马达用磁性转子转让专利

申请号 : CN03822864.5

文献号 : CN1685586B

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相似专利:

发明人 : 中岛秀树原贺康介

申请人 : 三菱电机株式会社

摘要 :

本发明的马达用磁性转子,通过把马达的使用温度即-40℃~140℃范围内的粘接剂的弹性率、剪切粘接强度设定在规定的范围内,并把粘接剂的固化收缩率设定在规定的范围内,来防止粘接剂和永磁铁的界面处的粘接剥离及永磁铁的断裂,并且获得所期望的粘接强度。

权利要求 :

1.一种马达用磁性转子,在由圆筒形状的磁性体构成的轭铁的外周面上,利用粘接剂粘接有多个永磁铁,在所述粘接剂温度为-40℃时,所述粘接剂的弹性率在1×108Pa~7×109Pa范围内,在140℃时,所述粘接剂的弹性率在1×108Pa~2×109Pa范围内,在-40℃~140℃范围内,所述粘接剂的弹性率在连接-40℃时的下限值即1×108Pa和140℃时的下限值即1×108Pa的直线、与连接-40℃时的上限值即7×109Pa和140℃时的上限值即2×109Pa的直线之间的区域内,并且,所述粘接剂在23℃~25℃温度下固化时的固化收缩率为8%~15%,并且,在所述粘接剂的弹性率E(Pa)为1×108Pa~7×109Pa范围内时,所述粘接剂的剪切粘接强度τ(MPa)的值在式(1)和式(2)之间,Lgτ=0.477lgE-2.816…………(1)

Lgτ=0.477lgE-3.339…………(2)

所述粘接剂为双液型改性丙烯酸系粘接剂。

2.根据权利要求1所述的马达用磁性转子,所述粘接剂在所述140℃和所述-40℃的中间温度即50℃时,粘接剂的内部应力为零或近似零。

3.根据权利要求1或2所述的马达用磁性转子,所述粘接剂是双液型改性丙烯酸系粘接剂,双液均包含5重量%~25重量%的甲基丙烯酸。

4.根据权利要求1或2所述的马达用磁性转子,是电梯用曳引机的马达用磁性转子。

说明书 :

技术领域

本发明涉及例如电梯的曳引机使用的马达用磁性转子。

背景技术

以往公知的马达用磁性转子(例如参照特开平07-79537号公报),在作为磁性体的圆筒形状的轭铁外周面,按照每一极利用加热固化型粘接剂固定在轴线方向连接的多个永磁铁,使该一系列的永磁铁在圆周方向隔开规定间隔排列,构成多极磁极。
利用上述粘接剂构成的位于轭铁和永磁铁之间的粘接层,由于设置环境和运转时的马达的发热,通常温度在约-40℃~+100℃左右范围内变化,在高速、大容量马达中,上限温度达到+140℃。另外,磁铁的各向异性是与粘接面垂直的方向,与各向异性垂直的方向(轭铁的圆周面方向)获取负的线膨胀系数。
在上述磁性转子中,粘接剂的弹性率在恶劣的温度环境下降低,存在剪切粘接强度和拉伸粘接强度降低,粘接剂的可靠性降低的问题。
并且,由于旋转时的扭矩和离心力,粘接层容易产生微小变形,因而存在着马达特性不稳定的问题。
并且,由于永磁铁、粘接层和轭铁各自的线膨胀系数不同,所以由于温度变化而分别产生热应力,但在粘接层的弹性率变高时,粘接层的热应力变大,因此存在着粘接层和永磁铁的界面处的粘接剥离、永磁铁产生断裂等问题。
并且,在粘接层的弹性率变高时,又存在着由此使得马达承受来自外部的冲击的耐冲击性相应降低的问题。
并且,在粘接剂固化时从液体向固体变化的过程中产生体积收缩,但在粘接剂产生固化收缩时,在永磁铁的粘接面施加压缩方向的力,粘接剂则从永磁铁接受拉伸方向的力,在粘接剂的弹性率相同的情况下,固化收缩率越大,固化收缩应力在压缩方向对永磁铁的粘接面施加越大的力。在粘接剂固化后,由于马达的温度变化,粘接剂也伸缩,所以伴随温度上升施加在永磁铁的粘接面的压缩应力减小,最终拉伸力作用于永磁铁,在温度降低的情况下,相反针对永磁铁的压缩力增大。并且,在固化收缩率过大的情况下,在马达的使用温度范围内,拉伸力或压缩力变大,存在着粘接层和永磁铁的界面处的粘接剥离、永磁铁产生断裂的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题,通过把马达的使用温度即-40℃~140℃范围内的粘接剂的弹性率、剪切粘接强度设定在规定的范围内,把粘接剂的固化收缩率设定在规定的范围内,来防止粘接剂与永磁铁的界面处的粘接剥离及永磁铁的断裂,并且获得所期望的粘接强度。
本发明的马达用磁性转子,在粘接剂温度为-40℃时,所述粘接剂的弹性率在1×108Pa~7×109Pa范围内,在140℃时,所述粘接剂的弹性率在1×108Pa~2×109Pa范围内,在-40℃~140℃范围内,所述粘接剂的弹性率在连接-40℃时的下限值即1×108Pa和140℃时的下限值即1×108Pa的直线、与连接-40℃时的上限值即7×109Pa和140℃时的上限值即2×109Pa的直线之间的区域内,并且所述粘接剂在23℃~25℃温度下固化时的固化收缩率为8%~15%,并且在所述粘接剂的弹性率E(Pa)为1×108Pa~7×109Pa范围内时,所述粘接剂的剪切粘接强度τ(MPa)的值在式(1)和式(2)之间,该粘接剂为双液型改性丙烯酸系粘接剂。
Logτ=0.477logE-2.816…………(1)
Logτ=0.477logE-3.339…………(2)

附图说明

图1是本发明的马达用磁性转子的立体图。
图2是表示构成图1的粘接层的粘接剂的温度-弹性率的关系的特性图。
图3是表示构成图1的粘接层的粘接剂的弹性率-剪切粘接强度的关系的特性图。
图4是表示构成图1的粘接层的粘接剂的温度-内部应力的关系的特性图。

具体实施方式

以下,参照附图说明本发明的优选实施方式,但在实施方式中,对同一部件、部位或对应部件、部位赋予同一符号进行说明。
图1是本发明的马达用磁性转子的立体图,该马达用磁性转子装配在电梯曳引机的马达上。
该马达用磁性转子具有:由圆筒形状的磁性体构成的轭铁1;在该轭铁1的外周面,在轴线方向并且在圆周方向隔开规定的间隔配置的多个永磁铁2;以及由把该永磁铁2粘接在轭铁1上的室温固化型粘接剂构成的粘接层3。该永磁铁2是片状钕烧结磁铁(Nd-Fe-B)。
该马达用磁性转子的粘接层3根据马达的扭矩,在-40℃~140℃的整个温度区域内需要具有3MPa以上的剪切粘接强度。
本申请的发明者通过进行热循环试验等,调查了构成粘接层3的室温固化型粘接剂的特性。
以下,说明本发明的各实施例。
实施例1
本发明的粘接剂是双液型改性丙烯酸系粘接剂(以后称为发明粘接剂),表1表示其组成成分。另外,虽然在该表1中未示出,但作为固化催化剂,向A试剂添加了必要量的氢过氧化枯烯,向B试剂添加了必要量的乙酰丙酮氧钒。
表1
  成分名称  A试剂  B试剂   丁腈橡胶甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-  苯乙烯共聚物   15%   15%   甲基丙烯酸甲酯   40%   40%   甲基丙烯酸2-羟基乙酯   15%   15%   双环戊烯基氧乙基甲基丙烯酸酯   10%   10%   甲基丙烯酸   15%   15%   丙烯酸类低聚物   5%   5%
双液的A试剂和B试剂的双液配比为1∶1。
在厚度为30mm的铁块上,在其长度方向上并列配置10个(总长500mm)由片状钕烧结磁铁(Nd-Fe-B)制成的宽22mm、长50mm、厚6mm的试验片,使用发明粘接剂在室温(23℃~25℃)温度条件下放置24小时,使固化、粘接。
然后,把试验片分别在-40℃环境下放置2小时后,用2小时使环境温度上升到140℃,然后在140℃环境下放置2小时。之后,用2小时使环境温度从140℃再下降到-40℃。将此作为一个循环,合计进行300次循环,对使用发明粘接剂的试验片进行了观察。
在该热循环试验中,没有产生试验片的断裂、粘接层与试验片的界面处的粘接剥离。
另外,本申请发明者对上述发明粘接剂测定了温度与该温度时的弹性率的关系。图2是此时的特性图。
根据该图,在马达的使用下限温度即-40℃下,发明粘接剂的弹性率E为4×109Pa,在马达的使用上限温度即140℃下,发明粘接剂的弹性率E为3.8×108Pa,判明弹性率E随温度的上升而降低。并且,该发明粘接剂在23℃~25℃下的固化收缩率为13%。
另外,本申请的发明者对所述发明粘接剂测定了弹性率E和该弹性率E时的剪切粘接强度τ的关系。在进行该测定时,把发明粘接剂在室温(23℃~25℃)温度条件下放置24小时,将试验片粘接在铁块上。并且,使用阿姆斯拉型万能试验机对粘接在铁块上的试验片施加负荷重量,测定了粘接剂的剪切粘接强度。
图3是此时的特性图。在该图3中,剪切粘接强度τ随发明粘接剂的弹性率E的增大而增大,在弹性率E为1×108Pa~7×109Pa范围时,剪切粘接强度τ处于lgτ=0.477lgE-2.816的关系式(图中公式(1)的线)、和lgτ=0.477lgE-3.339的关系式(图中公式(2)的线)之间。
可是,根据马达的扭矩,在-40℃~140℃的整个温度区域内,需要3MPa以上的剪切粘接强度,所以在表示剪切粘接强度的下限值的该温度区域的上限值即140℃下,需要确保3MPa以上的剪切粘接强度.
本发明粘接剂如图2所示,该温度时的弹性率E为3.8×108Pa,并且根据图3,相当于该弹性率E的剪切粘接强度为3MPa以上,所以判明在马达的使用温度范围的整个温度区域(-40℃~140℃)能够确保充足的剪切粘接强度。
这样,在使用本发明粘接剂的情况下,在马达的使用温度区域,判明不会产生试验片的断裂、粘接层和试验片的界面处的粘接剂剥离,并且确保经久耐用所需的充足的剪切粘接强度。
实施例2
作为第1粘接剂,在5%~25%范围内调整表1所示发明粘接剂成分的甲基丙烯酸的量,制作了粘接剂,以使该粘接剂在温度为-40℃时,粘接剂的弹性率在1×108Pa~7×109Pa范围内,在140℃时,粘接剂的弹性率在1×108Pa~2×109Pa范围内,在-40℃~140℃时,所述粘接剂的弹性率在连接-40℃时的下限值即1×108Pa和140℃时的下限值即1×108Pa的直线、与连接-40℃时的上限值即7×109Pa和140℃时的上限值即2×109Pa的直线之间的区域内。此时,该第1粘接剂在23℃~25℃温度下的固化收缩率在8%~15%范围内。
作为第2粘接剂,使表1所示发明粘接剂成分的甲基丙烯酸的量为25重量%以上,制作了粘接剂的弹性率E在-40℃时为7×109Pa以上、在140℃时为2×109Pa以上的粘接剂。此时,该第2粘接剂在23℃~25℃温度下的固化收缩率在8%~15%范围内。
作为第3粘接剂,使表1所示发明粘接剂成分的甲基丙烯酸的量为5重量%以下,制作了粘接剂的弹性率E在-40℃和140℃时为1×108Pa以下的粘接剂。此时,该第3粘接剂在23℃~25℃温度下的固化收缩率在8%~15%范围内。
并且,对第1粘接剂~第3粘接剂进行了和实施例1所述粘接剂相同的热循环试验。
另外,关于第1粘接剂~第3粘接剂,在室温(23℃~25℃)温度条件下放置24小时,使试验片在铁块上固化粘接,然后在140℃气氛温度下,使用阿姆斯拉型万能试验机对粘接在铁块上的试验片施加负荷重量,测定了粘接剂的剪切粘接强度。
结果,第1粘接剂在粘接剂和永磁铁的界面处没有产生粘接剥离,永磁铁也没有产生断裂。并且,在140℃气氛温度下的剪切粘接强度测定中能够确保3MPa以上。
第2粘接剂在粘接剂和永磁铁的界面处产生粘接剥离。
第3粘接剂在粘接剂和永磁铁的界面处没有产生粘接剥离,永磁铁也没有产生断裂。但是,在140℃气氛温度下的剪切粘接强度测定中低于3MPa。
根据上述实施例判明,第1粘接剂可以用于曳引机的马达的磁性转子,但第2粘接剂和第3粘接剂不适合。
实施例3
作为第1粘接剂,使用和实施例2的第1粘接剂相同的粘接剂。
作为第2粘接剂,使用粘接剂的弹性率E在-40℃时为4.0×109Pa、在140℃时为1.3×109Pa、并且23℃时的固化收缩率为3%的粘接剂(三井化学(株)制EH455)。
作为第3粘接剂,制作了弹性率E在-40℃时为4×109Pa、在140℃时为1.1×108Pa,并且增加表1所示发明粘接剂成分的甲基丙烯酸甲酯的量,23℃时的固化收缩率为16%的粘接剂.
并且,对第1粘接剂~第3粘接剂进行了和实施例1所述粘接剂相同的热循环试验。
结果,第1粘接剂如在实施例2中所述,在粘接剂和永磁铁的界面处没有产生粘接剥离,永磁铁也没有产生断裂。
第2粘接剂在粘接剂和永磁铁的界面处产生粘接剥离。将该粘接剂和实施例1、2中使用的粘接剂比较,固化收缩率减小,图4所示固化收缩应力(图4中的箭头ィ)减小,即,图中的斜线整体向下方移动。因此认为在高温下,粘接剂膨胀时施加给粘接剂的压缩应力增大,结果产生上述粘接剥离。
第3粘接剂在粘接剂和永磁铁的界面处产生粘接剥离。将该粘接剂和实施例1、2中使用的粘接剂比较,固化收缩率增大,图4所示固化收缩应力(图4中的箭头ィ)增大,即,图中的斜线整体向上方移动。因此认为在低温下,粘接剂收缩时施加给粘接剂的拉伸应力增大,结果产生了上述粘接剥离。
另一方面,在本实施例中,第1粘接剂使用23℃时的固化收缩率为8%~15%的粘接剂,此时如图4所示,在使用温度的中间温度即50℃时作用于粘接层的应力近似零。即,在图4中,伴随粘接剂的固化收缩,如箭头ィ所示,在粘接层产生应力,在温度从该室温下降时,应力按照箭头ハ上升,在温度从该室温上升时,应力按照箭头口减小,在使用温度的中间温度即50℃时作用于粘接层的应力几乎为零。
另外,在使用弹性率和线膨胀系数小的粘接剂的情况下,优选固化收缩率较大的,在使用弹性率和线膨胀系数大的粘接剂的情况下,优选固化收缩率较小的。
另外,关于在各实施例所示的双液型改性丙烯酸系粘接剂的配比,作为一例说明了A试剂、B试剂的比率为1∶1的情况,但可以在2∶1~1∶2的范围内加以应用。
并且,关于永磁铁说明了钕烧结磁铁,但当然不限于此,例如也可以应用钕、铁、硼系磁铁,钐、钴系磁铁,铁氧体系磁铁。
并且,该发明粘接剂不限于电梯曳引机的马达,当然也可以适用于使用环境和电梯曳引机的马达相同的马达。
如上所述,本发明可以用作马达使用温度在-40℃~140℃范围内的、例如电梯的曳引机的马达用磁性转子,并且可以防止粘接剥离及永磁铁断裂,而且具有充足的粘接强度。