KR20230008865A - 전자 강판용 코팅 조성물, 전자 강판, 적층 코어 및 회전 전기 기기 - Google Patents

Abstract

적층 코어에 사용하는 전자 강판이, 전자 강판용 코팅 조성물이 도포되어 이루어지는 절연 피막(3)을 모재 강판(2)의 표면에 갖는 전자 강판이며, 상기 전자 강판용 코팅 조성물은, 에폭시 수지와, 에폭시 수지 경화제와, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 함유하고, 상기 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 10질량부 이상 100질량부 이하이다.

Description

전자 강판용 코팅 조성물, 전자 강판, 적층 코어 및 회전 전기 기기

본 발명은, 전자 강판용 코팅 조성물, 전자 강판, 적층 코어 및 회전 전기 기기에 관한 것이다. 본원은, 2020년 6월 17일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2020-104254호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

회전 전기 기기에 사용되는 코어(철심)로서, 복수의 전자 강판이 서로 접합되어 적층된 적층 코어가 알려져 있다. 전자 강판끼리의 접합 방법으로서는, 코킹이나 용접이 알려져 있다. 그러나, 코킹이나 용접에서는, 가공 시의 기계 변형이나 열 변형에 의해 전자 강판의 자기 특성(코어 철손)이 열화되기 쉽다.

코킹, 용접 이외의 접합 방법으로서는, 예를 들어, 표면에 접착능을 갖는 절연 피막이 형성된 전자 강판을 서로 접착시키는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1). 상기 절연 피막을 사용한 접착은 기계 변형이나 열 변형을 부여하지 않기 때문에, 코킹이나 용접에 비해 코어 철손이 우수하다. 에폭시 수지는, 체적 변화가 적고, 내열성이나 내유성, 내약품성이 우수하여, 전자 강판끼리를 접착하는 접착제로서 우수하다(특허문헌 2, 3).

일본 특허 공개 제2017-011863호 공보 일본 특허 공개 제2000-173816호 공보 국제 공개 제2004/070080호

근년, 모터 효율의 한층 더한 향상의 요청을 받아, 보다 한층 더한 코어 철손의 저감이 요구되고 있다. 코어 철손의 저감에는, 전자 강판의 박육화가 유력하다. 그러나, 강판은 판 두께의 감소에 수반하여 영률이 저하되기 때문에, 철손 열화의 원인이 되는 응력 변형이 강판에 부여되지 않을 것이 요구된다. 에폭시 수지는, 내열성이 우수하지만, 단단하여 인성이 낮기 때문에, 접착 시의 경화에 의해 강판에 응력 변형이 부여되므로, 강판이 얇아지면 철손 열화의 원인이 된다.

또한, 전기 자동차의 구동 모터 등에서는, 구동 중에 고온으로 되기 때문에, 한층 더한 내열성이 요구된다.

내열성을 향상시키는 방법으로서는, 페놀 수지를 배합하는 방법이 있다. 그러나, 내열성이 우수한 수지는 상온에서는 단단하여 적층 코어에 큰 응력을 부여하기 때문에, 자기 특성을 열화시킨다. 한편, 상온 부근에서 적절한 경도의 수지는, 고온에서는 유연해지기 때문에, 내열성이 떨어진다. 이들의 것으로부터, 우수한 자기 특성과, 구동 시에 고온에 노출된 상태에서도 충분한 접착 강도를 유지할 수 있는 우수한 내열성을 양립시키는 것은 어렵다.

본 발명은, 적층 코어의 자기 특성과, 구동 시의 고온 상태에서도 전자 강판끼리의 접착 강도를 유지할 수 있는 내열성을 양립시킬 수 있는 전자 강판용 코팅 조성물, 그것을 사용한 전자 강판, 적층 코어 및 회전 전기 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하의 양태를 갖는다.

[1] 본 발명의 일 양태에 관한 전자 강판용 코팅 조성물은, 에폭시 수지와, 에폭시 수지 경화제와, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 함유하고, 상기 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 10질량부 이상 100질량부 이하이다.

[2] 상기 [1]에 기재된 전자 강판용 코팅 조성물은, 엘라스토머 변성 페놀 수지의 엘라스토머부의 중량 평균 분자량이 2000 이상 200000 이하여도 된다.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 전자 강판용 코팅 조성물은, 경화 수축률이 15％ 이하여도 된다.

[4] 본 발명의 일 양태에 관한 전자 강판은, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 것에 기재된 전자 강판용 코팅 조성물을 포함하는 절연 피막을 표면에 갖는다.

[5] 본 발명의 일 양태에 관한 적층 코어는, 상기 [4]에 기재된 전자 강판이 복수 적층되어, 서로 접착되어 있다.

[6] 본 발명의 일 양태에 관한 회전 전기 기기는, 상기 [5]에 기재된 적층 코어를 구비한다.

본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 적층 코어의 자기 특성과, 구동 시의 고온 상태에서도 전자 강판끼리의 접착 강도를 유지할 수 있는 내열성을 양립시킬 수 있는 전자 강판용 코팅 조성물, 그것을 사용한 전자 강판, 적층 코어 및 회전 전기 기기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 적층 코어의 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 적층 코어를 형성하기 위한 소재의 평면도이다.
도 5는 도 4의 B-B 단면도이다.
도 6은 도 5의 C부의 확대도이다.
도 7은 도 1에 도시한 적층 코어를 제조하기 위해 사용되는 제조 장치의 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층 코어와, 이 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기와, 이 적층 코어를 형성하는 소재에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서 전동기, 구체적으로는 교류 전동기, 보다 구체적으로는 동기 전동기, 보다 한층 더 구체적으로는 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명한다. 이러한 종류의 전동기는, 예를 들어 전기 자동차 등에 적합하게 채용된다.

또한, 이하에 「내지」를 사이에 두고 기재하는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「미만」 또는 「초과」로 나타내는 수치에는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다.

(회전 전기 기기(10))

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) 내에 수용된다. 스테이터(20)는, 케이스(50) 내에 고정된다.

본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 직경 방향 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 18슬롯의 삼상 교류 모터이다. 그러나, 극수, 슬롯수, 상수 등은, 적절히 변경할 수 있다.

회전 전기 기기(10)는, 예를 들어 각 상에 실효값 10A, 주파수 100Hz의 여자 전류를 인가함으로써, 회전수 1000rpm으로 회전할 수 있다.

스테이터(20)는, 스테이터용 접착 적층 코어(이하, 스테이터 코어)(21)와, 도시하지 않은 권선을 구비한다.

스테이터 코어(21)는, 환상의 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(중심 축선 O 주위로 주회하는 방향)을 둘레 방향이라 한다.

코어 백부(22)는, 스테이터(20)를 축 방향으로부터 본 평면으로 보아 원환상으로 형성되어 있다.

복수의 티스부(23)는, 코어 백부(22)의 내주로부터 직경 방향 내측을 향하여(직경 방향을 따라서 코어 백부(22)의 중심 축선 O를 향하여) 돌출된다. 복수의 티스부(23)는, 둘레 방향으로 동등한 각도 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. 따라서, 복수의 티스부(23)는, 서로 동일한 두께 치수를 갖고 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. 복수 조의 영구 자석(32)은, 둘레 방향으로 동등한 각도 간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 축선 O를 중심으로 하는 중심각 30도 간격으로 12조(전체로는 24개)의 영구 자석(32)이 마련되어 있다.

본 실시 형태에서는, 영구 자석 계자형 전동기로서, 매립 자석형 모터가 채용되고 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)의 배치에 대응하여 마련되어 있다. 각 영구 자석(32)은, 대응하는 관통 구멍(33) 내에 배치된 상태에서 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 대신에 표면 자석형 모터를 채용해도 된다.

스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31)는, 모두 적층 코어이다. 예를 들어, 스테이터 코어(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 전자 강판(40)이 적층 방향으로 적층됨으로써 형성되어 있다.

또한, 스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31) 각각의 적층 두께(중심 축선 O를 따른 전체 길이)는, 예를 들어 50.0㎜로 된다. 스테이터 코어(21)의 외경은, 예를 들어 250.0㎜로 된다. 스테이터 코어(21)의 내경은, 예를 들어 165.0㎜로 된다. 로터 코어(31)의 외경은, 예를 들어 163.0㎜로 된다. 로터 코어(31)의 내경은, 예를 들어 30.0㎜로 된다. 단, 이들 값은 일례이며, 스테이터 코어(21)의 적층 두께, 외경이나 내경, 및 로터 코어(31)의 적층 두께, 외경이나 내경은, 이들 값에만 한정되지는 않는다. 여기서, 스테이터 코어(21)의 내경은, 스테이터 코어(21)에 있어서의 티스부(23)의 선단부를 기준으로 한다. 즉, 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 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같은 소재(1)를 펀칭 가공하는 것 등에 의해 형성된다. 소재(1)는, 전자 강판(40)의 모재가 되는 전자 강판이다. 소재(1)로서는, 예를 들어 띠상의 강판이나 절삭판 등을 들 수 있다.

적층 코어의 설명의 도중이기는 하지만, 이하에서는, 이 소재(1)에 대하여 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 전자 강판(40)의 모재가 되는 띠상의 강판을 소재(1)라 하는 경우가 있다. 소재(1)를 펀칭 가공하여 적층 코어에 사용되는 형상으로 한 강판을 전자 강판(40)이라 하는 경우가 있다.

(소재(1))

소재(1)는, 예를 들어 도 7에 도시한 코일(1A)에 권취된 상태에서 취급된다. 본 실시 형태에서는, 소재(1)로서, 무방향성 전자 강판을 채용하고 있다. 무방향성 전자 강판으로서는, JIS C 2552:2014의 무방향성 전자 강판을 채용할 수 있다. 그러나, 소재(1)로서, 무방향성 전자 강판 대신에 방향성 전자 강판을 채용해도 된다. 이 경우의 방향성 전자 강판으로서는, JIS C 2553:2019의 방향성 전자 강판을 채용할 수 있다. 또한, JIS C 2558:2015의 무방향성 박전자 강대나 방향성 박전자 강대를 채용할 수 있다.

소재(1)의 평균 판 두께 t0의 상하한값은, 소재(1)가 전자 강판(40)으로서 사용되는 경우도 고려하여, 예를 들어 이하와 같이 설정된다.

소재(1)가 얇아짐에 따라서 소재(1)의 제조 비용은 증가된다. 그 때문에, 제조 비용을 고려하면, 소재(1)의 평균 판 두께 t0의 하한값은, 0.10㎜, 바람직하게는 0.15㎜, 보다 바람직하게는 0.18㎜가 된다.

한편 소재(1)가 너무 두꺼우면, 제조 비용은 양호해지지만, 소재(1)가 전자 강판(40)으로서 사용된 경우에, 와전류손이 증가되어 코어 철손이 열화된다. 그 때문에, 코어 철손과 제조 비용을 고려하면, 소재(1)의 평균 판 두께 t0의 상한값은, 0.65㎜, 바람직하게는 0.35㎜, 보다 바람직하게는 0.30㎜가 된다.

소재(1)의 평균 판 두께 t0의 상기 범위를 충족하는 것으로서, 0.20㎜를 예시할 수 있다.

또한, 소재(1)의 평균 판 두께 t0은, 후술하는 모재 강판(2)의 두께뿐만 아니라, 절연 피막(3)의 두께도 포함한다. 또한, 소재(1)의 평균 판 두께 t0의 측정 방법은, 예를 들어 이하의 측정 방법에 의한다. 예를 들어, 소재(1)가 코일(1A)의 형상으로 권취되어 있는 경우, 소재(1)의 적어도 일부를 평판 형상으로 푼다. 평판 형상으로 풀어진 소재(1)에 있어서, 소재(1)의 길이 방향의 소정의 위치(예를 들어, 소재(1)의 길이 방향의 단부 테두리로부터, 소재(1)의 전체 길이의 10％분의 길이, 이격된 위치)를 선정한다. 이 선정한 위치에 있어서, 소재(1)를, 그 폭 방향을 따라서 5개의 영역으로 구분한다. 이들 5개의 영역의 경계가 되는 4개소에 있어서, 소재(1)의 판 두께를 측정한다. 4개소의 판 두께의 평균값을, 소재(1)의 평균 판 두께 t0으로 할 수 있다.

이 소재(1)의 평균 판 두께 t0에 대한 상하한값은, 전자 강판(40)으로서의 평균 판 두께 t0의 상하한값으로서도 당연히 채용 가능하다. 또한, 전자 강판(40)의 평균 판 두께 t0의 측정 방법은, 예를 들어 이하의 측정 방법에 의한다. 예를 들어, 적층 코어의 적층 두께를, 둘레 방향으로 동등한 간격을 두고 4개소에 있어서(즉, 중심 축선 O를 중심으로 한 90도 간격으로) 측정한다.

측정한 4개소의 적층 두께 각각을, 적층되어 있는 전자 강판(40)의 매수로 나누어, 1매당의 판 두께를 산출한다. 4개소의 판 두께의 평균값을, 전자 강판(40)의 평균 판 두께 t0으로 할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 소재(1)는, 모재 강판(2)과, 절연 피막(3)을 구비하고 있다.

소재(1)는, 띠상의 모재 강판(2)의 양면이 절연 피막(3)에 의해 피복되어 이루어진다. 본 실시 형태에서는, 소재(1)의 대부분이 모재 강판(2)에 의해 형성되고, 모재 강판(2)의 표면에, 모재 강판(2)보다도 얇은 절연 피막(3)이 적층되어 있다.

모재 강판(2)의 화학 조성은, 이하에 나타내는 바와 같이, 질량％로 2.5％ 내지 4.5％의 Si를 함유한다. 또한, 화학 조성을 이 범위로 함으로써, 소재(1)(전자 강판(40))의 항복 강도를, 예를 들어 380㎫ 이상 540㎫ 이하로 설정할 수 있다.

Si: 2.5％ 내지 4.5％

Al: 0.001％ 내지 3.0％

Mn: 0.05％ 내지 5.0％

잔부: Fe 및 불순물

소재(1)가 전자 강판(40)으로서 사용될 때, 절연 피막(3)은, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40) 간에서의 절연 성능을 발휘한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 절연 피막(3)은, 접착능을 구비하고 있어, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)을 접착한다. 절연 피막(3)은, 단층 구성이어도 되고, 복층 구성이어도 된다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 절연 피막(3)은, 절연 성능과 접착능을 겸비한 단층 구성이어도 되고, 절연 성능이 우수한 하지 절연 피막과, 접착 성능이 우수한 상지 절연 피막을 포함하는 복층 구성이어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 「절연 피막(3)의 접착능」이란, 절연 피막(3)을 사이에 두고 적층된 복수의 전자 강판(40)으로 이루어지는 적층체에 있어서, 소정의 온도 조건 하에서 소정값 이상의 접착 강도를 발현하는 것이 가능한 능력을 의미한다.

본 실시 형태에서는, 절연 피막(3)은, 모재 강판(2)의 양면을 전체면에 걸쳐 간극없이 덮고 있다. 그러나, 상술한 절연 성능이나 접착능이 확보되는 범위에 있어서, 절연 피막(3)의 일부의 층은, 모재 강판(2)의 양면을 간극없이 덮고 있지 않아도 된다. 바꾸어 말하면, 절연 피막(3)의 일부의 층이, 모재 강판(2)의 표면에 간헐적으로 마련되어 있어도 된다. 단, 절연 성능을 확보하기 위해서는, 모재 강판(2)의 양면은 전체면이 노출되지 않도록 절연 피막(3)에 의해 덮여 있을 필요가 있다. 구체적으로는, 절연 피막(3)이 절연 성능이 우수한 하지 절연 피막을 갖지 않고, 절연 성능과 접착능을 겸비한 단층 구성인 경우에는, 절연 피막(3)은 모재 강판(2)의 전체면에 걸쳐 간극없이 형성되어 있을 필요가 있다. 이에 반해, 절연 피막(3)이 절연 성능이 우수한 하지 절연 피막과, 접착능이 우수한 상지 절연 피막을 포함하는 복층 구성인 경우, 하지 절연 피막과 상지 절연 피막의 양쪽을 모재 강판(2)의 전체면에 걸쳐 간극없이 형성하는 것 외에, 하지 절연 피막을 모재 강판의 전체면에 걸쳐 간극없이 형성하고, 상지 절연 피막을 간헐적으로 마련해도, 절연 성능과 접착능의 양립이 가능하다.

하지 절연 피막을 구성하는 코팅 조성물로서는, 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 크롬산 함유 처리제, 인산염 함유 처리 등의 일반적인 처리제를 사용할 수 있다.

접착능을 구비하는 절연 피막(3)은, 에폭시 수지와, 에폭시 수지 경화제와, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 함유하는 전자 강판용 코팅 조성물이 도포되어 이루어진다.

전자 강판용 코팅 조성물로 이루어지는 절연 피막은, 적층 코어 제조 시의 가열 압착 전에 있어서는, 미경화 상태 또는 반경화 상태(B 스테이지)이며, 가열 압착 시의 가열에 의해 경화 반응이 진행되어 접착능이 발현된다. 전자 강판용 코팅 조성물은, 단층 구성의 절연 피막의 형성에 사용해도 되고, 하지 절연 피막 상에 마련하는 상지 절연 피막의 형성에 사용해도 된다.

에폭시 수지로서는, 일반적인 에폭시 수지를 사용할 수 있고, 구체적으로는, 1분자 중에 에폭시기를 2개 이상 갖는 에폭시 수지이면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 이와 같은 에폭시 수지로서는, 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형 에폭시 수지, 아크릴산 변성 에폭시 수지(에폭시아크릴레이트), 인 함유 에폭시 수지 및 이들의 할로겐화물(브롬화 에폭시 수지 등)이나 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 에폭시 수지로서는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

에폭시 수지의 함유량은, 전자 강판용 코팅 조성물의 총 질량에 대하여, 예를 들어 30 내지 90질량％가 바람직하고, 40 내지 80질량％가 보다 바람직하고, 50 내지 70질량％가 더욱 바람직하다. 에폭시 수지의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 전자 강판(40)의 접착 강도를 보다 높일 수 있다. 에폭시 수지의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 전자 강판(40)의 응력 변형을 보다 억제할 수 있다.

에폭시 수지 경화제로서는, 에폭시 수지를 경화시키는 것이며, 소정의 온도로 가열함으로써 경화 반응이 개시되는 타입의 잠재성 경화제를 사용할 수 있다. 에폭시 수지 경화제로서는, 예를 들어 방향족 폴리아민, 산 무수물, 페놀계 경화제, 디시안디아미드, 3불화붕소-아민 착체, 유기산 히드라지드 등을 들 수 있다.

방향족 폴리아민으로서는, 예를 들어 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐에탄, 디아미노디페닐술폰 등을 들 수 있다.

산 무수물로서는, 예를 들어 무수 프탈산, 헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 무수 피로멜리트산, 파이로멜리트산 무수물 등을 들 수 있다.

페놀계 경화제로서는, 예를 들어 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 노볼락 수지, 트리아진 변성 페놀 노볼락 수지, 페놀 레졸 수지 등을 들 수 있다.

자기 특성과 내열성을 양립시키기 쉬운 점에서, 에폭시 수지 경화제로서는, 방향족 폴리아민, 페놀계 경화제, 디시안디아미드가 바람직하고, 페놀계 경화제가 보다 바람직하고, 페놀 레졸 수지, 페놀 노볼락 수지가 더욱 바람직하다. 에폭시 수지 경화제로서는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

전자 강판용 코팅 조성물 중의 에폭시 수지 경화제의 함유량의 하한값은, 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 바람직하게는 1질량부 이상, 보다 바람직하게는 3질량부 이상이다. 에폭시 수지 경화제의 함유량의 상한값은, 바람직하게는 50질량부 이하, 보다 바람직하게는 35질량부 이하이다.

엘라스토머 변성 페놀 수지는, 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트를 하는 열가소성 엘라스토머를 그래프트화한 페놀 수지이다. 예를 들어, 페놀류와 알데히드류를 중축합시킬 때 엘라스토머를 배합함으로써, 엘라스토머 변성 페놀 수지가 얻어진다. 또한, 페놀 수지에 엘라스토머를 반응시킴으로써도 엘라스토머 변성 페놀 수지가 얻어진다.

엘라스토머 변성 페놀 수지에 있어서의 페놀 수지는, 페놀 노볼락 수지여도 되고, 페놀 레졸 수지여도 된다.

페놀류로서는, 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 페놀, o-크레졸, 카르다놀, 알킬페놀(이소프로필페놀, p-이소부틸페놀 등), 비스페놀(비스페놀 A, 비스페놀 F 등), 다가 페놀(레조르신 등)을 들 수 있다. 페놀류로서는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

알데히드류로서는, 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 벤즈알데히드 등을 들 수 있다. 알데히드류로서는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

열가소성 엘라스토머로서는, 예를 들어 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 실리콘 고무 등을 들 수 있다. 열가소성 엘라스토머로서는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

엘라스토머 변성 페놀 수지의 엘라스토머부의 중량 평균 분자량(Mw)의 하한은, 2000 이상 200000 이하이다. 엘라스토머부의 Mw가 상기 하한값 이상이면, 적층 코어의 철손 열화를 억제하기 쉽다. 엘라스토머부의 Mw가 상기 상한값 이하이면, 강판에 도포하는 전자 강판용 코팅 조성물의 증점을 억제 가능하다.

엘라스토머부의 Mw의 하한은, 바람직하게는 3000 이상, 보다 바람직하게는 4000 이상이다. 엘라스토머부의 Mw의 상한은, 바람직하게는 180000 이하, 보다 바람직하게는 160000 이하이다.

또한, 엘라스토머부의 Mw는, 가수 분해 반응에 의해 엘라스토머와 페놀 수지를 분해하고, HPLC(액체 크로마토그래피)에 의해 분리한 후, GPC(겔 투과 크로마토그래피)에 의해 폴리스티렌 환산값으로서 측정된다.

엘라스토머 변성 페놀 수지 중의 엘라스토머부의 함유량의 하한은, 바람직하게는 5질량％ 이상, 보다 바람직하게는 10질량％ 이상이다. 엘라스토머부의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 코어 철손이 양호하다.

엘라스토머부의 함유량의 상한은, 바람직하게는 40질량％ 이하, 보다 바람직하게는 35질량％ 이하이다. 엘라스토머부의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 빠르게 경화시킬 수 있다.

전자 강판용 코팅 조성물 중의 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량은, 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 10질량부 이상 100질량부 이하이다. 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 자기 특성이 우수한 적층 코어가 얻어진다. 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 내열성이 우수한 적층 코어가 얻어진다.

엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량의 하한은, 바람직하게는 10질량부 이상, 보다 바람직하게는 20질량부 이상이다. 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량의 상한은, 바람직하게는 80질량부 이하, 보다 바람직하게는 70질량부 이하이다.

전자 강판용 코팅 조성물은, 에폭시 수지, 에폭시 수지 경화제 및 엘라스토머 변성 페놀 수지 이외의 다른 성분을 함유해도 된다. 다른 성분으로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 경화 촉진제(경화 촉매), 유화제, 소포제 등을 들 수 있다. 또한, 접착 강도를 확보하는 관점에서, 전자 강판용 코팅 조성물 중에는, 실리카, 알루미나, 유리 등의 무기 충전재는 포함되지 않는다. 다른 성분으로서는, 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

아크릴 수지로서는, 특별히 한정되지는 않는다. 아크릴 수지에 사용하는 모노머로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산 등의 불포화 카르복실산, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴레이트를 예시할 수 있다. 또한, (메트)아크릴레이트란, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다. 아크릴 수지로서는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

아크릴 수지는, 아크릴 모노머 이외의 다른 모노머에서 유래되는 구성 단위를 갖고 있어도 된다. 다른 모노머로서는, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 스티렌 등을 들 수 있다. 다른 모노머로서는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

아크릴 수지의 유리 전이점(Tg점)은, 특별히 한정되지는 않지만, 하한은, 바람직하게는 -40℃, 보다 바람직하게는 -20℃이다. 아크릴 수지의 Tg점의 상한은, 바람직하게는 80℃, 보다 바람직하게는 50℃이다.

전자 강판용 코팅 조성물이 아크릴 수지를 함유하는 경우, 아크릴 수지의 함유량은, 특별히 제한되지는 않고, 예를 들어 에폭시 수지와 아크릴 수지의 합계량에 대하여, 5질량％ 이상 60질량％ 이하로 할 수 있다. 아크릴 변성 에폭시 수지나 아크릴 모노머로서 함유시키는 경우의 함유량도 마찬가지이다.

아크릴 수지를 사용하는 경우, 에폭시 수지에 아크릴 수지를 그래프트시킨 아크릴 변성 에폭시 수지로서 사용해도 된다. 전자 강판용 코팅 조성물에 있어서는, 아크릴 수지를 형성하는 모노머로서 포함되어 있어도 된다.

일반적으로, 내열성이 우수한 에폭시 수지 접착제는, 고온에서의 접착 강도를 담보하면 상온 부근에서는 영률이 커서, 강판에 응력을 부여하여 자기 특성(코어 철손)을 열화시킨다. 한편, 상온 부근에서 적당한 강도를 갖는 수지 조성으로 하면, 내열성이 저하된다.

본 실시 형태에서는, 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트를 갖고, 탄성률이 큰 열가소성 엘라스토머를 그래프트화한 엘라스토머 변성 페놀 수지를 사용함으로써 상온 부근에서의 강판에 대한 응력의 부여가 억제되기 때문에, 자기 특성(코어 철손)의 열화가 억제된다.

또한, 엘라스토머는 페놀 수지에 결합되어 있어, 고온에 노출되어도 유동하지 않기 때문에, 고온 환경 하에서의 접착 강도도 확보된다. 이와 같이, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 특정량 사용함으로써, 자기 특성과 내열성이 양립된다. 또한, 열가소성 엘라스토머를 그래프트화시키지 않고, 열가소성 엘라스토머를 단순히, 조성물 중에 포함시키는 것만으로는, 본 발명의 효과를 향수하는 것은 곤란하다. 즉, 열가소성 엘라스토머를 그래프트화한 엘라스토머 변성 페놀 수지를 사용함으로써, 보다 우수한 자기 특성이 얻어진다. 그래프트화시키지 않은 열가소성 엘라스토머를 사용하는 경우에는, 고온에서의 접착 강도가 저하되거나, 강판에 압력이 가해졌을 때 열가소성 엘라스토머 성분만이 유동하여 적층 상태가 변형될 우려가 있다.

전자 강판용 코팅 조성물의 경화 수축률은, 15％ 이하가 바람직하고, 12％ 이하가 보다 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하고, 8％ 이하가 특히 바람직하다. 경화 수축률이 상기 상한값 이하이면, 강판에 대한 응력 부여를 저감하기 쉬워, 자기 특성이 우수한 적층 코어가 얻어지기 쉽다.

또한, 경화 수축률은, JIS K6941에 준거한 방법에 의해 측정된다.

절연 피막(3)은, 예를 들어 전자 강판용 코팅 조성물을 모재 강판의 표면에 도포하여 건조시키고, 베이킹함으로써 형성할 수 있다.

베이킹할 때의 도달 온도의 하한값은, 바람직하게는 120℃ 이상, 보다 바람직하게는 140℃ 이상이다. 베이킹할 때의 도달 온도의 상한값은, 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 180℃ 이하이다. 도달 온도가 상기 하한값 이상이면, 전자 강판용 코팅 조성물이 전자 강판과 충분히 접착하여, 박리가 억제된다. 도달 온도가 상기 상한값 이하이면, 에폭시 수지의 과경화를 억제할 수 있어, 전자 강판용 코팅 조성물의 접착능을 유지할 수 있다.

베이킹 시간의 하한값은, 바람직하게는 5초 이상, 보다 바람직하게는 10초 이상이다. 베이킹 시간의 상한값은, 바람직하게는 40초 이하, 보다 바람직하게는 30초 이하이다. 베이킹 시간이 상기 하한값 이상이면, 전자 강판용 코팅 조성물이 전자 강판과 충분히 접착하여, 박리가 억제된다. 베이킹 시간이 상기 상한값 이하이면, 에폭시 수지의 과경화를 억제할 수 있어, 전자 강판용 코팅 조성물의 접착능을 유지할 수 있다.

절연 피막(3)의 평균 두께 t1의 상하한값은, 소재(1)가 전자 강판(40)으로서 사용되는 경우도 고려하여, 예를 들어 이하와 같이 설정되어도 된다.

소재(1)가 전자 강판(40)으로서 사용되는 경우에 있어서, 절연 피막(3)의 평균 두께 t1(전자 강판(40)(소재(1)) 편면당의 두께)은, 서로 적층되는 전자 강판(40) 간에서의 절연 성능 및 접착능을 확보할 수 있도록 조정한다.

단층 구성의 절연 피막(3)의 경우, 절연 피막(3)의 전체의 평균 두께 t1(전자 강판(40)(소재(1)) 편면당의 두께)은, 예를 들어 1.5㎛ 이상 8.0㎛ 이하로 할 수 있다.

복층 구성의 절연 피막(3)의 경우, 하지 절연 피막의 평균 두께는, 예를 들어 0.3㎛ 이상 2.5㎛ 이하로 할 수 있고, 0.5㎛ 이상 1.5㎛ 이하가 바람직하다. 상지 절연 피막의 평균 두께는, 예를 들어 1.5㎛ 이상 8.0㎛ 이하로 할 수 있다.

또한, 소재(1)에 있어서의 절연 피막(3)의 평균 두께 t1의 측정 방법은, 소재(1)의 평균 판 두께 t0과 마찬가지의 사고 방식으로, 복수 개소의 절연 피막(3)의 두께를 구하고, 그것들의 두께의 평균으로서 구할 수 있다.

이 소재(1)에 있어서의 절연 피막(3)의 평균 두께 t1에 대한 상하한값은, 전자 강판(40)에 있어서의 절연 피막(3)의 평균 두께 t1의 상하한값으로서도 당연히 채용 가능하다.

또한, 전자 강판(40)에 있어서의 절연 피막(3)의 평균 두께 t1의 측정 방법은, 예를 들어 이하의 측정 방법에 의한다. 예를 들어, 적층 코어를 형성하는 복수의 전자 강판 중, 적층 방향의 가장 외측에 위치하는 전자 강판(40)(표면이 적층 방향으로 노출되어 있는 전자 강판(40))을 선정한다. 선정한 전자 강판(40)의 표면에 있어서, 직경 방향의 소정의 위치(예를 들어, 전자 강판(40)에 있어서의 내주연과 외주연의 정확히 중간(중앙)의 위치)를 선정한다. 선정한 위치에 있어서, 전자 강판(40)의 절연 피막(3)의 두께를, 둘레 방향으로 동등한 간격을 두고 4개소에 있어서(즉, 중심 축선 O를 중심으로 한 90도 간격으로) 측정한다. 측정한 4개소의 두께의 평균값을, 절연 피막(3)의 평균 두께 t1로 할 수 있다.

또한, 이와 같이 절연 피막(3)의 평균 두께 t1을, 적층 방향의 가장 외측에 위치하는 전자 강판(40)에 있어서 측정한 이유는, 절연 피막(3)의 두께가, 전자 강판(40)의 적층 방향을 따른 적층 위치에서 거의 변하지 않도록, 절연 피막(3)이 형성되어 있기 때문이다.

이상과 같은 소재(1)를 펀칭 가공함으로써 전자 강판(40)이 제조되고, 전자 강판(40)에 의해 적층 코어(스테이터 코어(21)나 로터 코어(31))가 제조된다.

(적층 코어의 적층 방법)

이하, 적층 코어의 설명으로 되돌아간다.

스테이터 코어(21)를 형성하는 복수의 전자 강판(40)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 피막(3)을 개재하여 적층되어 있다.

적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)은, 절연 피막(3)에 의해 전체면에 걸쳐 접착되어 있다. 바꾸어 말하면, 전자 강판(40)에 있어서 적층 방향을 향하는 면(이하, 제1 면이라 함)은, 전체면에 걸쳐 접착 영역(41a)으로 되어 있다. 단, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)이, 전체면에 걸쳐 접착되어 있지 않아도 된다. 바꾸어 말하면, 전자 강판(40)의 제1 면에 있어서, 접착 영역(41a)과 비접착 영역(도시하지 않음)이 혼재되어 있어도 된다.

본 실시 형태에서는, 로터 코어(31)를 형성하는 쪽의 복수의 전자 강판은, 도 1에 도시한 코킹(42)(다월)에 의해 서로 고정되어 있다. 그러나, 로터 코어(31)를 형성하는 복수의 전자 강판도, 스테이터 코어(21)와 마찬가지로 절연 피막(3)에 의해 고정한 적층 구조를 가져도 된다.

또한, 스테이터 코어(21)나 로터 코어(31) 등의 적층 코어는, 소위 돌려쌓기에 의해 형성되어 있어도 된다.

(적층 코어의 제조 방법)

상기 스테이터 코어(21)는, 예를 들어 도 7에 도시한 제조 장치(100)를 사용하여 제조된다. 이하에서는, 제조 방법의 설명에 있어, 우선 먼저, 적층 코어의 제조 장치(100)(이하, 간단히 제조 장치(100)라 함)에 대하여 설명한다.

제조 장치(100)에서는, 코일(1A)(후프)로부터 소재(1)를 화살표 F 방향을 향하여 송출하면서, 각 스테이지에 배치된 금형에 의해 복수회의 펀칭을 행하여 전자 강판(40)의 형상으로 점차 형성해 간다. 그리고, 펀칭한 전자 강판(40)을 적층하여 승온시키면서 가압한다. 그 결과, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)을 절연 피막(3)에 의해 접착시켜(즉, 절연 피막(3) 중 접착 영역(41a)에 위치하는 부분에 접착능을 발휘시켜), 접착이 완료된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 제조 장치(100)는, 복수단의 펀칭 스테이션(110)을 구비하고 있다. 펀칭 스테이션(110)은, 2단이어도 되고, 3단 이상이어도 된다. 각 단의 펀칭 스테이션(110)은, 소재(1)의 하방에 배치된 암형 금형(111)과, 소재(1)의 상방에 배치된 수형 금형(112)을 구비한다.

제조 장치(100)는, 또한, 가장 하류의 펀칭 스테이션(110)보다도 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 구비하고 있다.

가열 장치(141), 외주 펀칭 암형 금형(142), 단열 부재(143)는, 소재(1)의 하방에 배치되어 있다. 한편, 외주 펀칭 수형 금형(144) 및 스프링(145)은, 소재(1)의 상방에 배치되어 있다. 또한, 부호 21은 스테이터 코어를 나타내고 있다.

이상 설명한 구성을 갖는 제조 장치(100)에 있어서, 먼저 코일(1A)로부터 소재(1)를 도 7의 화살표 F 방향으로 순차적으로 송출한다. 그리고, 이 소재(1)에 대해, 복수단의 펀칭 스테이션(110)에 의한 펀칭 가공을 순차적으로 행한다. 이들 펀칭 가공에 의해, 소재(1)에, 도 3에 도시한 코어 백부(22)와 복수의 티스부(23)를 갖는 전자 강판(40)의 형상을 얻는다. 단, 이 시점에서는 완전히는 펀칭되어 있지 않으므로, 화살표 F 방향을 따라서 다음 공정으로 진행한다.

그리고 마지막으로, 소재(1)는 적층 스테이션(140)으로 송출되어, 외주 펀칭 수형 금형(144)에 의해 펀칭되어 고정밀도로, 적층된다. 이 적층 시, 전자 강판(40)은, 스프링(145)에 의해 일정한 가압력을 받는다. 이상 설명한 바와 같은, 펀칭 공정, 적층 공정을 순차적으로 반복함으로써, 소정 매수의 전자 강판(40)을 적층할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 전자 강판(40)을 적층하여 형성된 적층 코어는, 가열 장치(141)에 의해 예를 들어 온도 200℃까지 가열된다. 이 가열에 의해, 인접하는 전자 강판(40)의 절연 피막(3)끼리가 접착된다(접착 공정).

접착 공정의 조건에 대해서는, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 접착 공정에서의 가열 온도로서는, 120 내지 250℃가 바람직하다. 접착 공정에서의 가열 시간으로서는, 적층 코어의 크기나 가열 방법에 의해 영향을 받지만, 예를 들어 30초 내지 120분간이 바람직하다. 또한, 절연 피막(3)끼리를 접착시킬 때는, 적층체를 가압함으로써 접착시켜도 된다. 적층체를 가압할 때의 압력 및 가압 시간은, 예를 들어 2 내지 300㎫, 30초 내지 120분간이 바람직하다.

또한, 가열 장치(141)는, 외주 펀칭 암형 금형(142)에 배치되어 있지 않아도 된다. 즉, 외주 펀칭 암형 금형(142)에서 적층된 전자 강판(40)을 접착시키기 전에, 외주 펀칭 암형 금형(142) 외부로 취출해도 된다. 이 경우, 외주 펀칭 암형 금형(142)에 단열 부재(143)가 없어도 된다. 또한 이 경우, 적층된 접착 전의 전자 강판(40)을, 도시되지 않은 지그로 적층 방향의 양측으로부터 끼워 보유 지지한 후에, 반송하거나 가열하거나 해도 된다.

이상의 각 공정에 의해, 스테이터 코어(21)가 완성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 에폭시 수지 및 에폭시 수지 경화제에, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 특정 비율로 조합한 전자 강판용 코팅 조성물에 의해 전자 강판의 표면에 절연 피막을 형성한다. 이에 의해, 적층 코어의 우수한 자기 특성(코어 철손)과, 구동 시의 고온 상태에서도 전자 강판끼리의 접착 강도를 유지할 수 있는 우수한 내열성을 양립시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다.

스테이터 코어의 형상은, 상기 실시 형태에서 나타낸 형태에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 스테이터 코어의 외경 및 내경의 치수, 적층 두께, 슬롯수, 티스부의 둘레 방향과 직경 방향의 치수 비율, 티스부와 코어 백부의 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 이것에 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 기기(10)로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 회전 전기 기기(10)의 구조는, 이하에 예시하는 바와 같이 이것에만 한정되지는 않고, 나아가 이하에 예시하지 않는 다양한 공지의 구조도 채용 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에만 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기(10)가 릴럭턴스형 전동기나 전자석 계자형 전동기(권선 계자형 전동기)여도 된다.

상기 실시 형태에서는, 교류 전동기로서, 동기 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기(10)가 유도 전동기여도 된다.

상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)로서, 교류 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기(10)가 직류 전동기여도 된다.

상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)로서, 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기(10)가 발전기여도 된다.

그 밖에, 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

이하, 실시예에 의해 본 발명의 일 양태의 효과를 구체적으로 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이하의 기재에 의해서는 한정되지 않는다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

[원료]

실시예에서 사용한 원료를 이하에 나타낸다.

(에폭시 수지)

E1: 비스페놀 A형 에폭시 수지

E2: 비스페놀 F형 에폭시 수지

E3: 크레졸 노볼락형 에폭시 수지

(엘라스토머 변성 페놀 수지)

A1: 아크릴 고무 변성 페놀 수지(노볼락형, 페놀 수지부와 엘라스토머부의 질량비=70:30, 엘라스토머부의 Mw: 35000)

A2: 스티렌-부타디엔 고무 변성 페놀 수지(노볼락형, 페놀 수지부와 엘라스토머부의 질량비=65:35, 엘라스토머부의 Mw: 20000)

A3: 에틸렌-프로필렌 고무 변성 페놀 수지(노볼락형, 페놀 수지부와 엘라스토머부의 질량비=85:15, 엘라스토머부의 Mw: 160000)

A4: 실리콘 고무 변성 페놀 수지(노볼락형, 페놀 수지부와 엘라스토머부의 질량비=90:10, 엘라스토머부의 Mw: 3000)

(에폭시 수지 경화제)

H1: 페놀 레졸 수지

H2: 페놀 노볼락 수지

H3: 디아미노디페닐메탄

H4: 디시안디아미드

H5: 4-메틸헥사히드로프탈산 무수물

(배합제)

M1: 아크릴 수지(메틸메타크릴레이트 단위:스티렌 단위:2-에틸헥실아크릴레이트 단위(몰비)=60:30:10, 유리 전이 온도: 40℃)

M2: 아크릴 수지(메틸메타크릴레이트 단위:n-부틸아크릴레이트 단위(몰비)=70:30, 유리 전이 온도: 15℃)

[자기 특성]

각 예의 전자 강대로부터 55㎜×55㎜ 사이즈의 사각형의 전자 강판(단판)을 잘라내고, 강판 온도 200℃, 압력 10㎫, 가압 시간 1시간의 조건에서 전자 강판 10매를 적층 접착하여 적층 코어를 제작하였다. 얻어진 적층 코어에 대하여, JIS C2556(2015)에 준거한 단판 자기 측정법에 의해, 압연 방향과 압연 방향에 대하여 직각 방향의 단판 자기 특성을 측정하고, 그것들의 값의 평균값을 자기 특성으로서 구하였다. 또한, 자기 특성(자성)으로서는, 철손으로서 「W10/400(W/kg)」을 평가하였다. 「W10/400」은, 주파수 400Hz, 최대 자속 밀도 1.0T일 때의 철손이다.

[접착 강도]

각 예의 전자 강대로부터, 폭 30㎜×길이 60㎜의 직사각형의 전자 강판(단판)을 2매 잘라냈다. 다음에, 표면에, 전자 강판용 코팅 조성물을 도포하고, 서로의 폭 30㎜×길이 10㎜의 선단 부분끼리를 중첩하여, 가압함으로써 측정용의 샘플을 제작하였다. 가압 조건은, 강판 온도 200℃, 압력 10㎫, 가압 시간 1시간으로 하였다.

얻어진 샘플에 대해, 분위기 온도를 25℃ 혹은 150℃의 각각 분위기 하에서, 인장 속도를 2㎜/분으로 하여 인장하여, 박리될 때까지의 최대 하중(N)을 측정하고, 이 최대 하중(N) 접착 면적으로 제산한 수치를 접착 강도(㎫)로 하였다.

[경화 수축률]

각 예의 전자 강대의 표면에 전자 강판용 코팅 조성물을 도포하고, 경화 수축률을 측정하였다. 경화 수축률은, JIS K 6941에 준거하여 막 두께의 변화에 의해 측정하였다.

[판정]

각 예에 대하여, 이하의 기준으로 판정을 행하였다. 또한, 철손이 작을수록, 전자 강판에 부여하는 응력 변형이 억제되어 있음을 의미한다. 측정 결과 및 판정 결과를 표 2에 나타낸다. 표에 있어서, 발명 범위 외의 값에는 밑줄을 그었다.

[기준]

「Good」: 25℃의 접착 강도가 5.0㎫ 이상, 150℃의 접착 강도가 1.0㎫ 이상, 또한 자기 특성이 12.0W/kg 미만.

「Bad」: 25℃의 접착 강도가 5.0㎫ 미만, 150℃의 접착 강도가 1.0㎫ 미만, 또는, 자기 특성이 12.0W/kg 이상.

[실시예 1]

모재 강판으로서, 질량％로, Si: 3.0％, Mn: 0.2％, Al: 0.5％, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 판 두께 0.25㎜, 폭 100㎜의 무방향성 전자 강판을 사용하였다.

표 1에 나타내는 각 성분을 혼합하여 전자 강판용 코팅 조성물을 조제하였다. 얻어진 전자 강판용 코팅 조성물을 모재 강판의 표면에 도포하고, 200℃에서 5초간 베이킹함으로써, 평균 두께가 3㎛인 절연 피막을 갖는 전자 강대를 얻었다.

[실시예 2 내지 10, 비교예 1 내지 6]

전자 강판용 코팅 조성물의 조성 및 베이킹 조건을 표 1에 나타내는 대로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 강대를 얻었다.

각 예의 전자 강판용 코팅 조성물의 조성 및 베이킹 조건을 표 1에 나타낸다. 각 예의 자기 특성(자성) 및 접착 강도의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 에폭시 수지 및 에폭시 수지 경화제에, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 특정 비율로 조합한 실시예 1 내지 10에서는, 150℃에서도 충분한 접착 강도가 확보되어, 내열성이 우수하고, 또한 자기 특성도 우수하였다.

한편, 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량이 본 발명의 범위 외인 비교예 1 내지 4, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 포함하지 않은 비교예 5, 에폭시 수지 경화제를 포함하지 않은 비교예 6에서는, 내열성과 자기 특성을 양립시킬 수 없었다.

본 발명에 따르면, 적층 코어의 내열성과 자기 특성을 양립시킬 수 있다. 따라서, 산업상 이용 가능성은 크다.

1: 소재
2: 모재 강판
3: 절연 피막
10: 회전 전기 기기
20: 스테이터
21: 스테이터 코어
40: 전자 강판

Claims (6)

1. 에폭시 수지와, 에폭시 수지 경화제와, 엘라스토머 변성 페놀 수지를 함유하고,
   상기 엘라스토머 변성 페놀 수지의 함유량이, 상기 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 10질량부 이상 100질량부 이하인, 전자 강판용 코팅 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   엘라스토머 변성 페놀 수지의 엘라스토머부의 중량 평균 분자량이 2000 이상 200000 이하인, 전자 강판용 코팅 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   경화 수축률이 15％ 이하인, 전자 강판용 코팅 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 전자 강판용 코팅 조성물을 포함하는 절연 피막을 표면에 갖는, 전자 강판.
5. 제4항에 기재된 전자 강판이 복수 적층되어, 서로 접착되어 있는, 적층 코어.
6. 제5항에 기재된 적층 코어를 구비하는, 회전 전기 기기.

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