JP7382962B2 - 積層コア、積層コアの製造方法、および回転電機 - Google Patents
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Description
本願は、2018年12月17日に、日本に出願された特願2018-235867号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献1には、打ち抜き加工後の電磁鋼板同士を、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などで接着した積層コアが開示されている。
[1]互いに積層され、両面が絶縁被膜により被覆された複数の電磁鋼板と、
積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の間に配置され、これらの電磁鋼板同士を接着する接着部と、を備え、
前記積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の全ての組が、前記電磁鋼板同士の間の複数の前記接着部により接着され、
前記接着部が前記電磁鋼板同士の間の複数箇所において点状に設けられ、
前記接着部が、エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂とアクリル樹脂を含むエポキシ樹脂系接着剤であり、かつSP値が7.8~10.7(cal/cm3)1/2であり、
前記エポキシ樹脂系接着剤が、アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部とからなる、積層コア。
[2]前記エポキシ樹脂系接着剤が、アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部と、エラストマー5~50質量部とからなる接着剤である、[1]に記載の積層コア。
[3]ステータ用接着積層コアである、[1]または[2]に記載の積層コア。
[4][1]~[3]のいずれかに記載の積層コアを備える回転電機。
[5][1]に記載の積層コアの製造方法であって、
前記電磁鋼板の表面に前記接着剤を塗布した後に別の電磁鋼板の上に重ねて圧着し、前記接着部を形成する操作を繰り返す、積層コアの製造方法。
本実施形態では、回転電機10として、ロータ30がステータ20の径方向内側に位置するインナーロータ型を採用している。しかしながら、回転電機10として、ロータ30がステータ20の外側に位置するアウターロータ型を採用してもよい。また、本実施形態では、回転電機10が、12極18スロットの三相交流モータである。しかしながら、極数、スロット数、相数などは、適宜変更することができる。
回転電機10は、例えば、各相に実効値10A、周波数100Hzの励磁電流を印加することにより、回転数1000rpmで回転することができる。
ステータコア21は、環状のコアバック部22と、複数のティース部23と、を備える。以下では、ステータコア21(またはコアバック部22)の中心軸線O方向を軸方向と言い、ステータコア21(またはコアバック部22)の径方向(中心軸線Oに直交する方向)を径方向と言い、ステータコア21(またはコアバック部22)の周方向(中心軸線O回りに周回する方向)を周方向と言う。
複数のティース部23は、コアバック部22の内周から径方向内側に向けて(径方向に沿ってコアバック部22の中心軸線Oに向けて)突出する。複数のティース部23は、周方向に同等の角度間隔をあけて配置されている。本実施形態では、中心軸線Oを中心とする中心角20度おきに18個のティース部23が設けられている。複数のティース部23は、互いに同等の形状でかつ同等の大きさに形成されている。よって、複数のティース部23は、互いに同じ厚み寸法を有している。
前記巻線は、ティース部23に巻回されている。前記巻線は、集中巻きされていてもよく、分布巻きされていてもよい。
ロータコア31は、ステータ20と同軸に配置される環状(円環状)に形成されている。ロータコア31内には、前記回転軸60が配置されている。回転軸60は、ロータコア31に固定されている。
複数の永久磁石32は、ロータコア31に固定されている。本実施形態では、2つ1組の永久磁石32が1つの磁極を形成している。複数組の永久磁石32は、周方向に同等の角度間隔をあけて配置されている。本実施形態では、中心軸線Oを中心とする中心角30度おきに12組(全体では24個)の永久磁石32が設けられている。
なお、ステータコア21およびロータコア31それぞれの積厚(中心軸線Oに沿った全長)は、例えば50.0mmとされる。ステータコア21の外径は、例えば250.0mmとされる。ステータコア21の内径は、例えば165.0mmとされる。ロータコア31の外径は、例えば163.0mmとされる。ロータコア31の内径は、例えば30.0mmとされる。ただし、これらの値は一例であり、ステータコア21の積厚、外径や内径、およびロータコア31の積厚、外径や内径は、これらの値のみに限られない。ここで、ステータコア21の内径は、ステータコア21におけるティース部23の先端部を基準とする。すなわち、ステータコア21の内径は、全てのティース部23の先端部に内接する仮想円の直径である。
しかしながら、電磁鋼板40として、無方向性電磁鋼板に代えて方向性電磁鋼板を採用することも可能である。方向性電磁鋼板としては、例えば、JISC2553:2012の方向性電鋼帯を採用することができる。
一方で絶縁被膜が厚くなるに連れて絶縁効果が飽和する。また、絶縁被膜が厚くなるに連れて占積率が低下し、ステータコアとしての性能が低下する。したがって、絶縁被膜は、絶縁性能が確保できる範囲で薄い方がよい。絶縁被膜の厚さ(電磁鋼板40片面あたりの厚さ)は、好ましくは0.1μm以上5μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上2μm以下である。
一方で電磁鋼板40が厚すぎると、電磁鋼板40のプレス打ち抜き作業が困難になる。そのため、電磁鋼板40のプレス打ち抜き作業を考慮すると、電磁鋼板40の厚さは0.65mm以下とすることが好ましい。
また、電磁鋼板40が厚くなると鉄損が増大する。そのため、電磁鋼板40の鉄損特性を考慮すると、電磁鋼板40の厚さは0.35mm以下とすることが好ましく、0.20mmまたは0.25mmとすることがより好ましい。
上記の点を考慮し、各電磁鋼板40の厚さは、例えば、0.10mm以上0.65mm以下、好ましくは0.10mm以上0.35mm以下、より好ましくは0.20mmや0.25mmである。なお、電磁鋼板40の厚さには、絶縁被膜の厚さも含まれる。
なお、SP値は、ヒルデブランドにより定義された溶解度パラメータを意味する。接着剤(X)のSP値は、SP値が既知の種々の溶剤に対する、接着剤(X)を硬化させた硬化物の溶解性から測定される。より具体的には、実施例に記載の方法で測定される。
本明細書中において、数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
また、接着剤(X)のSP値が7.8~10.7(cal/cm3)1/2の範囲であれば、接着剤(X)のSP値と打ち抜き油のSP値との間に差があっても、低騒音かつ低振動の積層コアとなる。
接着剤(X)のSP値は、打ち抜き油の種類によって最適な範囲に設定することがさらに好ましい。例えば、打ち抜き油が鉱油の場合、接着剤(X)のSP値は8.2~8.9(cal/cm3)1/2がさらに好ましい。打ち抜き油がイソパラフィンの場合、接着剤(X)のSP値は7.8~8.5(cal/cm3)1/2がさらに好ましい。打ち抜き油がトルエンの場合、接着剤(X)のSP値は8.5~9.3(cal/cm3)1/2がさらに好ましい。
エポキシ樹脂系接着剤は、エポキシ樹脂と硬化剤を含む。耐熱性、速硬化性、油面接着性に優れる点から、エポキシ樹脂および硬化剤に加えて、アクリル樹脂をさらに含むエポキシ樹脂系接着剤が好ましい。エポキシ樹脂にアクリル樹脂をグラフト重合させたアクリル変性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂系接着剤を用いてもよい。
なお、エポキシ樹脂のTgは、JISK7121-1987に準じ、示差走査熱量測定(DSC)法で測定した中間点ガラス転移温度である。
なお、エポキシ樹脂のMnは、標準物質としてポリスチレンを用い、JIS K7252-1:2008に記載のサイズ排除クロマトグラフィー(SEC:Size-Exclusion Chromatography)により測定できる。
芳香族ポリアミンとしては、例えば、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、メタフェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルスルフォン(DDS)を例示できる。
酸無水物としては、例えば、フタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、4-メチルヘキサヒドロフタル酸無水物を例示できる。
接着剤にアクリル樹脂を用いる場合、硬化前の接着剤においては、アクリル樹脂を形成するモノマーとして含まれていてもよい。
なお、アクリル樹脂のMnは、エポキシ樹脂のMnと同様の方法で測定できる。
ポリブタジエン系合成ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリイソブチレン(ブチルゴム、IIR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)を例示できる。ニトリル系合成ゴムとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、アクリルゴム(ACM)を例示できる。クロロプレン系合成ゴムとしては、クロロプレンゴム(CR)を例示できる。
接着剤(X1):エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部とからなる接着剤。
接着剤(X2):エポキシ樹脂100質量部と、有機リン化合物5~35質量部とからなる接着剤。
接着剤(X3):エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部と、エラストマー5~50質量部とからなる接着剤。
接着剤(X4):アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部とからなる接着剤。
接着剤(X5):アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部と、エラストマー5~50質量部とからなる接着剤。
接着剤(X6):エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部と、SP値が7.0~10.7(cal/cm3)1/2の溶剤5~10質量部とからなる接着剤。
これら接着剤(X1)~(X6)においては、エポキシ樹脂、有機リン化合物、エラストマーのそれぞれの好ましい態様を適宜組み合わせることができる。
なお、常温での平均引張弾性率は、測定用のサンプルを製作し、共振法により25℃で測定した値である。具体的には、サンプルは、2枚の電磁鋼板40間を、測定対象の接着剤により接着し、硬化させて接着部41を形成することにより、得られる。このサンプルについての平均引張弾性率を、JIS R 1602:1995に準拠して共振法で測定する。その後、サンプルの平均引張弾性率(測定値)から、電磁鋼板40自体の影響分を計算により除くことで、接着部41単体の平均引張弾性率が求められる。
このようにしてサンプルから求められた引張弾性率は、積層コア全体としての平均値に等しくなるので、この数値をもって平均引張弾性率とみなす。平均引張弾性率は、その積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらないよう、組成が設定されている。そのため、平均引張弾性率Eは、積層コアの上端位置にある、硬化後の接着部41を測定した数値をもってその値とすることもできる。
なお、150℃での平均引張弾性率は、共振法により150℃で測定した値である。150℃の平均引張弾性率は、測定温度以外は常温での平均引張弾性率と同じ方法で測定される。
一方で接着部41の厚さが100μmを超えると接着力が飽和する。また、接着部41が厚くなるに連れて占積率が低下し、ステータコアの鉄損などの磁気特性が低下する。したがって、接着部41の厚さは、1μm以上100μm以下とすることが好ましく、1μm以上10μm以下とすることがより好ましい。
なお、上記において接着部41の厚さは、接着部41の平均厚みを意味する。
接着部41の平均厚みは、積層コア全体としての平均値である。接着部41の平均厚みはその積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらない。そのため、接着部41の平均厚みは、積層コアの上端位置において、円周方向10箇所以上で測定した数値の平均値をもってその値とすることができる。
接着部41は、典型的には、積層方向に隣り合う電磁鋼板40同士の間の複数箇所に分散して配置されている。
ここで示した平均直径は一例である。コアバック部22における点状の接着部41の平均直径は、2~20mmとすることが好ましい。各ティース部23における点状の接着部41の平均直径は、2~15mmとすることが好ましい。また、図3の形成パターンは一例であり、電磁鋼板40同士の間に設けられる接着部41の数、形状および配置は必要に応じて適宜変更できる。
平均直径は、電磁鋼板40同士を剥離した接着部41の接着剤跡の直径を定規により測定することで求められる。接着剤跡の平面視形状が真円でない場合、その直径は平面視での接着剤跡の外接円(真円)の直径とする。
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るステータ用接着積層コアの製造方法について説明する。
ステータコア21は、接着剤(X)を電磁鋼板40の表面の複数箇所に塗布した後に、別の電磁鋼板の上に重ねて圧着し、接着部41を形成する操作を繰り返すことにより製造できる。
まず先に、製造装置100について説明する。同製造装置100では、コイルC(フープ)から電磁鋼板Pを矢印F方向に向かって送り出しつつ、各ステージに配置された金型により複数回の打ち抜きを行って電磁鋼板40の形状に徐々に形成していき、2枚目以降の電磁鋼板40の下面の所定の位置に接着剤(X)を塗布し、打ち抜いた電磁鋼板40を順次積層して圧着する。
打ち抜きステーション120は、電磁鋼板Pの下方に配置された雌金型121と、電磁鋼板Pの上方に配置された雄金型122とを備える。
接着剤塗布ステーション130は、前述した接着部41の配置パターンに応じて配置された複数本のインジェクターを備える塗布器131を備える。
加熱装置141、外周打ち抜き雌金型142、断熱部材143は、電磁鋼板Pの下方に配置されている。
外周打ち抜き雄金型144およびスプリング145は、電磁鋼板Pの上方に配置されている。
以上の構成を有する製造装置100において、まずコイルCより電磁鋼板Pを図4の矢印F方向に順次送り出す。そして、この電磁鋼板Pに対し、まず打ち抜きステーション110による打ち抜き加工を行う。続いて、この電磁鋼板Pに対し、打ち抜きステーション120による打ち抜き加工を行う。これら打ち抜き加工により、電磁鋼板Pに、図3に示したコアバック部22と複数のティース部23を有する電磁鋼板40の形状を得る。ただし、この時点では完全には打ち抜かれていないので、矢印F方向に沿って次工程へと進む。
次工程の接着剤塗布ステーション130では、塗布器131の前記各インジェクターから接着剤(X)が供給され、電磁鋼板40の下面の複数箇所に接着剤(X)が点状に塗布される。
次いで、電磁鋼板Pは積層ステーション140へと送り出され、外周打ち抜き雄金型144により打ち抜かれて精度良く、積層される。例えば、コアバック部の外周端部の複数箇所に切欠きを形成し、その切欠きに対して側面からスケールを押し当てることで、各電磁鋼板40のずれを防止でき、より高精度に積層できる。積層の際、電磁鋼板40はスプリング145により一定の加圧力を受ける。接着剤(X)が加熱硬化型である場合は、加熱装置141によって例えば150~160℃に加熱し、硬化を促進する。
以上の各工程により、ステータコア21が完成する。
前記実施形態では、回転電機として、永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機がリラクタンス型電動機や電磁石界磁型電動機(巻線界磁型電動機)であってもよい。
前記実施形態では、交流電動機として、同期電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機が誘導電動機であってもよい。
前記実施形態では、電動機として、交流電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機が直流電動機であってもよい。
前記実施形態では、回転電機として、電動機を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、回転電機が発電機であってもよい。
前記積層コアを、回転電機に代えて変圧器に採用することも可能である。この場合、電磁鋼板として、無方向電磁鋼板を採用することに代えて、方向性電磁鋼板を採用することが好ましい。
接着剤のSP値は、下記の方法により測定した。無方向性電磁鋼板の表面に接着剤を塗布し、120℃に加熱して硬化させた。得られた硬化物に対して、表1に示すSP値が既知の種々の溶剤を擦り付け、硬化物に溶剤が溶解することによって硬化物が剥離したとき、その溶剤のSP値を当該接着剤のSP値とした。
接着剤のSP値の測定においては、表1に示す各溶剤と、それらのうちの2種を適宜混合してSP値を調整した混合溶剤を用意し、7.0~11.4の範囲の0.1刻みでSP値を測定できるようにした。硬化物が複数の溶剤に溶解して剥離する場合には、それらの溶剤のうち最も容易に硬化物が剥離する溶剤のSP値を接着剤のSP値とした。
常温での平均引張弾性率は、共振法により25℃で測定した。150℃での平均引張弾性率は、測定温度を150℃にする以外は、常温での平均引張弾性率と同様の方法で測定した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部とを混合して接着剤(X-1)を調製した。得られた接着剤(X-1)のSP値は8.1(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)を用いて後述のせん断引張試験片を作製し、油面接着性を評価した。また、接着剤(X-1)を用いて作製した積層コアの振動及び騒音も評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、有機リン化合物としてヘキサメチルリン酸トリアミド25質量部とを混合して接着剤(X-2)を調製した。得られた接着剤(X-2)のSP値は8.5(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-2)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部と、エラストマーとしてEPDM5質量部とを混合して接着剤(X-3)を調製した。得られた接着剤(X-3)のSP値は8.2(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-3)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。また、接着部の常温での平均引張弾性率は3000MPaであり、150℃での平均引張弾性率は2000MPaであった。
メチルメタクリレートを60質量部とシクロヘキシルメタクリレートを40質量部とを混合して接着剤(X-4)を調製した。得られた接着剤(X-4)のSP値は10.2(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-4)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部と、溶剤としてシクロヘキサン5質量部とを混合して接着剤(X-5)を調製した。得られた接着剤(X-5)のSP値は8.0(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-5)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂(アクリル樹脂の含有量:30質量%)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部とを混合して接着剤(X-6)を調製した。得られた接着剤(X-6)のSP値は7.8(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-6)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂(アクリル樹脂の含有量:30質量%)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂10質量部と、エラストマーとしてブタジエンゴム20質量部とを混合して接着剤(X-7)を調製した。得られた接着剤(X-7)のSP値は9.1(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-7)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとを重合して得られたビスフェノールA型エポキシ樹脂(Tg:110℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部とを混合して接着剤(X-8)を調製した。得られた接着剤(X-8)のSP値は8.0(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-8)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂10質量部とを混合して接着剤(X-9)を調製した。得られた接着剤(X-9)のSP値は9.5(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-9)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂30質量部とを混合して接着剤(X-10)を調製した。得られた接着剤(X-10)のSP値は7.9(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-10)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、有機リン化合物としてヘキサメチルリン酸トリアミド10質量部とを混合して接着剤(X-11)を調製した。得られた接着剤(X-11)のSP値は9.9(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-11)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部と、エラストマーとしてEPDM40質量部とを混合して接着剤(X-12)を調製した。得られた接着剤(X-12)のSP値は7.9(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-12)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。また、接着部の常温での平均引張弾性率は1600MPaであり、150℃での平均引張弾性率は1100MPaであった。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部と、溶剤としてシクロヘキサン30質量部とを混合して接着剤(X-13)を調製した。得られた接着剤(X-13)のSP値は7.8(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-13)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂(アクリル樹脂の含有量:60質量%)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂10質量部とを混合して接着剤(X-14)を調製した。得られた接着剤(X-14)のSP値は7.9(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-14)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂(Tg:160℃)100質量部と、有機リン化合物としてヘキサメチルリン酸トリアミド25質量部とを混合して接着剤(X-15)を調製した。得られた接着剤(X-15)のSP値は8.4(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(X-15)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部とエポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂3質量部とを混合して接着剤(Y-1)を調製した。得られた接着剤(Y-1)のSP値は10.8(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-1)を用いて後述のせん断引張試験片を作製し、油面接着性を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と有機リン化合物としてヘキサメチルリン酸トリアミド2質量部とを混合して接着剤とを混合して接着剤(Y-2)を調製した。得られた接着剤(Y-2)のSP値は10.9(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-2)を用いて後述のせん断引張試験片を作製し、油面接着性を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂3質量部とエラストマーとしてEPDM1質量部とを混合して接着剤(Y-3)を調製した。得られた接着剤(Y-3)のSP値は10.8(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-3)を用いて後述のせん断引張試験片を作製し、油面接着性を評価した。また、接着部の常温での平均引張弾性率は1200MPaであり、150℃での平均引張弾性率は800MPaであった。
イソブチルメタクリレート80質量部とポリメチルメタクリレート20質量部とを混合して接着剤(Y-4)を調製した。得られた接着剤(Y-4)のSP値は7.5(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-4)を用いて後述のせん断引張試験片を作製し、油面接着性を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂3質量部と、溶剤としてシクロヘキサノール5質量部とを混合して接着剤(Y-5)を調製した。得られた接着剤(Y-5)のSP値は11.0(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-5)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂(アクリル樹脂の含有量:85質量%)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部とを混合して接着剤(Y-6)を調製した。得られた接着剤(Y-6)のSP値は7.0(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-6)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂(アクリル樹脂の含有量:75質量%)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部と、エラストマーとしてエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)60質量部とを混合して接着剤(Y-7)を調製した。得られた接着剤(Y-7)のSP値は7.4(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-7)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとを重合して得られたビスフェノールA型エポキシ樹脂(Tg:105℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂3質量部とを混合して接着剤(Y-8)を調製した。得られた接着剤(Y-8)のSP値は10.8(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-8)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂40質量部とを混合して接着剤(Y-9)を調製した。得られた接着剤(Y-9)のSP値は7.5(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-9)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、有機リン化合物としてヘキサメチルリン酸トリアミド40質量部とを混合して接着剤(Y-10)を調製した。得られた接着剤(Y-10)のSP値は7.7(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-10)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
エピクロルヒドリンとビスフェノールFとを重合して得られたビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg:130℃)100質量部と、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック樹脂20質量部と、エラストマーとしてEPDM60質量部とを混合して接着剤(Y-11)を調製した。得られた接着剤(Y-11)のSP値は7.6(cal/cm3)1/2であった。
接着剤(X-1)の代わりに接着剤(Y-11)を用いる以外は、実施例1と同様に油面接着性、振動及び騒音を評価した。
油面接着性は、JIS K6850:1999に準じてせん断引張試験片を作製し、接着強度を測定して、以下の評価基準で評価した。
Si:3.0質量%、Al:0.5質量%、Mn:0.1質量%を含有する無方向性電磁鋼板用の組成を有する厚み0.3mmの鋼板から矩形状の試験用鋼板(幅25mm×長さ100mm)を2枚切り出した。各々の試験用鋼板の片面全体に、打ち抜き油である鉱油(SP値:8.5(cal/cm3)1/2)を塗布量が50mg/m2となるように塗布した。1枚の試験用鋼板の油面における先端から10mmまでの部分に接着剤を塗布量が1g/m2となるように塗布し、先端から10mmまでの部分同士が接触するように、もう1枚の試験用鋼板を油面同士が向き合うように重ねた。それらを温度100℃、圧力100Paの条件で加熱圧着して、せん断引張試験片を得た。
引張試験環境は常温(25℃)とした。試験速度は3mm/分とした。結果を表2に示す。
(評価基準)
A:剥離強度が250kgf/cm2以上。
B:剥離強度が200kgf/cm2以上250kgf/cm2未満。
C:剥離強度が150kgf/cm2以上200kgf/cm2未満。
D:剥離強度が100kgf/cm2以上150kgf/cm2未満。
E:剥離強度が70kgf/cm2以上100kgf/cm2未満。
F:剥離強度が50kgf/cm2以上70kgf/cm2未満。
G:剥離強度が10kgf/cm2以上50kgf/cm2未満。
H:剥離強度が10kgf/cm2未満。
(試験用ステータコアの作製)
Si:3.0質量%、Al:0.5質量%、Mn:0.1質量%を含有する無方向性電磁鋼板用の組成を有するフープを作製した。地鉄の厚さは0.3mmとした。このフープにリン酸金属塩とアクリル樹脂エマルジョンを含有する絶縁被膜処理液を塗布し、300℃で焼付け、所定量の絶縁被膜を施した。
このフープ(電磁鋼板)を、図4に示す構成の製造装置100を用いて、以下の手順により、外径300mm、内径240mmのリング状で、内径側に長さ30mm、幅15mmの長方形のティース部を18か所設けた単板コアに打ち抜き、順次積層してステータコアを作製した。
コイルCより前記フープを図4の矢印F方向に順次送り出した。そして、このフープに対し、まず打ち抜きステーション110による打ち抜き加工を行い、続いて、このフープに対し、打ち抜きステーション120による打ち抜き加工を行った。これら打ち抜き加工により、フープに、図3に示したコアバック部22と複数のティース部23を有する電磁鋼板40の形状を形成した(打ち抜き工程)。
続いて、接着剤塗布ステーション130で塗布器131により各例の接着剤を、図3に示すように、フープのティース部23およびコアバック部22の下面(第1面)の所定箇所に点状に塗布した(塗布工程)。ティース部23における接着部の平均直径は5mm、コアバック部22における接着部の平均直径は7mmとした。
続いて、積層ステーション150へ送り出されたフープを外周打ち抜き雄金型154により単板コアに打ち抜き、加圧しながら積層した(積層工程)。また、このとき、加熱装置151により80℃に加熱して接着剤の硬化を促進した。
以上の打ち抜き工程、塗布工程、積層工程を順次繰り返して単板コア130枚を積層した試験用ステータコアを得た。
作製した試験用ステータコアのコアバック部の外周端部をインパクトハンマーによって半径方向に加振し、その加振源に対して軸方向に180°の方向におけるティース部の先端とコアバック部の中央部を測定点として、騒音振動のモーダル解析を行った。また、コアバック部の半径方向の中央部をインパクトハンマーによって軸方向に加振した場合についても、その加振源に対して軸方向に180°の方向におけるティース部の先端とコアバック部の中央部を測定点として、騒音振動のモーダル解析を行った。評価は以下の基準に従って行った。数値が小さいほど騒音および振動を抑制できることを意味する。
1:振動ピークが1つないし2つのみ検出される。
2:振動ピークが数個検出される。
3:加振方向によっては10個以上の振動ピークが検出される。
4:主ピークはあるが、10個以上の振動ピークが検出される。
5:主ピークが無く、10個以上の振動ピークが検出される。
Claims (5)
- 互いに積層され、両面が絶縁被膜により被覆された複数の電磁鋼板と、
積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の間に配置され、これらの電磁鋼板同士を接着する接着部と、を備え、
前記積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士の全ての組が、前記電磁鋼板同士の間の複数の前記接着部により接着され、
前記接着部が前記電磁鋼板同士の間の複数箇所において点状に設けられ、
前記接着部が、エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂とアクリル樹脂を含むエポキシ樹脂系接着剤であり、かつSP値が7.8~10.7(cal/cm3)1/2であり、
前記エポキシ樹脂系接着剤が、アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部とからなる、積層コア。 - 前記エポキシ樹脂系接着剤が、アクリル樹脂がグラフト重合されたアクリル変性エポキシ樹脂100質量部と、フェノールノボラック樹脂5~35質量部と、エラストマー5~50質量部とからなる接着剤である、請求項1に記載の積層コア。
- ステータ用接着積層コアである、請求項1または2に記載の積層コア。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載の積層コアを備える回転電機。
- 請求項1に記載の積層コアの製造方法であって、
前記電磁鋼板の表面に前記接着剤を塗布した後に別の電磁鋼板の上に重ねて圧着し、前記接着部を形成する操作を繰り返す、積層コアの製造方法。
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