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KR102687874B1 - 스테이터용 접착 적층 코어, 그 제조 방법, 및 회전 전기 기기 - Google Patents

스테이터용 접착 적층 코어, 그 제조 방법, 및 회전 전기 기기 Download PDF

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KR102687874B1
KR102687874B1 KR1020217017805A KR20217017805A KR102687874B1 KR 102687874 B1 KR102687874 B1 KR 102687874B1 KR 1020217017805 A KR1020217017805 A KR 1020217017805A KR 20217017805 A KR20217017805 A KR 20217017805A KR 102687874 B1 KR102687874 B1 KR 102687874B1
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가즈토시 다케다
히로야스 후지이
신스케 다카타니
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

생산성이 우수하고, 기계 강도가 높고, 회전 전기 기기의 진동이나 소음을 저감하고, 철손을 억제할 수 있는 스테이터용 접착 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기를 제공한다. 서로 적층되며, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자 강판과, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판끼리의 사이에 배치되며, 이들 전자 강판끼리를 접착하는 접착부를 구비하고, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판끼리의 모든 조가 접착부에 의해 접착되고, 접착부를 형성하는 접착제가 속경화형 접착제 및 열경화형 접착제이고, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판끼리의 사이에 있어서, 접착부가 부분적으로 마련되어 있는 스테이터용 접착 적층 코어.

Description

스테이터용 접착 적층 코어, 그 제조 방법, 및 회전 전기 기기
본 발명은, 스테이터용 접착 적층 코어, 그 제조 방법, 및 회전 전기 기기에 관한 것이다.
본원은, 2018년 12월 17일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2018-235870호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 회전 전기 기기에 사용되는 코어로서, 복수의 전자 강판이 서로 적층된 적층 코어가 알려져 있다. 복수의 전자 강판은, 용접, 접착, 코오킹 등의 방법으로 접합된다. 그러나, 용접이나 코오킹에 의한 접합은, 회전 전기 기기의 진동을 저감하기 어렵고, 또한 높은 기계 강도가 얻어지기 어렵다.
특허문헌 1에는, 각각의 전자 강판 사이를 시아노아크릴레이트계 접착제로 부분적으로 접착하여 적층한 후, 에폭시 수지를 진공 함침하여 전자 강판끼리를 전체면 접착한 적층 코어가 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 전자 강판을 적층한 적층체의 측면에 시아노아크릴레이트계 순간 접착제를 도포하여 가고정한 후, 에폭시 수지 등의 열경화형 수지를 함침하고, 전자 강판끼리를 전체면 접착한 적층 코어가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2003-264962호 공보 일본 특허 공개 제2005-019642호 공보
그러나, 특허문헌 1, 2와 같은 종래의 방법은, 생산성이 나쁘고, 또한 얻어지는 회전 전기 기기의 철손을 충분히 억제할 수 없다.
본 발명은, 생산성이 우수하고, 기계 강도가 높고, 회전 전기 기기의 진동이나 소음을 저감하고, 철손을 억제할 수 있는 스테이터용 접착 적층 코어 및 그 제조 방법, 그리고 스테이터용 접착 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기의 제공을 과제로 한다.
본 발명의 일 실시 형태는, 이하의 양태를 갖는다.
[1] 서로 적층되며, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자 강판과,
적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판끼리의 사이에 배치되며, 이들 전자 강판끼리를 접착하는 접착부를 구비하고,
상기 적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판끼리의 모든 조가, 복수의 상기 접착부에 의해 접착되고,
상기 접착부를 형성하는 접착제가, 속경화형 접착제 및 열경화형 접착제이고,
상기 적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판끼리의 사이에 있어서, 상기 접착부가 부분적으로 마련되어 있는 스테이터용 접착 적층 코어.
[2] 상기 접착부가, 상기 속경화형 접착제로 형성된 제1 접착부와, 상기 열경화형 접착제로 형성된 제2 접착부를 포함하는, [1]에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어.
[3] 상기 접착부가, 각각의 상기 전자 강판의 티스부 사이에 마련된 상기 제1 접착부와, 코어 백부 사이에 마련된 상기 제2 접착부를 포함하는, [2]에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어.
[4] 상기 제1 접착부가 평균 직경 3㎜ 이상 7㎜ 이하의 점상이며, 상기 제2 접착부가 평균 직경 5㎜ 이상 10㎜ 이하의 점상이고,
각각의 상기 전자 강판 사이에 있어서, 상기 접착부에 의한 총 접착 면적에 대하여, 상기 제1 접착부의 접착 면적의 비율이 5％ 이상 50％ 이하이고, 상기 제2 접착부의 접착 면적의 비율이 50％ 이상 95％ 이하인, [2] 또는 [3]에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어.
[5] 상기 제1 접착부가 평균 직경 3㎜ 이상 7㎜ 이하의 점상이며, 상기 제2 접착부가 평균 직경 5㎜ 이상 10㎜ 이하의 점상이고,
각각의 상기 전자 강판 사이에 있어서, 상기 접착부에 의한 총 접착 면적에 대하여, 상기 제1 접착부의 접착 면적의 비율이 5％ 이상 50％ 미만이고, 상기 제2 접착부의 접착 면적의 비율이 50％ 이상 95％ 이하인, [2] 또는 [3]에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어.
[6] 상기 속경화형 접착제가 시아노아크릴레이트계 접착제인, [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어.
[7] 상기 열경화형 접착제가, 유리 전이 온도가 80℃ 이상 150℃ 이하인 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지계 접착제인, [1] 내지 [6] 중 어느 것에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어.
[8] 각각의 상기 전자 강판 사이에 있어서의, 상기 접착부에 의한 티스부의 접착 면적률 QB0이 10％ 이상 70％ 이하이고, 상기 접착부에 의한 코어 백부의 접착 면적률 QA0이 40％ 이상 90％ 이하인, [1] 내지 [7] 중 어느 것에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어.
[9] [1]에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어의 제조 방법이며,
상기 전자 강판의 표면의 일부에 상기 속경화형 접착제와 상기 열경화형 접착제를 도포한 후에 다른 전자 강판 상에 겹쳐서 압착하여, 상기 접착부를 형성하는 조작을 반복하는, 스테이터용 접착 적층 코어의 제조 방법.
[10] [1] 내지 [8] 중 어느 것에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기기.
본 발명에 따르면, 생산성이 우수하고, 기계 강도가 높고, 회전 전기 기기의 진동이나 소음을 저감하고, 철손을 억제할 수 있는 스테이터용 접착 적층 코어 및 그 제조 방법, 그리고 스테이터용 접착 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 스테이터용 접착 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기의 단면도이다.
도 2는 동 스테이터용 적층 코어의 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이며, 동 스테이터용 접착 적층 코어의 접착부의 배치 패턴예를 도시하는 도면이다.
도 4는 스테이터용 접착 적층 코어의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 스테이터용 접착 적층 코어와, 이 스테이터용 접착 적층 코어를 구비한 회전 전기 기기에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서 전동기, 구체적으로는 교류 전동기, 보다 구체적으로는 동기 전동기, 보다 한층 더 구체적으로는 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명한다. 이러한 종류의 전동기는, 예를 들어 전기 자동차 등에 적절하게 채용된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 회전 전기 기기(10)는, 스테이터(20)와, 로터(30)와, 케이스(50)와, 회전축(60)을 구비한다. 스테이터(20) 및 로터(30)는, 케이스(50) 내에 수용된다. 스테이터(20)는, 케이스(50) 내에 고정된다.
본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 직경 방향 내측에 위치하는 이너 로터형을 채용하고 있다. 그러나, 회전 전기 기기(10)로서, 로터(30)가 스테이터(20)의 외측에 위치하는 아우터 로터형을 채용해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 전기 기기(10)가, 12극 18슬롯의 삼상 교류 모터이다. 그러나, 극수, 슬롯수, 상수 등은, 적절히 변경할 수 있다.
회전 전기 기기(10)는, 예를 들어 각 상에 실효값 10A, 주파수 100Hz의 여자전류를 인가함으로써, 회전수 1000rpm으로 회전할 수 있다.
스테이터(20)는, 스테이터용 접착 적층 코어(이하, 스테이터 코어)(21)와, 도시하지 않은 권선을 구비한다.
스테이터 코어(21)는, 환상의 코어 백부(22)와, 복수의 티스부(23)를 구비한다. 이하에서는, 스테이터 코어(21)(또는 코어 백부(22))의 중심 축선 O 방향을 축방향이라 하고, 스테이터 코어(21)(또는 코어 백부(22))의 직경 방향(중심 축선 O에 직교하는 방향)을 직경 방향이라 하고, 스테이터 코어(21)(또는 코어 백부(22))의 둘레 방향(중심 축선 O 주위로 주회하는 방향)을 둘레 방향이라 한다.
코어 백부(22)는, 스테이터(20)를 축방향으로부터 본 평면으로 보아 원환상으로 형성되어 있다.
복수의 티스부(23)는, 코어 백부(22)의 내주로부터 직경 방향 내측을 향하여(직경 방향을 따라서 코어 백부(22)의 중심 축선 O를 향하여) 돌출된다. 복수의 티스부(23)는, 둘레 방향으로 동등한 각도 간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 축선 O를 중심으로 하는 중심각 20도 간격으로 18개의 티스부(23)가 마련되어 있다. 복수의 티스부(23)는, 서로 동등한 형상이며 또한 동등한 크기로 형성되어 있다. 따라서, 복수의 티스부(23)는, 서로 동일한 두께 치수를 갖고 있다.
상기 권선은, 티스부(23)에 권회되어 있다. 상기 권선은, 집중권되어 있어도 되고, 분포권되어 있어도 된다.
로터(30)는, 스테이터(20)(스테이터 코어(21))에 대하여 직경 방향의 내측에 배치되어 있다. 로터(30)는, 로터 코어(31)와, 복수의 영구 자석(32)을 구비한다.
로터 코어(31)는, 스테이터(20)와 동축에 배치되는 환상(원환상)으로 형성되어 있다. 로터 코어(31) 내에는, 상기 회전축(60)이 배치되어 있다. 회전축(60)은, 로터 코어(31)에 고정되어 있다.
복수의 영구 자석(32)은, 로터 코어(31)에 고정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 2개 1조의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있다. 복수 조의 영구 자석(32)은, 둘레 방향으로 동등한 각도 간격을 두고 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 축선 O를 중심으로 하는 중심각 30도 간격으로 12조(전체에서는 24개)의 영구 자석(32)이 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 영구 자석 계자형 전동기로서, 매립 자석형 모터가 채용되고 있다. 로터 코어(31)에는, 로터 코어(31)를 축방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍(33)이 형성되어 있다. 복수의 관통 구멍(33)은, 복수의 영구 자석(32)의 배치에 대응하여 마련되어 있다. 각 영구 자석(32)은, 대응하는 관통 구멍(33) 내에 배치된 상태에서 로터 코어(31)에 고정되어 있다. 각 영구 자석(32)의 로터 코어(31)에 대한 고정은, 예를 들어 영구 자석(32)의 외면과 관통 구멍(33)의 내면을 접착제에 의해 접착하는 것 등에 의해, 실현할 수 있다. 또한, 영구 자석 계자형 전동기로서, 매립 자석형 모터 대신에 표면 자석형 모터를 채용해도 된다.
스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31)는, 모두 적층 코어이다. 예를 들어 스테이터 코어(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 전자 강판(40)이 적층됨으로써 형성되어 있다.
또한, 스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31) 각각의 적층 두께(중심 축선 O를 따른 전체 길이)는, 예를 들어 50.0㎜로 된다. 스테이터 코어(21)의 외경은, 예를 들어 250.0㎜로 된다. 스테이터 코어(21)의 내경은, 예를 들어 165.0㎜로 된다. 로터 코어(31)의 외경은, 예를 들어 163.0㎜로 된다. 로터 코어(31)의 내경은, 예를 들어 30.0㎜로 된다. 단, 이들 값은 일례이며, 스테이터 코어(21)의 적층 두께, 외경이나 내경, 및 로터 코어(31)의 적층 두께, 외경이나 내경은, 이들 값만으로 한정되지 않는다. 여기서, 스테이터 코어(21)의 내경은, 스테이터 코어(21)에 있어서의 티스부(23)의 선단부를 기준으로 한다. 즉, 스테이터 코어(21)의 내경은, 모든 티스부(23)의 선단부에 내접하는 가상 원의 직경이다.
스테이터 코어(21) 및 로터 코어(31)를 형성하는 각 전자 강판(40)은, 예를 들어 모재가 되는 전자 강판을 펀칭 가공하는 것 등에 의해 형성된다. 전자 강판(40)으로서는, 공지의 전자 강판을 사용할 수 있다. 전자 강판(40)의 화학 조성은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 전자 강판(40)으로서, 무방향성 전자 강판을 채용하고 있다. 무방향성 전자 강판으로서는, 예를 들어 JISC2552: 2014의 무방향성 전강대를 채용할 수 있다.
그러나, 전자 강판(40)으로서, 무방향성 전자 강판 대신에 방향성 전자 강판을 채용하는 것도 가능하다. 방향성 전자 강판으로서는, 예를 들어 JISC2553: 2012의 방향성 전강대를 채용할 수 있다.
전자 강판의 가공성이나, 스테이터 코어의 철손을 개선하기 위해, 전자 강판(40)의 양면이 절연 피막으로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 절연 피막을 구성하는 물질로서는, 예를 들어 (1) 무기 화합물, (2) 유기 수지, (3) 무기 화합물과 유기 수지의 혼합물 등을 채용할 수 있다. 무기 화합물로서는, 예를 들어 (1) 중크롬산염과 붕산의 복합물, (2) 인산염과 실리카의 복합물 등을 들 수 있다. 유기 수지로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 아크릴 스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등을 들 수 있다.
절연 피막으로 피복되어 있는 경우, 서로 적층되는 전자 강판(40) 사이에서의 절연 성능을 확보하기 위해, 절연 피막의 두께(전자 강판(40) 편면당의 두께)는 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편 절연 피막이 두꺼워짐에 따라서 절연 효과가 포화된다. 또한, 절연 피막이 두꺼워짐에 따라서 점적률이 저하되어, 스테이터 코어로서의 성능이 저하된다. 따라서, 절연 피막은, 절연 성능을 확보할 수 있는 범위에서 얇은 쪽이 좋다. 절연 피막의 두께(전자 강판(40) 편면당의 두께)는, 바람직하게는 0.1㎛ 이상 2.0㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이상 1.2㎛ 이하이다.
전자 강판(40)의 판 두께가 얇아짐에 따라서 점차로 철손의 개선 효과가 포화된다. 또한, 전자 강판(40)이 얇아짐에 따라서 전자 강판(40)의 제조 비용은 증가된다. 그 때문에, 철손의 개선 효과 및 제조 비용을 고려하면 전자 강판(40)의 두께는 0.10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편 전자 강판(40)이 너무 두꺼우면, 철손이 증대된다. 그 때문에, 전자 강판(40)의 철손 특성을 고려하면, 전자 강판(40)의 두께는 0.35㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.20㎜ 또는 0.25㎜으로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 점을 고려하여, 각 전자 강판(40)의 두께는, 예를 들어 0.10㎜ 이상 0.65㎜ 이하, 바람직하게는 0.10㎜ 이상 0.35㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.20㎜나 0.25㎜이다. 또한, 전자 강판(40)의 두께에는, 절연 피막의 두께도 포함된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 스테이터 코어(21)에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리의 모든 조의 사이에, 이들 전자 강판(40)끼리를 접착하는 접착부(41)가 부분적으로 마련되어 있다. 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리의 모든 조는, 그들 사이에 부분적으로 마련된 접착부(41)를 통해 적층되어 있다. 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리는, 다른 수단(예를 들어, 코오킹 등)에 의해서는 고정되어 있지 않다.
접착부(41)는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리를 접착하는 것이다. 접착부(41)는, 분단되지 않고 경화된 접착제이다.
접착부(41)는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 접착부(41a)와 제2 접착부(41b)를 포함한다. 제1 접착부(41a)는, 분단되지 않고 경화된 속경화형 접착제이다. 제2 접착부(41b)는, 분단되지 않고 경화된 열경화형 접착제이다. 제1 접착부(41a) 및 제2 접착부(41b)는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)의 사이에 있어서, 각각 점상으로 형성되어 있다.
접착부(41)의 두께는, 안정적으로 충분한 접착 강도를 얻기 위해, 1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편 접착부(41)의 두께가 10㎛를 초과하면 접착력이 포화된다. 또한, 접착부(41)가 두꺼워짐에 따라서 점적률이 저하되어, 스테이터 코어의 철손 등의 자기 특성이 저하된다. 따라서, 접착부(41)의 두께는, 1㎛ 이상 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1㎛ 이상 5㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기에 있어서 접착부(41)의 두께는, 접착부(41)의 평균 두께를 의미한다.
접착부(41)의 평균 두께는, 1.0㎛ 이상 3.0㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 접착부(41)의 평균 두께가 1.0㎛ 미만이면, 전술한 바와 같이 충분한 접착력을 확보할 수 없다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 하한값은, 1.0㎛, 보다 바람직하게는 1.2㎛로 된다. 반대로, 접착부(41)의 평균 두께가 3.0㎛를 초과하여 두꺼워지면, 열경화 시의 수축에 의한 전자 강판(40)의 변형량이 대폭 증가되는 등의 문제가 발생한다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께의 상한값은, 3.0㎛, 보다 바람직하게는 2.6㎛로 된다.
접착부(41)의 평균 두께는, 적층 코어 전체로서의 평균값이다. 접착부(41)의 평균 두께는 그 적층 방향을 따른 적층 위치나 적층 코어의 중심 축선 주위의 둘레 방향 위치에서 거의 변하지 않는다. 그 때문에, 접착부(41)의 평균 두께는, 적층 코어의 상단 위치에 있어서, 원주 방향 10개소 이상에서 측정한 수치의 평균값을 취하여 그 값으로 할 수 있다.
접착부(41)는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리의 사이에 있어서, 부분적으로 마련되어 있다. 즉, 전자 강판(40)에 있어서 적층 방향을 향하는 면(제1 면)에는, 접착 영역(42)과 비접착 영역(43)이 형성되어 있다. 접착 영역(42)은, 전자 강판(40)의 제1 면 중 접착부(41)가 마련된 영역, 즉 전자 강판(40)의 제1 면 중 분단되지 않고 경화된 접착제가 마련되어 있는 영역이다. 비접착 영역(43)은, 전자 강판(40)의 제1 면 중 접착부(41)가 마련되어 있지 않은 영역, 즉 전자 강판(40)의 제1 면 중 분단되지 않고 경화된 접착제가 마련되어 있지 않은 영역이다. 스테이터 코어(21)에서는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리의 사이에 있어서, 접착부(41)가, 코어 백부(22) 사이에 부분적으로 마련되며, 또한 티스부(23) 사이에도 부분적으로 마련되어 있는 것이 바람직하다.
접착부(41)는, 전형적으로는, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리의 사이의 복수 개소에 분산되어 배치되어 있다.
도 3은 접착부(41)의 배치 패턴의 일례이다. 이 예에 있어서, 제1 접착부(41a) 및 제2 접착부(41b)는, 원형을 이루는 복수의 점상으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로 말하면, 코어 백부(22)에 있어서는, 그 둘레 방향으로 등각도 간격을 두고 복수의 제2 접착부(41b)가, 평균 직경이 7㎜인 점상으로 형성되어 있다. 각 제2 접착부(41b)의 일부는, 티스부(23)까지 비어져 나와 있다. 각 티스부(23)에 있어서는, 직경 방향을 따라서 복수의 제1 접착부(41a)가, 평균 직경이 5㎜인 점상으로 형성되어 있다.
여기에서 나타낸 평균 직경은 일례이다. 점상의 제2 접착부(41b)의 평균 직경은, 5㎜ 이상 10㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 6㎜ 이상 10㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 점상의 제1 접착부(41a)의 평균 직경은, 3㎜ 이상 7㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 3㎜ 이상 6㎜ 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다. 제1 접착부(41a)의 평균 직경은, 제2 접착부(41b)의 평균 직경보다도 작은 것이 바람직하다.
또한, 도 3의 형성 패턴은 일례이며, 전자 강판(40)끼리의 사이에 마련되는 접착부(41)의 수, 형상 및 배치는 필요에 따라서 적절히 변경할 수 있다.
평균 직경은, 전자 강판(40)끼리를 박리한 접착부(41)의 접착제 자국의 직경을 정규에 의해 측정함으로써 구해진다. 접착제 자국의 평면으로 본 형상이 진원이 아닌 경우, 그 직경은 평면으로 본 접착제 자국의 외접원(진원)의 직경으로 한다.
제1 접착부, 제2 접착부 각각의 티스부와 코어 백부의 평균 직경은 동일하지 않아도 상관없다.
일반적으로, 접착제를 경화시킬 때는, 경화 수축이 발생한다. 이 경화 수축에 의해, 전자 강판(40)에 압축 응력이나 인장 응력이 가해진다. 이들 응력이 전자 강판(40)에 가해짐으로써, 변형이 발생한다. 특히 열경화형 접착제의 경우, 전자 강판(40)과 접착부의 열팽창 계수의 차에 의해, 가해지는 응력이 커진다. 전자 강판(40)의 변형은, 회전 전기 기기(10)의 철손을 증대시킨다. 스테이터 코어(21)를 구성하는 전자 강판(40)의 변형이 철손에 미치는 영향은, 로터 코어(31)를 구성하는 강판의 변형이 미치는 영향보다도 크다.
본 실시 형태에서는, 접착부(41)가 부분적으로 마련되어 있기 때문에, 접착부(41)가 전체면에 마련되어 있는 경우에 비해, 경화 수축에 의해 전자 강판(40)에 가해지는 응력이 저감되어 있다.
속경화형 접착제는, 상온에서 단시간에 경화되어, 열경화형 접착제에 비해 경화 수축이 작다. 또한, 전자 강판(40)의 변형이 철손에 미치는 영향은, 코어 백부(22)보다도 티스부(23)쪽이 크다. 그 때문에, 본 실시 형태와 같이, 코어 백부(22)에 열경화형 접착제를 도포하여 제2 접착부(41b)를 형성하고, 티스부(23)에 속경화형 접착제를 도포하여 제1 접착부(41a)를 형성함으로써, 철손의 증대를 더욱 억제할 수 있다.
또한, 단시간에 경화되는 속경화형 접착제에 의한 가접착과, 경화 후의 기계 강도가 높은 열경화형 접착제에 의한 본 접착을 조합하여, 전자 강판끼리의 사이에 접착부를 부분적으로 마련하고 그것들을 접착함으로써, 고생산성, 고강도, 저소음 및 저진동을 겸비한 스테이터 코어로 할 수 있다.
접착부(41)에 의한 전자 강판(40)의 접착 면적률 Q0은, 10％ 이상 90％ 이하가 바람직하고, 20％ 이상 85％ 이하가 보다 바람직하고, 30％ 이상 70％ 이하가 더욱 바람직하다. 접착 면적률 Q0이 상기 범위의 하한값 이상이면, 적층 코어의 기계 강도가 확보된다. 접착 면적률 Q0이 상기 범위의 상한값 이하이면, 철손의 억제 효과가 보다 우수하다.
또한, 접착 면적률 Q0은, 전자 강판(40)의 제1 면의 면적에 대한, 전자 강판(40)의 제1 면 중 접착부(41)가 차지하는 영역(접착 영역(42))의 면적의 비율이다. 접착 면적률 Q0의 산출에는, 티스부의 제1 면에 존재하는 제1 접착부와 제2 접착부의 양쪽을 포함한다.
접착부(41)에 의한 코어 백부(22)의 접착 면적률 QA0은, 40％ 이상 90％ 이하가 바람직하고, 50％ 이상 90％ 이하가 보다 바람직하고, 60％ 이상 90％ 이하가 더욱 바람직하다. 접착 면적률 QA0이 상기 범위의 하한값 이상이면, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리를 충분한 접착 강도로 접착할 수 있으므로, 스테이터 코어의 강성이 향상되고, 소음 특성이 우수하다. 접착 면적률 QA0이 상기 범위의 상한값 이하이면, 철손의 억제 효과가 보다 우수하다.
또한, 접착 면적률 QA0은, 전자 강판(40)의 코어 백부(22)의 제1 면의 면적에 대한, 코어 백부(22)의 제1 면 중 접착부(41)가 차지하는 영역(접착 영역(42))의 면적의 비율이다. 접착 면적률 QA0의 산출에는, 코어 백부의 제1 면에 존재하는 제1 접착부와 제2 접착부의 양쪽을 포함한다. 예를 들어, 티스부(23)에 도포한 속경화형 접착제로 형성된 제1 접착부(41a)의 일부가 코어 백부(22)에도 존재하는 경우에는, 그 부분도 포함하여 접착 면적률 QA0을 산출한다.
제1 접착부(41a)에 의한 코어 백부(22)의 접착 면적률 QA1은, 0％ 이상 50％ 이하가 바람직하고, 0％ 이상 40％ 이하가 보다 바람직하고, 0％ 이상 30％ 이하가 더욱 바람직하다. 접착 면적률 QA1이 상기 범위의 하한값 이상이면, 가고정 효과가 얻어진다. 접착 면적률 QA1이 상기 범위의 상한값 이하이면, 철손의 억제 효과가 보다 우수하다.
또한, 접착 면적률 QA1은, 전자 강판(40)의 코어 백부(22)의 제1 면의 면적에 대한, 코어 백부(22)의 제1 면 중 제1 접착부(41a)가 차지하는 영역의 면적의 비율이다.
제2 접착부(41b)에 의한 코어 백부(22)의 접착 면적률 QA2는, 5％ 이상 90％ 이하가 바람직하고, 15％ 이상 70％ 이하가 보다 바람직하고, 30％ 이상 65％ 이하가 더욱 바람직하다. 접착 면적률 QA2가 상기 범위의 하한값 이상이면, 적층 코어의 강성 향상 효과가 얻어진다. 접착 면적률 QA2가 상기 범위의 상한값 이하이면, 철손의 억제 효과가 보다 우수하다.
또한, 접착 면적률 QA2는, 전자 강판(40)의 코어 백부(22)의 제1 면의 면적에 대한, 코어 백부(22)의 제1 면 중 제2 접착부(41b)가 차지하는 영역의 면적의 비율이다.
접착부(41)에 의한 티스부(23)의 접착 면적률 QB0은, 10％ 이상 70％ 이하가 바람직하고, 10％ 이상 50％ 이하가 보다 바람직하고, 10％ 이상 30％ 이하가 더욱 바람직하다. 접착 면적률 QB0이 상기 범위의 하한값 이상이면, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판(40)끼리를 충분한 접착 강도로 접착할 수 있으므로, 티스부의 튀어오름을 억제할 수 있기 때문에 코어 형상이 우수하다. 접착 면적률 QB0이 상기 범위의 상한값 이하이면, 철손의 억제 효과가 보다 우수하다.
또한, 접착 면적률 QB0은, 전자 강판(40)의 티스부(23)의 제1 면의 면적에 대한, 티스부(23)의 제1 면 중 접착부(41)가 차지하는 영역(접착 영역(42))의 면적의 비율이다. 접착 면적률 QB0의 산출에는, 티스부의 제1 면에 존재하는 제1 접착부와 제2 접착부의 양쪽을 포함한다. 예를 들어, 코어 백부(22)에 도포한 열경화형 접착제로 형성된 제2 접착부(41b)의 일부가 티스부(23)에도 존재하는 경우에는, 그 부분도 포함하여 접착 면적률 QB0을 산출한다.
제1 접착부(41a)에 의한 티스부(23)의 접착 면적률 QB1은, 5％ 이상 70％ 이하가 바람직하고, 6％ 이상 50％ 이하가 보다 바람직하고, 7％ 이상 30％ 이하가 더욱 바람직하다. 접착 면적률 QB1이 상기 범위의 하한값 이상이면, 티스부의 어긋남 방지 효과가 얻어진다. 접착 면적률 QB1이 상기 범위의 상한값 이하이면, 철손의 억제 효과가 보다 우수하다.
또한, 접착 면적률 QB1은, 전자 강판(40)의 티스부(23)의 제1 면의 면적에 대한, 티스부(23)의 제1 면 중 제1 접착부(41a)가 차지하는 영역의 면적의 비율이다.
제2 접착부(41b)에 의한 티스부(23)의 접착 면적률 QB2는, 0％ 이상 65％ 이하가 바람직하고, 0％ 이상 50％ 이하가 보다 바람직하고, 0％ 이상 30％ 이하가 더욱 바람직하다. 접착 면적률 QB2는 0％여도 상관없다. 접착 면적률 QB2가 상기 범위의 상한값 이하이면, 철손의 억제 효과가 보다 우수하다.
또한, 접착 면적률 QB2는, 전자 강판(40)의 티스부(23)의 제1 면의 면적에 대한, 티스부(23)의 제1 면 중 제2 접착부(41b)가 차지하는 영역의 면적의 비율이다.
적층 방향으로 인접하는 각각의 전자 강판(40) 사이에 있어서는, 접착부(41)에 의한 총 접착 면적에 대하여, 제1 접착부(41a)의 접착 면적의 비율(비율 P1)이 5％ 이상 50％ 이하이고, 제2 접착부(41b)의 접착 면적의 비율(비율 P2)이 50％ 이상 95％ 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 기계 강도의 향상 효과, 소음이나 진동의 저감 효과, 철손의 억제 효과가 충분히 얻어지기 쉬워진다. 또한, 비율 P1이 5％ 이상 50％ 미만이고, 비율 P2가 50％ 이상 95％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 비율 P1이 10％ 이상 40％ 이하이고, 비율 P2가 60％ 이상 90％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 비율 P1이 15％ 이상 40％ 이하이고, 비율 P2가 60％ 이상 85％ 이하인 것이 특히 바람직하고, 비율 P1이 15％ 이상 35％ 이하이고, 비율 P2가 65％ 이상 85％ 이하인 것이 가장 바람직하다. 비율 P1과 비율 P2의 합계는 100％이다.
또한, 접착 면적률 Q0, QA0, QA1, QA2, QB0, QB1, QB2, 및 비율 P1, P2의 산출에 있어서는, 전자 강판(40)끼리를 박리한 후의 접착부(41), 제1 접착부(41a) 또는 제2 접착부(41b)의 접착제 자국을 화상 해석함으로써 구해지는 접착제 자국의 면적을, 그것들 접착부에 의한 접착 영역의 면적으로서 채용한다.
본 실시 형태에서는, 제1 접착부(41a)가 평균 직경 3㎜ 이상 7㎜ 이하의 점상이며, 제2 접착부(41b)가 평균 직경 5㎜ 이상 10㎜ 이하의 점상이고, 비율 P1이 5％ 이상 50％ 미만이며, 비율 P2가 50％ 이상 95％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제1 접착부(41a)가 평균 직경 3㎜ 이상 7㎜ 이하의 점상이며, 제2 접착부(41b)가 평균 직경 5㎜ 이상 10㎜ 이하의 점상이고, 비율 P1이 5％ 이상 50％ 미만이며, 비율 P2가 50％ 이상 95％ 이하이고, 접착 면적률 QB0이 10％ 이상 50％ 이하이며, 접착 면적률 QB1이 6％ 이상 50％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
속경화형 접착제는, 액상의 모노머가 공기 중 또는 피착체의 표면의 매우 미량의 수분에 의해 순식간에 중합되어 접착능을 발휘하는 것이다.
속경화형 접착제로서는, 예를 들어 시아노아크릴레이트계 접착제, 혐기성 접착제를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 속경화성이 우수한 점에서, 순간 접착제로서 알려진 시아노아크릴레이트계 접착제가 바람직하다.
시아노아크릴레이트계 접착제로서는, 시아노아크릴레이트가 중합되어 경화되는 접착제를 제한없이 사용할 수 있다. 시아노아크릴레이트계 접착제에 포함되는 시아노아크릴레이트로서는, 예를 들어 메틸시아노아크릴레이트, 에틸시아노아크릴레이트, 메톡시에틸시아노아크릴레이트, 부틸시아노아크릴레이트, 옥틸시아노아크릴레이트를 예시할 수 있다. 시아노아크릴레이트계 접착제에 포함되는 시아노아크릴레이트는 1종이어도 되고, 2종 이상이어도 된다.
열경화형 접착제는, 1액형이어도 되고, 2액형이어도 된다.
열경화형 접착제로서는, 예를 들어 에폭시 수지계 접착제, 페놀 수지계 접착제, 불포화 폴리에스테르 수지계 접착제를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 기계 강도가 높은 스테이터 코어가 얻어지기 쉬운 점에서, 에폭시 수지계 접착제가 바람직하다.
에폭시 수지계 접착제는, 에폭시 수지와 경화제를 포함한다.
에폭시 수지로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 아민형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 도포성의 점에서, 페놀노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다.
에폭시 수지계 접착제에 포함되는 경화제는, 1종이어도 되고, 2종 이상이어도 된다.
에폭시 수지의 유리 전이 온도(Tg)는, 80℃ 이상 150℃ 이하가 바람직하고, 100℃ 이상 150℃ 이하가 보다 바람직하고, 120℃ 이상 150℃ 이하가 더욱 바람직하다. 에폭시 수지의 Tg가 상기 범위의 하한값 이상이면, 내열성이 우수하고, 기계 강도가 높은 스테이터 코어가 얻어지기 쉽다. 에폭시 수지의 Tg가 상기 범위의 상한값 이하이면, 전자 강판과의 밀착성이 얻어지기 쉽다.
또한, 에폭시 수지의 Tg는, JISK7121-1987에 준하여, 시차 주사 열량 측정(DSC)법으로 측정한 중간점 유리 전이 온도이다.
에폭시 수지의 수 평균 분자량(Mn)은, 1200 이상 20000 이하가 바람직하고, 2000 이상 18000 이하가 보다 바람직하고, 2500 이상 16000 이하가 더욱 바람직하다. 에폭시 수지의 Mn이 상기 범위의 하한값 이상이면, 접착 강도를 높이기 쉽다. 에폭시 수지의 Mn이 상기 범위의 상한값 이하이면, 에폭시 수지계 접착제가 고점도로 되는 것을 억제하기 쉽다.
또한, 에폭시 수지의 Mn은, 표준 물질로서 폴리스티렌을 사용하고, JIS K7252-1: 2008에 기재된 사이즈 배제 크로마토그래피(SEC: Size-Exclusion Chromatography)에 의해 측정할 수 있다.
경화제는, 일반적으로 사용되는 열경화형 에폭시 수지 경화제를 사용할 수 있다. 경화제로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 산 무수물계 경화제(프탈산 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 4-메틸헥사히드로프탈산 무수물 등), 페놀노볼락 수지, 디시안디아미드(DICY)를 예시할 수 있다. 에폭시 수지계 접착제에 포함되는 경화제는, 1종이어도 되고, 2종 이상이어도 된다.
페놀노볼락 수지는, 산 촉매를 사용하여 페놀류(페놀 등)와 알데히드류(포름알데히드 등)를 축합 반응시켜 얻어지는 노볼락형 페놀 수지이다. 경화제로서는, 기계 강도가 높은 스테이터 코어가 얻어지기 쉬운 점에서, 페놀노볼락 수지가 바람직하다.
에폭시 수지계 접착제 중의 경화제의 함유량은, 경화제의 종류에 따라서 적절히 설정할 수 있고, 예를 들어 페놀노볼락 수지를 사용하는 경우, 에폭시 수지 100질량부에 대하여, 5질량부 이상 35질량부 이하가 바람직하다.
에폭시 수지계 접착제는, 에폭시 수지 및 경화제에 더하여, 아크릴 수지를 포함해도 된다. 에폭시 수지에 아크릴 수지를 그라프트 중합시킨 아크릴 변성 에폭시 수지를 사용해도 된다.
아크릴 수지로서는, 특별히 한정되지 않는다. 아크릴 수지에 사용하는 단량체로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산 등의 불포화 카르복실산, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴레이트를 예시할 수 있다. 또한, (메트)아크릴레이트란, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다.
아크릴 수지의 수 평균 분자량(Mn)은, 5000 이상 100000 이하가 바람직하고, 6000 이상 80000 이하가 보다 바람직하고, 7000 이상 60000 이하가 더욱 바람직하다. 아크릴 수지의 Mn이 상기 범위의 하한값 이상이면, 접착 강도를 높이기 쉽다. 아크릴 수지의 Mn이 상기 범위의 상한값 이하이면, 에폭시 수지계 접착제가 고점도로 되는 것을 억제하기 쉽다.
또한, 아크릴 수지의 Mn은, 에폭시 수지의 Mn과 마찬가지의 방법으로 측정할 수 있다.
에폭시 수지계 접착제가 아크릴 수지를 포함하는 경우, 아크릴 수지의 함유량은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 에폭시 수지와 아크릴 수지의 합계량에 대하여, 20질량％ 이상 80질량％ 이하로 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 로터 코어(31)를 형성하는 복수의 전자 강판은, 코오킹(다월)에 의해 서로 고정되어 있다. 그러나, 로터 코어(31)를 형성하는 복수의 전자 강판도, 스테이터 코어(21)와 마찬가지로 접착제에 의해 고정한 적층 구조를 가져도 된다.
또한, 스테이터 코어(21)나 로터 코어(31) 등의 적층 코어는, 소위 회전 적재에 의해 형성되어 있어도 된다.
(스테이터 코어의 제조 방법)
스테이터 코어(21)는, 예를 들어 상온(예를 들어 20℃ 이상 30℃ 이하) 하에서, 전자 강판(40)의 표면의 일부에 속경화형 접착제와 열경화형 접착제를 부분적으로 도포한 후에 다른 전자 강판(40) 상에 겹쳐서 압착하여, 접착부(41)를 형성하는 조작을 반복함으로써 제조할 수 있다.
도포된 속경화형 접착제는 상온 하에서 경화가 진행되어, 제1 접착부(41a)가 형성된다. 또한, 열경화형 접착제는 압착 시에 가열함으로써 경화가 진행되어, 제2 접착부(41b)가 형성된다.
속경화형 접착제와 열경화형 접착제는, 어느 쪽을 먼저 도포해도 되고, 동시에 도포해도 된다. 또한, 속경화형 접착제와 열경화형 접착제는, 각각을 개별로 도포해도 되고, 혼합 상태에서 도포해도 된다.
이하에, 도 4에 도시한 제조 장치(100)를 사용하여, 스테이터 코어(21)를 제조하는 방법을 설명한다.
우선 먼저, 제조 장치(100)에 대하여 설명한다. 동 제조 장치(100)에서는, 코일 C(후프)로부터 전자 강판 P를 화살표 F 방향을 향하여 송출하면서, 각 스테이지에 배치된 금형에 의해 복수회의 펀칭을 행하여 전자 강판(40)의 형상으로 서서히 형성해 가고, 2매째 이후의 전자 강판(40)의 하면의 소정의 위치에 속경화형 접착제 및 열경화형 접착제를 도포하고, 펀칭한 전자 강판(40)을 순차적으로 적층하여 가열하면서 압착한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제조 장치(100)는, 코일 C에 가장 가까운 위치에 1단째의 펀칭 스테이션(110)과, 이 펀칭 스테이션(110)보다도 전자 강판 P의 반송 방향을 따른 하류측에 인접 배치된 2단째의 펀칭 스테이션(120)과, 이 펀칭 스테이션(120)보다도 더 하류측에 인접 배치된 제1 접착제 도포 스테이션(130)과, 제1 접착제 도포 스테이션(130)보다도 더 하류측에 인접 배치된 제2 접착제 도포 스테이션(140)을 구비하고 있다.
펀칭 스테이션(110)은, 전자 강판 P의 하방에 배치된 암형 금형(111)과, 전자 강판 P의 상방에 배치된 수형 금형(112)을 구비한다.
펀칭 스테이션(120)은, 전자 강판 P의 하방에 배치된 암형 금형(121)과, 전자 강판 P의 상방에 배치된 수형 금형(122)을 구비한다.
제1 접착제 도포 스테이션(130), 제2 접착제 도포 스테이션(140)은 각각, 전술한 접착부(41)의 배치 패턴에 따라서 배치된 복수개의 인젝터를 구비하는 도포기(131, 141)를 구비한다.
제조 장치(100)는, 또한, 제2 접착제 도포 스테이션(140)보다도 하류 위치에 적층 스테이션(150)을 구비한다. 이 적층 스테이션(150)은, 가열 장치(151)와, 외주 펀칭 암형 금형(152)과, 단열 부재(153)와, 외주 펀칭 수형 금형(154)과, 스프링(155)을 구비하고 있다.
가열 장치(151), 외주 펀칭 암형 금형(152), 단열 부재(153)는, 전자 강판 P의 하방에 배치되어 있다.
외주 펀칭 수형 금형(154) 및 스프링(155)은, 전자 강판 P의 상방에 배치되어 있다.
<펀칭 공정>
이상의 구성을 갖는 제조 장치(100)에 있어서, 먼저 코일 C로부터 전자 강판 P를 도 4의 화살표 F 방향으로 순차적으로 송출한다. 그리고, 이 전자 강판 P에 대해, 먼저 펀칭 스테이션(110)에 의한 펀칭 가공을 행한다. 계속해서, 이 전자 강판 P에 대해, 펀칭 스테이션(120)에 의한 펀칭 가공을 행한다. 이들 펀칭 가공에 의해, 전자 강판 P에, 도 3에 도시한 코어 백부(22)와 복수의 티스부(23)를 갖는 전자 강판(40)의 형상을 얻는다. 단, 이 시점에서는 완전히는 펀칭되어 있지 않으므로, 화살표 F 방향을 따라서 다음 공정으로 진행한다.
<도포 공정>
다음 공정의 제1 접착제 도포 스테이션(130)에서는, 도포기(131)의 상기 각 인젝터로부터 속경화형 접착제가 공급되어, 전자 강판(40)의 티스부(23)의 하면의 복수 개소에 속경화형 접착제가 점상으로 도포된다. 또한, 제2 접착제 도포 스테이션(140)에서는, 도포기(141)의 상기 각 인젝터로부터 열경화형 접착제가 공급되어, 전자 강판(40)의 코어 백부(22)의 하면의 복수 개소에 열경화형 접착제가 점상으로 도포된다.
<적층 공정>
다음에, 전자 강판 P는 적층 스테이션(150)으로 송출되고, 외주 펀칭 수형 금형(154)에 의해 펀칭되어 고정밀도로, 적층된다. 예를 들어, 코어 백부의 외주 단부의 복수 개소에 절결을 형성하고, 그 절결에 대하여 측면으로부터 스케일을 압박 접촉함으로써, 각 전자 강판(40)의 어긋남을 방지할 수 있어, 보다 고정밀도로 적층할 수 있다. 적층 시, 전자 강판(40)은 스프링(155)에 의해 일정한 가압력을 받으면서, 가열 장치(151)에 의해 예를 들어 150℃ 이상 160℃ 이하로 가열된다. 이 가열에 의해 열경화형 접착제의 경화가 촉진된다.
이상과 같은, 펀칭 공정, 도포 공정, 적층 공정을 순차적으로 반복함으로써, 소정 매수의 전자 강판(40)을, 부분적으로 마련한 접착부(41)를 통해 적층할 수 있다.
이상의 각 공정에 의해, 스테이터 코어(21)가 완성된다.
스테이터 코어의 제조 방법은, 상기한 방법에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제1 접착제 도포 스테이션(130)에서 열경화형 접착제를 도포하고, 제2 접착제 도포 스테이션(140)에서 속경화형 접착제를 도포해도 된다. 또한, 제1 접착제 도포 스테이션(130) 및 제2 접착제 도포 스테이션(140) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 있어서, 열경화형 접착제와 속경화형 접착제를 각각 개별로 도포해도 되고, 열경화형 접착제와 속경화형 접착제를 혼합 상태에서 도포해도 된다.
또한, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다.
전자 강판끼리를 접착하는 접착부는, 속경화형 접착제로 형성된 제1 접착부와, 열경화형 접착제로 형성된 제2 접착부의 2종을 포함하는 것이 바람직하지만, 속경화형 접착제와 열경화형 접착제가 혼합된 접착제로 형성된 제3 접착부를 포함해도 된다. 전자 강판끼리를 접착하는 접착부가 제3 접착부를 포함하는 경우, 접착부를 제3 접착부만으로 해도 되고, 제1 접착부 및 제2 접착부 중 어느 한쪽 또는 양쪽과 제3 접착부의 조합으로 해도 된다.
스테이터 코어의 형상은, 상기 실시 형태에서 나타낸 형태에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 스테이터 코어의 외경 및 내경의 치수, 적층 두께, 슬롯수, 티스부의 둘레 방향과 직경 방향의 치수 비율, 티스부와 코어 백부의 직경 방향의 치수 비율 등은 원하는 회전 전기 기기의 특성에 따라서 임의로 설계 가능하다.
상기 실시 형태에 있어서의 로터에서는, 2개 1조의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 1개의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있어도 되고, 3개 이상의 영구 자석(32)이 1개의 자극을 형성하고 있어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 회전 전기 기기의 구조는, 이하에 예시하는 바와 같이 이것에 한정되지 않고, 또한 이하에 예시하지 않은 다양한 공지의 구조도 채용 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서, 영구 자석 계자형 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 릴럭턴스형 전동기나 전자석 계자형 전동기(권선 계자형 전동기)여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 교류 전동기로서, 동기 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 유도 전동기여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 전동기로서, 교류 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 직류 전동기여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 회전 전기 기기로서, 전동기를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전 전기 기기가 발전기여도 된다.
상기 스테이터 코어(21)를, 회전 전기 기기(10) 대신에 변압기에 채용하는 것도 가능하다. 이 경우, 전자 강판으로서, 무방향 전자 강판을 채용하는 것 대신에, 방향성 전자 강판을 채용하는 것이 바람직하다.
그 밖에, 본 발명의 취지에 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시 형태에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적절히 가능하고, 또한, 상기한 변형예를 적절히 조합해도 된다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 기재에 의해 한정되지는 않는다.
(접착제)
속경화형 접착제(A-1): 시아노아크릴레이트계 접착제(제품명 「아론알파」, 도아 고세사제).
열경화형 접착제(B-1): 에폭시 수지계 접착제(제품명 「스리본드」, 스리본드사제, 에폭시 수지의 Tg: 130℃).
(실시예 1)
Si: 3.0질량％, Al: 0.5질량％, Mn: 0.1질량％를 함유하는 무방향성 전자 강판용의 조성을 갖는 후프를 제작하였다. 지철의 두께는 0.3㎜로 하였다. 이 후프에 인산 금속염과 아크릴 수지 에멀션을 함유하는 절연 피막 처리액을 도포하고, 300℃에서 베이킹하여, 소정량의 절연 피막을 실시하였다.
이 후프(전자 강판)를, 도 4에 도시한 구성의 제조 장치(100)를 사용하여, 이하의 수순에 의해, 외경 200㎜, 내경 134㎜의 링상이며, 내경측에 길이 23㎜, 폭 15㎜의 직사각형 티스부를 18개소 마련한 단판 코어로 펀칭하고, 순차적으로 적층하여 스테이터 코어를 제작하였다.
코일 C로부터 상기 후프를 도 4의 화살표 F 방향으로 순차적으로 송출하였다. 그리고, 이 후프에 대해, 먼저 펀칭 스테이션(110)에 의한 펀칭 가공을 행하고, 계속해서, 이 후프에 대해, 펀칭 스테이션(120)에 의한 펀칭 가공을 행하였다. 이들 펀칭 가공에 의해, 후프에, 도 3에 도시한 코어 백부(22)와 복수의 티스부(23)를 갖는 전자 강판(40)의 형상을 형성하였다(펀칭 공정).
계속해서, 제1 접착제 도포 스테이션(130)에서 도포기(131)에 의해 속경화형 접착제(A-1)를, 후프의 티스부(23)의 하면(제1 면)의 소정 개소에 점상으로 도포하였다. 계속해서, 제2 접착제 도포 스테이션(140)에서 도포기(141)에 의해 열경화형 접착제(B-1)를, 후프의 코어 백부(22)의 하면(제1 면)의 소정 개소에 점상으로 도포하였다(도포 공정).
계속해서, 적층 스테이션(150)으로 송출된 후프를 외주 펀칭 수형 금형(154)에 의해 단판 코어로 펀칭하고, 가압하면서 적층하였다(적층 공정). 또한, 이때, 가열 장치(151)에 의해 80℃로 가열하여 접착제의 경화를 촉진하였다.
이상의 펀칭 공정, 도포 공정, 적층 공정을 순차적으로 반복하여 단판 코어 130매를 적층하였다. 전자 강판(40) 사이에 있어서, 속경화형 접착제(A-1)로 형성한 제1 접착부의 평균 직경은 5㎜였다. 열경화형 접착제(B-1)로 형성한 제2 접착부의 평균 직경은 8㎜였다. 접착 면적률 Q0, QA0, QA1, QA2, QB0, QB1, QB2, 및 비율 P1, P2는 표 1에 나타내는 바와 같았다.
(실시예 2 내지 13)
제1 접착부와 제2 접착부의 평균 직경, 접착 면적률 Q0, QA0, QA1, QA2, QB0, QB1, QB2, 및 비율 P1, P2를 표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 스테이터 코어를 제작하였다.
(비교예 1)
실시예 1과 마찬가지로 티스부의 제1 면에 속경화형 접착제(A-1)를 도포하여 가접착한 후, 열경화형 접착제(B-1)를 진공 함침하여 금속 강판끼리를 전체면 접착하여, 표 2에 나타내는 접착 면적률 Q0, QA0, QA1, QA2, QB0, QB1, QB2, 및 비율 P1, P2인 스테이터 코어를 제작하였다.
(비교예 2)
사용하는 접착제를 속경화형 접착제(A-1)만으로 하고, 접착 면적률 Q0, QA0, QA1, QA2, QB0, QB1, QB2, 및 비율 P1, P2를 표 2에 나타내는 바와 같이 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 스테이터 코어를 제작하였다.
(비교예 3)
사용하는 접착제를 열경화형 접착제(B-1)만으로 하고, 접착 면적률 Q0, QA0, QA1, QA2, QB0, QB1, QB2, 및 비율 P1, P2를 표 2에 나타내는 바와 같이 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 스테이터 코어를 제작하였다.
(평가)
각 예의 스테이터 코어에 대하여, 이하의 평가를 행하였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
<코어 강도>
스테이터 코어를 1m의 높이로부터 낙하시킨 후, 적층 방향으로 인접하는 전자 강판끼리의 모든 조 중, 전자 강판끼리의 사이에 간극이 발생한 전자 강판끼리의 조의 수를 계측하여, 코어 강도를 평가하였다. 전자 강판끼리의 거리가 낙하 전에 비해 넓어졌을 때, 그 전자 강판끼리의 사이에 간극이 발생하였다고 판정하였다. 전자 강판끼리의 사이에 간극이 발생한 전자 강판끼리의 조의 수가 적을수록, 코어 강도가 높은 것을 의미한다.
○: 전자 강판끼리의 사이에 간극이 발생한 전자 강판끼리의 조의 수가 1 미만이다. 즉 스테이터 코어에 전혀 문제가 발생하지 않은 경우이다.
△: 전자 강판끼리의 사이에 간극이 발생한 전자 강판끼리의 조의 수가 1 이상 2 미만이다. 즉 스테이터 코어에 목시할 수 있는 간극이 발생한 경우이다.
×: 전자 강판끼리의 사이에 간극이 발생한 전자 강판끼리의 조의 수가 2 이상이다. 즉 스테이터 코어에 목시할 수 있는 간극이 복수 개소 발생하거나, 균열된 경우이다.
<타음 테스트(소음 평가)>
스테이터 코어의 코어 백부의 외주 단부를 임팩트 해머에 의해 반경 방향으로 가진하고, 그 가진원에 대하여 축방향으로 180°의 방향에 있어서의 티스부의 선단과 코어 백부의 중앙부를 측정점으로 하여, 소음 진동의 모달 해석을 행하였다. 또한, 코어 백부의 반경 방향의 중앙부를 임팩트 해머에 의해 축방향으로 가진 한 경우에 대해서도, 그 가진원에 대하여 축방향으로 180°의 방향에 있어서의 티스부의 선단과 코어 백부의 중앙부를 측정점으로 하여, 소음 진동의 모달 해석을 행하였다. 평가는 이하의 기준에 따라서 행하였다. 수치가 작을수록 소음을 억제할 수 있음을 의미한다.
1: 진동 피크가 1개 내지 2개만 검출된다.
2: 진동 피크가 수개 검출된다.
3: 가진 방향에 따라서는 10개 이상의 진동 피크가 검출된다.
4: 주 피크는 있지만, 10개 이상의 진동 피크가 검출된다.
5: 주 피크가 없고, 10개 이상의 진동 피크가 검출된다.
<철손>
직경 133.5㎜의 로터 형상의 검출기를 갖는 회전 철손 시뮬레이터를 사용하여, 스테이터 철손을 측정하였다. 이 회전 철손 시뮬레이터는, 전기학회 연구회 자료. RM-92-79, 1992에 개시되어 있는 것이다.
스테이터 코어의 철손 평가에 있어서는, 평가의 기준으로 하는 코어로서, 코어 백부에 접착부를 8개소 형성하고, 모든 티스부의 중앙부에 직경 1.5㎜의 코오킹을 형성한 적층 매수 10매의 코오킹 고착 적층 코어를 제작하였다. 각 예의 스테이터 코어와 코오킹 고착 적층 코어에 대하여 회전 철손 시뮬레이터에 의한 측정을 행하고, 이하의 평가 기준으로 철손을 평가하였다.
○: 코오킹 고착 적층 코어에 비해 20％ 이상 자성이 양호하다.
△: 코오킹 고착 적층 코어에 비해 10％ 이상 20％ 미만의 범위에서 자성이 양호하다.
×: 코오킹 고착 적층 코어에 비해 자성의 향상이 보이지 않거나, 자성의 향상이 코오킹 고착 적층 코어에 비해 10％ 미만이다.
<생산성>
도 4에 도시한 제조 장치를 사용하여, 150spm(1분간에 적층하는 전자 강판의 수가 150매)으로 스테이터 코어를 제작하였을 때, 금형으로부터 취출된 스테이터 코어의 고착 상황을 확인하고, 스테이터 이하의 기준으로 평가하였다.
○: 문제없이 적층 코어를 제작할 수 있었다.
△: 핸들링 중에 전자 강판끼리가 박리되거나, 적층이 변형되거나 하였다.
×: 전자 강판끼리의 고착이 불충분하였다.
Figure 112021066929324-pct00001
Figure 112021066929324-pct00002
본 발명에 따르면, 스테이터용 적층 코어의 생산성, 기계 강도를 향상시키고, 회전 전기 기기의 진동이나 소음을 저감하고, 철손을 억제할 수 있다. 따라서, 산업상 이용 가능성은 크다.
10: 회전 전기 기기
20: 스테이터
21: 스테이터용 접착 적층 코어
40: 전자 강판
41: 접착부
41a: 제1 접착부
41b: 제2 접착부

Claims (10)

  1. 서로 적층되며, 양면이 절연 피막에 의해 피복된 복수의 전자 강판과,
    적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판끼리의 사이에 배치되며, 이들 전자 강판끼리를 접착하는 접착부를 구비하고,
    상기 적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판끼리의 모든 조가, 복수의 상기 접착부에 의해 접착되고,
    상기 접착부를 형성하는 접착제가, 속경화형 접착제 및 열경화형 접착제이고,
    상기 적층 방향으로 인접하는 상기 전자 강판끼리의 사이에 있어서, 상기 접착부가 부분적으로 마련되고,
    상기 접착부가, 상기 속경화형 접착제로 형성된 제1 접착부와, 상기 열경화형 접착제로 형성된 제2 접착부를 포함하고,
    상기 접착부가, 각각의 상기 전자 강판의 티스부 사이에 마련된 상기 제1 접착부와, 코어 백부 사이에 마련된 상기 제2 접착부를 포함하고,
    상기 제1 접착부가 평균 직경 3㎜ 이상 7㎜ 이하의 점상이며, 상기 제2 접착부가 평균 직경 5㎜ 이상 10㎜ 이하의 점상이고,
    각각의 상기 전자 강판 사이에 있어서, 상기 접착부에 의한 총 접착 면적에 대하여, 상기 제1 접착부의 접착 면적의 비율이 5％ 이상 50％ 미만이고, 상기 제2 접착부의 접착 면적의 비율이 50％ 이상 95％ 이하이며,
    각각의 상기 전자 강판 사이에 있어서의, 상기 접착부에 의한 티스부의 접착 면적률 QB0이 10％ 이상 70％ 이하이고, 상기 접착부에 의한 코어 백부의 접착 면적률 QA0이 40％ 이상 90％ 이하이며,
    상기 제1 접착부에 의한 상기 코어 백부의 접착 면적률 QA1이 0% 이상 50%이하이며,
    상기 제2 접착부에 의한 상기 코어 백부의 접착 면적률 QA2가 5% 이상 90% 이하이며,
    상기 제1 접착부에 의한 상기 티스부의 접착 면적률 QB1이 5% 이상 70% 이하이며,
    상기 제2 접착부에 의한 상기 티스부의 접착 면적률 QB2가 0% 이상 65% 이하인, 스테이터용 접착 적층 코어.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 속경화형 접착제가 시아노아크릴레이트계 접착제인, 스테이터용 접착 적층 코어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열경화형 접착제가, 유리 전이 온도가 80℃ 이상 150℃ 이하인 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지계 접착제인, 스테이터용 접착 적층 코어.
  8. 삭제
  9. 제1항에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어의 제조 방법이며,
    상기 전자 강판의 표면의 일부에 상기 속경화형 접착제와 상기 열경화형 접착제를 도포한 후에 다른 전자 강판 상에 겹쳐서 압착하여, 상기 접착부를 형성하는 조작을 반복하는, 스테이터용 접착 적층 코어의 제조 방법.
  10. 제1항에 기재된 스테이터용 접착 적층 코어를 구비하는 회전 전기 기기.
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