KR102583082B1 - 접착 적층 코어, 그의 제조 방법 및 회전 전기 기계 - Google Patents

접착 적층 코어, 그의 제조 방법 및 회전 전기 기계 Download PDF

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Abstract

접착 적층 코어는, 서로 적층되고, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자기 강판과, 적층 방향으로 인접하는 전자기 강판끼리의 사이에 마련되고, 전자기 강판끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고, 접착부를 형성하는 접착제가, 유기 수지와 무기 필러를 포함하고, 무기 필러의 50％ 입경이 0.2 내지 3.5㎛이며, 무기 필러의 90％ 입경이 10.0㎛ 이하이고, 무기 필러의 함유량이, 유기 수지 100질량부에 대해, 5 내지 50질량부이다.

Description

접착 적층 코어, 그의 제조 방법 및 회전 전기 기계
본 발명은 접착 적층 코어, 그의 제조 방법 및 회전 전기 기계에 관한 것이다.
본원은, 2018년 12월 17일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2018-235871호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그의 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 모터나 트랜스 등에 사용되는 접착 적층 코어가 알려져 있다. 접착 적층 코어는, 복수매의 얇은 전자기 강판을 적층하여 접착제로 일체화한 구성으로 되어 있다. 접착 적층 코어에서는, 전자기 강판의 적층 매수의 증가에 수반하여 평탄성을 유지하기가 어려워진다. 평탄성이 나쁜 접착 적층 코어에서는, 접착 적층 코어가 정립되지 못하고, 접착 적층 코어가 기울어, 접착 적층 코어의 정밀도가 안정되지 않아, 접착 적층 코어의 자기 특성이 저하될 우려가 있다.
이러한 문제에 대해, 예를 들어 특허 문헌 1에는, 전자기 강판끼리를 에폭시 수지와 고무 성분을 포함하는 접착제로 접착하여, 전자기 강판의 외주부로부터의 접착제의 비어져 나옴양을 억제한 접착 적층 코어가 제안되어 있다. 특허 문헌 1의 접착 적층 코어에서는, 접착부의 막 두께 정밀도의 향상이 도모되고 있다.
일본 특허 공개 제2014-096429호 공보
그러나, 특허 문헌 1의 접착 적층 코어에는, 평탄성을 더 향상시키고, 점적률을 향상시키는 데 대해 개선의 여지가 있다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 평탄성을 더 향상시키고, 점적률을 향상시킬 수 있는 접착 적층 코어, 그의 제조 방법 및 회전 전기 기계를 목적으로 한다.
전자기 강판끼리를 각각 접착하는 접착부에 무기 필러를 배합하면, 접착부의 팽창이나 수축을 억제할 수 있다고 생각된다.
접착부의 팽창을 억제함으로써, 접착 적층 코어의 점적률을 향상시키기 쉽다. 접착 적층 코어의 점적률이 높다는 것은, 접착 적층 코어의 적층 방향의 단면에서 차지하는 전자기 강판의 비율이 높다는 것을 의미한다. 이것은, 권선 전류로부터의 여자에 의해, 접착 적층 코어의 내부에 자력선을 발생시킬 때에 높은 밀도로 자력선을 형성할 수 있음을 의미한다. 즉, 접착 적층 코어의 점적률을 높이는 것은, 접착 적층 코어의 자기 특성을 높이는 것을 의미한다.
접착부에 포함되는 무기 필러의 50％ 입경이 작은 경우, 접착 적층 코어는, 정립하기 쉽고, 평탄해지기 쉬우며, 또한, 점적률을 높이기 쉬운 것으로 생각된다.
그러나, 본 발명자들은, 접착 적층 코어의 평탄성을 정하는 것은, 무기 필러의 50％ 입경(중심 입경)이나, 무기 필러의 평균 입경(무기 필러의 모든 입자의 입자경의 산술 평균)뿐만 아니라, 무기 필러의 90％ 입경이나, 무기 필러의 최대 입경인 것을 알아내었다. 즉, 본 발명자들은, 접착 적층 코어의 평탄성을 정하는 것은, 무기 필러 입자의 모집단에 있어서, 입경의 큰 성분인 것을 알아내었다.
이것은, 무기 필러의 50％ 입경이나 평균 입경이 아무리 작아도, 무기 필러 입자의 모집단 중에 「조대한 입자」가 존재하면, 그 조대한 입자가 전자기 강판 간의 공극(갭)을 지배하기 때문이라고 생각된다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 검토를 거듭하였다. 이 결과, 접착부에 포함되는 무기 필러의 50％ 입경을 작게 하고, 또한, 접착부에 포함되는 무기 필러의 90％ 입경을 작게 함으로써, 접착 적층 코어의 평탄성을 더 향상시킬 수 있고, 접착 적층 코어의 점적률을 향상시킬 수 있음을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 이하의 양태를 갖는다.
(1) 본 발명의 제1 양태는, 서로 적층되고, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자기 강판과, 적층 방향으로 인접하는 상기 전자기 강판끼리의 사이에 마련되어, 상기 전자기 강판끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고, 상기 접착부를 형성하는 접착제가, 유기 수지와 무기 필러를 포함하고, 상기 무기 필러의 50％ 입경이 0.2 내지 3.5㎛이며, 상기 무기 필러의 90％ 입경이 10.0㎛ 이하이고, 상기 무기 필러의 함유량이, 상기 유기 수지 100질량부에 대해, 5 내지 50질량부인 접착 적층 코어이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 접착 적층 코어에서는, 상기 무기 필러의 최대 입경이 30.0㎛ 이하여도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 접착 적층 코어에서는, 상기 무기 필러가, 금속 산화물 및 금속 수산화물로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고 있어도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 상기 (3) 중 어느 하나에 기재된 접착 적층 코어에서는, 상기 무기 필러가, 수산화알루미늄 및 산화알루미늄으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고 있어도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 하나에 기재된 접착 적층 코어는, 스테이터용이어도 된다.
(6) 본 발명의 제2 양태는, [상기 전자기 강판의 표면의 일부에 상기 접착제를 도포한 후에 다른 전자기 강판 상에 겹쳐서 압착하고, 상기 접착부를 형성하는 조작을 반복하는, 상기 (1) 내지 상기 (5) 중 어느 하나에 기재된 접착 적층 코어의 제조 방법이다.
(7) 본 발명의 제3 양태는, 상기 (1) 내지 상기 (5) 중 어느 하나에 기재된 접착 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기계이다.
본 발명의 접착 적층 코어에 의하면, 평탄성을 더 향상시키고, 점적률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 접착 적층 코어를 구비한 회전 전기 기계의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 접착 적층 코어의 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 접착 적층 코어의 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 접착 적층 코어와, 이 접착 적층 코어를 구비한 회전 전기 기계에 대해 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기계로서 전동기, 구체적으로는 교류 전동기, 더 구체적으로는 동기 전동기, 한층 더 구체적으로는 영구 자석계 자석형 전동기를 일례로 들어 설명한다. 이 종류의 전동기는, 예를 들어 전기 자동차 등에 적합하게 채용된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 회전 전기 기계(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 기계(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 내측에 위치하는 이너 로터형을 채용하고 있다. 그러나, 회전 전기 기계(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 외측에 위치하는 아우터 로터형을 채용해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기계(10)가, 12극 18 슬롯의 3상 교류 모터이다. 그러나, 극수나 슬롯수, 상수(相數) 등은 적절하게 변경할 수 있다.
회전 전기 기계(10)는, 예를 들어 각 상에 실효값 10A, 주파수 100Hz의 여자 전류를 인가함으로써, 회전수 1000rpm으로 회전할 수 있다.
스테이터(20)는 스테이터 코어(21)와, 도시하지 않은 권선을 구비한다.
스테이터 코어(21)는, 환형의 코어 백부(22)와, 복수의 티스부(23)를 구비한다. 이하에서는, 스테이터 코어(21)(또는 코어 백부(22))의 중심 축선 O 방향을 축 방향이라 하고, 스테이터 코어(21)(또는 코어 백부(22))의 직경 방향(중심 축선 O에 직교하는 방향)을 직경 방향이라 하고, 스테이터 코어(21)(또는 코어 백부(22))의 둘레 방향(의 중심 축선 O둘레로 주회하는 방향)을 둘레 방향이라 한다.
코어 백부(22)는, 스테이터(20)를 축 방향으로부터 본 평면으로 보아 원환형으로 형성되어 있다.
복수의 티스부(23)는, 코어 백부(22)로부터 직경 방향의 내측을 향하여(직경 방향을 따라 코어 백부(22)의 중심 축선 O를 향해) 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 감기되어 있어도 되며, 분포 감기되어 있어도 된다.
로터(30)는, 스테이터(20)(또는 스테이터 코어(21))에 대해 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 환형(원환형)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 하나의 자극을 형성하고 있다. 복수조의 영구 자석(32)은, 둘레 방향으로 동등한 간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 축선 O를 중심으로 하는 중심각 30도 간격으로 12조(전체적으로는 24개)의 영구 자석(32)이 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 영구 자석계 자석형 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 대응하여 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 접착하거나 함으로써, 실현할 수 있다. 또한, 영구 자석계 자석형 전동기로서, 매립 자석형 모터 대신에 표면 자석형 모터를 채용해도 된다.
스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31)는, 모두 접착 적층 코어이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 스테이터(20)는, 복수의 전자기 강판(40)이 적층됨으로써 형성되어 있다.
스테이터(20)에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자기 강판(40)끼리의 사이에, 이들 전자기 강판(40)끼리를 접착하는 접착부(41)가 마련되고, 각각의 전자기 강판(40)이, 접착부(41)에 의해 접착되어 있다. 즉, 스테이터(20)에 있어서, 스테이터 코어(21)를 형성하는 복수의 전자기 강판(40)은, 접착부(41)를 통하여 적층되어 있다.
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, 이들 값은 일례이며, 스테이터 코어(21)의 적층 두께, 외경이나 내경 및 로터 코어(31)의 적층 두께, 외경이나 내경은 이들 값에 한정되지 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 가상원의 직경이다.
스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31)를 형성하는 각 전자기 강판(40)은, 예를 들어 모재가 되는 전자기 강판을 펀칭 가공하거나 함으로써 형성된다. 전자기 강판(40)으로서는, 공지된 전자기 강판을 사용할 수 있다. 전자기 강판(40)의 화학 조성은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 전자기 강판(40)으로서, 무방향성 전자기 강판을 채용하고 있다. 무방향성 전자기 강판으로서는, 예를 들어 JIS C2552:2014의 무방향성 전강대를 채용할 수 있다.
그러나, 전자기 강판(40)으로서, 무방향성 전자기 강판 대신에 방향성 전자기 강판을 채용하는 것도 가능하다. 방향성 전자기 강판으로서는, 예를 들어 JIS C2553:2012의 방향성 전강대를 채용할 수 있다.
전자기 강판의 가공성이나, 접착 적층 코어의 철손을 개선하기 위해, 전자기 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, (3) 인산염 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 되며, 달라도 된다.
서로 적층되는 전자기 강판(40) 사이에서의 절연 성능을 확보하기 위해, 절연 피막의 두께(전자기 강판(40) 편면당 두께)는 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 절연 피막이 두꺼워짐에 따라 절연 효과가 포화된다. 또한, 절연 피막이 두꺼워짐에 따라 점적률이 저하되어, 접착 적층 코어로서의 성능이 저하된다. 따라서, 절연 피막은, 절연 성능을 확보할 수 있는 범위에서 얇은 쪽이 좋다. 절연 피막의 두께(전자기 강판(40) 편면당 두께)는, 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하가 바람직하고, 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하가 더 바람직하다.
절연 피막의 두께는, 예를 들어 전자기 강판(40)을 두께 방향으로 절단한 절단면을 현미경 등에 의해 관찰함으로써 측정할 수 있다.
전자기 강판(40)이 얇아짐에 따라 점차 철손의 개선 효과가 포화된다. 또한, 전자기 강판(40)이 얇아짐에 따라 전자기 강판(40)의 제조 비용은 증가한다. 그 때문에, 철손의 개선 효과 및 제조 비용을 고려하면, 전자기 강판(40)의 두께는0.10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 전자기 강판(40)이 너무 두꺼우면, 전자기 강판(40)의 프레스 펀칭 작업이 곤란해진다. 그 때문에, 전자기 강판(40)의 프레스 펀칭 작업을 고려하면 전자기 강판(40)의 두께는 0.65㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 전자기 강판(40)이 두꺼워지면 철손이 증대된다. 그 때문에, 전자기 강판(40)의 철손 특성을 고려하면, 전자기 강판(40)의 두께는 0.35㎜ 이하가 바람직하고, 0.25㎜ 이하가 더 바람직하고, 0.20㎜ 이하가 더욱 바람직하다.
상기의 점을 고려하여, 각 전자기 강판(40)의 두께는, 예를 들어 0.10㎜ 이상 0.65㎜ 이하가 바람직하고, 0.10㎜ 이상 0.35㎜ 이하가 더 바람직하고, 0.10㎜ 이상 0.25㎜ 이하가 더욱 바람직하고, 0.10㎜ 이상 0.20㎜ 이하가 특히 바람직하다. 또한 전자기 강판(40)의 두께에는, 절연 피막의 두께도 포함된다.
전자기 강판(40)의 두께는, 예를 들어 마이크로미터 등에 의해 측정할 수 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 스테이터 코어(21)를 형성하는 복수의 전자기 강판(40)은, 접착부(41)를 개재하여 적층되어 있다. 접착부(41)는, 스테이터 코어(21)의 코어 백부(22)와 티스부(23)에 형성되어 있다. 접착부(41)는, 코어 백부(22)의 내주로부터 직경 방향 내측을 향하여(직경 방향을 따라 코어 백부(22)의 중심 축선 O를 향해), 41a, 41b, 41c와 같이 형성되어 있다. 복수의 티스부(23)에는, 각각 접착부(41b, 41c)가 형성되어 있다. 복수의 티스부(23)에 대응하는 위치의 코어 백부(22)에는, 각각 접착부(41a)가 형성되어 있다.
접착부(41)는, 유기 수지와 무기 필러를 포함하는 접착제로 형성된 층이다.
접착제를 구성하는 유기 수지로서는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등을 들 수 있다.
유기 수지로서는, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉬운 관점에서,에폭시 수지에 아크릴 수지를 그래프트 중합시킨 아크릴 변성 에폭시 수지가 바람직하다.
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 수지여도 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.
이들 에폭시 수지는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
에폭시 수지의 수 평균 분자량은, 1200 내지 8000이 바람직하고, 2000 내지 7000이 더 바람직하고, 2500 내지 7000이 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 수지의 함유량은, 접착제의 총 질량에 대해, 예를 들어 30 내지 90질량％가 바람직하고, 40 내지 80질량％가 더 바람직하고, 50 내지 70질량％가 더욱 바람직하다. 에폭시 수지의 함유량이 상기 하한값 이상이면 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 에폭시 수지의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 전자기 강판(40)에 생기는 변형을 완화시키기 쉽다.
아크릴 수지로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산으로부터 선택되는 적어도 1종을 중합 또는 공중합시켜 얻어지는 아크릴 수지, 상기 불포화 카르복실산으로부터 선택되는 적어도 1종의 단량체와, 하기 라디칼 중합성 불포화 단량체로부터 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 8개인 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 24개인 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) 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의, 지방족 비닐 단량체 등을 들 수 있다.
상기 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.
아크릴 수지의 수 평균 분자량은, 5000 내지 100000이 바람직하고, 6000 내지 80000이 더 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 고점도가 되는 것을 억제하기 쉬워, 접착부(41)를 평탄하게 하기 쉽다.
아크릴 수지의 수 평균 분자량은, 에폭시 수지의 수 평균 분자량과 마찬가지의 방법에 의해 측정할 수 있다.
아크릴 수지의 함유량은, 접착제의 총 질량에 대해, 예를 들어 10 내지 40질량％가 바람직하고, 15 내지 35질량％가 더 바람직하고, 20 내지 30질량％가 더욱 바람직하다. 아크릴 수지의 함유량이 상기 하한값 이상이면 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 아크릴 수지의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 접착제가 고점도가 되는 것을 억제하기 쉬워, 접착부(41)를 평탄하게 하기 쉽다. 이 때문에, 접착 적층 코어의 변형을 억제하기 쉽다.
에폭시 수지에 아크릴 수지를 그래프트 중합시킨 아크릴 변성 에폭시 수지(이하, 「그래프트화물」이라고도 함)는, 예를 들어 유기 용제 용액 중, 벤조일퍼옥사이드 등의 라디칼 발생제의 존재 하에, 고분자량 에폭시 수지에 상기 라디칼 중합성 불포화 단량체를 그래프트 중합 반응시킴으로써 얻어진다. 여기서, 「고분자량 에폭시 수지」란, 수 평균 분자량이 1200 이상인 에폭시 수지를 의미한다.
그래프트 중합 반응에 사용되는 라디칼 발생제는, 라디칼 중합성 불포화 단량체의 고형분 100질량부에 대해, 3 내지 15질량부가 바람직하다.
상기 그래프트 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 유지함으로써 행할 수 있다.
상기 그래프트 중합 반응에 사용되는 유기 용제는, 고분자량 에폭시 수지 및 라디칼 중합성 불포화 단량체를 용해하고, 또한, 물과 혼합 가능한 유기 용제이면 된다.
이러한 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, 이러한 유기 용제로서는, 예를 들어 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 탄화수소류, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류를 들 수 있다.
접착제가 에폭시 수지를 포함하는 경우, 경화제는, 일반적으로 사용되는 에폭시 수지 경화제를 사용할 수 있다. 에폭시 수지 경화제로서는, 예를 들어 지방족 폴리아민, 지환족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리아미드폴리아민, 변성 폴리아민 등의 폴리아민계 경화제;1관능성 산 무수물(무수 프탈산, 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸테트라히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 무수 메틸나드산, 무수 클로렌드산 등), 2관능성 산 무수물(무수 피로멜리트산, 벤조페논테트라카르복실산 무수물, 에틸렌글리콜비스(안히드로트리메이트), 메틸시클로헥센테트라카르복실산 무수물 등), 유리산 산 무수물(무수 트리멜리트산, 폴리아젤라산 무수물 등) 등의 산 무수물계 경화제; 노볼락형 또는 레졸형 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 등의 메틸올기 함유 초기 축합물; 잠재성 경화제 등 중으로부터 선택되는 적어도 1종을 사용할 수 있다.
잠재성 경화제로서는, 예를 들어 디시안디아미드, 멜라민, 유기산 디히드라지드, 아민이미드, 케티민, 제3급 아민, 이미다졸염, 삼불화 붕소 아민염, 마이크로 캡슐형 경화제(경화제를 카제인 등으로 형성한 마이크로 캡슐 속에 봉입하고, 가열ㆍ가압에 의해 마이크로 캡슐을 깨고, 수지와 경화 반응하는 것), 분자 체형 경화제(흡착성 화합물의 표면에 경화제를 흡착시킨 것으로, 가열에 의해 흡착 분자를 방출하여, 수지와 경화 반응하는 것) 등을 들 수 있다.
에폭시 수지 경화제로서는, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉬운 관점에서, 노볼락형 페놀 수지(페놀노볼락 수지)가 바람직하다. 여기서, 「노볼락형 페놀 수지」란, 산 촉매를 사용하여 페놀류와 알데히드류를 축합 반응시켜 얻어지는 수지를 의미한다.
페놀류로서는, 페놀을 들 수 있다.
알데히드류로서는, 포름알데히드를 들 수 있다.
산 촉매로서는, 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 결합하고 있지 않다.
에폭시 수지 경화제의 함유량은, 접착제의 총 질량에 대해, 예를 들어 1 내지 20질량％가 바람직하다. 에폭시 수지 경화제의 함유량이 상기 하한값 이상이면 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 에폭시 수지 경화제의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)의 안정성을 높이기 쉽다.
접착제는, 엘라스토머를 포함해도 된다. 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), 부타디엔 고무(BR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리이소부틸렌(부틸 고무, IIR), 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 등을 들 수 있다.
니트릴계 합성 고무로서는, 예를 들어 아크릴로니트릴부타디엔 고무(NBR), 아크릴 고무(ACM) 등을 들 수 있다.
클로로프렌계 합성 고무로서는, 클로로프렌 고무(CR) 등을 들 수 있다.
합성 고무로서는, 상기 외에, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 불소 고무(FKM), 클로로술폰화 폴리에틸렌(CSM), 에피클로로히드린 고무(ECO) 등을 사용해도 된다.
엘라스토머로서는, 내열성이 우수하고, 또한, 전자기 강판(40)에 생기는 변형을 완화하기 쉬운 관점에서, SBR, EPDM, NBR이 바람직하다.
엘라스토머는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
엘라스토머의 함유량은, 접착제의 총 질량에 대해, 5 내지 30질량％가 바람직하다. 엘라스토머의 함유량이 상기 하한값 이상이면 전자기 강판(40)에 생기는 변형을 완화하기 쉽다.
엘라스토머의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다.
유기 수지의 함유량은, 접착제의 총 질량에 대해, 예를 들어 40 내지 95질량％가 바람직하고, 50 내지 90질량％가 더 바람직하고, 60 내지 80질량％가 더욱 바람직하다. 유기 수지의 함유량이 상기 하한값 이상이면 접착부(41)의 접착 강도를 높이기 쉽다. 유기 수지의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 접착제가 고점도가 되는 것을 억제하기 쉬워, 접착부(41)를 평탄하게 하기 쉽다. 이 때문에, 접착 적층 코어의 변형을 억제하기 쉽다.
무기 필러로서는, 예를 들어 산화알루미늄(α-알루미나), 산화아연, 산화티타늄, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화철, 산화주석 등의 금속 산화물; 수산화알루미늄(깁사이트), 수산화칼슘, 수산화마그네슘 등의 금속 수산화물; 실리카, 규조토, 규산칼슘, 탈크 등의 규소 함유물; 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산바륨 등의 황산염 등을 들 수 있다.
무기 필러는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
무기 필러로서는, 저렴하여 입수하기 쉬운 관점에서, 금속 산화물 및 금속 수산화물로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하고, 수산화알루미늄 및 산화알루미늄으로부터 선택되는 1종 이상이 더 바람직하고, 수산화알루미늄이 더욱 바람직하다.
무기 필러의 50％ 입경은, 0.2 내지 3.5㎛이며, 0.4 내지 3.0㎛가 바람직하고, 0.6 내지 2.5㎛가 더 바람직하다. 무기 필러의 50％ 입경이 상기 하한값 이상이면 접착부(41)의 팽창이나 수축을 억제하기 쉽다. 무기 필러의 50％ 입경이 상기 상한값 이하이면, 접착 적층 코어의 점적률을 높이기 쉽다.
무기 필러가 금속 산화물인 경우, 무기 필러의 50％ 입경은, 1.0 내지 3.5㎛가 바람직하고, 1.5 내지 3.2㎛가 더 바람직하고, 2.0 내지 3.0㎛가 더욱 바람직하다.
무기 필러가 금속 수산화물인 경우, 무기 필러의 50％ 입경은, 0.2 내지 3.0㎛가 바람직하고, 0.5 내지 2.5㎛가 더 바람직하고, 1.0 내지 2.0㎛가 더욱 바람직하다.
무기 필러의 90％ 입경은, 10.0㎛ 이하이고, 8.0㎛ 이하가 바람직하고, 6.0㎛ 이하가 더 바람직하다. 무기 필러의 90％ 입경이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)를 평탄하게 하기 쉽다. 이 때문에, 접착 적층 코어의 변형을 억제하기 쉽다. 무기 필러의 90％ 입경의 하한값은 특별히 한정되지는 않지만, 실질적으로는, 2.0㎛이다.
무기 필러가 금속 산화물인 경우, 무기 필러의 90％ 입경은, 10.0㎛ 이하가 바람직하고, 9.5㎛ 이하가 더 바람직하고, 9.0㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
무기 필러가 금속 수산화물인 경우, 무기 필러의 90％ 입경은, 9.0㎛ 이하가 바람직하고, 8.0㎛ 이하가 더 바람직하고, 7.0㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
본 명세서에서, 50％ 입경, 90％ 입경은, 누적 입도 분포에 있어서의 체적 기준의 입자경을 나타낸다. 50％ 입경, 90％ 입경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 50％ 입경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정된 입경 분포의 누적 입도 곡선에 있어서, 그 적산량이 체적 기준으로 50％를 차지할 때의 입경을 나타낸다. 90％ 입경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정된 입경 분포의 누적 입도 곡선에 있어서, 그 적산량이 체적 기준으로 90％를 차지할 때의 입경을 나타낸다.
무기 필러의 90％ 입경은, 특정의 눈 크기의 체를 통과시키는 것이나 풍력 분급법 등에 의해 조정할 수 있다.
무기 필러의 최대 입경은, 30.0㎛ 이하가 바람직하고, 20.0㎛ 이하가 더 바람직하고, 10.0㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 무기 필러의 최대 입경이 상기 상한값 이하이면, 접착부(41)를 평탄하게 하기 쉽다. 이 때문에, 접착 적층 코어의 변형을 억제하기 쉽다.
무기 필러의 최대 입경의 하한값은 특별히 한정되지는 않지만, 실질적으로는, 3.0㎛이다.
무기 필러가 금속 산화물인 경우, 무기 필러의 최대 입경은, 20.0㎛ 이하가 바람직하고, 15.0㎛ 이하가 더 바람직하고, 10.0㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
무기 필러가 금속 수산화물인 경우, 무기 필러의 최대 입경은, 15.0㎛ 이하가 바람직하고, 10.0㎛ 이하가 더 바람직하고, 8.0㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
무기 필러의 최대 입경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 무기 필러의 최대 입경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정된 모든 입자의 최댓값으로 부여된다.
무기 필러의 최대 입경은, 특정의 눈 크기의 체를 통과시키는 것이나 풍력 분급법 등에 의해 조정할 수 있다.
무기 필러의 함유량은, 유기 수지 100질량부에 대해, 5 내지 50질량부이며, 5 내지 40질량부가 바람직하고, 5 내지 30질량부가 더 바람직하고, 10 내지 30질량부가 더욱 바람직하다. 무기 필러의 함유량이 상기 하한값 이상이면 접착부(41)의 팽창이나 수축을 억제하기 쉽다. 무기 필러의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 접착 적층 코어의 점적률을 높이기 쉽다.
무기 필러가 금속 산화물인 경우, 무기 필러의 함유량은, 유기 수지 100질량부에 대해, 10 내지 50질량부가 바람직하고, 15 내지 40질량부가 더 바람직하고, 20 내지 30질량부가 더욱 바람직하다.
무기 필러가 금속 수산화물인 경우, 무기 필러의 함유량은, 유기 수지 100질량부에 대해, 5 내지 45질량부가 바람직하고, 10 내지 40질량부가 더 바람직하고, 15 내지 35질량부가 더욱 바람직하다.
본 실시 형태의 접착제는, 유기 수지와 무기 필러 외에, 임의 성분이 포함되어 있어도 된다. 임의 성분으로서는, 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, 유기 수지 100질량부에 대해, 1 내지 10질량부가 바람직하다.
본 실시 형태의 접착제로서는, 열경화형의 접착제 외에, 라디칼 중합형의 접착제 등도 사용 가능하고, 생산성의 관점에서는, 상온 경화형 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 상온 경화형 접착제는, 20℃ 내지 30℃에서 경화된다. 상온 경화형 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 경화된 후는 접착부(41)가 된다.
접착부(41)의 상온(20℃ 내지 30℃)에 있어서의 평균 인장 탄성률 E는, 1500MPa 내지 4500MPa의 범위 내로 된다. 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E는, 1500MPa 미만이면, 적층 코어의 강성이 저하되는 문제가 생긴다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E의 하한값은, 1500MPa, 보다 바람직하게는 1800MPa로 된다. 반대로, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E가 4500MPa를 초과하면, 전자기 강판(40)의 표면에 형성된 절연 피막이 박리되는 문제가 생긴다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E의 상한값은, 4500MPa, 보다 바람직하게는 3650MPa로 된다.
또한, 평균 인장 탄성률 E는, 공진법에 의해 측정된다. 구체적으로는, JIS R1602:1995에 준거하여 인장 탄성률을 측정한다.
더 구체적으로는, 먼저, 측정용 샘플(도시하지 않음)을 제작한다. 이 샘플은, 2매의 전자기 강판(40) 사이를, 측정 대상의 접착제에 의해 접착하고, 경화시켜 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 R1602:1995에 준거하여 행한다. 그 후, 샘플의 인장 탄성률(측정값)에서, 전자기 강판(40) 자체의 영향분을 계산에 의해 제외함으로써, 접착부(41) 단체의 인장 탄성률이 구해진다.
이와 같이 하여 샘플로부터 구해진 인장 탄성률은, 적층 코어 전체로서의 평균값과 같아지므로, 이 수치를 갖고 평균 인장 탄성률 E라 간주한다. 평균 인장 탄성률 E는, 그 적층 방향에 따른 적층 위치나 적층 코어의 중심 축선 둘레의 둘레 방향의 위치에서 거의 변하지 않도록, 조성이 설정되어 있다. 그 때문에, 평균 인장 탄성률 E는, 적층 코어의 상단 위치에 있는, 경화 후의 접착부(41)를 측정한 수치를 갖고 그 값으로 할 수도 있다.
접착 방법으로는, 예를 들어 전자기 강판(40)에 접착제를 도포한 후, 가열 및 압착의 어느 것 또는 양쪽에 의해 접착하는 방법을 채용할 수 있다. 또한 가열 수단은, 예를 들어 고온조나 전기로 내에서의 가열 또는 직접 통전하는 방법 등, 어떤 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 저하되어, 접착 적층 코어의 철손 등의 자기 특성이 저하된다. 따라서, 접착부(41)의 두께는 1㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 1㎛ 이상 10㎛ 이하가 더 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 더 바람직하다. 접착부(41)의 평균 두께가 1.0㎛ 미만이면, 상술한 바와 같이 충분한 접착력을 확보할 수 없다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 하한값은, 1.0㎛, 보다 바람직하게는 1.2㎛로 된다. 반대로, 접착부(41)의 평균 두께가 3.0㎛를 초과하여 두꺼워지면, 열경화 시의 수축에 의한 전자기 강판(40)의 변형량이 대폭 증가하는 등의 문제를 생기게 한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 상한값은, 3.0㎛, 보다 바람직하게는 2.6㎛로 된다.
접착부(41)의 평균 두께는, 접착 적층 코어 전체로서의 평균값이다. 접착부(41)의 평균 두께는 그 적층 방향에 따른 적층 위치나 접착 적층 코어의 중심 축선 둘레의 둘레 방향의 위치에서 거의 변하지 않는다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께는, 접착 적층 코어의 상단 위치에 있어서, 원주 방향 10개소 이상에서 측정한 수치의 평균값을 갖고 그 값으로 할 수 있다.
또한, 접착부(41)의 평균 두께는, 예를 들어 접착제의 도포량을 바꾸어 조정할 수 있다. 또한, 접착부(41)의 평균 인장 탄성률 E는, 예를 들어 열경화형 접착제의 경우에는, 접착시에 가하는 가열 가압 조건 및 경화제 종류의 한쪽 혹은 양쪽을 변경하거나 함으로써 조정할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 로터 코어(31)를 형성하는 쪽의 복수의 전자기 강판(40)은, 코오킹 C(맞춤 못)에 의해 서로 고정되어 있다. 그러나, 로터 코어(31)를 형성하는 복수의 전자기 강판(40)이, 접착부(41)에 의해 서로 접착되어 있어도 된다.
또한, 스테이터 코어(21)나 로터 코어(31) 등의 접착 적층 코어는, 소위 스테거 적층에 의해 형성되어 있어도 된다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 접착 적층 코어의 제조 방법에 대해 설명한다.
스테이터 코어(21)는, 전자기 강판(40)의 표면의 일부에 접착제를 도포한 후에 다른 전자기 강판 상에 겹쳐서 압착하고, 접착부(41)를 형성하는 조작을 반복함으로써 제조할 수 있다.
이하에, 도 4에 도시하는 제조 장치(100)를 사용하여, 스테이터 코어(21)를 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, 제조 장치(100)에 대해 설명한다. 제조 장치(100)에서는, 코일 Q(후프)로부터 원 강판 P를 화살표 F방향을 향하여 송출하면서, 각 스테이지에 배치된 금형에 의해 복수회의 펀칭을 행하여 전자기 강판(40)의 형상으로 점차 형성해 가고, 2매째 이후의 전자기 강판(40)의 하면 소정의 위치에 접착제를 도포하고, 펀칭한 전자기 강판(40)을 순차 적층하여 압착한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제조 장치(100)는, 코일 Q에 가장 가까운 위치에 1단째 펀칭 스테이션(110)과, 이 펀칭 스테이션(110)보다도 원 강판 P의 반송 방향에 따른 하류측에 인접 배치된 2단째 펀칭 스테이션(120)과, 이 펀칭 스테이션(120)보다도 더 하류측에 인접 배치된 접착제 도포 스테이션(130)을 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 따라 배치된 복수개의 인젝터를 구비하는 도포기(131)를 구비한다.
제조 장치(100)는, 접착제 도포 스테이션(130)보다도 더 하류 위치에 적층 스테이션(140)을 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 Q로부터 원 강판 P를 도 4의 화살표 F방향으로 순차 송출한다. 그리고, 이 원 강판 P에 대해, 먼저 펀칭 스테이션(110)에 의한 펀칭 가공을 행한다. 다음에, 이 원 강판 P에 대해, 펀칭 스테이션(120)에 의한 펀칭 가공을 행한다. 이들 펀칭 가공에 의해, 원 강판 P에, 도 3에 도시한 코어 백부(22)와 복수의 티스부(23)를 갖는 전자기 강판(40)의 형상을 얻는다(펀칭 공정). 단, 이 시점에서는 완전하게는 펀칭되어 있지 않으므로, 화살표 F방향을 따라 다음 공정으로 진행한다. 다음 공정의 접착제 도포 스테이션(130)에서는, 도포기(131)의 상기 각 인젝터로부터 공급되는 접착제가 점상으로 도포된다(도포 공정).
다음에, 원 강판 P는 적층 스테이션(140)으로 송출되고, 외주 펀칭 수형 금형(144)에 의해 펀칭되어 고정밀도로, 적층된다(적층 공정). 이 적층 시, 전자기 강판(40)은 스프링(145)에 의해 일정한 가압력을 받는다. 이상 설명한 바와 같은, 펀칭 공정, 도포 공정, 적층 공정을 순차 반복함으로써, 소정 매수의 전자기 강판(40)을 적층할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 전자기 강판(40)을 적층하여 형성된 철심은, 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 관한 회전 전기 기계 및 접착 적층 코어는, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자기 강판이 적층되고, 적층 방향으로 인접하는 전자기 강판끼리의 사이가 유기 수지와 무기 필러를 포함하는 접착제로 형성된 접착부로 접착된다. 전자기 강판끼리의 사이가 접착부로 접착됨으로써, 충분한 접착 강도가 얻어진다. 접착부가 무기 필러를 함유함으로써, 접착부의 팽창이나 수축을 억제할 수 있다.
게다가, 각각의 접착부는, 50％ 입경이 0.2 내지 3.5㎛이며, 또한, 90％ 입경이 10.0㎛ 이하인 무기 필러를 유기 수지 100질량부에 대해, 5 내지 50질량부 함유한다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관한 회전 전기 기계 및 접착 적층 코어는, 전자기 강판 간의 공극을 작게 하기 쉽다. 그 결과, 접착 적층 코어의 평탄성을 더 향상시켜, 접착 적층 코어의 점적률을 높일 수 있다.
본 실시 형태에 관한 접착 적층 코어는, 평탄성을 더 향상시켜, 점적률을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관한 접착 적층 코어는, 스테이터용 접착 적층 코어(스테이터 코어)로서 적합하다. 접착 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 가하는 것이 가능하다.
스테이터 코어의 형상은, 상기 실시 형태로 나타낸 형상으로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 스테이터 코어의 외경 및 내경의 치수, 적층 두께, 슬롯 수, 티스부(23)의 둘레 방향과 직경 방향의 치수 비율, 티스부(23)와 코어 백부(22)와의 직경 방향의 치수 비율 등은, 원하는 회전 전기 기계의 특성에 따라 임의로 설계 가능하다.
상기 실시 형태에서의 로터에서는, 2개 1조의 영구 자석(32)이 하나의 자극을 형성하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 영구 자석(32)이 하나의 자극을 형성하고 있어도 되며, 3개 이상의 영구 자석(32)이 하나의 자극을 형성하고 있어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기계로서, 영구 자석계 자석형 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 회전 전기 기계의 구조는, 이하에 예시하는 바와 같이 이에 한정되지 않고, 나아가 이하에 예시하지 않는 다양한 공지된 구조도 채용 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 동기 전동기로서, 영구 자석계 자석형 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기계가 릴럭턴스형 전동기나 전자석계 자석형 전동기(권선계 자석형 전동기)여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 교류 전동기로서, 동기 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기계가 유도 전동기여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 전동기로서, 교류 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기계가 직류 전동기여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기계로서, 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기계가 발전기여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 본 발명에 관한 접착 적층 코어를 스테이터 코어에 적용한 경우를 예시하였지만, 로터 코어에 적용하는 것도 가능하다.
그 밖에, 본 발명의 취지에 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시 형태에서의 구성 요소를 주지된 구성 요소로 치환하는 것은 적절히 가능하고, 또한, 상술한 변형예를 적절히 조합해도 된다.
실시예
[실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4]
두께 0.25㎜의 후프를 준비하고, 이 후프의 양면에 인산 금속염 및 아크릴 수지에멀젼을 함유하는 절연 피막 처리액을 도포하고, 300℃에서 베이킹을 행하여, 편면에서 0.8㎛의 절연 피막을 형성하였다.
절연 피막을 형성한 후프를 권취하고, 코일 Q로 하였다. 코일 Q를 상술한 제조 장치(100)에 세팅하고, 코일 Q로부터 원 강판 P를 화살표 F방향을 향하여 송출하였다. 제조 장치(100)를 사용하여, 외경 300㎜ 및 내경 240㎜의 링형을 갖고 또한, 내경측에 길이 30㎜로 폭 15㎜의 직사각형의 티스부를 18개소 마련한 단판(전자기 강판(40))을 펀칭에 의해 형성하였다(펀칭 공정).
다음에, 펀칭한 전자기 강판을 순차적으로 보내면서, 도 3에 도시한 각 위치에, 표 1에 나타내는 조성의 접착제를 1개소당 5㎎, 점형으로 도포하고(도포 공정), 그리고 적층하였다(적층 공정). 마찬가지 작업을 반복하여 행함으로써, 130매의 전자기 강판이 적층된 적층체를 얻었다. 얻어진 적층체를 압력 10MPa로 가압하면서, 120℃에서 가열하여, 접착제를 경화시켜(경화 공정), 각 예의 접착 적층 코어를 제조하였다.
표 1 중, 각 성분의 종류는 하기한 바와 같다.
<유기 수지>
아크릴 변성 에폭시 수지(에폭시 수지: 비스페놀 F형, 60질량％, 아크릴 수지: 아크릴산의 중합체, 20질량％, 경화제: 노볼락형 페놀 수지, 20질량％).
<무기 필러>
A1: 수산화알루미늄(50％ 입경 1.5㎛, 90％ 입경 6.5㎛, 최대 입경 7.0㎛).
A2: 산화알루미늄(50％ 입경 2.5㎛, 90％ 입경 8.5㎛, 최대 입경 9.5㎛).
A'1: 이산화규소(50％ 입경 1.5㎛, 90％ 입경 12.0㎛, 최대 입경 15.0㎛).
A'2: 산화마그네슘(50％ 입경 2.5㎛, 90％ 입경 15.5㎛, 최대 입경 21.0㎛).
표 1 중, 각 성분의 조성 단위는, 질량부이다.
표 1 중, 「-」은, 그 성분이 포함되지 않았음을 나타낸다.
<평탄성의 평가>
얻어진 각 예의 접착 적층 코어를 평탄한 대 위에 얹고, 접착 적층 코어의 높이를 도 3의 티스부(23)에 대응하는 위치의 18개소에서 측정하였다. 접착 적층 코어의 높이 최댓값과 최솟값의 차(△H)를 산출하고, 접착 적층 코어의 높이 평균값(평균 높이)으로 나누어 평탄률(△H/평균 높이×100(％))을 구하였다. 평균 높이는, 상기 18개소의 산술 평균값이다. 하기 평가 기준에 기초하여, 접착 적층 코어의 평탄성을 평가하였다. 평탄률이 작을수록, 평탄성이 우수하다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<<평가 기준>>
A: 평탄률이 2％ 미만.
B: 평탄률이 2％ 이상, 5％ 미만.
C: 평탄률이 5％ 이상.
<점적률의 평가>
얻어진 각 예의 접착 적층 코어의 점적률(％)을 산출하였다.
또한, 본 명세서에서, 접착 적층 코어의 점적률은 하기 식으로 부여된다.
점적률(％)=M/(DㆍhㆍS)×100
여기서, M은 접착 적층 코어의 질량(kg), D는 강판(절연 피막을 제외한 전자기 강판)의 밀도(kg/㎥), h는 접착 적층 코어의 평균 높이(m), S는 평면으로 본 전자기 강판의 면적(㎡)을 나타낸다. 전자기 강판의 면적 S는, 적층하기 전의 전자기 강판을 스캐너에 의해 화상으로서 도입하여, 화상 해석을 함으로써 구하였다.
산출된 점적률의 값으로부터, 하기 평가 기준에 기초하여 점적률을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<<평가 기준>>
A: 점적률이 99％ 이상.
B: 점적률이 98％ 이상, 99％ 미만.
C: 점적률이 98％ 미만.
Figure 112021056467814-pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 적용한 실시예 1 내지 6에서는, 평탄성, 점적률 모두가 「A」 또는 「B」였다.
한편, 무기 필러의 함유량이 본 발명의 범위보다도 적은 비교예 1은, 점적률이 「C」였다.
무기 필러의 함유량이 본 발명의 범위보다도 많은 비교예 2는, 평탄성과 점적률이 「C」였다.
무기 필러의 90％ 입경이 본 발명의 범위 밖인 비교예 3 내지 4는, 평탄성과 점적률이 「C」이었다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 접착 적층 코어에 의하면, 평탄성을 더 향상시켜, 점적률을 향상시킬 수 있음을 알게 되었다.
본 발명에 의하면, 접착 적층 코어의 평탄성을 더 향상시켜, 점적률을 향상시킬 수 있다. 따라서, 산업상 이용 가능성은 크다.
10: 회전 전기 기계
20: 스테이터
21: 스테이터 코어(접착 적층 코어)
40: 전자기 강판
41: 접착부

Claims (7)

  1. 서로 적층되고, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자기 강판과,
    적층 방향으로 인접하는 상기 전자기 강판끼리의 사이에 마련되어, 상기 전자기 강판끼리를 각각 접착하는 접착부를 구비하고,
    상기 접착부를 형성하는 접착제가, 유기 수지와 무기 필러를 포함하고,
    상기 무기 필러의 50％ 입경이 0.2 내지 3.5㎛이며,
    상기 무기 필러의 90％ 입경이 10.0㎛ 이하이고,
    상기 무기 필러의 함유량이, 상기 유기 수지 100질량부에 대해, 5 내지 50질량부인, 접착 적층 코어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기 필러의 최대 입경이 30.0㎛ 이하인, 접착 적층 코어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기 필러가, 금속 산화물 및 금속 수산화물로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 접착 적층 코어.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기 필러가, 수산화알루미늄 및 산화알루미늄으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 접착 적층 코어.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스테이터용인, 접착 적층 코어.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 접착 적층 코어의 제조 방법이며,
    상기 전자기 강판의 표면의 일부에 상기 접착제를 도포한 후에 다른 전자기 강판 상에 겹쳐서 압착하고, 상기 접착부를 형성하는 조작을 반복하는, 접착 적층 코어의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 접착 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기계.
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