TW202037041A - 定子用接著積層鐵芯、其製造方法、及旋轉電機 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具備定子用接著積層鐵芯之旋轉電機，該定子用接著積層鐵芯之生產性優異、機械強度高、可減低旋轉電機的振動及噪音且可抑制鐵損。一種定子用接著積層鐵芯，具備：複數個電磁鋼板，互相積層，且前述電磁鋼板之兩面被絕緣被膜所被覆；及接著部，配置於在積層方向上相鄰之電磁鋼板彼此之間，並將這些電磁鋼板彼此接著，又，將所有成組之在積層方向上相鄰之電磁鋼板彼此藉由接著部來接著，形成接著部之接著劑是速硬化型接著劑及熱硬化型接著劑，接著部局部地設置於在積層方向上相鄰之電磁鋼板彼此之間。

Description

定子用接著積層鐵芯、其製造方法、及旋轉電機
本發明有關一種定子用接著積層鐵芯、其製造方法、及旋轉電機。 本發明是依據已於2018年12月17日於日本提出申請的特願2018-235870號而主張優先權，並在此引用其內容。
發明背景 以往，作為使用於旋轉電機的鐵芯，已知有一種複數個電磁鋼板互相積層而成之積層鐵芯。複數個電磁鋼板是以熔接、接著及歛合等方法來接合。然而，藉由熔接或歛合所行接合難以減低旋轉電機的振動，並且難以獲得高機械強度。
專利文獻1中揭示了一種積層鐵芯，該積層鐵芯是在以氰基丙烯酸酯系接著劑將各個電磁鋼板間局部地接著並積層後，將環氧樹脂真空浸滲而將電磁鋼板彼此間整面接著而成。專利文獻2中揭示了一種積層鐵芯，該積層鐵芯是在經積層電磁鋼板而成之積層體的側面塗佈氰基丙烯酸酯系瞬間接著劑來將其暫時固定後，浸滲環氧樹脂等熱硬化型樹脂而將電磁鋼板彼此整面接著而成。
先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特開2003-264962號公報 專利文獻2：日本特開2005-019642號公報
發明概要 發明欲解決之課題 然而，如專利文獻1、2這類以往方法的生產性差，並且無法充分抑制所獲得的旋轉電機的鐵損。
本發明之課題在於：提供一種定子用接著積層鐵芯及其製造方法、以及一種具備定子用接著積層鐵芯之旋轉電機，該定子用接著積層鐵芯之生產性優異、機械強度高、可減低旋轉電機的振動及噪音且可抑制鐵損。
用以解決課題之手段 本發明一實施形態具有以下態樣。 [1]一種定子用接著積層鐵芯，具備：複數個電磁鋼板，互相積層，且前述電磁鋼板之兩面被絕緣被膜所被覆；及接著部，配置於在積層方向上相鄰之前述電磁鋼板彼此之間，並將這些電磁鋼板彼此接著，又，將所有成組之在前述積層方向上相鄰之前述電磁鋼板彼此藉由複數個前述接著部來接著，形成前述接著部之接著劑是速硬化型接著劑及熱硬化型接著劑，前述接著部局部地設置於在前述積層方向上相鄰之前述電磁鋼板彼此之間。 [2]如[1]之定子用接著積層鐵芯，其中前述接著部包含：由前述速硬化型接著劑形成之第1接著部、及由前述熱硬化型接著劑形成之第2接著部。 [3]如[2]之定子用接著積層鐵芯，其中前述接著部包含：設於各個前述電磁鋼板之齒部之間的前述第1接著部、及設於芯背(core back)部之間的前述第2接著部。 [4]如[2]或[3]之定子用接著積層鐵芯，其中前述第1接著部為平均直徑3mm以上且7mm以下的點狀，前述第2接著部為平均直徑5mm以上且10mm以下的點狀；並且 於各個前述電磁鋼板之間，相對於前述接著部所成總接著面積，前述第1接著部之接著面積的比率為5%以上且50%以下，前述第2接著部之接著面積的比率為50%以上且95%以下。 [5]如[2]或[3]之定子用接著積層鐵芯，其中前述第1接著部為平均直徑3mm以上且7mm以下的點狀，前述第2接著部為平均直徑5mm以上且10mm以下的點狀；並且 於各個前述電磁鋼板之間，相對於前述接著部所成總接著面積，前述第1接著部之接著面積的比率為5%以上且小於50%，前述第2接著部之接著面積的比率為50%以上且95%以下。 [6]如[1]至[5]中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中前述速硬化型接著劑為氰基丙烯酸酯系接著劑。 [7]如[1]至[6]中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中前述熱硬化型接著劑為環氧樹脂系接著劑，該環氧樹脂系接著劑包含玻璃轉移溫度為80℃以上且150℃以下的環氧樹脂。 [8]如[1]~[7]中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中於各個前述電磁鋼板之間，前述接著部所占齒部之接著面積率QB0 為10%以上且70%以下，前述接著部所占芯背部之接著面積率QA0 為40%以上且90%以下。 [9]一種定子用接著積層鐵芯之製造方法，是製造如[1]之定子用接著積層鐵芯之方法，該製造方法是重複進行以下操作：在前述電磁鋼板之表面的一部分塗佈前述速硬化型接著劑與前述熱硬化型接著劑後，在別的電磁鋼板之上重疊並壓接而形成前述接著部。 [10]一種旋轉電機，其具備如[1]至[8]中任一項之定子用接著積層鐵芯。
發明效果 根據本發明，可提供一種定子用接著積層鐵芯及其製造方法、以及一種具備定子用接著積層鐵芯之旋轉電機，該定子用接著積層鐵芯之生產性優異、機械強度高、可減低旋轉電機的振動及噪音且可抑制鐵損。
用以實施發明之形態 以下，參照圖式，說明本發明一實施形態之定子用接著積層鐵芯及具備該定子用接著積層鐵芯之旋轉電機。另外，本實施形態中，作為旋轉電機是舉出電動機，具體而言是交流電動機，更具體而言是同步電動機，再更具體而言是舉永久磁鐵磁場型電動機為一例來進行說明。此種電動機適合被採用於例如電動汽車等。
如圖1所示，旋轉電機10具備定子20、轉子30、罩殼50及旋轉軸60。定子20及轉子30容置於罩殼50內。定子20固定於罩殼50內。 本實施形態中，作為旋轉電機10，採用了轉子30位於定子20之直徑方向內側的內轉子型。然而，作為旋轉電機10，採用轉子30位於定子20之外側的外轉子型亦可。又，本實施形態中，旋轉電機10為12極18槽的三相交流馬達。然而，極數、槽數及相數等可適當變更。 旋轉電機10，例如可藉由對各相施加有效值10A、頻率100Hz之激磁電流，而以旋轉數1000rpm旋轉。
定子20具備定子用接著積層鐵芯(以下稱為定子鐵芯)21及未圖示之捲線。 定子鐵芯21具備環狀的芯背部22及複數個齒部23。以下，將定子鐵芯21(或芯背部22)之中心軸線O方向稱作軸方向，將定子鐵芯21(或芯背部22)之直徑方向(與中心軸線O正交的方向)稱作直徑方向，並將定子鐵芯21(或芯背部22)之圓周方向(在中心軸線O周圍繞的方向)稱作圓周方向。
在從軸方向觀看定子20之俯視視角下，芯背部22是形成為圓環狀。 複數個齒部23是從芯背部22之內周朝向直徑方向內側(沿著直徑方向朝向芯背部22之中心軸線O)突出。複數個齒部23是在圓周方向上空出同等角度間隔而配置。本實施形態中，按以中心軸線O為中心之中心角20度為間隔，設置有18個齒部23。複數個齒部23是形成為互為同等形狀且同等大小。藉此，複數個齒部23具有互相相同的厚度尺寸。 前述捲線是捲繞於齒部23。前述捲線可為集中捲繞，亦可為分布捲繞。
轉子30相對於定子20(定子鐵芯21)配置於直徑方向的內側。轉子30具備轉子鐵芯31及複數個永久磁鐵32。 轉子鐵芯31是形成為與定子20配置於同軸的環狀(圓環狀)。在轉子鐵芯31內配置有前述旋轉軸60。旋轉軸60固定於轉子鐵芯31。 複數個永久磁鐵32固定於轉子鐵芯31。本實施形態中，2個1組的永久磁鐵32會形成1個磁極。複數組的永久磁鐵32是在圓周方向上空出同等角度間隔而配置。本實施形態中，按以中心軸線O為中心之中心角30度為間隔，設置有12組(全體為24個)的永久磁鐵32。
本實施形態中，作為永久磁鐵磁場型電動機，採用了磁鐵埋入型馬達。於轉子鐵芯31形成有在軸方向上貫通轉子鐵芯31之複數個貫通孔33。複數個貫通孔33是對應複數個永久磁鐵32之配置而設置。各永久磁鐵32是在配置於對應之貫通孔33內的狀態下被固定於轉子鐵芯31。各永久磁鐵32之對轉子鐵芯31的固定，例如可藉由將永久磁鐵32之外面與貫通孔33之內面以接著劑接著等來實現。另外，作為永久磁鐵磁場型電動機，亦可取代磁鐵埋入型馬達而採用表面磁鐵型馬達。
定子鐵芯21及轉子鐵芯31皆為積層鐵芯。例如，如圖2所示地，定子鐵芯21是藉由積層複數個電磁鋼板40而形成。 另外，定子鐵芯21及轉子鐵芯31各自的積層厚度(沿中心軸線O之全長)設為例如50.0mm。定子鐵芯21之外徑設為例如250.0mm。定子鐵芯21之內徑設為例如165.0mm。轉子鐵芯31之外徑設為例如163.0mm。轉子鐵芯31之內徑設為例如30.0mm。惟，該等之值為一例，定子鐵芯21之積層厚度、外徑或內徑、以及轉子鐵芯31之積層厚度、外徑或內徑並不僅限於該等之值。此處，定子鐵芯21之內徑是以定子鐵芯21中齒部23之前端部為基準。亦即，定子鐵芯21之內徑是與所有齒部23之前端部內接的假想圓之直徑。
形成定子鐵芯21及轉子鐵芯31之各電磁鋼板40，是例如藉由將成為母材之電磁鋼板沖裁加工等而形成。電磁鋼板40可使用周知的電磁鋼板。電磁鋼板40的化學組成並無特別限定。在本實施形態中是採用無方向性電磁鋼板作為電磁鋼板40。無方向性電磁鋼板可採用例如JISC2552：2014的無方向性電鋼帶。 然而，作為電磁鋼板40，亦可取代無方向性電磁鋼板而採用方向性電磁鋼板。方向性電磁鋼板可採用例如JISC2553：2012的方向性電鋼帶。
為了改善電磁鋼板的加工性及定子鐵芯的鐵損，電磁鋼板40的兩面被絕緣被膜被覆較為理想。構成絕緣被膜的物質可採用例如：(1)無機化合物、(2)有機樹脂及(3)無機化合物與有機樹脂的混合物等。無機化合物可舉出譬如：(1)重鉻酸鹽與硼酸之複合物、(2)磷酸鹽與二氧化矽之複合物等。有機樹脂可舉出譬如：環氧樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯酸苯乙烯樹脂、聚酯樹脂、聚矽氧樹脂及氟樹脂等。
被覆有絕緣被膜時，為了確保在彼此積層之電磁鋼板40間的絕緣性能，絕緣被膜的厚度(電磁鋼板40每單面的厚度)宜設為0.1μm以上。 另一方面，隨著絕緣被膜變厚，絕緣效果會飽和。又，隨著絕緣被膜變厚，占積率會降低，作為定子鐵芯之性能降低。因此，絕緣被膜在可確保絕緣性能的範圍內越薄越好。絕緣被膜的厚度(電磁鋼板40每單面的厚度)宜為0.1μm以上且2.0μm以下，更佳為0.3μm以上且1.2μm以下。
隨著電磁鋼板40的板厚變薄，鐵損的改善效果會逐漸飽和。又，隨著電磁鋼板40變薄，電磁鋼板40的製造成本會增加。因此，考慮到鐵損的改善效果及製造成本，電磁鋼板40的厚度宜設為0.10mm以上。 另一方面，若電磁鋼板40太厚，鐵損便會增大。因此，若考慮到電磁鋼板40的鐵損特性，則電磁鋼板40的厚度宜設為0.35mm以下，較佳是設為0.20mm或0.25mm。 考慮到上述的點，各電磁鋼板40的厚度例如為0.10mm以上且0.65mm以下，較佳為0.10mm以上且0.35mm以下，更佳為0.20mm或0.25mm。另外，電磁鋼板40的厚度也包含絕緣被膜的厚度。
如圖2所示，定子鐵芯21中，在所有成組之在積層方向上相鄰之電磁鋼板40彼此之間，局部地設置有將該等電磁鋼板40彼此接著之接著部41。所有成組之在積層方向上相鄰之電磁鋼板40彼此是隔著局部設置在其等之間的接著部41而積層。在積層方向上相鄰之電磁鋼板40彼此並未藉由其他手段(例如歛合等)來固定。
接著部41是用以將在積層方向上相鄰之電磁鋼板40彼此接著之物。接著部41是未被切斷而硬化的接著劑。 如圖3所示，接著部41是由第1接著部41a與第2接著部41b所構成。第1接著部41a是未被切斷而硬化的速硬化型接著劑。第2接著部41b是未被切斷而硬化的熱硬化型接著劑。第1接著部41a及第2接著部41b是在積層方向上相鄰的電磁鋼板40之間分別形成為點狀。
為了穩定地獲得充分的接著強度，接著部41的厚度宜設為1μm以上。 另一方面，若接著部41的厚度大於10μm，接著力會飽和。又，隨著接著部41變厚，占積率會降低，定子鐵芯之鐵損等磁特性降低。因此，接著部41的厚度宜設為1μm以上且10μm以下，較佳是設為1μm以上且5μm以下。 另外，關於以上所述，接著部41的厚度意指接著部41的平均厚度。
接著部41的平均厚度設為1.0μm以上且3.0μm以下較佳。接著部41的平均厚度若小於1.0μm，便無法如前述地確保充分的接著力。因此，接著部41的平均厚度的下限值設為1.0μm，較佳是設為1.2μm。相反地，若接著部41的平均厚度變厚到大於3.0μm，會發生因熱硬化時的收縮所致之電磁鋼板40的應變量大幅增加等的不良情況。因此，接著部41的平均厚度的上限值設為3.0μm，較佳是設為2.6μm。 接著部41的平均厚度是積層鐵芯整體的平均值。接著部41的平均厚度在沿著其積層方向的積層位置或積層鐵芯之中心軸線周圍的圓周方向位置幾乎不變。因此，接著部41的平均厚度，可用在積層鐵芯之上端位置中在圓周方向10處以上測定到之數值的平均值來作為該值。
接著部41是在積層方向上相鄰之電磁鋼板40彼此之間局部地設置。亦即，在電磁鋼板40中於面向積層方向的面(第1面)，形成有接著區域42與非接著區域43。接著區域42是電磁鋼板40之第1面中設置了接著部41的區域，亦即是電磁鋼板40之第1面中設置有未被切斷而硬化之接著劑的區域。非接著區域43是電磁鋼板40之第1面中沒有設置接著部41的區域，亦即是電磁鋼板40之第1面中沒有設置未被切斷而硬化之接著劑的區域。定子鐵芯21中，在積層方向上相鄰之電磁鋼板40彼此之間，接著部41宜局部地設置於芯背部22之間並且亦局部地設置於齒部23之間。 接著部41典型上是分散配置於在積層方向上相鄰之電磁鋼板40彼此之間的複數處。
圖3是接著部41之配置型樣的一例。在該例中，第1接著部41a及第2接著部41b是形成為構成圓形的複數個點狀。更具體而言，在芯背部22中，複數個第2接著部41b是在其圓周方向上隔著等角度間隔，形成為平均直徑7mm的點狀。各第2接著部41b的一部分超出至齒部23。在各齒部23中，複數個第1接著部41a是沿著直徑方向形成為平均直徑5mm的點狀。 此處所示之平均直徑為一例。點狀之第2接著部41b的平均直徑宜設為5mm以上且10mm以下，設為6mm以上且10mm以下較佳。點狀之第1接著部41a的平均直徑宜設為3mm以上且7mm以下，設為3mm以上且小於6mm較佳。並且，第1接著部41a的平均直徑宜較第2接著部41b的平均直徑小。 又，圖3之形成型樣為一例，設置於電磁鋼板40彼此之間之接著部41的數量、形狀及配置，可因應需要而適當變更。 平均直徑可藉由以尺測定將電磁鋼板40彼此剝離後之接著部41的接著劑痕的直徑來求出。接著劑痕跡之俯視形狀非真圓時，將其直徑設為在俯視下之接著劑痕跡的外接圓(真圓)的直徑。 各個第1接著部與第2接著部在齒部與芯背部的平均直徑亦可不相同。
一般來說，在使接著劑硬化時會產生硬化收縮。藉由該硬化收縮，會於電磁鋼板40施加壓縮應力或拉伸應力。藉由該等應力施加於電磁鋼板40，會產生應變。尤其是在熱硬化型接著劑的情況下，因電磁鋼板40與接著部之熱膨脹係數的差，所施加之應力會變大。電磁鋼板40的應變會使旋轉電機10的鐵損增大。構成定子鐵芯21之電磁鋼板40的應變對鐵損造成的影響，是較構成轉子鐵芯31之鋼板的應變所造成的影響更大。 本實施形態中，由於接著部41是局部地設置，因此相較於接著部41是設置於整面的情況，因硬化收縮而施加於電磁鋼板40的應力會減低。
速硬化型接著劑在常溫下會於短時間內硬化，相較於熱硬化型接著劑，硬化收縮小。又，電磁鋼板40的應變對鐵損造成的影響，在齒部23較芯背部22更大。因此，藉由如本實施形態地在芯背部22塗佈熱硬化型接著劑而形成第2接著部41b，並在齒部23塗佈速硬化型接著劑而形成第1接著部41a，可更抑制鐵損的增大。
又，組合藉由在短時間內硬化之速硬化型接著劑所行暫時接著、及藉由硬化後的機械強度高之熱硬化型接著劑所行正式接著，而在電磁鋼板彼此之間局部地設置接著部並將其等接著，藉此可製成兼具高生產性、高強度、低噪音及低振動的定子鐵芯。
接著部41所占電磁鋼板40的接著面積率Q0 宜為10%以上且90%以下，較佳是20%以上且85%以下，在30%以上且70%以下更佳。只要接著面積率Q0 在前述範圍的下限值以上，便可確保積層鐵芯的機械強度。只要接著面積率Q0 在前述範圍的上限值以下，抑制鐵損的效果會更優異。 又，接著面積率Q0 是：電磁鋼板40之第1面中接著部41所占區域(接著區域42)的面積相對於電磁鋼板40之第1面的面積之比率。在接著面積率Q0 的計算中，包含存在於齒部之第1面的第1接著部與第2接著部兩者。
接著部41所占芯背部22的接著面積率QA0 宜為40%以上且90%以下，較佳是50%以上且90%以下，在60%以上且90%以下更佳。只要接著面積率QA0 在前述範圍的下限值以上，便能以充分之接著強度將在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此接著，從而定子鐵芯的剛性提升，噪音特性優異。只要接著面積率QA0 在前述範圍的上限值以下，抑制鐵損的效果會更優異。 另外，接著面積率QA0 是：芯背部22之第1面中接著部41所占區域(接著區域42)的面積相對於電磁鋼板40之芯背部22之第1面的面積的比率。在接著面積率QA0 的計算中，包含存在於芯背部之第1面的第1接著部與第2接著部兩者。例如，當由塗布於齒部23之速硬化型接著劑形成的第1接著部41a之一部分也存在於芯背部22時，亦包含該部分來算出接著面積率QA0 。
第1接著部41a所占芯背部22的接著面積率QA1 宜為0%以上且50%以下，較佳是0%以上且40%以下，在0%以上且30%以下更佳。只要接著面積率QA1 在前述範圍的下限值以上，便可獲得暫時固定的效果。只要接著面積率QA1 在前述範圍的上限值以下，抑制鐵損的效果會更優異。 另外，接著面積率QA1 是：芯背部22之第1面中第1接著部41a所占區域的面積相對於電磁鋼板40之芯背部22之第1面的面積的比率。
第2接著部41b所占芯背部22的接著面積率QA2 宜為5%以上且90%以下，較佳是15%以上且70%以下，在30%以上且65%以下更佳。只要接著面積率QA2 在前述範圍的下限值以上，便可獲得提升積層鐵芯之剛性的效果。只要接著面積率QA2 在前述範圍的上限值以下，抑制鐵損的效果會更優異。 另外，接著面積率QA2 是：芯背部22之第1面中第2接著部41b所占區域的面積相對於電磁鋼板40之芯背部22之第1面的面積之比率。
接著部41所占齒部23的接著面積率QB0 宜為10%以上且70%以下，較佳是10%以上且50%以下，在10%以上且30%以下更佳。只要接著面積率QB0 在前述範圍的下限值以上，便能以充分之接著強度將在積層方向上相鄰的電磁鋼板40彼此接著，從而可抑制齒部的彈起，故鐵芯形狀優異。只要接著面積率QB0 在前述範圍的上限值以下，抑制鐵損的效果會更優異。 另外，接著面積率QB0 是：齒部23之第1面中接著部41所占區域(接著區域42)的面積相對於電磁鋼板40之齒部23之第1面的面積的比率。在接著面積率QB0 的計算中，包含存在於齒部之第1面的第1接著部與第2接著部兩者。例如，當由塗布於芯背部22之熱硬化型接著劑形成的第2接著部41b之一部分也存在於齒部23時，亦包含該部分來算出接著面積率QB0 。
第1接著部41a所占齒部23的接著面積率QB1 宜為5%以上且70%以下，較佳是6%以上且50%以下，在7%以上且30%以下更佳。只要接著面積率QB1 在前述範圍的下限值以上，便可獲得防止齒部偏移的效果。只要接著面積率QB1 在前述範圍的上限值以下，抑制鐵損的效果會更優異。 另外，接著面積率QB1 是：齒部23之第1面中第1接著部41a所占區域的面積相對於電磁鋼板40之齒部23之第1面的面積的比率。
第2接著部41b所占齒部23的接著面積率QB2 宜為0%以上且65%以下，較佳是0%以上且50%以下，在0%以上且30%以下更佳。接著面積率QB2 為0%亦無妨。只要接著面積率QB2 在前述範圍的上限值以下，抑制鐵損的效果會更優異。 另外，接著面積率QB2 是：齒部23之第1面中第2接著部41b所占區域的面積相對於電磁鋼板40之齒部23之第1面的面積的比率。
在積層方向上相鄰之各個電磁鋼板40之間，相對於接著部41所成之總接著面積，宜為第1接著部41a之接著面積的比率(比率P1 )為5%以上且50%以下，第2接著部41b之接著面積的比率(比率P2 )為50%以上且95%以下。藉此，會變得可容易地充分獲得提升機械強度之效果、減低噪音或振動之效果及抑制鐵損之效果。並且，較佳的是比率P1 在5%以上且小於50%、比率P2 在50%以上且95%以下，更佳的是比率P1 在10%以上且40%以下、比率P2 在60%以上且90%以下，尤佳的是比率P1 在15%以上且40%以下、比率P2 在60%以上且85%以下，最佳的是比率P1 在15%以上且35%以下、比率P2 在65%以上且85%以下。比率P1 與比率P2 之合計為100%。 另外，在算出接著面積率Q0 、QA0 、QA1 、QA2 、QB0 、QB1 、QB2 、及比率P1 、P2 時，藉由將電磁鋼板40彼此剝離後的接著部41、第1接著部41a或第2接著部41b之接著劑痕跡進行圖像解析，採用所求出之接著劑痕跡的面積來作為該等接著部所成之接著區域的面積。
本實施形態中，較佳的是：第1接著部41a為平均直徑3mm以上且7mm以下的點狀，第2接著部41b為平均直徑5mm以上且10mm以下的點狀，並且比率P1 為5%以上且小於50%，比率P2 為50%以上且95%以下。又，更佳的是：第1接著部41a為平均直徑3mm以上且7mm以下的點狀，第2接著部41b為平均直徑5mm以上且10mm以下的點狀，比率P1 為5%以上且小於50%，比率P2 為50%以上且95%以下，並且接著面積率QB0 為10%以上且50%以下，接著面積率QB1 為6%以上且50%以下。
速硬化型接著劑是：液狀單體因空氣中或被黏體表面之極微量的水分而瞬間聚合，從而發揮接著能之物。 作為速硬化型接著劑，可例示例如氰基丙烯酸酯系接著劑及厭氧性接著劑。其中，由速硬化性優異的點來看，又以作為瞬間接著劑而為人所知的氰基丙烯酸酯系接著劑為佳。
作為氰基丙烯酸酯系接著劑，可無限制地使用氰基丙烯酸酯聚合而硬化之接著劑。作為氰基丙烯酸酯系接著劑所包含之氰基丙烯酸酯，可例示例如：甲基氰基丙烯酸酯、乙基氰基丙烯酸酯、甲氧基乙基氰基丙烯酸酯、丁基氰基丙烯酸酯、辛基氰基丙烯酸酯。氰基丙烯酸酯系接著劑所包含之氰基丙烯酸酯可為1種，亦可為2種以上。
熱硬化型接著劑可為1液型，亦可為2液型。 作為熱硬化型接著劑，可例示例如：環氧樹脂系接著劑、酚醛樹脂系接著劑及不飽和聚酯樹脂系接著劑。其中，由易於獲得機械強度高之定子鐵芯的點來看，又以環氧樹脂系接著劑為佳。
環氧樹脂系接著劑包含環氧樹脂與硬化劑。 環氧樹脂並未特別限定，可例示例如：雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AD型環氧樹脂、胺型環氧樹脂、脂環型環氧樹脂、苯酚酚醛型環氧樹脂及萘型環氧樹脂。其中，從塗佈性的點來看，又以苯酚酚醛型環氧樹脂為佳。 環氧樹脂系接著劑所包含之硬化劑可為1種，亦可為2種以上。
環氧樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)宜為80℃以上且150℃以下，較佳為100℃以上且150℃以下，更佳為120℃以上且150℃以下。只要環氧樹脂之Tg在前述範圍的下限值以上，便容易獲得耐熱性優異且機械強度高的定子鐵芯。只要環氧樹脂之Tg在前述範圍的上限值以下，便容易獲得與電磁鋼板之密著性。 另外，環氧樹脂之Tg是依據JISK7121-1987，以示差掃描熱量測定(Differential scanning calorimetry)(DSC)法測定之中間點玻璃轉移溫度。
環氧樹脂之數量平均分子量(Mn)宜為1200以上且20000以下，較佳為2000以上且18000以下，更佳為2500以上且16000以下。只要環氧樹脂之Mn在前述範圍的下限值以上，便容易提高接著強度。而只要環氧樹脂之Mn在前述範圍的上限值以下，便容易抑制環氧樹脂系接著劑成為高黏度。 另外，環氧樹脂之Mn可使用聚苯乙烯作為標準物質，並藉由JIS　K7252-1：2008所記載之粒徑篩析層析法(SEC：Size-Exclusion Chromatography)來測定。
硬化劑可使用一般使用之熱硬化型環氧樹脂硬化劑。硬化劑並無特別限定，可例示例如：酸酐系硬化劑(鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐等)、苯酚酚醛樹脂及二氰二胺(DICY)。環氧樹脂系接著劑所包含之硬化劑可為1種，亦可為2種以上。
苯酚酚醛樹脂是使用酸觸媒來使苯酚類(苯酚等)與醛類(甲醛等)縮合反應而獲得之酚醛型苯酚樹脂。作為硬化劑，由易於獲得機械強度高之定子鐵芯的點來看，是以苯酚酚醛樹脂為佳。
環氧樹脂系接著劑中之硬化劑含量可依硬化劑種類來適當設定，例如當使用苯酚酚醛樹脂時，相對於環氧樹脂100質量份宜為5質量份以上且35質量份以下。
環氧樹脂系接著劑除環氧樹脂及硬化劑外，亦可包含丙烯酸樹脂。亦可使用經對環氧樹脂接枝聚合丙烯酸樹脂而成的丙烯酸改質環氧樹脂。
丙烯酸樹脂並無特別限定。作為使用於丙烯酸樹脂的單體，可例示例如：丙烯酸、甲基丙烯酸等不飽和羧酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯等(甲基)丙烯酸酯。另外，所謂(甲基)丙烯酸酯意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
丙烯酸樹脂之數量平均分子量(Mn)宜為5000以上且100000以下，較佳為6000以上且80000以下，更佳為7000以上且60000以下。只要丙烯酸樹脂之Mn在前述範圍的下限值以上，便容易提高接著強度。只要丙烯酸樹脂之Mn在前述範圍的上限值以下，便容易抑制環氧樹脂系接著劑成為高黏度。 另外，丙烯酸樹脂之Mn可利用與環氧樹脂之Mn相同的方法來測定。
當環氧樹脂系接著劑包含丙烯酸樹脂時，丙烯酸樹脂的含量並無特別限制，例如相對於環氧樹脂與丙烯酸樹脂的合計量，可設為20質量%以上且80質量%以下。
本實施形態中，用以形成轉子鐵芯31的複數個電磁鋼板是藉由歛合(定位銷)來互相固定。然而，形成轉子鐵芯31的複數個電磁鋼板，也亦可與定子鐵芯21同樣地具有藉由接著劑固定之積層構造。 又，定子鐵芯21或轉子鐵芯31等之積層鐵芯亦可藉由所謂之轉動積層來形成。
(定子鐵芯之製造方法) 定子鐵芯21可譬如藉由重複以下操作來製造：於常溫(譬如20℃以上且30℃以下)下，在電磁鋼板40之表面的一部分局部地塗佈速硬化型接著劑與熱硬化型接著劑後，在別的電磁鋼板40之上重疊並壓接而形成接著部41。
已塗佈的速硬化型接著劑在常溫下硬化會進展，而形成第1接著部41a。又，熱硬化型接著劑是藉由在壓接時加熱而硬化進展，而形成第2接著部41b。 速硬化型接著劑與熱硬化型接著劑先塗佈何者皆可，亦可同時塗佈。又，速硬化型接著劑與熱硬化型接著劑可各自分別塗佈，亦可在混合狀態下塗佈。
以下，說明使用圖4所示製造裝置100來製造定子鐵芯21之方法。 首先，先針對製造裝置100進行說明。該製造裝置100中，一邊從鋼捲C(鋼帶)將電磁鋼板P往箭頭F方向送出，一邊藉由配置於各站的模具進行複數次沖裁，而逐漸形成電磁鋼板40的形狀，並且將速硬化型接著劑及熱硬化型接著劑塗佈於第2片以後之電磁鋼板40下表面之預定位置，將沖裁後之電磁鋼板40依序積層，並且一邊加熱一邊壓接。
如圖4所示，製造裝置100具備：在最靠近鋼捲C的位置的第一段沖裁站110、鄰接配置於較該沖裁站110更在沿著電磁鋼板P之搬運方向之下游側的第二段沖裁站120、鄰接配置於較該沖裁站120又更於下游側的第1接著劑塗佈站130、及鄰接配置於較第1接著劑塗佈站130又更於下游側的第2接著劑塗佈站140。
沖裁站110具備：配置於電磁鋼板P之下方的母模111、及配置於電磁鋼板P之上方的公模112。 沖裁站120具備：配置於電磁鋼板P之下方的母模121、及配置於電磁鋼板P之上方的公模122。 第1接著劑塗佈站130及第2接著劑塗佈站140各自具備塗佈器131、141，該塗佈器131、141具備因應前述之接著部41的配置型樣而配置之複數支注射器。
製造裝置100更在較第2接著劑塗佈站140更下游位置具備積層站150。該積層站150具備：加熱裝置151、外周沖裁母模152、隔熱構件153、外周沖裁公模154及彈簧155。 加熱裝置151、外周沖裁母模152及隔熱構件153配置於電磁鋼板P之下方。 外周沖裁公模154及彈簧155配置於電磁鋼板P之上方。
＜沖裁步驟＞ 在具有以上構成的製造裝置100中，首先從鋼捲C將電磁鋼板P往圖4之箭頭F方向依序送出。然後，首先對該電磁鋼板P施行藉由沖裁站110所行沖裁加工。接著，對該電磁鋼板P施行藉由沖裁站120所行沖裁加工。藉由該等沖裁加工，在電磁鋼板P可獲得圖3所示具有芯背部22與複數個齒部23之電磁鋼板40的形狀。惟，在此時間點尚未完全沖裁，因此沿著箭頭F方向往下一個步驟前進。
＜塗佈步驟＞ 在下一步驟之第1接著劑塗佈站130中，從塗佈器131之前述各注射器供給速硬化型接著劑，將速硬化型接著劑點狀地塗佈於電磁鋼板40之齒部23下表面的複數處。並且，在第2接著劑塗佈站140中，從塗佈器141之前述各注射器供給熱硬化型接著劑，將熱硬化型接著劑點狀地塗佈於電磁鋼板40之芯背部22下表面的複數處。
＜積層步驟＞ 接著，電磁鋼板P被送出到積層站150，藉由外周沖裁公模154沖裁並且精確度良好地積層。例如，在芯背部之外周端部的複數處形成缺口，並從側面對該缺口壓抵標尺，藉此可防止各電磁鋼板40的偏移，而可高精確度地積層。在積層時，電磁鋼板40會因彈簧155而受到一定的加壓力，並被加熱裝置151加熱至例如150℃以上且160℃以下。藉由該加熱會促進熱硬化型接著劑的硬化。
藉由依序重複如以上之沖裁步驟、塗佈步驟及積層步驟，可隔著局部地設置之接著部41堆疊預定片數之電磁鋼板40。 藉由以上各步驟，定子鐵芯21便完成。
定子鐵芯之製造方法不限於前述方法。譬如，亦可在第1接著劑塗佈站130塗佈熱硬化型接著劑，在第2接著劑塗佈站140塗佈速硬化型接著劑。又，在第1接著劑塗佈站130及第2接著劑塗佈站140之任一者或兩者中，可各自分別塗佈熱硬化型接著劑與速硬化型接著劑，亦可在混合狀態下塗佈熱硬化型接著劑與速硬化型接著劑。
又，本發明之技術範圍並不限於前述實施形態，在不脫離本發明主旨之範圍內可加入各種變更。 將電磁鋼板彼此接著之接著部宜由速硬化型接著劑形成之第1接著部、及由熱硬化型接著劑形成之第2接著部之2種所構成，但亦可包含由混合速硬化型接著劑與熱硬化型接著劑而成之接著劑所形成之第3接著部。當將電磁鋼板彼此接著之接著部包含第3接著部時，可設成接著部僅為第3接著部，亦可設成第1接著部及第2接著部之任一者或兩者與第3接著部的組合。
定子鐵芯的形狀並不限定於前述實施形態中所示之形態。具體而言，定子鐵芯之外徑及內徑的尺寸、積層厚度、槽數、齒部之圓周方向與直徑方向的尺寸比率、齒部與芯背部之直徑方向的尺寸比率等，可因應所欲之旋轉電機的特性而任意設計。
雖然前述實施形態的轉子中，2個1組的永久磁鐵32形成有1個磁極，但本發明並不限於此。例如，可為1個永久磁鐵32形成1個磁極，亦可為3個以上的永久磁鐵32形成1個磁極。
前述實施形態中，作為旋轉電機是舉出永久磁鐵磁場型電動機為一例進行了說明，但如以下所例示地旋轉電機的構造並不限於此，可更採用以下未例示之各種周知構造。 前述實施形態中，作為旋轉電機是舉出永久磁鐵磁場型電動機為一例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，旋轉電機亦可為磁阻型電動機或電磁鐵磁場型電動機(捲線磁場型電動機)。 前述實施形態中，作為交流電動機是舉出同步電動機為一例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，旋轉電機亦可為感應電動機。 前述實施形態中，作為電動機是舉出交流電動機為一例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，旋轉電機亦可為直流電動機。 前述實施形態中，作為旋轉電機是舉出電動機為一例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，旋轉電機亦可為發電機。
亦可取代旋轉電機10，在變壓器中採用前述定子鐵芯21。此時，作為電磁鋼板，宜採用方向性電磁鋼板來取代採用無方向電磁鋼板。
另外，在不脫離本發明主旨之範圍內，可將前述實施形態之構成要素適當置換成周知構成要素，並且亦可適當組合前述變形例。
以下，利用實施例來具體說明本發明，惟本發明不受以下記載限定。
(接著劑) 速硬化型接著劑(A-1)：氰基丙烯酸酯系接著劑(製品名「Aron Alpha」，東亞合成公司製)。 熱硬化型接著劑(B-1)：環氧樹脂系接著劑(製品名「Three Bond」，三鍵公司製，環氧樹脂之Tg：130℃)。
(實施例1) 製作鋼帶，該鋼帶具有含有Si：3.0質量%、Al：0.5質量%及Mn：0.1質量%之無方向性電磁鋼板用的組成。基鐵厚度設為0.3mm。在該鋼帶塗佈含有金屬磷酸鹽與丙烯酸樹脂乳液之絕緣被膜處理液後，在300℃下進行燒附，而施以預定量之絕緣被膜。 使用圖4所示構成的製造裝置100，藉由以下程序將該鋼帶(電磁鋼板)沖裁為單板鐵芯，並依序積層而製作出定子鐵芯，前述單板鐵芯是外徑200mm、內徑134mm之環狀，並且於內徑側設置了18處長度23mm、寬度15mm之長方形的齒部。 從鋼捲C將前述鋼帶往圖4的箭頭F方向依序送出。然後，首先對該鋼帶施行藉由沖裁站110所行沖裁加工，接著對該鋼帶施行藉由沖裁站120所行沖裁加工。藉由該等沖裁加工，在鋼帶形成了圖3所示具有芯背部22與複數個齒部23之電磁鋼板40的形狀(沖裁步驟)。 接著，在第1接著劑塗佈站130藉由塗佈器131將速硬化型接著劑(A-1)點狀地塗佈於鋼帶之齒部23下表面(第1面)的預定處。接著，在第2接著劑塗佈站140藉由塗佈器141將熱硬化型接著劑(B-1)點狀地塗佈於鋼帶之芯背部22下表面(第1面)的預定處(塗佈步驟)。 接著，將朝積層站150送出之鋼帶藉由外周沖裁公模154沖裁成單板鐵芯，並且一邊加壓一邊進行了積層(積層步驟)。又，此時藉由加熱裝置151加熱至80℃來促進了接著劑的硬化。 依序重複以上的沖裁步驟、塗佈步驟及積層步驟而積層了130片單板鐵芯。在電磁鋼板40之間，由速硬化型接著劑(A-1)形成之第1接著部的平均直徑為5mm。由熱硬化型接著劑(B-1)形成之第2接著部的平均直徑則為8mm。接著面積率Q0 、QA0 、QA1 、QA2 、QB0 、QB1 、QB2 及比率P1 、P2 如表1所列示。
(實施例2~13) 將第1接著部與第2接著部的平均直徑、接著面積率Q0 、QA0 、QA1 、QA2 、QB0 、QB1 、QB2 及比率P1 、P2 製成如表1及表2所示，除此之外與實施例1同樣地進行而製作了定子鐵芯。
(比較例1) 與實施例1同樣地在齒部之第1面塗佈速硬化型接著劑(A-1)來暫時接著之後，將熱硬化型接著劑(B-1)真空浸滲而將金屬鋼板彼此整面接著，而製作了表2所示接著面積率Q0 、QA0 、QA1 、QA2 、QB0 、QB1 、QB2 及比率P1 、P2 的定子鐵芯。
(比較例2) 將所用接著劑設為僅速硬化型接著劑(A-1)，並且將接著面積率Q0 、QA0 、QA1 、QA2 、QB0 、QB1 、QB2 及比率P1 、P2 製成如表2所示，除此之外與實施例1同樣地進行而製作了定子鐵芯。
(比較例3) 將所用接著劑設為僅熱硬化型接著劑(B-1)，並且將接著面積率Q0 、QA0 、QA1 、QA2 、QB0 、QB1 、QB2 及比率P1 、P2 製成如表2所示，除此之外與實施例1同樣地進行而製作了定子鐵芯。
(評估) 針對各例之定子鐵芯進行了以下評估。結果列示於表1及表2。
＜鐵芯強度＞ 使定子鐵芯從1m的高度落下之後，計算測量所有成組之在積層方向上相鄰之電磁鋼板彼此當中，於電磁鋼板彼此之間產生了間隙的電磁鋼板彼此的組數來評估了鐵芯強度。當電磁鋼板彼此的距離比落下前更寬時，判定為該電磁鋼板彼此之間產生了間隙。電磁鋼板彼此之間產生了間隙之電磁鋼板彼此的組數越少，意味著鐵芯強度越高。 ○：電磁鋼板彼此之間產生了間隙之電磁鋼板彼此的組數小於1。亦即定子鐵芯未發生任何問題的情況。 △：電磁鋼板彼此之間產生了間隙之電磁鋼板彼此的組數為1以上且小於2。亦即在定子鐵芯產生了可目視到之間隙的情況。 ×：電磁鋼板彼此之間產生了間隙之電磁鋼板彼此的組數為2以上。亦即在定子鐵芯產生了複數處可目視到之間隙或已破裂的情況。
＜鎚擊試驗(噪音評估)＞ 將定子鐵芯的芯背部之外周端部藉由衝擊錘(impact hammer)在半徑方向上加振，以相對於其加振源在軸方向上180°之方向的齒部之前端與芯背部之中央部為測定點，進行了噪音振動的模態解析(modal analysis)。又，針對藉由衝擊錘在軸方向上將芯背部的半徑方向之中央部加振時，也以相對於其加振源在軸方向上180°之方向的齒部之前端與芯背部之中央部為測定點，進行了噪音振動的模態解析。評估是依循以下基準來進行。數值越小意為越可抑制噪音。 1：振動波峰僅檢測出1個至2個。 2：振動波峰檢測出數個。 3：依加振方向之不同，檢測出10個以上的振動波峰。 4：雖有主波峰，但檢測出10個以上的振動波峰。 5：無主波峰且檢測出10個以上的振動波峰。
＜鐵損＞ 使用具有直徑133.5mm之轉子形狀的檢測器的旋轉鐵損模擬器，來測定了定子鐵損。該旋轉鐵損模擬器為電氣學會研究會資料.RM-92-79, 1992中揭示者。 在定子鐵芯的鐵損評估中，作為評估基準的鐵芯，製作了積層片數10片的歛合固接積層鐵芯，該歛合固接積層鐵芯在芯背部形成8處接著部，並在所有齒部的中央部形成了直徑1.5mm的歛合。針對各例之定子鐵芯與歛合固接積層鐵芯，進行藉由旋轉鐵損模擬器所行測定，並按以下評估基準來評估了鐵損。 〇：相較於歛合固接積層鐵芯，磁性好20%以上。 △：相較於歛合固接積層鐵芯，磁性好10%以上且小於20%的範圍。 ×：相較於歛合固接積層鐵芯，並無觀察到磁性的提升，或者相較於歛合固接積層鐵芯，磁性提升小於10%。
＜生產性＞ 使用圖4所示製造裝置，在以150spm(於1分鐘積層之電磁鋼板的數量為150片)製作出定子鐵芯後，確認從模具取出之定子鐵芯的固接狀況，並按以下基準評估了定子。 〇：毫無問題地成功製作出積層鐵芯。 △：在處理中電磁鋼板彼此剝落、或積層變形。 ×：電磁鋼板彼此未充分固接。
[表1]
Figure 02_image001
[表2]
Figure 02_image003
產業上之可利用性 根據本發明，可提升定子用積層鐵芯的生產性、機械強度，並且可減低旋轉電機的振動及噪音，並可抑制鐵損。據此，產業上之可利用性是很大的。
10:旋轉電機 20:定子 21:定子用接著積層鐵芯 22:芯背部 23:齒部 30:轉子 31:轉子鐵芯 32:永久磁鐵 33:貫通孔 40,P:電磁鋼板 41:接著部 41a:第1接著部 41b:第2接著部 42:接著區域 43:非接著區域 50:罩殼 60:旋轉軸 100:製造裝置 110,120:沖裁站 111,121:母模 112,122:公模 130:第1接著劑塗佈站 131,141:塗佈器 140:第2接著劑塗佈站 150:積層站 151:加熱裝置 152:外周沖裁母模 153:隔熱構件 154:外周沖裁公模 155:彈簧 A-A:線段 C:鋼捲 F:箭頭 O:中心軸線
圖1是具備本發明一實施形態之定子用接著積層鐵芯之旋轉電機的截面圖。 圖2是該定子用積層鐵芯的側面圖。 圖3是圖2之A-A截面圖，且是顯示該定子用接著積層鐵芯之接著部的配置型樣例的圖。 圖4是顯示定子用接著積層鐵芯之製造裝置的概略構成的側面圖。
20:定子
21:定子用接著積層鐵芯
22:芯背部
23:齒部
40:電磁鋼板
41:接著部
41a:第1接著部
41b:第2接著部
42:接著區域
43:非接著區域
O:中心軸線

Claims (10)

  1. 一種定子用接著積層鐵芯，具備：複數個電磁鋼板，互相積層，且前述電磁鋼板之兩面被絕緣被膜所被覆；及 接著部，配置於在積層方向上相鄰之前述電磁鋼板彼此之間，並將這些電磁鋼板彼此接著， 又，將所有成組之在前述積層方向上相鄰之前述電磁鋼板彼此藉由複數個前述接著部來接著， 形成前述接著部之接著劑是速硬化型接著劑及熱硬化型接著劑， 前述接著部局部地設置於在前述積層方向上相鄰之前述電磁鋼板彼此之間。
  2. 如請求項1之定子用接著積層鐵芯，其中前述接著部包含：由前述速硬化型接著劑形成之第1接著部、及由前述熱硬化型接著劑形成之第2接著部。
  3. 如請求項2之定子用接著積層鐵芯，其中前述接著部包含：設於各個前述電磁鋼板之齒部之間的前述第1接著部、及設於芯背部之間的前述第2接著部。
  4. 如請求項2或3之定子用接著積層鐵芯，其中前述第1接著部為平均直徑3mm以上且7mm以下的點狀，前述第2接著部為平均直徑5mm以上且10mm以下的點狀；並且 於各個前述電磁鋼板之間，相對於前述接著部所成總接著面積，前述第1接著部之接著面積的比率為5%以上且50%以下，前述第2接著部之接著面積的比率為50%以上且95%以下。
  5. 如請求項2或3之定子用接著積層鐵芯，其中前述第1接著部為平均直徑3mm以上且7mm以下的點狀，前述第2接著部為平均直徑5mm以上且10mm以下的點狀；並且 於各個前述電磁鋼板之間，相對於前述接著部所成總接著面積，前述第1接著部之接著面積的比率為5%以上且小於50%，前述第2接著部之接著面積的比率為50%以上且95%以下。
  6. 如請求項1至5中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中前述速硬化型接著劑為氰基丙烯酸酯系接著劑。
  7. 如請求項1至6中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中前述熱硬化型接著劑為環氧樹脂系接著劑，該環氧樹脂系接著劑包含玻璃轉移溫度為80℃以上且150℃以下的環氧樹脂。
  8. 如請求項1至7中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中於各個前述電磁鋼板之間，前述接著部所占齒部之接著面積率QB0 為10%以上且70%以下，前述接著部所占芯背部之接著面積率QA0 為40%以上且90%以下。
  9. 一種定子用接著積層鐵芯之製造方法，是製造如請求項1之定子用接著積層鐵芯之方法，該製造方法是重複進行以下操作：在前述電磁鋼板之表面的一部分塗佈前述速硬化型接著劑與前述熱硬化型接著劑後，在別的電磁鋼板之上重疊並壓接而形成前述接著部。
  10. 一種旋轉電機，其具備如請求項1至8中任一項之定子用接著積層鐵芯。
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