(57)【要約】【課題】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の提供を課題とする。【解決手段】積層コアに用いる電磁鋼板が、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３により母材鋼板２の表面が被覆された電磁鋼板であり、前記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である融点が５０℃以上２００℃以下の芳香族アミンからなる架橋型ホットメルト接着剤と、軟化点が１００℃以上２００℃以下常温固化樹脂と、を含有し、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。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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、請求項１に記載の電磁鋼板用コーティング組成物。
【請求項３】
請求項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。
【請求項４】
板厚が０．５０ｍｍ以下である、請求項３に記載の電磁鋼板。
【請求項５】
請求項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。
【請求項６】
請求項５に記載の積層コアを備える回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１７９２３３号公報
【特許文献２】特開２０１７−１８６５４２号公報
【特許文献３】特開平６−１８２９２９号公報
【特許文献４】特開平６−２７１８３４号公報
【特許文献５】特開平７−２６８０５１号公報
【特許文献６】特開２００２−２９３８６４号公報
【特許文献７】特許第６５４８０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る積層コアを備えた回転電機の断面図である。
【図２】同積層コアの側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同積層コアを形成する素材の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図５のＣ部の拡大図である。
【図７】同積層コアを製造するために用いられる製造装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
Ｓｉ：２．５％〜４．５％
Ａｌ：０．００１％〜３．０％
Ｍｎ：０．０５％〜５．０％
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【実施例】
【００５９】
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。
【００６０】
［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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
（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。
【００６４】
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。
【００６５】
（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℃）
【００６６】
（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℃）
【００６７】
（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℃）
【００６８】
［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。
【００６９】
［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。
【００７０】
［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。
【００７１】
［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。
【００７２】
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。
【００７３】
【表１】
2022000504.tif 000003
【００７４】
【表２】
2022000504.tif 000004
【００７５】
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。
【００７６】
［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。
【００７７】
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。
【００７８】
【表３】
2022000504.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
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。
【図１】
2022000504.tif 000006
【図２】
2022000504.tif 000007
【図３】
2022000504.tif 000008
【図４】
2022000504.tif 000009
【図５】
2022000504.tif 000010
【図６】
2022000504.tif 000011
【図７】
2022000504.tif 000012