TWI733277B - 定子用接著積層鐵芯及旋轉電機 - Google Patents
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Abstract
本發明之定子用接著積層鐵芯中，各電磁鋼板的化學成分以質量%計含有2.5%~3.9%的Si，各接著部的平均拉伸彈性模數為2500MPa~5000MPa，並且令前述各電磁鋼板的平均板厚以單位mm計為t1、令前述各接著部的平均厚度以單位μm計為t2、令前述各電磁鋼板的降伏強度的平均值以單位MPa計為YP，此時滿足條件A與條件B中之至少一者，前述條件A滿足下述式1、式2及式3，前述條件B滿足下述式3、式4及式5。
50×t1-12≦t2≦50×t1-6・・・(式1)
0.15≦t1≦0.27・・・(式2)
0.5≦t2≦2.5・・・(式3)
0.025×YP-12≦t2≦0.025×YP-8・・・(式4)
380≦YP≦540・・・(式5)
Description
本發明有關一種定子用接著積層鐵芯及旋轉電機。
本案是依據已於2018年12月17日於日本提出申請的特願2018-235865號主張優先權，並在此引用其內容。
截至目前，已知有一種如下述專利文獻1所記載的積層鐵芯。下述專利文獻1之課題在於：確保電磁鋼板間的接著強度及電絕緣性，並且改善積層方向的熱傳導性能。而，為了解決該課題，是採用一種將電磁鋼板積層而成之積層鐵芯，該電磁鋼板之於表面存在絕緣性被膜，並且採用以下構成：於電磁鋼板間存在至少由接著性有機物所構成之有機物層，該有機物層的平均厚度為4μm以下。前述接著性有機物是作成為在硬化反應前的流動性所需之溫度下之黏度為1.0Pa・s以下。並且，前述有機物層是以真空浸滲法來注入各電磁鋼板間。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2004-88970號公報
發明欲解決之課題
電磁鋼板與接著性有機物(以下稱為接著部)的熱膨脹係數互不相同。因此，以如上述專利文獻1之方式將各電磁鋼板彼此單純接著，然後加溫以使接著部硬化時，接著部會熱收縮而在電磁鋼板施加壓縮應力或拉伸應力。因該等應力施加於電磁鋼板，而有作為積層鐵芯的磁特性降低之虞。該磁特性降低的情形在電磁鋼板薄且接著部厚時越容易明顯地顯現。
另一方面，當是常溫硬化型的接著劑時，在硬化時也會收縮。因此，不論是熱硬化型及常溫硬化型，皆恐會因硬化時之收縮而招致磁特性降低。
本發明是有鑑於上述情況而作成者，其課題在於提供一種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，前述定子用接著積層鐵芯可抑制因接著劑之硬化時收縮所致之磁特性降低。
用以解決課題之手段
為解決前述課題，本發明採用以下手段。
(1)本發明一態樣之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被覆；及接著部，在積層方向上相鄰之前述各電磁鋼板彼此之間配置成複數個點狀，並將前述各電磁鋼板彼此接著；前述各電磁鋼板的化學成分以質量%計含有2.5%~3.9%的Si；前述各接著部的平均拉伸彈性模數為2500MPa~5000MPa；並且令前述各電磁鋼板的平均板厚以單位mm計為t1、令前述各接著部的平均厚度以單位μm計為t2、令前述各電磁鋼板的降伏強度的平均值以單位MPa計為YP，此時滿足條件A與條件B中之至少一者，前述條件A滿足下述式1、式2及式3，前述條件B滿足下述式3、式4及式5。
50×t1-12≦t2≦50×t1-6・・・(式1)
0.15≦t1≦0.27・・・(式2)
0.5≦t2≦2.5・・・(式3)
0.025×YP-12≦t2≦0.025×YP-8・・・(式4)
380≦YP≦540・・・(式5)
在此，構成前述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。其等之中，前述絕緣被膜為(1)無機化合物時或(3)無機化合物及有機樹脂之混合物時，明顯可抑制因接著劑之硬化時收縮所致之磁特性降低。
(2)在如上述(1)之態樣中亦可採用以下構成：僅滿足前述條件A、或滿足前述條件A及前述條件B兩者；前述平均板厚t1為0.20mm~0.25mm；並且前述平均厚度t2為1.0μm~2.0μm。
(3)在如上述(1)之態樣中亦可採用以下構成：僅滿足前述條件B、或滿足前述條件A及前述條件B兩者；前述平均厚度t2為1.0μm~2.0μm；並且前述降伏強度的平均值YP為450MPa~500MPa。
(4)在如上述(1)~(3)中任一項之態樣中，前述各接著部亦可包含丙烯酸系及環氧系中之至少一種油面接著劑作為油成分。
(5)在如上述(1)~(3)中任一項之態樣中，前述各接著部亦可為由含彈性體之丙烯酸系接著劑所構成之含SGA之常溫硬化型丙烯酸系接著劑。
(6)本發明一態樣之旋轉電機具備如上述(1)~(5)中任一項之定子用接著積層鐵芯。
發明效果
根據本發明上述各態樣，可提供一種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，前述定子用接著積層鐵芯可抑制因接著劑之硬化時收縮所致之磁特性降低。
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(core back)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。例如定子鐵芯21是如圖2所示地藉由在積層方向上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，如以下以質量%單位所示地含有2.5%~3.9%的Si。除Si以外並無特別限定，於下述明白顯示本實施形態之良好範圍。藉由將化學組成設為該範圍，可將各電磁鋼板40的降伏強度的平均值YP設定為380MPa以上且540MPa以下。
Si：2.5%~3.9%
Al：0.001%~3.0%
Mn：0.05%~5.0%
剩餘部分：Fe及不純物
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。此時的方向性電磁鋼板可採用JISC2553：2012的方向性電鋼帶。
為了改善電磁鋼板40的加工性及定子鐵芯21(以下有時僅稱為「積層鐵芯」)的鐵損，電磁鋼板40的兩面被覆有絕緣被膜。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。其等之中，前述絕緣被膜為(1)無機化合物時或(3)無機化合物及有機樹脂之混合物時，明顯可抑制因各接著部之硬化時收縮所致之磁特性降低。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。有機樹脂可列舉：環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸苯乙烯系樹脂、聚酯系樹脂、聚矽氧系樹脂及氟系樹脂等。
為了確保在互相積層之電磁鋼板40間的絕緣性能，絕緣被膜的平均厚度(電磁鋼板40每單面的平均厚度)的上限值宜設為1.5μm，較佳是設為1.2μm。
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，在積層鐵芯中電磁鋼板40所占比率會降低，而作為積層鐵芯之性能會降低。因此，絕緣被膜在可確保絕緣性能的範圍內越薄越好。絕緣被膜的平均厚度(電磁鋼板40每單面的厚度)的下限值宜設為0.3μm，較佳是設為0.5μm。作為絕緣被膜的平均厚度，在上述之上下限範圍內可採用例如0.8μm。
絕緣被膜的平均厚度是積層鐵芯整體的平均值。絕緣被膜的厚度被精心製作成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上幾乎不變。因此，絕緣被膜的平均厚度可用在積層鐵芯之上端位置測定到之數值來作為該值。又，亦可取代形成有絕緣被膜的電磁鋼板40，而使用沒有形成絕緣被膜的電磁鋼板。
考慮到後述接著部41之硬化時收縮對各電磁鋼板40的磁特性造成的影響等及其他要因，各電磁鋼板40的平均厚度t1宜採用0.15mm以上且0.27mm以下，然就算在此範圍外，本發明依然有效。
各電磁鋼板40的平均厚度t1若變薄至小於0.15mm，則變得容易在各電磁鋼板40產生因接著部41硬化時的收縮所致之壓縮應力或拉伸張應力，結果恐會使得各電磁鋼板40的磁特性劣化。另一方面，各電磁鋼板40的平均厚度t1若大於0.27mm，鐵損的絕對值增大而恐會變得難以獲得效果。另外，電磁鋼板40的厚度也包含絕緣被膜的厚度。
各電磁鋼板40的平均厚度t1是積層鐵芯整體的平均值。各電磁鋼板40的厚度被精心製作成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上幾乎不變。因此，各電磁鋼板40的平均厚度t1可用在積層鐵芯之上端位置測定到之數值來作為該值。
如圖3所示，形成定子鐵芯21之複數個電磁鋼板40是隔著複數個配置成點狀的接著部41而積層。接著部41各是未被切斷而硬化的接著劑。對於接著部41，可使用例如聚合鍵結之熱硬化型的接著劑等。作為用以形成接著部41之接著劑，可使用油面接著劑，該油面接著劑包含(1)丙烯酸系樹脂、(2)環氧系樹脂及(3)丙烯酸系樹脂及環氧系樹脂。從而，接著部41包含丙烯酸系及環氧系中之至少一種油面接著劑作為油成分。
作為用以形成接著部41之接著劑，除了熱硬化型的接著劑以外，亦可使用自由基聚合型之接著劑等，從生產性的觀點來看，較理想的是使用常溫硬化型之接著劑。常溫硬化型之接著劑會在20℃~30℃下硬化。常溫硬化型之接著劑宜為丙烯酸系接著劑。代表性之丙烯酸系接著劑有SGA(第二代丙烯酸系接著劑；Second Generation Acrylic Adhesive)等。在不損及本發明效果之範圍內，使用厭氧性接著劑、瞬間接著劑、含彈性體之丙烯酸系接著劑皆可。
又，此處所謂的接著劑是指硬化前的狀態，接著劑硬化後是成為接著部41。
接著部41在常溫(20℃~30℃)下的平均拉伸彈性模數設為2500MPa~5000MPa的範圍內。接著部41的平均拉伸彈性模數若小於2500MPa，會產生積層鐵芯的剛性降低之不良情形。因此，接著部41的平均拉伸彈性模數的下限值設為2500MPa，較佳是設為3000MPa。反之，接著部41的平均拉伸彈性模數若大於5000MPa，對電磁鋼板40賦予的應力應變變大而會發生鐵芯磁性劣化之不良情形。因此，接著部41的平均拉伸彈性模數的上限值設為5000MPa，較佳是設為4500MPa。各接著部41的平均拉伸彈性模數，可藉由變更在積層站140之接著時施加的加熱加壓條件及硬化劑種類的一者或兩者來進行調整。
又，平均拉伸彈性模數是藉由共振法來測定。具體而言，是依據JIS R 1602：1995來測定拉伸彈性模數。
更具體而言，首先製作測定用的試樣(未圖示)。此試樣是藉由於2片電磁鋼板40之間以測定對象之接著劑來接著，並使其硬化來形成接著部41而獲得。此硬化在接著劑為熱硬化型的情況下，是藉由以實際作業上的加熱加壓條件來加熱加壓而進行。另一方面，在接著劑為常溫硬化型的情況下，是藉由在常溫下加壓而進行。
然後，以共振法測定該此試樣的拉伸彈性模數。如上述，藉由共振法所進行之拉伸彈性模數的測定方法是根據JIS R 1602：1995來進行。然後，藉由計算將電磁鋼板40本身的影響部分從試樣的拉伸彈性模數(測定值)除去，從而可求出接著部41單體的拉伸彈性模數。
以上述方式從試樣求得的拉伸彈性模數會等於積層鐵芯整體之平均值，因此將該數值視為平均拉伸彈性模數。組成是設定成使平均拉伸彈性模數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，平均拉伸彈性模數亦可用位於積層鐵芯之上端位置之硬化後的接著部41來作為該值。
作為複數個電磁鋼板40之間的接著方法，可採用以下方法：在電磁鋼板40之下表面(其中一面)將接著劑塗佈成點狀後加以疊合，然後進行加熱及壓接之任一者或兩者使其硬化而形成接著部41，藉此來接著。另外，加熱手段可為例如在高溫槽或電爐內加熱定子鐵芯21的手段、或對定子鐵芯21直接通電來加熱的方法等任何手段。另一方面，當使用常溫硬化型之接著劑時，不進行加熱而僅藉由壓接來接著。
於圖3顯示接著部41之形成型樣的一例。各接著部41是形成為構成圓形的複數個點狀。更具體而言，在芯背部22中是在其圓周方向上隔著等角度間隔，形成為平均直徑12mm的點狀。並且，在各齒部23的前端位置中，接著部41也以平均直徑而言形成為8mm的點狀。此處所示之平均直徑為一例，可從2mm~20mm的範圍內適當選定。又，圖3之形成型樣為一例，各接著部41的數量及配置可因應需要而適當變更。另外，各接著部41的形狀並不僅限於圓形，視需要亦可為矩形或其他多角形。
接著部41的平均厚度t2設為0.5μm以上且2.5μm以下。若接著部41的平均厚度t2小於0.5μm，便無法確保充分的接著力。因此，接著部41的平均厚度t2的下限值設為0.5μm，較佳是設為0.8μm。相反地，若接著部41的平均厚度t2變厚到大於2.5μm，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t2的上限值設為2.5μm，較佳是設為2.0μm。
接著部41的平均厚度t2是積層鐵芯整體的平均值。接著部41的平均厚度t2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上幾乎不變。因此，接著部41的平均厚度t2，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。
另外，接著部41的平均厚度可例如改變接著劑的塗佈量來調整。
此外，在該定子用接著積層鐵芯中，令各電磁鋼板40的平均板厚以單位mm計為t1、令各接著部41的平均厚度以單位μm計為t2、令各電磁鋼板40的降伏強度的平均值以單位MPa計為YP，此時滿足條件A與條件B中之至少一者，前述條件A滿足下述式1、式2及式3，前述條件B滿足下述式3、式4及式5。
50×t1-12≦t2≦50×t1-6・・・(式1)
0.15≦t1≦0.27・・・(式2)
0.5≦t2≦2.5・・・(式3)
0.025×YP-12≦t2≦0.025×YP-8・・・(式4)
380≦YP≦540・・・(式5)
若就上述式1進行論述，則接著部41的平均厚度t2變得較50×t1-12更薄時，鋼板彼此的接著強度降低。另一方面，接著部41的平均厚度t2變得較50×t1-6更厚時，因接著劑在硬化時的收縮所致電磁鋼板40的應變量會大幅增加。根據以上，接著部41的平均厚度t2設為式1的範圍內。
接著，若就上述式4進行論述，則接著部41的平均厚度t2變得較0.025×YP-12更薄時，無法維持定子鐵芯21的機械強度。另一方面，接著部41的平均厚度t2變得較0.025×YP-8更厚時，因接著劑在硬化時的收縮而對積層鐵芯賦予的應力變大，從而鐵芯磁性劣化。根據以上，接著部41的平均厚度t2設為式4的範圍內。
除以上規定外，較佳的是：在僅滿足前述條件A或滿足前述條件A及前述條件B兩者的情況下，平均板厚t1為0.20mm~0.25mm，並且平均厚度t2為1.0μm~2.0μm。
又，較佳的是：在僅滿足前述條件B或滿足前述條件A及前述條件B兩者的情況下，前述平均厚度t2為1.0μm~2.0μm，並且前述降伏強度的平均值YP為450MPa~500MPa。
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圖1所示的歛合件42(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。
實施例
使用圖4所示製造裝置100，改變各種製造條件並且製造出上述定子鐵芯21。
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，並且將接著劑塗佈於電磁鋼板40之下表面，將沖裁後之電磁鋼板40積層並一邊升溫一邊加壓接著，而形成各接著部41。
如圖4所示地，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、及鄰接配置於較該沖裁站120又更在下游側的接著劑塗佈站130。
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。
接著劑塗佈站130具備塗佈器131，該塗佈器131具備因應接著劑之塗佈型樣而配置之複數支注射器。
製造裝置100在較接著劑塗佈站130更下游的位置具備積層站140。該積層站140具備：加熱裝置141、外周沖裁母模142、隔熱構件143、外周沖裁公模144及彈簧145。
加熱裝置141、外周沖裁母模142及隔熱構件143配置於電磁鋼板P之下方。另一方面，外周沖裁公模144及彈簧145配置於電磁鋼板P之上方。又，符號21表示定子鐵芯。
在具有以上說明之構成的製造裝置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。在下一步驟之接著劑塗佈站130中，從塗佈器131之前述各注射器供給之接著劑被塗佈成點狀。
最後，電磁鋼板P會被送出到積層站140，藉由外周沖裁公模144沖裁並且精確度良好地積層。在該積層時，電磁鋼板40會因彈簧145而受到一定的加壓力。藉由依序重複如以上說明之沖裁步驟、接著劑塗佈步驟及積層步驟，便可堆疊預定片數之電磁鋼板40。此外，以如上述方式堆疊電磁鋼板40而形成的積層鐵芯是藉由加熱裝置141加熱至例如200℃的溫度。藉由該加熱，接著劑硬化而形成接著部41。
藉由以上各步驟，定子鐵芯21便完成。
使用以上說明之製造裝置100，製造出表1A及表1B的No.1~No.31所示定子鐵芯21。用於製造各定子鐵芯21的電磁鋼板40的化學成分統一於以下。又，各成分值皆以質量%顯示。並且，亦於表1A列示各電磁鋼板40的降伏強度的平均值YP。
Si：3.1%
Al：0.7%
Mn：0.3%
剩餘部分：Fe及不純物
[表1A]
[表1B]
具體而言，製成複數條具有上述化學成分的鋼帶(鋼捲C)。各鋼帶的基鐵板厚設為0.15mm、0.20mm、0.23mm、0.25mm、0.27mm及0.30mm之6種。在該等鋼帶各自塗佈含有磷酸金屬鹽及丙烯酸樹脂乳液的絕緣被膜處理液，在300℃下進行燒附而形成了以單面計0.8μm的絕緣被膜。
利用上述製造裝置100將各鋼帶藉由沖裁來形成單板鐵芯(電磁鋼板40)，該單板鐵芯(電磁鋼板40)具有外徑300mm及內徑240mm之環狀，並且於內徑側設置了18處長度30mm且寬度15mm的長方形齒部23。
接著，一邊將沖裁後的單板鐵芯依序進給，一邊於圖3所示各位置將接著劑塗佈成點狀，然後加以積層，並且一邊以預定壓力來加壓一邊加熱使其硬化，而形成了各接著部41。藉由對130片單板鐵芯重複進行同樣的作業，而製造出積層鐵芯(定子鐵芯21)。
關於根據以上說明的方法製造出的積層鐵芯，在包含其軸線的截面中切割。然後，關於絕緣被膜，求出其平均厚度。並且，就接著部41，求出其平均厚度t2(μm)及硬化後的平均拉伸彈性模數。平均拉伸彈性模數是以上述方法求算。另外，各接著部41的外徑平均為5mm。單板鐵芯的降伏強度的平均值YP之求算方式是使用了依據JIS Z 2241之方法。
然後，對上述式1及式4代入平均厚度t1(mm)、平均厚度t2(μm)及降伏強度的平均值YP(MPa)，並判定是否滿足各式。亦將其結果列示於表1A。又，平均厚度t1(mm)及平均厚度t2(μm)之測定設成如上述之規定。
此外，亦評估了作為積層鐵芯的機械強度。機械強度的評估是按以下來評估：對積層鐵芯的積層部(互相鄰接的一對電磁鋼板40之間)，一邊壓抵寬度20mm、前端角度10°且0.15mmR的刃口並且一邊增加其荷重，而以破裂時的荷重大小來評估。該荷重越高越好，將4MPa以上者判斷為良好或優良。關於表1B之的機械強度，「優良」是顯示成功確保了高機械強度，「良好」是顯示確保了所需的充分機械強度，「不佳」是顯示不足所需最低限度的機械強度。
並且還評估了積層鐵芯的磁特性。在評估磁特性時，電磁鋼板40的積層片數設為20片，在以絕緣紙包覆積層鐵芯後進行捲線，然後以頻率50Hz、磁通密度1.5特士拉(tesla)測定了鐵芯鐵損(表1B之W15/50)。在此，在評估磁特性時電磁鋼板40的積層片數，由於可獲得與130片的情況幾乎相同的結果，故設為20片。
鐵芯鐵損(表1B之W15/50)越低越好，將2.50以下者判斷為良好或優良。關於表1B之磁特性，「優良」是顯示成功確保了非常高的高磁特性，「良好」是顯示確保了所需的充分磁特性，「不佳」則顯示較所需最低限度的磁特性更低。
另外，將表1A所示結果彙整成電磁鋼板40的平均板厚t1與接著部41的平均厚度t2之關係，並將所彙整出之關係的圖表顯示於圖5。同樣地，將表1A所示結果彙整成電磁鋼板40的降伏強度的平均值YP與接著部41的平均厚度t2之關係，並將所彙整出之關係的圖表顯示於圖6。
如表1A及表1B所示，No.1所示比較例不滿足式1及式4，故磁特性降低。
又，No.4所示比較例中，接著部的單位強度過高，故對電磁鋼板賦予的應力過高而磁特性降低。
又，No.5所示比較例中，接著部的平均厚度t2過薄，無法確保充分的接著力。
又，No.9所示比較例中，相對於電磁鋼板之較薄的平均板厚t1，接著部的平均厚度t2變得太厚。結果，在電磁鋼板產生應變，磁特性變低。
又，No.10所示比較例中，接著部的單位強度過高，故對電磁鋼板賦予的應力過高而磁特性降低。
又，No.11所示比較例中，接著部的平均厚度t2過薄，無法確保充分的接著力。
又，No.14所示比較例中，接著部的平均厚度t2太厚，在積層鐵芯中電磁鋼板所占比率降低而作為積層鐵芯的磁特性降低。
又，No.15所示比較例中，接著部的單位強度過高，故對電磁鋼板賦予的應力過高而磁特性降低。
又，No.16所示比較例中，接著部的平均厚度t2過薄，無法確保充分的接著力。
又，No.20所示比較例中，接著部的平均厚度t2過厚，在積層鐵芯中電磁鋼板所占比率降低而作為積層鐵芯的磁性能降低。
又，No.21所示比較例中，接著部過於柔軟而機械強度降低。
又，No.22所示比較例不滿足式1及式4，故機械強度降低。
又，No.25所示比較例中，接著部的平均厚度t2太厚且在電磁鋼板產生應變，影響了磁特性。
又，No.26所示比較例中，接著部過於柔軟且在電磁鋼板產生應變，機械強度與磁特性兩者皆降低。
又，No.27~29所示比較例中，電磁鋼板的平均板厚t1太厚，故相對地接著部的強度降低，作為積層鐵芯的機械強度降低。
另一方面，在發明例之No.2、3、6~8、12、13、17~19、23、24、30及31中確認到：關於作為積層鐵芯的機械強度及磁特性兩者，可確保所欲性能。該等發明例當中，No.2、3、6~8、12、13、17~19、23及24滿足條件A及條件B兩者，因此較僅滿足條件A及條件B之一者的No.30及31獲得了更好的結果。
以上，已說明了本發明一實施形態及實施例。惟，本發明之技術範圍並不限於僅前述實施形態及實施例，在不脫離本發明主旨之範圍內可加入各種變更。
例如，定子鐵芯21的形狀並非僅限定於上述實施形態中所示形態。具體而言，定子鐵芯21之外徑及內徑的尺寸、積層厚度、槽數、齒部23之圓周方向與直徑方向的尺寸比率、齒部23與芯背部22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30中，2個1組的永久磁鐵32形成有1個磁極，但本發明並非僅限於此形態。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。
上述實施形態中，作為旋轉電機10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10的構造並非僅限於此，可更採用以下未例示之各種周知構造。
上述實施形態中，作為旋轉電機10是舉出永久磁鐵磁場型電動機為一例進行了說明，但本發明並非僅限於此。例如，旋轉電機10亦可為磁阻型電動機或電磁鐵磁場型電動機(磁場繞組型電動機)。
上述實施形態中，作為交流電動機是舉出同步電動機為一例進行了說明，但本發明不限於此。例如，旋轉電機10亦可為感應電動機。
上述實施形態中，作為旋轉電機10是舉出交流電動機為一例進行了說明，但本發明不限於此。例如，旋轉電機10亦可為直流電動機。
上述實施形態中，作為旋轉電機10是舉出電動機為一例進行了說明，但本發明不限於此。例如，旋轉電機10亦可為發電機。
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。
產業上之可利用性
根據本發明，可提供一種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，前述定子用接著積層鐵芯可抑制因接著劑之硬化時收縮所致之磁特性降低。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
42:歛合件
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:接著劑塗佈站
131:塗佈器
140:積層站
141:加熱裝置
142:外周沖裁母模
143:隔熱構件
144:外周沖裁公模
145: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中之接著部的形成型樣例的圖。
圖4是為了製造定子用接著積層鐵芯之實施例所使用的製造裝置的側面圖。
圖5是顯示該實施例之電磁鋼板的平均板厚t1與接著部的平均厚度t2之關係的圖表。
圖6是顯示該實施例之電磁鋼板的降伏強度的平均值YP與接著部的平均厚度t2之關係的圖表。
Claims (6)
- 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被覆；及接著部，在積層方向上相鄰之前述各電磁鋼板彼此之間配置成複數個點狀，並將前述各電磁鋼板彼此接著；前述各電磁鋼板的化學成分以質量%計含有2.5%~3.9%的Si；前述各接著部的平均拉伸彈性模數為2500MPa~5000MPa；並且令前述各電磁鋼板的平均板厚以單位mm計為t1、令前述各接著部的平均厚度以單位μm計為t2、令前述各電磁鋼板的降伏強度的平均值以單位MPa計為YP，此時滿足下述式1、式2、式3、式4及式5之全部；50×t1-12≦t2≦50×t1-6‧‧‧(式1) 0.15≦t1≦0.27‧‧‧(式2) 0.5≦t2≦2.5‧‧‧(式3) 0.025×YP-12≦t2≦0.025×YP-8‧‧‧(式4) 380≦YP≦540‧‧‧(式5)。
- 如請求項1之定子用接著積層鐵芯，前述平均板厚t1為0.20mm~0.25mm；並且前述平均厚度t2為1.0μm~2.0μm。
- 如請求項1之定子用接著積層鐵芯，前述平均厚度t2為1.0μm~2.0μm；並且前述降伏強度的平均值YP為450MPa~500MPa。
- 如請求項1至3中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中前述各接著部包含丙烯酸系及環氧系中之至少一種油面接著劑作為油成分。
- 如請求項1至3中任一項之定子用接著積層鐵芯，其中前述各接著部為由含彈性體之丙烯酸系接著劑所構成之含SGA之常溫硬化型丙烯酸系接著劑。
- 一種旋轉電機，其特徵在於：具備如請求項1至5中任一項之定子用接著積層鐵芯。
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