JP7415198B2 - 電磁鋼板用コーティング組成物、接着用表面被覆電磁鋼板及び積層鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、電磁鋼板用コーティング組成物、接着用表面被覆電磁鋼板及び積層鉄心に関する。本願は、２０２０年６月１７日に、日本に出願された特願２０２０－１０４２３３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

一般に、電磁鋼板を用いてモータやトランス等の積層鉄心を組み立てる場合、剪断加工あるいは打抜きにより単位鉄心とした後、単位鉄心を積層し、ボルト締め、カシメ、溶接あるいは接着により固着することで積層コアが得られる。カシメや溶接といった固着方法では、積層コアに機械歪や熱歪を与えるため、コア鉄損が劣化する場合がある。

こうした問題に対し、例えば、特許文献１～３には、加熱及び加圧の双方又はいずれか一方により接着能を発揮する絶縁被膜（電磁鋼板用コーティング組成物）により接着する方法が提案されている。

日本国特開２０００－１７３８１６号公報 国際公開第２００４／０７００８０号 日本国特開２０１７－１１８６３号公報

絶縁被膜で接着した積層コアは、機械歪や熱歪が付与されないため、コア鉄損に優れる。しかし、近年、モータの効率の更なる向上の要請があり、コア鉄損のより一層の低減が求められている。

コア鉄損の低減には、電磁鋼板の厚さを薄くすることが有効である。しかし、板厚の減少に伴い電磁鋼板のヤング率が低下するため、コア鉄損の劣化の原因となる応力歪を電磁鋼板に付与しないことが求められる。
加えて、電気自動車用モータのような用途では、高い耐熱性が求められ、電磁鋼板に応力歪を付与しない絶縁被膜は、一般に柔軟で、耐熱性に劣る。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、電磁鋼板に付与される応力歪をより抑制でき、かつ、モータ発熱時にも接着強度を維持できる耐熱性を有する電磁鋼板用コーティング組成物、接着用表面被覆電磁鋼板及び積層鉄心を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
［１］本発明の一態様に係る電磁鋼板用コーティング組成物は、エポキシ樹脂と、フェノール系硬化剤（Ａ）と、芳香族アミンであるアミン系硬化剤（Ｂ）と、を含有し、
前記フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対して、１～４０質量部であり、前記アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．５～５質量部である。
［２］上記［１］に記載の電磁鋼板用コーティング組成物は、［前記フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量］／［前記アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量］で表される質量比が１～２０であってもよい。
［３］本発明の一態様に係る接着用表面被覆電磁鋼板は、上記［１］又は［２］に記載の電磁鋼板用コーティング組成物を含む絶縁被膜を表面に有し、板厚が０．６５ｍｍ以下である。
［４］本発明の一態様に係る積層鉄心は、上記［３］に記載の接着用表面被覆電磁鋼板を２枚以上積層してなる。

本発明に係る上記態様によれば、電磁鋼板に付与される応力歪をより抑制でき、かつ、モータ発熱時にも接着強度を維持できる耐熱性を有する電磁鋼板用コーティング組成物、接着用表面被覆電磁鋼板及び積層鉄心を提供できる。

本発明の一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１に示す積層コアの側面図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 図１に示す積層コアを形成するための素材の平面図である。 図４のＢ－Ｂ断面図である。 図５のＣ部の拡大図である。 図１に示す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。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る積層コア（積層鉄心）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、電気自動車等に好適に採用される。

また、以下に「～」を挟んで記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」または「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。

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およびロータ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、相数等は、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。

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。

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。

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。

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。

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（接着用表面被覆電磁鋼板）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。

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（電磁鋼帯）や切り板等が挙げられる。

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。

素材１は、例えば、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。

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。そのため、コア鉄損と製造コストとを考慮すると、素材１の平均板厚ｔ０の上限値は、０．６５ｍｍ、好ましくは０．３５ｍｍ、より好ましくは０．３０ｍｍ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。

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巻き出す。平板形状に巻き出された素材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。

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。

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。

母材鋼板２の化学組成は、以下に示すように、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。

Ｓｉ：２．５％～４．５％
Ａｌ：０．００１％～３．０％
Ｍｎ：０．０５％～５．０％
残部：Ｆｅ及び不純物

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。なお、本実施形態における「絶縁被膜３の接着能」とは、絶縁被膜３を挟んで積層された複数の電磁鋼板４０からなる積層体において、所定の温度条件下で所定値以上の接着強度を発現することが可能な能力を意味する。

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。

下地絶縁被膜を構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、リン酸塩含有処理剤等の一般的な処理剤を使用できる。

接着能を備える絶縁被膜は、後述の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。接着能を備える絶縁被膜は、例えば、絶縁性能と接着能を兼ね備えた単層構成の絶縁被膜もしくは、下地絶縁被膜上に設けられる上地絶縁被膜である。接着能を備える絶縁被膜は、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。

絶縁被膜３は、本実施形態の電磁鋼板用コーティング組成物を含む。電磁鋼板用コーティング組成物は、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬化剤とを含有する。

エポキシ樹脂は、一分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂であれば特に制限なく使用可能である。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、アクリル酸変性エポキシ樹脂（エポキシアクリレート）、リン含有エポキシ樹脂、及びこれらのハロゲン化物（臭素化エポキシ樹脂等）や水素添加物等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

エポキシ樹脂の含有量は、電磁鋼板用コーティング組成物の総質量に対して、例えば、３０～９０質量％が好ましく、４０～８０質量％がより好ましく、５０～７０質量％がさらに好ましい。エポキシ樹脂の含有量が上記下限値以上であると、電磁鋼板４０の接着強度をより高められる。エポキシ樹脂の含有量が上記上限値以下であると、電磁鋼板４０の応力歪みをより抑制できる。

エポキシ樹脂硬化剤は、室温（１～３０℃）硬化タイプ、加熱硬化タイプ、その他（光硬化タイプ等）に分類できる。
接着コート（絶縁被膜）用のエポキシ樹脂硬化剤としては、加熱硬化タイプのものが使用可能である。加熱硬化タイプのエポキシ樹脂硬化剤としては、芳香族アミン、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ジシアンジアミド等が挙げられる。

本実施形態のエポキシ樹脂硬化剤は、フェノール系硬化剤（Ａ）と、アミン系硬化剤（Ｂ）とを含有する。

フェノール系硬化剤（Ａ）としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、トリアジン変性フェノールノボラック樹脂、フェノールレゾール樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド縮合体等が挙げられる。
フェノール系硬化剤（Ａ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、１～４０質量部である。フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量の下限値は、好ましくは、５質量部以上、より好ましくは、１０質量部以上、さらにより好ましくは１５質量部超である。また、フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量の上限値は、好ましくは、３５質量部以下、より好ましくは、３０質量部以下である。フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量が上記下限値以上であると、電磁鋼板用コーティング組成物の耐熱性をより高められる。フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量が上記上限値以下であると、電磁鋼板４０に付与される応力歪みをより抑制できる。

アミン系硬化剤（Ｂ）は、芳香族アミン及びジシアンジアミドから選ばれる１種以上である。本実施形態において、エポキシ樹脂硬化剤としてアミン系硬化剤（Ｂ）を用いることで、電磁鋼板４０に付与される応力歪みをより抑制でき、その結果、電磁鋼板４０の磁気特性を大幅に向上できる。このような観点から、アミン系硬化剤（Ｂ）として、少なくとも芳香族アミンを用いることが好ましい。

芳香族アミンとしては、例えば、メタキシリレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。

ジシアンジアミドは、潜在性硬化剤としても知られる。潜在性硬化剤は、エポキシ樹脂と配合して、室温で安定に貯蔵でき、熱、光、圧力等により樹脂組成物を急速に硬化させる能力を有する。
ジシアンジアミドを適用する場合には、硬化促進剤と併用することが好ましい。硬化促進剤としては、三級アミン、イミダゾール類、芳香族アミン等が挙げられる。
アミン系硬化剤（Ｂ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．５～５．０質量部である。アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量の下限値は、好ましくは１．０質量部以上、より好ましくは、２．０質量部以上、さらに好ましくは２．５質量部以上である。また、また、アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量の上限値は、好ましくは、４．５質量部以下、より好ましくは、４．０質量部以下である。アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量が上記下限値以上であると、電磁鋼板４０に付与される応力歪みをより抑制できる。アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量が上記上限値以下であると、電磁鋼板４０の接着強度をより高められる。

［フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量］／［アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量］で表される質量比（以下、「Ａ／Ｂ比」ともいう。）は、１．０～２０．０が好ましい。Ａ／Ｂ比は、より好ましくは、５．０以上、さらに好ましくは、１０．０超、さらにより好ましくは、１５．０超である。Ａ／Ｂ比が上記数値範囲内であると、応力歪の抑制と耐熱性との両立をより良好に図れる。

本実施形態のエポキシ樹脂硬化剤は、フェノール系硬化剤（Ａ）、アミン系硬化剤（Ｂ）以外の他のエポキシ樹脂硬化剤（Ｄ）を含有してもよい。

他のエポキシ樹脂硬化剤（Ｄ）としては、酸無水物系硬化剤、脂肪族ポリアミン、変性アミン、ポリアミドアミン、二級アミン、三級アミン、イミダゾール類、ポリメルカプタン類、ヒドラジド化合物等が挙げられる。
これらの他のエポキシ樹脂硬化剤（Ｄ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水クロレンディック酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビス（アンヒドロトリメート）、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、ポリアゼライン酸無水物等が挙げられる。

脂肪族ポリアミンとしては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等が挙げられる。

ポリアミドアミンとしては、例えば、ジカルボン酸と脂肪族ポリアミンとの縮合により生成するポリアミド樹脂等が挙げられる。

ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ヘキサヒドロフタル酸等が挙げられる。

変性アミンとしては、例えば、ポリアミンエポキシ樹脂アダクト（アミンアダクト）、ケチミン等が挙げられる。

二級アミンとしては、例えば、ピペリジン等が挙げられる。
三級アミンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、２－（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６－トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等が挙げられる。

イミダゾール類としては、例えば、２－メチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート等が挙げられる。

ポリメルカプタン類としては、例えば、液状ポリメルカプタン、ポリスルフィド樹脂等が挙げられる。

ヒドラジド化合物としては、例えば、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド等が挙げられる。

他のエポキシ樹脂硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、３質量部以下が好ましい。

本実施形態の電磁鋼板用コーティング組成物は、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤以外の他の成分（以下、「任意成分」ともいう。）を含有してもよい。
任意成分としては、上述したエポキシ樹脂硬化剤に該当しない硬化促進剤（硬化触媒）、乳化剤、消泡剤、レベリング剤、粘性調整剤、防腐剤等が挙げられる。
乳化剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、シリコーン系消泡剤等が挙げられる。
レベリング剤としては、例えば、アクリルポリマー系レベリング剤やシリコーン系レベリング剤等が挙げられる。
粘性調整剤としては、例えば、ベントナイトやヘクトライト等の粘土系シリケート等が挙げられる。
防腐剤としては、例えば、イソチアゾリノン誘導体系防腐剤等が挙げられる。

本実施形態の電磁鋼板用コーティング組成物が任意成分を含む場合、任意成分の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．０１～５質量部が好ましい。

本実施形態の電磁鋼板用コーティング組成物を電磁鋼板に塗布した後、乾燥させて絶縁被膜３を得る。本実施形態の電磁鋼板用コーティング組成物を電磁鋼板に塗布する際は、焼き付けて塗布することが好ましい。

焼き付ける際の到達温度としては、例えば、１２０～２２０℃が好ましく、１３０～２１０℃がより好ましく、１４０～２００℃がさらに好ましい。到達温度が上記下限値以上であると、電磁鋼板用コーティング組成物が電磁鋼板と充分に接着し、剥離が抑制される。到達温度が上記上限値以下であると、エポキシ樹脂の硬化を抑制でき、電磁鋼板用コーティング組成物の接着能を維持できる。

焼き付ける際の焼き付け時間としては、例えば、５～６０秒間が好ましく、１０～３０秒間がより好ましく、１０～２０秒間がさらに好ましい。焼き付け時間が上記下限値以上であると、電磁鋼板用コーティング組成物が電磁鋼板と充分に接着し、剥離が抑制される。焼き付け時間が上記上限値以下であると、エポキシ樹脂の硬化を抑制でき、電磁鋼板用コーティング組成物の接着能を維持できる。

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てよい。
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。

単層構成の絶縁被膜３の場合、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、例えば、１．５μｍ以上８．０μｍ以下とすることができる。
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は、例えば、１．５μｍ以上８．０μｍ以下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。

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。

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によって積層コア（ステータコア２１やロータコア３１）が製造される。

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。

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等の積層コアは、いわゆる回し積みにより形成されていてもよい。

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。

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。

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。

以上の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。

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体は、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（接着工程）。

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。

接着工程における加熱温度としては、例えば、１２０～２５０℃が好ましく、１５０～２３０℃がより好ましく、２００～２２０℃がさらに好ましい。加熱温度が上記下限値以上であると、絶縁被膜３が充分に硬化し、積層コアの接着強度をより高められる。加熱温度が上記上限値以下であると、絶縁被膜３の熱劣化を抑制でき、積層コアの接着強度をより高められる。

接着工程における加熱時間としては、積層コアの大きさや加熱方法によって影響を受けるが、例えば、３０～１２０分間が好ましく、４５～１００分間がより好ましく、６０～８０分間がさらに好ましい。加熱時間が上記下限値以上であると、絶縁被膜３が充分に硬化し、積層コアの接着強度をより高められる。加熱時間が上記上限値以下であると、絶縁被膜３の熱劣化を抑制でき、積層コアの接着強度をより高められる。

絶縁被膜３同士を接着させる際は、積層体を加圧することによって接着させてもよい。

積層体を加圧する際の圧力は、例えば、２～５０ＭＰａが好ましく、３～３０ＭＰａがより好ましく、４～２０ＭＰａがさらに好ましい。積層体を加圧する際の圧力が上記下限値以上であると、絶縁被膜３が充分に密着し、積層コアの接着強度をより高められる。積層体を加圧する際の圧力が上記上限値以下であると、絶縁被膜３の端部からのはみ出しを抑制でき、積層コアの積み精度をより向上させることができる。

積層体を加圧する際の加圧時間は、例えば、３～１２０分間が好ましく、１０～１００分間がより好ましく、３０～８０分間がさらに好ましい。加圧時間が上記下限値以上であると、絶縁被膜３が充分に密着し、積層コアの接着強度をより高められる。加圧時間が上記上限値以下であると、絶縁被膜３の端部からのはみ出しを抑制でき、積層コアの積み精度をより向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。ただし、本発明の技術的範囲は前記実施形態のみ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。

例えば、ステータコア２１の形状は、上記実施形態で示した形態のみに限定されるものではない。具体的には、ステータコア２１の外径及び内径の寸法、積厚、スロット数、ティース部２３の周方向と径方向の寸法比率、ティース部２３とコアバック部２２との径方向の寸法比率等は、所望の回転電機の特性に応じて任意に設計可能である。

前記実施形態におけるロータ３０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、本発明はこの形態のみに限られない。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。

上記実施形態では、回転電機１０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１０の構造は、以下に例示するようにこれのみに限られず、更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。
上記実施形態では、回転電機１０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、本発明はこれのみに限られない。例えば、回転電機１０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。
上記実施形態では、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１０が誘導電動機であってもよい。
上記実施形態では、回転電機１０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１０が直流電動機であってもよい。
上記実施形態では、回転電機１０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１０が発電機であってもよい。

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。

以下、実施例及び比較例により本発明の一態様の効果をさらに具体的に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

［実施例１～９、比較例１～１１］
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製造した。電磁鋼板用コーティング組成物として、表１に示すエポキシ樹脂組成物を用いた。

絶縁被膜の厚みが平均で３μｍになるように、表１の焼付け条件でエポキシ樹脂組成物を塗布した。具体的には、まず無方向性電磁鋼板から、５５ｍｍ×５５ｍｍサイズの単板を切出し、当該単板を、外径３００ｍｍ、内径２４０ｍｍのリング状に打抜いた。次いで、単板表面に、電磁鋼板用コーティング組成物を塗布し、その後、単板２枚を重ねて、加圧することで積層体を作製した。加圧条件は、鋼板温度２００℃、圧力１０ＭＰａ、加圧時間１時間とした。

＜磁気特性の測定＞
上記積層体を用いて、ＪＩＳ Ｃ２５５６：２０１５に基づき、単板試験機で磁気特性の測定を行った。なお、磁気特性（磁性）としては、鉄損として「Ｗ１０／４００（Ｗ／ｋｇ）」を評価した。「Ｗ１０／４００」は、周波数４００Ｈｚ、最大磁束密度１．０Ｔのときの鉄損である。磁気特性の評価基準は、Ｗ１０／４００が１２．０Ｗ／ｋｇ以下とし、Ｗ１０／４００が１２．０Ｗ／ｋｇ以下の場合、磁気特性の劣化がない（表２において、「Ｇｏｏｄ」表記）と評価した。

＜接着強度の測定＞
剪断接着強度の測定は、以下の方法で実施した。まず、無方向性電磁鋼板から３０ｍｍ×６０ｍｍサイズの単板を２枚切出した。次いで、表面に、電磁鋼板用コーティング組成物を塗布し、塗布後の２枚の単板を、３０ｍｍ×１０ｍｍ分をラップするように重ねあわせ、加圧することで測定用のサンプルを作製した。加圧条件は、鋼板温度２００℃、圧力１０ＭＰａ、加圧時間１時間として。
得られたサンプルに対して、雰囲気温度を２５℃と１５０℃のそれぞれ雰囲気下で引張試験機によって引張り、剥離するまでの最大荷重（Ｎ）を測定し、この最大荷重（Ｎ）を接着面積で除した数値をその温度の接着強度とした。

表１中、電磁鋼板用コーティング組成物の各成分の種類は下記の通りである。
＜エポキシ樹脂＞
Ｅ１：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂。
Ｅ２：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂。
Ｅ３：トリフェニルメタン型エポキシ樹脂。

＜フェノール系硬化剤（Ａ）（硬化剤Ａ）＞
Ａ１：フェノールレゾール樹脂。
Ａ２：フェノールノボラック樹脂。
Ａ３：クレゾールナフトールホルムアルデヒド縮合体。
＜硬化剤Ａの比較成分＞
Ｃ１：トリエチレンテトラミン。
Ｃ２：メチルヘキサヒドロ無水フタル酸。

＜アミン系硬化剤（Ｂ）（硬化剤Ｂ）＞
Ｂ１：メタキシリレンジアミン。
Ｂ２：ジアミノジフェニルメタン。
Ｂ３：ジシアンジアミド。
＜その他のエポキシ樹脂硬化剤（Ｄ）＞
Ｄ１：アジピン酸ジヒドラジド
Ｄ２：アミンアダクト（融点１００℃、平均数分子量１５００）

＜任意成分＞
乳化剤：ノニオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）。
消泡剤：シリコーン系消泡剤（ポリジメチルシロキサン系コンパウンド型消泡剤）。

＜判定＞
上記磁気特性の測定、接着強度の測定の結果から、下記評価基準に基づいて、鉄損及び耐熱性を評価した。鉄損が小さいほど、電磁鋼板に付与する応力歪が抑制されていることを意味する。測定結果及び評価の判定を表２に示す。表において、発明範囲外の値には下線を付した。

＜評価基準＞
「Ｇｏｏｄ」：１５０℃の接着強度が０．５ＭＰａ以上、かつ、鉄損が１２．０Ｗ／ｋｇ以下。
「Ｂａｄ」：１５０℃の接着強度が０．５ＭＰａ未満、又は、鉄損が１２．０Ｗ／ｋｇ超。

表２に示すように、本発明を適用した実施例１～９では、１５０℃の接着強度が０．５ＭＰａ以上、かつ、鉄損が１２．０Ｗ／ｋｇ以下であり、判定が「Ｇｏｏｄ」であった。

一方、フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量が本発明の範囲外である比較例１～２は、鉄損が１２．０Ｗ／ｋｇ超であり、判定が「Ｂａｄ」であった。アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量が本発明の範囲外である比較例３～６は、鉄損が１２．０Ｗ／ｋｇ超であり、判定が「Ｂａｄ」であった。フェノール系硬化剤（Ａ）に代えて、脂肪族ポリアミン又は酸無水物系硬化剤を用いた比較例７～８は、鉄損が１２．０Ｗ／ｋｇ超であり、判定が「Ｂａｄ」であった。フェノール系硬化剤（Ａ）を含有しない比較例９、１１は、１５０℃の接着強度が０．５ＭＰａ未満であり、判定が「Ｂａｄ」であった。アミン系硬化剤（Ｂ）を含有しない比較例１０は、鉄損が１２．０Ｗ／ｋｇ超であり、判定が「Ｂａｄ」であった。

以上の結果から、本発明の電磁鋼板用コーティング組成物によれば、電磁鋼板に付与される応力歪がより抑制され、かつ、モータ発熱時にも接着強度を維持できる耐熱性を有することが分かった。

１０ 回転電機
２０ ステータ
２１ ステータ用接着積層コア
３０ ロータ
４０ 電磁鋼板
５０ ケース
６０ 回転軸

Claims (4)

1. エポキシ樹脂と、フェノール系硬化剤（Ａ）と、芳香族アミンであるアミン系硬化剤（Ｂ）と、を含有し、
   前記フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対して、１～４０質量部であり、前記アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．５～５質量部である、電磁鋼板用コーティング組成物。
2. ［前記フェノール系硬化剤（Ａ）の含有量］／［前記アミン系硬化剤（Ｂ）の含有量］で表される質量比が１～２０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。
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を含む絶縁被膜を表面に有し、板厚が０．６５ｍｍ以下である、接着用表面被覆電磁鋼板。
4. 請求項３に記載の接着用表面被覆電磁鋼板を２枚以上積層してなる、積層鉄心。

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