JP7620211B2 - Coating composition for electromagnetic steel sheet, electromagnetic steel sheet, laminated core and rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、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に関する。 The present invention relates to a coating composition for electromagnetic steel sheets, electromagnetic steel sheets, laminated cores, and rotating electrical machines.
回転電機に使用されるコア(鉄心)として、複数の電磁鋼板が互いに接合されて積層された積層コアが知られている。電磁鋼板同士の接合方法としては、かしめや溶接が知られている。かしめや溶接といった接合方法は、鋼板に機械歪や熱歪を与えるためにコア鉄損が劣化しやすい。かしめ、溶接以外の接合方法としては、接着が知られている。接着は鋼板に機械歪や熱歪を付与しないため、かしめや溶接に比べてコア鉄損に優れる。 Laminated cores, in which multiple electromagnetic steel sheets are joined together and laminated, are known as cores (iron cores) used in rotating electric machines. Crimping and welding are known methods for joining electromagnetic steel sheets together. Joining methods such as crimping and welding tend to degrade core iron loss because they impart mechanical and thermal strain to the steel sheets. Another joining method known other than crimping and welding is adhesive. Adhesive adhesives are superior in terms of core iron loss compared to crimping and welding because they do not impart mechanical or thermal strain to the steel sheets.
一方、接着による電磁鋼板の接合では、接着剤の硬化によって鋼板に応力歪が付与される。近年、更なるモータの効率向上が要求されており、より一層のコア鉄損の低減が求められている。コア鉄損低減には電磁鋼板の薄手化が有力であるが、板厚の減少に伴って鋼板のヤング率が低下する。そのため、鉄損劣化の原因となる応力歪をさらに低減することが求められている。 On the other hand, when joining electromagnetic steel sheets by adhesive bonding, the hardening of the adhesive imparts stress strain to the steel sheets. In recent years, there has been a demand for further improvements in motor efficiency, and so there is a need to further reduce core iron loss. Reducing the thickness of electromagnetic steel sheets is an effective way to reduce core iron loss, but the Young's modulus of the steel sheet decreases as the sheet thickness decreases. For this reason, there is a need to further reduce the stress strain that causes iron loss deterioration.
エポキシ樹脂は、体積変化が少なく、耐熱性や耐油性、耐薬品性に優れており、電磁鋼板同士を接着する接着剤として優れている。しかし、エポキシ樹脂を硬化させるには比較的高温にする必要があるため、接着時に鋼板に応力が付加され、鉄損が劣化する恐れがある。エポキシ樹脂よりも低温で接着可能な接着剤としては、例えばウレタン樹脂を用いるものが知られている(例えば特許文献1~6)。また、ポリビニルブチラール、ポリアミド等の焼き付けエナメルからなる高分子接着剤層を鋼板表面に形成し、さらに鋼板同士を接着する高分子接着剤層間にポリビニルアルコール、アミン等からなる結合剤層を配置することも知られている(特許文献7)。しかし、これらの接着剤や結合剤では、電気自動車用モータのような使用時に高温に曝される用途に適用可能な十分な耐熱性を得ることが難しい。
Epoxy resins have little volume change and are excellent in heat resistance, oil resistance, and chemical resistance, making them excellent adhesives for bonding electromagnetic steel sheets together. However, epoxy resins require relatively high temperatures to harden, which can cause stress to be applied to the steel sheets during bonding, which can lead to deterioration of iron loss. Adhesives that can bond at lower temperatures than epoxy resins are known, such as those that use urethane resins (see, for example,
本発明は、電磁鋼板の板厚が薄くても接着成分による応力歪の付与を低減でき、かつモータ発熱時にも接着強度を担保できる耐熱性が得られる電磁鋼板用コーティング組成物、それを用いた電磁鋼板、積層コア及び回転電機を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a coating composition for electromagnetic steel sheets that can reduce the stress distortion caused by adhesive components even when the electromagnetic steel sheets are thin, and that can provide heat resistance that ensures adhesive strength even when the motor heats up, as well as electromagnetic steel sheets, laminated cores, and rotating electric machines that use the same.
本発明は、以下の構成を有する。
[1]ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとの反応物であるポリエステル系ウレタン樹脂及び硬化剤からなる架橋型ホットメルト接着剤と、常温固化樹脂と、を含有し、前記常温固化樹脂の軟化点が100℃以上200℃以下であり、前記常温固化樹脂の含有量が、前記架橋型ホットメルト接着剤100質量部に対して、50質量部以上300質量部以下である、電磁鋼板用コーティング組成物。
[2]前記硬化剤が、融点が50℃以上200℃以下の芳香族アミンである、[1]に記載の電磁鋼板用コーティング組成物。
[3][1]又は[2]に記載の電磁鋼板用コーティング組成物が塗布されてなる絶縁被膜を表面に有する、電磁鋼板。
[4]板厚が0.50mm以下である、[3]に記載の電磁鋼板。
[5][3]又は[4]に記載の電磁鋼板が複数積層され、互いに接着されている、積層コア。
[6][5]に記載の積層コアを備える回転電機。
The present invention has the following configuration.
[1] A coating composition for electrical steel sheets, comprising: a cross-linked hot melt adhesive consisting of a polyester-based urethane resin, which is a reaction product of a polyester polyol and a polyisocyanate, and a curing agent; and a room-temperature solidifying resin, wherein the softening point of the room-temperature solidifying resin is 100°C or higher and 200°C or lower, and the content of the room-temperature solidifying resin is 50 parts by mass or higher and 300 parts by mass or lower relative to 100 parts by mass of the cross-linked hot melt adhesive.
[2] The coating composition for electrical steel sheets according to [1], wherein the curing agent is an aromatic amine having a melting point of 50° C. or more and 200° C. or less.
[3] An electrical steel sheet having an insulating coating on its surface, the insulating coating being formed by applying the coating composition for electrical steel sheet according to [1] or [2].
[4] The electrical steel sheet according to [3], having a sheet thickness of 0.50 mm or less.
[5] A laminated core in which a plurality of the electromagnetic steel sheets according to [3] or [4] are laminated and bonded to each other.
[6] A rotating electrical machine comprising the laminated core according to [5].
本発明によれば、電磁鋼板の板厚が薄くても接着成分による応力歪の付与を低減でき、かつモータ発熱時にも接着強度を担保できる耐熱性が得られる電磁鋼板用コーティング組成物、それを用いた電磁鋼板、積層コア及び回転電機を提供できる。 The present invention provides a coating composition for electromagnetic steel sheets that can reduce the stress distortion caused by adhesive components even when the electromagnetic steel sheets are thin, and can provide heat resistance that can ensure adhesive strength even when the motor heats up, as well as electromagnetic steel sheets, laminated cores, and rotating electrical machines that use the same.
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る積層コアと、この積層コアを備えた回転電機と、この積層コアを形成する素材について説明する。なお、本実施形態では、回転電機として電動機、具体的には交流電動機、より具体的には同期電動機、より一層具体的には永久磁石界磁型電動機を一例に挙げて説明する。この種の電動機は、例えば、電気自動車などに好適に採用される。 The following describes a laminated core according to one embodiment of the present invention, a rotating electric machine equipped with this laminated core, and the material from which this laminated core is formed, with reference to the drawings. Note that in this embodiment, the rotating electric machine will be described using an electric motor, specifically an AC electric motor, more specifically a synchronous electric motor, and even more specifically a permanent magnet field type electric motor, as an example. This type of electric motor is suitable for use in, for example, electric vehicles.
(回転電機10)
図1に示すように、回転電機10は、ステータ20と、ロータ30と、ケース50と、回転軸60と、を備える。ステータ20及びロータ30は、ケース50内に収容される。ステータ20は、ケース50内に固定される。
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。
(Rotating electric machine 10)
1 , the rotating
In this embodiment, an inner rotor type rotating
The rotating
ステータ20は、ステータ用接着積層コア(以下、ステータコア)21と、図示しない巻線と、を備える。
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(又はコアバック部22)の中心軸線O方向を軸方向と言い、ステータコア21(又はコアバック部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(又はコアバック部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。
The
The
コアバック部22は、ステータ20を軸方向から見た平面視において円環状に形成されている。
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。
The
The multiple teeth portions 23 protrude radially inward from the inner circumference of the core back portion 22 (toward the central axis O of the
The winding is wound around the
ロータ30は、ステータ20(ステータコア21)に対して径方向の内側に配置されている。ロータ30は、ロータコア31と、複数の永久磁石32と、を備える。
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。
The
The
The
本実施形態では、永久磁石界磁型電動機として、埋込磁石型モータが採用されている。ロータコア31には、ロータコア31を軸方向に貫通する複数の貫通孔33が形成されている。複数の貫通孔33は、複数の永久磁石32の配置に対応して設けられている。各永久磁石32は、対応する貫通孔33内に配置された状態でロータコア31に固定されている。各永久磁石32のロータコア31への固定は、例えば永久磁石32の外面と貫通孔33の内面とを接着剤により接着すること等により、実現できる。なお、永久磁石界磁型電動機として、埋込磁石型に代えて表面磁石型モータを採用してもよい。
In this embodiment, an embedded magnet type motor is used as the permanent magnet field type motor. The
ステータコア21及びロータコア31は、いずれも積層コアである。例えばステータコア21は、図2に示すように、複数の電磁鋼板40が積層方向に積層されることで形成されている。
なお、ステータコア21及びロータコア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、及びロータコア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。
Both the
The lamination thickness (total length along the central axis O) of each of the
ステータコア21及びロータコア31を形成する各電磁鋼板40は、例えば、図4から図6に示すような素材1を打ち抜き加工すること等により形成される。素材1は、電磁鋼板40の母材となる鋼板(電磁鋼板)である。素材1としては、例えば、帯状の鋼板や切り板などが挙げられる。
積層コアの説明の途中ではあるが、以下では、この素材1について説明する。なお本明細書において、電磁鋼板40の母材となる帯状の鋼板を素材1という場合がある。素材1を打ち抜き加工して積層コアに用いられる形状にした鋼板を電磁鋼板40という場合がある。
Each of the
Although we are still in the middle of explaining the laminated core, the following will explain this
(素材1)
素材1は、例えば、図7に示すコイル1Aに巻き取られた状態で取り扱われる。本実施形態では、素材1として、無方向性電磁鋼板を採用している。無方向性電磁鋼板としては、JIS C 2552:2014の無方向性電磁鋼帯を採用できる。しかしながら、素材1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してもよい。この場合の方向性電磁鋼板としては、JIS C 2553:2019の方向性電磁鋼帯を採用できる。また、JIS C 2558:2015の無方向性薄電磁鋼帯や方向性薄電磁鋼帯を採用できる。
(Material 1)
The
素材1の平均板厚t0の上下限値は、素材1が電磁鋼板40として用いられる場合も考慮して、例えば以下のように設定される。
素材1が薄くなるに連れて素材1の製造コストは増す。そのため、製造コストを考慮すると、素材1の平均板厚t0の下限値は、0.10mm、好ましくは0.15mm、より好ましくは0.18mmとなる。
一方で素材1が厚すぎると、製造コストは良好になるが、素材1が電磁鋼板40として用いられた場合に、渦電流損が増加してコア鉄損が劣化する。これに加え、本実施形態による絶縁被膜は硬化による応力歪の発生が抑制されているため、特に素材1が薄い場合に該応力歪の悪影響(鉄損増大)を効果的に抑制できる。そのため、コア鉄損と製造コストを考慮すると、素材1の平均板厚t0の上限値は、0.65mm、好ましくは0.35mmとなる。さらに応力歪の抑制効果を十分に得るのであれば上限値は、好ましくは0.30mm、より好ましくは0.26mmとなる。
素材1の平均板厚t0の上記範囲を満たすものとして、0.20mmを例示できる。
The upper and lower limits of the average sheet thickness t0 of the
As the
On the other hand, if the
An example of the average sheet thickness t0 of the
なお、素材1の平均板厚t0は、後述する母材鋼板2の厚さだけでなく、絶縁被膜3の厚さも含まれる。また、素材1の平均板厚t0の測定方法は、例えば、以下の測定方法による。例えば、素材1がコイル1Aの形状に巻き取られている場合、素材1の少なくとも一部を平板形状にほどく。平板形状にほどかれた素材1において、素材1の長手方向の所定の位置(例えば、素材1の長手方向の端縁から、素材1の全長の10%分の長さ、離れた位置)を選定する。この選定した位置において、素材1を、その幅方向に沿って5つの領域に区分する。これらの5つの領域の境界となる4か所において、素材1の板厚を測定する。4か所の板厚の平均値を、素材1の平均板厚t0とすることができる。
The average thickness t0 of the
この素材1の平均板厚t0についての上下限値は、電磁鋼板40としての平均板厚t0の上下限値としても当然に採用可能である。なお、電磁鋼板40の平均板厚t0の測定方法は、例えば、以下の測定方法による。例えば、積層コアの積厚を、周方向に同等の間隔をあけて4か所において(すなわち、中心軸線Oを中心とした90度おきに)測定する。測定した4か所の積厚それぞれを、積層されている電磁鋼板40の枚数で割って、1枚当たりの板厚を算出する。4か所の板厚の平均値を、電磁鋼板40の平均板厚t0とすることができる。
The upper and lower limits for the average sheet thickness t0 of this
図5及び図6に示すように、素材1は、母材鋼板2と、絶縁被膜3と、を備えている。素材1は、帯状の母材鋼板2の両面が絶縁被膜3によって被覆されてなる。本実施形態では、素材1の大部分が母材鋼板2によって形成され、母材鋼板2の表面に、母材鋼板2よりも薄い絶縁被膜3が積層されている。
As shown in Figures 5 and 6, the
母材鋼板2の化学組成は、以下に質量%単位で示すように、質量%で2.5%~4.5%のSiを含有する。なお、化学組成をこの範囲とすることにより、素材1(電磁鋼板40)の降伏強度を、例えば、380MPa以上540MPa以下に設定することができる。
The chemical composition of the
Si:2.5%~4.5%
Al:0.001%~3.0%
Mn:0.05%~5.0%
Si: 2.5% to 4.5%
Al: 0.001% to 3.0%
Mn: 0.05% to 5.0%
素材1が電磁鋼板40として用いられるときに、絶縁被膜3は、積層方向に隣り合う電磁鋼板40間での絶縁性能を発揮する。また本実施形態では、絶縁被膜3は、接着能を備えていて、積層方向に隣り合う電磁鋼板40を接着する。絶縁被膜3は、単層構成であってもよく、複層構成であってもよい。より具体的には、例えば、絶縁被膜3は、絶縁性能と接着能とを兼ね備えた単層構成であってもよく、絶縁性能に優れる下地絶縁被膜と、接着性能に優れる上地絶縁被膜とを含む複層構成であってもよい。
When the
本実施形態では、絶縁被膜3は、母材鋼板2の両面を全面にわたって隙間なく覆っている。しかしながら、前述の絶縁性能や接着能が確保される範囲において、絶縁被膜3の一部の層は、母材鋼板2の両面を隙間なく覆っていなくてもよい。言い換えると、絶縁被膜3の一部の層が、母材鋼板2の表面に間欠的に設けられていてもよい。ただし、絶縁性能を確保するには、母材鋼板2の両面は全面が露出しないように絶縁被膜3によって覆われている必要がある。具体的には、絶縁被膜3が絶縁性能に優れる下地絶縁被膜を有さず、絶縁性能と接着能を兼ね備えた単層構成である場合は、絶縁被膜3は母材鋼板2の全面にわたって隙間なく形成されている必要がある。これに対し、絶縁被膜3が、絶縁性能に優れる下地絶縁被膜と、接着能に優れる上地絶縁被膜とを含む複層構成である場合、下地絶縁被膜と上地絶縁被膜の両方を母材鋼板2の全面にわたって隙間なく形成する他に、下地絶縁被膜を母材鋼板の全面にわたって隙間なく形成し、上地絶縁被膜を間欠的に設けても、絶縁性能と接着能の両立が可能である。
In this embodiment, the insulating
下地絶縁被膜を形成するコーティング組成物としては、特に限定されず、例えば、クロム酸含有処理剤、リン酸塩含有処理等の一般的な処理剤を使用できる。 The coating composition that forms the base insulating coating is not particularly limited, and general treatment agents such as chromate-containing treatment agents and phosphate-containing treatment agents can be used.
接着能を備える絶縁被膜は、以下に説明する電磁鋼板用コーティング組成物が母材鋼板上に塗布されてなる。電磁鋼板用コーティング組成物からなる絶縁被膜は、積層コア製造時の加熱圧着前においては、未硬化状態又は半硬化状態(Bステージ)であり、加熱圧着時の加熱によって硬化反応が進行して接着能が発現する。 The insulating coating with adhesive properties is formed by applying the coating composition for electromagnetic steel sheets, which will be described below, onto a base steel sheet. The insulating coating made of the coating composition for electromagnetic steel sheets is in an uncured or semi-cured state (B stage) before the heat-pressing process during the manufacture of the laminated core, and the heat applied during the heat-pressing process causes a curing reaction to progress, resulting in the development of adhesive properties.
電磁鋼板用コーティング組成物は、ポリエステル系ウレタン樹脂及び硬化剤からなる架橋型ホットメルト接着剤と、常温固化樹脂と、を含有する。 The coating composition for electrical steel sheets contains a cross-linked hot melt adhesive made of a polyester-based urethane resin and a curing agent, and a room temperature hardening resin.
ポリエステル系ウレタン樹脂は、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとの反応によって得られる反応物(ウレタン樹脂)である。一般にウレタン樹脂はポリオールの炭素鎖の長さによって粘弾性特性を調整でき、硬質のガラス状からゴム弾性領域まで幅広い製品が上市されている。 Polyester-based urethane resin is a reaction product (urethane resin) obtained by reacting polyester polyol with polyisocyanate. In general, the viscoelastic properties of urethane resin can be adjusted by changing the length of the carbon chain of the polyol, and a wide range of products are available on the market, from hard glass-like to rubber-elastic.
ポリエステルポリオールは、ポリエーテル系ポリオールに比べて機械強度に優れている。ポリエステルポリオールとしては、特に限定されず、例えば、ポリエステル-ポリエーテル型共重合体(ブチレンテレフタレートとテトラメチレンオキシドグリコールの共重合体等)、ポリエステル-ポリエステル型共重合体(ブチレンテレフタレートとブチレンアジペートとの共重合体等)等が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Polyester polyols have superior mechanical strength compared to polyether polyols. There are no particular limitations on the polyester polyols, and examples include polyester-polyether type copolymers (such as copolymers of butylene terephthalate and tetramethylene oxide glycol) and polyester-polyester type copolymers (such as copolymers of butylene terephthalate and butylene adipate). One type of polyester polyol may be used alone, or two or more types may be used in combination.
ポリイソシアネートとしては、特に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、粗製TDI、ポリメチレン・ポリフェニルイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、これらのイソシアヌレート化物、カルボジイミド化物、ビューレット化物等が挙げられる。ポリイソシアネートとしては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The polyisocyanate is not particularly limited, and examples thereof include tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, crude TDI, polymethylene polyphenylisocyanate, isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, their isocyanurates, carbodiimides, and biuret derivatives. One type of polyisocyanate may be used alone, or two or more types may be used in combination.
積層コア製造時に絶縁被膜を加熱硬化させるためには、硬化剤は潜在性を有することが必要である。ここで、「硬化剤が潜在性を有する」とは、加熱によって硬化を開始させるまでは硬化反応の進行が抑制されている性質を有することを意味する。本実施形態では、潜在性を有する硬化剤として、融点(MP)が50℃以上200℃以下の芳香族アミンを用いる。芳香族アミンのMPが前記範囲内であれば、潜在性と適当な接着温度域とを両立でき、電磁鋼板同士の接着強度が高くなる。芳香族アミンのMPは、60℃以上180℃以下が好ましい。
なお、「融点」とは、JIS K0064(1992)に従って、目視法により、1℃/分の昇温速度で測定した値である。
In order to heat-harden the insulating coating during the manufacture of the laminated core, the hardener must have latency. Here, "the hardener has latency" means that the hardening reaction is inhibited from progressing until hardening is started by heating. In this embodiment, an aromatic amine having a melting point (MP) of 50°C or more and 200°C or less is used as the hardener having latency. If the MP of the aromatic amine is within the above range, both latency and an appropriate bonding temperature range can be achieved, and the adhesive strength between the magnetic steel sheets is increased. The MP of the aromatic amine is preferably 60°C or more and 180°C or less.
The "melting point" is a value measured visually at a temperature rise rate of 1°C/min in accordance with JIS K0064 (1992).
芳香族アミンの具体例としては、例えば、メタフェニレンジアミン(MP:62℃)、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン(MP:76℃)、ジアミノジフェニルメタン(MP:89℃)、ジクロロジアミノジフェニルメタン(MP:98℃)、トリメチレンビス(4-アミノベンゾアート)(MP:122~128℃)等が挙げられる。芳香族アミンとしては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of aromatic amines include metaphenylenediamine (MP: 62°C), diaminodiethyldimethyldiphenylmethane (MP: 76°C), diaminodiphenylmethane (MP: 89°C), dichlorodiaminodiphenylmethane (MP: 98°C), trimethylenebis(4-aminobenzoate) (MP: 122-128°C), etc. Aromatic amines may be used alone or in combination of two or more.
硬化剤の含有量は、ポリエステル系ウレタン樹脂100質量部に対して、3質量部以上100質量部以下が好ましく、5質量部以上20質量部以下がより好ましい。硬化剤の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、電磁鋼板同士の接着強度が高くなる。硬化剤の含有量が前記範囲の上限値以下であれば、ポットライフが長くなる。 The content of the curing agent is preferably 3 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the polyester-based urethane resin. If the content of the curing agent is equal to or more than the lower limit of the above range, the adhesive strength between the magnetic steel sheets is increased. If the content of the curing agent is equal to or less than the upper limit of the above range, the pot life is extended.
常温固化樹脂は、軟化点が100℃以上200℃以下であり、常温(例えば25℃)まで冷却することによって固形状にすることが可能である。なお、「軟化点」とは、樹脂が結晶性ポリマーの場合は融点、非晶性ポリマーの場合はガラス転移温度を指し、示差走査熱量計(DSC)を用いて、JIS K6863(1994)に準拠して5℃/分の昇温速度で測定した値である。 Room temperature solidifying resins have a softening point of 100°C or higher and 200°C or lower, and can be solidified by cooling to room temperature (e.g., 25°C). Note that "softening point" refers to the melting point if the resin is a crystalline polymer, and the glass transition temperature if the resin is an amorphous polymer, and is a value measured using a differential scanning calorimeter (DSC) at a heating rate of 5°C/min in accordance with JIS K6863 (1994).
常温固化樹脂の具体例としては、例えば、ロジン、ロジン誘導体(水添ロジン、重合ロジン、水添重合ロジン、ロジングリセリンエステル、水添ロジングリセリンエステル、ロジンペンタエリスリトールエステル、水添ロジンペンタエリスリトールエステル、不均化ロジングリセリンエステル、水均化ロジンペンタエリスリトールエステル等)、テルペンフェノール樹脂、水添テルペンフェノール樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂(脂肪族系、芳香族系、それらの共重合系、脂環族系及びそれらの水添石油樹脂)、テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、クマロン・インデン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。常温固化樹脂としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of room temperature solidifying resins include rosin, rosin derivatives (hydrogenated rosin, polymerized rosin, hydrogenated polymerized rosin, rosin glycerin ester, hydrogenated rosin glycerin ester, rosin pentaerythritol ester, hydrogenated rosin pentaerythritol ester, disproportionated rosin glycerin ester, water-proportionated rosin pentaerythritol ester, etc.), terpene phenol resin, hydrogenated terpene phenol resin, ketone resin, petroleum resin (aliphatic, aromatic, copolymers thereof, alicyclic, and hydrogenated petroleum resins thereof), terpene resin, hydrogenated terpene resin, coumarone-indene resin, phenol resin, xylene resin, etc. One type of room temperature solidifying resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
常温固化樹脂の軟化点は、80℃以上230℃以下が好ましく、100℃以上200℃以下がより好ましい。常温固化樹脂の軟化点が前記範囲の下限値以上であれば、電磁鋼板用コーティング組成物のコーティング特性に優れ、またモータ発熱時にも接着強度を担保できる耐熱性が得られる。常温固化樹脂の軟化点が前記範囲の上限値以下であれば、磁気特性に優れた積層コアを形成できる。 The softening point of the room-temperature solidifying resin is preferably 80°C or higher and 230°C or lower, and more preferably 100°C or higher and 200°C or lower. If the softening point of the room-temperature solidifying resin is equal to or higher than the lower limit of the above range, the coating composition for magnetic steel sheets will have excellent coating properties, and will have heat resistance that can ensure adhesive strength even when the motor heats up. If the softening point of the room-temperature solidifying resin is equal to or lower than the upper limit of the above range, a laminated core with excellent magnetic properties can be formed.
常温固化樹脂の含有量は、架橋型ホットメルト接着剤100質量部に対して、50質量部以上300質量部以下であり、100質量部以上180質量部以下が好ましい。常温固化樹脂の含有量が下限値以上であれば、磁気特性に優れた積層コアを形成できる。常温固化樹脂の含有量が上限値以下であれば、モータ発熱時にも接着強度を担保できる耐熱性が得られる。 The content of the room temperature solidifying resin is 50 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, and preferably 100 parts by mass or more and 180 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the cross-linking hot melt adhesive. If the content of the room temperature solidifying resin is equal to or more than the lower limit, a laminated core with excellent magnetic properties can be formed. If the content of the room temperature solidifying resin is equal to or less than the upper limit, heat resistance can be obtained that can ensure adhesive strength even when the motor generates heat.
ホットメルト接着剤は加熱溶融させることにより接着するものであり、無溶剤にすることが可能で、接着時に揮発する成分を大幅に低減できるメリットがある。さらに、分子設計や各種樹脂との混合によって様々な特性を発現させることができる。本実施形態で用いる架橋型ホットメルト接着剤では、高機械強度が特徴であるポリエステル系ウレタン樹脂を架橋型とすることで、接着後も耐熱性が得られ、高温強度を確保できるため、モータ用として使用可能になる。さらに、常温固化樹脂と混合することでコア鉄損と耐熱性を両立できる。また、硬化剤として潜在性を持つ芳香族アミンを組み合わせることで、十分なコーティング特性を確保でき、低温焼き付け、低温接着が可能となる。 Hot melt adhesives adhere by heating and melting, and can be made solvent-free, which has the advantage of significantly reducing the amount of volatilized components during adhesion. In addition, various properties can be expressed by molecular design and mixing with various resins. In the crosslinked hot melt adhesive used in this embodiment, the polyester-based urethane resin, which is characterized by its high mechanical strength, is crosslinked, so that heat resistance is obtained even after adhesion and high-temperature strength can be secured, making it usable for motors. Furthermore, by mixing with a room-temperature solidifying resin, core iron loss and heat resistance can be achieved at the same time. In addition, by combining an aromatic amine with latent properties as a curing agent, sufficient coating properties can be secured, and low-temperature baking and low-temperature adhesion are possible.
絶縁被膜3は、例えば電磁鋼板用コーティング組成物を母材鋼板の表面に塗布して乾燥し、焼き付けることで形成できる。
焼き付ける際の到達温度の下限値は、好ましくは90℃、より好ましくは110℃である。焼き付ける際の到達温度の上限値は、好ましくは180℃、より好ましくは160℃である。
焼き付け時間の下限値は、好ましくは5秒、より好ましくは10秒である。焼き付け時間の上限値は、好ましくは60秒、より好ましくは45秒である。
The insulating
The lower limit of the temperature to be reached during baking is preferably 90° C., more preferably 110° C. The upper limit of the temperature to be reached during baking is preferably 180° C., more preferably 160° C.
The lower limit of the baking time is preferably 5 seconds, more preferably 10 seconds, and the upper limit of the baking time is preferably 60 seconds, more preferably 45 seconds.
絶縁被膜3の平均厚みt1の上下限値は、素材1が電磁鋼板40として用いられる場合も考慮して、例えば以下のように設定される。
素材1が電磁鋼板40として用いられる場合において、絶縁被膜3の平均厚みt1(電磁鋼板40(素材1)片面あたりの厚さ)は、互いに積層される電磁鋼板40間での絶縁性能及び接着能を確保できるように調整する。
The upper and lower limits of the average thickness t1 of the insulating
When the
単層構成の絶縁被膜3の場合、絶縁被膜3の平均厚みt1の下限値としては、2.0μm、より好ましくは2.5μmとするのがよい。一方で、絶縁被膜3が厚くなるに連れて絶縁効果が飽和する。また、絶縁被膜3が厚くなるに連れて、積層コアにおいて母材鋼板2の占める割合が低下し、積層コアとしての性能が低下する。したがって、絶縁被膜3の平均厚みt1の上限値としては、8.0μm、より好ましくは6.0μmとするのがよい。
複層構成の絶縁被膜3の場合、下地絶縁被膜の平均厚みは、例えば、0.3μm以上2.5μm以下とすることができ、0.5μm以上1.5μm以下が好ましい。上地絶縁被膜の平均厚みの下限値は、2.0μm、好ましくは2.5μmとすることができる。上地絶縁被膜の平均厚みの上限値は、6.0μm、好ましくは4.5μmとすることができる。
なお、素材1における絶縁被膜3の平均厚みt1の測定方法は、素材1の平均板厚t0と同様の考え方で、複数箇所の絶縁被膜3の厚みを求め、それらの厚みの平均として求めることができる。
In the case of a single-
In the case of the insulating
The average thickness t1 of the insulating
この素材1における絶縁被膜3の平均厚みt1についての上下限値は、電磁鋼板40における絶縁被膜3の平均厚みt1の上下限値としても当然に採用可能である。なお、電磁鋼板40における絶縁被膜3の平均厚みt1の測定方法は、例えば、以下の測定方法による。例えば、積層コアを形成する複数の電磁鋼板のうち、積層方向の最も外側に位置する電磁鋼板40(表面が積層方向に露出している電磁鋼板40)を選定する。選定した電磁鋼板40の表面において、径方向の所定の位置(例えば、電磁鋼板40における内周縁と外周縁との丁度中間(中央)の位置)を選定する。選定した位置において、電磁鋼板40の絶縁被膜3の厚みを、周方向に同等の間隔をあけて4か所において(すなわち、中心軸線Oを中心とした90度おきに)測定する。測定した4か所の厚みの平均値を、絶縁被膜3の平均厚みt1とすることができる。
なお、このように絶縁被膜3の平均厚みt1を、積層方向の最も外側に位置する電磁鋼板40において測定した理由は、絶縁被膜3の厚みが、電磁鋼板40の積層方向に沿った積層位置で殆ど変わらないように、絶縁被膜3が作り込まれているからである。
The upper and lower limits of the average thickness t1 of the insulating
The reason why the average thickness t1 of the insulating
以上のような素材1を打ち抜き加工することで電磁鋼板40が製造され、電磁鋼板40によって接着コア(ステータコア21やロータコア31)が製造される。
The above-described
(積層コアの積層方法)
以下、積層コアの説明に戻る。ステータコア21を形成する複数の電磁鋼板40は、図3に示すように、絶縁被膜3を介して積層されている。
積層方向に隣り合う電磁鋼板40は、絶縁被膜3によって全面にわたって接着されている。言い換えると、電磁鋼板40において積層方向を向く面(以下、第1面という)は、全面にわたって接着領域41aとなっている。ただし、積層方向に隣り合う電磁鋼板40が、全面にわたって接着されていなくてもよい。言い換えると、電磁鋼板40の第1面において、接着領域41aと非接着領域(不図示)とが混在していてもよい。
(Lamination method of laminated core)
Returning to the description of the laminated core, the plurality of
The
本実施形態では、ロータコア31を形成する方の複数の電磁鋼板は、図1に示すかしめ42(ダボ)によって互いに固定されている。しかしながら、ロータコア31を形成する複数の電磁鋼板も、ステータコア21と同様に絶縁被膜3により固定した積層構造を有してもよい。
また、ステータコア21やロータコア31などの積層コアは、いわゆる回し積みにより形成されていてもよい。
In this embodiment, the multiple electromagnetic steel sheets forming the
Furthermore, the laminated cores such as the
(積層コアの製造方法)
前記ステータコア21は、例えば、図7に示す製造装置100を用いて製造される。以下では、製造方法の説明にあたり、まず先に、積層コアの製造装置100(以下、単に製造装置100という)について説明する。
製造装置100では、コイル1A(フープ)から素材1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く。そして、打ち抜いた電磁鋼板40を積層して昇温させながら加圧する。その結果、積層方向に隣り合う電磁鋼板40を絶縁被膜3によって接着させ(すなわち、絶縁被膜3のうちの接着領域41aに位置する部分に接着能を発揮させ)、接着が完了する。
(Manufacturing method of laminated core)
The
In the
図7に示すように、製造装置100は、複数段の打ち抜きステーション110を備えている。打ち抜きステーション110は、二段であってもよく、三段以上であってもよい。各段の打ち抜きステーション110は、素材1の下方に配置された雌金型111と、素材1の上方に配置された雄金型112とを備える。
As shown in FIG. 7, the
製造装置100は、さらに、最も下流の打ち抜きステーション110よりも下流位置に積層ステーション140を備える。この積層ステーション140は、加熱装置141と、外周打ち抜き雌金型142と、断熱部材143と、外周打ち抜き雄金型144と、スプリング145と、を備えている。
加熱装置141、外周打ち抜き雌金型142、断熱部材143は、素材1の下方に配置されている。一方、外周打ち抜き雄金型144及びスプリング145は、素材1の上方に配置されている。なお、符号21は、ステータコアを示している。
The
The
以上説明の構成を有する製造装置100において、まずコイル1Aより素材1を図7の矢印F方向に順次送り出す。そして、この素材1に対し、複数段の打ち抜きステーション110による打ち抜き加工を順次行う。これら打ち抜き加工により、素材1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。
In the
そして最後に、素材1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。この積層の際、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。以上説明のような、打ち抜き工程、積層工程、を順次繰り返すことで、所定枚数の電磁鋼板40を積み重ねることができる。さらに、このようにして電磁鋼板40を積み重ねて形成された積層コアは、加熱装置141によって例えば温度200℃まで加熱される。この加熱により、隣り合う電磁鋼板40の絶縁被膜3同士が接着される。
なお、加熱装置141は、外周打ち抜き雌金型142に配置されていなくてもよい。すなわち、外周打ち抜き雌金型142で積層された電磁鋼板40を接着させる前に、外周打ち抜き雌金型142外に取り出してもよい。この場合、外周打ち抜き雌金型142に断熱部材143がなくてもよい。さらにこの場合、積み重ねられた接着前の電磁鋼板40を、図示されない治具で積層方向の両側から挟んで保持した上で、搬送したり加熱したりしてもよい。
以上の各工程により、ステータコア21が完成する。
Finally, the blank 1 is sent to the
It should be noted that the
Through the above steps, the
以上説明したように、本発明では、電磁鋼板の絶縁被膜を形成する電磁鋼板用コーティング組成物として、特定の架橋型ホットメルト接着剤と常温固化樹脂とを特定の比率で組み合わせる。これにより、電磁鋼板の板厚が薄くても接着成分による応力歪の付与を抑制できるため、優れた磁気特性(コア鉄損)を有する積層コアを形成できる。また、電磁鋼板同士の接着強度が高く耐熱性に優れるため、モータ発熱時にも接着強度を担保できる積層コアを形成できる。 As explained above, in the present invention, a specific cross-linking hot melt adhesive and a room temperature solidifying resin are combined in a specific ratio as a coating composition for electromagnetic steel sheets that forms an insulating coating on the electromagnetic steel sheets. This makes it possible to suppress the application of stress distortion due to the adhesive components even if the electromagnetic steel sheets are thin, so that a laminated core with excellent magnetic properties (core iron loss) can be formed. In addition, because the adhesive strength between the electromagnetic steel sheets is high and has excellent heat resistance, a laminated core can be formed that can ensure adhesive strength even when the motor heats up.
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
ステータコアの形状は、前記実施形態で示した形態に限定されるものではない。具体的には、ステータコアの外径及び内径の寸法、積厚、スロット数、ティース部の周方向と径方向の寸法比率、ティース部とコアバック部との径方向の寸法比率、などは所望の回転電機の特性に応じて任意に設計可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
The shape of the stator core is not limited to the form shown in the above embodiment. Specifically, the outer diameter and inner diameter of the stator core, the lamination thickness, the number of slots, the circumferential and radial dimensional ratio of the teeth portion, and the radial dimensional ratio of the teeth portion and the core back portion can be designed as desired according to the characteristics of the rotating electric machine.
前記実施形態におけるロータでは、2つ1組の永久磁石32が1つの磁極を形成しているが、本発明はこれに限られない。例えば、1つの永久磁石32が1つの磁極を形成していてもよく、3つ以上の永久磁石32が1つの磁極を形成していてもよい。
In the rotor of the above embodiment, a pair of
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、回転電機の構造は、以下に例示するようにこれに限られず、さらには以下に例示しない種々の公知の構造も採用可能である。
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。
In the above embodiment, a permanent magnet field type motor has been used as an example of a rotating electric motor, but the structure of the rotating electric motor is not limited to this, as exemplified below, and various known structures not exemplified below can also be adopted.
In the above embodiment, a permanent magnet field type motor is used as an example of a rotating electric machine, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be a reluctance type motor or an electromagnetic field type motor (wound field type motor).
In the above embodiment, a synchronous motor is used as an example of an AC motor, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be an induction motor.
In the above embodiment, an AC motor is used as an example of the electric motor, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be a DC motor.
In the above embodiment, an electric motor is used as an example of a rotating electric machine, but the present invention is not limited to this. For example, the rotating electric machine may be a generator.
前記実施形態では、本発明に係る積層コアをステータコアに適用した場合を例示したが、ロータコアに適用することも可能である。
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。
In the above embodiment, the laminated core according to the present invention is applied to a stator core, but it can also be applied to a rotor core.
The laminated core may be used in a transformer instead of a rotating electric machine. In this case, it is preferable to use grain-oriented magnetic steel sheets as the magnetic steel sheets instead of non-oriented magnetic steel sheets.
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the components in the above embodiment may be replaced with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modifications may be combined as appropriate.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。 The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following description.
[原料]
使用した原料を以下に示す。
(ポリエステル系ウレタン樹脂)
PE1:ポリエステル系ウレタンプレポリマー(重量平均分子量(Mw):5000)
撹拌機、温度計、還流冷却器、滴下装置、及び窒素導入管を備えた反応容器に、テレフタル酸とアジピン酸と3-メチル-1,5-ペンタンジオールとから得られるポリエステルポリオール(株式会社クラレ製「クラレポリオールP-2011」、Mn=2040)500質量部、ジメチロールブタン酸15質量部、イソホロンジイソシアネート100質量部、及びトルエン80質量部を仕込み、窒素雰囲気下90℃で4時間反応させ、これにトルエン350質量部を加えて、イソシアネート基を含有するポリエステル系ウレタンプレポリマー(Mw=5000、モル比(NCO/OH)=1:1)溶液を得た。
[Raw materials]
The raw materials used are shown below.
(Polyester-based urethane resin)
PE1: Polyester-based urethane prepolymer (weight average molecular weight (Mw): 5000)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping device, and a nitrogen inlet tube was charged with 500 parts by mass of a polyester polyol obtained from terephthalic acid, adipic acid, and 3-methyl-1,5-pentanediol ("Kuraray Polyol P-2011" manufactured by Kuraray Co., Ltd., Mn = 2040), 15 parts by mass of dimethylolbutanoic acid, 100 parts by mass of isophorone diisocyanate, and 80 parts by mass of toluene, and reacted for 4 hours at 90°C under a nitrogen atmosphere, to which 350 parts by mass of toluene was added to obtain a solution of a polyester-based urethane prepolymer containing isocyanate groups (Mw = 5000, molar ratio (NCO/OH) = 1:1).
PE2:ポリエステル系ウレタンプレポリマー(Mw:12000)
反応時間を変更した以外は、PE1と同様にして、イソシアネート基を含有するポリエステル系ウレタンプレポリマー(Mw=12000、モル比(NCO/OH)=1:1)溶液を得た。
PE2: Polyester-based urethane prepolymer (Mw: 12000)
A solution of a polyester-based urethane prepolymer (Mw=12,000, molar ratio (NCO/OH)=1:1) containing an isocyanate group was obtained in the same manner as in PE1, except that the reaction time was changed.
PE3:ポリエステル系ウレタンプレポリマー(Mw:35000)
反応時間を変更した以外は、PE1と同様にして、イソシアネート基を含有するポリエステル系ウレタンプレポリマー(Mw=35000、モル比(NCO/OH)=1:1)溶液を得た。
PE3: Polyester-based urethane prepolymer (Mw: 35,000)
A solution of a polyester-based urethane prepolymer (Mw=35,000, molar ratio (NCO/OH)=1:1) containing an isocyanate group was obtained in the same manner as in PE1, except that the reaction time was changed.
(ポリエーテル系ウレタン樹脂)
PO1:ポリエーテル系ウレタンプレポリマー(Mw:5000)
2,4-トリレンジイソシアネートと2,6-トリレンジイソシアネートを質量比8:2で混合したイソシアネート100質量部と、ポリプロピレングリコール600質量部とを、80℃で2時間、次いで100℃で3時間反応させ、イソシアネート基を含有するポリエーテル系ウレタンプレポリマー(Mw=5000、モル比(NCO/OH)=3:1)溶液を得た。
(Polyether-based urethane resin)
PO1: Polyether-based urethane prepolymer (Mw: 5000)
100 parts by mass of an isocyanate mixture of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate in a mass ratio of 8:2 was reacted with 600 parts by mass of polypropylene glycol at 80° C. for 2 hours and then at 100° C. for 3 hours to obtain a solution of a polyether-based urethane prepolymer (Mw=5000, molar ratio (NCO/OH)=3:1) containing an isocyanate group.
PO2:ポリエーテル系ウレタンプレポリマー(Mw:35000)
ポリプロピレングリコールの分子量を変更した以外は、PE1と同様にして、イソシアネート基を含有するポリエーテル系ウレタンプレポリマー(Mw=35000、モル比(NCO/OH)=3:1)溶液を得た。
PO2: Polyether-based urethane prepolymer (Mw: 35,000)
A solution of a polyether-based urethane prepolymer (Mw=35,000, molar ratio (NCO/OH)=3:1) containing an isocyanate group was obtained in the same manner as in PE1, except that the molecular weight of the polypropylene glycol was changed.
(硬化剤)
H1:ポリテトラメチレンオキシド-ジ-p-アミノベンゾエート(MP:60℃)
H2:3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノフェニルメタン(MP:98℃)
H3:トリメチレン-ビス(4-アミノベンゾアート)(MP:125℃)
G1:キシリレンジアミン三量体(粘調液体、MP:0℃未満)
G2:ポリテトラメチレンオキシド-ジ-p-アミノベンゾエート(MP:15℃)
G3:ブロックイソシアネート(MP:105℃)
G4:ジシアンジアミド(MP:210℃)
(Hardening agent)
H1: Polytetramethylene oxide-di-p-aminobenzoate (MP: 60°C)
H2: 3,3'-dichloro-4,4'-diaminophenylmethane (MP: 98°C)
H3: Trimethylene-bis(4-aminobenzoate) (MP: 125° C.)
G1: Xylylenediamine trimer (viscous liquid, MP: below 0°C)
G2: Polytetramethylene oxide-di-p-aminobenzoate (MP: 15°C)
G3: Blocked isocyanate (MP: 105°C)
G4: Dicyandiamide (MP: 210°C)
(常温固化樹脂)
R1:ロジン系誘導体樹脂(軟化点:110℃)
R2:芳香族系炭化水素樹脂(軟化点:140℃)
R3:テルペンフェノール樹脂(軟化点:160℃)
R4:ノボラックフェノール樹脂(軟化点:180℃)
(Room temperature hardening resin)
R1: Rosin derivative resin (softening point: 110°C)
R2: Aromatic hydrocarbon resin (softening point: 140°C)
R3: Terpene phenol resin (softening point: 160°C)
R4: Novolak phenolic resin (softening point: 180°C)
(比較樹脂)
S1:テルペン樹脂(軟化点:65℃)
S2:ロジン樹脂(軟化点:82℃)
S3:ノボラックフェノール樹脂(軟化点:230℃)
(Comparative Resin)
S1: Terpene resin (softening point: 65°C)
S2: Rosin resin (softening point: 82°C)
S3: Novolak phenolic resin (softening point: 230°C)
[磁気特性]
質量%で、Si:3.0%、Mn:0.2%、Al:0.5%、残部がFe及び不純物からなる厚さ0.25mm、幅100mmの無方向性電磁鋼板を電磁鋼帯として製造した。各例の電磁鋼板用コーティング組成物を電磁鋼帯の両面に塗布し、表1に示す条件で焼き付け、平均板厚t1が3μmの絶縁被膜を形成した。
電磁鋼帯から55mm×55mmサイズの矩形の電磁鋼板を切り出し、鋼板温度180℃、圧力10MPa、加圧時間1時間の条件で電磁鋼板10枚を積層接着して積層コアを作製した。得られた積層コアについて、JIS C2556(2015)に準拠した単板磁気測定法により、圧延方向と圧延方向に対して直角方向の単板磁気特性を測定し、それらの値の平均値を磁気特性として求めた。
[Magnetic properties]
A non-oriented electrical steel sheet having a thickness of 0.25 mm and a width of 100 mm and consisting of, by mass%, 3.0% Si, 0.2% Mn, 0.5% Al, and the balance being Fe and impurities was manufactured as an electrical steel strip. The coating composition for electrical steel sheet of each example was applied to both sides of the electrical steel strip and baked under the conditions shown in Table 1 to form an insulating coating with an average sheet thickness t1 of 3 μm.
A rectangular electromagnetic steel sheet of 55 mm x 55 mm size was cut out from the electromagnetic steel strip, and 10 electromagnetic steel sheets were laminated and bonded together under conditions of a steel sheet temperature of 180°C, a pressure of 10 MPa, and a pressing time of 1 hour to produce a laminated core. The single sheet magnetic properties of the obtained laminated core were measured in the rolling direction and in the direction perpendicular to the rolling direction by a single sheet magnetic measurement method in accordance with JIS C2556 (2015), and the average value of these values was calculated as the magnetic properties.
[接着強度]
上記[磁気特性]の試験において製造した電磁鋼帯から、幅30mm×長さ60mmの長方形の電磁鋼板を2枚切り出し、互いの幅30mm×長さ10mmの先端部分同士を重ね合わせ、鋼板温度180℃、圧力10MPa、加圧時間1時間で接着してサンプルを作製した。雰囲気温度を25℃又は150℃とし、引張速度2mm/分として剪断引張強度を測定し、接着面積で除した数値を接着強度(MPa)とした。
[Adhesive strength]
Two rectangular electromagnetic steel sheets, 30 mm wide x 60 mm long, were cut out from the electromagnetic steel strip manufactured in the above test for [Magnetic Properties], and the 30 mm wide x 10 mm long tip portions of each sheet were overlapped and bonded at a steel sheet temperature of 180° C., a pressure of 10 MPa, and a pressing time of 1 hour to prepare a sample. The shear tensile strength was measured at an atmospheric temperature of 25° C. or 150° C. and a tensile speed of 2 mm/min, and the value divided by the adhesive area was taken as the adhesive strength (MPa).
[判定]
各例について、以下の基準で判定を行った。
○(優良):25℃の接着強度が5MPa以上、180℃の接着強度が0.5MPa以上、かつ磁気特性が12W/kg未満である。
△(可):25℃の接着強度が4MPa以上5MPa未満、180℃の接着強度が0.5MPa以上、かつ磁気特性が12W/kg未満である。
×(不良):25℃の接着強度が4MPa以上、180℃の接着強度が0.5MPa以上、かつ磁気特性が12W/kg未満のいずれか1つ以上を満たさない。
[judgement]
Each example was judged according to the following criteria.
◯ (Excellent): The adhesive strength at 25° C. is 5 MPa or more, the adhesive strength at 180° C. is 0.5 MPa or more, and the magnetic properties are less than 12 W/kg.
Δ (Acceptable): The adhesive strength at 25° C. is 4 MPa or more and less than 5 MPa, the adhesive strength at 180° C. is 0.5 MPa or more, and the magnetic properties are less than 12 W/kg.
× (Poor): Does not satisfy one or more of the following: adhesive strength at 25° C. is 4 MPa or more, adhesive strength at 180° C. is 0.5 MPa or more, and magnetic properties are less than 12 W/kg.
[実施例1~10、比較例1~11]
表1に示す組成で各成分を混合して電磁鋼板用コーティング組成物を調製した。
[Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 11]
The components shown in Table 1 were mixed together to prepare coating compositions for electrical steel sheets.
各例の電磁鋼板用コーティング組成物の組成、及び焼き付け条件を表1に示す。また、各例の評価結果を表2に示す。 The composition of the coating composition for electrical steel sheets and the baking conditions for each example are shown in Table 1. The evaluation results for each example are shown in Table 2.
表2に示すように、特定の架橋型ホットメルト接着剤と常温固化樹脂とを特定の比率で組み合わせた実施例1~10では、常温(25℃)及び150℃のいずれの温度でも電磁鋼板同士の接着強度が高く、積層コアの磁気特性も優れていた。
ウレタン樹脂の種類、常温固化樹脂の軟化点や含有量といった条件を満たさない比較例1~11では、常温及び150℃での接着強度と磁気特性を両立できなかった。
As shown in Table 2, in Examples 1 to 10 in which a specific cross-linking hot melt adhesive and a room temperature solidifying resin were combined in a specific ratio, the adhesive strength between the magnetic steel sheets was high at both room temperature (25°C) and 150°C, and the magnetic properties of the laminated core were also excellent.
In Comparative Examples 1 to 11, which do not satisfy the conditions such as the type of urethane resin, the softening point and content of the room-temperature solidifying resin, it was not possible to achieve both adhesive strength at room temperature and 150° C. and magnetic properties.
[実施例21~26、比較例21~26]
次に、素材(電磁鋼板)の平均板厚t0が変化した場合の絶縁被膜の影響についての実施例を示す。なお、絶縁被膜の平均厚みt1は「3μm」と一定とし、母材鋼板の板厚を変化させることで、素材の平均板厚t0を変更した。使用した絶縁被膜の原料は実施例2または比較例3と同様とした。また、母材鋼板は、質量%で、Si:2.95%、Mn:0.2%、Al:0.4%、残部がFe及び不純物からなり、幅100mmの無方向性電磁鋼板を使用した。
各種評価手段等は、前記の[磁気特性]、[接着強度]および[判定]と同じとし、母材鋼板となる無方向性電磁鋼板の板厚のみを変化させた。コーティング組成物及び焼付条件は、実施例21~25については表1ならびに表2における実施例2と同じとし、比較例21~25については表1ならびに表2における比較例3と同じとした。各例の評価結果を表3に示す。なお、表3中の「素材板厚t0」は、絶縁被膜の平均厚みt1(3μm)を含む。
[Examples 21 to 26, Comparative Examples 21 to 26]
Next, an example will be shown regarding the influence of the insulating coating when the average sheet thickness t0 of the raw material (electromagnetic steel sheet) is changed. The average thickness t1 of the insulating coating is fixed at "3 μm", and the average sheet thickness t0 of the raw material is changed by changing the sheet thickness of the base steel sheet. The raw material of the insulating coating used was the same as that of Example 2 or Comparative Example 3. In addition, the base steel sheet was a non-oriented electromagnetic steel sheet with a width of 100 mm, consisting of, by mass%, 2.95% Si, 0.2% Mn, 0.4% Al, and the balance Fe and impurities.
The various evaluation methods were the same as those for [Magnetic properties], [Adhesive strength], and [Evaluation] described above, and only the thickness of the non-oriented electrical steel sheet serving as the base steel sheet was changed. The coating composition and baking conditions for Examples 21 to 25 were the same as those for Example 2 in Tables 1 and 2, and for Comparative Examples 21 to 25, they were the same as those for Comparative Example 3 in Tables 1 and 2. The evaluation results for each example are shown in Table 3. Note that "base sheet thickness t0" in Table 3 includes the average thickness t1 (3 μm) of the insulating coating.
表3に示すように、実施例の鋼板も比較例の鋼板も素材板厚t0が薄くなるに従い鉄損は低減するが、本発明による絶縁被膜を有する電磁鋼板は、特に素材板厚t0が薄い場合に比較例の電磁鋼板よりも鉄損をより低く抑えることが可能となる。これは前述の通り、本発明の絶縁被膜は硬化に伴う応力歪の発生が抑制されているためと考えられる。 As shown in Table 3, the iron loss decreases as the material plate thickness t0 becomes thinner in both the steel plates of the examples and the steel plates of the comparative examples, but the electromagnetic steel plate having the insulating coating of the present invention is able to suppress the iron loss lower than that of the electromagnetic steel plate of the comparative example, especially when the material plate thickness t0 is thin. This is thought to be because, as mentioned above, the insulating coating of the present invention suppresses the occurrence of stress distortion associated with hardening.
本発明によれば、磁気特性と耐熱性を両立させることができる。よって、産業上の利用可能性は大である。 The present invention makes it possible to achieve both magnetic properties and heat resistance. Therefore, it has great industrial applicability.
1…素材、2…母材鋼板、3…絶縁被膜、10…回転電機、20…ステータ、21…ステータコア、40…電磁鋼板。 1...Material, 2...Base steel plate, 3...Insulating coating, 10...Rotating motor, 20...Stator, 21...Stator core, 40...Electromagnetic steel plate.
Claims (6)
前記常温固化樹脂の軟化点が100℃以上200℃以下であり、
前記常温固化樹脂の含有量が、前記架橋型ホットメルト接着剤100質量部に対して、50質量部以上300質量部以下である、電磁鋼板用コーティング組成物。 The adhesive contains a crosslinkable hot melt adhesive made of a polyester-based urethane resin, which is a reaction product of a polyester polyol and a polyisocyanate, and a curing agent, and a room temperature solidifying resin.
The softening point of the room temperature solidifying resin is 100° C. or more and 200° C. or less,
A coating composition for electrical steel sheets, wherein the content of the room-temperature-solidifying resin is 50 parts by mass or more and 300 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the crosslinkable hot melt adhesive.
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