JP2005019641A - 寸法精度に優れた積層コア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に且つ高い生産効率で精度良く生産することができる寸法精度に優れた積層コア及びその製造方法を提供する。
【解決手段】打ち抜き加工により得られた軟磁性鋼板を複数枚積層する工程と、該積層体を成型用治具で拘束することにより成型した状態で、該積層体の側面の一部に対して熱硬化型接着剤を塗布し、乾燥、焼付を行うことにより前記積層体を仮固定する工程と、仮固定された前記積層体に対して熱硬化型接着剤を含浸させる工程と、該工程を経た積層体を、離型材としてフッ素樹脂コ−ティング板を用いて、成型用治具で拘束することにより成型する工程と、該成型用治具で拘束された積層体に対して乾燥、焼付処理を施す工程からなる寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟磁性鋼板を用いた積層コアの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器などの鉄心となる薄鋼板の打ち抜き加工方法に関しては、例えば特許文献１に、２枚の帯状電気鉄板を重ね合わせ、両鉄板をかしめて一体化させた状態で同時に打抜き加工する方法が示されている。この方法は、鉄心を１枚づつ打抜く方法は非効率であることから、鉄心材となる電気鉄板を複数枚重ね合わせて同時に打ち抜くようにしたものである。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、薄鋼板のかしめ部で絶縁皮膜が破壊されるため、これにより得られる積層コアの磁気特性が劣化するという問題がある。また、板厚が０．２ｍｍ以下の薄い材料については、かしめ部の圧着強度が弱いために十分にかしめることができないという問題もある。
【０００４】
そこで、上記技術の課題を解決する積層コアの製造方法として、専用の離型剤（液）を離型材に塗布し、乾燥、焼付した後、接着剤を含浸させた積層コアの両端を前記離型材ではさみ、治具に固定し、整列し、乾燥させ接着固定させる積層コアの製造方法が用いられている（以下、従来技術と称す）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５５−１５６６２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、離型剤（液）の離型材への塗布及び乾燥、焼付処理の手間がかかり、さらに離型材の劣化があるため、高精度のコアを安定的に量産製造するには、繰り返し使用ができないという問題があった。また、コアに接着剤を含浸させた後、離型材でコアをはさみ、治具に入れ、コアの位置を整える際は、接着剤が含浸されているため、表面張力の影響で容易に端面をそろえることができず、寸法精度が出ない、また精度を出すために長時間を要するという問題があった。
【０００７】
したがって本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、しかも安価に且つ高い生産効率で精度良く生産することができる積層コアの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した従来技術の課題を解決すべく検討した結果、▲１▼離型材としてフッ素樹脂コ−ティング板を用い、さらに、離型材に対する積層体を含浸させる接着剤の最適の組み合わせとして熱硬化型接着剤、好ましくはアクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂からなる熱硬化型接着剤を用いること、▲２▼またはさらに打ち抜き加工後、接着剤を含浸する前に、複数枚積層させ、仮固定を行うこと、詳しくは、仮固定を行うにあたって治具による成型後、積層体の側面の一部に対して熱硬化型接着剤を塗布し、乾燥、焼付を行うことが、寸法精度の良い、良品質の積層コアが得るのに有効であることが判った。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下のとおりである。
【００１０】
［１］打ち抜き加工により得られた軟磁性鋼板を複数枚積層する工程と、該積層体を成型用治具で拘束することにより成型した状態で、該積層体の側面の一部に対して熱硬化型接着剤を塗布し、乾燥、焼付を行うことにより前記積層体を仮固定する工程と、仮固定された前記積層体に対して熱硬化型接着剤を含浸させる工程と、
該工程を経た積層体を、離型材としてフッ素樹脂コ−ティング板を用いて、成型用治具で拘束することにより成型する工程と、該成型用治具で拘束された積層体に対して乾燥、焼付処理を施す工程とを有することを特徴とする寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
【００１１】
［２］上記［１］において、熱硬化型接着剤としてアクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂からなる接着剤を用いることを特徴とする寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
【００１２】
［３］上記［１］または［２］において、前記熱硬化型接着剤を含浸させる工程を湿度８０％以下の雰囲気のもとで行うことを特徴とする寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
【００１３】
［４］上記［１］または［２］において、前記仮固定する工程と、前記熱硬化型接着剤を含浸させる工程を湿度８０％以下の雰囲気のもとで行うことを特徴とする寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
【００１４】
［５］上記［１］ないし［４］において、軟磁性鋼板をＳｉ含有量：２．５ｍａｓｓ％以上の高珪素鋼板とすることを特徴とする寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
【００１５】
［６］上記［１］ないし［５］において、軟磁性鋼板の板厚を０．２ｍｍ以下とすることを特徴とする寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
【００１６】
［７］上記［１］ないし［６］に記載の積層コアの製造方法により製造され、積層体の積層面と側面の直角度ｂ／ａが１／１００以下であることを特徴とする寸法精度に優れた積層コア。
ただし、ａ：積層体の積層方向の厚み
ｂ：積層体の側面と直角度ゲ−ジ垂直面の最大すきま
［８］上記［１］ないし［６］に記載の積層コアの製造方法により製造され、積層体の側面の平面度ｃ／ａが、１／２５０以下であることを特徴とする寸法精度に優れた積層コア。
ただし、ａ：積層体の積層方向の厚み
ｃ：積層体側面と水平面との最大すきま
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の積層コアの製造方法を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の積層コアの製造方法の工程を示す図である。以下の工程を図１に基づいて説明する。
【００１９】
本発明では、軟磁性鋼板を使用し、まず、軟磁性鋼板を所定の形状に打ち抜き加工する。生産性の観点から、鋼帯またはフ−プ状の軟磁性鋼板をプレス機を用いて連続打ち抜き加工することが望ましい。
【００２０】
まず、図１の工程Ａに示すように、打ち抜き加工により得られた軟磁性鋼板を複数枚積層させ、所定の積層枚数の積層体を形成する。該積層体を所定の成型用治具で拘束することにより成型した状態で、該積層体の側面の一部に対して熱硬化型接着剤を塗布し、乾燥、焼付を行うことにより前記積層体を仮固定する。積層体を成型用治具で拘束するにあたっては、まず積層体を整列させ、次いで端面を揃え、固定し、治具に積層体が接している極力全ての面において積層体をしめつけるように行う。ここで、成型用治具による成型は、積層体に接着剤が含浸されていないため、容易に整列固定作業が行え、精度の高い成型を行うことができる。また、成型した状態での接着剤の塗布は、図２に示すように積層体の側面の一部とする。この時、使用する接着剤の種類は熱硬化型接着剤とする。接着剤は乾燥、焼付工程までに硬化していることが好ましいが、必ずしも完全に硬化している必要はなく、ある程度の接着強度が得られるまで硬化していればよい。塗布量は、コアの大きさ、積み厚により適量を加減するが、仮固定時は、コア形状を維持できる極力最小限の接着剤の使用とするのが好ましい。乾燥、焼付温度は１００〜２００℃で、３０分以上、３時間以下が好ましい。このように、仮固定を行うことにより、後の成型用治具での成型工程で、接着剤含浸による表面張力により整列しづらくなる影響が受けにくくなり、寸法精度が向上する。また、仮固定に熱硬化型接着剤を使用することで、前面均一な接着強度が得られる。瞬間接着剤で仮固定工程を行う場合、この瞬間接着剤の部分のみ、熱硬化型接着剤を焼付る際、熱で強度がなくなり、コアとしての強度が落ちる場合がある。従って、仮固定を熱硬化型接着剤で実施することにより、仮固定を瞬間接着剤で行ったコアより、コア強度の良好な積層コアが得られる。
【００２１】
次いで、図１の工程Ｂに示すように、前記積層体に対して熱硬化型接着剤を含浸させる。この時、使用する接着剤は熱硬化型接着剤とする。特に、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂の熱硬化型接着剤とすることが好ましい。例えば、自動車用部品等で使用される場合は、零下から１５０℃程度までのヒートサイクルを受けながら使用されるため、温度変化に対する接着強度が必要であり、接着剤として、１液性のアクリル系接着剤やエポキシ系接着剤を使用することが好ましい。積層体を接着剤の中に含浸させる方法としては、▲１▼真空含浸する方法、▲２▼常圧（大気圧）でする方法等があるが、いずれを用いてもよい。ただし、積層体を接着剤の中に入れ、含浸するにあたっては、積層体と接着剤をトレー等に入れ、▲１▼真空含浸する方法では、積層体を接着剤の中に完全に浸漬させる必要がある。また、▲２▼常圧で含浸する方法では、積層体の下部５分の１から５分の４程度まで接着剤中に浸漬するものとする。積層体を全て覆うように接着剤に浸漬した場合、全ての側面から接着剤が浸透し、積層体の中心部分に空気が溜まり、コア強度に悪影響を及ぼし好ましくない。
【００２２】
次いで、含浸されている中から積層体を取りだし、余分な接着剤を積層体から落とした後、図１の工程Ｃに示すように、積層体を、離型材としてフッ素樹脂コ−ティング板を用いた成型用治具で拘束することにより成型治具にセットする。この時の離型材としては、フッ素樹脂コ−ティング板をそのまま使用する。成型用治具本体の材質は特に限定しないが、繰り返し使用が可能で所望の硬度、剛性を有する材料が望ましく、金属製の治具を使用することができる。フッ素樹脂コ−ティング板は、コア形状と同形状とすることが、治具にセットするとき整列が容易となり好ましい。また、離型材は、成型用治具が積層体と接触している全ての面において、積層体と成型用治具の間に挟み込むようにして使用することが好ましい。なお、フッ素樹脂コ−ティング板については何ら限定はしない。このように、本発明では、離型材としてフッ素樹脂コ−ティング板を用いるため、フッ素樹脂コーティングされていないプラスチック単体の離型材より剛性があり、寸法精度が向上する。また、鉄板等に離型剤（液）を塗布し、乾燥、焼付を行い使用していた離型材に比べ、手間がかからず、生産効率を挙げる事ができる。さらに、従来、離型材として使用されていた上記焼付型離型材やフッ素樹脂コーティングされていないプラスチック及びフィルムが複数回使用ができなかったのに対し、本発明の離型材では複数回使用でき、コアの精度を維持する上で非常に有効であると同時にコストの削減がはかれる。
【００２３】
離型材としてフッ素樹脂コ−ティング板を、含浸時の接着剤として、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂からなる熱硬化型接着剤と組み合わせて用いることにより、作業性の問題（例えば、離形効果が薄れる、治具に積層体がくっつき離れない等）は解消される。さらに、仮固定されているため、治具に積層体を入れ整列固定する際も容易に行え、作業時間の短縮がはかれる。
【００２４】
次いで、成型用治具で拘束された積層体に対して、乾燥、焼付処理をし、軟磁性鋼板間が完全接着された積層コアを得る。乾燥、焼付処理は、例えば電気炉、熱風乾燥炉、誘導加熱炉等を用いることができる。この時の乾燥、焼付処理は、通常１００〜２００℃で１０分以上行うことが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明においては、仮固定する工程と、接着剤を含浸させる工程を湿度８０％以下の雰囲気で行うことが好ましい。湿度が８０％超えになると、軟磁性鋼板の結露により、接着剤の含浸が阻害されてしまい、成型時の固定及びコア強度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００２６】
さらに、本発明では、打ち抜き加工後の軟磁性鋼板の組成に特に制限はなく、Ｓｉ含有量が２．５ｍａｓｓ％以上の高珪素鋼板や非晶質薄鋼板についても何ら問題なく使用することができる。
【００２７】
また、打ち抜き加工後の軟磁性鋼板の板厚にも特別な制限はないが、特にかしめが困難な０．２ｍｍ以下、とりわけ０．１５ｍｍ以下の板厚の軟磁性鋼板に適しており、本発明ではこのような極く薄い鋼板についても何ら問題なく使用できる。
【００２８】
このような本発明の製造方法により製造された積層コアは積層体の積層面と側面の直角度ｂ／ａが１／１００以下または積層体の側面平面度ｃ／ａが１／２５０以下であり、寸法精度に優れている。ここで、ａは積層体の積層方向の厚み、ｂは積層体の側面と直角度ゲ−ジ垂直面の最大すきま、ｃは積層体側面と水平面との最大すきまである。
【００２９】
【実施例１】
板厚０．１ｍｍ、材料幅５０ｍｍの６．５％けい素鋼板を用い、打ち抜き長さ（切断長さ）を２０ｍｍで打ち抜き加工し、前記打ち抜き加工により得られた６．５％けい素鋼板を積層厚さが５０ｍｍとなるように複数枚積層させ、積層体を成型用治具で拘束することにより成型した状態で、積層体の側面の一部に対して熱硬化型接着剤を塗布し、乾燥、焼付を行うことにより 前記積層体を仮固定した。次いで、仮固定された前記積層体を治具から取り外し、熱硬化型接着剤を含浸させた後、積層体を、離型材としてフッ素樹脂コ−ティングした鋼板を用いて、成型用治具で拘束することにより成型し、成型用治具で拘束された積層体に対して乾燥、焼付処理を行い、積層コアを製造した。比較例として、仮固定せず、熱硬化型接着剤を真空含浸し、熱硬化型接着剤を乾燥、焼付する治具にセットし、乾燥、焼付た。この時の各工程の条件を下記に示す。
仮固定工程における接着剤 アクリル系樹脂からなる熱硬化型接着剤
仮固定工程における乾燥、焼付条件 １２０℃×２時間
含浸時の接着剤 アクリル系樹脂からなる熱硬化型接着剤
含浸方法、条件 真空含浸、１００ｍｍＨｇ以下で、２０分保持
離型材 板厚０．３ｍｍの鋼板の両面に片側１５μｍずつフッ素樹脂コ−ティングされた市販の樹脂被覆鋼板
乾燥、焼付条件 １２０℃×２時間
上記により得られたそれぞれのサイズの積層コアを２０個製造し、図３に示すように、積層体の積層面と側面の直角度と積層体の側面の平面度を調べた。離型材の劣化により、治具に接着剤が付着残留すると直角度精度が出なくなる。この直角度の評価では、全供試材の直角度が基準（積層厚上部での直角度ゲージとのすきま（積層体の側面と直角度ゲ−ジ垂直面の最大すきま）ｂと積層体の積み厚（積層体の積層方向の厚み）ａの比ｂ／ａを直角度と定義し、ｂ／ａが１００分の１以下を良品の基準とする）を満足したものを“○”、全供試材のうち１個でも寸法精度の上記基準を満足しなかったものを“×”とした。また、治具に積層コアをバラのまま整列させると、コアに含浸された熱硬化型接着剤の表面張力により、整列面に凹凸ができやすい。この凹凸は、積層体側面の平面度不良となり、リアクトル部品の場合では、性能を劣化させる。この平面度の評価では、全供試材の平面度が基準（積層体側面のすきま測定定盤上での最大すきまｃと積層体の積み厚（積層体の積層方向の厚み）ａの比ｃ／ａを平面度と定義し、ｃ／ａが２５０分の１以下を良品の基準とする）を満足したものを“○”、全供試材のうち１個でもこの基準を満足しなかったものを“×”とした。得られた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１によれば、瞬間接着剤を用いて仮固定を行った本発明例では、直角度、平面度のいずれも優れていることがわかる。一方、仮固定なしの比較例では、平面度が劣っている。
【００３２】
【発明の効果】
以上、発明によれば、安価に且つ高い生産効率で精度良く、積層コアを生産することができる。さらに、本発明は板厚が０．２ｍｍ以下の薄い材料に対して非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層コアの製造方法の工程を示す図である。
【図２】仮固定工程において、積層体の接着剤塗布部分を示す図である。
【図３】積層体の積層面と側面の直角度と積層体の側面の平面度を示す図である。

Claims (8)

1. 打ち抜き加工により得られた軟磁性鋼板を複数枚積層する工程と、
   該積層体を成型用治具で拘束することにより成型した状態で、該積層体の側面の一部に対して熱硬化型接着剤を塗布し、乾燥、焼付を行うことにより前記積層体を仮固定する工程と、
   仮固定された前記積層体に対して熱硬化型接着剤を含浸させる工程と、
   該工程を経た積層体を、離型材としてフッ素樹脂コ−ティング板を用いて、成型用治具で拘束することにより成型する工程と、
   該成型用治具で拘束された積層体に対して乾燥、焼付処理を施す工程
   とを有することを特徴とする寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
2. 熱硬化型接着剤としてアクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂からなる接着剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
3. 前記熱硬化型接着剤を含浸させる工程を湿度８０％以下の雰囲気のもとで行うことを特徴とする請求項１または２に記載の寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
4. 前記仮固定する工程と、前記熱硬化型接着剤を含浸させる工程を湿度８０％以下の雰囲気のもとで行うことを特徴とする請求項１または２に記載の寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
5. 軟磁性鋼板をＳｉ含有量：２．５ｍａｓｓ％以上の高珪素鋼板とすることを特徴とする請求項１ないし４に記載の寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
6. 軟磁性鋼板の板厚を０．２ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし５に記載の寸法精度に優れた積層コアの製造方法。
7. 請求項１ないし６に記載の積層コアの製造方法により製造され、積層体の積層面と側面の直角度ｂ／ａが１／１００以下であることを特徴とする寸法精度に優れた積層コア。
   ただし、ａ：積層体の積層方向の厚み
   ｂ：積層体の側面と直角度ゲ−ジ垂直面の最大すきま
8. 請求項１ないし６に記載の積層コアの製造方法により製造され、積層体の側面の平面度ｃ／ａが、１／２５０以下であることを特徴とする寸法精度に優れた積層コア。
   ただし、ａ：積層体の積層方向の厚み
   ｃ：積層体側面と水平面との最大すきま

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