WO2024053732A1 - 積層コア及び積層コアの製造方法 - Google Patents

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WO2024053732A1
WO2024053732A1 PCT/JP2023/032859 JP2023032859W WO2024053732A1 WO 2024053732 A1 WO2024053732 A1 WO 2024053732A1 JP 2023032859 W JP2023032859 W JP 2023032859W WO 2024053732 A1 WO2024053732 A1 WO 2024053732A1
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laminated core
electromagnetic steel
temperature
adhesive
mold
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PCT/JP2023/032859
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高志 荒牧
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日本製鉄株式会社
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/245Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/02Cores, Yokes, or armatures made from sheets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies

Definitions

  • the present invention relates to a laminated core and a method for manufacturing a laminated core.
  • Techniques for manufacturing laminated cores using adhesive include a method in which an adhesive is applied to a magnetic steel sheet and then punched out, and a method in which a magnetic steel sheet is punched out and an adhesive is applied to the magnetic steel sheet.
  • the assembly process of laminating the adhesive-coated electrical steel sheets is performed either inside the mold or outside the mold. Regarding these techniques, there are the following prior documents.
  • the technique of laminating adhesive-coated electrical steel sheets outside of a mold involves applying high pressure to a plurality of electrical steel sheets while the plurality of electrical steel sheets are housed inside a dedicated jig. Adjacent electromagnetic steel plates are bonded together by heating a laminate that has been temporarily fixed and taken out from a special jig, or a laminate that has been fixed using a special jig, at a high temperature.
  • the method for producing a laminate outside a mold involves fixing and taking out steps using a special jig, and therefore automation is difficult, which is a factor in reducing productivity.
  • Patent Document 1 The technology of laminating adhesive-coated electrical steel sheets in a mold (see Patent Document 1 or Patent Document 2) is relatively easy to automate because it does not involve the process of taking out the laminate, unlike the technology of laminating them outside the mold. and has excellent productivity.
  • Patent Document 2 After forming a laminate by adhesion using high-temperature heating, when transporting it to the next process, if it is not rapidly cooled, it takes a long time of about 3 to 4 hours for the temperature of the laminate to drop to a temperature that can be transported. .
  • a large-scale cooling mechanism for rapid cooling is required depending on the size of the stack, and the entire manufacturing apparatus including the cooling mechanism becomes larger.
  • the method of manufacturing a laminate in a mold requires time to manufacture or the manufacturing equipment becomes large-sized, so it is difficult to scale up the production, and this is a factor in reducing productivity.
  • the present application provides a laminated core and a method for manufacturing the laminated core that can be manufactured with high production efficiency based on the problems of the above-mentioned known techniques.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • the laminated core according to one aspect of the present invention has magnetic steel plates and adhesive insulating coatings alternately laminated, and the laminated core is measured at 25° C. after the adhesive insulating coating has completely reacted.
  • the tensile adhesive strength in the direction is 20 MPa or more.
  • the uppermost electromagnetic steel sheet may have a convex portion protruding in the lamination direction.
  • a method for manufacturing a laminated core according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing a laminated core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, the method comprising laminating a magnetic steel strip coated with an adhesive insulating film.
  • a punching step of punching to form the electromagnetic steel sheet a housing step of stacking and housing the electromagnetic steel sheets in a mold after the punching step;
  • a low-pressure adhesion step in which the adjacent electromagnetic steel plates are heated to a surface temperature of 60° C. or more and 200° C. or less while being pressurized to form a laminated core, and after the low-pressure adhesion step, the laminated core is bonded to the mold. and a step of taking out the material from inside.
  • the low pressure bonding step involves raising the temperature to a temperature of 100°C or more and 160°C or less at a temperature increase rate of 0.5°C/s or more and 10.0°C/s or less, and It may include an adhesion promoting step of holding for a holding time of 20 seconds or more and 120 seconds or less.
  • the method may include a reheating step of heating the laminated core to 160° C. or more and 250° C. or less after the taking out step.
  • the electromagnetic steel sheet in the mold may be pressurized at 0.1 MPa or more in the low pressure bonding step.
  • the present invention it is possible to provide a laminated core and a method for manufacturing the laminated core that can be manufactured with high production efficiency.
  • FIG. 3 is a perspective view of a laminated core.
  • FIG. 3 is a plan view of a laminated core. 3 is a sectional view taken along arrow A in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a table showing the relationship between test specimens, test conditions, and test results in a tensile adhesion test.
  • a manufacturing technique in which adhesive coated electrical steel sheets are laminated in a mold is suitable.
  • Manufacturing technology in which adhesive-coated electrical steel sheets are laminated in a mold involves a process of heating the laminate (laminated core) at high temperature and a cooling process, which poses the problem of increasing the size of manufacturing equipment.
  • the reason for heating the laminate at a high temperature is to obtain the necessary strength using a thermosetting adhesive.
  • the glass transition point Tg temperature at which it hardens from a flexible state
  • the adhesive was designed to accelerate the curing reaction of the adhesive and finish curing (desired strength development) at an early stage.
  • transportation and storage of the manufactured laminate accelerates the curing reaction of the adhesive, resulting in unintended bonding between materials called blocking.
  • adhesion would occur. Therefore, in conventional laminate manufacturing techniques, temperature control, flat volume control, etc. must be carried out, which ultimately becomes an obstacle to improving production efficiency.
  • the tensile adhesive strength in the lamination direction (hereinafter, the tensile adhesive strength in the lamination direction may be referred to as lamination direction tensile strength) and the relationship between the temperature of the adhesive, the progress of the reaction, and the strength were investigated.
  • the lamination direction tensile strength is an evaluation index uniquely defined by this application, and is the lamination direction (perpendicular to the adhesive surface of the laminate) of a laminate made of multiple plates fixed with adhesive. This is the adhesive strength of the entire body.
  • the tensile strength in the lamination direction is defined as the load at which the laminated body breaks when a tensile load is applied to the laminated body in the lamination direction. This is the value divided by the adhesion area on one plate surface of the plates that make up the body.
  • strengths measured by conventional methods include tensile adhesive strength according to JIS K 6849:1994 and tensile shear adhesive strength according to JIS K 6850:1999, but these are the adhesive strengths of the adhesive alone. .
  • the tensile shear adhesive strength is the adhesive strength when applying shear stress parallel to the adhesive surface.
  • the tensile strength in the lamination direction required for a laminate used in a motor used at high rotation speeds is high, and it is generally It is higher than 0.5 MPa, which is the bonding strength of a typical laminate, and is about 1 MPa. 2) As the temperature increases, the adhesive progresses and hardens in the following order: from a soft state (1), through a reaction accelerated state (2), to a completed reaction state (3) (adhesive curing mechanism) ).
  • the strength at the end of the reaction is 20 MPa or more, which is about 20 times the tensile strength in the laminating direction of 1 MPa, which is required for general motor laminates. It has been found that by using an adhesive, sufficient strength can be ensured in the reaction accelerated state (2) without waiting for the reaction completion state (3).
  • FIG. 1 is a perspective view of the laminated core 10.
  • FIG. 2 is a plan view of the laminated core 10.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along arrow A in FIG.
  • the laminated core 10 is formed by alternately laminating electromagnetic steel plates 1 and adhesive insulating coatings 2 in a lamination direction D.
  • the lamination direction tensile strength in the lamination direction D when measured under the condition of 25° C. is 20 MPa or more.
  • this lamination direction tensile strength is more preferably 40 MPa or more.
  • complete reaction means that the curing rate is 100%, and means that no peaks due to heat generation occur in the DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC). To tell.
  • the tensile strength in the lamination direction is calculated by calculating the load at which the laminated body breaks when a tensile load is applied to the laminated body in the lamination direction. This is the value divided by the adhesion area on one plate surface of the plates that make up the body. For example, a test piece with a uniform cross section cut out from the laminated core 10 as shown by the broken line in FIG. This is the value obtained by applying a tensile load to a test specimen in the lamination direction D using a tensile testing machine, and dividing the maximum tensile load until failure by the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the lamination direction D of the specimen. It's fine. As shown in FIG.
  • the test specimen is a laminate in which an electromagnetic steel sheet 1 and an adhesive insulating coating 2 are laminated.
  • the electromagnetic steel sheets constituting the test specimen were fully bonded with an adhesive insulating coating.
  • breakage refers to the breakage of at least one adhesive insulation coating among the adhesive insulation coatings formed between the respective plates constituting the laminate.
  • a tensile tester capable of subjecting a No. 5 test piece described in JIZ Z 2241:2022 to a tensile test is used.
  • a fully automatic tensile tester with a tester capacity of 100 kN is used.
  • the dimensions of the test specimen are not limited to the above, and the test specimen may be one cut out from the laminated core 10 so as to include two or more layers of the adhesive insulating film 2 (three or more layers of the electromagnetic steel sheet 1 as the adherend).
  • the stacking direction of the test specimen and the cutting position in a plane perpendicular to the stacking direction are not particularly limited.
  • the test specimen is cut out from the laminated core 10 so that the test specimen does not include the convex portion 3.
  • the adhesive strength (for example, 1 MPa) required for the laminated core 10 for a motor as a product can be achieved. Therefore, a high-strength laminated core 10 can be manufactured without further heating after bonding the electromagnetic steel plates 1 to form a laminated body (laminated core). Therefore, the laminated core 10 can be taken out from the manufacturing apparatus in a low-temperature state, and the mechanism for high-temperature heating and cooling in the manufacturing apparatus can be simplified, so that the manufacturing apparatus for the laminated core 10 can be made compact. Therefore, it is possible to provide the laminated core 10 and the method for manufacturing the laminated core 10 that can be manufactured with high production efficiency.
  • the electromagnetic steel sheet 1 is, for example, an electromagnetic steel sheet 1 suitable for a high-efficiency motor.
  • the electromagnetic steel sheet 1 is, for example, a non-oriented electromagnetic steel sheet (for example, , proprietary standard 25HX1300).
  • the adhesive insulating coating 2 may be an adhesive coated on the electromagnetic steel sheet 1 in advance before the punching process described below.
  • the adhesive insulating coating 2 may be coated on the surface of the electrical steel sheet with a coating thickness of 3 ⁇ m, for example.
  • the adhesive insulating coating 2 may be an adhesive resin containing a thermosetting resin as shown below. By adjusting the blending ratio of the thermosetting resin, organic components other than the thermosetting resin, inorganic components, etc. shown below, the tensile strength in the lamination direction when measured at 25°C after complete reaction is 20 MPa or more. shall be.
  • thermosetting resins include crosslinked resins such as epoxy resins, thermosetting acrylic resins, urethane resins, unsaturated polyester resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, and thermosetting polyimide resins. In the present invention, these resins can be used alone or in combination of two or more.
  • Epoxy resin is a resin containing two or more epoxy groups, and is a resin that is cured by crosslinking the two or more epoxy groups present in the resin with a suitable curing agent to make it three-dimensional.
  • resins containing epoxy groups include epoxy resins such as bisphenol type (bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol AD type), naphthalene type, or cardo skeleton.
  • thermosetting acrylic resin includes an acrylic ester or a methacrylic ester, and an acrylic monomer having a reactive functional group such as a hydroxyl group, an amino group, N-methylol, N-alkoxymethyl carboxide, an allyl group, or an epoxy group.
  • a reactive functional group such as a hydroxyl group, an amino group, N-methylol, N-alkoxymethyl carboxide, an allyl group, or an epoxy group.
  • examples include copolymers of Specifically, methyl acrylate or methacrylate and reactive functionalities such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, N-methylolacrylamide, N-(methoxymethyl)acrylamide, allyl methacrylate, acrylic glycidyl ether, and glycidyl methacrylate.
  • Thermosetting acrylic resins are crosslinked by utilizing the self-reactivity of the reactive functional groups, or crosslinked
  • urethane resin examples include resins made of a polyfunctional isocyanate compound and a residue of a hydroxyl group-containing compound. Specifically, aromatic polyisocyanates such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane isocyanate, or polymethylene polyphenylene polyisocyanate, aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate or xylene isocyanate, or mixtures thereof, polyether polyols, polyester polyols, Examples include resins made of residues of hydroxyl group-containing compounds such as polyacrylate polyols and polycarbonate polyols.
  • the urethane resin is crosslinked and cured by reaction with a curing agent such as an isocyanate curing agent or a polyol curing agent.
  • unsaturated polyester resins include compounds in which unsaturated dibasic acids such as maleic anhydride, fumaric acid, or itaconic acid, or a portion thereof are replaced with saturated dibasic acids such as phthalic anhydride, isophthalic acid, and terephthalic acid; Examples include dehydrated condensates with dihydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, or propylene glycol, or compounds in which a portion thereof is replaced with a polyhydric alcohol such as glycerin or pentaerythster.
  • the unsaturated polyester resin is crosslinked and cured by reaction with a curing agent such as an isocyanate curing agent.
  • phenolic resin examples include resins containing two or more phenols (phenol, cresol, etc.). For example, resins consisting of residues of phenols and formaldehydes or aldehydes can be mentioned.
  • phenol resin examples include phenol novolak resin, cresol novolac resin, cresol naphthol formaldehyde polycondensate, and triphenylmethane type polyfunctional phenyl resin.
  • examples of the phenol resin examples include phenol aralkyl resin.
  • melamine resins examples include alkyl etherified melamine resins and substituted products thereof.
  • urea resin examples include ethylene urea resin.
  • thermosetting polyimide resins include resins made of residues of polycarboxylic dianhydride and diamine compounds. Specific examples include thermosetting polyimide resins such as maleimide polymers, bismaleimide polymers, aminobismaleimide polymers, and bismaleimide triazine polymers. These resins are also cured by a crosslinking reaction with a curing agent.
  • thermosetting resin Suitable example of thermosetting resin
  • thermosetting resins mentioned above there are many options that allow the glass transition temperature Tg to be 30°C or higher, the curing reaction is fast at high temperatures, and the dispersion state of the curing agent is easy to manufacture. It is preferable to contain one or more selected from the group consisting of resin, acrylic resin, urethane resin, and unsaturated polyester resin. Among these, it is most preferable that the thermosetting resin contains an epoxy resin in terms of economy, versatility, and handling properties.
  • thermosetting resin in which the thermosetting resin is one or more selected from the group consisting of epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, and unsaturated polyester resin, and the total content thereof is The amount (total mass of thermosetting resin/mass of adhesive resin x 100 (%)) is 20% by mass or more. If the adhesive resin contains 20% by mass or more of these thermosetting resins, the characteristics of these thermosetting resins can be fully utilized. Among these, adhesive resins containing 50% by mass or more of epoxy resin are most preferred from the viewpoint of economy, versatility, and handling properties.
  • the adhesive resin may include a thermosetting resin, and may be made of a thermosetting resin or may contain organic or inorganic components other than the thermosetting resin.
  • examples include thermoplastic resins, impact modifiers such as core-shell rubber or natural rubber, curing accelerators such as dimethylurea, boron trifluoride, or triphenylphosphine, known epoxy resin modifiers, reaction control agents (catalysts), etc. etc.), surfactants, rust preventives, lubricants, antioxidants, antifoaming agents, color pigments, and the like.
  • Specific examples of the curing agent include amine-based, amide-based, imidazole-based, acid anhydride-based, phenol-based, and catalyst-based curing agents.
  • amine curing agent examples include, but are not limited to, aliphatic amines, aromatic amines, guanidine compounds, and the like.
  • aliphatic amines include, but are not limited to, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, m-xylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, and isophorone.
  • examples include diamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, bis(4-aminocyclohexyl)methane, norbornenediamine, 1,2-diaminocyclohexane, benzoylamine, or methylcyclohexylamine, diazabicycloundecene, and the like.
  • aromatic amine examples include, but are not limited to, diaminodiphenylmethane, m-phenylenediamine, diaminodiphenylsulfone (DDS), diethyltoluenediamine, trimethylene bis(4-aminobenzoate), and polytetramethylene.
  • DDS diaminodiphenylmethane
  • DDS diaminodiphenylsulfone
  • diethyltoluenediamine trimethylene bis(4-aminobenzoate)
  • trimethylene bis(4-aminobenzoate) examples include oxide-di-p-aminobenzoate, methylaniline, and dimethylaniline.
  • guanidine compound examples include, but are not limited to, dicyandiamide (DICY, cyanoguanidine) and its derivatives, methylguanidine, ethylguanidine, propylguanidine, butylguanidine, dimethylguanidine, trimethylguanidine, phenylguanidine, diphenyl Examples include guanidine and tolylguanidine.
  • amide curing agent examples include, but are not limited to, amine curing agents to which an acid anhydride is added or hydrazide compounds.
  • hydrazide compounds include, but are not limited to, succinic acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, phthalic acid dihydrazide, isophthalic acid dihydrazide, terephthalic acid dihydrazide, p-oxybenzoic acid hydrazide, salicylic acid hydrazide, and phenylaminopropion.
  • Examples include acid hydrazide and maleic acid dihydrazide.
  • imidazole curing agent examples include imidazole-isocyanuric acid compound, diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine (2MZ-AZINE), 1-cyanoethyl-2 Examples include -ethyl-4-methylimidazole (CEMI), 2-ethyl-4-methylimidazole, and 2-undecylimidazole (C11Z).
  • acid anhydride curing agent examples include, but are not limited to, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, Examples include methylnadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and methylhexahydrophthalic anhydride.
  • phenolic curing agent examples include, but are not limited to, phenol novolak resin, cresol novolak resin, phenol aralkyl resin, cresol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, biphenyl-modified phenol resin, biphenyl-modified phenol aralkyl resin, Examples include dicyclopentadiene-modified phenolic resin, aminotriazine-modified phenolic resin, naphthol novolak resin, naphthol-phenol co-condensed novolak resin, naphthol-cresol co-condensed novolak resin, and allyl acrylic phenol resin.
  • Catalytic curing agent examples include, but are not limited to, cationic thermosetting catalysts, BF3-amine complexes, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, etc. Can be mentioned.
  • the curing reaction rate of the adhesive resin composition film during thermocompression bonding is fast, and the adhesive resin composition film can be cured relatively easily in a short period of time. It is preferable to include one or more crystalline curing agents selected from the group consisting of curing agents. By using such a curing agent, a difference can be provided between the temperature at which the adhesive resin composition-coated electrical steel sheet is stored and the heating temperature during thermocompression bonding, making it easier to control the temperature increase rate during thermocompression bonding.
  • the curing agents are dicyandiamide (DICY), diaminodiphenylsulfone (DDS), and diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine (2MZ).
  • DIY dicyandiamide
  • DDS diaminodiphenylsulfone
  • 2MZ diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine
  • the laminated core 10 is formed by alternately laminating electromagnetic steel sheets 1 and adhesive insulating coatings 2.
  • the laminated core 10 is made up of, for example, 600 electromagnetic steel plates 1 and has a total thickness of about 150 mm.
  • the uppermost electromagnetic steel sheet 1 has a convex portion 3 that protrudes in the lamination direction D.
  • the second laminated core 10 is formed on the first laminated core 10 in the same mold.
  • the electromagnetic steel sheet 1 on the bottom layer of the core 10 is placed on top of the electromagnetic steel sheet 1 on the top layer of the first laminated core 10 in direct contact, and then the second laminated core 10 is applied in the vertical direction.
  • the lower surface of the electromagnetic steel sheet 1 in the lowest layer of the second laminated core 10 contacts only the upper end of the convex portion 3 formed on the upper surface of the electromagnetic steel sheet 1 in the uppermost layer of the first laminated core 10. do. Therefore, the adhesive force at the contact portion between the upper end of the convex portion 3 and the lower surface of the electromagnetic steel sheet 1 located at the lowest layer of the second laminated core 10 can be made smaller than the own weight of the first laminated core 10 located at the lowest layer. Therefore, when mass-producing the laminated cores 10 one after another in a mold, the first laminated core 10 naturally falls due to the action of gravity, so the first laminated core 10 is separated from the second laminated core 10. , can be easily removed from the mold by itself. Therefore, the laminated core 10 can be manufactured with high production efficiency.
  • the conditions for causing the first laminated core 10 to naturally fall and separate the first laminated core 10 from the second laminated core 10 by the action of gravity as described above are as follows. .
  • the relationship between the tensile strength ⁇ (N/m 2 ) in the lamination direction of the laminated core 10 and the dead weight W (N) of the laminated core 10 can be expressed by the inequality ⁇ A ⁇ Q ⁇ W.
  • the adhesion area may be calculated using either the measured value from the manufactured core size or the area based on equipment design, and it is preferable to use the preferred one.
  • a method for manufacturing a laminated core 10 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 1 includes a punching step of punching out an electromagnetic steel strip coated with an adhesive insulating coating 2 to form an electromagnetic steel sheet 1, and a punching process.
  • the electromagnetic steel sheets 1 are stacked and housed in a mold, and the electromagnetic steel sheets 1 in the mold are heated to a surface temperature of 60°C or more and 200°C or less while pressurizing at 3.0 MPa or less, and the adjacent
  • the method includes a low-pressure adhesion step in which the electromagnetic steel plates 1 are bonded together to form a laminated core, and a take-out step in which the laminated core 10 is taken out from the mold after the low-pressure adhesion step.
  • the laminated core 10 can be integrally formed under pressure under relatively low temperature and relatively low pressure conditions, and the tensile strength in the lamination direction (for example, 1 MPa) required for the laminated core 10 can be ensured.
  • the pressurizing force is low, there is no need for a special pressurizing device for pressurizing at a high pressure.
  • the temperature is low, it is possible to take it out from the mold quickly without depending on the cooling rate, without having to allow time for natural cooling or using a special cooling device to promote cooling. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing the laminated core 10 that can be manufactured with high production efficiency. Each step will be explained in detail below.
  • Preparation process An electromagnetic steel strip coated with adhesive insulating film 2 is prepared.
  • an adhesive resin is used that allows the laminated core 10 to exhibit a tensile strength in the lamination direction of 20 MPa after complete reaction.
  • the tensile strength in the lamination direction of the laminated core 10 at the time it is taken out in the taking out process can be The pressure can be increased to 1 MPa or more, which is required for the core 10.
  • the electromagnetic steel strip coated with the adhesive insulating coating 2 is punched out to form the electromagnetic steel sheet 1 (punching process).
  • a hollow cylindrical mold is installed with its central axis aligned in the vertical direction.
  • a punch having a shape corresponding to the outer shape of the electromagnetic steel sheet 1 is installed above the mold for punching.
  • the electromagnetic steel strip is moved in the horizontal direction toward the mold, with the thickness direction of the electromagnetic steel sheet 1 aligned with the vertical direction, and is positioned between the upper part of the mold and the lower part of the punch.
  • the punch is lowered and acts on the electromagnetic steel strip to punch out the electromagnetic steel strip.
  • the electromagnetic steel sheets 1 are stacked and housed in a mold (accommodating process). Specifically, the electromagnetic steel sheet 1 punched and formed in the punching process falls into a mold and is accommodated in the mold. In order to punch out the next electromagnetic steel sheet 1, the electromagnetic steel strip is moved in the horizontal direction. Then, the next electromagnetic steel sheet 1 is punched out in a punching process. The next electromagnetic steel sheet 1 falls into the mold and is accommodated in the mold in a state where it is stacked on top of the previous electromagnetic steel sheet 1. By repeating these steps, the number of electromagnetic steel plates 1 required to form the laminated core 10 is stacked in the mold.
  • the electromagnetic steel sheets 1 in the mold are heated to a surface temperature (heating temperature) of 60°C or more and 200°C or less while pressurizing them at 3.0 MPa or less to bond adjacent electromagnetic steel sheets 1 together. to form the laminated core 10 (low pressure bonding process). If the temperature is 200° C. or lower, the electromagnetic steel sheet 1 in the mold can be heated without making the equipment complicated or large.
  • an adhesive resin is used that allows the laminated core 10 to exhibit a tensile strength in the lamination direction of 20 MPa after complete reaction, so it is possible to By pressurizing under these conditions, the laminated core 10 can be integrally formed, and the tensile strength in the lamination direction (for example, 1 MPa) required for the laminated core 10 can be ensured. Further, since the pressure is low, there is no need for a special pressurizing device for pressurizing at a high pressure. In addition, since the temperature is low, it can be taken out of the mold quickly without having to spend time naturally cooling or using a special cooling device to promote cooling. The heating temperature may be 150°C or lower, or 130°C or lower.
  • the pressing force may be, for example, 0.1 MPa or more, 0.5 MPa or more, or 1.0 MPa or more. Further, the pressing force may be 2.0 MPa or less, or 1.5 MPa or less. Although it is preferable to apply pressure in order to more reliably ensure tensile adhesion in the lamination direction of the laminated cores, it is not necessary to apply pressure (in this case, the applied pressure is 0 MPa).
  • the heating temperature may be 150°C or lower, or 130°C or lower.
  • the holding time may be 100 seconds or less, or 80 seconds or less.
  • the temperature increase rate may be 4.0°C/s or less, or 3.0°C/s or less.
  • the temperature at which the temperature increase in the adhesion promotion step is started is not limited, but may be, for example, a temperature that is 5° C. or more lower than the heating temperature, or may be room temperature (20° C.).
  • the order of heating to the heating temperature in the low-pressure adhesion step and raising and holding the temperature in the adhesion promotion step is not limited.
  • heating to the heating temperature of the low-pressure adhesion process may be performed after heating and holding the temperature in the adhesion promotion process, or during heating to the heating temperature of the low-pressure adhesion process (from the start of temperature rise until the heating temperature is reached).
  • the adhesion promoting step may be heated and maintained during at least a part of the process.
  • the heating temperature in the low-pressure adhesion step and the temperature increase in the adhesion promotion step are not limited, but for example, the temperature increase in the adhesion promotion step may be equal to or lower than the heating temperature in the low-pressure bonding step.
  • cooling may be performed during heating to the heating temperature in the low-pressure bonding process or the temperature rising temperature in the adhesion promotion process, and heating and temperature raising treatments may be performed two or more times in the low-pressure bonding process or the adhesion promotion process. It's okay. However, from the viewpoint of improving manufacturing efficiency, it is preferable to perform the heating/temperature raising treatment once through the low-pressure adhesion process and the adhesion promotion process without performing cooling.
  • the laminated core 10 is taken out from the mold (taking out process).
  • the tensile strength in the lamination direction of the laminated core 10 at the time of being taken out is 1 MPa or more, which is required for the laminated core 10 for a motor. Therefore, the step of promoting the adhesive strength of the adhesive insulating coating 2 by further heating is no longer essential. In this way, the laminated core 10 can be manufactured using a simple device, and the takt time and manufacturing lead time can be shortened.
  • the laminated core 10 may be heated to a temperature of 160° C. or more and 250° C. or less (reheating step). Thereby, the tensile strength in the lamination direction can be further increased according to the requirements for the laminated core 10.
  • the tensile strength in the lamination direction when measured at 25°C is 20 MPa or more, which is higher than that of conventional laminated cores.
  • the laminated core 10 can have tensile strength.
  • the convex portion 3 may be formed, for example, by the following method. For example, it may be generated by creating a convex shape with a punch instead of punching out by pressing.
  • the laminated core 10 has electromagnetic steel sheets 1 and adhesive insulating coatings 2 alternately laminated, and the tensile strength in the lamination direction when measured at 25° C. after the adhesive insulating coatings 2 have completely reacted.
  • the strength is 20 MPa or more.
  • the adhesive strength for example, 1 MPa
  • a high-strength laminated core 10 can be manufactured without further heating after bonding the electromagnetic steel sheets 1 together to form a laminated body (laminated core).
  • the laminated core 10 can be taken out from the manufacturing apparatus in a low temperature state, and the mechanism for high-temperature heating and cooling in the manufacturing apparatus can be simplified, so that the manufacturing apparatus for the laminated core 10 can be made compact. Therefore, it is possible to provide the laminated core 10 that can be manufactured with high production efficiency.
  • the method for manufacturing the laminated core 10 is a method for manufacturing the laminated core 10 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 1.
  • the method for manufacturing the laminated core 10 includes a punching process in which an electromagnetic steel strip coated with an adhesive insulating coating 2 is punched out to form an electromagnetic steel sheet 1, and after the punching process, the electromagnetic steel sheets 1 are laminated and placed in a mold.
  • the electromagnetic steel sheets 1 in the mold are heated at a surface temperature of 60° C. or more and 200° C. or less while pressurizing at 3.0 MPa or less, and adjacent electromagnetic steel sheets 1 are bonded together to form a laminated core.
  • the method includes a low-pressure adhesion step, and an ejection step of taking out the laminated core 10 from the mold after the low-pressure adhesion step.
  • the laminated core 10 can be integrally formed under pressure under relatively low temperature and relatively low pressure conditions, and the tensile strength in the lamination direction (for example, 1 MPa) required for the laminated core 10 can be ensured.
  • the pressurizing force is low, there is no need for a special pressurizing device for pressurizing at a high pressure.
  • the temperature since the temperature is low, it can be taken out of the mold quickly without having to spend time naturally cooling or using a special cooling device to promote cooling. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing the laminated core 10 that can be manufactured with high production efficiency.
  • FIG. 4 is a table showing the relationship between test specimens, test conditions, and test results for the tensile adhesion test.
  • “No.” indicates the number of the test specimen
  • “Example or Comparative Example” indicates the distinction between the Example or Comparative Example
  • “Heating Temperature” indicates the number of samples for forming the laminated core.
  • the temperature at which multiple stacked electrical steel plates are heated in the low-pressure bonding process is shown in °C, and the "pressure force” is the pressure in MPa at which the stacked stacked electrical steel plates are pressed in the low-pressure bonding process during the process of forming the laminated core.
  • “Temperature increase rate” indicates the rate of temperature increase from the temperature increase start temperature (room temperature (20 °C)) to the temperature increase temperature in the adhesion promotion process in °C/s
  • temperature increase amount indicates the temperature increase rate in the adhesion promotion process.
  • "Directional tensile strength” is "B” when the tensile strength in the laminating direction at 90°C of the manufactured laminated core is 1 MPa or more, and “B” is when the tensile strength in the laminating direction at 90°C of the manufactured laminated core is 3 MPa or more.
  • the laminated core was a stator core used as a stator for a motor.
  • the electromagnetic steel sheet used to manufacture the laminated core was 25HX1300 (a non-oriented electromagnetic steel sheet with a plate thickness of 0.25 mm, low iron loss, and high magnetic flux density).
  • the laminated core was made by laminating 600 electromagnetic steel plates.
  • the lamination thickness (length along the lamination direction D) of the laminated core was 150 mm.
  • the test specimen was cut out from a laminated core in a cubic shape as shown by the broken line in FIG.
  • the dimensions of the test specimen were 45.0 mm long in the stacking direction D x 3.6 mm wide x 12.25 mm long.
  • the tensile strength at 90°C in the lamination direction is determined by gradually increasing the tensile load on a specimen heated to 90°C in the longitudinal direction while holding both ends of the specimen in the longitudinal direction with the chucks of a tensile testing machine.
  • the maximum load was taken as the value divided by the cross-sectional area of the test specimen. Note that each electromagnetic steel plate constituting the test specimen was fully bonded with an adhesive insulating coating.
  • the adhesive insulating film (adhesive coat) used was an adhesive resin whose tensile strength in the lamination direction at 25° C. after complete reaction was 20 MPa or more, or an adhesive resin whose tensile strength was 14 MPa under the same conditions. Note that the tensile strength in the lamination direction at 25°C after complete reaction of the adhesive resin was measured in advance in the same manner as the measurement of the tensile strength in the lamination direction at 90°C. Specifically, No.
  • thermosetting resins 44 parts by mass of a phenol novolac epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., PPN201) and a cresol novolac epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., PPN201) were used as thermosetting resins. 12 parts by weight of trifunctional epoxy resin (manufactured by Tetsu Chemical & Materials Co., Ltd., YDCN-700-10), 10 parts by weight of trifunctional epoxy resin (manufactured by ADEKA Co., Ltd., EP-3950E), and 10 parts by weight of tetrafunctional epoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.).
  • trifunctional epoxy resin manufactured by Tetsu Chemical & Materials Co., Ltd., YDCN-700-10
  • trifunctional epoxy resin manufactured by ADEKA Co., Ltd., EP-3950E
  • tetrafunctional epoxy resin manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.
  • thermoplastic resin Using 30 parts by mass of YH-404 (manufactured by YH-404) and 4 parts by mass of bisphenol A epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Epicoat), phenoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials) as a thermoplastic resin was used. Co., Ltd., YPS-007A30), 40 parts by mass (based on thermosetting resin), 10 parts by mass of core shell rubber (based on thermosetting resin), and 12 parts by mass of DICY (based on thermosetting resin) as a curing agent. . The tensile strength in the lamination direction of this adhesive resin at 25° C. after complete reaction was 24 MPa. No.
  • thermosetting resins 44 parts by mass of phenol novolak epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., PPN201) and cresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd., YDCN-700) were used. -10), 10 parts by mass of trifunctional epoxy resin (manufactured by ADEKA Co., Ltd., EP-3950E), and 30 parts by mass of tetrafunctional epoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd., YH-404).
  • thermosetting resin based on thermosetting resin
  • core shell rubber based on thermosetting resin
  • DCMU based on thermosetting resin
  • thermosetting resins In Examples 3, 6, and 10, 56 parts by mass of a phenol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., PPN201) and a tetrafunctional epoxy resin (Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.) were used as thermosetting resins. 44 parts by mass of phenoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd., YP-50) as a thermoplastic resin (based on thermosetting resin), and 5 parts by mass of core shell rubber. Parts by mass (based on thermosetting resin), 12 parts by mass of DICY and 5 parts by mass of DCMU (based on thermosetting resin) as curing agents were used. The tensile strength in the lamination direction of this adhesive resin at 25° C. after complete reaction was 14 MPa.
  • the heating temperature was selected from 200°C, 120°C, and 60°C and combined with other conditions.
  • the pressing force was selected from 1.0 MPa, 0 MPa, and 3.0 MPa and combined with other conditions.
  • the temperature increase rate was selected from 3°C/s, 5°C/s, 0.15°C/s, 10°C/s, and 0.1°C/s and combined with other conditions.
  • the holding time for maintaining the heating temperature at a temperature of 60° C. or higher and 200° C. or lower was selected from 20 seconds, 0 seconds, 120 seconds, and 200 seconds and combined with other conditions.
  • the reheating temperature which is the temperature at which the sample is heated again after being taken out from the mold, was selected from no reheating, 160°C, or 250°C, and was combined with other conditions.
  • the case of passing is indicated as "A” or "B”
  • the case of failing is indicated as "C”.
  • the laminated core of the example has a tensile strength in the lamination direction of 20 MPa or more at 25°C after the adhesive insulating coating has completely reacted, so a laminated core having a higher tensile strength in the lamination direction than the conventional one can be obtained.
  • Ta the tensile strength in the lamination direction at 25° C. was 20 MPa or more.
  • Electromagnetic steel sheet 2 Adhesive insulation coating 3 Convex portion 10 Laminated core D Lamination direction

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Abstract

積層コア10は、積層コア10は、電磁鋼板1と接着性絶縁被膜2とが交互に積層され、接着性絶縁被膜2の完全反応後において、25℃の条件下で測定した場合における積層方向Dの引張接着強度は、20MPa以上である。積層コア10の製造方法は、接着性絶縁被膜2でコーティングされた電磁鋼帯を打ち抜いて、電磁鋼板1を形成する打抜工程と、打抜工程の後、電磁鋼板1を積層して型内に収容する収容工程と、型内の電磁鋼板1を、60℃以上200℃以下の表面温度で加熱し、3.0MPa以下で加圧して、隣接する電磁鋼板1同士を接着して積層コア10を形成する低圧接着工程と、低圧接着工程の後に、積層コア10を型内から取り出す取出工程と、を含む。

Description

積層コア及び積層コアの製造方法
 本発明は、積層コア及び積層コアの製造方法に関する。本願は、2022年09月08日に、日本に出願された特願2022-143134号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 近年、世界全体で省CO化の動きが加速しており、駆動時にCOを排出しないモータ(回転電機、電動機)の適用が、自動車をはじめ様々な分野で広がっている。その動きの中でモータに対し、従来以上の省電力化、高出力化が求められている。
 モータに適用される積層コアの積層体製造技術としては、かしめ固着によるもの、レーザ固着によるものが知られている。これらの積層体製造技術により製造された積層コアは、固着部分からの導通に起因する鉄損があるため、この鉄損が、省電力化、高出力化を阻害する原因の一つとなっている。直近では、鉄損低減を重視した、接着剤による積層コアの積層体製造技術の開発が進んできている。
 接着剤による積層コアの積層体製造技術には、電磁鋼板に接着剤を塗布してからその電磁鋼板を打ち抜く方式、電磁鋼板を打ち抜いてからその電磁鋼板に接着剤を塗布する方式がある。そして、接着コートされた電磁鋼板を積層する組み立て工程は、型内、型外いずれかで行われる。これらの技術に関し、以下のような先行文献がある。
日本国特開2010-274625号公報 日本国特開2009-297758号公報 日本国特開2022-000888号公報 日本国特開2021-129453号公報
 接着コートされた電磁鋼板を型外で積層する技術(特許文献3又は特許文献4参照)は、複数の電磁鋼板を専用治具の内方に収容した状態で当該複数の電磁鋼板に高圧をかけることにより仮止めされて専用治具から取り出された積層体や、専用治具で固定された積層体を、高温で加熱することにより、隣接する電磁鋼板同士を接着するものである。このように、型外での積層体製造方法は、専用治具での固定や取り出し工程を伴うので、自動化が困難であり、これが生産性低下の要因となっている。
 接着コートされた電磁鋼板を型内で積層する技術(特許文献1又は特許文献2参照)は、型外で積層する技術とは異なり、積層体を取り出す工程を含まないため、自動化が比較的容易であり、生産性に優れる。しかしながら、高温加熱による接着で積層体を形成した後に、次工程に搬送する際、急冷しない場合は、積層体の温度が搬送可能な温度まで低下するのに3乃至4時間程度の長時間を要する。また、次工程に搬送する際、急冷する場合は、積層体のサイズに応じて急冷するための大掛かりな冷却機構が必要となり、冷却機構を含む製造装置全体が大型化する。このように、型内での積層体製造方法は、製造に時間を要するか、製造装置が大型化するので、生産の大規模化が困難であり、これが生産性低下の要因となっている。
 本願は上記公知技術の問題点を踏まえた、高生産効率で製造可能な積層コア及び積層コアの製造方法を提供するものである。
 本発明の要旨は以下の通りである。
(1)本発明の一態様に係る積層コアは、電磁鋼板と接着性絶縁被膜とが交互に積層され、前記接着性絶縁被膜の完全反応後において、25℃の条件下で測定した場合における積層方向の引張接着強度は、20MPa以上である。
(2)上記(1)において、最上層の前記電磁鋼板は、前記積層方向に突出する凸部を有してよい。
(3)本発明の一態様に係る積層コアの製造方法は、複数の電磁鋼板を積層して形成された積層コアを製造する方法であって、接着性絶縁被膜でコーティングされた電磁鋼帯を打ち抜いて、前記電磁鋼板を形成する打抜工程と、前記打抜工程の後、前記電磁鋼板を積層して型内に収容する収容工程と、前記型内の前記電磁鋼板を、3.0MPa以下で加圧しながら60℃以上200℃以下の表面温度に加熱し、隣接する前記電磁鋼板同士を接着して積層コアを形成する低圧接着工程と、前記低圧接着工程の後に、前記積層コアを前記型内から取り出す取出工程と、を含む。
(4)上記(3)において、前記低圧接着工程は、0.5℃/s以上10.0℃/s以下の昇温速度で100℃以上160℃以下の温度まで昇温し、前記温度で20秒以上120秒以下の保持時間で保持する接着促進工程、を含んでよい。
(5)上記(3)又は(4)において、前記取出工程の後に、前記積層コアを160℃以上250℃以下になるまで加熱する再加熱工程を含んでよい。
(6)上記(3)~(5)のいずれかでは、前記低圧接着工程において、前記型内の前記電磁鋼板を0.1MPa以上で加圧してよい。
 本発明によれば、高生産効率で製造可能な積層コア及び積層コアの製造方法を提供できる。
積層コアの斜視図である。 積層コアの平面図である。 図2におけるA矢視断面図である。 引張接着試験の試験体と試験条件と試験結果との関係を示す表である。
 積層コアの生産性を向上させるためには、接着コートされた電磁鋼板を型内で積層する製造技術が適当である。接着コートされた電磁鋼板を型内で積層する製造技術は、積層体(積層コア)を高温で加熱する工程及び冷却工程を伴うため、製造設備の大型化が課題となる。
 積層体を高温で加熱する理由は、熱硬化型の接着剤を用いて必要な強度を得るためである。
 製造設備の小型化もしくは省略化を進めるためには、積層体を高温加熱せずに、積層体の完成時に高い強度を有する接着剤を使用することが有効である。
 従来の知見では、積層体の製造技術において、電磁鋼板の接着コートに使用する接着剤のガラス転移点Tg(柔軟性がある状態から硬化する温度)を低めにして(低Tg化)、低温でも接着剤の硬化反応を促進させて早期に硬化(所望の強度発現)を終了させるように設計される場合があった。しかしながら、接着コートを用いて電磁鋼板を積層して積層体を製造する製造技術の場合、製造した積層体の輸送や保管によって、接着剤の硬化反応が促進し、ブロッキングといわれる材料間の意図しない付着が発生してしまうという懸念があった。そのため、従来の積層体の製造技術では、温度管理や平積量管理などを行わねばならず、結局、生産効率向上の障害となっていた。
 低Tg化によることなく積層体を低温で製造するために、完成した積層体に対して鋼板積層方向に引張力を与える引張試験を行い、モータに用いられる積層体に要求される、積層体の積層方向の引張接着強度(以下では、積層方向の引張接着強度を積層方向引張強度と呼称することがある。)並びに接着剤の温度と反応進行状況及び強度との関係を調べた。積層方向引張強度は、本願が独自に定める評価指標であり、複数枚の板を接着剤により固着してなる積層体の、積層方向(積層板の接着剤との接着面に対する垂直方向)における積層体全体としての接着強度である。詳細には、積層方向引張強度は、積層体に対し積層方向に引張荷重を与えたときに、積層体が破断したときの荷重を、積層体の積層方向Dに垂直な断面の断面積(積層体を構成する板体の一つの板面における接着面積)で除した値である。一方、従来の方法で測定される強度には、JIS K 6849:1994の引張接着強さや、JIS K 6850:1999の引張せん断接着強さなどがあるが、これらは接着剤単独の接着強度である。また、引張せん断接着強さは、接着面に平行なせん断応力を与える場合の接着強度である。ここで、本開示で規定した積層方向引張強度の必要性及びその従来との相違点について説明する。
 まず接着剤として用いられる樹脂には相方向性(方位、異方性)がある。ゆえに必要とされる方向での評価を行う必要がある。しかしながら、接着面に対して平行方向に引張強度を評価するせん断引張強度では、今回のように積層方向の引張が必要な場合は不十分である。また、樹脂を含む試験片の引張では樹脂と鋼板との界面での接合や相性が重要であり、JIS K 6849:1994の引張接着強さでは、界面での強度も含めた評価ができず不十分である。
 このように、積層方向引張強度と従来の強度は異なる強度を表している。そして、今回見出した積層方向引張強度により、以下の通り、積層方向における積層体全体としての接着強度を測定することができた。
 積層方向引張強度並びに接着剤の温度と反応進行状況及び強度との関係を調べた結果、得られた知見は以下のとおりである。
1)モータに用いられる積層体に要求される積層方向引張強度は、そのモータの用途によって異なる。電気自動車(EV)用、ドローン用又は掃除機用に使われるモータであっても、高回転で使用されるモータに用いられる積層体に要求される積層方向引張強度は高く、かしめ固着による一般的な積層体の接合強度である0.5MPaよりも高く、1MPa程度である。
2)接着剤は、高温となるにつれて、柔軟状態(1)から、反応促進状態(2)を経て、反応終了状態(3)に至る、という流れで進展して硬化する(接着剤の硬化メカニズム)。
 反応終了状態(3)で発現する強度を重要視して、この強度に基づいて接着剤を設計する場合がある。これに対して、必要となる強度を確保するには、反応終了状態(3)を待たずとも、反応促進させる過程(2)で十分な強度を確保できるような接着剤であれば、その後加熱をせずとも必要な強度を確保することが可能となる。
 このような技術思想に基づいて、反応終了時の強度が一般的なモータ用の積層体に要求される積層方向引張強度である1MPa程度の約20倍である20MPa以上の積層方向引張強度を有する接着剤を用いれば、反応終了状態(3)を待たずとも、反応促進状態(2)で十分な強度を確保できることを見出した。
<<第1の実施形態>>
 実施形態に係る積層コア10を説明する。
 図1は、積層コア10の斜視図である。図2は、積層コア10の平面図である。図3は、図2におけるA矢視断面図である。
 図1から図3に示すように、積層コア10は、電磁鋼板1と接着性絶縁被膜2とが積層方向Dに交互に積層されたものである。そして、接着性絶縁被膜2の完全反応後において、25℃の条件下で測定した場合における積層方向Dの積層方向引張強度は、20MPa以上である。なお、この積層方向引張強度は、より好ましくは40MPa以上である。ここで、完全反応とは、硬化率が100%となることを言い、示差走査熱量測定(DSC;Differential scanning calorimetry)で得られるDSC曲線において、発熱に由来するピークが生じない状況になることを言う。
 積層方向引張強度は、上述した通り、積層体に対し積層方向に引張荷重を与えたときに、積層体が破断したときの荷重を、積層体の積層方向Dに垂直な断面の断面積(積層体を構成する板体の一つの板面における接着面積)で除した値である。例えば、図1において破線で示すような、積層コア10から切り出した断面一律な試験体(例えば、積層方向Dに沿う長さ45.0mm×横3.6mm×縦12.25mmの立方体形状の試験体)に対して、引張試験機によって積層方向Dに引張荷重をかけて、破断に至るまでの最大引張荷重を、その試験体の積層方向Dに垂直な断面の断面積で除した値であってよい。図1に示すように、試験体は、電磁鋼板1と接着性絶縁被膜2とが積層された積層体である。なお、当該試験体を構成する電磁鋼板は、接着性絶縁被膜により全面接着されている。また、破断は、積層体を構成する各板体間に形成された接着性絶縁被膜のうち、少なくとも一つ以上の接着性絶縁被膜が破断することを表す。なお、引張試験機には、JIZ Z 2241:2022に記載された5号試験片を引張試験に供することができる引張試験機を用いる。引張試験機には、例えば、試験機容量力が100kNの全自動引張試験機を用いる。
 なお、試験体の寸法は上記に限られず、試験体は接着性絶縁皮膜2を2層以上(被着体である電磁鋼板1を3層以上)含むように積層コア10から切り出したものであればよい。また、試験体の積層方向及び積層方向に垂直な面における切り出し位置は、特段制限されない。ただし、試験体には凸部3が含まれないように積層コア10から試験体を切り出す。この際には、試験の実施しやすさや積層の頻度から、電磁鋼板1を3枚以上積層していることが前提となる。
 これにより、比較的低温(60℃以上200℃以下)であっても、製品となるモータ用の積層コア10に要求される接着強度(例えば、1MPa)を発現させることができる。
 したがって、電磁鋼板1同士を接着して積層体(積層コア)を形成した後に更に加熱しなくても、高い強度の積層コア10を製造できる。このため、積層コア10を低温の状態で製造装置から取り出すことができ、製造装置における高温加熱及び冷却のための機構を簡略化できるので、積層コア10の製造装置をコンパクトにできる。よって、高生産効率で製造可能な積層コア10及び積層コア10の製造方法を提供できる。
 電磁鋼板1は、例えば、高効率モータに適した、電磁鋼板1である。電磁鋼板1は、例えば、394MPaの降伏点強度を有し、低鉄損(13.0W/kg以下)で高磁束密度を有し、0.25mmの板厚を有する無方向性電磁鋼板(例えば、独自規格25HX1300)であってよい。
 接着性絶縁被膜2は、後述する打抜工程の前に、あらかじめ電磁鋼板1にコーティングされた接着剤であってよい。
 接着性絶縁被膜2は、例えば、3μmの被膜厚さで電磁鋼板の表面にコーティングされてよい。接着性絶縁被膜2は、次に示すような熱硬化性樹脂を含む接着樹脂であってよい。以下に示す熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂以外の有機成分、無機成分等の配合比率を調整して、完全反応後において、25℃の条件下で測定した場合における積層方向引張強度を20MPa以上とする。
<熱硬化性樹脂>
 熱硬化性樹脂を具体的に例示すると、エポキシ樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂などの架橋型の樹脂などが挙げられ、本発明においては、これら樹脂を単独又は2種以上を併用して使用できる。
(エポキシ樹脂)
 エポキシ樹脂は、2個以上のエポキシ基を含有する樹脂であり、樹脂中に存在する2個以上のエポキシ基が適当な硬化剤によって架橋し3次元化し硬化する樹脂である。エポキシ基を含有する樹脂として、ビスフェノール系(ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型)、ナフタレン系、又はカルド骨格などのエポキシ樹脂が挙げられる。
(熱硬化性アクリル樹脂)
 熱硬化性アクリル樹脂としては、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルと、水酸基、アミノ基、N-メチロール、N-アルコキシメチルカルボキサイド、アリル基、又はエポキシ基などの反応性官能基を有するアクリルモノマーとの共重合体などが挙げられる。具体的には、アクリル酸メチル又はメタクリル酸メチルと、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-(メトキシメチル)アクリルアミド、アリルメタクリレート、アクリルグリシジルエーテル、及びグリシジルメタクリレートなどの反応性官能基を有するアクリルモノマーのうちの1以上との共重合体などが挙げられる。熱硬化性アクリル樹脂は、反応性官能基の自己反応性を利用して架橋したり、反応性官能基とアミン系などの硬化剤との反応により架橋し、硬化する。
(ウレタン樹脂)
 ウレタン樹脂としては、多官能イソシアネート化合物と水酸基含有化合物の残基からなる樹脂が挙げられる。具体的にはトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンイソシアネート、もしくはポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、もしくはキシレンイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネート、又はこの混合物と、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール、又はポリカーボネートポリオールなどの水酸基含有化合物の残基からなる樹脂が挙げられる。ウレタン樹脂は、イソシアネート系硬化剤やポリオール系硬化剤などの硬化剤との反応により架橋し、硬化する。
(不飽和ポリエステル樹脂)
 不飽和ポリエステル樹脂としては、無水マレイン酸、フマール酸、もしくはイタコン酸などの不飽和二塩基酸又はその一部を無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの飽和二塩基酸で置換した化合物と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、もしくはプロピレングリコールなどの二価アルコール又はその一部をグリセリン、ペンタエリストールなどの多価アルコールで置換した化合物との脱水縮合物が挙げられる。不飽和ポリエステル樹脂は、イソシアネート系硬化剤などの硬化剤との反応により架橋し、硬化する。
(その他の熱硬化性樹脂)
 フェノール樹脂として、樹脂中に2個以上のフェノール類(フェノール、クレゾールなど)を有する樹脂が挙げられる。例えば、フェノール類とホルムアルデヒド類又はアルデヒド類との残基からなる樹脂が挙げられる。フェノール樹脂としては、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェニル樹脂などが挙げられる。また、フェノール樹脂としては、フェノールアラルキル樹脂が挙げられる。また、メラミン樹脂としてアルキルエーテル化メラミン樹脂およびこの置換体などが挙げられる。さらに尿素樹脂として、エチレン尿素樹脂などが挙げられる。熱硬化性ポリイミド樹脂として、多価カルボン酸二無水物とジアミン化合物との残基からなる樹脂などが挙げられる。具体的にはマレイミド系重合体、ビスマレイミド系重合体、アミノビスマレイミド系重合体、ビスマレイミドトリアジン系重合体などの熱硬化性ポリイミド樹脂が挙げられる。これらの樹脂も、硬化剤との架橋反応により、硬化する。
(熱硬化性樹脂の好適例)
 上記の熱硬化性樹脂の中でも、ガラス転移温度Tgを30℃以上にできる選択肢が多く、高温での硬化反応が速く、硬化剤の分散状態が製造しやすい点から、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選択される1以上を含有することが好ましい。この中でも、経済性、汎用性、およびハンドリング性から、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含有することが最も好ましい。
<接着樹脂の好適例>
 好適な接着樹脂のひとつは、熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選択される1以上である熱硬化性樹脂を含み、その合計の含有量(熱硬化性樹脂の合計の質量/接着樹脂の質量×100(%))が20質量%以上であるものである。これらの熱硬化性樹脂が20質量%以上の接着樹脂であれば、これらの熱硬化性樹脂の特性を十分に活用することができる。この中でも、経済性、汎用性、およびハンドリング性から、エポキシ樹脂を50質量%以上含有する接着樹脂が最も好ましい。
 接着樹脂は、熱硬化性樹脂を含めば良く、熱硬化性樹脂からなるものであっても、熱硬化性樹脂以外の有機、あるいは無機成分を含んでもよい。例えば、熱可塑性樹脂、コアシェルゴムもしくは天然ゴムなどの衝撃改質剤、ジメチル尿素、3フッ化ホウ素、もしくはトリフェニルホスフィンなどの硬化促進剤、公知のエポキシ樹脂の改質剤、反応制御剤(触媒など)、界面活性剤、防錆剤、潤滑剤、酸化防止剤、消泡剤、又は着色顔料等を含んでもよい。
<硬化剤の例>
 硬化剤としては、具体的には、アミン系、アミド系、イミダゾール系、酸無水物系、フェノール系、触媒型などの硬化剤が挙げられる。本発明においては、例えば、以下の具体例から室温で結晶化する結晶性硬化剤を単独又は2種類以上を併用して選択することなどが可能である。
(アミン系硬化剤)
 アミン系硬化剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、グアニジン化合物等が挙げられる。
[脂肪族アミン]
 脂肪族アミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、m-キシレンジアミン、トリメチルへキサメチレンジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、イソフォロンジアミン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ノルボルネンジアミン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、ベンゾイルアミン、又はメチルシクロヘキシルアミン、ジアザビシクロウンデセン等が挙げられる。
[芳香族アミン]
 芳香族アミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジアミノジフェニルメタン、m-フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス(4-アミノベンゾエート)、ポリテトラメチレンオキシド-ジ-p-アミノベンゾエート、メチルアニリン、又はジメチルアニリン等が挙げられる。
[グアニジン化合物]
 グアニジン化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジシアンジアミド(DICY、シアノグアニジン)およびその誘導体、メチルグアニジン、エチルグアニジン、プロピルグアニジン、ブチルグアニジン、ジメチルグアニジン、トリメチルグアニジン、フェニルグアニジン、ジフェニルグアニジン、又はトルイルグアニジン等が挙げられる。
(アミド系硬化剤)
 アミド系硬化剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アミン系硬化剤に酸無水物を付加させたもの又はヒドラジド系化合物が挙げられる。
[ヒドラジド系化合物]
 ヒドラジド系化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドテレフタル酸ジヒドラジド、p-オキシ安息香酸ヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド、フェニルアミノプロピオン酸ヒドラジド、又はマレイン酸ジヒドラジド等が挙げられる。
(イミダゾール系硬化剤)
 イミダゾール系硬化剤としては、イミダゾールーイソシアヌル酸化合物、ジアミノ-6-[2-(2-メチル-1-イミダゾリル)エチル]-1,3,5-トリアジン(2MZ-AZINE)、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール(CEMI)、2-エチル-4-メチルイミダゾール、又は2-ウンデシルイミダゾール(C11Z)などが挙げられる。
(酸無水物系硬化剤)
 酸無水物系硬化剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、又はメチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
(フェノール系硬化剤)
 フェノール系硬化剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂、ビフェニル変性フェノールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、アミノトリアジン変性フェノール樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール-フェノール共縮合ノボラック樹脂、ナフトール-クレゾール共縮合ノボラック樹脂、又はアリルアクリルフェノール樹脂等が挙げられる。
(触媒型硬化剤)
 触媒型硬化剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、カチオン系熱硬化触媒、BF3-アミン錯体、又は1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン等が挙げられる。
 熱圧着時の接着樹脂組成物被膜の硬化反応速度が速く、比較的容易に接着樹脂組成物被膜の短時間硬化が可能となるため、硬化剤は、アミン系硬化剤、アミド系硬化剤およびイミダゾール系硬化剤からなる群から選択される1以上の結晶性硬化剤を含むことが好ましい。このような硬化剤を用いることで、接着樹脂組成物被覆電磁鋼板を保管する温度と、熱圧着時の加熱温度に差異を設けられるので、熱圧着時の昇温速度を制御しやすい。ハンドリング、汎用性から、硬化剤は、ジシアンジアミド(DICY)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)およびジアミノ-6-[2-(2-メチル-1-イミダゾリル)エチル]-1,3,5-トリアジン(2MZ-AZINE)からなる群から選択される1以上を含むことが最も好ましい。
 積層コア10は、電磁鋼板1と接着性絶縁被膜2とを、交互に積層して形成されたものである。積層コア10は、例えば、600枚の電磁鋼板1で構成されており、約150mmの全厚を有している。
 ここで、最上層の電磁鋼板1は、積層方向Dに突出する凸部3を有することが好ましい。これにより、型内で、積層方向Dを鉛直方向に沿わせた状態で第1の積層コア10を形成した後に、同じ型内で第1の積層コア10の上に形成される第2の積層コア10の最下層にある電磁鋼板1を、第1の積層コア10の最上層にある電磁鋼板1の上に直接的に接触させて載せてから、第2の積層コア10を鉛直方向に加圧した場合、第2の積層コア10の最下層にある電磁鋼板1の下面は、第1の積層コア10の最上層にある電磁鋼板1の上面に形成された凸部3の上端とだけ接触する。そのため、凸部3の上端と第2の積層コア10の最下層にある電磁鋼板1の下面との接触部での接着力を、最も下方にある第1の積層コア10の自重より小さくできる。そのため、型内で、順次、積層コア10を量産する際に、重力の作用により、第1の積層コア10が自ずと落下するので、第1の積層コア10を第2の積層コア10から離して、単独で型から簡単に取り出すことができる。よって、積層コア10を高生産効率で製造できる。
 上述のような、重力の作用によって、第1の積層コア10を自ずと落下させて、第1の積層コア10を第2の積層コア10から離す作用をさせるための条件は、次のとおりである。
 上記作用が生じるための、最上層の電磁鋼板1の上面に形成される凸部3の個数Qと、凸部3の上端と最下層の電磁鋼板1の下面との接触面積A(m)と、積層コア10の積層方向引張強度σ(N/m)と、積層コア10の自重W(N)との関係は、不等式σ×A×Q<Wで表すことができる。このとき、接着面積は、製造したコアサイズからの計測値もしくは設備設計上での面積のどちらを使用し計算してもよく、好ましいものを活用するのがよい。
<<第2の実施形態>>
 次に、積層コア10の製造方法を説明する。
 複数の電磁鋼板1を積層して形成された積層コア10を製造する方法は、接着性絶縁被膜2でコーティングされた電磁鋼帯を打ち抜いて、電磁鋼板1を形成する打抜工程と、打抜工程の後、電磁鋼板1を積層して型内に収容する収容工程と、型内の電磁鋼板1を、3.0MPa以下で加圧しながら60℃以上200℃以下の表面温度に加熱し、隣接する電磁鋼板1同士を接着して積層コアを形成する低圧接着工程と、低圧接着工程の後に、積層コア10を前記型内から取り出す取出工程と、を含んでいる。これにより、比較的低温で比較的低圧の条件下での加圧で、積層コア10を一体的に形成でき、積層コア10に要求され得る積層方向引張強度(例えば、1MPa)を確保できる。また、加圧力が低圧であるので、高圧で加圧するための特殊な加圧装置を要することがない。また、低温であるので、時間をかけて自然冷却したり、特別な冷却装置によって冷却を促したりすることなく、冷却の速度に依存することなく早期に型内から取り出すことができる。よって、高生産効率で製造可能な積層コア10の製造方法を提供できる。
 以下、各工程について詳細に説明する。
(1)準備工程
 接着性絶縁被膜2でコーティングされた電磁鋼帯を準備する。ここで、接着性絶縁被膜2として、完全反応後に、積層コア10が、20MPaの積層方向引張強度を発揮できるような接着性樹脂を用いる。これにより、後述するように、低圧接着工程で低温低圧で加圧して積層コア10を形成しても、取出工程で取り出された時点での積層コア10の積層方向引張強度を、モータ用の積層コア10に要求され得る1MPa以上にできる。
(2)打抜工程
 次に、接着性絶縁被膜2でコーティングされた電磁鋼帯を打ち抜いて、電磁鋼板1を形成する(打抜工程)。
 詳細には、中空筒状の型を、その中心軸を鉛直方向に沿わせた状態で設置する。その型の上方に、打ち抜きのための、電磁鋼板1の外形に応じた形状のパンチを設置する。電磁鋼帯を、電磁鋼板1の板厚方向を鉛直方向に合わせた姿勢で、型に向けて、水平方向に移動し、型の上方とパンチの下方との間に位置させる。パンチを降下して電磁鋼帯に作用させ、電磁鋼帯を打ち抜く。
(3)収容工程
 次に、打抜工程の後、電磁鋼板1を積層して型内に収容する(収容工程)。
 詳細には、打抜工程で打ち抜かれて形成された電磁鋼板1は、型内に落下して、型内に収容される。
 次の電磁鋼板1を打ち抜くため、電磁鋼帯を水平方向に移動する。そして、打抜工程により、次の電磁鋼板1を打ち抜く。次の電磁鋼板1は、型内に落下して、先の電磁鋼板1の上に積み重なった状態で型内に収容される。これらの手順を繰り返すことで、積層コア10の形成に必要な枚数の電磁鋼板1を型内に積み重ねる。
(4)低圧接着工程
 次に、型内の電磁鋼板1を、3.0MPa以下で加圧しながら60℃以上200℃以下の表面温度(加熱温度)に加熱し、隣接する電磁鋼板1同士を接着して積層コア10を形成する(低圧接着工程)。200℃以下であれば、設備を複雑又は大型にすることなく型内の電磁鋼板1を加熱することができる。ここで、積層コア10の接着性絶縁被膜2として、完全反応後に、積層コア10が、20MPaの積層方向引張強度を発揮できるような接着性樹脂を用いているので、比較的低温で比較的低圧の条件下での加圧で、積層コア10を一体的に形成でき、積層コア10に要求され得る積層方向引張強度(例えば、1MPa)も確保できる。また、低圧であるので、高圧で加圧するための特殊な加圧装置を要することがない。また、低温であるので、時間をかけて自然冷却したり、特別な冷却装置によって冷却を促したりすることなく、早期に型内から取り出すことができる。加熱温度は、150℃以下としてもよく、130℃以下としてもよい。加圧力は、例えば、0.1MPa以上としてもよく、0.5MPa以上としてもよく、1.0MPa以上としてもよい。また、加圧力は、2.0MPa以下としてもよく、1.5MPa以下としてもよい。なお、積層コアの積層方向引張接着をより確実に確保するために加圧を実施することが好ましいが、加圧は実施しなくともよい(この場合は加圧力0MPa)。
(4-1)接着促進工程
 ここで、低圧接着工程では、0.5℃/s以上5.0℃/s以下の昇温速度で100℃以上160℃以下の温度(昇温温度)まで電磁鋼板を昇温し、この温度で20秒以上120秒以下の保持時間で保持してもよい(接着促進工程)。昇温速度が小さすぎると、接着に長時間を要し、コスト競争力が低下する。また、昇温速度が大きすぎても、大きな昇温速度を実現するための設備が必要となる。したがって、昇温速度は、0.5℃/s以上5.0℃/s以下であることが好ましい。これにより、低圧接着工程において低圧及び低温の条件下で、60℃以上200℃以下に加熱する中でもさらに隣接する電磁鋼板1同士の接着を促進できる。昇温温度は、150℃以下としてもよく、130℃以下としてもよい。保持時間は、100秒以下としてもよく、80秒以下としてもよい。昇温速度は、4.0℃/s以下としてもよく、3.0℃/s以下としてもよい。なお、接着促進工程の昇温を開始する温度は限定されないが、例えば昇温温度よりも5℃以上低い温度としてもよく、室温(20℃)としてもよい。
 低圧接着工程の加熱温度への加熱と接着促進工程の昇温及び保持との実施順序は限定されない。例えば、接着促進工程の昇温及び保持を実施した後に低圧接着工程の加熱温度への加熱を実施してもよく、低圧接着工程の加熱温度への昇温途中(昇温開始から加熱温度に到達するまでの間の少なくとも一部)において接着促進工程の昇温・保持を実施してもよい。
 また、低圧接着工程の加熱温度と接着促進工程の昇温温度との温度の高低は限定されないが、例えば、接着促進工程における昇温温度を低圧接着工程における加熱温度以下としてもよい。
 また、低圧接着工程の加熱温度または接着促進工程の昇温温度への昇温途中で冷却を実施してもよく、低圧接着工程または接着促進工程において2回以上の加熱及び昇温処理を実施してもよい。ただし、製造効率向上の観点より、冷却を行わずに低圧接着工程および接着促進工程を通じて1回の加熱・昇温処理を実施することが好ましい。
(5)取出工程
 次に、低圧接着工程の後に、積層コア10を型内から取り出す(取出工程)。この際、取り出された時点での積層コア10の積層方向引張強度は、モータ用の積層コア10に要求され得る1MPa以上になっている。したがって、更なる加熱によって接着性絶縁被膜2の接着強度を促進させる工程が必須でなくなる。
 このようにして、積層コア10を簡便な装置によって製造でき、タクトタイム及び製造リードタイムを短くできる。
(6)再加熱工程
 なお、取出工程の後に、積層コア10を160℃以上250℃以下になるまで加熱してもよい(再加熱工程)。これにより、積層コア10への要求に応じて、積層方向引張強度を更に高めることができる。接着性絶縁被膜の完全反応させた場合には、25℃の条件下で測定した場合における積層方向の積層方向引張強度が20MPa以上となるため、従来の積層コアと比較してもより高い積層方向引張強度を有する積層コア10とすることができる。
<他の実施形態>
 以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
 凸部3は、例えば、以下の方法で形成されればよい。例えば、プレス加工により打ち抜くことなく、ポンチで凸を作るという手法で生成すればよい。
 本実施形態に係る積層コア10は、電磁鋼板1と接着性絶縁被膜2とが交互に積層され、接着性絶縁被膜2の完全反応後において、25℃の条件下で測定した場合における積層方向引張強度は、20MPa以上である。これにより、比較的低温(60℃以上200℃以下)であっても、製品となるモータ用の積層コア10に要求される接着強度(例えば、1MPa)を発現させることができる。したがって、電磁鋼板1同士を接着して積層体(積層コア)を形成した後に更に加熱しなくても、高い強度の積層コア10を製造できる。このため、積層コア10を低温の状態で製造装置から取り出すことができ、製造装置における高温加熱及び冷却のための機構を簡略化できるので、積層コア10の製造装置をコンパクトにできる。よって、高生産効率で製造可能な積層コア10を提供できる。
 本実施形態に係る積層コア10の製造方法は、複数の電磁鋼板1を積層して形成された積層コア10を製造する方法である。積層コア10の製造方法は、接着性絶縁被膜2でコーティングされた電磁鋼帯を打ち抜いて、電磁鋼板1を形成する打抜工程と、打抜工程の後、電磁鋼板1を積層して型内に収容する収容工程と、型内の電磁鋼板1を、3.0MPa以下で加圧しながら60℃以上200℃以下の表面温度で加熱し、隣接する電磁鋼板1同士を接着して積層コアを形成する低圧接着工程と、低圧接着工程の後に、積層コア10を型内から取り出す取出工程と、を含む。これにより、比較的低温で比較的低圧の条件下での加圧で、積層コア10を一体的に形成でき、積層コア10に要求され得る積層方向引張強度(例えば、1MPa)を確保できる。また、加圧力が低圧であるので、高圧で加圧するための特殊な加圧装置を要することがない。また、低温であるので、時間をかけて自然冷却したり、特別な冷却装置によって冷却を促したりすることなく、早期に型内から取り出すことができる。よって、高生産効率で製造可能な積層コア10の製造方法を提供できる。
(積層方向引張強度試験)
 製造条件の異なる積層コアに対して、積層方向引張強度を測定する試験を行った。当該試験には、株式会社島津製作所製全自動金属引張試験機を用いた。
 図4は、引張接着試験の試験体と試験条件と試験結果との関係を示す表である。
 図4において、左列から順に、「No.」は試験体の番号を示し、「実施例又は比較例」は実施例又は比較例の区別を示し、「加熱温度」は、積層コアを形成する過程で低圧接着工程において積み重なった複数の電磁鋼板を加熱する温度を℃で示し、「加圧力」は積層コアを形成する過程で低圧接着工程において積み重なった複数の電磁鋼板を加圧する圧力をMPaで示し、「昇温速度」は、接着促進工程において昇温開始温度(室温(20℃))から昇温温度まで昇温する速度を℃/sで示し、「昇温量」は接着促進工程で昇温開始温度(室温(20℃))から昇温温度(最高到達温度)までに昇温した温度幅(=昇温温度(℃)-20(℃))を℃で示し、「保持時間」は昇温温度となる60℃以上120℃以下の温度で保持する保持時間を秒で示し、「再加熱温度」は型内から取り出した後に再び加熱して到達させる温度を示し、「90℃積層方向引張強度」は製造された積層コアの90℃における積層方向引張強度が1MPa以上である場合を「B」、製造された積層コアの90℃における積層方向引張強度が3MPa以上である場合を「A」積層方向引張強度が1MPaに満たない場合を「C」で示す。なお、全ての試験条件において、低圧接着工程の加熱温度は接着促進工程の昇温温度と同じ温度となっている。
 試験の内容は、次のとおりである。
 積層コアは、モータ用のステータとして使用するステータコアとした。
 積層コアの製造に使用した電磁鋼板は、25HX1300(0.25mmの板厚を有する低鉄損で高磁束密度の無方向性電磁鋼板)とした。
 積層コアは、電磁鋼板を600枚積層した。
 積層コアの積層厚さ(積層方向Dに沿う長さ)は、150mmとした。
 積層コアは、型内に積み重ねられた複数の電磁鋼板を、室温(20℃)を昇温開始温度として、図4に示す所定の加圧力で加圧しながら図4に示す所定の昇温速度で所定の表面温度(図4に示す加熱温度=昇温温度))まで加熱して、当該温度で図4に示す所定の時間保持して形成した。
 試験体は、積層コアから図1において破線で示すように、立方体形状で切り出したものとした。試験体の寸法は、積層方向Dに沿う長さ45.0mm×横3.6mm×縦12.25mmとした。
 90℃積層方向引張強度は、試験体の長手方向における両端を引張試験機のチャックで把持した状態で、90℃に加熱した試験体を長手方向に引っ張る引張荷重を徐々に上げていった際の最大荷重を、試験体の断面積で除した値とした。なお、試験体を構成する各電磁鋼板は、接着性絶縁被膜により全面接着されている。
 使用した接着性絶縁被膜(接着コート)は、完全反応後の25℃における積層方向引張強度が20MPa以上となる接着性樹脂、又は、同条件で14MPaとなる接着性樹脂、とした。なお、接着性樹脂の完全反応後の25℃における積層方向引張強度は、前記90℃積層方向引張強度の測定と同様の方法で予め測定した。
 具体的には、No.1、4、5、8、9、11-18の例では、熱硬化性樹脂として、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、PPN201)を44質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YDCN-700-10)を12質量部、3官能エポキシ樹脂(株式会社ADEKA製、EP-3950E)を10質量部、4官能エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YH-404)を30質量部、及び、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、エピコート)を4質量部を用い、熱可塑性樹脂としてのフェノキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YPS-007A30)を40質量部(熱硬化性樹脂基準)、コアシェルゴム10質量部(熱硬化性樹脂基準)、硬化剤としてのDICY12質量部(熱硬化性樹脂基準)を用いた。完全反応後の25℃におけるこの接着性樹脂の積層方向引張強度は24MPaであった。
 No.2の例では、熱硬化性樹脂として、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、PPN201)を44質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YDCN-700-10)を12質量部、3官能エポキシ樹脂(株式会社ADEKA製、EP-3950E)を10質量部、4官能エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YH-404)を30質量部、及び、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、エピコート)を4質量部を用い、熱可塑性樹脂としてのフェノキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YPS-007A30)を40質量部(熱硬化性樹脂基準)、コアシェルゴム10質量部(熱硬化性樹脂基準)、硬化剤としてのDDS41質量部及びDCMU2質量部(熱硬化性樹脂基準)を用いた。完全反応後の25℃におけるこの接着性樹脂の積層方向引張強度は83MPaであった。
 No.3、6、10の例では、熱硬化性樹脂として、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、PPN201)を56質量部、及び、4官能エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YH-404)を44質量部を用い、熱可塑性樹脂としてのフェノキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアルズ株式会社製、YP-50)を33質量部(熱硬化性樹脂基準)、コアシェルゴム5質量部(熱硬化性樹脂基準)、硬化剤としてのDICY12質量部及びDCMU5質量部(熱硬化性樹脂基準)を用いた。完全反応後の25℃におけるこの接着性樹脂の積層方向引張強度は14MPaであった。
 加熱温度(表面温度)は、200℃、120℃、及び、60℃の中から選択して他の条件と組み合わせた。
 加圧力は、1.0MPa、0MPa、及び、3.0MPa、の中から選択して他の条件と組み合わせた。
 昇温速度は、3℃/s、5℃/s、0.15℃/s、10℃/s、及び、0.1℃/sの中から選択して他の条件と組み合わせた。
 室温(20℃)から昇温温度(=加熱温度)までに昇温した温度幅である昇温量は、100℃、40℃、及び、180℃の中から選択して他の条件と組み合わせた。
 昇温温度である60℃以上200℃以下の温度で保持する保持時間は、20秒、0秒、120秒、及び、200秒の中から選択して他の条件と組み合わせた。
 型内から取り出した後に再び加熱する温度である再加熱温度は、再加熱なし、160℃、又は、250℃の中から選択して他の条件と組み合わせた。
 積層方向引張強度の試験を行い、積層方向引張強度が1MPa以上である場合、合格とし、積層方向引張強度が1MPaに満たない場合、不合格とした。図4において、合格の場合を「A」又は「B」と示し、不合格の場合を「C」と示す。
 試験の結果、図4に示すように、実施例である番号1、2、4、5、8、9、11-18において、合格であり、比較例である番号3、6、10において、不合格であった。
 このように、接着性絶縁被膜2の完全反応後において、25℃の条件下で測定した場合における積層方向Dの積層方向引張強度を20MPa以上とすると、型内で低温及び低圧で加圧した場合であっても、型からの取出時点(90℃)での積層方向引張強度を1MPa以上確保できることが確認できた。また、実施例の積層コアは、接着性絶縁被膜の完全反応後の25℃の条件下で積層方向引張強度が20MPa以上となるため、従来よりも高い積層方向引張強度を有する積層コアが得られた。なお、製造した一部の実施例の積層コアから切り出した試験体を用いて測定したところ、25℃における積層方向引張強度が20MPa以上であることが確認できた。
1  電磁鋼板
2  接着性絶縁被膜
3  凸部
10 積層コア
D  積層方向

Claims (6)

  1.  電磁鋼板と接着性絶縁被膜とが交互に積層され、
     前記接着性絶縁被膜の完全反応後において、25℃の条件下で測定した場合における積層方向の引張接着強度は、20MPa以上である
    積層コア。
  2.  最上層の前記電磁鋼板は、前記積層方向に突出する凸部を有する
    請求項1に記載の積層コア。
  3.  複数の電磁鋼板を積層して形成された積層コアを製造する方法であって、
     接着性絶縁被膜でコーティングされた電磁鋼帯を打ち抜いて、前記電磁鋼板を形成する打抜工程と、
     前記打抜工程の後、前記電磁鋼板を積層して型内に収容する収容工程と、
     前記型内の前記電磁鋼板を、3.0MPa以下で加圧しながら60℃以上200℃以下の表面温度に加熱し、隣接する前記電磁鋼板同士を接着して積層コアを形成する低圧接着工程と、
     前記低圧接着工程の後に、前記積層コアを前記型内から取り出す取出工程と、を含む
    積層コアの製造方法。
  4.  前記低圧接着工程は、0.5℃/s以上5.0℃/s以下の昇温速度で100℃以上160℃以下の温度まで昇温し、前記温度で20秒以上120秒以下の保持時間で保持する接着促進工程、を含む
    請求項3に記載の積層コアの製造方法。
  5.  前記取出工程の後に、前記積層コアを160℃以上250℃以下になるまで加熱する再加熱工程を含む
    請求項3又は4に記載の積層コアの製造方法。
  6.  前記低圧接着工程において、前記型内の前記電磁鋼板を0.1MPa以上で加圧する
    請求項3又は4に記載の積層コアの製造方法。
PCT/JP2023/032859 2022-09-08 2023-09-08 積層コア及び積層コアの製造方法 WO2024053732A1 (ja)

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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002260910A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Kawasaki Steel Corp 接着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板
JP2014096429A (ja) * 2012-11-08 2014-05-22 Kyocera Chemical Corp 積層コアの製造方法
WO2016017132A1 (ja) * 2014-07-29 2016-02-04 Jfeスチール株式会社 積層用電磁鋼板、積層型電磁鋼板、積層型電磁鋼板の製造方法、および自動車モーター用鉄心
JP2017216873A (ja) * 2017-07-12 2017-12-07 黒田精工株式会社 積層鉄心の製造装置
JP2020113647A (ja) * 2019-01-11 2020-07-27 吉川工業株式会社 積層鉄心
WO2021256533A1 (ja) * 2020-06-17 2021-12-23 日本製鉄株式会社 電磁鋼板用コーティング組成物、電磁鋼板、積層コア及び回転電機
JP2022018470A (ja) * 2020-07-15 2022-01-27 日本製鉄株式会社 電磁鋼板積層鉄心用接着剤、および電磁鋼板積層鉄心
JP2022513168A (ja) * 2018-11-30 2022-02-07 ポスコ 電磁鋼板、その製造方法、及び電磁鋼板積層体

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002260910A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Kawasaki Steel Corp 接着性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板
JP2014096429A (ja) * 2012-11-08 2014-05-22 Kyocera Chemical Corp 積層コアの製造方法
WO2016017132A1 (ja) * 2014-07-29 2016-02-04 Jfeスチール株式会社 積層用電磁鋼板、積層型電磁鋼板、積層型電磁鋼板の製造方法、および自動車モーター用鉄心
JP2017216873A (ja) * 2017-07-12 2017-12-07 黒田精工株式会社 積層鉄心の製造装置
JP2022513168A (ja) * 2018-11-30 2022-02-07 ポスコ 電磁鋼板、その製造方法、及び電磁鋼板積層体
JP2020113647A (ja) * 2019-01-11 2020-07-27 吉川工業株式会社 積層鉄心
WO2021256533A1 (ja) * 2020-06-17 2021-12-23 日本製鉄株式会社 電磁鋼板用コーティング組成物、電磁鋼板、積層コア及び回転電機
JP2022018470A (ja) * 2020-07-15 2022-01-27 日本製鉄株式会社 電磁鋼板積層鉄心用接着剤、および電磁鋼板積層鉄心

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