることにより冷却を行う。このとき、電磁鋼板に樹脂粉が付着している面とは反対側の面に対して冷却風を当てる。これにより、融点より低い温度になる前に冷却風が当たって必要な樹脂粉が飛び散るということを防止することができる。また本実施の形態１では、冷却部３４で実行される冷却方法として、風を使用したが、チラーなどで冷却した部品を電磁鋼板に接触させて冷却する方法を用いてもよい。

次に、プレス油塗布部３５では、プレス油を塗布する。このプレス油があることで、以降の工程である打ち抜き部３８での打ち抜き速度を高めることができる。この理由は、一般に、プレス油が、金型と被加工材との摩擦を低減し、焼き付き、あるいは傷が生じない様に、各種添加剤を組み合わせて構成されているからである。また、プレス油が板材に塗布されても板材の天井側には樹脂が固着した状態であるため、樹脂が板材から外れることを抑制することができる。

次に、電磁鋼板９は、プレス装置３６に導入される。ここで用いられるプレス装置３６は、複数の打ち抜き部３８を有し、いわゆる順送プレス（順送金型を用いたプレス加工。順送金型では１つの金型に複数工程が配置されている）を行う装置である。上記プレス装置３６は、上記打ち抜き部３８以外に本加熱部３９を有する。電磁鋼板９は、複数の打ち抜き部３８で順に打ち抜かれた後、最後の打ち抜き部３８ａを通過後、本加熱部３９に移動される。この際、電磁鋼板９は、分割コアの形状となっている。また、本加熱部３９で加熱されることで、樹脂（樹脂粉）が再び溶融し、積層方向に複数枚で構成された分割コアの電磁鋼板が、プレスの加圧力によって加圧され、互いに固着する。なお、上述の打ち抜き部３８で打ち抜かれる電磁鋼板９の部分は、上記電磁鋼板９の側面（固着される面と直交する面）である（以下同様）。

なお、樹脂塗布部３２においては、電磁鋼板９が送り出されてきても、電磁鋼板が樹脂により塗布されないタイミングを持っており、例えば１個の積層体５０ａを構成する部分のみ塗布をし、その間の材料には塗布をしないように調整されている（この塗布されない部分を非塗布部４０と呼ぶ）。この非塗布部４０を利用することなどにより、分割コアとして必要な枚数だけ積層したものを金型から積層体５０として取り出すことができる。なお、図５中の矢印Ａは、取り出された積層体５０の移送方向を示す。また、点線の矢印Ｂは、１個の積層体５０ａが打ち抜かれた後の残材の移送を示している。
上記に反して、すべての電磁鋼板を固着させた場合には、固着後に必要枚数分を切り出すような作業が必要となるが、本実施の形態１では、その必要がないため、工数を削減することができる。

また、本加熱部３９の設定温度は、使用する樹脂の融点を超える温度であることが望ましい。また、図示していないが、プレス装置３６の本加熱部３９において、積層体の積層方向に加圧するような積層方向加圧装置を備えてもよい。このようにすることで積層体への積層方向への加圧を確実に得ることができる。

上記樹脂粉は、その使用時に高い流動性を得ることが困難な場合が生じ得る。このような場合、溶剤の中に樹脂粉を均一に広げた状態で塗布することにより、溶剤が揮発すると電磁鋼板の表面に樹脂を残すことができるメリットを得られる。この場合において、溶剤の役割は、常温時に樹脂を固体から液体の状態にして塗布を容易にすることである。この際、使用される溶剤は、有機系溶剤と水とに分かれる。また、有機系溶剤は天然成分のもの、合成成分のものに大別される。有機系溶剤の例としては、トルエン、キシレン、エタノール等が挙げられる。また、水も使用されるが、有機溶剤に比べ水は取り扱いが容易であるというメリットを持つ。

さらに、本工程で示した仮加熱部３１と本加熱部３９は、共に、使用する樹脂の融点以上に温度を調整して設定できる必要があるが、これらの設定温度は必ずしも一致する必要はない。ここで、仮加熱部の設定温度をＴ１、本加熱部の設定温度をＴ２とすると、Ｔ１≦Ｔ２の関係となる。樹脂粉を電磁鋼板の一方の面に固着させる際には、（電磁鋼板に比べて）質量が小さい樹脂粉は、電磁鋼板が移動する際に吹き飛ばない程度の固着力が必要となるが、そのためには、設定温度は、樹脂粉の融点より１０度以下程度の大きい値であればよい。この際、仮加熱部の設定温度Ｔ１は本加熱部の設定温度をＴ２より低い温度であればよく、仮加熱部の設定温度Ｔ１が低ければ低いほど、仮加熱部３１で必要な熱エネルギーの量を小さくすることができる。

しかし、本加熱部３９では、電磁鋼板同士を固着させる必要があり、樹脂粉が解けて、濡れ広がりを大きくし、固着面積を大きくできるので本加熱部の設定温度Ｔ２は、仮加熱部の設定温度Ｔ１に比較して十分大きくすることが望ましい（この時、当然にＴ２＞Ｔ１）。
以上説明したように、低温加熱工程（低温加熱部により樹脂を電磁鋼板に塗布する工程）を有するため、樹脂を電磁鋼板に塗布した際、当該樹脂が電磁鋼板にすぐに固着されるので、固着力の安定化を図りやすい。また、設定温度が低温加熱工程の設定温度より高い本加熱工程（本加熱部により樹脂を電磁鋼板に塗布する工程）を有するため、電磁鋼板同士の固着力をより強固にすることができる。

さらに、仮加熱部３１の前に、樹脂粉、あるいは電磁鋼板を加熱する予備加熱工程をさらに備えていてもよい。このようにすることで、樹脂粉が電磁鋼板に接触してすぐに固着を始めさせることができる。これにより、樹脂粉が電磁鋼板の移動によって落下する可能性をより確実に防止できる。

図６に本実施の形態１における電磁鋼板への樹脂粉の塗布状態を模式的に示す。
図６（ａ）において、樹脂塗布範囲（樹脂が塗布されている部分）は、材料の幅方向（図中に矢印で示した「積層装置送り方向」に対して直交する方向）全体に樹脂が塗布されることにより、矩形状となっており、かつ、それが間欠的に形成されたものとなっている。
ここで、非樹脂塗布範囲（樹脂が塗布されていない部分）は、積層体を切り分けるために予め設けられている部分である。つまり１個の積層体（分割コア）に必要な枚数分の面積に樹脂を塗布し、その間の１枚に相当する箇所を非樹脂塗布範囲（非樹脂塗布部）とする。これにより、連続して積層体を加熱したとしても、この箇所では積層方向に樹脂が介在しないため、固着されず、電磁鋼板を容易に分離することができる。

図６（ｂ）には、本実施の形態１の電磁鋼板への樹脂粉の塗布状態の変形例を模式的に示す。樹脂塗布範囲が図６（ａ）より狭くなっている。つまり分割コアの一部のみに樹脂を塗布し、この部分だけを固着させている。このようにすることで樹脂の使用量を減らすことができる。

以上説明したように、本実施の形態１では、電気機械に用いられる金属片の積層体であって、その積層体の固定方法として、接着剤成分を含んでいない樹脂を使用している積層体を分割コアとして使用した。これにより、接着剤成分が含まれない樹脂で固着したので、積層体を安価に製造することができる。また、積層体には接着剤成分が含まれていないため、金型と電磁鋼板、あるいは金型同士がくっつくことを防止でき、生産性を高めることができる。

また、本実施の形態１では、積層体の積層面だけに樹脂が塗布されている積層体を分割コアとして使用した。すなわち、積層体の側面には固着用の樹脂が存在せず、積層体を周方向に配置するため、積層体同士を組み立てる際に、互いに干渉することを避けることができる。

また、本実施の形態１では、上記の樹脂が、粉体状の樹脂で構成されている積層体を使って分割コアとした。このような樹脂粉を使うことで、より薄い固着層にすることができるため、回転電機において、鉄心の（体積）占積率を高めることができる。

また、本実施の形態１では、金属の薄板を打ち抜く前に樹脂を仮固着するための仮加熱工程を有し、金属片を打ち抜いた後に再度加熱をして積層方向に固着する本加熱工程を有する製造方法を採用した。このため、仮加熱工程があることで、塗布後の樹脂が板材にすぐに固着され、プレス打ち抜き時まで樹脂が板材から剥がれないで固着させておくことが可能である。このためプレス後に再度加熱したときにも、電磁鋼板同士の固着力の安定化を図りやすい。

さらに、本実施の形態１では、金属片の打ち抜き前、かつ、樹脂粉の仮加熱工程後に、プレス油を塗布する工程を有している。プレス油があることで積層体の打ち抜き速度を上げることができ、生産性を高めることができる。またプレス油があったとしても、樹脂を板材に固着させたあと（仮加熱工程後）なので、樹脂が剥がれず固着力の安定化を図りやすい。
このように、本実施の形態１の積層体を回転電機に使用することで、より安価で、生産性の高い回転電機を提供することが可能となる。つまり、高価な接着剤成分が入っていない積層体としたので、積層体を安価に提供することができ、また、接着剤成分が積層体に入っていないため、金型内で板材と金型がくっつく、あるいは、かすとくっつくといったことを抑制することができるため、生産性の高い回転電機を提供することが可能となる。

実施の形態２．
［金型内積層］
本実施の形態２の積層装置２００ａの概要図を図7に示す。実施の形態１との違いは、プレス装置３６ａが、単発プレス方式（単発金型３７ａを用いて行う加工方式）を採用していることと、仮加熱部での加熱工程の前に、プレス油塗布部によるプレス油の塗布工程があることである。

まずプレス装置３６ａが単発プレス方式を採用していることから、実施の形態１に比べ金型の数が全体として少なく、金型の費用を抑制することが可能となる。

次に、仮加熱部の前にプレス油塗布部を設けることで、金属薄板（電磁鋼板）に塗布されたプレス油が仮加熱部で加熱されることになる。次に、樹脂塗布部３２ａは、スプレー４１、あるいはディスペンサ４２を有しており、この樹脂塗布部３２ａにより、微粒子状の樹脂粉を塗布する。このとき、樹脂粉がプレス油を介して、金属薄板に固着される。上記以外は実施の形態１と同じ工程である。
このように実施の形態１とは異なる工程順であっても、実施の形態１と同様の積層体を積層装置２００ａにより製造することができる。

また、本実施の形態２では、使用する樹脂によっては融点が低く設定できるため、冷却部がなくても打ち抜き部に行くまでの間に、プレス油によって冷却できることから、このような場合においては、冷却部を省くことも可能である。ただし、打ち抜き部に到達するまでに金属薄板が冷却されていなければ、打ち抜き部の金型に樹脂が固着する可能性があり、これが製品の精度に影響を与える可能性があり望ましくないので、このような場合には冷却部は必要である。

実施の形態３．
［金型内積層］
本実施の形態３の積層体の製造方法に関して、図８、図９を用いて以下説明する。
本実施の形態３では、実施の形態１、および実施の形態２においては、積層体の製造に関わる全ての工程を一連の工程としているのに対して、２つの工程に分けて積層体の製造を行う点が異なっている。
具体的には、樹脂粉（本実施の形態３では、ポリマー微粒子を用いる）を金属薄板に塗布し仮固着させる工程（図８参照）と、プレス装置で金属薄板を打ち抜く工程（図９参照）とに分けている。なお、本実施の形態３においては、塗布する樹脂粉をポリマー微粒子（樹脂粉の一種）に限定している点が上記実施の形態１、および２とは異なる。

つまり、図８では、フープ材３０を送り出し装置（図示せず）で送り、仮加熱部３１で金属薄板を加熱し、ポリマー微粒子塗布部３２ｂでポリマー微粒子を塗布する。このときポリマー微粒子とは実施の形態１で説明した平均粒径２０μｍ以下のものである。塗布されたポリマー微粒子は加熱されている金属薄板に当たると溶け、固着する。この状態で冷却し、再び金属薄板をフープ材３０ａとして巻き取る（図８において、点線の円形状で示した部分を参照）。

次に、図９に示すように、積層装置２００ｂにおいて、ポリマー微粒子で構成された樹脂粉がプリコートされたフープ材３０ａを導入し、プレス油塗布部３５でプレス油を塗布した後、順送プレス方式を採用したプレス装置３６（打ち抜き部３８、本加熱部３９を有する金型３７（ここでの金型は順送金型）を備える）で打ち抜く。その後、プレス装置内の本加熱部３９で加熱し樹脂粉を融点まで加熱し、固着する。このようにして積層体５０が製造される。

以上説明したように、積層体の製造において、プリコート工程（図８参照）と積層工程（図９参照）を分けることができる。このため、敷地（面積）の制約、あるいは既存設備の制約でどちらか１つの工程しか実施できない場合であっても、工程を分割することで、結果的に所望の積層体を製造することが可能となる。

実施の形態４．
［金型外積層・金型前樹脂塗布］
図１０は、本実施の形態４の積層体の製造方法を説明するための図である。実施の形態１～３では、予めフープ材である電磁鋼板に樹脂粉を塗布した後に、金型内で積層体の形状を打ち抜き、それを本加熱部で固着して積層していたが、本実施の形態４では、本加熱部をプレス装置には設置せず、プレス装置の外部に設置した固着装置４４に設けた本加熱部３９において、固着前の積層体（積層体の形状に打ち抜かれた状態のもの）を固着装置に設けた本加熱部で加熱することにより、固着させている。
つまり、図１０に示す積層装置２００ｃで、電磁鋼板への樹脂粉塗布および仮固着と、樹脂粉塗布して仮固着した電磁鋼板の打ち抜き、および固定までの工程を、積層固定治具４３なども利用した一連の工程で行い、図１１に示す固着装置に設けられた本加熱部により、電磁鋼板を固着して積層体を製造している。すなわち、電磁鋼板同士の固着は、図１１に示した別の工程で実施している。すなわち、図１０に示す積層装置２００ｃで、未固着状態の積層体（以下、ワークとも呼ぶ）を製造し、このワークを図１１に示す固着装置４４に設けられた本加熱部３９である加熱炉４５の内部に配置する。このときワークを構成する複数の電磁鋼板は、積層された状態でピン４７に支持された圧縮ばね４６により加圧されている。

この状態にすることで、樹脂粉の積層方向の厚みが減少しても、樹脂粉が加熱され、ばねで圧縮されることにより、一定の力でワークを加圧することが可能となる。これにより、樹脂粉が潰された状態で、ワークを構成する複数の電磁鋼板同士を固着させることができる。

この場合において、上記加熱炉４５の温度は使用する樹脂粉の融点よりも高く、さらに、仮加熱工程の温度よりも高いことが望ましい。また、固着装置４４をプレス装置とは別に配置したことで、プレス装置３６に熱を奪われるようなことがなく、十分な加熱と加圧を得ることができる。このため、より確実で信頼性のある固着が実現できる。また、加圧により樹脂粉の厚みをより薄くすることができるため、積層体のうち、金属薄板が占める体積割合（一般的には鉄心の体積占積率）を高めることが可能である。

このように、プレス装置による打ち抜き工程と、固着装置による本加熱工程を別々にすることで、固着強度の向上、あるいは占積率の向上を図ることが可能となる。

実施の形態５．
［金型外積層・樹脂あと塗り］
図１２は、本実施の形態５の積層体の製造工程を説明するための図である。本実施の形態５では、積層体の製造のための全工程を、プレス打ち抜き工程、塗布工程、固着工程の３つに分けている点が他の実施の形態とは異なる。さらに、樹脂を塗布する工程順も異なる。

最初の工程（第１工程）として、電磁鋼板、あるいはＳＰＣＣなどの強磁性体の金属薄板をロール状にまとめたフープ材が、プレス装置３６ａ（ここでは単発プレス方式を採用）に導入され、図２のような分割コアの形状に打ち抜かれる。このとき、プレス装置は順送金型を使用する順送プレス方式ではなく、単発金型３７ａを使用する単発プレス方式を用いているため、金型に要する費用を抑制することができる。
また、この第１工程においては、プレス油塗布装置を備えているため、プレス油を共有しながら金型で任意の形状に打ち抜くことができるので、金型寿命を長くすることができる。
また、樹脂粉を含まない状態で打ち抜きをするため、プレス金型内に樹脂粉が介在するということがなく、樹脂粉が金型の上型と下型の隙間に入り込んで止まるといった不具合を無くすことができる。

次に、第２工程の塗布工程では、図１２に示した仮加熱部３１と樹脂塗布部３２と冷却部３４と積層部４８が使用される。
最初に、第１工程（単発プレス方式によるプレス打ち抜き工程）で得られた金属薄板（１枚）が第２工程である塗布工程に送られる。この第２工程では、まず仮加熱部３１で金属薄板が加熱される。次に、樹脂塗布部３２で、この金属薄板に樹脂粉が塗布される。塗布方法は前述したように、樹脂粉のみであってもよいし、溶剤に混ぜた樹脂粉を塗布してもよい。この際、仮加熱部３１の設定温度は、樹脂粉の融点を超える温度であるため、樹脂粉が金属薄板に固着する。次に、冷却部３４に送られ、樹脂粉の融点より低い温度に冷却される。この冷却を実施することで、金属薄板から樹脂粉が飛散することを防止できる。次に、金属薄板は、積層部４８に送られる。積層部４８には、所定の枚数分の金属薄板を積層し、位置を固定するための積層固定治具４３が設けられている。この積層固定治具４３により複数の金属薄板が固定された状態で、次の第３工程（固着工程）に送られる。

第３工程の固着工程では、積層固定治具４３ａと積層体を圧縮するための圧縮ばね４６と、この圧縮ばね４６を支持するピン４７と積層体を加熱して固着するための加熱炉４５（本加熱部が設けられている）が使用される。この時、複数の金属薄板は、積層方向に上記圧縮ばね４６による加圧を受けている。この状態で、複数の金属薄板を加熱炉４５で加熱（本加熱）することにより、積層体を得ることができる。このような状態にすることで、樹脂粉が加熱により、積層方向の厚みが減少しても、ばねで圧縮しているため一定の力で加圧することが可能となる。つまり、樹脂粉を潰した状態で固着させることができる。加熱炉の温度は使用する樹脂粉の融点よりも高く、さらに、仮加熱工程の設定温度よりも高いことが望ましい。

以上説明したように、固着装置４４をプレス装置３６ａとは別に配置したことで、プレス装置３６ａに熱を奪われるようなことがなく、十分な加熱と加圧を得ることができる。このため、より強度の高い固着ができる。また、加圧により樹脂粉をより薄くすることができるため、積層体のうち、金属薄板が占める体積割合（一般的には鉄心の占積率）を高めることが可能である。

このように、プレス装置３６ａによる打ち抜き工程と、固着装置４４による本加熱工程を別々にすることで、固着強度の向上、あるいは体積占積率の向上を図ることが可能となる。
更に、プレス油塗布部３５によるプレス油を塗布する工程は、樹脂粉を塗布する工程の直前の工程ではない。このため、プレス油がほぼ無い状態（付着が少ない状態）で樹脂粉を塗布することが可能となる。このため、上述の他の実施の形態に比べ、樹脂粉にプレス油が介在しにくくなり、固着強度を高めることができる。

実施の形態６．
［電着塗装・金型内固着］
図１３は、実施の形態６の積層体の製造工程を説明するための図である。図１３に示す積層装置２００ｄでは、フープ材３０を送るためのアンコイラー（図示せず）、塗装部３５ａ、仮加熱部（焼き付け部）３１、冷却部３４、プレス油塗布部３５、プレス装置（順送プレス方式、あるいは単発プレス方式）３６が使用される。本実施の形態６では、積層体の製造のための全工程が分離せず一連となっている。またプレス装置３６の内部に、打ち抜き部３８と本加熱部３９を有する金型３７を備える。この金型３７は順送金型、あるいは単発金型の何れでも良い。

まず、電磁鋼板、あるいはＳＰＣＣなどの強磁性体の金属薄板をロール状にまとめたフープ材３０が、塗装液４９が貯留された塗装部３５ａに導入される。この塗装部３５ａでは、前記塗装液４９の中に金属薄板を連続的に浸漬する。図示していないが、塗装液４９の中には、電極があり、この塗装部３５ａで電圧を加えることで塗装液４９に混合している絶縁体（例えば樹脂）を金属薄板に付着させる。次に、絶縁体が付着した金属薄板を仮加熱部３１で加熱し絶縁体の金属薄板への焼き付けを行う。これにより、金属薄板への絶縁電着塗装が完成する。

このように金属薄板への浸漬塗装によって金属薄板に電着塗装することにより、金属薄板に対して、均一に塗装をすることができる。また電磁鋼板を使わない場合でも、絶縁被膜が構築できるため、より安価な強磁性体（例えばＳＰＣＣ、Ｓ４５Ｃ（機械構造用炭素鋼）など）を使うことができる。また、金属薄板の表面と裏面だけでなく、側面にまで絶縁電着塗装が可能である。これにより、回転電機として使用する場合、コアに巻き付けるコイルとの絶縁を容易にとることができる。

その後、金属薄板は、プレス油塗布部３５によるプレス油塗布工程を経て、プレス装置３６に導入され、図２のような分割コアの形状に打ち抜かれる。本実施の形態６の積層体の製造工程においては、プレス油塗布工程を含んでいるため、プレス油を共有しながら金型で金属薄板を任意の形状に打ち抜くことができるため、金型寿命を長くすることができる。また電着塗装であるため、絶縁体が金属薄板に密着した状態のまま打ち抜きをするため、プレス金型内に樹脂などの絶縁体が残存することを抑制でき、絶縁体が金型の上型と下型の隙間に入り込んで、積層体の製造が止まるといった不具合を抑制することができる。

次に、積層体は本加熱部３９に移動し、この本加熱部３９で加熱されることで、電着塗装された絶縁体が再び溶融し、プレスの加圧力によって金属薄板は積層方向に加圧され固着され、積層体５０の製造が完了する。

本実施の形態では、前述したように樹脂粉を使うわけではなく、電着塗装された絶縁体を使用する。このため、樹脂粉を使用した場合のような飛散がなく、プレス工程が止まるようなことが無いため、生産性が低下することを防止できる。

また絶縁電着塗装を使うため、金属薄板の表面、あるいは裏面に対して均一に絶縁体を塗布することが容易であり、この絶縁体により塗布膜の厚みをより薄くすることが可能である。なお、絶縁電着塗装の材料としては、数種類の市販されている材料の使用が可能である。

実施の形態７．
［電着塗装・金型外固着］
実施の形態７の積層体の製造方法に関して、図１４と図９を用いて以下説明する。
本実施の形態７では、絶縁体を金属薄板に電着塗装する工程（図１４参照）と、プレス装置での金属薄板の打ち抜き工程（図９）を分けている。

つまり、塗装部３５ａ、仮加熱部３１、冷却部３４などを備えた図１４に示す電着塗装装置２０１を用いた電着塗装工程では、フープ材３０を送り出し装置（別名：アンコイラー、図示せず）で送り出し、塗装部３５ａに導入する。ここでは実施の形態６と同様に、金属薄板を、絶縁体を含む塗装液４９に浸漬させることで電着塗装をする。次に仮加熱部３１で絶縁体の焼き付けを行う。これにより、絶縁体の電着塗装が完成する。このように、浸漬塗装による電着塗装をすることで、より均一に、金属薄板に電着塗装をすることができる。

次に、図９に示すように、積層装置に、絶縁体が電着塗装されたフープ材３０ａを導入し、プレス油塗布部３５の内部でプレス油をさらに塗布した後、プレス装置３６で金属薄板を打ち抜く。その後、プレス装置３６の内部の金型の本加熱部３９で、打ち抜かれた金属薄板を加熱することにより、絶縁体を融点まで加熱し、固着する。これにより積層体５０の製造が完了する。

以上説明したように、積層体の製造工程において、電着塗装する工程（図１４参照）と積層装置２００ｂでのプレス装置による打ち抜き工程（図９）を分けることができる。このため、敷地（面積）の制約、あるいは既存設備の制約により、どちらか１つの工程しか実施できない場合であっても、工程を分割することで所望の積層体を製造することが可能となる。

また、一般的に電着塗装にかかる時間は、プレス打ち抜きにかかる時間よりも長い。そのため、これらを分けた工程にすることで、それぞれに必要な時間でフープ材を送ることができる。例えば、プレス打ち抜き速度に合わせた場合、十分な電着塗装が行えないなどの不具合が生じるが、本実施の形態ではこの２つの工程を分けているので、これを抑制することが可能となる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

以下、本願の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
強磁性体の薄板が複数枚積層された積層体であって、
前記薄板は、所定の接着剤成分を含んでいない樹脂を介して、隣接する薄板が互いに固着されて積層されていることを特徴とする積層体。
（付記２）
前記所定の接着剤成分は、シランカップリング剤、あるいはチタネートカップリング剤であることを特徴とする付記１に記載の積層体。
（付記３）
前記薄板は、Ｔ字形状に形成され、前記薄板の表面あるいは裏面である積層面だけに前記樹脂が塗布されて互いに固着されていることを特徴とする付記１に記載の積層体。
（付記４）
前記樹脂は、粉体状の樹脂であることを特徴とする付記１から３のいずれか１に記載の積層体。
（付記５）
付記４に記載の積層体を製造する積層体の製造方法であって、
前記薄板をコイル状の平板からプレス装置で打ち抜く前に、前記樹脂により前記薄板同士を仮固着するために前記薄板を加熱する仮加熱工程と、
前記薄板を前記プレス装置で打ち抜いた後に、再度当該打ち抜いた薄板を加熱して、前記樹脂により、積層方向に複数枚の前記打ち抜いた薄板同士を互いに固着する本加熱工程と、
を有することを特徴とする積層体の製造方法。
（付記６）
前記仮加熱工程の後、かつ前記薄板を打ち抜く前に、プレス油を塗布するプレス油塗布工程を有することを特徴とする付記５に記載の積層体の製造方法。
（付記７）
前記樹脂は、溶剤に溶かして塗布されることを特徴とする付記５または６に記載の積層体の製造方法。
（付記８）
前記仮加熱工程で設定される設定温度Ｔ１と前記本加熱工程で設定される設定温度Ｔ２に差を設け、Ｔ２＞Ｔ１とすることを特徴とする付記５から７のいずれか１に記載の積層体の製造方法。
（付記９）
前記仮加熱工程の前に、前記薄板または前記樹脂を予備的に加熱する予備加熱工程をさらに有することを特徴とする付記５から８のいずれか１に記載の積層体の製造方法。
（付記１０）
付記１から４のいずれか１に記載の積層体を製造する積層体の製造装置であって、
前記樹脂を前記薄板に仮固着するために前記薄板を加熱する仮加熱部と、
前記薄板をプレス装置で打ち抜く打ち抜き部と、
前記薄板を前記プレス装置で打ち抜いた後に、再度当該打ち抜いた薄板を加熱して、前記樹脂により、積層方向に複数枚の前記打ち抜いた薄板同士を互いに固着する本加熱部と、
を有することを特徴とする積層体の積層装置。

１ 固定子コア、２ 分割コア、３ バックヨーク部、４ ティース部、５ 凹部、６ 凸部、７ 溝、８ 強磁性体、９ 電磁鋼板、１０ 固定子、１１ 絶縁コーティング、１２ 樹脂層、２０ 回転子、２１ 回転子コア、２２ 磁石、３０ フープ材、３１ 仮加熱部、３２、３２ａ 樹脂塗布部、３２ｂ ポリマー微粒子塗布部、３３ ノズル、３４ 冷却部、３５ プレス油塗布部、３６ プレス装置、３７ 金型（順送金型）、３７ａ 単発金型、３８、３８ａ 打ち抜き部、３９ 本加熱部、４０ 非塗布部、４１ スプレー、４２ ディスペンサ、４３ 積層固定治具、４４ 固着装置、４５ 加熱炉、４６ 圧縮ばね、４７ ピン、４８ 積層部、４９ 塗装液、５０、５０ａ 積層体、１００ 回転電機、２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ 積層装置、２０１ 電着塗装装置

Claims (10)

1. 強磁性体の薄板が複数枚積層された積層体であって、
   前記薄板は、所定の接着剤成分を含んでいない樹脂を介して、隣接する薄板が互いに固着されて積層されていることを特徴とする積層体。
2. 前記所定の接着剤成分は、シランカップリング剤、あるいはチタネートカップリング剤であることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
3. 前記薄板は、Ｔ字形状に形成され、前記薄板の表面あるいは裏面である積層面だけに前記樹脂が塗布されて互いに固着されていることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
4. 前記樹脂は、粉体状の樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の積層体。
5. 請求項４に記載の積層体を製造する積層体の製造方法であって、
   前記薄板をコイル状の平板からプレス装置で打ち抜く前に、前記樹脂により前記薄板同士を仮固着するために前記薄板を加熱する仮加熱工程と、
   前記薄板を前記プレス装置で打ち抜いた後に、再度当該打ち抜いた薄板を加熱して、前記樹脂により、積層方向に複数枚の前記打ち抜いた薄板同士を互いに固着する本加熱工程と、
   を有することを特徴とする積層体の製造方法。
6. 前記仮加熱工程の後、かつ前記薄板を打ち抜く前に、プレス油を塗布するプレス油塗布工程を有することを特徴とする請求項５に記載の積層体の製造方法。
7. 前記樹脂は、溶剤に溶かして塗布されることを特徴とする請求項５または６に記載の積層体の製造方法。
8. 前記仮加熱工程で設定される設定温度Ｔ１と前記本加熱工程で設定される設定温度Ｔ２に差を設け、Ｔ２＞Ｔ１とすることを特徴とする請求項５または６に記載の積層体の製造方法。
9. 前記仮加熱工程の前に、前記薄板または前記樹脂を予備的に加熱する予備加熱工程をさらに有することを特徴とする請求項５または６に記載の積層体の製造方法。
10. 請求項１から３のいずれか１項に記載の積層体を製造する積層体の製造装置であって、
    前記樹脂を前記薄板に仮固着するために前記薄板を加熱する仮加熱部と、
    前記薄板をプレス装置で打ち抜く打ち抜き部と、
    前記薄板を前記プレス装置で打ち抜いた後に、再度当該打ち抜いた薄板を加熱して、前記樹脂により、積層方向に複数枚の前記打ち抜いた薄板同士を互いに固着する本加熱部と、
    を有することを特徴とする積層体の積層装置。

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