JP3938338B2

JP3938338B2 - Thin, high efficiency, motor or generator laminate and motor or generator

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Publication number: JP3938338B2
Application number: JP2002200448A
Authority: JP
Inventors: 光伸吉田; 展弘丸子; 洋渡辺
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: JP2004048859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業機械分野に用いられる電動機、例えば、ＤＣブラシ付きモータ、ブラシレスモータ、ステッピングモータ、ＡＣインダクションモータ、ＡＣシンクロナスモータ、シンクロナスリラクタンスモータ、ＩＰＭモータ、ＳＰＭモータに関し、特に、薄型、高効率が要求される、カード型ハードディスク用スピンドルモータ等の薄型要求の強いステータに用いられる磁性積層板および、それを用いた電動機及び発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコンや、ＰＤＡ等の携帯機器等の普及、及び携帯機器の高性能化に伴い、携帯機器の記録装置として、ＣＤ−ＲＯＭドライブや、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブや、ハードディスクドライブの小型化、薄型化、高効率化が求められている。このような記録装置において数多く使用される電動機においては、さらなる高効率化および、さらなる薄型化が強く望まれている。
【０００３】
従来の電動機または発電機に使用される磁性コアは、渦電流損失を減らすため、極力薄い磁性薄板が望まれてきた。しかしながら、現状では、珪素鋼板、電磁軟鉄、パーマロイなどが主に使用されており、これらの多結晶金属系の材料は鋳造法によってインゴットが作製され、その後熱間加工、冷間加工を経て必要な厚さの板材に加工されるが、材料の脆性等から、最薄のものでも０．１ｍｍ程度と厚さに限界があった。
【０００４】
一方、磁性コアの材料として、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯等の磁性材料は、磁気的特性（鉄損、最大磁束密度、透磁率）は電磁鋼板と同等かそれを上回る特性をもち、厚さは１０μｍ〜３０μｍの薄帯が製品として入手可能となっている。そこで、モータの高効率化及び、モータの薄型化の鍵となる材料として期待されている。
しかしながら、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯等の磁性材料は、磁気特性を発現させるためには２００℃〜５００℃の高温の熱処理が必要であり、熱処理後の薄帯は脆く、形状加工や一体積層時に大きな応力が材料に加わると、欠け、割れ、等が発生し、電動機コア形状の積層体を作製することは困難であった。
なお本明細書の記載において特に断らない限り、非晶質金属薄帯と非晶質金属磁性薄帯とは同じ内容を指す。
【０００５】
また非晶質金属の優れた特性のひとつである高強靭性、強いばね性、高硬度が欠点となり、曲げ加工による形状保持が困難であった。このため、特に薄型モータのステータコアを実現する上で重要な、従来のモータ用材料であるケイ素鋼板等で作製される、図１に示すようなステータに施される巻線ガイド用の曲げ加工を、非晶質金属の積層板に行うことは困難であった。そのため、巻線ガイド板を新たにモータコアの上下面に付与したりすることが必要となり、樹脂による厚み増大、工程数が増大するという問題が生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯等の磁性積層板についての上記問題を解決することである。すなわち磁気特性発現のための熱処理を実現し、高磁気特性を発現させた非晶質金属薄帯の優れた磁気特性を維持すると同時に、曲げ加工性を併せ持つ磁性積層板を実現し、曲げ加工により作製された巻線ガイド等を有する電動機または発電機用磁性積層板を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明の電動機または発電機用磁性積層板は、従来からの樹脂の物性を見直し、さらに積層一体化工程、熱処理工程、モータのステータの加工工程を見なおし、そして、鋭意研究の結果、用いる樹脂の物性値およびその値が本発明の範囲の樹脂を選ぶことで、非晶質金属薄帯からなる積層板が可能となり、
さらに耐熱樹脂のガラス転移温度以上の温度で磁性積層板を加熱した後、プレス成形することで、所望の形状の曲げ加工が可能となった。さらに非晶質金属の磁気特性発現のため、熱処理温度よりも高い温度域での耐熱性を有する樹脂を使用することで、非晶質金属薄帯の積層板の熱処理が可能となり、磁気特性を著しく向上した電動機または発電機用の磁性積層板を提供できることが明らかとなった。
【０００８】
具体的には、磁性積層板を構成する樹脂が、熱可塑性を有し、さらに窒素雰囲気気流下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下である樹脂を使用することにより、非晶質金属の磁性積層板において、熱処理後でも積層間の剥離のない、優れた磁気特性を有する積層板が得られる。さらに熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に磁性積層板を加熱し、所望の形状にプレス成形した後、ガラス転移点以下の温度までその形状を維持することで、非晶質金属でも所望の曲げ加工ができることを見出し、非晶質金属からなる磁性積層板においても巻線ガイド等の成形加工が可能となった。さらに非晶質金属の磁気特性の発現のための、２００℃ 〜５００℃までの熱処理が可能で、良好な磁気特性を発現できることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものであり、本発明によれば、電動機または発電機を構成するロータ、またはステータの磁性積層板の部分が、磁気的特性の優れた非晶質金属磁性薄帯からなる積層板により構成され、前記積層板が、熱可塑性を有しさらに窒素雰囲気気流下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下である特性をそなえた高耐熱性の熱可塑性樹脂層と非晶質金属磁性薄帯層を有する磁性基材（以下、本発明において非晶質金属磁性薄帯に樹脂を付与した薄帯を磁性基材と定義する。）から構成されており、高耐熱性の熱可塑性樹脂の
ガラス転移温度以上に、磁性積層板を加熱し、プレス成形後、ガラス転移温度以下までその形状を維持することで、所望の曲げ加工が可能であることを特徴としている。
さらに、本発明の磁性積層板を用いることで、巻線ガイド等の曲げ加工を施した非晶質金属薄帯からなる電動機用または発電機用のステータコアを実現することが可能となった。
すなわち、本発明は以下に記載した事項により特定される。
（１）磁性材料からなるロータと、ステータを備えた電動機または発電機において、ロータまたはステータの少なくとも一部の磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯と熱可塑性樹脂層が交互に積層された積層板より構成され、前記積層板が曲げ加工による形状保持性を有していることを特徴とする電動機または発電機。
（２）上記熱可塑性樹脂のガラス転移温度より高い温度で形状加工された後ガラス転移温度より低い温度まで加工形状を維持することで曲げ加工による形状保持性を有している積層板から構成されていることを特徴とする（１）記載の電動機または発電機。
（３）上記熱可塑性樹脂が、窒素雰囲気気流下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の電動機または発電機に用いる磁性積層板。
（４）上記非晶質金属磁性薄帯がＦｅ系非晶質金属磁性薄帯、或いはＣｏ系非晶質金属磁性薄帯であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の電動機または発電機。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１０】
本発明に係わる電動機または発電機用磁性積層板は、非晶質金属薄帯の原反からロールコータなどのコーティング装置を用いて非晶質金属薄帯上に液状の高耐熱熱可塑性樹脂の塗膜を作り、これを乾燥させて非晶質金属薄帯に高耐熱性熱可塑性樹脂を付与する方法で作製することができる。
【００１１】
非晶質金属薄帯に高耐熱熱可塑性樹脂を付与した多層構造の磁性基材を作製する場合、多層コーティング方法や単一または多層コーティング基材を加圧、例えば熱プレスや熱ロールなどにより積層することができる。
【００１２】
加圧時の温度は高耐熱樹脂の種類により異なるが、概ね、硬化物のガラス転移温度以上で軟化もしくは溶融する温度近傍で積層接着することが好ましい。
耐熱性樹脂を付与した非晶質金属薄帯は、目的とする電動機または発電機用磁性コアに使用されるように所望の形状、例えば、図２に示すようなステータコアの形状に加工される。形状加工方法としては、プレス打ち抜き加工、放電ワイヤーカット加工、レーザー切断加工、ウォータージェット加工方法等の精密切断加工の手法が適用できる。またこの加工は非晶質金属薄帯が一枚のとき、または積層一体化した後の複数枚の積層板に対しても可能である。
また、電動機用磁性コアのような積層構造にする場合、高い機械強度が要求され、磁性薄帯間の高い密着性を実現する点から、本発明に用いる耐熱性樹脂は熱硬化性樹脂よりも非熱硬化性の樹脂、例えば高耐熱熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
さらに磁性積層板を加熱し、耐熱樹脂を軟化させた後、プレス成形後冷却し、プレス成形形状を維持することで、所望の曲げ形状を加工することが可能となり、巻線ガイド等を形成することが可能となる。
形状加工した後に非晶質金属薄帯の磁気特性を発現させるために最適熱処理が施される。通常、磁性材料の熱処理温度は、少なくとも２００℃〜５００℃の高温であるため、熱可塑性耐熱樹脂は、非晶質金属薄帯の最適な磁気特性を発現させるために必要な熱処理温度に十分耐える耐熱性の高い樹脂を選択する必要がある。したがって、室温からの重量減少が１％となる温度が空気中において３５０℃以上を持つ高耐熱性熱可塑性樹脂を磁性薄板に付与した磁性基材の積層体とすることで２００℃〜５００℃ の熱処理後も非晶質金属薄帯との接着強度が保たれるとともに、磁性薄板の最適熱処理温度で熱処理することができるため優れた磁気特性を供することができる。
さらに本発明の詳しい説明を行う。
【００１３】
（非晶質金属薄帯）
本発明の磁性基材に使用される非晶質金属薄帯に用いられる磁性材料としては、Ｆｅ系、Ｃｏ系の非晶質金属薄帯が用いられる。これらの非晶質金属薄帯は、通常溶融金属を急冷ロールを用いて、急冷して得られる。通常は１０〜５０μｍの厚さであり、好ましくは１０〜３０μｍの厚さの薄帯が用いられる。Ｆｅ系非晶質金属材料としては、Ｆｅ−Ｂ―Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系などのＦｅ−半金属系非晶質金属材料や、Ｆｅ−Ｚｒ系、Ｆｅ−Ｈｆ系、Ｆｅ−Ｔｉ系などのＦｅ−遷移金属系非晶質金属材料を挙げることができる。Ｃｏ系非晶質金属材料としてはＣｏ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｂ系などの非晶質金属材料が例示できる。好ましくはＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系においては、Ｆｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃（ａｔ％）、Ｆｅ₇₈Ｓｉ₁₀Ｂ₁₂（ａｔ％）などが挙げることができる。
【００１４】
（高耐熱熱可塑性樹脂）
本発明の非晶質金属層の層間用いられる樹脂は、積層体を加熱した後、プレス成型を行えることが必須であるため、樹脂に要求される第一の特性としては熱可塑性を有することである。さらに非晶質金属薄帯の磁気特性を向上させる最適熱処理温度で熱処理される場合があるので、当該熱処理温度で熱分解の少ない材料を選定することが必要になる。非晶質金属薄帯の熱処理温度は、非晶質金属薄帯を構成する組成および目的とする磁気特性により異なるが、良好な磁気特性を向上させる温度は概ね２００〜５００℃の範囲にあり、さらに好ましくは３００℃〜５００℃の範囲である。
【００１５】
本発明に用いられる樹脂としては、熱可塑性、非熱可塑性、熱硬化性樹脂を挙げることができるが、ガラス転位温度以上で、樹脂を溶融させプレス成型による曲げ加工程を行うことができる、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。
【００１６】
よって、熱可塑性樹脂の中でもさらに高耐熱性樹脂を用いることで、前記非消失金属薄帯の少なくとも一部に耐熱性樹脂を付与した後、もしくは耐熱性樹脂の前駆体を付与し該耐熱性樹脂を形成した後、この磁性基材を積層し、磁性基材の積層板を得ることができる。
本発明に用いられる樹脂としては、前処理として１２０℃で４時間乾燥を施し、その後、窒素雰囲気下、３００℃で１時間保持した際の重量減少が、ＤＴＡ−ＴＧを用いて測定した時に、通常１％以下、好ましくは０．３％以下であるものが用いられる。具体的な樹脂の例としては、ポリイミド系樹脂、ケイ素含有樹脂、ケトン系樹脂、ポリアミド系樹脂、液晶ポリマー、ニトリル系樹脂、チオエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、アリレート系樹脂、スルホン系樹脂、イミド系樹脂、アミドイミド系樹脂を挙げることができる。これらのうちポリイミド系樹脂、スルホン系樹脂、アミドイミド系樹脂を用いるのが好ましい。
本発明に用いられる樹脂は、上記の性質に加えて下記の特性を兼ね備えている樹脂であることがさらに好ましい。
▲１▼ガラス転移温度が１２０℃〜２５０℃である。
▲２▼窒素雰囲気下３００℃、１時間の熱履歴を経た後の引っ張り強度が３０ＭＰａ以上である。
▲３▼溶融粘度が１０万Ｐａ・ｓである温度が、２５０℃以上４００℃以下であり、さらに好ましくは３００℃以下、さらに好ましくは２５０℃である。
▲４▼４００℃から１２０℃まで０．５℃／分の一定速度で降温した後、樹脂中の結晶物による融解熱が１０Ｊ／ｇ以下である。
【００１７】
（樹脂付与工程）
非晶質金属薄帯に付与する樹脂は、非晶質金属薄帯の片面のみ、または、両面の少なくとも一部に付与する。この場合、付与する面において均一にむらなく塗膜されることが好ましいが、例えば、短冊状コアの場合、切断部分ではない部分等は加工時に接着強度が十分であればよく、非晶質金属薄帯間の接着が得られるように部分的に熱可塑性耐熱樹脂が付与されていれば良い。また、積層体を形状加工する場合等で接着強度が必要となる場合には、薄帯の片面または両面に全面に塗布されていることが望ましい。
【００１８】
本発明における非晶質金属薄帯の片面または両面の少なくとも一部に熱可塑性耐熱性樹脂を付与する場合、粉末性樹脂、もしくは溶媒に樹脂を溶解させた溶液またはペーストを用いることができる。樹脂を溶解させた溶液を用いる場合には、ロールコータなどを用いて非晶質金属薄帯に塗布して行うことが代表的である。この場合、塗布工程で用いる溶液の粘度は、０．００５Ｐａ・ｓ以下では、粘度が低くなり過ぎるため非晶質金属薄帯上から樹脂を溶解させた溶液が流れてしまい磁性基材上に十分な塗膜量が得られず、極めて薄い塗膜になってしまう。また、この場合塗膜を厚くするために、塗布速度を極めて遅くすると何度も重ね塗りが必要になるため、生産効率の低下が生じ実用的ではない。一方、樹脂を溶解させた溶液の粘度が２００Ｐａ・ｓ以上になると、高粘度のため、非晶質金属薄帯上に薄い塗膜を形成するための膜厚の制御が極めて難しくなる。したがって、樹脂を溶媒に溶解させた溶液による塗布の場合、塗布時の溶液粘度が０．００５Ｐａ・ｓ〜２００Ｐａ・ｓとなる濃度範囲が好ましい。さらには、０．０１Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓとなる濃度範囲が好ましく、より好ましくは０．０５Ｐａ・ｓ〜５Ｐａ・ｓの範囲にある方が良い。
【００１９】
本発明における樹脂を溶媒に溶解させた溶液の付与方法としては、コータを用いた方法、例えば、ロールコータ法、グラビアコータ法、エアドクタコータ法、ブレードコータ法、ナイフコータ法、ロッドコータ法、キスコータ法、ビードコータ法、キャストコータ法、ロータリースクリーン法や、液状樹脂中に非晶質金属薄帯を浸漬しながらコーティングする浸漬コーティング方法、液状樹脂を非晶質金属薄帯にオリフィスから落下させコーティングするスロットオリフィスコータ法などでおこなうことができる。その他、バーコート方法や霧吹きの原理を用いて液状樹脂を霧状に非晶質金属薄帯に吹き付けるスプレーコーティング法や、スピンコーティング法、電着コーティング法、あるいはスパッタ法のような物理的な蒸着法、ＣＶＤ法のような気相法など非晶質金属薄帯上に耐熱性樹脂を付与できる方法なら如何なる方法を用いても良い。
【００２０】
また、一部に熱可塑性の耐熱性樹脂を付与するには、塗膜パターンの溝を加工したグラビアヘッドを用いて、グラビアコータ法で行うことができる。
【００２１】
また、本発明における非晶質金属薄帯の片面または両面の少なくとも一部に付着させる樹脂として、ペ−スト状樹脂を使用する場合は、主として非晶質金属薄帯と非晶質金属薄帯など複数の非晶質金属薄帯を積層する場合に用いることが好ましい。そのため、樹脂は液状樹脂のような流動性よりは仮接着固定や仮止めができる粘度があれば良く、ポッティングや刷毛塗りなどの方法で付与することができる。したがって、樹脂の粘度としては、５Ｐａ・ｓ以上の粘度であることが好ましい。一方、粉末状の樹脂を用いる場合は、例えば、金型を用いて非晶質金属薄帯の積層体を作製する時に粉末状・ペレット状の樹脂を充填または散布して熱プレス成型などにより非晶質金属薄帯の積層体を作製する場合に用いることができる。
【００２２】
さらに、本発明で使用するポリイミドを用いる方法として、溶媒可溶性のポリイミド、
若しくはその両末端に反応性の官能基を導入したものを用いることもできる。すなわち、可溶性ポリイミドを溶剤に溶かして液状とし、適切な粘度に調整して、非晶質金属薄帯に付与し、加熱して溶剤を揮発させて耐熱性樹脂を形成する方法が用いられる。
次に本発明による積層板を用いて電動機または発電機の磁性コアを作製する工程について説明する。但し、作製する工程は巻線加工までとする。また本発明における工程は以下に説明する順番とは限らず、以下の各工程を組み合わせることが可能である。
【００２３】
（積層一体加工工程）
本発明おける、非晶質金属薄帯に予め高耐熱熱可塑性樹脂または高耐熱熱可塑性樹脂の前駆体を付与した磁性基材を用いて積層する製造方法について詳細に説明する。
【００２４】
非晶質金属薄帯に高耐熱熱可塑性樹脂を付与した磁性基材の積層板は、多層コーティング方法や、単一または多層の磁性基材を、熱プレスや熱ロールなどの方法で加圧積層して作製することができる。加圧時の温度は高耐熱熱可塑性樹脂の種類により異なるが、概ね、高耐熱熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）以上で軟化もしくは溶融する温度近傍で積層およびプレスすることが好ましい。
【００２５】
非晶質金属薄帯の積層板の作製は、多層コーティング方法あるいは熱プレス、または熱ロール、高周波溶着などで積層接着することで積層構造を自由に設計することができる。
【００２６】
本発明の非晶質金属薄帯の積層板は、非晶質金属薄体を積み重ね、高耐熱熱可塑性樹脂、または高耐熱熱可塑性樹脂の前駆体を含浸させた後樹脂化することで、積層板を作製する方法があるが、好ましくは、非晶質金属薄帯に予め高耐熱熱可塑性樹脂または高耐熱熱可塑性樹脂の前駆体を付与した磁性基材を用い、この基材を積層接着して積層板を作製する方法が望ましい。
【００２７】
（形状加工工程）
本発明の電動機または発電機用磁性コアに形状加工する場合は、プレス打抜き加工、放電ワイヤーカット加工、レーザー切断加工等の精密切断加工の方法が適用でき、これに限定されるものではない。これらの方法の中でも、好ましくはプレス打抜き加工が、量産時に加工単価が低い点で望ましい。形状化口は非晶質金属薄帯１枚のときでも可能であり、また積層一体化した後で複数枚からなる積層板を、同時に形状加工することも可能である。加工単価を低くする上では複数枚を同時に形状加工することが望ましい。
【００２８】
（曲げ加工工程）
本発明の磁性積層板は、熱可塑性樹脂を非晶質金属薄帯間に用いることで、熱可塑性樹脂に流動性が生じるまで加熱し、磁性積層板を構成する非晶質金属薄帯が相互にずれることが可能となり、磁性積層板として、曲げ変形が可能となる。この状態のときに、所望の形状の金型を用いてプレス成形後、熱可塑性樹脂の流動性がなくなるまで冷却することで、所望の形状を維持することが可能となる。この方法を用いることで、
薄型モータ等に使用される磁性積層板に施される、巻線ガイド用の曲げ形状に加工することも可能となる。
【００２９】
（熱処理工程）
本発明の非晶質金属薄帯の磁気特性を向上させるために、行われる熱処理である。非晶質金属薄帯の熱処理温度は、非晶質金属薄帯を構成する組成および目的とする磁気特性により異なるが、通常、不活性ガス雰囲気下もしくは真空中で行われ、良好な磁気特性を発現させる温度は概ね３００℃〜５００℃であり、好ましくは３５０℃から４５０℃で行われる。
【００３０】
（巻線工程）
本発明の電動機または発電機用磁性コアは、例えば、被覆銅線をステーターコアに巻く場合、巻き方は集中巻、分布巻などが可能である。さらに被覆導線を巻いた後、被覆導線の引き出し線を円形のステーターコアに沿って這わせる必要があるが、そのときステーターコアに被覆銅線の位置を決める突起となる巻線ガイドがあると被覆銅線のはみ出しが防止でき、安定なステーターコアの巻線が可能となる。
【００３１】
本発明の電動機または発電機用磁性積層板は、以上の工程の組み合わせから作製することが可能となる。各工程の代表的な組み合わせを以下に示す。
パターン１：
（樹脂付与工程）→（積層一体加工工程）→（形状加工工程）→（曲げ加工工程）→ （熱処理工程）→（巻線工程）
パターン２：
（樹脂付与工程）→（形状加工工程）→（積層一体加工工程）→（曲げ加工工程）→ （熱処理工程）→（巻線工程）
パターン１の工程は、非晶質金属薄帯に樹脂を付与した磁性基材を、複数枚重ねて、熱プレス等の方法で積層一体化し、平板とする。さらのプレス打抜き加工等でモータコア形状等に加工を行い、さらに樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱後、プレス加工により巻線ガイドの形状を曲げ加工し、さらに非晶質金属薄帯の磁気特性を向上させるための熱処理を行い、最後に巻線を施す。パターン１は、複数枚の非晶質金属薄帯を積層した積層板を一度にプレス抜きすることができるため、コスト低減効果が著しく、大量生産に最も適した加工工程である。本工程を熱硬化性樹脂を用いた磁性積層板によって行う場合、積層一体化時に樹脂が硬化してしまうため、その後の曲げ加工時に加熱しても樹脂の流動性は得られず、曲げ加工はできない。
【００３２】
パターン２の工程は、非晶質金属薄帯に樹脂を付与した磁性基材を、１枚づつプレス打ち抜き加工等でモータコア形状に加工を行った後、複数枚を重ねて、熱プレス等の方法で積層一体化し、モータコア板とする。さらに樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱後、曲げ加工により巻線ガイド等の形状加工を施す。積層一体化加工と曲げ加工は同一の金型で同時に行うことが可能である。さらに非晶質金属薄帯の磁気特性を向上させるための熱処理を行い、最後に巻線を施す。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について示す。
【００３４】
［実施例１］非晶質金属薄帯にハネウェル社製、Ｍｅｔｇｌａｓ：２６０５ＴＣＡ（商品名）、幅約１７０ｍｍ、厚み約２５μｍのＦｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃（ａｔ％）の組成を持つ非晶質金属薄帯（図３−１）を使用した。この薄帯の両面全面に約０．３Ｐａ・ｓの粘度のポリアミド酸溶液を付与し、１５０℃で溶媒を揮発させた後、２５０℃でポリイミド樹脂とし、薄板の両面に厚さ約２ミクロンの耐熱性熱可塑性樹脂（ポリイミド樹脂）（図３−２）を付与した非晶質金属薄帯を作製した。ジアミンに３、３’−ジアミノジフェニルエーテル、テトラカルボン酸二無水物にビス（３、４−ジカルボキシフェニル）エーテルニ無水物により得られるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を用い、ジメチルアセトアミドの溶媒に溶解して非晶質金属薄帯上に塗布し、非晶質金属薄帯上で加熱した。この樹脂は本発明の請求項２、３記載の特性値をすべて満足していた。
【００３５】
次にこの樹脂を付与した磁性基材を５０枚重ねて、熱プレスにより２７０℃３０分で積層一体化を行い、磁性積層板とした。
【００３６】
さらに５０枚重ねた磁性積層板から、図２に示す形状のモータ用ステータを作製するため、外径５０ｍｍ内径４０ｍｍのステータ−コア形状をプレス打ち抜きで１度に抜いた。
巻線ガイドの曲げ加工を行う金型にセットし、加熱後、２７０℃に達した段階で、プレス成形により曲げ加工を施した。さらに加熱し、磁気特性向上のため３５０℃２ｈｒ熱処理した。その結果、厚みは１．３７ｍｍとなり、従来のケイ素鋼板材料による積層板の占積率（９５％）程度と同程度の非常に高い占積率（９１％）を実現した。但し、ここでいう占積率とは次式で定義する式により計算した値を用いた。
（占積率（％））＝（（（非晶質金属薄帯厚さ）×（積層枚数））／（積層後の積層板厚さ））×１００
熱処理後も、積層板に剥がれ、そり等はなく、占積率は９１％を維持した。また、ＪＩＳＨ７１５３の「アモルファス金属磁心の高周波磁心損失試験方法」に準じた磁心寸法（外径５０ｍｍ内径４０ｍｍ）の円環をハサミで切り抜き、さきのモータ用ステータと同様のプロセスで５０枚積層したリングを作製し、１０００Ｈｚの交流磁場１［Ｔ］を印加したときのＢＨヒステリシスループから鉄損を測定した。その結果、鉄損は８．５［Ｗ／ｋｇ］であり、従来モータに用いられているケイ素鋼板と比較し、鉄損が２分の１から３分の１と低損失で良好な磁気特性を実現していることを確認した。
【００３７】
さらに作製したステータコアに巻線を施したところ、曲げ加工により形成した巻線ガイドにより、巻線の引き出し線が容易に巻線ガイドに沿って安定的かつ短時間に配線することが可能となった。
【００３８】
［実施例２］非晶質金属薄帯にハネウェル社製、Ｍｅｔｇｌａｓ：２６０５ＴＣＡ（商品名）、幅約１７０ｍｍ、厚み約２５μｍのＦｅ₇₈Ｓｉ₉Ｂ₁₃（ａｔ％）の組成を持つ非晶質金属薄帯（図３−１）を使用した。この薄帯の両面全面に約０．３Ｐａ・ｓの粘度のポリアミド酸溶液を付与し、１５０℃で溶媒を揮発させた後、２５０℃でポリイミド樹脂とし、薄板の両面に厚さ約２ミクロンの耐熱性熱可塑性樹脂（ポリイミド樹脂）（図３−２）を付与した非晶質金属薄帯を作製した。ジアミンに３、３’−ジアミノジフェニルエーテル、テトラカルボン酸二無水物にビス（３、４−ジカルボキシフェニル）エーテルニ無水物により得られるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を用い、ジメチルアセトアミドの溶媒に溶解して非晶質金属薄帯上に塗布し、非晶質金属薄帯上で加熱した。この樹脂は本発明の請求項２、３記載の特性値をすべて満足していた。
【００３９】
この薄帯から、図２に示す形状のモータ用ステータを作製するため、外径５０ｍｍ内径４０ｍｍのステータ−コア形状に５０枚をプレス打ち抜きし、５０枚重ねた後、積層一体化と巻線ガイドの曲げ加工を行う金型にセットし、２７０℃で３０分間熱圧着することで、巻線ガイド用の曲げ加工と積層一体化を同時に行い図４に示すモータ用ステータとした。さらに積層一体化と巻線ガイドの曲げ加工を行った金型にセットしたまま、磁気特性向上のため３５０℃２ｈｒ熱処理した。その結果、厚みは１．３７ｍｍとなり、従来のケイ素鋼板材料による積層板の占積率（９５％）程度と同程度の非常に高い占積率（９１％）を実現した。但し、ここでいう占積率とは次式で定義する式により計算した値を用いた。
【００４０】
（占積率（％））＝（（（非晶質金属薄帯厚さ）×（積層枚数））／（積層後の積層体厚さ））＊１００
熱処理後も、積層体に剥がれ、そり等はなく、占積率は９１％を維持した。また、ＪＩＳＨ７１５３の「アモルファス金属磁心の高周波磁心損失試験方法」に準じた磁心寸法（外径５０ｍｍ内径４０ｍｍ）の円環をハサミで切り抜き、さきのモータ用ステータと同様のプロセスで、５０枚積層したリングを作製し、１０００Ｈｚの交流磁場１Ｔを印加したときのＢＨヒステリシスループから鉄損を測定した。その結果、鉄損は８．５［Ｗ／ｋｇ］であり、従来モータに用いられているケイ素鋼鈑と比較し、鉄損が２分の１から３分の１と低損失で良好な磁気特性を実現していることを確認した。
【００４１】
さらに作製したステータコアに巻線を施したところ、曲げ加工により形成した巻線ガイドにより、巻線の引き出し線が容易に巻線ガイドに沿って安定的かつ短時間に配線することが可能となった。
【００４２】
［比較例１］実施例１と同様にモータ用ステータコアを作製した。但し、使用する樹脂を高耐熱熱硬化性樹脂（デュポン社製カプトンと同一構造体）を用いたところ異なる。２８０℃で樹脂を熱硬化させ、積層一体化し、磁性積層板とした後モータ用ステータコア形状にプレス打ち抜きした。さらに巻線ガイド用の曲加工を行う金型にセットし、３００℃に加熱したが、樹脂の流動性を得ることはできず、巻線ガイドの形状加工を行うことができなかった。このため巻線ガイドの突起がなく、巻線に使用したΦ０．３ｍｍ銅線の巻線の引き出し線がステータコアからはみ出し、巻線時に巻線の引き出し線の位置が定まらず、巻線作業時に断線が生じ、安定な巻線が困難であった。
【００４３】
［比較例２］実施例１と同様のモータ用ステータコアを作製した。熱処理後、曲加工による巻線ガイドの加工は施さなかったため、図５に示すように樹脂製の巻線ガイド（厚み０．４ｍｍ）を、モータ用ステータコアの両面に設けた。そのため本樹脂製の巻線ガイド分の厚み（０．４ｍｍ×２）分が厚くなり、実施例１、２より１ｍｍ程度厚くなり、モータの薄型化において不利となった。
【００４４】
以上を下表にまとめる。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【発明の効果】
本発明は、磁性材料からなるロータと、ステータを備えた電動機または発電機において、ロータまたはステータの少なくとも一部の磁性材料が、非晶質金属磁性薄帯からなる積層板より構成され、前記非消失金属磁性薄帯からなる積層板が、熱可塑性を有しさらに好ましくは窒素雰囲気気流下３００℃、１時間の熱履歴を経た際の熱分解による樹脂の重量減少率が１重量％以下であることを特徴とする樹脂層と非晶質金属磁性薄帯の層を交互に積層した磁性積層板とすることで以下の優れた効果を有していることが判明した。
【００４７】
１）曲げ加工成形性
磁性積層板を加熱し、耐熱性樹脂が流動性を有した状態で曲げ加工し、流動性がなくなるまで冷却し形状を保持することで、所望の曲げ形状を保持することが可能となり、
薄型モータ用コアに必要な巻線ガイド等を形成することが可能となる。
【００４８】
２）非晶質金属薄帯の優れた磁気特性を発現させるための熱処理が可能、すなわち非晶質金属薄帯の熱処理温度下（３００℃〜５００℃）でも樹脂の熱的な分解がほとんどない。よって、樹脂の接着力と適度な弾性が維持され、樹脂を塗工した非晶質金属薄帯の全体の機械強度が、熱処理時の積層一体化における圧縮応力下、あるいは熱処理後の常温下においても、非晶質金属薄帯に割れ、欠け等が生じにくくなる。その結果、Ｆｅ系非晶質金属薄帯、Ｃｏ系非晶質金属薄帯の熱処理後の脆性を克服すると同時に優れた磁気的特性の発現が可能となり、一体積層化した電動機または発電機用磁性コアの実現が可能となった。
【００４９】
３）高機械強度
また、非晶質金属薄帯に樹脂が密着してコーティングされていることで、非晶質金属薄帯内部のクラックの拡大を防止する。すなわち、電動機または発電機が回転時に生じる応力による非晶質金属薄帯部のクラックの拡大を防止し、モータとして充分な機械的強度を確保することが可能となる。
【００５０】
４）形状加工性
高機械強度を有していることから、プレス打ち抜き加工、放電ワイヤーカット加工、レーザー切断加工方法等の精密切断加工の手法がクラックの拡大、割れかけ等なく適用でき、形状設計の自由度が増し、最適な形状の磁気回路を実現することが可能となる。
【００５１】
特に、ロータやステータに必要な、巻線を巻く櫛刃形状部分のプレス打ち抜き加工においては、通常の耐熱樹脂を塗工していないものでは、割れ、欠けが多く、安定な形状加工が難しかったが、耐熱樹脂を塗工したものは、割れ、欠けなく、安定に加工することが可能となった。
【００５２】
５）高占積率
熱可塑性を有する樹脂を用いると、積層一体化の時の加熱加圧時に、樹脂が流動し、
積層板の層間の空隙が減り、占積率を大幅に向上させることが可能となる。電動機または発電機において、ロータやステータの占積率を向上させることは、機器の小型化、
あるいは高出力化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のケイ素鋼鈑による巻線ガイドの１例を示す図
【図２】本発明の実施例１の電動機用磁性コアの形状を示す図。
【図３】本発明の実施例１の磁性基材の作製工程を示す図。
【図４】本発明の実施例１の巻線ガイドの曲げ加工を施した図
【図５】本発明の比較例２の樹脂性巻線ガイドを付与したステータコアを示す図。
【符号の説明】
１１巻線
１２巻線ガイド
１３ステータコア
２１ステータコア
３１非晶質金属薄帯
３２耐熱性樹脂
４１曲げ加工した巻き線ガイド
５１巻線
５２樹脂性巻線ガイド
５３ステータコア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric motor used in the industrial machinery field, for example, a motor with a DC brush, a brushless motor, a stepping motor, an AC induction motor, an AC synchronous motor, a synchronous reluctance motor, an IPM motor, and an SPM motor. The present invention relates to a magnetic laminated plate used for a stator having a high demand for thinness such as a spindle motor for a card type hard disk that requires efficiency, and an electric motor and a generator using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, along with the spread of portable devices such as notebook personal computers and PDAs and the enhancement of the performance of portable devices, CD-ROM drives, DVD-ROM drives, and hard disk drives have been miniaturized as recording devices for portable devices. Thinning and high efficiency are required. In an electric motor that is used in many such recording apparatuses, further higher efficiency and thinner thickness are strongly desired.
[0003]
In order to reduce eddy current loss, a magnetic thin plate as thin as possible has been desired for a magnetic core used in a conventional electric motor or generator. However, at present, silicon steel plate, electromagnetic soft iron, permalloy, etc. are mainly used, and these polycrystalline metal materials are ingots produced by the casting method, and then necessary through hot working and cold working. Although it is processed into a plate having a thickness, the thickness of the thinnest material is limited to about 0.1 mm due to the brittleness of the material.
[0004]
    On the other hand, as magnetic core materials, magnetic materials such as Fe-based amorphous metal ribbon and Co-based amorphous metal ribbon have the same magnetic properties (iron loss, maximum magnetic flux density, magnetic permeability) as electromagnetic steel sheets. A ribbon having a characteristic exceeding that and a thickness of 10 μm to 30 μm is available as a product. Therefore, it is expected as a key material for improving motor efficiency and reducing motor thickness.
    However, magnetic materials such as Fe-based amorphous metal ribbons and Co-based amorphous metal ribbons require high-temperature heat treatment at 200 ° C. to 500 ° C. in order to exhibit magnetic properties. The ribbon is brittle, and if a large stress is applied to the material during shape processing or integral lamination, chipping, cracking, etc. occur, and the laminated body of the motor core shapeTo makeIt was difficult.
    In the description of the present specification, unless otherwise specified, the amorphous metal ribbon and the amorphous metal magnetic ribbon refer to the same contents.
[0005]
    Moreover, high toughness, strong spring properties, and high hardness, which are one of the excellent characteristics of amorphous metals, are disadvantageous, and it is difficult to maintain the shape by bending. For this reason, silicon steel sheet, which is a material for conventional motors, is particularly important for realizing a stator core for a thin motor.Etc.The bending process for the winding guide applied to the stator as shown in FIG.BoardIt was difficult to do. For this reason, it is necessary to newly provide a winding guide plate on the upper and lower surfaces of the motor core, resulting in problems such as an increase in thickness due to resin and an increase in the number of processes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
    Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic laminated plate such as an Fe-based amorphous metal ribbon and a Co-based amorphous metal ribbon.aboutIs to solve the above problem. In other words, heat treatment for developing magnetic properties is realized, and the magnetic properties of the amorphous metal ribbon that exhibits high magnetic properties are maintained. Magnetic laminates for motors or generators with winding guides, etc. produced by machiningBoardIs to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
    In order to solve such problems, the magnetic laminates for electric motors and generators of the present invention have reviewed the physical properties of conventional resins, and further performed the lamination integration process, heat treatment process, and motor stator processing process. As a result of reexamination and intensive research, by selecting a resin whose physical property value and its value are within the range of the present invention, a laminated plate made of amorphous metal ribbon becomes possible.
    Furthermore, magnetic lamination at a temperature above the glass transition temperature of heat-resistant resinBoardAfter heating, it was possible to bend the desired shape by press molding. Furthermore, in order to develop the magnetic properties of amorphous metal, the use of a resin having heat resistance in a temperature range higher than the heat treatment temperature canRibbonLaminatedBoardFor electric motors or generators with significantly improved magnetic propertiesMagnetismIt became clear that a conductive laminate could be provided.
[0008]
    Specifically, the resin constituting the magnetic laminate has thermoplasticity, and the weight reduction rate of the resin due to thermal decomposition when subjected to a thermal history of 300 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere is 1% by weight or less. By using the resin below, a laminated layer with excellent magnetic properties that does not delaminate even after heat treatment in a magnetic laminate of amorphous metalBoardIs obtained. Furthermore, glass transition of thermoplastic resinTemperature transferMagnetic lamination more thanBoardAnd then press-molding it into the desired shape, and then maintaining the shape up to a temperature below the glass transition point, it was found that the desired bending process can be performed even with amorphous metal.BoardIn the case of winding guides, etc.formProcessing became possible. Furthermore, it has been found that heat treatment from 200 ° C. to 500 ° C. is possible for the development of magnetic properties of amorphous metal, and good magnetic properties can be developed. The present invention is based on such knowledge, and according to the present invention, the electric motorOr power generation    MachineOf the rotor or statorPlankLaminate consisting of amorphous metal magnetic ribbon with excellent magnetic propertiesOn the boardComposed of the laminateBoardHas thermoplastic propertiesTrueness    Nitrogen atmosphereair flowHigh heat resistance with the characteristic that the weight reduction rate of the resin due to thermal decomposition after 1 hour thermal history at 300 ° C under 1% by weightsexMagnetic base material having a thermoplastic resin layer and an amorphous metal magnetic ribbon layer(Hereinafter, in the present invention, a resin is applied to the amorphous metal magnetic ribbon.    The given ribbon is defined as a magnetic substrate. )It is composed of high heat resistanceSexOf thermoplastic resin
    Magnetic lamination above glass transition temperatureBoardIt is characterized in that a desired bending process is possible by heating the glass and maintaining the shape below the glass transition temperature after press molding.
    Furthermore, the magnetic laminate of the present inventionBoardIt is made of amorphous metal ribbon that has been subjected to bending processing such as winding guides.For electric motor or generatorIt became possible to realize a stator core.
    That is, this invention is specified by the matter described below.
    (1) In an electric motor or generator including a rotor made of a magnetic material and a stator, at least the rotor or the statoroneThe magnetic material is amorphous metal magnetic ribbonAnd thermoplastic resin layers were laminated alternatelyLaminatedBoardComposed of beforeWritinglayerBoardHas a shape-retaining property by bending.Or generator.
    (2) AboveAfter glass forming at a temperature higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin,    By maintaining the processed shape to a temperature lower than the transfer temperature, it has shape retention by bending    Is composed of laminated boardIt is characterized by (1) descriptionElectric motor orGenerator.
    (3) The thermoplastic resin is,The above-mentioned (1), wherein the weight reduction rate of the resin due to thermal decomposition at 300 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere is 1% by weight or less.Ma    Or (2)Listed motor or generatorUsed forMagnetic laminate.
    (4)the aboveAmorphous metal magnetic thinObiFe-based amorphous metalMagnetismRibbon or Co-based amorphous metalMagnetismSaid (1)-(3) characterized by being a thin ribbonEitherListed electric motorMa    Or generator.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
[0010]
The magnetic laminated sheet for an electric motor or generator according to the present invention is formed by coating a liquid high-heat-resistant thermoplastic resin on an amorphous metal ribbon using a coating device such as a roll coater from the amorphous metal ribbon raw material. It can be produced by a method of forming a film and drying it to give a high heat-resistant thermoplastic resin to the amorphous metal ribbon.
[0011]
When producing a magnetic substrate with a multilayer structure in which a high heat resistant thermoplastic resin is applied to an amorphous metal ribbon, the multilayer coating method or single or multilayer coating substrate is laminated by pressing, for example, hot pressing or hot roll. can do.
[0012]
    The temperature at the time of pressurization varies depending on the type of the high heat-resistant resin, but it is generally preferable to laminate and bond at a temperature near the temperature at which the cured product is softened or melted above the glass transition temperature.
    The amorphous metal ribbon to which the heat-resistant resin is applied is processed into a desired shape, for example, a stator core shape as shown in FIG. 2, so as to be used for a target electric motor or generator magnetic core. . As the shape processing method, precision cutting methods such as press punching, electric discharge wire cutting, laser cutting, and water jet processing can be applied. In addition, this processing is an amorphous metal ribbonButMultiple sheets when one sheet or after stacking and integrationAgainst laminated boardsIs also possible.
    In addition, when a laminated structure such as a magnetic core for an electric motor is used, high mechanical strength is required, and magnetic thinness is required.bandThe heat-resistant resin used in the present invention is more non-thermosetting than thermosetting resin from the point of achieving high adhesion betweenofIt is preferable to use a resin, for example, a high heat-resistant thermoplastic resin.
    Magnetic laminationBoardIs heated to soften the heat-resistant resin, and then cooled after press molding.formBy maintaining the shape, it is possible to process a desired bent shape and form a winding guide or the like.
    After shape processing, optimal heat treatment is performed to develop the magnetic properties of the amorphous metal ribbon. Usually, the heat treatment temperature of the magnetic material is at least 200 ° C. to 500 ° C.DurabilityAs the thermal resin, it is necessary to select a resin having high heat resistance that can sufficiently withstand the heat treatment temperature necessary for expressing the optimum magnetic properties of the amorphous metal ribbon. Therefore, high heat resistance with a temperature at which the weight loss from room temperature becomes 1% is 350 ° C or higher in airsexBy forming a laminate of a magnetic base material in which a thermoplastic resin is applied to a magnetic thin plate, the adhesive strength with the amorphous metal ribbon is maintained even after heat treatment at 200 ° C. to 500 ° C., and the optimum heat treatment of the magnetic thin plate is achieved. Since it can be heat-treated at a temperature, excellent magnetic properties can be provided.
    Further, the present invention will be described in detail.
[0013]
(Amorphous metal ribbon)
As the magnetic material used for the amorphous metal ribbon used in the magnetic substrate of the present invention, Fe-based and Co-based amorphous metal ribbons are used. These amorphous metal ribbons are usually obtained by quenching molten metal using a quenching roll. Usually, a thickness of 10 to 50 μm is used, and a ribbon having a thickness of 10 to 30 μm is preferably used. Fe-based amorphous metal materials include Fe-B-Si-based, Fe-B-based, and Fe-PC-based Fe-semi-metallic amorphous metal materials, Fe-Zr-based, Fe-Hf, and the like. Fe-transition metal amorphous metal materials such as Fe-Ti and Fe-Ti. Examples of the Co-based amorphous metal material include Co-Si-B-based and Co-B-based amorphous metal materials. Preferably, in the Fe-Si-B system, Fe₇₈Si₉B₁₃(At%), Fe₇₈Si_TenB₁₂(At%).
[0014]
(High heat resistance thermoplastic resin)
Since the resin used between the layers of the amorphous metal layer of the present invention must be capable of being press-molded after heating the laminate, the first property required for the resin is that it has thermoplasticity. is there. Furthermore, since heat treatment may be performed at an optimum heat treatment temperature that improves the magnetic properties of the amorphous metal ribbon, it is necessary to select a material with less thermal decomposition at the heat treatment temperature. Although the heat treatment temperature of the amorphous metal ribbon varies depending on the composition constituting the amorphous metal ribbon and the intended magnetic properties, the temperature for improving the good magnetic properties is generally in the range of 200 to 500 ° C., More preferably, it is the range of 300 to 500 degreeC.
[0015]
Examples of the resin used in the present invention may include thermoplastic, non-thermoplastic, and thermosetting resins, but the resin can be melted at a glass transition temperature or higher and subjected to a bending process by press molding. It is preferable to use a plastic resin.
[0016]
    Therefore, by using a higher heat resistant resin among the thermoplastic resins, the heat resistant resin is applied to at least a part of the non-disappearing metal ribbon, or a precursor of the heat resistant resin is added to the heat resistant resin. After forming the resin, this magnetic substrate is laminated, and the magnetic substrate is laminated.BoardCan be obtained.
    As a resin used in the present invention, as a pretreatment, it is dried at 120 ° C. for 4 hours, and then the weight is reduced when held at 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.But, Measured using DTA-TGWhenUsually, 1% or less, preferably 0.3% or less is used. Specific examples of resins include polyimide resins, silicon-containing resins, ketone resins, polyamide resins, liquid crystal polymers, nitrile resins, thioether resins, polyester resins, arylate resins,TheExamples include a ruphone resin, an imide resin, and an amide imide resin. Of these, it is preferable to use polyimide resin, sulfone resin, and amideimide resin.No.
    The resin used in the present invention is more preferably a resin having the following properties in addition to the above properties.
    (1) The glass transition temperature is 120 ° C to 250 ° C.
    (2) The tensile strength after passing through a heat history of 1 hour at 300 ° C. in a nitrogen atmosphere is 30 MPa or more.
    (3) The temperature at which the melt viscosity is 100,000 Pa · s is 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C.At ℃is there.
    (4) After the temperature is lowered from 400 ° C. to 120 ° C. at a constant rate of 0.5 ° C./min, the heat of fusion due to the crystals in the resin is 10 J / g or less.
[0017]
    (Resin application process)
    NonAmorphous metal ribbonGrant toThe resin is applied to only one side of the amorphous metal ribbon or at least a part of both sides. In this case, it is preferable that the surface to be applied be uniformly and uniformly coated. However, for example, in the case of a strip-shaped core, the portion that is not a cut portion only needs to have sufficient adhesion strength during processing, and is amorphous. Partially heat-plastic so that adhesion between the thin metal strips can be obtainedDurabilityIt suffices if a thermal resin is applied. In addition, when adhesive strength is required, for example, when processing the shape of the laminate, it is desirable that it be applied to one or both sides of the ribbon.
[0018]
    Thermoplastic on at least part of one or both sides of the amorphous metal ribbon in the present inventionDurabilityWith thermal resinGivenIn the case of a powdered resin, a solution in which a resin is dissolved in a solvent orHa-StrikeCan be usedThe When using a solution in which resin is dissolved, use a roll coater or the like to form an amorphous metal ribbon.CoatingThis is typically done. in this case,CoatingThe viscosity of the solution used in the process is 0.005 Pa · s or higher.UnderBecause the viscosity becomes too low, from above the amorphous metal ribbonThe solution in which the resin is dissolvedIt will flow and a sufficient coating amount will not be obtained on the magnetic substrate, resulting in a very thin coating. Also in this caseCoatingTo thickenCoatingIf the speed is extremely slow, repeated coating is required many times, resulting in decreased production efficiency and impractical. on the other hand,Of the solution in which the resin is dissolvedWhen the viscosity is 200 Pa · s or higher, it is very difficult to control the film thickness for forming a thin coating on the amorphous metal ribbon due to the high viscosity. Therefore, with a solution in which the resin is dissolved in a solventCoatingin the case of,Painting    clothSolution viscosityBut0.005Pa · s~ 200Pa · sBecomeA concentration range is preferred. Furthermore, 0.01Pa · s~ 50Pa · sBecomeThe concentration range is preferred, more preferably 0.05Pa · sIt is better to be in a range of ˜5 Pa · s.
[0019]
    As a method of applying a solution obtained by dissolving the resin in a solvent in the present invention, a method using a coater, for example, a roll coater method, a gravure coater method, an air doctor coater method, a blade coater method, a knife coater method, a rod coater method , Kiss coater method, bead coater method, cast coater method, rotary screen method, or coat the amorphous metal ribbon while immersing it in a liquid resin.IDipping coatingICoating method, drop the liquid resin onto the amorphous metal ribbon from the orifice and coatIThe slot orifice coater method can be used. Other BarcoGMist the liquid resin using the method and spraying principleConditionA spray coating method that sprays on an amorphous metal ribbon or spin coatingI, Electrodeposition coatingI    Any method may be used as long as a heat-resistant resin can be applied to the amorphous metal ribbon, such as a physical vapor deposition method such as a sputtering method, a physical vapor deposition method such as a sputtering method, or a CVD method.
[0020]
    Also someInThermoplasticityofThe heat-resistant resin can be applied by a gravure coater method using a gravure head in which a groove of a coating pattern is processed.
[0021]
In the present invention, when a paste-like resin is used as the resin to be attached to at least a part of one surface or both surfaces of the amorphous metal ribbon, the amorphous metal ribbon and the amorphous metal ribbon are mainly used. It is preferable to use it when laminating a plurality of amorphous metal ribbons. Therefore, the resin only needs to have a viscosity that allows temporary adhesion fixation and temporary fixing rather than fluidity like a liquid resin, and can be applied by a method such as potting or brushing. Therefore, the viscosity of the resin is preferably 5 Pa · s or higher. On the other hand, when a powdered resin is used, for example, when a laminated body of amorphous metal ribbons is produced using a mold, the powdered / pellet-shaped resin is filled or dispersed and non-heated by hot press molding or the like. It can be used when producing a laminate of crystalline metal ribbons.
[0022]
    Furthermore, as a method using the polyimide used in the present invention, a solvent-soluble polyimide,
    Or reactive functionalities at both endsGroupThe introduced one can also be used. In other words, soluble polyimide is dissolved in a solvent to form a liquid, adjusted to an appropriate viscosity, applied to an amorphous metal ribbon, and heated to volatilize the solvent.LetA method of forming a heat resistant resin is used.
    Next, the lamination according to the present inventionBoardUsing electric motorOr generatorThe process for producing the magnetic core will be described. However, the manufacturing process is limited to winding processing. The steps in the present invention are not limited to the order described below, and the following steps can be combined.
[0023]
(Multilayer integrated processing process)
A production method for laminating using a magnetic base material in which a high heat-resistant thermoplastic resin or a precursor of a high heat-resistant thermoplastic resin is previously applied to an amorphous metal ribbon in the present invention will be described in detail.
[0024]
    Lamination of magnetic base material with high heat resistance thermoplastic resin applied to amorphous metal ribbonBoardMulti-layer coating methods and,Single or multi-layerMagnetismBase materialPressurized product by methods such as hot press and hot roll    Layeredcan do. The temperature during pressurization isHighHeat resistanceThermoplasticityDepending on the type of resin,High heat-resistant thermoplastic resinIt is preferable to laminate and press near the temperature at which the glass transition temperature (Tg) or higher softens or melts.
[0025]
    Lamination of amorphous metal ribbonBoardThe multilayer structure can be freely designed by laminating and bonding by a multilayer coating method, hot pressing, hot roll, high frequency welding or the like.
[0026]
    Amorphous metal ribbon of the present inventionofLaminatedBoardStacks amorphous metal thin bodies,High heat resistant thermoplastic tree    Fat,OrHigh heat-resistant thermoplastic resinImpregnating the precursor ofAfterBy making it resin,LaminatedBoardHowever, it is preferable that the amorphous metal ribbon is preliminarily formed.High heat resistance thermoplasticityResin orHigh heat-resistant thermoplastic resinUsing a magnetic base material with a precursor ofBoardThe method of producing is desirable.
[0027]
    (Shaping process)
    Electric motor of the present inventionOr generatorIn the case of forming a shape into a magnetic core for use, precision cutting methods such as press punching, electric discharge wire cutting, and laser cutting can be applied, but the present invention is not limited thereto. Among these methods, press punching is preferable because the unit cost is low during mass production. The shape port can be used even with a single amorphous metal ribbon.In duplicateLaminate consisting of several sheetsBoardCan be processed at the same time. In order to reduce the processing unit price, it is desirable to process multiple shapes at the same time.
[0028]
    (SongBeardProcessing process)
    Magnetic laminate of the present inventionBoardBy using a thermoplastic resin between the amorphous metal ribbons, the thermoplastic resin is heated until fluidity occurs, and magnetic lamination is performed.BoardThe amorphous metal ribbons constituting the film can be displaced from each other, so that the magnetic laminated plate can be bent and deformed. In this state, the mold of the desired shapeUsingThere is no fluidity of the thermoplastic resin after press moldingNaIt is possible to maintain a desired shape by cooling to the point. By using this method,
    For thin motors, etc.For magnetic laminates usedIt can also be processed into a bent shape for the winding guide.
[0029]
    (Heat treatment process)
    This is a heat treatment performed to improve the magnetic properties of the amorphous metal ribbon of the present invention. The heat treatment temperature of the amorphous metal ribbon varies depending on the composition of the amorphous metal ribbon and the intended magnetic properties, but it is usually carried out in an inert gas atmosphere or in a vacuum and has good magnetic properties. TheExpressionThe temperature is about 300℃˜500 ° C., preferably 350 ° C. to 450 ° C.
[0030]
    (Winding process)
    Electric motor of the present inventionOr generatorMagnetic core for use, for example, coated copper wire with stator coreWinding    In case of winding, concentrated winding, distributed winding, etc.ButIs possible. Furthermore, after winding the coated conductor, it is necessary to run the lead wire of the covered conductor along the circular stator core.CoveredThere is a winding guide that is a protrusion that determines the position of the copper wireAnd coveredPrevents covered copper wire from protruding and is stableNaStator core windingLineIt becomes possible.
[0031]
    Of the present inventionFor motor or generatorThe magnetic laminate can be produced from a combination of the above processes. A typical combination of each process is shown below.
    Pattern 1:
    (Resin application process) → (Multilayer integrated processing process) → (Shape processing process) → (CurvedBeardMachining process) → (Heat treatment process) → (Winding process)
    Pattern 2:
    (Resin application process) → (shape processing process) → (laminated integrated processing process) → (curvedBeardMachining process) → (Heat treatment process) → (Winding process)
    Pattern 1 process is amorphous metalRibbonA plurality of magnetic base materials provided with resin are stacked and integrated by a method such as hot pressing to form a flat plate. Motor core shape by press stampingetcAnd then heated to a temperature above the glass transition temperature of the resin, and then pressedprocessingBy winding guideBending shapeAnd even amorphous metalRibbonMagnetic properties ofImprovement    LetHeat treatment is performed, and finally winding is performed. Pattern 1 is multiple sheetsAmorphous metal    Laminate with laminated ribbonsCan be punched out at once, so the cost reduction effect is remarkable and it is the most suitable process for mass production. If this process is performed with a magnetic laminate using a thermosetting resin, the resin will harden during the integration of the laminates, so that the fluidity of the resin will not be obtained even if it is heated during the subsequent bending process. Can not.
[0032]
    Pattern 2 process is amorphous metalRibbonOne magnetic base material with resin applied toZAfter pressing into a motor core shape by punching, etc., multiple sheetsTheOverlap and stack and integrate by a method such as hot press to form a motor core plate. Furthermore, after heating to a temperature above the glass transition temperature of the resin, bendingBeardWinding guide etc. by processingShape processingApply. Stacking integrated processing and musicBeardProcessing is the sameOneIt can be done simultaneously with the mold. Amorphous metalRibbonMagnetic properties ofImproveHeat treatment for,Finally, the winding is applied.
[0033]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0034]
[Example 1] An amorphous metal ribbon made of Honeywell, Metglas: 2605TCA (trade name), width of about 170 mm, thickness of about 25 μm Fe₇₈Si₉B₁₃An amorphous metal ribbon (FIG. 3-1) having a composition of (at%) was used. A polyamic acid solution having a viscosity of about 0.3 Pa · s is applied to both surfaces of the ribbon and the solvent is volatilized at 150 ° C., and then a polyimide resin is prepared at 250 ° C. An amorphous metal ribbon provided with a heat-resistant thermoplastic resin (polyimide resin) (FIG. 3-2) was produced. Dissolve in dimethylacetamide solvent using polyamic acid, which is a polyimide precursor obtained from diamine with 3,3'-diaminodiphenyl ether and tetracarboxylic dianhydride with bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride Then, it was coated on the amorphous metal ribbon and heated on the amorphous metal ribbon. This resin satisfied all the characteristic values described in claims 2 and 3 of the present invention.
[0035]
Next, 50 magnetic base materials provided with this resin were stacked and laminated and integrated at 270 ° C. for 30 minutes by hot pressing to obtain a magnetic laminate.
[0036]
    Further, in order to produce a motor stator having the shape shown in FIG. 2 from 50 magnetic laminated plates, a stator core shape with an outer diameter of 50 mm and an inner diameter of 40 mm was punched out at once.
    Set in the mold for bending the winding guide, and after heating, when the temperature reaches 270 ° C, press formingformWas subjected to bending. Further heating and magnetic propertiesImprovementTherefore, heat treatment was performed at 350 ° C. for 2 hours. As a result, the thickness is 1.37 mm, and lamination with conventional silicon steel plate materialsBoardRealized a very high space factor (91%), about the same as the space factor (95%). However, the space factor here used was a value calculated by the equation defined by the following equation.
    (Space factor (%)) = (((Amorphous metal ribbon thickness) × (Number of layers)) / (Lamination after lamination)Boardthickness))×100
    Laminate even after heat treatmentBoardThe space factor was 91%. In addition, a process similar to that of the motor stator described above is performed by cutting out a ring with a magnetic core size (outer diameter 50 mm, inner diameter 40 mm) according to JIS H7153 “Test method for high-frequency core loss of amorphous metal core”.5A ring in which 0 sheets were stacked was produced, and the iron loss was measured from the BH hysteresis loop when an alternating magnetic field of 1 [T] of 1000 Hz was applied. As a result, the iron loss is 8.5 [W / kg], and compared with the silicon steel plate used in the conventional motor, the iron loss is one-half to one-third and low magnetic loss and good magnetic properties. Confirmed that it was realized.
[0037]
Furthermore, when winding was performed on the manufactured stator core, the winding guide formed by bending process enabled the lead wire of the winding to be easily and stably wired along the winding guide. .
[0038]
[Example 2] An amorphous metal ribbon made of Honeywell, Metglas: 2605TCA (trade name), about 170 mm wide and about 25 μm thick Fe₇₈Si₉B₁₃An amorphous metal ribbon (FIG. 3-1) having a composition of (at%) was used. A polyamic acid solution having a viscosity of about 0.3 Pa · s is applied to both surfaces of the ribbon and the solvent is volatilized at 150 ° C., and then a polyimide resin is prepared at 250 ° C. An amorphous metal ribbon provided with a heat-resistant thermoplastic resin (polyimide resin) (FIG. 3-2) was produced. Dissolve in dimethylacetamide solvent using polyamic acid, which is a polyimide precursor obtained from diamine with 3,3'-diaminodiphenyl ether and tetracarboxylic dianhydride with bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride Then, it was coated on the amorphous metal ribbon and heated on the amorphous metal ribbon. This resin satisfied all the characteristic values described in claims 2 and 3 of the present invention.
[0039]
    From this ribbon, in order to produce a motor stator having the shape shown in FIG.ShiAfter stacking 50 sheets, set them in a mold that integrates the layers and bends the winding guide, and thermocompresses at 270 ° C for 30 minutes, so that the winding guide bendingBeardThe motor stator shown in FIG. 4 was obtained by simultaneously processing and stacking. In addition, the magnetic properties can be kept in a mold that has been laminated and bent with a winding guide.ImprovementTherefore, heat treatment was performed at 350 ° C. for 2 hours. As a result, the thickness is 1.37 mm, and lamination with conventional silicon steel plate materialsBoardRealized a very high space factor (91%), about the same as the space factor (95%). However, the space factor here used was a value calculated by the formula defined by the following formula.
[0040]
(Space factor (%)) = (((Amorphous metal ribbon thickness) × (Number of laminated layers)) / (Laminated body thickness after lamination)) * 100
Even after the heat treatment, the laminate was peeled off, there was no warpage, and the space factor was maintained at 91%. In addition, a ring with a magnetic core size (outer diameter 50 mm, inner diameter 40 mm) according to JIS H7153 “high frequency core loss test method for amorphous metal core” is cut out with scissors, and 50 sheets are laminated in the same process as the previous motor stator. An iron loss was measured from a BH hysteresis loop when an alternating magnetic field of 1 Hz at 1000 Hz was applied. As a result, the iron loss is 8.5 [W / kg]. Compared with the silicon steel plate used in the conventional motor, the iron loss is one-half to one-third, and the magnetic loss is good. It was confirmed that the characteristics were realized.
[0041]
Furthermore, when winding was performed on the manufactured stator core, the winding guide formed by bending process enabled the lead wire of the winding to be easily and stably wired along the winding guide. .
[0042]
    Comparative Example 1 A motor stator core was produced in the same manner as in Example 1. However, the resin used is different when a high heat resistant thermosetting resin (same structure as Kapton manufactured by DuPont) is used. The resin was thermally cured at 280 ° C., laminated and integrated to form a magnetic laminate, and then stamped into a stator core shape for a motor. Furthermore, it was set in a mold for bending processing for the winding guide and heated to 300 ° C, but the fluidity of the resin could not be obtained.Can docould not. For this reason, there is no protrusion on the winding guide, and the lead wire of the Φ0.3mm copper wire used for the winding protrudes from the stator core,WindingThe position of the lead line of the wire was not fixed, and wire breakage occurred during the winding work, making it difficult to achieve stable winding.
[0043]
    [Comparative Example 2] Same as Example 1NoA stator core was prepared. After heat treatmentMusic    Winding guide by workProcessingAs shown in FIG.MadeWinding guides (thickness 0.4 mm) were provided on both sides of the motor stator core. Therefore, this resinMade    Winding guide thicknessOnly0.4mm× 2) MinutesThicken, RealIt was about 1 mm thicker than Examples 1 and 2, which was disadvantageous in making the motor thinner.
[0044]
The above is summarized in the table below.
[0045]
[Table 1]

[0046]
【The invention's effect】
    The present invention provides a motor or a generator including a rotor made of a magnetic material and a stator, and at least the rotor or the stator.oneLaminate made of amorphous metal magnetic ribbonBoardA laminate composed of the non-disappearing metal magnetic ribbonBoardHas thermoplastic propertiesTruenessMore preferably, it is 300 ° C. under a nitrogen atmosphere.1Resin layer and amorphous metal magnetic ribbon characterized in that the weight reduction rate of the resin due to thermal decomposition after a thermal history of time is 1% by weight or lessoflayerTheIt was found that the magnetic laminates laminated alternately had the following excellent effects.
[0047]
    1) MusicBeardProcessingformsex
    MagnetismLaminatedBoardThe heat resistant resin is bent while it is fluid.BeardBy processing and cooling until it loses its fluidity, it is possible to maintain the desired bending shape,
    It is possible to form a winding guide or the like necessary for the thin motor core.
[0048]
    2) Amorphous metalRibbonExcellent magnetic propertiesLetHeat treatment is possible,In other words, even under the heat treatment temperature of amorphous metal ribbon (300 ° C to 500 ° C)ofThere is almost no thermal decomposition. Therefore, the adhesive strength of the resinAnd suitableAmmunitionSexMaintained and coated with resinShiThe overall mechanical strength of the amorphous metal ribbon is less susceptible to cracking, chipping, etc. even under compressive stress during lamination integration during heat treatment or at room temperature after heat treatment. Become. As a result, overcoming the brittleness after heat treatment of Fe-based amorphous metal ribbons and Co-based amorphous metal ribbons, it is possible to develop excellent magnetic properties at the same time. The realization of magnetic cores has become possible.
[0049]
3) High mechanical strength
In addition, since the resin is adhered and coated on the amorphous metal ribbon, the expansion of cracks inside the amorphous metal ribbon is prevented. That is, it is possible to prevent the amorphous metal ribbon from expanding due to the stress generated when the electric motor or the generator rotates, and to secure sufficient mechanical strength as a motor.
[0050]
4) Shape workability
Because of its high mechanical strength, precision cutting methods such as press punching, electric discharge wire cutting, and laser cutting methods can be applied without crack expansion and cracking, increasing the degree of freedom in shape design. Thus, it is possible to realize a magnetic circuit having an optimal shape.
[0051]
    Especially lowTaStatorInNormally, the necessary punching process for the comb-shaped part that winds the windingofIf the product is not coated with heat-resistant resin,ChippingHowever, it was difficult to form a stable shape.ChippingIt became possible to process stably.
[0052]
    5) High space factor
    When a resin having thermoplasticity is used, the resin isFlowMove
    The space between the layers of the laminate is reduced, and the space factor can be greatly improved. In motors or generators, improving the space factor of the rotor and stator is a reduction in the size of the equipment,
    Or it leads to high output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a winding guide using a conventional silicon steel plate.
FIG. 2 is a diagram showing the shape of a magnetic core for an electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a production process of a magnetic substrate of Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a view of the winding guide of Example 1 of the present invention subjected to bending processing.
FIG. 5 is a view showing a stator core provided with a resinous winding guide according to Comparative Example 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Winding
12 Winding guide
13 Stator core
21 Stator core
31 Amorphous metal ribbon
32 heat resistant resin
41 Bending winding guide
51 windings
52 Resin winding guide
53 Stator Core

Claims

A rotor made of a magnetic material, the electric motor or generator comprising a stator, a magnetic material of at least part of the low data or stator, laminate amorphous metal magnetic ribbon and the thermoplastic resin layer are laminated alternately more consists, prior to the motor or generator, characterized in that miracle layer plate has the shape retention due to bending.

And a laminate having a shape retention due to bending by maintaining the machining shape to a temperature below the glass transition temperature after the shaping at a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic resin The electric motor or the generator according to claim 1.

The thermoplastic resin under a nitrogen atmosphere stream 300 ° C., according to claim 1 or 2 SL placing 1 hour weight loss of the resin due to thermal decomposition when subjected to the heat history is equal to or less than 1 wt% Magnetic laminated board used for motors or generators.

The amorphous metal magnetic ribbon of Fe-based amorphous metal magnetic ribbon, or electric motor or generator according to claim 1 to 3, wherein it is a Co-based amorphous metal magnetic resistance ribbon.