KR102531969B1 - 적층 코어, 그 제조 방법 및 회전 전기 기기 - Google Patents

적층 코어, 그 제조 방법 및 회전 전기 기기 Download PDF

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Abstract

적층 코어는, 서로 적층되고, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자 강판과, 적층 방향에 인접하는 상기 전자 강판끼리의 사이에 마련되고, 상기 전자 강판끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고, 접착부를 형성하는 접착제가, 제1 상과 제2 상을 포함하고, 접착부는 바다 구조부인 상기 제1 상과, 섬 구조부인 상기 제2 상의 해도 구조를 갖고, 상기 제1 상은, 에폭시 수지와 아크릴 수지와 경화제를 포함하고, 상기 제1 상은, SP값이 8.5 내지 10.7(㎈/㎤)1/2이며, 상기 제2 상은, 엘라스토머를 포함하고, 상기 제2 상은, SP값이 7.5 내지 8.4(㎈/㎤)1/2이다.

Description

적층 코어, 그 제조 방법 및 회전 전기 기기
본 발명은, 적층 코어, 그 제조 방법 및 회전 전기 기기에 관한 것이다.
본원은, 2018년 12월 17일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2018-235868호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 하기 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 적층 코어가 알려져 있다. 이 적층 코어에서는, 적층 방향에 인접하는 전자 강판이 접착되어 있다.
일본 특허 공개 2011-023523호 공보
상기 종래의 적층 코어에는, 자기 특성을 향상시키는 것에 대해서 개선의 여지가 있다.
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 적층 코어의 자기 특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제안하고 있다.
(1) 본 발명의 제1 양태는, 서로 적층되고, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자 강판과, 적층 방향에 인접하는 상기 전자 강판끼리의 사이에 마련되고, 상기 전자 강판끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고, 상기 접착부를 형성하는 접착제가, 제1 상과 제2 상을 포함하고, 상기 접착부는, 바다 구조부인 상기 제1 상과, 섬 구조부인 상기 제2 상의 해도 구조를 갖고, 상기 제1 상은, 에폭시 수지와 아크릴 수지와 경화제를 포함하고, 상기 제1 상은, SP값이 8.5 내지 10.7(㎈/㎤)1/2이며, 상기 제2 상은, 엘라스토머를 포함하고, 상기 제2 상은, SP값이 7.5 내지 8.4(㎈/㎤)1/2인 적층 코어이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 적층 코어에서는, 상기 제1 상의 SP값과, 상기 제2 상의 SP값의 차가, 0.1 내지 3.0(㎈/㎤)1/2이어도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 적층 코어에서는, 상기 제1 상의 함유량이, 상기 접착부의 총 체적에 대하여, 50체적% 이상이어도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 상기 (3) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어에서는, 상기 에폭시 수지의 함유량이, 상기 제1 상의 총 체적에 대하여, 50체적% 이상이어도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어에서는, 상기 아크릴 수지의 함유량이, 상기 제1 상의 총 체적에 대하여, 5 내지 45체적%이어도 된다.
(6) 상기 (1) 내지 상기 (5) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어에서는, 상기 경화제의 함유량이, 상기 제1 상의 총 체적에 대하여, 1 내지 40체적%이어도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 상기 (6) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어에서는, 상기 경화제가, 노볼락형 페놀 수지이어도 된다.
(8) 상기 (1) 내지 상기 (7) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어는, 스테이터용이어도 된다.
(9) 본 발명의 제2 양태는, 에폭시 수지와 아크릴 수지와 경화제를 포함하는 제1 상과, 엘라스토머를 포함하는 제2 상을 포함하는 접착제를 전자 강판의 표면에 도포하고, 복수의 상기 전자 강판을 겹쳐서 상기 접착제를 경화시키고, 접착부를 형성하는, 상기 (1) 내지 상기 (8) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어의 제조 방법이다.
(10) 본 발명의 제3 양태는, 상기 (1) 내지 상기 (8) 중 어느 하나에 기재된 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기기이다.
본 발명에 따르면, 적층 코어의 자기 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 적층 코어의 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 적층 코어의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층 코어와, 이 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서 전동기, 구체적으로는 교류 전동기, 보다 구체적으로는 동기 전동기, 보다 한층 구체적으로는 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명한다. 이러한 종류의 전동기는, 예를 들어 전기 자동차 등에 바람직하게 채용된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 회전 전기 기기(10)는 스테이터(20)와, 로터(30)와, 케이스(50)와, 회전축(60)을 구비한다. 스테이터(20) 및 로터(30)는 케이스(50)에 수용된다. 스테이터(20)는 케이스(50)에 고정된다.
본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 내측에 위치하는 이너 로터형을 채용하고 있다. 그러나, 회전 전기 기기(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 외측에 위치하는 아우터 로터형을 채용해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)가 12극 18 슬롯의 3상 교류 모터이다. 그러나, 극수나 슬롯수, 상수 등은 적절히 변경할 수 있다.
회전 전기 기기(10)는, 예를 들어, 각 상에 실효값 10A, 주파수 100㎐의 여자 전류를 인가함으로써, 회전수 1000rpm으로 회전할 수 있다.
스테이터(20)는 스테이터 코어(21)와, 도시하지 않은 권선을 구비한다.
스테이터 코어(21)는 환상의 코어백부(22)와, 복수의 티스부(23)를 구비한다. 이하에서는, 스테이터 코어(21)(또는 코어백부(22))의 중심 축선 O 방향을 축 방향이라 하고, 스테이터 코어(21)(또는 코어백부(22))의 직경 방향(중심 축선 O에 직교하는 방향)을 직경 방향이라 하고, 스테이터 코어(21)(또는 코어백부(22))의 둘레 방향(중심 축선 O 주위에 주회하는 방향)을 둘레 방향이라고 한다.
코어백부(22)는 스테이터(20)를 축 방향에서 본 평면도에서 원환상으로 형성되어 있다.
복수의 티스부(23)는 코어백부(22)로부터 직경 방향의 내측을 향하여(직경 방향을 따라서 코어백부(22)의 중심 축선 O를 향하여) 돌출된다. 복수의 티스부(23)는 둘레 방향으로 동등한 간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 축선 O를 중심으로 하는 중심각 20도 간격으로 18개의 티스부(23)가 마련되어 있다. 복수의 티스부(23)는 서로 동등한 형상이며, 또한 동등한 크기로 형성되어 있다.
상기 권선은, 티스부(23)에 권회되어 있다. 상기 권선은, 집중 권취되어 있어도 되고, 분포 권취되어 있어도 된다.
로터(30)는 스테이터(20)(스테이터 코어(21))에 대하여 직경 방향의 내측에 배치되어 있다. 로터(30)는 로터 코어(31)와, 복수의 영구 자석(32)을 구비한다.
로터 코어(31)는 스테이터(20)와 동축에 배치되는 환상(원환상)으로 형성되어 있다. 로터 코어(31) 내에는, 상기 회전축(60)이 배치되어 있다. 회전축(60)은 로터 코어(31)에 고정되어 있다.
복수의 영구 자석(32)은 로터 코어(31)에 고정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 2개 1조의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있다. 복수조의 영구 자석(32)은 둘레 방향과 동등한 간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 축선 O를 중심으로 하는 중심각 30도 간격으로 12조(전체에서는 24개)의 영구 자석(32)이 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 영구 자석 계자형 전동기로서, 매립 자석형 모터가 채용되어 있다.
로터 코어(31)에는, 로터 코어(31)를 축 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍(33)이 형성되어 있다. 복수의 관통 구멍(33)은 복수의 영구 자석(32)에 대응해서 마련되어 있다. 각 영구 자석(32)은 대응하는 관통 구멍(33) 내에 배치된 상태로 로터 코어(31)에 고정되어 있다. 각 영구 자석(32)의 로터 코어(31)에 대한 고정은, 예를 들어 영구 자석(32)의 외면과 관통 구멍(33)의 내면을 접착제에 의해 접착하는 것 등에 의해, 실현할 수 있다. 또한, 영구 자석 계자형 전동기로서, 매립 자석형 모터 대신에 표면 자석형 모터를 채용해도 된다.
스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31)는 모두 적층 코어이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 스테이터(20)는 복수의 전자 강판(40)이 적층됨으로써 형성되어 있다.
또한 스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31) 각각의 적층 두께는, 예를 들어 50.0㎜가 된다. 스테이터 코어(21)의 외경은, 예를 들어 250.0㎜가 된다. 스테이터 코어(21)의 내경은, 예를 들어 165.0㎜가 된다. 로터 코어(31)의 외경은, 예를 들어 163.0㎜가 된다. 로터 코어(31)의 내경은, 예를 들어 30.0㎜가 된다. 단, 이들의 값은 일례이며, 스테이터 코어(21)의 적층 두께, 외경이나 내경 및 로터 코어(31)의 적층 두께, 외경이나 내경은 이들의 값에 한정되지는 않는다. 여기서, 스테이터 코어(21)의 내경은, 스테이터 코어(21)에 있어서의 티스부(23)의 선단부를 기준으로 하고 있다. 스테이터 코어(21)의 내경은, 모든 티스부(23)의 선단부에 내접하는 가상 원의 직경이다.
스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31)를 형성하는 각 전자 강판(40)은, 예를 들어 모재가 되는 전자 강판을 펀칭 가공하는 것 등에 의해 형성된다. 전자 강판(40)으로서는, 공지된 전자 강판을 사용할 수 있다. 전자 강판(40)의 화학 조성은 특별히 한정되지는 않는다. 본 실시 형태에서는, 전자 강판(40)으로서, 무방향성 전자 강판을 채용하고 있다. 무방향성 전자 강판으로서는, 예를 들어 JIS C2552:2014의 무방향성 전자 강대를 채용할 수 있다.
그러나, 전자 강판(40)으로서, 무방향성 전자 강판 대신에 방향성 전자 강판을 채용하는 것도 가능하다. 방향성 전자 강판으로서는, 예를 들어 JIS C2553:2012의 방향성 전자 강대를 채용할 수 있다.
전자 강판의 가공성이나, 적층 코어의 철손을 개선하기 위해, 전자 강판(40)의 양면은 절연 피막으로 피복되어 있다. 절연 피막을 구성하는 물질로서는, 예를 들어, (1) 무기 화합물, (2) 유기 수지, (3) 무기 화합물과 유기 수지의 혼합물 등을 적용할 수 있다. 무기 화합물로서는, 예를 들어, (1) 중크롬산염과 붕산의 복합물, (2) 인산염과 실리카의 복합물 등을 들 수 있다. 유기 수지로서는, 예를 들어, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 아크릴 스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등을 들 수 있다.
유기 수지는, 후술하는 접착제에 포함되는 유기 수지와 동일해도 되고, 달라도 된다.
서로 적층되는 전자 강판(40) 사이에서의 절연 성능을 확보하기 위해, 절연 피막의 두께(전자 강판(40) 편면당의 두께)는 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 절연 피막이 두꺼워짐에 따라 절연 효과가 포화된다. 또한, 절연 피막이 두꺼워짐에 따라 점적률이 저하되고, 적층 코어로서의 성능이 저하된다. 따라서, 절연 피막은, 절연 성능을 확보할 수 있는 범위에서 얇은 쪽이 좋다. 절연 피막의 두께(전자 강판(40) 편면당의 두께)는 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하가 바람직하고, 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하가 보다 바람직하다.
절연 피막의 두께는, 예를 들어 전자 강판(40)을 두께 방향으로 절단한 절단면을 현미경 등에 의해 관찰함으로써 측정할 수 있다.
전자 강판(40)이 얇아짐에 따라 점차 철손의 개선 효과가 포화된다. 또한, 전자 강판(40)이 얇아짐에 따라 전자 강판(40)의 제조 비용은 증가한다. 그로 인해, 철손의 개선 효과 및 제조 비용을 고려하면, 전자 강판(40)의 두께는 0.10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 전자 강판(40)이 너무 두꺼우면, 전자 강판(40)의 프레스 펀칭 작업이 곤란해진다. 그 때문에, 전자 강판(40)의 프레스 펀칭 작업을 고려하면 전자 강판(40)의 두께는 0.65㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 전자 강판(40)이 두꺼워지면 철손이 증대된다. 그로 인해, 전자 강판(40)의 철손 특성을 고려하면, 전자 강판(40)의 두께는 0.35㎜ 이하가 바람직하고, 0.25㎜ 이하가 보다 바람직하고, 0.20㎜ 이하가 더욱 바람직하다.
상기의 점을 고려하여, 각 전자 강판(40)의 두께는, 예를 들어 0.10㎜ 이상 0.65㎜ 이하가 바람직하고, 0.10㎜ 이상 0.35㎜ 이하가 보다 바람직하고, 0.10㎜ 이상 0.25㎜ 이하가 더욱 바람직하고, 0.10㎜ 이상 0.20㎜ 이하가 특히 바람직하다. 또한 전자 강판(40)의 두께에는, 절연 피막의 두께도 포함된다.
전자 강판(40)의 두께는, 예를 들어 마이크로미터 등에 의해 측정할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 스테이터 코어(21)를 형성하는 복수의 전자 강판(40)은 접착부(41)를 개재시켜 적층되어 있다. 접착부(41)는 스테이터 코어(21)의 코어백부(22)와 티스부(23)에 형성되어 있다. 접착부(41)는 코어백부(22)의 내주로부터 직경 방향 내측을 향하여(직경 방향을 따라서 코어백부(22)의 중심 축선 O를 향하여), 41a, 41b, 41c와 같이 형성되어 있다. 복수의 티스부(23)에는, 각각 접착부(41b, 41c)가 형성되어 있다. 복수의 티스부(23)에 대응하는 위치의 코어백부(22)에는, 접착부(41a)가 형성되어 있다.
접착부(41)는 제1 상과 제2 상을 포함하는 접착제로 형성된다.
접착부(41)는 제1 상과 제2 상의 해도 구조를 갖는다. 여기서, 「해도 구조」란, 한쪽의 성분으로 이루어지는 상(섬 구조부)이, 다른 한쪽의 성분으로 이루어지는 상(해 구조부) 중에 분산된 상분리 구조를 의미한다.
본 실시 형태의 전자 강판(40)은 접착부(41)가 해도 구조를 가짐으로써, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화하기 쉽다. 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화함으로써, 히스테리시스 손실이 저감되기 쉽고, 그 결과, 적층 코어의 자기 특성을 향상시킬 수 있다. 단단한 제1 상의 경화물과 유연한 제2 상의 해도 구조가, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 흡수하기 쉬우므로, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화할 수 있는 것으로 생각된다.
또한, 히스테리시스 손실이란, 적층 코어의 자계 방향이 변화됨으로써 발생하는 에너지 손실을 말한다. 히스테리시스 손실은, 철손의 일종이다.
본 실시 형태의 접착부(41)에서는, 제1 상이 연속상인 바다 구조부를 형성하고, 제2 상이 분산상인 섬 구조부를 형성하고 있다. 제1 상과 제2 상의 어느 쪽이 바다 구조부를 형성할지는, 그 상의 점도나 양에 의해 결정된다. 본 실시 형태의 접착부(41)에서는, 제2 상에 비해 점도가 낮고, 또한 양이 많은 제1 상이, 연속상인 바다 구조부를 형성하고 있다.
접착부(41)를 형성하는 접착제는, 제1 상과 제2 상을 포함한다.
제1 상은, 에폭시 수지와 아크릴 수지와 경화제를 포함한다. 제1 상의 경화물로서는, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉬운 관점에서, 에폭시 수지에 아크릴 수지를 그라프트 중합시킨 아크릴 변성 에폭시 수지가 바람직하다.
접착제는, 예를 들어, 상압에서 80℃ 이상으로 가열함으로써 경화가 촉진되어, 경화물이 된다. 여기서, 「상압」이란, 특별히 감압도 가압도 하지 않을 때의 압력을 말하고, 통상은 약 1 기압(0.1㎫)이다.
제1 상의 함유량은, 접착제의 총 체적에 대하여, 50체적% 이상이 바람직하고, 50 내지 95체적%가 보다 바람직하고, 60 내지 90체적%가 더욱 바람직하고, 70 내지 80체적%가 특히 바람직하다. 제1 상의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 제1 상의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화하기 쉽다.
제1 상의 함유량은, 25℃에서의 접착제의 총 체적에 대한 제1 상의 체적의 비율이다.
제1 상의 SP값(용해도 파라미터)은 8.5 내지 10.7(㎈/㎤)1/2이며, 8.7 내지 10.5(㎈/㎤)1/2이 바람직하고, 9.0 내지 10.0(㎈/㎤)1/2이 보다 바람직하다. 제1 상의 SP값이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)가 제2 상과의 해도 구조를 형성하기 쉽다. 제1 상의 SP값이 상기 상한값 이하이면, 접착제를 전자 강판(40)의 표면에 도포하기 쉽다.
본 명세서에 있어서, 「SP값」은, 힐데브란트(Hildebrand)의 용해도 파라미터를 의미한다.
제1 상의 SP값은, 예를 들어 하기의 방법에 의해 측정할 수 있다. 무방향성 전자 강판의 표면에 제1 상을 구성하는 수지 조성물을 도포하고, 120℃로 가열하여 경화시킨다. 얻어진 경화물에 대하여 SP값이 기지의 다양한 용제를 마찰하고, 제1 상의 경화물이 용제에 용해됨으로써 용제가 변색되었을 때, 그 용제의 SP값을 제1 상의 SP값으로 한다.
SP값이 기지의 다양한 용제로서는, 예를 들어 n-펜탄(SP값:7.0(㎈/㎤)1/2), n-헥산(SP값:7.3(㎈/㎤)1/2), 디에틸에테르(SP값:7.4(㎈/㎤)1/2), n-옥탄(SP값:7.6(㎈/㎤)1/2), 염화비닐(SP값:7.8(㎈/㎤)1/2), 시클로헥산(SP값:8.2(㎈/㎤)1/2), 아세트산이소부틸(SP값:8.3(㎈/㎤)1/2), 아세트산이소프로필(SP값:8.4(㎈/㎤)1/2), 아세트산부틸(SP값:8.5(㎈/㎤)1/2), 사염화탄소(SP값:8.6(㎈/㎤)1/2), 메틸프로필케톤(SP값:8.7(㎈/㎤)1/2), 크실렌(SP값:8.8(㎈/㎤)1/2), 톨루엔(SP값:8.9(㎈/㎤)1/2), 아세트산에틸(SP값:9.1(㎈/㎤)1/2), 벤젠(SP값:9.2(㎈/㎤)1/2), 메틸에틸케톤(SP값:9.3(㎈/㎤)1/2), 염화메틸렌(SP값:9.7(㎈/㎤)1/2), 아세톤(SP값:9.9(㎈/㎤)1/2), 이황화탄소(SP값:10.0(㎈/㎤)1/2), 아세트산(10.1(㎈/㎤)1/2), n-헥산올(SP값:10.7(㎈/㎤)1/2) 등을 들 수 있다.
제1 상의 SP값은, 제1 상을 구성하는 에폭시 수지의 종류와 함유량, 아크릴 수지의 종류와 함유량, 경화제의 종류와 함유량 등에 의해 조정할 수 있다.
제1 상에 있어서의 에폭시 수지의 수 평균 분자량은, 1200 내지 20000이 바람직하고, 2000 내지 18000이 보다 바람직하고, 2500 내지 16000이 더욱 바람직하다. 에폭시 수지의 수 평균 분자량이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 에폭시 수지의 수 평균 분자량이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)의 안정성을 높이기 쉽다.
에폭시 수지의 수 평균 분자량은, 표준 물질로서 폴리스티렌을 사용하고, JIS K7252-1:2008에 기재된 사이즈 배제 크로마토그래피(SEC:Size-Exclusion Chromatography)에 의해 측정할 수 있다.
에폭시 수지로서는, 예를 들어, 에피클로로히드린과 비스페놀을 알칼리 촉매의 존재 하에서 축합시킨 것, 에피클로로히드린과 비스페놀을 알칼리 촉매의 존재 하에서 저분자량의 에폭시 수지에 축합시키고, 이 저분자량 에폭시 수지와 비스페놀을 중부가 반응시킴으로써 얻어진 것 등을 들 수 있다. 여기서, 「저분자량의 에폭시 수지」란, 수 평균 분자량이 1200 미만인 에폭시 수지를 의미한다.
에폭시 수지로서는, 2가의 카르복실산을 조합한 에폭시에스테르 수지이어도 된다. 2가의 카르복실산으로서는, 예를 들어 숙신산, 아디프산, 히메린산, 아젤라산, 세바스산, 도데칸이산, 헥사히드로프탈산 등을 들 수 있다.
비스페놀로서는, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD 등을 들 수 있고, 비스페놀 A, 비스페놀 F가 바람직하다.
알칼리 촉매로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 들 수 있다.
이들의 에폭시 수지는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
에폭시 수지의 함유량은, 제1 상의 총 체적에 대하여, 50체적% 이상이 바람직하고, 50 내지 94 체적%가 보다 바람직하고, 55 내지 90체적%가 더욱 바람직하고, 60 내지 80체적%가 특히 바람직하다. 에폭시 수지의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 에폭시 수지의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화하기 쉽다.
에폭시 수지의 함유량은, 25℃에서의 경화 전의 제1 상의 총 체적에 대한 에폭시 수지의 체적의 비율이다.
제1 상에 있어서의 아크릴 수지의 수 평균 분자량은, 5000 내지 100000이 바람직하고, 6000 내지 80000이 보다 바람직하고, 7000 내지 60000이 더욱 바람직하다. 아크릴 수지의 수 평균 분자량이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다.
아크릴 수지의 수 평균 분자량이 상기 상한값 이하이면, 접착제가 고점도로 되는 것을 억제하기 쉽고, 접착제를 전자 강판(40)의 표면에 도포하기 쉽다.
아크릴 수지의 수 평균 분자량은, 에폭시 수지의 수 평균 분자량과 마찬가지의 방법에 의해 측정할 수 있다.
아크릴 수지로서는, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산에서 선택되는 적어도 1종을 중합 또는 공중합시켜서 얻어지는 아크릴 수지, 상기 불포화 카르복실산에서 선택되는 적어도 1종의 단량체와, 하기 라디칼 중합성 불포화 단량체에서 선택되는 적어도 1종을 공중합시킨 아크릴 수지 등을 들 수 있다.
라디칼 중합성 불포화 단량체로서는, (1) 아크릴산2-히드록시에틸, 메타크릴산2-히드록시에틸, 아크릴산히드록시프로필, 메타크릴산히드록시프로필 등의, 아크릴산 또는 메타크릴산의 탄소 원자수가 1 내지 8개의 히드록시알킬에스테르, (2) 아크릴산메틸, 메타크릴산메틸, 아크릴산에틸, 메타크릴산에틸, 아크릴산n-부틸, 메타크릴산n-부틸, 아크릴산이소부틸, 메타크릴산이소부틸, 아크릴산tert-부틸, 메타크릴산tert-부틸, 아크릴산시클로헥실, 메타크릴산시클로헥실, 아크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산2-에틸헥실, 아크릴산라우릴, 메타크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴, 메타크릴산스테아릴, 아크릴산데실 등의 아크릴산 또는 메타크릴산의 탄소 원자수가 1 내지 24개의 알킬에스테르 또는 시클로알킬에스테르, (3) 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-메톡시메틸아크릴아미드, N-부톡시메틸아크릴아미드 등의 관능성 아크릴아미드 또는 관능성 메타크릴아미드, (4) 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌 등의 방향족 비닐 단량체, (5) 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 지방족 비닐 단량체 등을 들 수 있다.
상기의 불포화 단량체의 바람직한 조합으로서는, 예를 들어, 메타크릴산메틸과 아크릴산2-에틸헥실과 아크릴산의 조합, 스티렌과 메타크릴산메틸과 아크릴산에틸과 메타크릴산의 조합, 스티렌과 아크릴산에틸과 메타크릴산의 조합, 메타크릴산메틸과 아크릴산에틸과 아크릴산의 조합 등을 들 수 있다.
에폭시 수지에 아크릴 수지를 그라프트 중합시킨 아크릴 변성 에폭시 수지(이하, 「그라프트화물」이라고도 함)는, 예를 들어, 유기 용제 용액 중, 벤조일퍼옥시드 등의 라디칼 발생제의 존재 하에, 고분자량 에폭시 수지에 상기의 라디칼 중합성 불포화 단량체를 그라프트 중합 반응시킴으로써 얻어진다. 여기서, 「고분자량 에폭시 수지」란, 수 평균 분자량이 1200 이상인 에폭시 수지를 의미한다.
그라프트 중합 반응에 사용되는 라디칼 발생제는, 라디칼 중합성 불포화 단량체의 고형분 100질량부에 대하여, 3 내지 15질량부가 바람직하다.
상기 그라프트 중합 반응은, 예를 들어 80 내지 150℃로 가열된 고분자량 에폭시 수지의 유기 용제 용액에, 라디칼 발생제를 균일하게 혼합한 라디칼 중합성 불포화 단량체를 1 내지 3시간을 요하여 첨가하고, 또한 동일 온도를 1 내지 3시간 보유 지지함으로써 행할 수 있다.
상기 그라프트 중합 반응에 사용되는 유기 용제는, 고분자량 에폭시 수지 및 라디칼 중합성 불포화 단량체를 용해하고 또한 물과 혼합 가능한 유기 용제이면 된다.
이와 같은 유기 용제로서는, 예를 들어, 이소프로판올, 부틸알코올, 2-히드록시-4-메틸펜탄, 2-에틸헥실알코올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1, 3-부틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올계 용제, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용제, 셀로솔브계 용제 및 카르비톨계 용제를 들 수 있다. 또한, 물과 혼화하지 않는 불활성 유기 용제도 사용 가능하고, 이와 같은 유기 용제로서는, 예를 들어, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 탄화수소류, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류를 들 수 있다.
아크릴 수지의 함유량은, 제1 상의 총 체적에 대하여, 5 내지 45체적%가 바람직하고, 10 내지 40체적%가 보다 바람직하고, 15 내지 30체적%가 더욱 바람직하다. 아크릴 수지의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 아크릴 수지의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 제1 상의 SP값을 안정시키기 쉽다.
아크릴 수지의 함유량은, 25℃에서의 경화 전의 제1 상의 총 체적에 대한 아크릴 수지의 체적의 비율이다.
제1 상에 있어서의 경화제는, 일반적으로 사용되는 에폭시 수지 경화제를 사용할 수 있다. 제1 상에 있어서의 경화제로서는, 예를 들어, 지방족 폴리아민, 지환족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리아미드폴리아민, 변성 폴리아민 등의 폴리아민계 경화제;1 관능성 산무수물(무수프탈산, 헥사히드로 무수프탈산, 메틸테트라히드로 무수프탈산, 메틸헥사히드로 무수프탈산, 무수메틸나직산, 무수클로렌딕산 등, 2 관능성 산무수물(무수피로멜리트산, 벤조페논테트라카르복실 산무수물, 에틸렌글리콜비스(안히드로트리멜리트), 메틸시클로헥센테트라카르복실 산무수물 등), 유리산 산무수물(무수트리멜리트산, 폴리아젤라 산무수물 등) 등의 산무수물계 경화제;노볼락형 또는 레졸형 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 등의 메틸올기 함유 초기 축합물;잠재성 경화제 등의 중에서 선택되는 적어도 1종을 사용할 수 있다.
잠재성 경화제로서는, 예를 들어, 디시안디아미드, 멜라민, 유기산디히드라지드, 아민이미드, 케티민, 제3급 아민, 이미다졸염, 3불화 붕소아민염, 마이크로 캡슐형 경화제(경화제를 카제인 등으로 형성한 마이크로 캡슐 중에 봉입하고, 가열ㆍ가압에 의해 마이크로 캡슐을 파괴하고, 수지와 경화 반응하는 것), 분자체형 경화제(흡착성 화합물의 표면에 경화제를 흡착시키는 것으로, 가열에 의해 흡착 분자를 방출하고, 수지와 경화 반응하는 것) 등을 들 수 있다.
경화제로서는, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉬운 관점에서, 노볼락형 페놀 수지(페놀노볼락 수지)가 바람직하다. 여기서, 「노볼락형 페놀 수지」란, 산촉매를 사용해서 페놀류와 알데히드류를 축합 반응시켜서 얻어지는 수지를 의미한다.
페놀류로서는, 페놀을 들 수 있다.
알데히드류로서는, 포름알데히드를 들 수 있다.
산촉매로서는, 옥살산이나 2가의 금속염을 들 수 있다.
노볼락형 페놀 수지는, 상온(25℃)에서 고체이며, 열가소성 수지로 분류된다. 노볼락형 페놀 수지에서는, 페놀 수지를 구성하는 페놀핵(방향환)에, -CH2OH기가 거의 결합되어 있지 않다.
경화제의 함유량은, 제1 상의 총 체적에 대하여, 1 내지 40체적%가 바람직하고, 5 내지 30체적%가 보다 바람직하고, 10 내지 20체적%가 더욱 바람직하다. 경화제의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 경화제의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)의 안정성을 높이기 쉽다.
경화제의 함유량은, 25℃에서의 경화 전의 제1 상의 총 체적에 대한 경화제의 체적의 비율이다.
제2 상은, 엘라스토머를 포함한다. 엘라스토머로서는, 천연 고무, 합성 고무를 들 수 있고, 합성 고무가 바람직하다.
합성 고무로서는, 폴리부타디엔계 합성 고무, 니트릴계 합성 고무, 클로로프렌계 합성 고무 등을 들 수 있다.
폴리부타디엔계 합성 고무로서는, 예를 들어, 이소프렌 고무(IR, SP값:7.9 내지 8.4(㎈/㎤)1/2), 부타디엔 고무(BR, SP값:8.1 내지 8.6(㎈/㎤)1/2), 스티렌부타디엔 고무(SBR, SP값:8.1 내지 8.7(㎈/㎤)1/2), 폴리이소부틸렌(부틸 고무, IIR, SP값:7.7 내지 8.1(㎈/㎤)1/2), 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM, SP값:7.9 내지 8.0(㎈/㎤)1/2) 등을 들 수 있다.
니트릴계 합성 고무로서는, 예를 들어, 아크릴로니트릴부타디엔 고무(NBR, SP값:8.7 내지 10.5(㎈/㎤)1/2), 아크릴 고무(ACM, SP값:9.4(㎈/㎤)1/2) 등을 들 수 있다.
클로로프렌계 합성 고무로서는, 클로로프렌 고무(CR, SP값:8.2 내지 9.4(㎈/㎤)1/2) 등을 들 수 있다.
합성 고무로서는, 상기의 것 외에, 우레탄 고무(SP값:10.0(㎈/㎤)1/2), 실리콘 고무(SP값:7.3 내지 7.6(㎈/㎤)1/2), 불소 고무(FKM, SP값:8.6(㎈/㎤)1/2), 클로로술폰화 폴리에틸렌(CSM, SP값:8.1 내지 10.6(㎈/㎤)1/2), 에피클로로히드린 고무(ECO, SP값:9.6 내지 9.8(㎈/㎤)1/2) 등을 사용해도 된다.
엘라스토머로서는, 내열성이 우수하고, 또한 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화하기 쉬운 관점에서, SBR, EPDM, NBR이 바람직하다.
엘라스토머는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
제2 상은, 엘라스토머 이외의 화합물을 함유하고 있어도 된다. 엘라스토머 이외의 화합물로서는, 예를 들어, 상술한 아크릴 수지 등을 들 수 있다.
엘라스토머의 함유량은, 제2 상의 총 체적에 대하여, 50체적% 이상이 바람직하고, 70체적% 이상이 보다 바람직하고, 90체적% 이상이 더욱 바람직하고, 100체적%가 특히 바람직하다. 엘라스토머의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 접착부(41)가 제1 상과 제2 상의 해도 구조를 형성하기 쉽고, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화하기 쉽다.
엘라스토머의 함유량은, 25℃에서의 제2 상의 총 체적에 대한 엘라스토머의 체적의 비율이다.
제2 상의 함유량은, 접착제의 총 체적에 대하여, 5 내지 50체적%가 바람직하고, 10 내지 40체적%가 보다 바람직하고, 20 내지 30체적%가 더욱 바람직하다. 제2 상의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화하기 쉽다. 제2 상의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다.
제2 상의 함유량은, 25℃에서의 접착제의 총 체적에 대한 제2 상의 체적의 비율이다. 제2 상의 체적은, 제2 상을 25℃의 물에 침지하고, 증가한 물의 체적에 의해 구해진다.
제2 상의 SP값은, 7.5 내지 8.4(㎈/㎤)1/2이며, 7.7 내지 8.2(㎈/㎤)1/2이 바람직하고, 7.9 내지 8.0(㎈/㎤)1/2이 보다 바람직하다. 제2 상의 SP값이 상기 하한값 이상이면, 접착제를 전자 강판(40)의 표면에 도포하기 쉽다. 제2 상의 SP값이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)가 제1 상과 제2 상의 해도 구조를 형성하기 쉽다.
제2 상의 SP값은, 예를 들어, 하기의 방법에 의해 측정할 수 있다. 무방향성 전자 강판의 표면에 제2 상을 구성하는 수지 조성물을 도포하고, 120℃로 가열하여 경화시킨다. 얻어진 경화물에 대하여 SP값이 기지의 다양한 용제를 마찰하고, 제2 상의 경화물이 용제에 용해됨으로써 용제가 변색되었을 때, 그 용제의 SP값을 제2 상의 SP값으로 한다.
SP값이 기지의 다양한 용제로서는, 제1 상의 SP값을 측정할 때의 SP값이 기지의 다양한 용제와 마찬가지의 용제를 들 수 있다.
제2 상의 SP값은, 제2 상을 구성하는 수지 조성물 중의 엘라스토머의 종류와 함유량, 제2 상에 포함되는 엘라스토머 이외의 화합물의 종류와 함유량 및 이들 조합에 의해 조정할 수 있다.
제1 상의 SP값과 제2 상의 SP값의 차는, 0.1 내지 3.0(㎈/㎤)1/2이 바람직하고, 1.0 내지 3.0(㎈/㎤)1/2이 보다 바람직하고, 1.5 내지 2.5(㎈/㎤)1/2이 더욱 바람직하다. 제1 상의 SP값과 제2 상의 SP값의 차가 상기 하한값 이상이면, 접착부가 제1 상과 제2 상의 해도 구조를 형성하기 쉽다. 제1 상의 SP값과 제2 상의 SP값의 차가 상기 상한값 이하이면, 제2 상이 균일하게 분산되고, 접착제의 안정성을 높이기 쉽다. 이에 더해, 제1 상의 SP값과 제2 상의 SP값의 차가 상기 수치 범위 내이면, 전자 강판(40)에 발생하는 변형을 완화하기 쉽고, 적층 코어의 철손을 양호하게 하여, 적층 코어의 자기 특성을 보다 향상시키기 쉽다.
제1 상의 SP값과 제2 상의 SP값의 차는, 제1 상의 SP값과 제2 상의 SP값을 각각 측정하고, 얻어진 제1 상의 SP값으로부터, 얻어진 제2 상의 SP값을 감함으로써 구해진다.
본 실시 형태의 접착제는, 상술한 제1 상과 제2 상 외에, 임의 성분이 포함되어 있어도 된다. 임의 성분으로서는, 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등의 합성 수지;실리카나 알루미나 등의 산화물 미립자;도전성 물질;난용성 크롬산염 등의 방청 첨가제;착색 안료(예를 들어, 축합 다환계 유기 안료, 프탈로시아닌계 유기 안료 등);착색 염료(예를 들어, 아조계 염료, 아조계 금속착염 염료 등);성막 보조제;분산성 향상제;소포제 등을 들 수 있다.
이들 임의 성분은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
접착제가 임의 성분을 포함하는 경우, 임의 성분의 함유량은, 25℃에서의 접착제의 총 체적에 대하여, 1 내지 40체적%가 바람직하다.
본 실시 형태의 접착제로서는, 열경화형의 접착제 외에, 라디칼 중합형의 접착제 등도 사용 가능하고, 생산성의 관점에서는, 상온 경화형의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 상온 경화형의 접착제는, 20℃ 내지 30℃에서 경화된다. 상온 경화형의 접착제로서는, 아크릴계 접착제가 바람직하다. 대표적인 아크릴계 접착제에는, SGA(제2 세대 아크릴계 접착제. Second Generation Acrylic Adhesive) 등이 있다. 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 혐기성 접착제, 순간 접착제, 엘라스토머 함유 아크릴계 접착제가 모두 사용 가능하다. 또한, 여기서 말하는 접착제는 경화 전의 상태를 말하고, 접착제가 경화한 후에는 접착부(41)가 된다.
접착부(41)의 상온(20℃ 내지 30℃)에서의 평균 인장 탄성률 E는, 1500㎫ 내지 4500㎫의 범위 내가 된다. 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E는, 1500㎫ 미만이면, 적층 코어의 강성이 저하되는 문제가 발생한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E의 하한값은, 1500㎫, 보다 바람직하게는 1800㎫가 된다. 반대로, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E가 4500㎫를 초과하면, 전자 강판(40)의 표면에 형성된 절연 피막이 박리되는 문제가 발생한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E의 상한값은, 4500㎫, 보다 바람직하게는 3650㎫가 된다.
또한, 평균 인장 탄성률 E는, 공진법에 의해 측정된다. 구체적으로는, JIS R 1602:1995에 준거해서 인장 탄성률을 측정한다.
보다 구체적으로는, 먼저, 측정용의 샘플(도시하지 않음)을 제작한다. 이 샘플은 2매의 전자 강판(40) 사이를, 측정 대상의 접착제에 의해 접착하고, 경화시켜서 접착부(41)를 형성함으로써, 얻어진다. 이 경화는 접착제가 열경화형인 경우에는, 실제 조업상의 가열 가압 조건으로 가열 가압함으로써 행한다. 한편, 접착제가 상온 경화형인 경우에는 상온 하에서 가압함으로써 행한다.
그리고, 이 샘플에 대한 인장 탄성률을, 공진법으로 측정한다. 공진법에 의한 인장 탄성률의 측정 방법은, 상술한 바와 같이, JIS R 1602:1995에 준거해서 행한다. 그 후, 샘플의 인장 탄성률(측정값)로부터, 전자 강판(40) 자체의 영향분을 계산에 의해 제외함으로써, 접착부(41) 단체의 인장 탄성률이 구해진다.
이와 같이 하여 샘플로부터 구해진 인장 탄성률은, 적층 코어 전체로서의 평균값과 동등하게 되므로, 이 수치로써 평균 인장 탄성률 E라고 간주한다. 평균 인장 탄성률 E는, 그 적층 방향을 따른 적층 위치나 적층 코어의 중심 축선 주위의 둘레 방향 위치에서 거의 변함없도록, 조성이 설정되어 있다. 그로 인해, 평균 인장 탄성률 E는, 적층 코어의 상단 위치에 있는, 경화 후의 접착부(41)를 측정한 수치로써 그 값으로 할 수도 있다.
접착 방법으로서는, 예를 들어, 전자 강판(40)에 접착제를 도포한 후, 가열 및 압착 중 어느 하나 또는 양쪽에 의해 접착하는 방법을 채용할 수 있다. 또한 가열 수단은, 예를 들어 고온조나 전기로 내에서의 가열 또는 직접 통전하는 방법 등과 같은 수단이어도 된다.
안정적으로 충분한 접착 강도를 얻기 위해, 접착부(41)의 두께는 1㎛ 이상이 바람직하다.
한편, 접착부(41)의 두께가 100㎛를 초과하면 접착력이 포화된다. 또한, 접착부(41)가 두꺼워짐에 따라 점적률이 저하되고, 적층 코어의 철손 등의 자기 특성이 저하된다. 따라서, 접착부(41)의 두께는 1㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 1㎛ 이상 10㎛ 이하가 보다 바람직하다.
또한, 상기에 있어서 접착부(41)의 두께는, 접착부(41)의 평균 두께를 의미한다.
접착부(41)의 평균 두께는, 1.0㎛ 이상 3.0㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 접착부(41)의 평균 두께가 1.0㎛ 미만이면, 전술한 바와 같이 충분한 접착력을 확보할 수 없다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 하한값은, 1.0㎛, 보다 바람직하게는 1.2㎛가 된다. 반대로, 접착부(41)의 평균 두께가 3.0㎛를 초과하여 두꺼워지면, 열 경화 시의 수축에 의한 전자 강판(40)의 변형량이 대폭으로 증가되는 등의 문제를 발생한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 상한값은, 3.0㎛, 보다 바람직하게는 2.6㎛가 된다.
접착부(41)의 평균 두께는, 적층 코어 전체로서의 평균값이다. 접착부(41)의 평균 두께는 그 적층 방향을 따른 적층 위치나 적층 코어의 중심 축선 주위의 둘레 방향 위치에서 거의 변함없다. 그로 인해, 접착부(41)의 평균 두께는, 적층 코어의 상단 위치에 있어서, 원주 방향 10군데 이상에서 측정한 수치의 평균값으로써 그 값으로 할 수 있다.
또한, 접착부(41)의 평균 두께는, 예를 들어, 접착제의 도포량을 바꿔서 조정할 수 있다. 또한, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E는, 예를 들어, 열경화형의 접착제의 경우에는, 접착 시에 추가하는 가열 가압 조건 및 경화제 종류의 한쪽 또는 양쪽을 변경하는 것 등에 의해 조정할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 로터 코어(31)를 형성하는 쪽의 복수의 전자 강판(40)은 코오킹 C(다우얼)에 의해 서로 고정되어 있다. 그러나, 로터 코어(31)를 형성하는 복수의 전자 강판(40)이 접착부(41)에 의해 서로 접착되어 있어도 된다.
또한, 스테이터 코어(21)나 로터 코어(31) 등의 적층 코어는, 소위 둘러쌓기에 의해 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층 코어의 제조 방법은, 에폭시 수지와 아크릴 수지와 경화제를 포함하는 제1 상과, 엘라스토머를 포함하는 제2 상을 포함하는 접착제를 전자 강판의 표면에 도포하는 공정(도포 공정)과, 접착제를 도포한 복수의 전자 강판을 적층하는 공정(적층 공정)과, 접착제를 경화시키고, 접착부를 형성하는 공정(경화 공정)을 갖는다.
다음에, 본 실시 형태의 스테이터 코어(21)의 제조 방법에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제조 장치(100)에서는, 코일 Q(후프)로부터 원 강판 P를 화살표 F 방향을 향하여 송출하면서, 각 스테이지에 배치된 금형에 의해 복수회의 펀칭을 행하여 전자 강판(40)의 형상으로 서서히 형성해 간다. 전자 강판(40)의 하면에 접착제를 도포하고(도포 공정), 펀칭한 전자 강판(40)을 적층하여(적층 공정), 가압하면서 가열 접착함으로써 접착제가 경화되고, 접착부(41)에서 복수의 전자 강판(40)끼리가 접착되고, 스테이터 코어(21)가 형성된다(경화 공정).
제조 장치(100)는 코일 Q에 가장 가까운 위치에 1단째의 펀칭 스테이션(110)과, 이 펀칭 스테이션(110)보다도 원 강판 P의 반송 방향을 따른 하류측에 인접 배치된 2단째의 펀칭 스테이션(120)과, 이 펀칭 스테이션(120)보다도 하류측에 인접 배치된 접착제 도포 스테이션(130)을 더 구비한다.
펀칭 스테이션(110)은 원 강판 P의 하방에 배치된 암형 금형(111)과, 원 강판 P의 상방에 배치된 수형 금형(112)을 구비한다.
펀칭 스테이션(120)은 원 강판 P의 하방에 배치된 암형 금형(121)과, 원 강판 P의 상방에 배치된 수형 금형(122)을 구비한다.
접착제 도포 스테이션(130)은 접착제의 도포 패턴에 따라서 배치된 복수개의 인젝터를 구비하는 도포기(131)를 구비한다.
제조 장치(100)는 접착제 도포 스테이션(130)보다도 하류 위치에 적층 스테이션(140)을 더 구비한다. 이 적층 스테이션(140)은 가열 장치(141)와, 외주 펀칭 암형 금형(142)과, 단열 부재(143)와, 외주 펀칭 수형 금형(144)과, 스프링(145)을 구비한다.
가열 장치(141), 외주 펀칭 암형 금형(142), 단열 부재(143)는 원 강판 P의 하방에 배치되어 있다. 한편, 외주 펀칭 수형 금형(144) 및 스프링(145)은 원 강판 P의 상방에 배치되어 있다.
제조 장치(100)에 있어서, 먼저 코일 Q보다 원 강판 P를 도 4의 화살표 F 방향으로 순차 송출한다. 그리고, 이 원 강판 P에 대해, 먼저 펀칭 스테이션(110)에 의한 펀칭 가공을 행한다. 계속해서, 이 원 강판 P에 대해, 펀칭 스테이션(120)에 의한 펀칭 가공을 행한다. 이들 펀칭 가공에 의해, 원 강판 P에, 도 3에 도시한 코어백부(22)와 복수의 티스부(23)를 갖는 전자 강판(40)의 형상을 얻는다(펀칭 공정). 단, 이 시점에서는 완전하게는 펀칭되어 있지 않으므로, 화살표 F 방향을 따라서 다음 공정으로 진행한다. 다음 공정의 접착제 도포 스테이션(130)에서는, 도포기(131)의 상기 각 인젝터로부터 공급되는 접착제가 점상으로 도포된다(도포 공정).
다음으로, 원 강판 P는 적층 스테이션(140)으로 송출되고, 외주 펀칭 수형 금형(144)에 의해 펀칭되어 고정밀도로 적층된다(적층 공정). 이 적층 시, 전자 강판(40)은 스프링(145)에 의해 일정한 가압력을 받는다. 이상 설명한 바와 같은, 펀칭 공정, 도포 공정, 적층 공정을 순차 반복함으로써, 소정 매수의 전자 강판(40)을 적층할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 전자 강판(40)을 적층하여 형성된 적층체는 가열 장치(141)에 의해, 예를 들어 60 내지 200℃까지 가열된다. 이 가열에 의해 접착제가 경화되어 접착부(41)가 형성된다(경화 공정).
이상의 각 공정에 의해, 스테이터 코어(21)가 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 회전 전기 기기 및 적층 코어는, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자 강판이 적층되고, 적층 방향에 인접하는 전자 강판끼리의 사이가 제1 상과 제2 상을 포함하는 접착제로 형성된 접착부에 의해 접착된다. 전자 강판끼리의 사이가 접착부에 의해 접착됨으로써, 충분한 접착 강도가 얻어진다.
이에 더해, 각각의 접착부는, 제1 상과 제2 상의 해도 구조를 갖는다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 회전 전기 기기 및 적층 코어는, 전자 강판에 발생하는 변형을 완화하기 쉽다. 그 결과, 히스테리시스 손실이 저감되기 쉬워, 적층 코어의 자기 특성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에 따른 적층 코어는, 자기 특성이 향상되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 적층 코어는, 스테이터용의 적층 코어(스테이터 코어)로서 바람직하다. 적층 코어는, 로터 코어로서 사용해도 된다.
또한, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 추가하는 것이 가능하다.
스테이터 코어의 형상은, 상기 실시 형태에서 나타낸 형상으로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 스테이터 코어의 외경 및 내경의 치수, 적층 두께, 슬롯수, 티스부(23)의 둘레 방향과 직경 방향의 치수 비율, 티스부(23)와 코어백부(22)의 직경 방향의 치수 비율 등은, 원하는 회전 전기 기기의 특성에 따라서 임의로 설계 가능하다.
상기 실시 형태에 있어서의 로터에서는, 2개 1조의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 1개의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있어도 되고, 3개 이상의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 회전 전기 기기의 구조는, 이하에 예시한 바와 같이 이에 한정되지는 않고, 나아가서는 이하에 예시하지 않는 다양한 공지의 구조도 채용 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 동기 전동기로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 릴럭턴스형 전동기나 전자석 계자형 전동기(권선 계자형 전동기)이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 교류 전동기로서, 동기 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 유도 전동기이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 전동기로서, 교류 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 직류 전동기이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서, 전동기를 일례로 들어 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 발전기이어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 본 발명에 따른 적층 코어를 스테이터 코어에 적용한 경우를 예시했지만, 로터 코어에 적용하는 것도 가능하다.
그 밖의, 본 발명의 취지에 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시 형태에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적절히 가능하고, 또한 상기한 변형예를 적절히 조합해도 된다.
실시예
[실시예 1 내지 7, 비교예 1 내지 8]
두께 0.25㎜의 후프를 준비하고, 이 후프의 양면에 인산 금속염 및 아크릴 수지 에멀션을 함유하는 절연 피막 처리액을 도포하고, 300℃에서 베이킹을 행하고, 편면에서 0.8㎛의 절연 피막을 형성하였다.
절연 피막을 형성한 후프를 권취하고, 코일 Q로 하였다. 코일 Q를 상술한 제조 장치(100)에 세트하고, 코일 Q로부터 원 강판 P를 화살표 F 방향을 향하여 송출하였다. 제조 장치(100)를 사용하여, 외경 300㎜ 및 내경 240㎜의 링 형상을 갖고, 또한, 내경측에 길이 30㎜로 폭 15㎜의 직사각형의 티스부를 18군데 마련한 단판 코어(전자 강판(40))를 펀칭에 의해 형성하였다(펀칭 공정).
계속해서, 펀칭한 단판 코어를 순차 보내면서, 도 3에 도시한 각 위치에, 표 1에 나타내는 조성의 접착제를 1군데당 5㎎, 점상으로 도포하고(도포 공정), 그리고 적층하였다(적층 공정). 마찬가지의 작업을 반복 행함으로써, 130매의 단판 코어가 적층된 적층체를 얻었다. 얻어진 적층체를 압력 10㎫로 가압하면서, 120℃로 가열하고, 접착제를 경화시켜서(경화 공정), 각 예의 적층 코어(스테이터 코어)를 제조하였다. 접착부의 평균 두께는, 1.5㎛였다.
표 1 중, 제1 상의 각 성분의 종류는 하기와 같다.
<에폭시 수지>
A1:비스페놀 F형.
A2:비스페놀 A형.
A3:비스페놀 AD형.
<아크릴 수지>
B1:아크릴산.
B2:메타크릴산.
B3:말레산.
<경화제>
C1:디에틸아미노프로필아민(DEAPA).
C2:노볼락형 페놀 수지.
C3:메틸헥사히드로 무수프탈산.
표 1 중, 제2 상의 종류는 하기와 같다.
<엘라스토머>
D1:EPDM(SP값:7.9 내지 8.0(㎈/㎤)1/2).
D2:SBR(SP값:8.1 내지 8.7(㎈/㎤)1/2).
D3:NBR(SP값:8.7 내지 10.5(㎈/㎤)1/2).
표 1 중, 제1 상의 각 성분의 비율은, 제1 상의 총 체적에 대한 각 성분의 함유량(체적%(vol%))을 나타낸다.
표 1 중, 제2 상의 비율은, 접착제의 총 체적에 대한 함유량(체적%(vol%))을 나타낸다. 제2 상은, 엘라스토머 100체적%로 하였다.
표 1 중, SP값의 단위는, (㎈/㎤)1/2이다. 제1 상의 SP값은, 하기의 방법에 의해 측정하였다. 전자 강판의 표면에 제1 상을 구성하는 수지 조성물을 도포하고, 120℃로 가열하여 경화시켰다. 얻어진 경화물에 대하여, 표 2에 나타내는 SP값이 기지의 다양한 용제를 마찰하고, 제1 상의 경화물이 용제에 용해됨으로써 용제가 변색되었을 때, 그 용제의 SP값을 제1 상의 SP값으로 하였다.
제2 상의 SP값은, 하기의 방법에 의해 측정하였다. 제1 상을 구성하는 수지 조성물과 혼합하기 전의 엘라스토머를 120℃로 가열하여 경화시켰다. 얻어진 경화물에 대하여, 표 2에 나타내는 SP값이 기지의 다양한 용제를 마찰하고, 제2 상의 경화물이 용제에 용해됨으로써 용제가 변색되었을 때, 그 용제의 SP값을 제2 상의 SP값으로 하였다.
또한, 제1 상의 SP값 및 제 2상의 SP값의 측정에 있어서는, 표 2에 나타내는 각 용제와, 이들 용제 중 2종 이상을 적절히 혼합하여 SP값을 조정한 혼합 용제를 준비하고, 7.0 내지 11.4의 범위 0.1 간격으로 SP값을 측정할 수 있도록 하였다.
표 1 중, 「해도 구조 유무」는 접착부를 포함하도록, 적층 코어를 직경 방향으로 절단한 절단면을 현미경 등에 의해 관찰하고, 상분리 구조가 보이면 「유」라고 하고, 상분리 구조가 보이지 않으면 「무」로 하였다.
다음에, 상기한 작용 효과를 검증하는 검증 시험을 실시하였다. 또한 본 검증 시험은, 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션에 의해 실시하였다. 소프트웨어로서는, JSOL 가부시키가이샤 제조의 유한 요소법 전자장 해석 소프트 JMAG를 이용하였다.
각 예의 적층 코어의 철손을, 상기 시뮬레이션에 의해 구하였다.
또한, 비교 대상으로서, 복수의 전자 강판이 전층 코오킹되어 있는 적층 코어의 철손도 구하였다. 각 예의 적층 코어의 철손을, 상기 비교 대상이 되는 적층 코어의 철손으로 나눈 값(철손비)을 구하였다. 각 예의 적층 코어의 철손이, 상기 비교 대상이 되는 적층 코어의 철손과 동등하면, 철손비가 100%로 된다. 철손비가 작을수록, 각 예의 적층 코어의 철손이 작고, 적층 코어로서의 자기 특성이 우수하다.
각 예의 적층 코어의 철손비를 산출하고, 하기 평가 기준에 기초하여 각 예의 적층 코어의 자기 특성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
《평가 기준》
A:철손비가 100% 미만.
B:철손비가 100% 이상.
Figure 112021068082719-pct00001
Figure 112021068082719-pct00002
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 적용한 실시예 1 내지 7에서는, 철손비가 100% 미만이고, 자기 특성을 향상시킬 수 있었다.
한편, 제1 상의 SP값이 본 발명의 범위 외인 비교예 1 내지 4, 8은 철손비가 100% 이상이었다.
제2 상의 함유량이 많고, 접착부가 해도 구조를 갖지 않는 비교예 5 내지 7은, 철손비가 100% 이상이었다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 적층 코어에 의하면, 철손을 억제할 수 있어, 적층 코어의 자기 특성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따르면, 적층 코어의 자기 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 산업상 이용 가능성은 크다.
10 회전 전기 기기
20 스테이터
21 스테이터 코어(적층 코어)
40 전자 강판
41 접착부

Claims (10)

  1. 서로 적층되고, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자 강판과,
    적층 방향에 인접하는 상기 전자 강판끼리의 사이에 마련되고, 상기 전자 강판끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고,
    상기 접착부를 형성하는 접착제가, 제1 상과 제2 상을 포함하고,
    상기 접착부는, 바다 구조부인 상기 제1 상과, 섬 구조부인 상기 제2 상의 해도 구조를 갖고,
    상기 제1 상은, 에폭시 수지와 아크릴 수지와 경화제를 포함하고,
    상기 제1 상은, SP값이 8.5 내지 10.7(㎈/㎤)1/2이며,
    상기 제2 상은, 엘라스토머를 포함하고,
    상기 제2 상은, SP값이 7.5 내지 8.4(㎈/㎤)1/2이며,
    상기 제1 상의 함유량이, 상기 접착부의 총 체적에 대하여, 50체적% 이상이고,
    상기 에폭시 수지의 함유량이, 상기 제1 상의 총 체적에 대하여, 50체적% 이상인, 적층 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상의 SP값과, 상기 제2 상의 SP값의 차가, 0.1 내지 3.0(㎈/㎤)1/2인, 적층 코어.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 아크릴 수지의 함유량이, 상기 제1 상의 총 체적에 대하여, 5 내지 45체적%인, 적층 코어.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 경화제의 함유량이, 상기 제1 상의 총 체적에 대하여, 1 내지 40체적%인, 적층 코어.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 경화제가, 노볼락형 페놀 수지인, 적층 코어.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    스테이터용인, 적층 코어.
  9. 제1항 또는 제2항에 기재된 적층 코어의 제조 방법이며,
    에폭시 수지와 아크릴 수지와 경화제를 포함하는 제1 상과, 엘라스토머를 포함하는 제2 상을 포함하는 접착제를 전자 강판의 표면에 도포하고, 복수의 상기 전자 강판을 겹쳐서 상기 접착제를 경화시키고, 접착부를 형성하는, 적층 코어의 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 기재된 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기기.
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