(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層モーターコアの表面に、被膜形成用樹脂エマルション、酸、酸化剤、金属イオン及び水を含有する自己析出型水性被覆組成物を接触させて、該モーターコアの表面に未硬化の樹脂被膜を析出形成させ、次いで該未硬化の樹脂被膜を水洗した後、加熱乾燥させることにより、該モーターコア表面上に、乾燥後の膜厚１０〜４０μｍの電気絶縁性被膜を形成させることを特徴とする積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法。
【請求項２】
上記被膜形成用樹脂エマルションが、アクリル系樹脂を必須とするエマルションである請求項１記載の積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法。
【請求項３】
積層モーターコアの表面に、被膜形成用樹脂エマルション、酸、酸化剤、金属イオン及び水を含有する自己析出型水性被覆組成物を接触させて、該モーターコアの表面に未硬化の樹脂被膜を析出形成させ、次いで該未硬化の樹脂被膜を水洗し、次いで該未硬化の樹脂被膜をクロムを含む水溶液と接触させた後、加熱乾燥させることにより、該モーターコア表面上に、乾燥後の膜厚１０〜４０μｍの電気絶縁性被膜を形成させることを特徴とする積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法。
【請求項４】
上記被膜形成用樹脂エマルションが、アクリル系樹脂を必須とするエマルションである請求項３記載の積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、鋼板を積層して作成されたモーターコアの表面に自己析出型水性被覆組成物を接触させることにより、該表面に電気絶縁特性の優れた絶縁被膜を形成させることができる積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型モーター等に使用されるモーターコアは、従来プレス加工によって金属板を積層し所定形状に成形されている。積層モーターコアとしては、例えば図１に示すようなモータのコアＡが挙げられる。図１のコアＡは複数の突極ｂを有し、各突極ｂの先端部は円弧状の部位となっており、各突極ｂに巻線ｃが巻かれている。このようなコアはモーターの回転子として用いられるが、コアＡの突極ｂと巻線ｃとの間が絶縁されていないような場合には、各巻線ｃ同士はコアＡを通じて短絡されてモーター自身が機能しなくなるので、コアＡと巻線ｃとの間は絶縁する必要がある。このため、コアＡのような積層鋼板表面はあらかじめ絶縁処理がなされているのが通常である。
【０００３】
このような絶縁処理としては、従来、電着塗料、溶剤スプレー、粉体塗料等によりモーターコア表面に絶縁層を形成させる方法が採用されている。しかしながら上記塗料で絶縁層を被覆する場合、モーターコアのエッジ部は絶縁層が剥離し易く、その結果絶縁層の絶縁特性を低下させるという問題が生じていた。そのため、絶縁層の膜厚を厚くせざるを得ない状況下にあった。
近年、モーターの小型化、薄型化が要求され、さらには高性能（高耐電圧）が要求されており、絶縁層の薄膜化が要求されるている。
絶縁層の薄膜化技術の一つとして、特開平５−３００６８１号公報には、モーターコアの表面に、プライマーとしてエポキシ樹脂を塗装し、上塗りにセラミック塗料を塗装した２層からなる絶縁層を絶縁層全体の膜厚で５０〜８０μｍ形成させることにより、エッジ部の被覆性が良好で絶縁特性に優れた絶縁層を形成できることが開示されている。また、絶縁層は多層になっておればよく、２層に限らず３層、４層のごとく層数を増加させてもよいことが開示されている。しかしながら、絶縁層を形成するにあたっては塗装工程が少なくとも２工程以上必要であり、作業性が劣るという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、モーターコア表面に電気絶縁層を形成するにあたり、絶縁処理工程を短縮するとともに、電気絶縁層の膜厚を従来よりもさらに薄膜化し、かつ電気絶縁特性の優れた被膜を有し、特にコアのエッジ部において優れた電気絶縁被膜が形成できるモーターコア表面を得ることができる、積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記従来の抱える課題を解決すべく鋭意検討した結果、積層モーターコア表面に被膜形成用樹脂エマルション、酸、酸化剤、金属イオン、水を含有する自己析出型水性被覆組成物を接触させ、ついで加熱乾燥させることにより、従来より薄膜で絶縁特性に優れた被膜を形成でき、さらに絶縁処理工程を短縮できることを見い出し、本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明は、積層モーターコアの表面に、被膜形成用樹脂エマルション、酸、酸化剤、金属イオン及び水を含有する自己析出型水性被覆組成物を接触させて、該モーターコアの表面に未硬化の樹脂被膜を析出形成させ、次いで該未硬化の樹脂被膜を加熱乾燥させることにより、該モーターコア表面上に電気絶縁性被膜を形成させることを特徴とする積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法を提供する。
【０００７】
また、さらに本発明は、積層モーターコアの表面に、被膜形成用樹脂エマルション、酸、酸化剤、金属イオン及び水を含有する自己析出型水性被覆組成物を接触させて、該モーターコアの表面に未硬化の樹脂被膜を析出形成させ、次いで該未硬化の樹脂被膜をクロムを含む水溶液と接触させた後、加熱乾燥させることにより、該モーターコア表面上に電気絶縁性被膜を形成させることを特徴とする積層モーターコア表面に電気絶縁被膜を被覆する方法を提供する。
【０００８】
以下、本発明の構成を詳述する。
本発明で対象とするモーターコアは複数枚の金属板を積層して作成される。使用される金属は特に限定されないが、通常鋼板が使用される。鋼板を積層する方法は特に限定されないが、プレス加工等が行われる。
【０００９】
本発明で使用される自己析出型水性被覆組成物は、被膜形成用樹脂エマルション、酸、酸化剤、金属イオン、水を含有し、さらにその他の任意成分を含有してもよい。
【００１０】
本発明で使用する被膜形成用樹脂エマルション中の樹脂としては、アクリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等も使用できる。特にアクリル系樹脂が好ましく例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルモノマーはもとより、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸も包含する（メタ）アクリル酸系モノマー、スチレン、エチレン等の単独重合体、またはこれらの２種以上からなる共重合体が挙げられる。
【００１１】
本発明で使用する樹脂は上記のごとき樹脂の任意の混合物であってもよい。
上記アクリル樹脂の分子量については、特に制限はさいが、例えば、ポリスチレンまたはポリアクリル酸エステルを標準物質として用いる、テトラヒドロフラン中でのゲルパーミュエーションクロマトグラフィーにより、５〜１００万、好ましくは１０〜１００万の分子量のものが使用される。
【００１２】
本発明で使用する被膜形成用樹脂エマルションは、通常乳化重合によって得られる樹脂エマルションそのものであることが多いが、種々の重合法によって得た樹脂を水に乳化分散させた樹脂エマルションであってもよい。
乳化重合により樹脂エマルションを得る場合の重合条件も特に制限されず、常法に従えばよいが、一例として、少なくとも水、アニオン性界面活性剤及び／またはノニオン性界面活性剤、上記樹脂成分モノマー、及び重合開始剤よりなる混合物を重合反応に付すことにより、被膜形成用樹脂エマルションを得ることができる。
【００１３】
本発明で使用する酸としては、例えばジルコンフッ化水素酸、チアタンフッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、ホウフッ化水素酸、リン酸、硝酸等から選ばれる少なくとも１種を使用できるが、フッ化水素酸が好ましい。
【００１４】
本発明で使用する酸化剤としては、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、亜硝酸ナトリウム等を用いることができるが、過酸化水素が好ましい。
本発明で使用する金属イオンを供給し得る化合物としては、該被覆組成物中で安定であれば特に限定はなく、例えばフッ化第二鉄、硝酸第二鉄、リン酸第一鉄、硝酸第一コバルト等が挙げられるが、フッ化第二鉄が好ましい。
【００１５】
本発明で使用する自己析出型水性被覆組成物中における樹脂含有量は樹脂固形分濃度として５〜５５０ｇ／Ｌが好ましく、さらに好ましくは３０〜１００ｇ／Ｌである。
酸の濃度は０．１〜５．０ｇ／Ｌが好ましく、さらに好ましくは０．５〜３．０ｇ／Ｌである。
酸化剤の濃度は０．０１〜３．０ｇ／Ｌが好ましい。
金属イオンを供給し得る化合物の濃度は、０．１〜５０ｇ／Ｌが好ましい。
【００１６】
本発明で使用する自己析出型水性被覆組成物は、任意成分としてはさらに、最低造膜温度を下げて、析出した樹脂粒子の融着をしやすくするための、造膜助剤、例えばトリアルキルペンタンジオールイソブチレート、アルキルカルビトール等、を含有し、さらに顔料、例えばカーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナフリドンレッド、ハンザイエロー、ベンジンイエロー等を含有していてもよい。
【００１７】
本発明で使用する自己析出型水性被覆組成物を、積層モーターコア表面に接触する方法としては、浸漬法、スプレー法等が採用できるが、浸漬法がより好ましい。また、処理温度、処理時間についても特に制限はないが、浸漬処理の場合、常温、例えば１８〜２５℃の該組成物に、３０〜３００秒、好ましくは６０〜１８０秒浸漬するのが適当である。
【００１８】
該被覆組成物の積層モーターコア表面への樹脂膜付着量は特に制限はないが、乾燥後の膜厚として、１０〜４０μｍが好ましい。
なお、通常、該被覆組成物の適用に先立ち、モーターコア表面を脱脂、水洗し、表面を清浄にしておく。モーターコア表面へ樹脂を析出させた後、通常水洗を行う。この水洗は、流水にさらすことによって行うこともできるが、通常常温水に１０〜１２０秒浸漬することにより行う。
加熱乾燥は、特に制限されないが、熱風循環炉の雰囲気温度で８０〜１８０℃で、５〜６０分、特に１０〜２０分行うのが適当である。
【００１９】
本発明で使用するクロムを含む水溶液に使用されるクロムとしては、一般的なクロム化合物、例えば重クロム酸、重クロム酸アンモニウム等が挙げられる。クロム水溶液に含有されるクロム濃度としては六価クロムとして０．１〜２０ｇ／Ｌが好ましい。クロム水溶液に三価クロムが含有されていても性能上は問題ない。  未硬化の樹脂被膜をクロムを含む水溶液と接触させる条件としては、常温又は加温された液に３０〜１８０秒浸漬するのが適当である。その後、該未硬化の樹脂被膜を水洗することなしに上記条件により加熱乾燥し、電気絶縁被膜を得る。  本発明の方法にて被膜形成させた後、必要に応じて、さらに粉体塗装あるいは一般の塗料を塗装することもできる。
【００２０】
本発明の被覆方法によれば、被膜形成は電着のごとく外部からの電気を使用することなく、被塗金属表面上の自己析出型被覆組成物の化学作用（エッチングにより金属表面から溶出した金属イオンが被覆組成物中の樹脂粒子に作用して該樹脂粒子が金属表面上に析出する）により達成されるため、積層鋼板表面に未硬化の樹脂被膜が形成される際、該自己析出型被覆組成物が該鋼板表面に接した個所は、ほとんど均一に被膜が形成される。また、該鋼板表面のエッジ部の被覆性は該未硬化の樹脂被膜を加熱乾燥した後も優れているため、絶縁特性の優れた絶縁被膜を形成させることができる。
【００２１】
【実施例】
以下実施例及び比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。
以下に各種性能試験方法を述べる。
〔膜厚〕
図１に示す試験材をＢの部分で切り出し、平面部及びエッヂ部の断面を顕微鏡観察し、図２に示す被覆層の膜厚を測定した。即ち、Ａはコアで、Ｚは絶縁層を示し、絶縁層の内で平面部の絶縁層厚さＸ及びエッジ部の絶縁層厚さＹを測定した。
【００２２】
〔外観〕
試験材を塗装後、目視にて被覆膨れ、ワレ、塗膜のすけの不良個数を測定した。
○：異常なし
△：膨れ、ワレ、すけ不良５ケ未満有り
×：膨れ、ワレ、すけ不良５ケ以上有り
【００２３】
〔絶縁特性試験〕
図１に示すモーターコア巻線部となるエッジ部（ｄ）を評価した。このエッジ部は試験材は４８ケ所ある。塗装した試験材の中心部分の被膜を剥離し、試験針の負極を接続する。モーターコア巻線部について試験針の正極を走査し、電流がリーク（漏れ）するエッジ部の数（ａ）を調査し、不良率＝ａ／４８にて評価した。
測定機器：絶縁抵抗計ＦＩ−９０１［（株）日本テクナート社製］
印加電圧：５００Ｖ
【００２４】
0003648320.tif 000002
【００２５】
〔被膜形成用樹脂エマルションの調整〕
メタクリル酸２部（重量部、以下同様）、メタクリル酸メチル２８部、アクリロニトリル３０部、アクリル酸エチル２０部及びアクリル酸ブチル２０部よりなる単量体混合物に、アクリル酸エステル系反応性界面活性剤１．０部（前５者の単量体合計重量に対して１．０重量％）、過硫酸アンモニウム０．３部及び水３９９．６部を混合して、７５℃で４時間通常の方法により乳化重合し、樹脂固形分２０％の樹脂を製造した。ついで該樹脂を４０℃に冷却し、２５％アンモニア水でｐＨを５〜８に調整して、被膜形成用樹脂エマルションを調整した。
【００２６】
〔供試自己析出型水性被覆組成物（I）の調整〕
成分 配合量（ｇ／Ｌ）
上記被膜形成用樹脂エマルション          ２８０．００
造膜助剤Ａ                                  ４．００
フッ化水素酸                                ０．７０
フッ化第二鉄                                ３．００
過酸化水素                                  ０．１０
脱イオン水                              （全量１Ｌになる量）
造膜助剤Ａはトリアルキルペンタンジオールイソブチレートであり、これの添加により、最低造膜温度が２０℃付近となる。
【００２７】
実施例１
上記の配合量にて調整した自己析出型水性被覆組成物の浴温を２０〜２２℃に保ち、これに試験材としての、予め清浄にした図１に示す磁性材料からなる鋼板をプレス加工し複数枚積層した得られたモーターコアを６０秒間浸漬して塗装し、脱イオン水に６０秒浸漬することにより水洗し、熱風オーブン中１８０℃で２０分乾燥し、各被覆性能試験に供した。試験結果を表１に示す。
【００２８】
実施例２
実施例１で用いた自己析出型水性被覆組成物の浴温を２０〜２２℃に保ち、これに実施例１と同様予め清浄にした試験材を１２０秒間浸漬して塗装し、脱イオン水に６０秒浸漬することにより水洗し、熱風オーブン中１８０℃で２０分乾燥し、ついで各被覆性能試験に供した。試験結果を表１に示す。
【００２９】
実施例３
実施例１で用いた自己析出型水性被覆組成物の浴温を２０〜２２℃に保ち、これに実施例１と同様予め清浄にした試験材を１８０秒間浸漬して塗装し、脱イオン水に６０秒浸漬することにより水洗し、熱風オーブン中１８０℃で２０分乾燥し、ついで各被覆性能試験に供した。試験結果を表１に示す。
【００３０】
実施例４
実施例１で用いた自己析出型水性被覆組成物の浴温を２０〜２２℃に保ち、これに実施例１と同様予め清浄にした試験材を６０秒間浸漬して塗装し、脱イオン水に６０秒浸漬することにより水洗した後、六価クロムを４ｇ／Ｌ含有する水溶液に６０秒浸漬した後、該被膜を水洗することなく、熱風オーブン中１８０℃で２０分乾燥し、ついでの各被膜性能試験に供した。試験結果を表２に示す。
【００３１】
実施例５
実施例１で用いた自己析出型水性被覆組成物の浴温を２０〜２２℃に保ち、これに実施例２と同様、予め清浄にした試験材を９０秒間浸漬して塗装し、脱イオン水に６０秒浸漬することにより水洗した後、六価クロムを４ｇ／Ｌ含有する水溶液に６０秒浸漬した後、該被膜を水洗することなく、熱風オーブン中１８０℃で２０分乾燥し、ついでの各被膜性能試験に供した。試験結果を表２に示す。
【００３２】
実施例６
実施例１で用いた自己析出型水性被覆組成物の浴温を２０〜２２℃に保ち、これに実施例３と同様、予め清浄にした試験材を１８０秒間浸漬して塗装し、脱イオン水に６０秒浸漬することにより水洗した後、六価クロムを４ｇ／Ｌ含有する水溶液に６０秒浸漬した後、該被膜を水洗することなく、熱風オーブン中１８０℃で２０分乾燥し、ついでの各被膜性能試験に供した。試験結果を表２に示す。
【００３３】
比較例１
予め清浄された試験材表面に、エポキシ樹脂を主成分としたプライマー（II）を平面部で約２０μｍになるように塗装し、熱風オーブン中２００℃で２０分乾燥し、ついで各被膜性能試験に供した。試験結果を表１に示す。
【００３４】
比較例２
予め清浄された試験材表面に、エポキシ樹脂を主成分としたプライマー（II）を平面部で約２０μｍになるように塗装し、熱風オーブン中２００℃で２０分乾燥した。オーブンから取り出した後、ついでプライマーの上に珪酸塩変性ポリエーテル樹脂から成るセラミック塗料（III）を約４０μｍになるように塗装し、熱風オーブン中２２０℃で２０分乾燥しついで各被膜性能試験に供した。試験結果を表１に示す。
【００３５】
実施例７
アクリル系樹脂エマルションタイプと塩化ビニリデン系樹脂エマルションタイプの絶縁性を比較するためつぎの試験を行った。
下記の配合に調製した自己析出型水性被覆組成物Ａ、またはＢの浴温を２０〜２２℃に保ち、これに、予め清浄にした冷延鋼板（ＳＰＣＣ、７０×１００×０．８ｍｍ）の試験板を浸漬して塗装し、脱イオン水に６０秒浸漬することにより水洗し、熱風オーブン中で乾燥し、ついで後述の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を測定した。試験結果を表３に示す。
0003648320.tif 000003
【００３６】
実施例１〜７及び比較例１〜２から次のことが言える。
（１）本発明の被覆方法を用いた実施例１〜３では、平面部の塗膜厚が少なくても、エッジ部の塗膜厚が確保でき、少ない塗膜厚でも絶縁特性に優れている。
（２）これに対して従来の方法で塗装した比較例１では絶縁特性が劣り、十分な絶縁特性を得るには比較例２の被膜の膜厚を厚くする必要がある。
【００３７】
（３）実施例４〜６から明らかなように、本発明による樹脂被膜にさらにクロムを付着させることによって、塗膜の付着性も向上させることができ、薄膜でも十分な絶縁特性を確保することができる。
（４）実施例７の表３の結果から明らかなように、本発明の被覆方法を用いたアクリル系樹脂エマルションタイプと塩化ビニリデン系樹脂エマルションタイプの絶縁性を比較すると、耐電圧５００Ｖでの体積抵抗率は、アクリルタイプは１．６〜４．８×１０16Ω・ｃｍに対し、塩化ビニリデンタイプは３．０〜４．０×１０15Ω・ｃｍとアクリルタイプの方が優れている。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の積層モーターコア表面の被覆方法を用いることにより、絶縁特性に優れるとともに、絶縁層を形成するにあたり、従来の絶縁処理工程に比べ、処理工程を短縮することができる。また、被塗物の平面部の絶縁層の膜厚を厚くすることなくエッジ部の均一に被覆することができるため、被塗物表面全体の絶縁層の膜厚を薄膜化でき、かつ絶縁特性の優れた絶縁被膜を形成させることができる。
このことによりモーターの小型化、薄型化の要求に応えることができる。
【００３９】
【表１】
0003648320.tif 000004
【００４０】
【表２】
0003648320.tif 000005
【００４１】
【表３】
0003648320.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【図１】モーターコア（積層鋼板）の例を示す平面図である。
【符号の説明】
Ａ  コア
ｂ  突極
ｃ  巻線
ｄ  エッジ部
【図２】モーターコア（積層鋼板）に絶縁被膜を形成させた状態を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
Ａ  コア
Ｘ  平面部の絶縁層厚さ
Ｙ  エッジ部の絶縁層厚さ
Ｚ  絶縁層
【図１】
0003648320.tif 000007
【図２】
0003648320.tif 000008