(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち抜きまたは剪断加工によって所定の形状にした後、これらを積層した上で加圧、加熱することによって鋼板同士を固着させ鉄心とするための、接着作用を有する絶縁被膜を電磁鋼板に形成する方法として、コーティング液を電磁鋼板の表面に塗布し、造膜温度以上の温度で乾燥した後、水中もしくは気水中で冷却することで皮膜表面に付着した粉塵類を除去することを特徴とする接着強度安定性に優れ、かつ生産性の優れる積層接着鉄心用電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は打ち抜きまたは剪断加工後、加圧及び加熱により鋼板同士を接着することで鉄心を形成できる積層接着鉄心用電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モーターのステーターやローターなどに使用される電気機器等の鉄心を製作する方法としては、電磁鋼板を打ち抜きまたは剪断加工後、積層し、さらに端面を溶接やかしめ等の方法によって固着させ、鉄心とする方法が一般的である。
電磁鋼板には、通常、コアとして使用される際の渦電流損を低減させるため絶縁皮膜が形成される。絶縁皮膜の種類は様々なものが知られているが、現在工業的には、りん酸やクロム酸を主成分とするコーティング液を塗布し、熱処理によって乾燥、造膜を行う方法が一般的である。
【０００３】
一方、特公昭５５−９８１５号公報あるいは特開平２−２０８０３４号公報などには、上記絶縁皮膜に接着性を持たせることによって、溶接法やかしめ法に依存しない鉄心固着法が提案されている。上記公報に開示された技術は、鋼板の製造段階において、接着性を有する絶縁皮膜を予め鋼板表面に形成し、打ち抜きまたは剪断加工によって所定の形状にした後、これらを積層した上で加圧、加熱することによって鋼板同士を固着させ鉄心とするものである。これにより従来の溶接やかしめなどの作業を省略することができ、鉄心製作のコスト低減に寄与してきた。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】
積層接着鉄心用電磁鋼板を用いて鉄心を製作する場合、皮膜による鋼板同士の固着度合い、いわゆる接着強度が非常に重要となる。
接着強度は主に皮膜材質、皮膜量、乾燥温度などによって決まる。皮膜材質が同じ場合、接着強度はコーティング液の塗布量や皮膜形成時における乾燥温度によって決まるため、従来はこれらを調整するという方法で品質管理を行ってきた。ところが、同じ塗布量で、かつ同じ乾燥温度で乾燥しても、依然として接着強度にばらつきが生じるという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決して安定した接着強度を得る方法を提供し、かつその生産性向上を図るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、打ち抜きまたは剪断加工によって所定の形状にした後、これらを積層した上で加圧、加熱することによって鋼板どうしを固着させ鉄心とするための、接着作用を有する絶縁被膜を電磁鋼板に形成する方法として、コーティング液を電磁鋼板の表面に塗布し、造膜温度以上の温度で乾燥した後、水中もしくは気水中で冷却することで皮膜表面に付着した粉塵類を除去することを特徴とする接着強度安定性に優れ、かつ生産性の優れる積層接着鉄心用電磁鋼板の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明者らは接着強度の確保という課題に対して鋭意検討を重ねた結果、絶縁皮膜造膜における乾燥後の冷却方法として、従来の空冷法に代えて、水または気水によって冷却することを発明した。この発明に至った経緯を説明する。通常、乾燥炉あるいは冷却炉の内部には微量の粉塵等が浮遊しており、これらの浮遊粉塵の一部は皮膜表面に付着する。従来の空冷法の場合は、鋼板は粉塵の付着したまま鉄心製造工程において積層され、加圧、加熱によって固着される。この時、皮膜表面に粉塵が存在すると皮膜相互の接触が部分的に妨げられることになる。一般に接着強度は皮膜相互の接触面積に影響を受けるため、皮膜表面の付着粉塵の度合いによって接着強度がばらつき、付着度合いによっては接着強度の低下が顕在化するのである。
【０００８】
本発明者らはこのような推測にもとづき、皮膜造膜後、水または気水によって冷却することによって皮膜表面に付着した粉塵類を除去することを発明した。この方法によれば水または気水により表面のごみやよごれが除去され接着強度が安定化する効果が予想できる。さらには表面が活性化され、接着強度の向上も期待できる。
【０００９】
また設備、生産性については、一般に水または気水法による冷却においては蒸発潜熱が活用できるため冷却速度が非常に大きく、そのため冷却に要する設備が小規模で済む。また、冷却設備が短い分、通板速度を高く設定できるため生産性の向上も可能となる。
本発明者らは上述の知見に基づき、次のような条件で試料を作製し、その接着強度を調べた。まず、板厚0.5mm の電磁鋼板に、樹脂組成がアクリル樹脂：エポキシ樹脂：フェノール樹脂＝２０：２０：６０（質量％）で固形分質量分率２０質量％の水エマルジョン型コーティング液をロールコーターを用いて皮膜量が片面当たり８ｇ／ｍ2 になるよう塗布した。これらを乾燥温度１４０℃，１５０℃，１６０℃の３水準で乾燥した。この時、所定温度に到達した後、水冷したものと空冷したものとをそれぞれ作製した。こうして作製した試料から試験片を切り出した。ついで、２枚の試験片を重ね１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で加圧した状態で２００℃まで加熱し、６０秒間保持することで接着強度測定用の試験片を調製した。この試験片を引張り試験機を用いその接着強度を測定した。結果を図１に示す。
【００１０】
図１から空冷の場合（○：白丸）、おのおのの乾燥温度において接着強度のばらつきがおよそ±２０ｋｇ／ｃｍ2 程度みられるのに対し、水冷を行った試料（●：黒丸）については接着強度のばらつきがおよそ±１０ｋｇ／ｃｍ2 まで低減している。さらに、接着強度の平均値を比較した場合、空冷条件に比べ水冷条件のほうが約１０ｋｇ／ｃｍ2 程度高いこともわかった。
【００１１】
次に１５０℃で乾燥し、その後空冷をした場合と水冷した場合の冷却曲線を図２に示す。
図２から空冷条件（…：点線）では１５０℃から室温まで試料が冷却するのに要する時間がおよそ３０秒間であるのに対し、水冷条件（−：実線）ではおよそ１５秒間で室温までに冷却できた。即ち、水冷条件では空冷条件のおよそ半分の時間しか冷却に要する時間が必要ない。
【００１２】
本発明は通常の圧延・焼鈍により製造された電磁鋼板であれば一方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板など種類を問わず適用できるが、特に、モーター鉄心用の無方向性電磁鋼板に適用する場合、その効果が最も発揮できる。
また、接着機能を発揮する絶縁皮膜形成用のコーティング液ならば、その樹脂組成を問わず、本発明を適用できる。例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂のような加圧・加熱により鋼板同士を接着させる際、硬化反応を起こす熱硬化性樹脂に適用できるのは勿論のこと、アクリル樹脂やメタクリル樹脂のような加熱しても硬化反応の起こらない熱可塑性樹脂にも適用できる。一例として、樹脂組成がアクリル樹脂：エポキシ樹脂：フェノール樹脂＝２０：２０：６０（質量％）で固形分質量分率２０質量％の水エマルジョン型コーティング液がある。
【００１３】
また、鋼板にコーティング液を付着させる方法についても特に限定されない。例えば、ロールコーターやバーコーターでも良いし、あるいはスプレー法でもかまわない。
塗布量は片面当たり１ｇ／ｍ2 以上２０ｇ／ｍ2 以下が望ましい。その理由は、塗布量が１ｇ／ｍ2 未満だと鋼板上表面全体を十分に被覆しにくいため十分な接着強度が得られず、一方、２０ｇ／ｍ2 より多いと加圧・加熱した際、端面から樹脂がにじみ出しやすいという問題が生じたり、また、占積率も低下してしまうためである。
【００１４】
乾燥温度は、使用する有機樹脂によってその最適温度が異なるので、接着強度が最大となる温度を選択すれば良い。水冷開始温度も最適乾燥温度に依存するため、一律に限定できないが、鋼板温度が３００℃より高いと皮膜と水蒸気が反応し有機樹脂が変成してしまうため、水冷または気水冷却を行うのは３００℃以下でなければならない。また、鋼板が２０℃より低い温度まで水冷または気水冷却を行うと鋼板上の余分な水分が自然乾燥されず、乾燥除去するための設備がさらに必要となるため、水冷または気水冷却は２０℃以上で行わなければならない。
【００１５】
【実施例】
〔実施例１〕
板厚0.5mm の電磁鋼板に、樹脂組成がアクリル樹脂：エポキシ樹脂：フェノール樹脂＝１０：１０：８０（質量％）で固形分質量分率２０質量％の水エマルジョン型のコーティング液をロールコーターを用いて皮膜量が片面当たり８ｇ／ｍ2 になるよう塗布した。これらを乾燥温度１５０℃で乾燥し、冷却した。この時、水冷したものと空冷したものとをそれぞれ作製した。こうして作製した試料から試験片を切り出した。ついで、２枚の試験片を重ね１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で加圧した状態で２００℃まで加熱し、６０秒間保持することで接着強度測定用の試験片を調製した。この試験片を引張り試験機を用い接着強度を測定した。結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
0003542909.tif 000002
【００１７】
表１から接着強度においては水冷法の方がおよそ５ｋｇ／ｃｍ2 優れ、ばらつきにおいても水冷法の方が小さく、空冷法に比べ水冷法の方が優れていることがわかる。
〔実施例２〕
板厚0.5mm の電磁鋼板に、樹脂組成がアクリル樹脂：エポキシ樹脂：フェノール樹脂＝１５：１５：７０（質量％）で固形分質量分率２０質量％のコーティング液をロールコーターを用いて皮膜量が片面当たり９ｇ／ｍ2 になるよう塗布した。これらを乾燥温度１６０℃で乾燥し、冷却した。この時、気水冷却したものと空冷したものとをそれぞれ作製した。こうして作製した試料から試験片を切り出した。ついで、２枚の試験片を重ね１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で加圧した状態で２００℃まで加熱し、６０秒間保持することで接着強度測定用の試験片を調製した。この試験片を引張り試験機を用い接着強度を測定した。結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
0003542909.tif 000003
【００１９】
表２から接着強度においては気水冷却法の方がおよそ５ｋｇ／ｃｍ2 優れ、ばらつきにおいても気水冷却法の方が小さく、空冷法に比べ気水冷却法の方が優れていることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば安定した接着強度をもつ積層接着鉄心用電磁鋼板を得られ、また鋼板冷却用設備が短くて済むため生産性が高く、工業的効果は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却条件別の乾燥温度と接着強度の関係を示す図。
【図２】冷却条件別の冷却曲線を示す図。
【図１】
0003542909.tif 000004
【図２】
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