CN116325038A - 卷绕铁芯的制造方法以及制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卷绕铁芯的制造方法以及制造装置，在该卷绕铁芯的制造方法中，通过将钢板(1)的一侧(1b)载放在冲模(30)上而约束，并且对于钢板(1)的另一方的自由端侧的应弯曲的部位(1a)在其厚度(T)方向上按压冲头(40)，由此形成所层叠的钢板(1)中的任一张以上的至少一个弯曲部(5)。冲模以及冲头的外表面分别具备具有规定曲率的圆弧部(30a、40a)，当将钢板(1)的厚度设为T，将弯曲部(5)的弯曲角度设为θ(°)，将冲模的圆弧部(30a)的曲率半径设为Rd，将冲头的圆弧部(40a)的曲率半径设为Rp时，满足以下(1)～(5)式的关系。0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15……(1)0.5≤Rd≤3.0……(2)0.15≤T≤0.30……(3)2.5≤Rp/Rd≤10……(4)10°≤θ≤90°……(5)。

Description

卷绕铁芯的制造方法以及制造装置

技术领域

本发明涉及卷绕铁芯的制造方法以及制造装置。本申请基于2020年10月26日在日本提交的特愿2020-178569号并主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术

变压器的铁芯包括层叠铁芯以及卷绕铁芯。其中，卷绕铁芯一般如下那样制造：将方向性电磁钢板层叠为层状并卷绕成环状(卷绕形状)，之后对该卷绕体进行加压而成型为大致方形(在本说明书中，有时将如此制造的卷绕铁芯称作(进行去应变退火的)代表性的卷绕铁芯的一种方式即所谓的箱型芯(以下称为箱型芯))。由于该成型工序而方向性电磁钢板整体产生机械式的加工应变(塑性变形应变)，该加工应变成为使方向性电磁钢板的铁损大幅劣化的主要原因，因此需要进行去应变退火。

另一方面，作为卷绕铁芯的其他制造方法，公开有专利文献1至3那样的技术，即：预先对成为卷绕铁芯的角部的钢板的部分进行弯曲加工，以形成曲率半径为3mm以下的比较小的弯曲区域，将该弯曲加工后的钢板层叠为卷绕铁芯(在本说明书中，有时将如此制造的卷绕铁芯称作单芯(注册商标))。根据该制造方法，不需要以往那样的大规模的冲压工序，钢板被精密地折弯而保持铁芯形状，加工应变也仅集中于弯曲部(角部)，因此也能够省略基于上述退火工序的应变除去，工业上的优点较大而正在推进应用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-286169号公报

专利文献2：日本专利第6224468号公报

专利文献3：日本特开2018-148036号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在对成为单芯的角部的钢板的部分进行折弯成型时，具体而言，在为了形成多边形状的铁芯而将方向性电磁钢板或者将其与钢板的轧制方向平行地切割而成的带钢、以沿着与钢板的轧制方向垂直的方向的折痕(弯曲部)折弯多处时，当使折弯加工条件较严格时，有时折弯部会产生裂纹、龟裂。此外，即使在未产生裂纹、龟裂的情况下，方向性电磁钢板表面的绝缘被膜也有可能剥离、粉化而堆积在层叠的钢板的板间，或者由于利用同一模具反复进行折弯而钢板的表面有可能被模具(冲头)损伤。另一方面，当使折弯加工条件较缓和时，有时在折弯部产生回弹，形状冻结性变得不充分，在作为铁芯的情况下在所层叠的钢板的板间产生较大间隙，或者形状不足以被组装为磁芯。

无论在哪种情况下，都存在铁芯的有效体积率变小的课题，接着，产生铁芯的形状、表面的损伤这样的品质方面的课题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的于提供卷绕铁芯的制造方法以及制造装置，在方向性电磁钢板的折弯加工时，能够抑制钢板折弯部的裂纹、龟裂，并且能够防止钢板表面的损伤、表面被膜的剥离、粉化，能够实现形状冻结性的改善。

为了实现上述目的，本发明为一种卷绕铁芯的制造方法，该卷绕铁芯为在中心具有矩形的中空部，且包括在长度方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分的卷绕形状，通过将被单独地折弯加工的上述方向性电磁钢板层叠为层状并组装成卷绕形状而形成，在每一卷中多张方向性电磁钢板经由至少一处接合部而相互连接，该卷绕铁芯的制造方法的特征在于，通过将上述方向性电磁钢板的一侧载放到冲模上而约束，并且对于上述方向性电磁钢板的另一方的自由端侧的应弯曲的部位在其厚度方向上按压冲头，由此形成所层叠的上述方向性电磁钢板中的任一张以上的至少一个上述弯曲部，上述冲模以及上述冲头的外表面分别具有在沿着上述方向性电磁钢板的厚度方向的截面中具有规定曲率的圆弧部，当将上述方向性电磁钢板的厚度设为T(mm)，将上述弯曲部的弯曲角度设为θ(°)，将上述冲模的上述圆弧部的曲率半径设为Rd(mm)，将上述冲头的上述圆弧部的曲率半径设为Rp(mm)时，满足以下(1)～(5)式的关系，

0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15……(1)

0.5≤Rd≤3.0……(2)

0.15≤T≤0.30……(3)

2.5≤Rp/Rd≤10……(4)

10°≤θ≤90°……(5)

通过上述冲头的上述圆弧部对上述方向性电磁钢板的应弯曲的上述部位进行加压而沿着上述冲模的上述圆弧部进行折弯，由此对于一张上述方向性电磁钢板形成4处以上的上述弯曲部。

本发明人鉴于在成为单芯方式的卷绕铁芯中，在对成为角部的钢板的部分进行折弯成型时，当使折弯加工条件较严格时，有可能在折弯部产生裂纹、龟裂，或者钢板表面的被膜剥离、粉化而堆积在层叠的钢板的板间，或者钢板表面被模具损伤，另一方面，当使折弯加工条件较缓和时，在折弯部产生回弹，形状冻结性变得不充分这样的实际情况，着眼于通过在拉伸方向上对钢板折弯部的弯曲外侧施加充分的塑性应变而能够改善形状冻结性，另一方面，通过使钢板折弯部的弯曲外侧的塑性应变为一定值以下而能够抑制钢板折弯部的裂纹、龟裂，此外，通过减小钢板折弯部的弯曲内侧的压缩应变而能够抑制绝缘被膜的显著的剥离、粉化。本发明人得到如下见解：通过进行被控制为施加与应折弯加工(弯曲)的方向性电磁钢板的板厚相应的一定范围的适当的塑性应变的弯曲加工，具体而言，通过使用利用冲头对一侧载放在冲模上的方向性电磁钢板的另一侧的自由端部加压而折弯的单侧自由弯曲加工方法，利用冲头的圆弧部对方向性电磁钢板的应弯曲的部位进行加压而使其沿着冲模的圆弧部折弯时，至少将冲头的圆弧部的曲率半径Rp相对于冲模的圆弧部的曲率半径Rd的比例Rp/Rd设定在一定的范围内，由此能够解决上述一系列问题。此外，在该情况下，还得知：当Rp/Rd过小时，加工力会变得过大，虽然能够充分地施加塑性应变，但冲头与钢板表面之间的摩擦变大而容易使钢板表面损伤，另一方面，当Rp/Rd超过一定范围时，加工力变小，难以施加充分的塑性应变。

更具体而言，在这样的单侧自由弯曲加工方法中，通过将方向性电磁钢板的一侧载放在冲模上而约束，并且对于方向性电磁钢板的另一方的自由端侧的应弯曲的部位在其厚度方向上按压冲头，由此形成所层叠的方向性电磁钢板中的任一张以上的至少一个上述弯曲部。在该情况下，冲模以及冲头的外表面分别具有在沿着方向性电磁钢板的厚度方向的截面中具有规定曲率的圆弧部，当将方向性电磁钢板的厚度设为T(mm)，将上述弯曲部的弯曲角度设为θ(°)，将上述冲模的上述圆弧部的曲率半径设为Rd(mm)，将上述冲头的上述圆弧部的曲率半径设为Rp(mm)时，满足以下(1)～(5)式的关系。

0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15……(1)

(T/(2Rd+T)是在计算中赋予的应变)

0.5≤Rd≤3.0……(2)

0.15≤T≤0.30……(3)

2.5≤Rp/Rd≤10……(4)

10°≤θ≤90°……(5)

由此，能够使所层叠的钢板的形状在其宽度方向上均匀且使钢板折弯部的形状在棱线方向整体上均匀而实现优异的形状品质，能够提高铁芯的有效体积率。此外，能够减小导入钢板折弯部的应变，降低铁芯的铁损。因而，在方向性电磁钢板的折弯加工时，能够抑制钢板折弯部的裂纹、龟裂，还能够防止钢板表面的损伤、表面被膜的剥离、粉化，并且能够实现形状冻结性的改善。

另外，在本发明中，弯曲部的弯曲角度，是指在方向性电磁钢板弯曲部中在折弯方向的后方侧的直线部与前方侧的直线部之间产生的角度差，如图6所示，表示为在方向性电磁钢板的外表面中使夹着弯曲部5的两侧的平面部4、4a的表面即直线部分延长而得到的两条假想线Lb-elongation1、Lb-elongation2所成的角的补角的角度

此外，在本发明中，方向性电磁钢板也包括将该钢板与其轧制方向平行地切割后的带钢或者钢带。此外，在弯曲部的弯曲角度θ(°)满足10°≤θ≤90°的关系的情况下，对于一张方向性电磁钢板(或者一片钢带)在4处以上形成弯曲部，具有能够形成在工业上容易处理的长方体形状的卷绕铁芯这样的优点。此外，在上述构成中优选为，通过以30mm/分以上3000mm/分以下的加工速度来折弯方向性电磁钢板的应弯曲的部位而形成弯曲部。由此，在小于30mm/分的情况下，存在生产率较差且也难以得到形状冻结性这样的缺点，当超过3000mm/分时，存在冲头与钢板接触时的适应性较差、折弯形状容易产生偏差这样的缺点。即，如果为30mm/分以上3000mm/分以下的范围，则能够得到生产率良好、形状容易调整且有利于确保形状冻结性这样的优点。此外，在上述构成中优选为，在沿着方向性电磁钢板的厚度方向的截面中，在冲模与冲头之间在与冲头的按压方向正交的方向上设置有规定的间隙C(mm)，且在将所使用的方向性电磁钢板的厚度设为T(mm)的情况下优选处于0.5T≤C≤1.5T的范围内。由此，在小于0.5T的情况下，冲头与钢板的接触面压力变大，因此虽然容易得到折弯加工部的形状冻结性，但由于接触面压力变大，因此钢板表面容易由于冲头与方向性电磁钢板的摩擦力而损伤。当超过1.5T时，冲头与钢板的接触面压力变小，因此难以得到折弯加工部的形状冻结性，铁芯的形状变差。即，能够得到能够平衡性良好地确保铁芯的形状冻结性与铁芯表面的品质(损伤等)这样的优点。

此外，本发明还提供成为单芯方式的卷绕铁芯的制造装置。具体而言，这种制造装置的特征在于，具备：折弯加工部，对方向性电磁钢板单独进行折弯加工；以及组装部，通过将上述折弯加工后的上述方向性电磁钢板层叠为层状而组装成卷绕形状，由此形成包括在长度方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分的卷绕形状的卷绕铁芯，上述折弯加工部具有冲模以及冲头，并且在上述冲模以及上述冲头的外表面上分别形成有在沿着上述方向性电磁钢板的厚度方向的截面中具有规定曲率的圆弧部，将上述方向性电磁钢板的一侧载放在上述冲模上而约束，并且通过上述冲头的上述圆弧部对上述方向性电磁钢板的另一方的自由端侧的应弯曲的部位在其厚度方向上进行加压而使其沿着上述冲模的上述圆弧部折弯，由此形成所层叠的上述方向性电磁钢板中的任一张以上的至少一个上述弯曲部，当将上述方向性电磁钢板的厚度设为T(mm)，将上述弯曲部的弯曲角度设为θ(°)，将上述冲模的上述圆弧部的曲率半径设为Rd(mm)，将上述冲头的上述圆弧部的曲率半径设为Rp(mm)时，满足以下(1)～(5)式的关系。

0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15……(1)

0.5≤Rd≤3.0……(2)

0.15≤T≤0.30……(3)

2.5≤Rp/Rd≤10……(4)

10°≤θ≤90°……(5)。

根据上述构成的卷绕铁芯的制造装置，能够使所层叠的钢板的形状在其宽度方向上均匀且使钢板折弯部的形状在棱线方向整体上均匀而实现优异的形状品质，能够提高铁芯的有效体积率。此外，能够减小导入钢板折弯部的应变，降低铁芯的铁损。因而，在方向性电磁钢板的折弯加工时，能够抑制钢板折弯部的裂纹、龟裂，还能够防止钢板表面的损伤、表面被膜的剥离、粉化，并且能够实现形状冻结性的改善。

发明的效果

根据本发明，能够提供卷绕铁芯的制造方法以及制造装置，在方向性电磁钢板的折弯加工时，能够抑制钢板折弯部的裂纹、龟裂，还能够防止钢板表面的损伤、表面被膜的剥离、粉化，并且能够实现形状冻结性的改善。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的卷绕铁芯的立体图。

图2是图1的实施方式所示的卷绕铁芯的侧视图。

图3是示意性地表示本发明的其他实施方式的卷绕铁芯的侧视图。

图4是示意性地表示构成卷绕铁芯的1层方向性电磁钢板的一例的侧视图。

图5是示意性地表示构成卷绕铁芯的1层方向性电磁钢板的另一例的侧视图。

图6是示意性地表示构成本发明的卷绕铁芯的方向性电磁钢板的弯曲部的一例的侧视图。

图7是表示通过本发明的单侧自由弯曲加工方法形成弯曲部的方式的截面图。

图8是概要地表示卷绕铁芯的制造装置的构成的框图。

图9是表示在特性评价时制造出的卷绕铁芯的尺寸的示意图。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式的卷绕铁芯依次进行详细说明。但是，本发明并不仅限定于本实施方式所公开的构成，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。另外，在下述的数值限定范围中，下限值以及上限值包含在该范围内。对于表示为“超过”或者“小于”的数值，其值不包含在数值范围内。此外，与化学组成相关的“％”，只要没有特别说明则是指“质量％”。

此外，关于在本说明书中使用的确定形状、几何学条件以及它们的程度的例如“平行”、“垂直”、“相同”、“直角”等用语、长度、角度的值等，不限制于严格的含义而包括能够期待相同功能的程度的范围来进行解释。

此外，在本说明书中，有时将“方向性电磁钢板”简称为“钢板”或者“电磁钢板”，将“卷绕铁芯”简称为“铁芯”。

本实施方式的卷绕铁芯是具备在侧视时为大致矩形状的卷绕铁芯主体的卷绕铁芯，该卷绕铁芯主体具有包括在长度方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分、在侧视时为大致多边形状的层叠构造。上述弯曲部在侧视时的内表面侧曲率半径r例如为1.0mm以上5.0mm以下。作为一例，上述方向性电磁钢板具有以质量％含有Si：2.0～7.0％，剩余部分由Fe以及杂质构成的化学组成，并具有按照Goss方位进行取向的集合组织。

接着，对本发明的一个实施方式的卷绕铁芯以及方向性电磁钢板的形状进行具体说明。此处说明的卷绕铁芯以及方向性电磁钢板的形状本身并不特别新颖，基于公知的卷绕铁芯以及方向性电磁钢板的形状。

图1是示意性地表示卷绕铁芯的本实施方式的立体图。图2是图1的实施方式所示的卷绕铁芯的侧视图。此外，图3是示意性地表示卷绕铁芯的另一实施方式的侧视图。

另外，在本实施方式中，侧视是指在构成卷绕铁芯的长条状的方向性电磁钢板1的宽度方向(图1中的Y轴方向)上观察。侧视图是表示通过侧视观察到的形状的图(图1的Y轴方向的图)。

本实施方式的卷绕铁芯具备在侧视时为大致多边形状(大致矩形状)的卷绕铁芯主体10。该卷绕铁芯主体10具有方向性电磁钢板1在板厚方向上层叠、在侧视时为大致矩形状的层叠构造2。可以将该卷绕铁芯主体10直接作为卷绕铁芯使用，也可以根据需要而具备捆扎带等公知的紧固件等、以将层叠的多张方向性电磁钢板1固定为一体。

在本实施方式中，卷绕铁芯主体10的铁芯长度没有特别限制。在铁芯中，即使铁芯长度变化，弯曲部5的体积也一定，因此在弯曲部5产生的铁损也一定。铁芯长度越长，则弯曲部5相对于卷绕铁芯主体10的体积率越小，因此对铁损劣化的影响也越小。因此，卷绕铁芯主体10的铁芯长度优选较长。卷绕铁芯主体10的铁芯长度优选为1.5m以上，更优选为1.7m以上。另外，在本实施方式中，卷绕铁芯主体10的铁芯长度是指侧视时的卷绕铁芯主体10的层叠方向的中心点处的周长。

这种卷绕铁芯能够良好地用于以往公知的任何用途。

本实施方式的铁芯的特征在于，在侧视时为大致多边形状。在以下的使用附图的说明中，为了简化图示以及说明而以也是一般形状的大致矩形状(四边形)的铁芯进行说明，但根据弯曲部5的角度、数量、平面部4的长度不同，能够制造各种形状的铁芯。例如，如果所有弯曲部5的角度都为45°且平面部4的长度相等，则在侧视时成为八边形。此外，如果角度为60°、具有6个弯曲部5且平面部4的长度相等，则在侧视时成为六边形。

如图1以及图2所示，卷绕铁芯主体10具有包括在长度方向上平面部4、4a与弯曲部5交替地连续的方向性电磁钢板1在板厚方向上层叠的部分、在侧视时具有中空部15的大致矩形状的层叠构造2。包括弯曲部5的角部3在侧视时具有两个以上的具有曲线状的形状的弯曲部5，存在于一个角部3的弯曲部5各自的弯曲角度的合计值例如为90°。角部3在相邻的弯曲部5、5之间具有比上述平面部4短的平面部4a。因而，角部3成为具有两个以上的弯曲部5以及一个以上的平面部4a的方式。另外，在图2的实施方式中，一个弯曲部5为45°。在图3的实施方式中，一个弯曲部5为30°。

如这些例子所示，本实施方式的卷绕铁芯能够由具有各种角度的弯曲部构成，但从抑制由于加工时的变形而产生应变从而抑制铁损的观点出发，弯曲部5的弯曲角度

优选为60°以下，更优选为45°以下。一个铁芯所具有的弯曲部的弯曲角度

能够任意地构成。例如，能够设为/>

且/>

从生产效率的观点出发，优选折弯角度(弯曲角度)相等，如果减少一定程度以上的变形部位，则能够通过所使用的钢板的铁损来减少所制作的铁芯的铁损，在该情况下，也可以进行不同角度的组合加工。能够根据铁芯加工中重视的重点出发而任意地选择设计。

参照图6对弯曲部5进行更详细的说明。图6是示意性地表示方向性电磁钢板1的弯曲部(曲线部分)5的一例的图。弯曲部5的弯曲角度是指，在方向性电磁钢板1的弯曲部5中，在折弯方向的后方侧的直线部与前方侧的直线部之间产生的角度差，被表示为在方向性电磁钢板1的外表面上，将夹着弯曲部5的两侧的平面部4、4a的表面即直线部分延长而得到的两条假想线Lb-elongation1、Lb-elongation2所成的角的补角的角度

此时，延长的直线从钢板表面脱离的点是钢板外表面侧的表面上的平面部与弯曲部的边界，在图6中为点F以及点G。

进而，从点F以及点G分别延长出与钢板外表面垂直的直线，并将其与钢板内表面侧的表面的交点分别设为点E以及点D。该点E以及点D是钢板内表面侧的表面上的平面部4与弯曲部5的边界。

并且，在本实施方式中，弯曲部5是在方向性电磁钢板1的侧视时由上述点D、点E、点F、点G包围的方向性电磁钢板1的部位。在图6中，将点D与点E之间的钢板表面即弯曲部5的内侧表面表示为La，将点F与点G之间的钢板表面即弯曲部5的外侧表面表示为Lb。

此外，在该图中示出了弯曲部5的侧视时的内表面侧曲率半径r。以通过点E以及点D的圆弧来近似上述La，由此得到弯曲部5的曲率半径r。曲率半径r越小则弯曲部5的曲线部分的弯曲越急剧，曲率半径r越大则弯曲部5的曲线部分的弯曲越平缓。

在本实施方式的卷绕铁芯中，在板厚方向上层叠的各方向性电磁钢板1的各弯曲部5的曲率半径r也可以具有一定程度的变动。该变动有时是由于成型精度而引起的变动，也可以考虑由于层叠时的处理等而产生的意外变动。如果是当前的通常的工业制造，则能够将这种意外误差抑制为0.2mm左右以下。在这样的变动较大的情况下，能够对足够多的钢板测定曲率半径r并通过进行平均来得到代表性的值。此外，也可以考虑由于某种理由而有意地使其发生变化，本实施方式也不排除这种方式。

另外，弯曲部5的曲率半径r的测定方法也没有特别限制，例如能够通过使用市售的显微镜(Nikon ECLIPSE LV150)以200倍进行观察来测定。具体而言，根据观察结果来求出曲率中心A点，作为该求出方法，例如，如果将使线段EF与线段DG向与点B相反侧的内侧延长而得到的交点规定为A，则曲率半径r的大小相当于线段AC的长度。

图4以及图5是示意性地表示卷绕铁芯主体10中的1层量的方向性电磁钢板1的一例的图。在图4以及图5的例子中使用的方向性电磁钢板1是为了实现单芯方式的卷绕铁芯而进行了折弯加工的钢板，具有两个以上的弯曲部5以及平面部4，经由一个以上的方向性电磁钢板1的长度方向的端面即接合部6(间隙)而形成在侧视时为大致多边形的环。

在本实施方式中，卷绕铁芯主体10只要作为整体具有在侧视时为大致多边形状的层叠构造2即可。可以如图4的例子所示那样，一张方向性电磁钢板1经由一个接合部6而构成卷绕铁芯主体10的1层量(每一卷经由1处接合部6来连接一张方向性电磁钢板1)，也可以如图5的例子所示那样，一张方向性电磁钢板1构成卷绕铁芯的大约半周量，两张方向性电磁钢板1经由两个接合部6而构成卷绕铁芯主体10的1层量(每一卷经由两处接合部6来相互连接两张方向性电磁钢板1)。

在本实施方式中使用的方向性电磁钢板1的板厚没有特别限定，只要根据用途等适当选择即可，但通常在0.15mm～0.30mm的范围内，优选在0.18mm～0.27mm的范围内。

此外，制造方向性电磁钢板1的方法没有特别限定，能够适当选择以往公知的方向性电磁钢板的制造方法。作为制造方法的优选的具体例，例如能够列举如下方法：在将C为0.04～0.1质量％、其他具有上述方向性电磁钢板1的化学组成的板坯加热到1000℃以上而进行了热轧之后，根据需要进行热轧板退火，接着通过一次或者夹着中间退火的两次以上的冷轧而形成冷轧钢板，将该冷轧钢板例如在湿氢-非活性气体环境中加热到700～900℃而进行脱碳退火，根据需要进一步进行氮化退火，在涂布了退火分离剂的基础上，在1000℃左右进行最终退火，在900℃左右形成绝缘被膜。并且，之后也可以实施用于调整动摩擦系数的涂装等。

此外，即使是在钢板的制造工序中通过公知的方法实施了一般使用了应变、槽等的被称作“磁畴控制”的处理的钢板，也能够实现本实施方式的效果。

此外，在本实施方式中，由具备以上那样的方式的方向性电磁钢板1构成的卷绕铁芯10，通过将单独折弯加工的方向性电磁钢板1层叠成层状并组装成卷绕形状来形成，在每一卷中经由至少一个处接合部6(参照图4以及图5)将多张方向性电磁钢板1相互连接，所层叠的方向性电磁钢板1中的任一张以上的至少一个弯曲部5如以下那样制造。即，如图7所示，通过基于单侧自由弯曲加工方法的折弯加工来形成弯曲部5。具体而言，如图示那样，通过对于一侧1b载放在冲模30上的方向性电磁钢板1的另一方的自由端侧的应弯曲的部位即单侧自由端部1a、将冲头40如箭头所示那样向下按压，由此将该单侧自由端部1a在其厚度T方向上加压而进行折弯加工。在该情况下，通过对于该一侧1b将按压部件38如箭头所示那样向下按压，由此载放在冲模30上的方向性电磁钢板1的一侧1b在固定状态下被约束。此外，在沿着方向性电磁钢板1的厚度T方向的图示的截面(沿着方向性电磁钢板1的厚度T方向以及长度方向这两个方向的截面)中，冲模30在与冲头40之间夹持方向性电磁钢板1的夹持部位(角部的外表面)具备具有规定曲率的圆弧部30a。该圆弧部30a将供方向性电磁钢板1载放而固定的直线状的载放部30b与以与该载放部30b大致正交的方式延伸的直线状的正交延伸部30c连接。并且，这样的冲模30通过与在与该冲模30之间夹持方向性电磁钢板1的夹持部位(外表面)具有同样的圆弧部40a、且被向下方压入的冲头40协作，具体而言通过冲头40的圆弧部40a对方向性电磁钢板1的单侧自由端部1a进行加压而将其沿着冲模30的圆弧部30a折弯，由此将方向性电磁钢板1的单侧自由端部1a以规定的曲率折弯。将此时的弯曲部5的弯曲角度设为θ(°)。另外，优选通过以30mm/分以上3000mm/分以下的加工速度来折弯方向性电磁钢板1的单侧自由端部1a而形成弯曲部5。此处，加工速度是指冲头40相对于冲模30的相对移动速度。冲头40相对于冲模30直进移动。此外，通过这样的折弯而形成的弯曲部5对于一张方向性电磁钢板1优选形成4处以上。另外，也可以形成所层叠的方向性电磁钢板1中的任一张以上的至少一个弯曲部5。

此处，当将方向性电磁钢板1的厚度设为T(mm)，将弯曲部5的弯曲角度设为θ(°)，将冲模30的圆弧部30a的曲率半径设为Rd(mm)，将冲头40的圆弧部40a的曲率半径设为Rp(mm)时，满足以下(1)～(5)式的关系。

0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15……(1)

(T/(2Rd+T)是计算中赋予的应变)

0.5≤Rd≤3.0……(2)

0.15≤T≤0.30……(3)

2.5≤Rp/Rd≤10……(4)

10°≤θ≤90°……(5)

此外，在沿着方向性电磁钢板1的厚度T方向的图示的截面中，在冲模30与冲头40之间，在与冲头40的按压方向(图7的上下方向)正交的方向上设置有规定的间隙C。即，在通过冲头40进行加压时，相互对置的冲模30的正交延伸部30c与冲头40的对置面部40b在与冲头按压方向正交的方向上隔开规定的间隙C(mm)而分离。在该情况下，间隙C被设定在0.5T≤C≤1.5T的范围内。

此外，在图8中用框图概要地示出能够进行伴随以上那样的单侧自由弯曲加工方法的卷绕铁芯的制造的装置。图8概要地示出成为单芯方式的卷绕铁芯的制造装置70。该制造装置70具备将方向性电磁钢板1单独地进行折弯加工的折弯加工部71，并且也可以具备如下的组装部72：通过将折弯加工后的方向性电磁钢板1层叠成层状并组装成卷绕形状，由此形成包括在长度方向上平面部4、4a与弯曲部5交替地连续的方向性电磁钢板1在板厚方向上层叠的部分的卷绕形状的卷绕铁芯。

通过从对将方向性电磁钢板1卷绕成辊状而形成的环带材进行保持的钢板供给部50以规定的输送速度排出方向性电磁钢板1而向折弯加工部71供给。如此供给的方向性电磁钢板1在折弯加工部71中被适当地切断成适当的尺寸，并且以每次1张这样的方式按照每少数张接受被单独地折弯的折弯加工。在如此得到的方向性电磁钢板1中，在折弯加工中产生的弯曲部5的曲率半径r变得极小，因此由于折弯加工而对方向性电磁钢板1施加的加工应变变得极小。如此，如果假定加工应变的密度变大而能够减小加工应变存在影响的体积，则能够省略退火工序。

此外，折弯加工部71具有上述那样的冲模30以及冲头40，将方向性电磁钢板1的一侧1b载放在冲模30上而约束，并且通过冲头40的圆弧部40a将方向性电磁钢板1的另一方的自由端侧的应弯曲的部位(单侧自由端部1a)在其厚度T方向上进行加压而将其沿着冲模30的圆弧部30a进行折弯，由此形成所层叠的方向性电磁钢板1中的任一张以上的至少一个弯曲部5。

(实施例)

以下，一边列举本发明的实施例一边对本发明的技术内容进一步进行说明。以下所示的实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性以及效果而采用的条件例，本发明并不限定于该条件例。此外，本发明只要不脱离本发明的主旨且实现本发明的目的，则能够采用各种条件。

在该实施例中，使用表1所示的方向性电磁钢板(钢板No.1～8)来制作表2所示的铁芯，并测定了铁芯特性。表3示出详细的制造条件以及特性。

具体而言，表1示出方向性电磁钢板的化学组成(质量％)以及磁特性。基于JIS C2556：2015规定的单板磁特性试验法(Single Sheet Tester：SST)来测定方向性电磁钢板的磁特性。作为磁特性，测定了以800A/m进行励磁时的钢板的轧制方向的磁通密度B8(T)，并且测定了交流频率：50Hz、励磁磁通密度：1.7T时的铁损(W17/50(W/kg))。

此外，在表1中，对于各钢板No.1～8示出了钢板板厚(mm)以及有无激光轴控制。

【表1】

此外，本发明人将各钢板No.1～8作为原料而制造了具有表2以及图9所示的形状的铁芯磁芯No.a～c。此处，L1是与X轴方向平行且包括中心CL的平截面中的处于卷绕铁芯的最内周的相互平行的方向性电磁钢板1间的距离(内表面侧平面部间距离)。L2是与Z轴方向平行且包括中心CL的纵截面中的处于卷绕铁芯的最内周的相互平行的方向性电磁钢板1间的距离(内表面侧平面部间距离)。L3是与X轴方向平行且包括中心CL的平截面中的卷绕铁芯的层叠厚度(层叠方向的厚度)。L4是与X轴方向平行且包括中心CL的平截面中的卷绕铁芯的层叠钢板宽度。L5是卷绕铁芯的最内部的相互相邻且以相加成为直角的方式配置的平面部间距离(弯曲部间的距离)。换言之，L5是最内周的方向性电磁钢板的平面部4、4a中的长度最短的平面部4a的长度方向的长度。r是卷绕铁芯的内表面侧的弯曲部5的曲率半径，

是卷绕铁芯的上述弯曲部5的弯曲角度θ(°)。表2的大致矩形状的铁芯磁芯No.a～c具有将内表面侧平面部距离L1的平面部在距离L1的大致中央分割、将具有“大致コ字”形状的两个铁芯结合的构造。

此处，磁芯No.c的铁芯是一直以来作为一般的卷绕铁芯利用的所谓箱型芯方式的卷绕铁芯，其通过如下方法来制造：在将钢板卷取成筒状之后，保持筒状层叠体的状态将角部加压成为一定曲率，并形成为大致矩形。因此，弯曲部5的曲率半径r根据钢板的层叠位置而较大地变动。另一方面，磁芯No.a的铁芯是在一个角部3具有两个弯曲部5的单芯方式的卷绕铁芯，磁芯No.b的铁芯是在一个角部3具有3个弯曲部5的单芯方式的卷绕铁芯。此外，关于表2中的曲率半径r，在表3中详细表示。

【表2】

并且，如表3所示，本发明人对于将各钢板No.1～8作为原料而制造出的铁芯磁芯No.a～c的38个试验品，作为弯曲加工方法而应用单侧自由弯曲加工方法，并且使方向性电磁钢板1的厚度T、卷绕铁芯的弯曲部5的弯曲角度

冲模30的圆弧部30a的曲率半径Rd(mm)和冲头40的圆弧部40a的曲率半径Rp(mm)(因而使Rp/Rd)、间隙C(mm)、以及加工速度进行各种改变，对于将各钢板作为原料的铁芯求出无负荷损失，并取得与表1所示的原料钢板的磁特性之比，由此求出工艺系数(BF)。另外，在表3中，铁芯形状的〇表示能够绕线并且能够测定BF的良好形状，△表示能够绕线并且能够测定BF但稍微不良的形状，×表示不能绕线并且不能测定BF的不良形状。此外，在表3中，铁芯表面的〇表示损伤较少的良好表面，△表示存在损伤以及产生粉但能够绕线并且能够测定BF的表面，×表示存在损伤以及被膜剥离并且由于短路而不能测定BF的不良表面。

如只要对满足上述尺寸要件即0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15((1)式)、0.5≤Rd≤3.0((2)式)、0.15≤T≤0.30((3)式)、2.5≤Rp/Rd≤10((4)式)、10°≤θ≤90°((5)式)的关系的实施例与不满足上述关系的比较例进行观察便可知的那样，在实施例中工艺系数(BF)被抑制为1.12以下(卷绕铁芯的铁损被抑制)。这意味着卷绕铁芯的有效体积率以及铁损得到改善而品质方面提高。【表3】

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供卷绕铁芯的制造方法以及制造装置，在方向性电磁钢板的折弯加工时，能够抑制钢板折弯部的裂纹、龟裂，还能够防止钢板表面的损伤、表面被膜的剥离、粉化，并且能够实现形状冻结性的改善。

符号的说明

1：方向性电磁钢板；4：平面部；5：弯曲部；10：卷绕铁芯(卷绕铁芯主体)；30：冲模；30a：圆弧部；40：冲头；40a：圆弧部；71：折弯加工部；72：组装部。

Claims (6)

1.一种卷绕铁芯的制造方法，该卷绕铁芯是在中心具有矩形的中空部，且包括在长度方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分的卷绕形状，通过将被单独折弯加工的上述方向性电磁钢板层叠成层状并组装成卷绕形状而形成，在每一卷中将多张方向性电磁钢板经由至少一处接合部相互连接，上述卷绕铁芯的制造方法的特征在于，

通过将上述方向性电磁钢板的一侧载放在冲模上而约束，并且对于上述方向性电磁钢板的另一方的自由端侧的应弯曲的部位在其厚度方向上按压冲头，由此形成所层叠的上述方向性电磁钢板中的任一张以上的至少一个上述弯曲部，

上述冲模以及上述冲头的外表面分别具有在沿着上述方向性电磁钢板的厚度方向的截面中具有规定曲率的圆弧部，

当将上述方向性电磁钢板的厚度设为T(mm)，将上述弯曲部的弯曲角度设为θ(°)，将上述冲模的上述圆弧部的曲率半径设为Rd(mm)，将上述冲头的上述圆弧部的曲率半径设为Rp(mm)时，满足以下(1)～(5)式的关系，

0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15……(1)

0.5≤Rd≤3.0……(2)

0.15≤T≤0.30……(3)

2.5≤Rp/Rd≤10……(4)

10°≤θ≤90°……(5)

通过上述冲头的上述圆弧部对上述方向性电磁钢板的应弯曲的上述部位进行加压而将其沿着上述冲模的上述圆弧部折弯，由此对于一张上述方向性电磁钢板形成4处以上的上述弯曲部。

2.根据权利要求1所述的卷绕铁芯的制造方法，其特征在于，

通过以30mm/分以上3000mm/分以下的加工速度来折弯上述方向性电磁钢板的应弯曲的上述部位而形成上述弯曲部。

3.根据权利要求1或2所述的卷绕铁芯的制造方法，其特征在于，

在沿着上述方向性电磁钢板的厚度方向的截面中，在上述冲模与上述冲头之间，在与上述冲头的按压方向正交的方向上在0.5T≤C≤1.5T的范围内设置有规定的间隙C(mm)。

4.一种卷绕铁芯的制造装置，其特征在于，具备：

折弯加工部，对方向性电磁钢板单独进行折弯加工；以及

组装部，通过将上述折弯加工后的上述方向性电磁钢板层叠成层状并组装成卷绕形状，由此形成包括在长度方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分的卷绕形状的卷绕铁芯，

上述折弯加工部具有冲模以及冲头，并且在上述冲模以及上述冲头的外表面上分别形成有在沿着上述方向性电磁钢板的厚度方向的截面中具有规定曲率的圆弧部，将上述方向性电磁钢板的一侧载放在上述冲模上而约束，并且通过上述冲头的上述圆弧部对上述方向性电磁钢板的另一方的自由端侧的应弯曲的部位在其厚度方向上进行加压而使其沿着上述冲模的上述圆弧部折弯，由此形成所层叠的上述方向性电磁钢板中的任一张以上的至少一个上述弯曲部，

当将上述方向性电磁钢板的厚度设为T(mm)，将上述弯曲部的弯曲角度设为θ(°)，将上述冲模的上述圆弧部的曲率半径设为Rd(mm)，将上述冲头的上述圆弧部的曲率半径设为Rp(mm)时，满足以下(1)～(5)式的关系，

0.02≤T/(2Rd+T)≤0.15……(1)

0.5≤Rd≤3.0……(2)

0.15≤T≤0.30……(3)

2.5≤Rp/Rd≤10……(4)

10°≤θ≤90°……(5)。

5.根据权利要求4所述的卷绕铁芯的制造装置，其特征在于，

上述折弯加工部通过以30mm/分以上3000mm/分以下的加工速度来折弯上述方向性电磁钢板的应弯曲的上述部位，由此形成上述弯曲部。

6.根据权利要求4或5所述的卷绕铁芯的制造装置，其特征在于，

在沿着上述方向性电磁钢板的厚度方向的截面中，在上述冲模与上述冲头之间，在与上述冲头的按压方向正交的方向上在0.5T≤C≤1.5T的范围内设置有规定的间隙C(mm)。

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