JP7422679B2 - ステータ用接着積層コアおよび回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ステータ用接着積層コアおよび回転電機に関する。
本願は、２０１８年１２月１７日に、日本国に出願された特願２０１８－２３５８６３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

モータに用いられる積層コアにおいて、電磁鋼板の板厚を薄くすると、電磁鋼板１枚当たりの剛性が低下する。よって、積層枚数が増えるものの、積層コア全体としての剛性も低下する。この場合、モータの運転時に、ロータの回転に伴ってステータの変形や積層コアのずれが生じたりする虞がある。また、積層枚数が増えると、積層コアの製造時おけるハンドリングが困難になり、積層コアの変形や巻線加工が困難になるなどの問題も生じる。

このような問題に対し、例えば下記特許文献１に記載のモータコア（積層コア）のように、接着剤で積層コアの形状を固定することにより、積層コアの機械強度を高めることが行われている。すなわち、この特許文献１に記載のモータコアでは、常温硬化型の瞬間接着剤層が、全てのティース部において、ティース部が延びる方向（半径方向）に沿って延びるように配置されている。また、熱硬化型の有機系接着剤層が、略円環状の電磁鋼板の周方向に沿って、複数配置されている。そして、隣接する電磁鋼板間が、常温硬化型の瞬間接着剤層と熱硬化型の有機系接着剤層とによって接着されている。

日本国特開２０１６－１７１６５２号公報

しかし、ティース部における接着剤の強度が高すぎると、接着剤が硬化する際の収縮による圧縮力がティース部に加わり、その磁気特性に悪影響を及ぼす。上記特許文献１に開示の技術では、この問題が認識されておらず、また、当然ながらこの問題を解決するための対策もなされていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、機械強度を高めながらもティース部の磁気特性に悪影響を及ぼさない接着構造を備えたステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機との提供を課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
（１）本発明の一態様に係るステータ用接着積層コアは、コアバック部及びティース部を有してかつ同軸に重ね合わされた複数枚の電磁鋼板と、前記各電磁鋼板間を、前記コアバック部及び前記ティース部のそれぞれにおいて接着する複数の接着部とを備え、前記各電磁鋼板間において、前記ティース部の全面積に対する前記ティース部上の前記各接着部による平均接着強度である部分接着強度が、前記コアバック部の全面積に対する前記コアバック部上の前記各接着部による平均接着強度である部分接着強度よりも低く、前記各接着部が同一化学成分を有する接着剤からなり、前記ティース部における前記各接着部の面積率の平均値が、前記コアバック部における前記各接着部の面積率の平均値よりも低い。

（２）上記（１）に記載の態様において、以下の構成を採用してもよい：前記ティース部における前記部分接着強度を、前記コアバック部における前記部分接着強度で除算した接着強度比の平均値が、０．１以上１．０未満の範囲内にある。

（３）上記（１）または（２）に記載の態様において、以下の構成を採用してもよい：前記ティース部における前記部分接着強度の平均値Ｓ１が１～１５ＭＰａであり、前記コアバック部における前記部分接着強度の平均値Ｓ２が１５～５０ＭＰａであり、前記平均値Ｓ１の方が前記平均値Ｓ２よりも低い。

（４）上記（１）または（２）に記載の態様において、以下の構成を採用してもよい：前記ティース部における前記各接着部の面積率の平均値Ａ１が１０～５０％であり、前記コアバック部における前記各接着部の面積率の平均値Ａ２が５０～１００％であり、前記平均値Ａ１の方が前記平均値Ａ２よりも低い。

（５）上記（１）～（４）の何れか１項に記載の態様において、前記各接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍであってもよい。

（６）上記（１）～（５）の何れか１項に記載の態様において、前記各接着部の平均引張弾性率Ｅが１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａであってもよい。

（７）上記（１）～（６）の何れか１項に記載の態様において、前記各接着部が、エラストマー含有アクリル系接着剤からなるＳＧＡを含む常温接着タイプのアクリル系接着剤であってもよい。

（８）本発明の一態様に係る回転電機は、上記（１）～（７）の何れか１項に記載のステータ用接着積層コアを備える。

本発明の上記各態様によれば、機械強度を高めながらもティース部の磁気特性に悪影響を及ぼさない接着構造を備えたステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機とを提供できる。

本発明の一実施形態に係るステータ用接着積層コアを備えた回転電機の断面図である。 同ステータ用接着積層コアの側面図である。 図２のＡ－Ａ断面図であって、同ステータ用接着積層コアにおける接着部の形成パターンを複数例、示す図である。 ステータ用接着積層コアの実施例を製造するために用いた製造装置の側面図である。 表１Ａ及び表１Ｂに示す実施例を示す図であって、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度との関係を示すグラフである。 表２Ａ及び表２Ｂに示す実施例を示す図であって、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度との関係を示すグラフである。 表３Ａ及び表３Ｂに示す実施例を示す図であって、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度との関係を示すグラフである。 表３Ａ及び表３Ｂに示す実施例を示す図であって、ティース部位置における面積率と、コアバック部位置における面積率との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機とについて説明する。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。

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。

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およびロータコア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、複数枚の電磁鋼板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およびロータコア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、およびロータコア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およびロータコア３１を形成する各電磁鋼板４０は、例えば、母材となる電磁鋼板を打ち抜き加工すること等により形成される。電磁鋼板４０としては、公知の電磁鋼板を用いることができる。電磁鋼板４０の化学組成は、以下に質量％単位で示すように、２．５％～３．９％のＳｉを含有する。Ｓｉ以外は特に限定するものではないが、本実施形態における良好な範囲を下記に明示する。化学組成をこの範囲とすることにより、各電磁鋼板４０の降伏強度ＹＰを、３８０ＭＰａ以上５４０ＭＰａ以下に設定することができる。

Ｓｉ：２．５％～３．９％
Ａｌ：０．００１％～３．０％
Ｍｎ：０．０５％～５．０％
残部：Ｆｅ及び不純物

本実施形態では、電磁鋼板４０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、ＪＩＳＣ２５５２：２０１４の無方向性電鋼帯を採用できる。しかしながら、電磁鋼板４０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、ＪＩＳＣ２５５３：２０１２の方向性電鋼帯を採用できる。

電磁鋼板４０の加工性や、ステータコア２１（以下、単に「積層コア」と言う場合がある）の鉄損を改善するため、電磁鋼板４０の両面は、絶縁被膜で被覆されている。絶縁被膜を構成する物質としては、例えば、（１）無機化合物、（２）有機樹脂、（３）無機化合物と有機樹脂との混合物、などが採用できる。これらのうち、前記絶縁被膜が、（１）無機化合物の場合、又は、（３）無機化合物及び有機樹脂の混合物である場合において、顕著に、各接着部の硬化時収縮による磁気特性の低下を抑制できる。無機化合物としては、例えば、（１）重クロム酸塩とホウ酸の複合物、（２）リン酸塩とシリカの複合物、などが挙げられる。有機樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。

互いに積層される電磁鋼板４０間での絶縁性能を確保するために、絶縁被膜の平均厚み（電磁鋼板４０片面あたりの平均厚み）の上限値としては、１．５μｍ、より好ましくは１．２μｍとするのがよい。
一方で、絶縁被膜が厚くなるに連れて絶縁効果が飽和する。また、絶縁被膜が厚くなるに連れて、積層コアにおいて電磁鋼板４０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、絶縁被膜は、絶縁性能が確保できる範囲で薄い方がよい。絶縁被膜の平均厚み（電磁鋼板４０片面あたりの厚さ）の下限値としては、０．３μｍ、より好ましくは０．５μｍとするのがよい。絶縁被膜の平均厚みとしては、上記の上下限範囲内において、例えば０．８μｍを採用することができる。
絶縁被膜の平均厚みは、積層コア全体としての平均値である。絶縁被膜の厚みはその積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらない。そのため、絶縁被膜の平均厚みは、積層コアの上端位置で測定した数値をもってその値とすることができる。

電磁鋼板４０の板厚が薄くなるに連れて次第に鉄損の改善効果が飽和する。また、電磁鋼板４０が薄くなるに連れて電磁鋼板４０の製造コストは増す。そのため、鉄損の改善効果および製造コストを考慮すると電磁鋼板４０の厚さは０．１０ｍｍ以上とすることが好ましい。
一方で電磁鋼板４０が厚すぎると、電磁鋼板４０のプレス打ち抜き作業が困難になる。そのため、電磁鋼板４０のプレス打ち抜き作業を考慮すると、電磁鋼板４０の厚さは０．６５ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、電磁鋼板４０の厚さには、絶縁被膜の厚さも含まれる。
各電磁鋼板４０の平均厚みは、積層コア全体としての平均値である。各電磁鋼板４０の厚みはその積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらない。そのため、各電磁鋼板４０の平均厚みは、積層コアの上端位置で測定した数値をもってその値とすることができる。

ステータコア２１を形成する複数の電磁鋼板４０は、例えば複数の点状に配置された接着部４１を介して積層されている。各接着部４１それぞれは、分断されることなく硬化した接着剤で形成されている。接着部４１には、例えば重合結合による熱硬化型の接着剤などが用いられる。接着部４１を形成するための接着剤としては、油面接着性のある、（１）アクリル系樹脂、（２）エポキシ系樹脂、（３）アクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂、の何れかを含んだ接着剤を用いることができる。

接着部４１を形成するための接着剤としては、熱硬化型の接着剤の他、ラジカル重合型の接着剤なども使用可能であり、生産性の観点からは、常温硬化型の接着剤を使用することが望ましい。常温硬化型の接着剤は、２０℃～３０℃で硬化する。常温硬化型（常温接着タイプ）の接着剤としては、アクリル系接着剤が好ましい。代表的なアクリル系接着剤には、ＳＧＡ（第二世代アクリル系接着剤。Ｓｅｃｏｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）などがある。本発明の効果を損なわない範囲で、嫌気性接着剤、瞬間接着剤、エラストマー含有アクリル系接着剤がいずれも使用可能である。なお、ここで言う接着剤は硬化前の状態を言い、接着剤が硬化した後は接着部４１となる。

接着部４１の常温（２０℃～３０℃）における平均引張弾性率は、１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａの範囲内とされる。接着部４１の平均引張弾性率は、１５００ＭＰａ未満であると、積層コアの剛性が低下する不具合が生じる。そのため、接着部４１の平均引張弾性率の下限値は、１５００ＭＰａ、より好ましくは１８００ＭＰａとされる。逆に、接着部４１の平均引張弾性率が４５００ＭＰａを超えると、電磁鋼板４０に付与する応力歪が大きくなり、コア磁性が劣化する不具合が生じる。そのため、接着部４１の平均引張弾性率の上限値は、４５００ＭＰａ、より好ましくは３６５０ＭＰａとされる。各接着部４１の平均引張弾性率は、接着時に加える加熱加圧条件及び硬化剤種類の一方もしくは両方を変更することより調整できる。
なお、平均引張弾性率Ｅは、共振法により測定される。具体的には、ＪＩＳ Ｒ １６０２：１９９５に準拠して平均引張弾性率を測定する。

より具体的には、まず、測定用のサンプル（不図示）を製作する。このサンプルは、２枚の電磁鋼板４０間を、測定対象の接着剤により接着し、硬化させて接着部４１を形成することにより、得られる。この硬化は、接着剤が熱硬化型の場合には、実操業上の加熱加圧条件で加熱加圧することで行う。一方、接着剤が常温硬化型の場合には常温下で加圧することにより行う。
そして、このサンプルについての引張弾性率を、共振法で測定する。共振法による引張弾性率の測定方法は、上述した通り、ＪＩＳ Ｒ １６０２：１９９５に準拠して行う。その後、サンプルの引張弾性率（測定値）から、電磁鋼板４０自体の影響分を計算により除くことで、接着部４１単体の引張弾性率が求められる。

このようにしてサンプルから求められた引張弾性率は、積層コア全体としての平均値に等しくなるので、この数値をもって平均引張弾性率とみなす。平均引張弾性率は、その積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらないよう、組成が設定されている。そのため、平均引張弾性率は、積層コアの上端位置にある、硬化後の接着部４１をもってその値とすることもできる。

複数の電磁鋼板４０間の接着方法としては、電磁鋼板４０の下面（一方の面）に接着剤を塗布した後に重ね合わせ、そして加熱および圧着のいずれか一方または両方を行って硬化させて接着部４１を形成することで、接着する方法が採用できる。なお、加熱する場合の手段としては、例えば高温槽や電気炉内でステータコア２１を加熱する手段、または、ステータコア２１に直接通電して加熱する方法等、どのような手段でも良い。一方、常温硬化型の接着剤を用いる場合には、加熱を行わずに圧着のみにより接着する。

安定して十分な接着強度を得るために、接着部４１の厚さは１μｍ以上とすることが好ましい。
一方で接着部４１の厚さが１００μｍを超えると接着力が飽和する。また、接着部４１が厚くなるに連れて占積率が低下し、積層コアの鉄損などの磁気特性が低下する。したがって、接着部４１の厚さは１μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
なお、上記において接着部４１の厚さは、接着部４１の平均厚みを意味する。

接着部４１の平均厚みは、１．０μｍ以上３．０μｍ以下とすることがより好ましい。接着部４１の平均厚みが１．０μｍ未満であると、前述したように十分な接着力を確保できない。そのため、接着部４１の平均厚みの下限値は、１．０μｍ、より好ましくは１．２μｍとされる。逆に、接着部４１の平均厚みが３．０μｍを超えて厚くなると、熱硬化時の収縮による電磁鋼板４０の歪み量が大幅に増えるなどの不具合を生じる。そのため、接着部４１の平均厚みの上限値は、３．０μｍ、より好ましくは２．６μｍとされる。

接着部４１の平均厚みは、積層コア全体としての平均値である。接着部４１の平均厚みはその積層方向に沿った積層位置や積層コアの中心軸線回りの周方向位置で殆ど変わらない。そのため、接着部４１の平均厚みは、積層コアの上端位置において、円周方向１０箇所以上で測定した数値の平均値をもってその値とすることができる。
なお、接着部４１の平均厚みは、例えば、接着剤の塗布量を変えて調整することができる。

図３に、接着部４１の形成パターンの例を示す。図３では、一点鎖線を境として２つの形成パターン４１Ａ，４１Ｂを一つの図に纏めて示している。形成パターン４１Ａを採用した場合には、電磁鋼板４０の全面がこのような塗布パターンに形成される。一方、形成パターン４１Ｂを採用した場合には、電磁鋼板４０の全面がこのような塗布パターンに形成される。
まず、形成パターン４１Ａの場合は、積層コアの積層方向各位置において、コアバック部２２の平均面積率とティース部２３の平均面積率とが互いに等しくなるように接着部４１を形成しているが、用いた接着剤自体の成分は互いに異なっている。コアバック部２２では、円形をなす点状の接着部４１が複数、環状配置されている。コアバック部２２上にある各接着部４１は、各ティース部２３の幅方向中央位置と電磁鋼板４０の中心軸線Ｏとを結ぶ仮想直線ＥＬ１上に重ねて配置されている。

一方、ティース部２３では、一つのティース部２３につき２箇所の接着部４１が仮想直線ＥＬ１に重なるように並んで配置されている。コアバック部２２における接着部４１の径寸法の方が、ティース部２３における接着部４１の径寸法よりも大きくなっている。そのため、コアバック部２２における接着部４１の数は、ティース部２３における接着部４１の数よりも少ないが、面積率は互いに同じになっている。すなわち、コアバック部２２の全面積に対する同コアバック部２２上の各接着部４１の面積和の比率と、ティース部２３の全面積に対する同ティース部２３上の各接着部４１の面積和の比率とが、同じになっている。

互いに重なり合う電磁鋼板４０間のトータルの接着強度に対し、これをコアバック部２２とティース部２３とに分けた部分強度として考えた場合、使用する接着剤が同じであれば、コアバック部２２における部分接着強度とティース部２３における部分接着強度は互いに同じになる。しかし、この形成パターン４１Ａでは、コアバック部２２に形成する接着部４１の形成に用いる接着剤の接着強度が、ティース部２３に形成する接着部４１の形成に用いる接着剤の接着強度よりも高くなっている。

その結果、各電磁鋼板４０間において、各接着部４１による、ティース部２３における単位面積あたりの平均接着強度が、コアバック部２２における単位面積あたりの平均接着強度よりも低くなっている。より具体的には、ティース部２３における単位面積あたりの部分接着強度を、コアバック部２２における単位面積あたりの部分接着強度で除算した接着強度比の平均値が、０．１以上１．０未満の範囲内にある。この接着強度比の平均値の上限値は、好ましくは０.８であり、より好ましくは０．６である。また、接着強度比の平均値の下限値は、好ましくは０．１５であり、より好ましくは０．２である。

続いて、図３に示す形成パターン４１Ｂの場合は、積層コアの積層方向各位置において、コアバック部２２とティース部２３とで部分接着強度の平均値又は面積率の平均値が互いに異なっている。
具体的に言うと、部分接着強度の平均値で比較した場合には、ティース部２３における前記部分接着強度の平均値Ｓ１が１～１５ＭＰａであり、コアバック部２２における前記部分接着強度の平均値Ｓ２が１５～５０ＭＰａになっている。そして、平均値Ｓ１の方が平均値Ｓ２よりも低くなっている。
なお、平均値Ｓ１の下限値は、好ましくは２ＭＰａであり、より好ましくは３ＭＰａである。また、平均値Ｓ１の上限値は、好ましくは１０ＭＰａであり、より好ましくは８ＭＰａである。一方、平均値Ｓ２の下限値は、好ましくは２０ＭＰａであり、より好ましくは３０ＭＰａである。また、平均値Ｓ２の上限値は、好ましくは４５ＭＰａであり、より好ましくは４０ＭＰａである。ただし、平均値Ｓ１の方を平均値Ｓ２よりも低くする点は変わらない。

一方、面積率の平均値で比較した場合には、ティース部２３における各接着部４１の面積率の平均値Ａ１が１０～５０％であり、コアバック部２２における各接着部４１の面積率の平均値Ａ２が５０～１００％になっている。そして、平均値Ａ１の方が平均値Ａ２よりも低くなっている。なお、各接着部４１の単位面積あたりの平均接着強度は、ティース部２３及びコアバック部２２の各位置で共通の５～５０ＭＰａになっている。
なお、平均値Ａ１の下限値は、好ましくは１０％である。また、平均値Ａ１の上限値は、好ましくは３０％であり、より好ましくは２０％である。一方、平均値Ａ２の下限値は、好ましくは６０％であり、より好ましくは７０％である。また、平均値Ａ２の上限値は、好ましくは９０％であり、より好ましくは８０％である。ただし、平均値Ａ１の方を平均値Ａ２よりも低くする点は変わらない。

このように、コアバック部２２とティース部２３との間で、部分接着強度の平均値又は面積率の平均値を上記のように規定することで、各接着部４１の、ティース部２３における単位面積あたりの平均接着強度を、コアバック部２２における単位面積あたりの平均接着強度よりも低くすることが可能である。

各接着部４１の配置について言うと、コアバック部２２では、円形をなす点状の接着部４１が複数、環状配置されている。コアバック部２２の各接着部４１は、各ティース部２３の幅方向中央位置と電磁鋼板４０の中心軸線Ｏとを結ぶ仮想直線ＥＬ２上に重ねて配置されている。

一方、ティース部２３では、一つのティース部２３につき１箇所の接着部４１が仮想直線ＥＬ２上に重ねて配置されている。コアバック部２２における接着部４１の径寸法の方が、ティース部２３における接着部４１の径寸法よりも大きくなっている。これにより、積層コアの積層方向各位置において、コアバック部２２よりもティース部２３の方が、部分接着強度の平均値が低く抑えられている。言い換えると、積層コアの積層方向各位置において、コアバック部２２よりもティース部２３の方が、面積率の平均値が低く抑えられている。
その結果、各電磁鋼板４０間において、各接着部４１による、ティース部２３における単位面積あたりの平均接着強度が、コアバック部２２における単位面積あたりの平均接着強度よりも低くなっている。

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を形成する方の複数の電磁鋼板も、ステータコア２１と同様に接着剤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。

図４に示す製造装置１００を用い、各種製造条件を変えながら上記ステータコア２１を製造した。
まず先に、製造装置１００について説明する。同製造装置１００では、コイルＣ（フープ）から電磁鋼板Ｐ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き、電磁鋼板４０の下面に接着剤を塗布し、打ち抜いた電磁鋼板４０を積層して昇温しながら加圧接着して各接着部４１を形成する。

図４に示すように、製造装置１００は、コイルＣに最も近い位置に一段目の打ち抜きステーション１１０と、この打ち抜きステーション１１０よりも電磁鋼板Ｐの搬送方向に沿った下流側に隣接配置された二段目の打ち抜きステーション１２０と、この打ち抜きステーション１２０よりもさらに下流側に隣接配置された接着剤塗布ステーション１３０と、を備えている。
打ち抜きステーション１１０は、電磁鋼板Ｐの下方に配置された雌金型１１１と、電磁鋼板Ｐの上方に配置された雄金型１１２とを備える。
打ち抜きステーション１２０は、電磁鋼板Ｐの下方に配置された雌金型１２１と、電磁鋼板Ｐの上方に配置された雄金型１２２とを備える。
モータの平面デザインにより、打抜きステーションは、さらに多数を位置しても良い。

接着剤塗布ステーション１３０は、接着剤の塗布パターンに応じて配置された複数本のインジェクタを備える塗布器１３１を備える。すなわち、各インジェクタは、図３に示した各接着部４１の形成位置に対応した位置に配置されている。各インジェクタのノズル径は、形成する接着部４１の大きさに応じて大きさが互いに異なっている。また、前記形成パターン４１Ａの場合には、コアバック部２２に接着剤を塗布するインジェクタに通じる接着剤流路と、ティース部２３に接着剤を塗布する他のインジェクタに通じる接着剤流路とを、別々に分けてもよい。この場合、コアバック部２２に塗布する接着剤の化学成分と、ティース部２３に塗布する接着剤の化学成分とを別々に分けることが出来る。

なお、上記のように１台の接着剤塗布ステーション１３０で複数種類の接着剤を同時に塗布する構成に代えて、複数台（例えば２台）の接着剤塗布ステーション１３０を備えて、接着剤を塗り分けるようにしてもよい。この場合は、１台目の接着剤塗布ステーション１３０でティース部２３及びコアバック部２２の一方に対して一種類目の接着剤を塗布し、他方に対して２台目の接着剤塗布ステーション１３０により二種類目の接着剤を塗布する。

製造装置１００は、さらに、接着剤塗布ステーション１３０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、電磁鋼板Ｐ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、電磁鋼板Ｐ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。

以上説明の構成を有する図４の製造装置１００において、まずコイルＣより電磁鋼板Ｐを矢印Ｆ方向に順次送り出す。そして、この電磁鋼板Ｐに対し、打ち抜きステーション１１０による打ち抜き加工を行う。続いて、この電磁鋼板Ｐに対し、打ち抜きステーション１２０による打ち抜き加工を行う。これら打ち抜き加工により、電磁鋼板Ｐ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。次工程の接着剤塗布ステーション１３０では、塗布器１３１の前記各インジェクタから供給される接着剤が点状に塗布される。その際、コアバック部２２とティース部２３とで接着剤の塗布量又は種類が塗り分けられる。

そして最後に、電磁鋼板Ｐ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、接着剤塗布工程、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、熱硬化型接着の場合には加熱装置１４１によって例えば温度２００℃まで加熱される。この加熱により接着剤が硬化して接着部４１が形成される。常温硬化型接着剤の場合には、時間経過とともに接着剤が硬化し、接着部４１が形成される。
以上の各工程により、ステータコア２１が完成する。

以上説明の製造装置１００を用いて、表１Ａ及び表１ＢのＮｏ．１～Ｎｏ．１３に示すステータコア２１を製造した。また、比較例製造のために、別の装置を用いてＮｏ．１４に示すステータコア２１も製造した。
まず、フープ（コイルＣ）の板厚は、０．２５ｍｍで共通とした。このフープにリン酸金属塩及びアクリル樹脂エマルジョンを含有する絶縁被膜処理液を塗布し、３００℃で焼き付けを行い、片面で０．８μｍの絶縁被膜を形成した。
続いて、フープを上記製造装置１００により外径３００ｍｍ及び内径２４０ｍｍのリング状を有してかつ、内径側に長さ３０ｍｍで幅１５ｍｍの長方形のティース部を１８箇所設けた単板コア（電磁鋼板４０）を打ち抜きにより形成した。
続いて、打ち抜いた単板コアを順次送りながら、図３に示した各位置に接着剤を点状に塗布した（比較例Ｎｏ．１４を除く）。

各ステータコア２１の製造に用いた電磁鋼板４０の化学成分は、以下に統一した。なお、各成分値は全て質量％を示す。
Ｓｉ： ３．１％
Ａｌ： ０．７％
Ｍｎ： ０．３％
残部：Ｆｅ及び不純物

一方、各接着部４１を形成するための接着剤としては、下記より選んで適宜組み合わせて用いた。具体的な組み合わせは、表１Ａに示す通りである。
クロロプレンゴム系接着剤（接着強度：２ＭＰａ）
シアノアクリレートＡ接着剤（接着強度：５ＭＰａ）
嫌気性接着剤（接着強度：１５ＭＰａ）
シアノアクリレートＢ接着剤（接着強度：２４ＭＰａ）
エポキシＡ接着剤（接着強度：３２ＭＰａ）
エポキシＢ接着剤（接着強度：４２ＭＰａ）
エポキシＣ接着剤（接着強度：６４ＭＰａ）
ＳＧＡ（接着強度：４８ＭＰａ）

また、表１Ａ及び表１Ｂの実施例では、全て、ティース部２３における接着部４１の面積率を、コアバック部２２における接着部４１の面積率と等しくしている。そのため、表１Ａに示す通り、ティース部２３における部分接着強度をコアバック部２２における部分接着強度で除算した接着強度比が、接着剤強度比と等しくなっている（以上、比較例Ｎｏ．１４を除く）。なお、部分接着強度は、ティース部２３の部分単体、又はコアバック部２２の部分単体での接着強度（接着強度）を示す。
接着剤塗布後の電磁鋼板４０を積層した上で、所定の圧力で加圧しながら加熱して硬化させて各接着部４１を形成した。同様の作業を１３０枚の単板コアに対して繰り返し行うことにより、積層コア（ステータコア２１）を製造した。

一方、Ｎｏ．１４のステータコア２１では、各電磁鋼板４０間の接着に接着剤を用いず、各電磁鋼板４０間をかしめ部により機械的に接合した。このかしめ部は、コアバック部２２とティース部２３の双方に形成した。加えて、ティース部２３におけるかしめ部の大きさをコアバック部２２におけるかしめ部の大きさよりも小さくした。これにより、ティース部２３における単位面積あたりの平均接合強度である部分接合強度が、コアバック部２２における単位面積あたりの平均接合強度である部分接合強度よりも低くなるように調整した。

以上説明の方法により製造されたＮｏ．１～１４の積層コアそれぞれに対し、積層コアの剛性（機械強度）を評価した。機械強度の評価は、打音テストにより判定した。表１Ｂの「積層コアの剛性」欄において、「優良」は高い機械強度が確保できていることを示し、「良好」は必要十分な機械強度が確保されていることを示し、「不可」は必要最低限の機械強度が足りていないことを示す。ここで、「優良」は「１」であり、「良好」は「２」であり、「可」は「３」であり、「不可」は「４」又は「５」の場合である。

＜打音テスト（騒音評価）＞
積層コアのコアバック部２２の外周端部をインパクトハンマーによって半径方向に加振し、その加振源に対して軸方向に１８０°の方向におけるティース部２３の先端とコアバック部２２の中央部を測定点として、振動のモーダル解析を行った。また、コアバック部２２の半径方向の中央部をインパクトハンマーによって軸方向に加振した場合についても、その加振源に対して軸方向に１８０°の方向におけるティース部２３の先端とコアバック部２２の中央部を測定点として、振動のモーダル解析を行った。

評価（判断）は、以下の基準に従って行った。数値が小さいほど、振動を抑制して機械強度が高いことを意味する。
１（優良）：振動ピークが１つないし２つのみ検出される。
２（良好）：振動ピークが数個検出される。
３（可） ：加振方向によっては１０個以上の振動ピークが検出される。
４（不可）：主ピークはあるが、１０個以上の振動ピークが検出される。
５（不可）：主ピークが無く、１０個以上の振動ピークが検出される。

さらに、積層コアの磁気特性も評価した。磁気特性は、直径２３９．５ｍｍのロータ形状の検出器を持つ回転鉄損シミュレータ（不図示）を用いて鉄損を測定することにより評価した。表１Ｂの「ティース部の磁気特性」欄において、「優良」は、非常に高い磁気特性が確保できていることを示す。また、「良好」は、高い磁気特性が確保されていることを示す。また、「可」は、必要十分な磁気特性が確保されていることを示す。また、「不可」は、必要最低限の磁気特性よりも低いことを示す。

ここで、まず、接着する前の電磁鋼板４０に対して１．５テスラの磁束密度で測定した鉄損の値を、基準値として得た。続いて、各積層コアのそれぞれについて、同じく１．５テスラの磁束密度で鉄損を測定した。そして、各積層コアの鉄損を前記基準値で除算して１００％表示することにより、増加率を求めた。例えば表１ＢのＮｏ．１は、鉄損増加率が１０５％であり、これは前記基準値に対して鉄損が５％増したことを示す。
このようにして得られた鉄損増加率が、５％以下（表中の数値が１０５％以下）である場合を「優良」とし、５％超１０％以下（表中の数値が１０５％超１１０％以下）を「良好」とし、１０％超２０％以下（表中の数値が１１０％超１２０％以下）を「可」とし、１２０％超（表中の数値が１２０％超）を「不可」とした。

表１Ａ及び表１Ｂに示すように、Ｎｏ．９に示す比較例では、ティース部２３での部分接着強度がコアバック部２２での部分強度に比べて著しく高いため、ティース部２３の磁気特性が低下した。また、コアバック部２２での部分接着強度が低すぎたため、積層コアの剛性も低下した。
また、Ｎｏ．１０～１２に示す比較例では、ティース部２３での部分接着強度がコアバック部２２での部分強度に比べて高いため、ティース部２３の磁気特性が低下した。
また、Ｎｏ．１４に示す、かしめ部を用いた比較例では、かしめ部の形成によってティース部２３に圧縮力が加えられたため、磁気特性を大幅に低下させる結果となった。
一方、発明例であるＮｏ．１～８及び１３においては、積層コアの剛性（機械強度）が高い上に磁気特性も高く、所望の性能を有することが確認された。

また、表１Ａに示す、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度との関係を、図５に示す。図５において、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック位置における部分接着強度とが等しくなる境界線Ｂ１よりも下方にあるものがＮｏ．９～１２の比較例である。Ｎｏ．１４は、境界線Ｂ１よりも上にあるものの、各電磁鋼板４０同士を接着ではなくかしめで接合しているため、上述した通り、特に磁気特性において所望の特性を得るに至らなかった。

境界線Ｂ２は、接着強度比が０．１である条件を示している。境界線Ｂ２よりも紙面左側に外れている発明例Ｎｏ．１３は、積層コアの剛性及び磁気特性の双方において「可」であるものの、ティース部２３の結合強度が低く、積層コアの剛性が極僅かに不足する場合も見られたため、「優良」には至らなかった。一方、Ｎｏ．１～８に示す発明例では、積層コアの剛性及び磁気特性のどちらかにおいて「優良」が得られるか、またはそれに準ずる結果となった。この結果より、接着強度比としては、１．０未満であることに加えて０．１以上であることがより好ましいと言える。

続いて、製造装置１００を用いて、表２Ａ及び表２ＢのＮｏ．１５～Ｎｏ．２９に示すステータコア２１を製造した。本実施例では、使用する接着剤を各ケースで代えているものの、ティース部２３に塗布する接着剤とコアバック部２２に塗布する接着剤とを同じものにした。そのため、接着剤強度比は全て１．００に統一されている。
一方、面積率については、ティース部２３に塗布する接着剤の塗布量と、コアバック部２２に塗布する接着剤の塗布量とを異ならせており、その結果として面積率比を各ケースで変えた。
なお、この表２Ｂにおいて、積層コアの剛性に関する「優良」、「良好」、「可」、「不可」、の各閾値は、表１Ｂにおいて説明した通りである。同様に、ティース部の磁気特性に関する「優良」、「良好」、「可」、「不可」、の各閾値も、表１Ｂにおいて説明した通りである。

表２Ａ及び表２Ｂに示すＮｏ．２３～２５の比較例では、ティース部２３での部分接着強度がコアバック部２２での部分強度に比べて高いため、ティース部２３の磁気特性が低下する結果となった。
また、表２Ａに示す、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度との関係を、図６に示す。図６において、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度とが等しくなる境界線Ｂ３よりも下方にあるものがＮｏ．２３～２５の比較例である。

一方、表２Ｂに示す通り、発明例であるＮｏ．１５～２２，２６～２９においては、積層コアの剛性（機械強度）が高い上に磁気特性も高く、所望の性能を有することが確認された。
加えて、四角枠をなす境界線Ｂ４によって囲まれた発明例Ｎｏ．１７～２０，２７は、積層コアの剛性及び磁気特性の両方において「優良」が得られた。この結果より、ティース部２３における部分接着強度の平均値Ｓ１が３～１５ＭＰａであり、コアバック部２２における前記部分接着強度の平均値Ｓ２が１５～５０ＭＰａであり、平均値Ｓ１の方が平均値Ｓ２よりも低いと、より好ましいことが分かった。

続いて、製造装置１００を用いて、表３Ａ及び表３ＢのＮｏ．３０～Ｎｏ．４７に示すステータコア２１を製造した。
なお、表３Ｂにおいて、積層コアの剛性に関する「優良」、「良好」、「可」、「不可」、の各閾値は、表１Ｂにおいて説明した通りである。同様に、ティース部の磁気特性に関する「優良」、「良好」、「可」、「不可」、の各閾値も、表１Ｂにおいて説明した通りである。

Ｎｏ．３０～Ｎｏ．４６では、使用する接着剤を各ケースで代えているものの、ティース部２３に塗布する接着剤とコアバック部２２に塗布する接着剤とを同じもの（同一化学成分を有する接着剤）にした。そのため、接着剤強度比は全て１．００に統一されている。また、面積率については、ティース部２３に塗布する接着剤の塗布量と、コアバック部２２に塗布する接着剤の塗布量とを異ならせており、その結果として面積率比を各ケースで変えた。

一方、Ｎｏ．４７では、ティース部２３に塗布する接着剤とコアバック部２２に塗布する接着剤とを別物とした。しかも、このＮｏ．４７では、ティース部２３における接着剤の接着強度が、コアバック部２２における接着剤の接着強度よりも低くなるように、両接着剤の組み合わせを選定した。また、面積率については、コアバック部２２に塗布する接着剤の塗布量よりもティース部２３に塗布する接着剤の塗布量を少なくした。これにより、コアバック部２２における面積率よりもティース部２３における面積率の方を小さくした。

その結果、表３Ａ及び表３Ｂ示すＮｏ．４０～４２の比較例では、ティース部２３での部分接着強度がコアバック部２２での部分強度に比べて高いため、ティース部２３の磁気特性が低下する結果となった。
一方、表３Ａ及び表３Ｂに示す通り、発明例であるＮｏ．３０～３９，４３～４７においては、積層コアの剛性（機械強度）が高い上に磁気特性も高く、所望の性能を有することが確認された。

また、表３Ａに示す、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度との関係を、図７に示す。図７において、ティース部位置における部分接着強度と、コアバック部位置における部分接着強度とが等しくなる境界線Ｂ５よりも下方にあるものがＮｏ．４０～４２の比較例である。

さらに、表３Ａに示す、ティース部位置における面積率と、コアバック部位置における面積率との関係を、図８に示す。
図８において四角枠をなす境界線Ｂ６によって囲まれた発明例Ｎｏ．３０～３７は、積層コアの剛性及び磁気特性の両方において「優良」が得られるか、またはそれに準ずる結果となった。この結果より、ティース部２３における前記各接着部の面積率の平均値Ａ１が１０～５０％であり、コアバック部２２における前記各接着部の面積率の平均値Ａ２が５０～１００％であり、平均値Ａ１の方が平均値Ａ２よりも低いと、より好ましいことが分かった。

以上、本発明の一実施形態及び実施例について説明した。ただし、本発明の技術的範囲は前記実施形態及び実施例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の外径および内径の寸法、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。

本発明によれば、機械強度を高めながらも磁気特性に悪影響を及ぼさない接着構造を備えたステータ用接着積層コアと、このステータ用接着積層コアを備えた回転電機とを提供できる。よって、産業上の利用可能性は大である。

１０ 回転電機
２１ ステータ用接着積層コア
２２ コアバック部
２３ ティース部
４０ 電磁鋼板
４１ 接着部

Claims (8)

1. コアバック部及びティース部を有してかつ同軸に重ね合わされた複数枚の電磁鋼板と、前記各電磁鋼板間を、前記コアバック部及び前記ティース部のそれぞれにおいて接着する複数の接着部とを備え、
   前記各電磁鋼板間において、前記ティース部の全面積に対する前記ティース部上の前記各接着部による平均接着強度である部分接着強度が、前記コアバック部の全面積に対する前記コアバック部上の前記各接着部による平均接着強度である部分接着強度よりも低く、
   前記各接着部が同一化学成分を有する接着剤からなり、
   前記ティース部における前記各接着部の面積率の平均値が、前記コアバック部における前記各接着部の面積率の平均値よりも低い
   ことを特徴とするステータ用接着積層コア。
2. 前記ティース部における前記部分接着強度を、前記コアバック部における前記部分接着強度で除算した接着強度比の平均値が、０．１以上１．０未満の範囲内にある
   ことを特徴とする請求項１に記載のステータ用接着積層コア。
3. 前記ティース部における前記部分接着強度の平均値Ｓ１が１～１５ＭＰａであり、
   前記コアバック部における前記部分接着強度の平均値Ｓ２が１５～５０ＭＰａであり、
   前記平均値Ｓ１の方が前記平均値Ｓ２よりも低い、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のステータ用接着積層コア。
4. 前記ティース部における前記各接着部の面積率の平均値Ａ１が１０～５０％であり、
   前記コアバック部における前記各接着部の面積率の平均値Ａ２が５０～１００％であり、
   前記平均値Ａ１の方が前記平均値Ａ２よりも低い
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のステータ用接着積層コア。
5. 前記各接着部の平均厚みが１．０μｍ～３．０μｍである
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のステータ用接着積層コア。
6. 前記各接着部の平均引張弾性率Ｅが１５００ＭＰａ～４５００ＭＰａである
   ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のステータ用接着積層コア。
7. 前記各接着部が、エラストマー含有アクリル系接着剤からなるＳＧＡを含む常温接着タイプのアクリル系接着剤である
   ことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載のステータ用接着積層コア。
8. 請求項１～７の何れか１項に記載のステータ用接着積層コアを備えたことを特徴とする回転電機。

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