(57)【要約】【課題】  本発明は高性能エネルギー変換機器用部材の簡易製造方法を提供する。【解決手段】  磁性鋼板の加工片を積層した磁性部材の製造において、予め加工片を積層して仮止めしたあとに、乾燥することにより結束する機能を有する結束液を塗布するかあるいは結束液に浸漬した後に、乾燥して積層結束することを特徴とするエネルギー変換機器用磁性部材の簡易製造方法。乾燥結束法に仮止めを適用することにより、電磁鋼板の加工から乾燥結束法を完了するまでの工程が簡易となる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性鋼板の加工片を積層した磁性部材の製造において、予め加工片を積層して仮止めしたあとに、乾燥することにより結束する機能を有する結束液を塗布するかあるいは前記結束液に浸漬した後に、乾燥して積層結束することを特徴とするエネルギー変換機器用磁性部材の簡易製造方法。
【請求項２】
仮止め力を結束液乾燥後の結束力の１／１０以下とすることを特徴とする請求項１記載のエネルギー変換機器用磁性部材の簡易製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のエネルギー変換機器用磁性部材の簡易製造方法により、積層結束したことを特徴とするエネルギー変換機器用磁性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心や積層継鉄の積層結束・製造方法と積層結束して製作された積層鉄心や積層継鉄に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー変換機器として、電動機、アクチュエータ、発電機や変圧器、リアクトルなどがある。これらには、一般に磁気回路を形成する鉄心が使用される。鉄心の多くは電磁鋼板を積層したものが使用され、積層鉄心の結束には、かしめ、溶接、ボルト締めなどが多用される。しかし、これらの結束法では積層間が全面で結束されていないため、鉄心などの機械剛性や強度が完全でないため、振動騒音或いは損失などで発生した熱を伝達除去するための抜熱性に問題があり、かしめ、溶接では積層間の電気的短絡が生じ、交流励磁では短絡電流が発生し、機器性能の低下を引き起こす。また、これらの結束では固定あるいは一体化に伴い電磁鋼板に局部的な応力・歪が付加され、この応力・歪による磁気特性劣化も無視できない。特に、積層強度確保のため、鉄心の磁気回路上の主磁束が多く通る部分の歯部などに溶接やかしめが十分な強度で施されて、積層間短絡や加えられる応力歪の影響が大きく大きな問題になっている。従って、積層結束において、これらの問題の回避、軽減が求められている。
【０００３】
このような問題を回避するために、かしめ、溶接、ボルト締めに代わり、接着、モールドなどが採用され、層間短絡や局部的な応力歪が回避低減されている。最近発明者等は特許文献１に開示されているシリコン化合物を含む液を用いた簡易結束方法（以下、乾燥結束法と記す）を開発したが、本発明は乾燥結束法を量産工程に適用する際の課題としての、接着前の積層状態維持のための方法を提案するものである。
【０００４】
なお、乾燥結束法とは、電磁機器に使用される磁性部材が複数の磁性材料から構成される場合に、前記複数個の磁性材料片を配置組み立て、その状態を保ったまま、乾燥すれば磁性材料片間を結束する能力を有する液を塗布するか或いは前記液に浸漬し、その後乾燥して、前記の複数個の磁性材料片を結束する方法である。
【特許文献１】特開２００３−１９３２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、磁性鋼板の加工片を積層した磁性部材を接着、結束するにあたり、積層工程を簡略化する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の特徴とするところは、
（１）磁性鋼板の加工片を積層した磁性部材の製造において、予め加工片を積層して仮止めしたあとに、乾燥することにより結束する機能を有する結束液を塗布するかあるいは前記結束液に浸漬した後に、乾燥して積層結束することを特徴とするエネルギー変換機器用磁性部材の簡易製造方法、
（２）仮止め力を結束液乾燥後の結束力の１／１０以下とすることを特徴とする上記（１）記載のエネルギー変換機器用磁性部材の簡易製造方法、
（３）上記（１）または（２）記載のエネルギー変換機器用磁性部材の簡易製造方法により、積層結束したことを特徴とするエネルギー変換機器用磁性部材、
にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のように、乾燥結束法に仮止めを適用すると、電磁鋼板の加工から乾燥結束法を完了するまでの工程が簡易になる。仮止めをしない場合は積層状態を維持できる製造工程とするか、治具を用いる必要があり、製造コストが高くなったり、時間を要したりした。従来、かしめや溶接などで層間結束を行うと、層間短絡や層間結束による応力歪みによる鉄心や継鉄の性能が劣化したが、本発明では、最終的な機器性能に必要な層間結束強度は乾燥結束法で行うため、仮止めとしてのかしめや溶接は軽度のもので済むため、層間短絡や層間結束による応力歪みによる鉄心や継鉄の性能劣化を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のエネルギー変換機器用磁性部材は電気エネルギーや機械エネルギーにおけるエネルギー変換機器に使用される磁性部材であり、例えば、モータ、アクチュエータ、発電機における電機子や界磁の鉄心や継鉄、変圧器、リアクトル、イグニション、チョークコイル、フィルタやインダクタ用の鉄心であり、用途、機種を問わない。電動機、アクチュエータ、発電機は、誘導機タイプ、同期機タイプ、直流機タイプ、リラクタンスタイプ、２つ以上のタイプを組み合わせたものがあり、大型からマイクロモータまで含まれる。また、変圧器は巻変圧器や積変圧器等をはじめ、各種鉄心を用いたものがあり、リアクトルはインバータ、コンバータやチョッパ、電圧電流の位相を調整し力率改善に用いる機器、高調波等を除くフィルタ、イグニションなどに用いるもので、巻タイプや積みタイプ、空隙があるものやないもの、可飽和タイプや飽和させないで使用するもの、カット鉄心を用いるものなどがある。
【０００９】
エネルギー変換機器用磁性部材は、磁性鋼板を加工し積層したもので、電機子や界磁の鉄心や継鉄、変圧器鉄心、リアクトル鉄心、電磁石の鉄心や継鉄などとして使用されるものである。
【００１０】
磁性素材としての磁性鋼板は、電磁鋼板、厚板等の鉄あるいは鉄合金、ニッケルやパーマロイなどのニッケル合金、またコバルトやコバルト合金、更に、アモルファス材、ナノクリスタル材などである。特に、電磁鋼板を打ち抜きして積層した鉄心や継鉄が多用される。
【００１１】
磁性部材には、回転機などのように、一体打抜きして積層したもの、分割鉄心を組み合わせて用いたもの、アキシャルギャップ型の回転機に使用されることがある巻鉄心、或いはクローポール鉄心などのように塑性変形をさせたものもあり、変圧器やリアクトルなどのように、巻鉄心、積鉄心など、またカット鉄心、ＥＩ鉄心などがあり、本発明はすべてに適用できる。
【００１２】
本発明では、磁性鋼板の加工片を積層した磁性部材の製造工程において、加工片を積層結束する場合に、乾燥することにより磁性鋼板片同士を結束する能力を発揮する液を塗布するか或いは前記液に浸漬し、次いで乾燥して一体化する方法を適用する。
【００１３】
本発明で使用する結束液は、乾燥することにより磁性鋼板の積層間や、磁性部材と他の部材間を結束する能力を有する液で、この結束液を塗布するか、或いは結束液に浸すことにより、磁性鋼板や磁性部材の外側に結束液を付着させたり、磁性鋼板や磁性部材の接触部に結束液を含ませ、その後、結束液を乾燥させ、磁性鋼板や、磁性部材間を結束するものである。
【００１４】
結束液としては、上記の結束能力を有するものであり、好ましくは、乾燥が容易であることや所定の結束力を得やすく、高温でもある程度の結束力が期待できる液組成として、純シリコンポリマー及び変性シリコンポリマーの１種または２種以上を主成分とする液が良い。
【００１５】
純シリコンポリマーは公知のアルコキシランを無溶媒或いは有機溶媒中で加水分解し、重合して製造される。この際、用いるシランの種類を変えることにより、種々の性能を有する塗膜が得られる。変性シリコンポリマーは純シリコンポリマーを有機樹脂により変性を行ったものであり、変性方法としては公知のコールドブレンドや縮合反応等によって変性が行われたものである。
【００１６】
純シリコンポリマーとしてアルコキシランの部分加水分解物を製造する場合に、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、モノメチルトリメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノエチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、モノメチルトリイソブポキシシラン、モノエチルトリブトキシシラン、モノビニルトリエトキシシランの一種または２種以上を用いる。
【００１７】
変性シリコンポリマーとして、アクリル変性シリコンポリマー、アルキド変性シリコンポリマー、ポリエステルアクリル変性シリコンポリマー、エポキシ変性シリコンポリマーの１種または２種以上を用いる。
【００１８】
また、結束膜に高い絶縁抵抗や耐電圧を得ようとする場合には、前記シリコンポリマーに、充填剤として、純シリコンポリマー或いは変性シリコンポリマーのＳｉＯ２分１００質量部当り、無機酸化物粉体粒子又はコロイド状溶液、有機樹脂粉体粒子又はこれらのエマルジョン溶液の１種または２種以上を固形分として０．１〜５０質量部添加する。この充填剤を添加する複合効果として鉄心端面や鋼板表面への付着力が改善される。添加する無機粉体粒子或いはコロイド状物質として、一次粒子径７〜５０００ｎｍのＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２及び／又はこれらの複合物質の中から選ばれる１種または２種以上を０．１〜５０質量部添加配合する。
【００１９】
加工片は、磁性鋼板を打ち抜き、剪断、レーザカット、放電加工で加工された磁性部材片であり、その後、曲げや引っ張り変形したものも含まれる。
【００２０】
磁性鋼板の加工片をつくる工程において或いはその工程の後に、積層状態に仮止めを行い、乾燥結束法を実施する。仮止めはかしめ、溶接、接着、ピン止めなどで、乾燥結束法を実施する上で積層状態を維持するためのもので、仮止めの層間結束強度は乾燥結束法を実施する間、積層状態を維持できる強度で良く、機器駆動時に必要とする強度である必要はない。機器駆動時に必要とする層間結束強度は乾燥結束法を実施した後に得られればよいので、かしめ、溶接、接着、ピン止めなどで生じる層間短絡の影響や層間結束による応力歪の影響が軽減もしくは回避できるように、かしめ深さ、溶接の深さ、幅や数量、ピン止の強度や数量、接着の強度や面積を小さくしたり、かしめ、溶接、接着、ピン止めなどを層間短絡や応力歪みの影響が小さいところに施すことができる。
【実施例１】
【００２１】
ファンモータ用電機子鉄心に本発明を適用し、高効率で低騒音のファンモータにした。電機子鉄心は一体打ち抜き鉄心１１で、仮止めは層間短絡の影響が小さい鉄心の継鉄部１３の外周側にかしめ１４を施した。鉄心を、図１のように、結束液［エポキシ変性ポリマー（濃度５０％，溶剤トルエン）１００ｇに対し、エポキシ樹脂を更に３０ｇ添加した混合液］１６に浸漬した後、１００℃×３Ｈｒの乾燥硬化処理を行った。本発明の乾燥結束法による積層面に直角方向の層間結束力（全表面）はかしめ１４だけの場合の約３０倍であった。なお、図１中の参照符号１５は鉄心を挟むアームであり、１７はボルト穴である。
【００２２】
結束液は積層間にも入るため、鉄心の剛性も高くなり、低騒音となった。従来のファンモータは鉄心歯部の層間結束が不十分であり、騒音発生の原因となっていたが、本発明は歯部１２の結束を高めるため、騒音発生も回避でき、層間短絡のための効率低下も回避できた。
【実施例２】
【００２３】
効率が法的に規制されている汎用モータの電機子鉄心に本発明を適用し、かしめによる鉄心特性劣化を抑制し、高効率の汎用モータを製作した。電機子鉄心は一体打ち抜き鉄心で、仮止めは層間短絡の影響が小さい鉄心の継鉄部の外周側に施されるかしめを施したのち、鉄心をケースに圧入した。その後、結束液［トルエン中に濃度６０％の純シリコンポリマー（Ｒ（ＳｉＯＲ）３組成）を溶かしたシリコーン溶液］に漬けて、全体を８５℃で５時間、乾燥させた。
【実施例３】
【００２４】
電気自動車用の８極、１２スロットのＩＰＭモータに、１２個の分割鉄心を組み合わせた固定子鉄心を用いた。分割鉄心継鉄部の外周に、外周部周方向の両端近傍にレーザ溶接により、積層体の仮止めをした。その後、歯部を積層方向両端より挟み、結束液［エポキシ変性シリコンポリマー溶液（濃度５０％，溶剤トルエン）］に浸漬し、液より取り出し、８０℃の乾燥炉で３時間、乾燥させて結束した。
【実施例４】
【００２５】
図２に示される昇圧チョッパ用鉄心４１を本発明の方法で製作した。板厚０．２ｍｍ電磁鋼板を短冊状に打ち抜きかしめを行った。かしめは短冊片の中央にＶかしめ４３で一カ所施され、短冊片の積層仮結束の目的で行われた。かしめを一つとした理由は複数個施すと層間短絡による性能劣化を回避するためである。単一のかしめで積層方向を確保するため、Ｖかしめとした。かしめは従来施されている複数個でなく、また、かしめの深さは板厚の３／４であり、従来一般的な板厚の３／２より小さくして、鉄心性能のかしめ応力による劣化を抑制した。その後、結束液［純シリコンポリマーとして、濃度４０％（溶剤，イソプロピルアルコール）溶液］にディツプし、膜厚３０μｍになるように塗布し、１２０℃×３Ｈｒの乾燥硬化処理を行い、チョッパ用鉄心４１を製作した。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】浸漬状態の一体打ち抜き鉄心を示す。
【図２】昇圧チョッパ用鉄心を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１１：一体打ち抜き鉄心
１２：歯部
１３：継鉄部
１４：Ｖかしめ
１５：鉄心を挟むアーム
１６：結束液
１７：ボルト穴
４１：チョッパ用鉄心
４３：Ｖかしめ
【図１】
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【図２】
2005268589.tif 000004