具有绝缘覆膜的电磁钢板及其制造方法、以及绝缘覆膜形成用被覆剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及作为适合于电气设备类的铁忍、特别是大型发电机等的铁忍的原材料 的电磁钢板、高溫保持后的层间电阻优良、高溫压缩应力下的压缩率小的具有绝缘覆膜的 电磁钢板及其制造方法、W及绝缘覆膜形成用被覆剂。
【背景技术】
[0002] 电磁钢板由于电能与磁能的转换效率高而被广泛用于发电机、变压器、家电制品 用电动机等电气设备类的铁忍。运些铁忍通常通过如下方法形成:将通过冲压成形冲裁加 工为期望形状的电磁钢板多层层叠，使用馴接、螺栓紧固等方法将层叠的电磁钢板固定。
[0003] 在谋求能量转换效率的提高方面，降低层叠铁忍的铁损是重要的，但如果层叠的 钢板间发生短路，则产生局部性满电流而使铁损增大。因此，对于成为层叠铁忍原材料的电 磁钢板而言，通常在表面形成绝缘覆膜。由此，将钢板层叠时的层间电阻提高，层叠的钢板 间的短路被抑制，局部性满电流降低、进而铁损降低。
[0004] 将电磁钢板层叠而得到的铁忍迄今为止被用于设及多方面的领域中，但近年来， 正积极地进行特别是在大型发电机中的应用。但是，在将电磁钢板层叠而得到的铁忍应用 于大型发电机等时，存在若干应当要考虑的问题。
[0005] 首先，大型发电机等需要应对高电压。因此，对于作为运些铁忍的原材料使用的电 磁钢板，要求比家电制品的小型电动机等的铁忍原材料用电磁钢板所要求的层间电阻值更 大的层间电阻值。具体而言，构成大型发电机的铁忍的电磁钢板所要求的层间电阻值W依 据JIS 02550(2000Γ9.层间电阻试验"（A法)测定的值计超过约300 Ω .畑1^张。另外，还要 求可耐受高电压的绝缘击穿特性。
[0006] 另外，对于大型发电机等而言，由于运转中因机械性损失引起的发热、在电磁钢板 中产生的焦耳热而使得铁忍暴露于高溫环境中。因此，对于运些铁忍原材料用电磁钢板，要 求即使在高溫环境中保持后也具有高层间电阻。
[0007] 为了应对运些要求，迄今为止提出了各种各样的技术，已知例如将由醇酸树脂构 成的清漆W超过扣m的膜厚涂布到具有绝缘覆膜的电磁钢板上并使其干燥的技术、如专利 文献1提出的那样将在树脂清漆中配合二硫化钢、二硫化鹤中的一种W上而得到的树脂系 处理液涂布到电磁钢板上并进行烧结处理而W2~15皿的膜厚形成绝缘覆膜的电绝缘覆膜 的形成方法。运些技术对于家电制品用小型电动机等中应用的具有绝缘覆膜的电磁钢板的 绝缘覆膜而言不能确保充分的层间电阻，鉴于上述情况，意图通过在具有绝缘覆膜的电磁 钢板的绝缘覆膜上层形成绝缘性优良的清漆覆膜或者在电磁钢板上形成含有清漆的绝缘 覆膜来提高层间电阻。
[000引另一方面，除了上述清漆覆膜、含有清漆的绝缘覆膜W外，无机覆膜、半有机覆膜 也作为电磁钢板用的绝缘覆膜应用。运些绝缘覆膜与上述清漆覆膜、含有清漆的绝缘覆膜 相比，耐热性、覆膜硬度优良。运些绝缘覆膜中，特别是无机覆膜具有优良的耐热性和覆膜 硬度。但是，对于无机覆膜而言，与清漆覆膜、含有清漆的绝缘覆膜相比，绝缘性差，不能确 保大型发电机等的铁忍原材料所要求的层间电阻。另外，无机覆膜在将电磁钢板冲裁成所 期望的形状时的冲裁加工性差。
[0009] 与此相对，半有机覆膜具有比无机覆膜更优良的绝缘性，例如在专利文献2中提出 了一种形成有不含有清漆的半有机覆膜的电磁钢板，具体而言提出了一种形成有绝缘覆膜 的电磁钢板，其中，所述绝缘覆膜包含含有由娃溶胶、氧化侣溶胶、二氧化铁溶胶、錬溶胶、 鹤溶胶、钢溶胶中的一种或两种W上构成的氧化物溶胶、棚酸和硅烷偶联剂且W固体成分 率计超过30质量％且低于90质量％的无机化合物、W及含有丙締酸类树脂、苯乙締树脂、有 机娃树脂、聚醋树脂、聚氨醋树脂、聚乙締树脂、聚酷胺树脂、酪醒树脂和环氧树脂中的一种 或两种W上的有机树脂，相对于上述氧化物溶胶固体成分100质量份，使棚酸超过2质量份 且低于40质量份、使硅烷偶联剂为1质量份W上且低于15质量份。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1:日本特开昭60-70610号公报
[0013] 专利文献2:日本特开2009-235530号公报
【发明内容】
[0014] 发明所要解决的问题
[0015] 但是，上述现有技术中存在W下问题。
[0016] 首先，大型发电机的铁忍中，在运转中有时达到170°CW上的高溫状态，对于耐热 性差的上述清漆覆膜、专利文献1中提出的含有清漆的绝缘覆膜而言，暴露于运样的高溫时 会发生热分解。因此，对于运些覆膜而言，在高溫保持后不能确保充分的层间电阻，并且与 电磁钢板的密合性也降低，经常观察到剥离的发生。
[0017] 此外，对于上述清漆覆膜、专利文献1中提出的含有清漆的绝缘覆膜而言，不能得 到充分的覆膜硬度。因此，在将成为原材料的电磁钢板通过手工作业层叠而组装铁忍时，不 能防止上述操作时的损伤，层间电阻特性变得不稳定，导致制品间的特性产生偏差。
[0018] 另外，作为清漆使用的醇酸树脂含有大量挥发性有机溶剂。因此，在电磁钢板上形 成清漆覆膜、含有清漆的绝缘覆膜的工艺中，大量产生有机溶剂的蒸气，在作业环境方面成 为问题。除此W外，近来在产业界，V0C排放限制的主动配合正受到鼓励，采用清漆覆膜、含 有清漆的绝缘覆膜存在与削减V0C排放量运样的要求不符的问题。
[0019] 另外，对于专利文献2中提出的包含含有氧化物溶胶、棚酸和硅烷偶联剂的无机化 合物W及有机树脂的半有机覆膜而言，虽然显示出比清漆覆膜、含有清漆的绝缘覆膜更优 良的耐热性，但在应用于大型发电机等的铁忍用原材料方面，依然发现了耐热性不充分、高 溫保持后的绝缘性劣化的问题。
[0020] 另外，专利文献2提出的技术中，在要确保期望的层间电阻的情况下，不得不大幅 增大绝缘覆膜的附着量，因此，难W在不使其他特性(绝缘覆膜的密合性)劣化的情况下实 现层间电阻的提高。
[0021] 此外，在上述现有技术中的任一技术中，均没有对高溫压缩应力下的绝缘覆膜的 压缩率进行研究。
[0022] 如上所述，铁忍通常通过将利用冲压成形冲裁加工为期望形状的电磁钢板多层层 叠并使用馴接、螺栓紧固等方法将层叠的电磁钢板固定来形成。因此，构成铁忍的电磁钢板 的绝缘覆膜处于在电磁钢板的层叠方向（绝缘覆膜的厚度方向）上负荷有压缩应力的状态。 另外，在大型发电机的运转中，随着因机械性损失引起的发热、焦耳热的产生，构成铁忍的 电磁钢板的绝缘覆膜被加热至高溫。
[0023] 如上所述，在大型发电机的运转中，构成铁忍的电磁钢板的绝缘覆膜成为在高溫 下负荷有压缩应力的状态。因此，在大型发电机的运转中，绝缘覆膜容易压缩，绝缘覆膜的 厚度减少。如此，绝缘覆膜的厚度减少时，绝缘覆膜特性、特别是绝缘覆膜的绝缘性劣化。因 此，从绝缘性等观点出发，优选高溫压缩应力下的绝缘覆膜的压缩率小。另外，高溫压缩应 力下的绝缘覆膜的压缩率大时，难W预测实际使用时（即发电机运转中）的绝缘覆膜特性。 因此，从铁忍设计方面的观点出发，也优选高溫压缩应力下的绝缘覆膜的压缩率小。
[0024] 但是，在现有技术中，没有对高溫压缩应力下的绝缘覆膜的压缩率进行研究，因 此，在实际使用时（即发电机运转中）存在绝缘覆膜特性大幅降低或者绝缘覆膜特性变得不 稳定等的问题。
[0025] 本发明的目的在于，有效地解决上述现有技术所存在的问题，并提供适合作为电 气设备类的铁忍、特别是大型发电机等的铁忍的原材料的、具有特别优良的耐热性、即即使 在高溫保持后也具有充分的层间电阻、高溫压缩应力下的压缩率小、挥发性有机溶剂的含 量少的具有绝缘覆膜的电磁钢板及其制造方法。另外，本发明的目的在于，提供适合于制造 上述具有绝缘覆膜的电磁钢板、且V0C排放量少的绝缘覆膜形成用被覆剂。
[00%]用于解决问题的方法
[0027] 为了解决上述问题，首先，本发明人着眼于具有比无机覆膜更优良的绝缘性的半 有机覆膜，想到使半有机覆膜中所含的有机成分为水系树脂。由此，能够尽可能地降低被覆 剂中的挥发性有机溶剂含量。并且，对在形成有含有水系树脂的半有机覆膜作为绝缘覆膜 的情况下影响电磁钢板的特性、特别是高溫保持后的层间电阻等各特性的各种因素进行了 深入研究。
[0028] 其结果发现，通过使半有机覆膜的无机成分和有机成分为含有含A1的氧化物的无 机成分和含有水系含簇基的树脂的有机成分，可W得到即使在高溫保持后也具有优良的层 间电阻(绝缘性)的绝缘覆膜。
[0029] 在上述半有机覆膜中，配位于含A1的氧化物的表面上的径基与水系含簇基的树脂 的簇基的一部分进行醋键合，由此形成具有牢固的交联结构的反应体。该具有牢固的交联 结构的反应体具有极高的耐热性，因此有效地抑制覆膜在高溫环境下的热分解。本发明人 发现，通过在电磁钢板表面形成运样的含有含A1的氧化物和水系含簇基的树脂的覆膜，可 W得到即使在高溫保持后也表现出极优良的层间电阻的电磁钢板。
[0030] 另外发现，为了形成如上所述的耐热性等优良的绝缘覆膜，使用与含A1的氧化物 和水系含簇基的树脂一起含有选自Ξ聚氯胺、异氯酸醋和囉挫嘟中的一种或两种W上的交 联剂的被覆剂是极其有效的。
[0031] 接着，针对如上所述的含有水系含簇基的树脂和含A1的氧化物的半有机覆膜，本 发明人对降低高溫压缩应力下的压缩率的方法进行了研究。其结果得出如下见解:调节作 为硬质的无机成分的含A1的氧化物的含量、提高绝缘覆膜的硬度是有效的。另外，得出如下 见解:作为半有机覆膜的无机成分，在含A1的氧化物的基础上含有含Ti的氧化物，由此，绝 缘覆膜的硬度进一步提高，能够进一步降低高溫压缩应力下的压缩率。
[0032] 本发明是基于上述见解而完成的，其主旨如下所述。
[0033] [1]-种绝缘覆膜形成用被覆剂，其特征在于，含有下述成分(A)、（B)和(C)、W及 溶剂：
[0034] (A):换算成固体成分为100质量份的水系含簇基的树脂；
[0035] (B):相对于换算成固体成分为100质量份的上述(A)成分，换算成固体成分为100 质量份W上且低于300质量份的含侣的氧化物；W及
[0036] (C):相对于换算成固体成分为100质量份的上述(A)成分，换算成固体成分超过20 质量份且低于100质