JP2005332976A - 積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形機で打ち抜きを施した際に生じる加工歪を防止し、結晶粒径の成長を促すためには焼鈍を施すのが有効であるが、そのためには、７００℃を越えても締結力を失わない接着剤が必要であった。従来の接着工法をもちいて作製した積層体は、磁気特性向上策として有機系接着剤で構成されていることから耐熱温度が低いという課題があった。
【解決手段】アルミナまたはシリカを主成分とする無機系接着剤を、積層する電磁鋼板の層間に塗布もしくは電磁鋼板の打ち抜き側面に塗布し、加熱硬化により締結させ、その後、焼鈍を施すことにより、層間短絡を防止し、熱にも耐えて崩壊することのない積層体を形成させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数枚の単板を積層してモータやトランスなどに用いられる積層体を製造する積層鉄心の製造方法に関する。

従来の積層鉄心の製造方法について説明する。

従来、モータやトランスなどに用いられる積層鉄心は、多くが薄板電磁鋼板を用い、打ち抜きプレス成形機によって所定の単板形状に打ち抜きを行うとともに、打ち抜いた所定形状の単板を金型ダイ内で積み重ねて積層体とするために、積み重なり合う単板をダボかしめなどにより一体化させる工法や、金型ダイ内で積層体の打ち抜き断面部分をレーザなどの溶接機を用いて溶着一体化させる工法などが一般的に知られている。

また、他方では、電磁鋼板表面に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が半硬化の状態で塗布された電磁鋼板を用いた積層鉄心の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これは、従来の絶縁皮膜が形成された電磁鋼板を用いた積層鉄心の製造方法と同じように、打ち抜きプレス機によって所定単板形状に打ち抜き、打ち抜いた所定形状の単板を積み重ねて積層体とするために、ヒータ内蔵の熱板を備えたプレス機で加圧加熱して接着固化させたり、加圧した状態で誘導加熱を用いて積層体を発熱させて接着固化させたりする方法である。

また、熱可塑性樹脂が塗布された電磁鋼板を積層状態にしてプレス加工金型のダイ内でレーザ溶接による熱で単板間の接着剤を溶融させて積層体とする製造方法が知られている（例えば特許文献２参照。）。

また、従来の絶縁皮膜が形成された電磁鋼板を積層状態にしてプレス加工金型のダイ内で低粘度の接着剤を積層体の側端面に塗布して、毛管現象を利用して浸透させる製造方法などがある。

何れの工法においても、積層鉄心を形成するために、積み重なり合う単板をダボかしめなどにより一体化させる工法や、金型ダイ内で積層体の打ち抜き断面部分をレーザなどの溶接機を用いて溶着一体化させる工法であるために、積層鉄心間がそれら締結部によって短絡し、渦電流損失を生じることのないよう、層間短絡を伴わない有機系接着剤による締結が行われている。
特開平６−６９６０号公報 特開２００１−１６８３４号公報

積層体の磁気特性を向上させる手段としては次の二つの方法が考えられる。

一つは接着工法による積層体形成で、その目的は層間短絡を無くし渦電流損失を低減して磁気特性を向上させることである。接着工法は一般的に電磁鋼板表面に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が半硬化の状態で塗布された有機系接着剤を形成した電磁鋼板を用いているが、この場合、積層体の耐熱温度は接着剤の種類によって決定される。

もう一つの方法として、磁性焼鈍がある。磁性焼鈍は７００℃を越える温度に積層体を
加熱して電磁鋼板内部の結晶粒の成長を促す方法である。この方法によりプレス加工時に打ち抜き面近傍に生じた歪みを受けた結晶粒の回復を行うこともできる。これらの処理を施すためには従来の工法である有機系接着剤による締結方法では、焼鈍温度に耐えることができずに積層体が崩壊してしまう。

このように層間短絡による磁気特性の低下や打ち抜き歪みになどによる磁気特性の低下は、現在の接着工法においては解決することができなかった。

上記課題を解決するために、本発明は少なくとも２枚以上の電磁鋼板を積層し積層体を構成する方法として、アルミナまたはシリカを主成分とする無機系接着剤を、積層する電磁鋼板の層間もしくは打ち抜き側面に塗布し、これを加熱硬化させ積層体を締結することを特徴とする。

また、本発明は熱硬化性もしくは熱可塑性の有機系接着層を鋼板の片面もしくは両面に形成させた電磁鋼板をプレス成形機により型取りし、鋼板面を接合させた状態で加圧加熱により熱硬化させて積層体を形成し、その後、前記積層体側面の少なくとも１箇所に無機系接着剤を軸方向に連続的または積層間にまたがるように間欠塗布し、これを加熱硬化させることにより積層体を締結することを特徴とする。

また、本発明は熱硬化性もしくは熱可塑性の有機系接着層を鋼板の片面もしくは両面に形成させた電磁鋼板をプレス成形機により型取りし、前記電磁鋼板の少なくとも１箇所に貫通孔を設け、鋼板面を接合させて積層体を形成する。この際、前述の貫通孔が積層方向に繋がり、一連の貫通孔となるよう構成した後、有機系接着剤を加圧加熱により熱硬化させて積層体を形成する。その後、前述の貫通孔に無機系接着剤を充填させ、熱硬化によりこれを加熱硬化させることを特徴とする。

さらに、上記の方法で加熱硬化し締結した積層体について、電磁鋼板をプレス成形機によって打ち抜いた際に生じた歪みを受けた結晶粒の回復もしくは結晶粒の成長を促すために磁性焼鈍を施し、これにより磁気特性を良化させることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも２枚以上で構成される電磁鋼板を積層して積層体を構成する際に、アルミナやシリカを主成分とする耐熱性無機系接着剤を用いるため、コアシート同士がかしめや溶接による層間の電気的短絡を生じることがない。

また、磁性焼鈍や歪み取り焼鈍を施した際にコアが崩壊することもなく、高い磁気特性を有する積層鉄心を形成することができる。

また、前述の方法で構成された積層体に磁性焼鈍を施すことにより、電磁鋼板をプレス成形機によって打ち抜いた際に生じる歪みを受けた結晶粒の回復もしくは結晶粒の成長を促し、これにより磁気特性を良化させることができる。

少なくとも２枚以上の電磁鋼板を積層し積層体を構成する方法として、アルミナまたはシリカを主成分とする無機系接着剤を、積層する電磁鋼板の層間もしくは打ち抜き側面に塗布し、これを加熱硬化させ積層体を締結する。

また、熱硬化性もしくは熱可塑性の有機系接着層を鋼板の片面もしくは両面に形成させた電磁鋼板をプレス成形機により型取りし、鋼板面を接合させた状態で加圧加熱により熱
硬化させて積層体を形成し、その後、前記積層体側面の少なくとも１箇所に無機系接着剤を軸方向に連続的または積層間にまたがるように間欠塗布し、これを加熱硬化させることにより積層体を締結する。

また、熱硬化性もしくは熱可塑性の有機系接着層を鋼板の片面もしくは両面に形成させた電磁鋼板をプレス成形機により型取りし、前記電磁鋼板の少なくとも１箇所に貫通孔を設け、鋼板面を接合させて積層体を形成する。この際、前記貫通孔が積層方向に繋がり、一連の貫通孔となるよう構成した後、有機系接着剤を加圧加熱により熱硬化させて積層体を形成する。その後、前述の積層体の貫通孔に無機系接着剤を充填させ、熱硬化によりこれを加熱硬化させる。

さらに、電磁鋼板をプレス成形機によって打ち抜いた際に生じた歪みを受けた結晶粒の回復もしくは結晶粒の成長を促すために磁性焼鈍を施し、磁気特性を良化させる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１に本発明の一実施例を示す。なお以下に示す内容は一例であり、これに限定されるものではない。

０．３５ｍｍの電磁鋼板をプレス成形機により型取りをしたコアシート１を軸方向に積み重ねて積層体２を形成する際に、コアシートを締結する方法としてアルミナやシリカなどを主成分とする耐熱無機系接着剤３（スリーボンド社製のスリーボンド３７３２）を用いる。耐熱無機系接着剤３をコアシートとコアシートの間に塗布もしくは滴下して積層体を形成し、治具を用いてクランプしたのち、オーブンを用いて１２０〜２００℃の温度範囲で１〜２時間熱硬化させる。

このようにして形成された積層体２は、熱硬化した耐熱無機系接着剤３によってコアシート同士の層間が締結されているため、コアシート同士がかしめや溶接による層間の電気的短絡を生じることがない。

本発明の一実施例を示す。なお以下に示す内容は一例であり、これに限定されるものではない。

電磁鋼板はプレス成形機による加工性を重視する場合、仕上げの焼鈍を施さない結晶粒径の小さなグレードがあり、これらを使用する場合はプレス成形機による型取りの後、例えば７５０℃で２時間程度の磁性焼鈍を施すことで、結晶粒径の成長を促して磁気特性を向上することができる。また一方では、電磁鋼板をプレス成形機により型取りをすると、打ち抜き部分近傍は加工歪を受ける。この状態では加工歪を受けた部分の結晶粒が磁気抵抗となり、積層体としての磁気特性を低下させる。そこで、歪みを受けた部分を元の状態に近づける手段として歪み取り焼鈍が良く知られている。

歪み取り焼鈍は、例えば７５０℃で２時間程度加工歪を受けた積層体を加熱保持することで、塑性変形を受けた結晶粒が成長し歪みを受ける前の状態までほぼ回復する。

例えば、０．３５ｍｍの電磁鋼板をプレス成形機により型取りをしたコアシート１を軸方向に積み重ねて積層体２を形成する際に、コアシートを締結する方法としてアルミナやシリカなどを主成分とする耐熱無機系接着剤３を用い、耐熱無機系接着剤３の塗布位置を、コアシートとコアシートの間に塗布若しくは滴下して積層体を形成する。その後、治具
を用いてクランプして、オーブンを用いて１２０〜２００℃の温度範囲で１〜２時間熱硬化させて作製した積層鉄心を、焼鈍炉の中で７５０℃で２時間加熱保持する。

このように焼鈍処理を施すことで、コアシート同士はかしめや溶接による層間の電気的短絡を生じることが無く、かつ積層鉄心の磁気特性の向上を図ることができる。

図２に本発明の一実施例を示す。なお以下に示す内容は一例であり、これに限定されるものではない。

電磁鋼板表面に熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の有機系接着剤を形成した接着鋼板４をプレス成形機により型取りをし、型取りをしたコアシートの接着層が互いに密着するように治具をもちいてクランプする。その後、オーブンや誘導加熱によって熱硬化温度以上例えば１５０〜２００℃の温度に加熱して樹脂を硬化させて、積層体を形成させる。このようにして作製した積層体の側面に耐熱無機系接着剤３を軸方向に積層間にまたがる様な間欠塗布、若しくは滴下して、オーブンを用いて１２０〜２００℃の温度範囲で１〜２時間熱硬化させ、コアシート間の締結が有機系接着剤と耐熱無機系接着剤の両方で締結された積層体を得る。ここで有機系接着剤による締結を用いる理由としては、耐熱無機系接着剤を塗布量を抑制するために積層体側面に間欠塗布をした場合、その接着強度だけでは積層体の剛性を十分に得ることができず、ハンドリングによって崩壊する可能性があり、より作業性を向上させるためにはこの方法を用いるのが有効であるためである。このようにして作製した積層鉄心を、焼鈍炉の中で７５０℃で２時間加熱保持する。７５０℃の温度で焼鈍すると有機系接着剤は炭化してその接着性能を失うが、耐熱無機系接着剤の接着力がより強固となり積層体を崩壊させることなくその形を維持する。

このように焼鈍処理を施すことで、コアシート同士の層間が耐熱無機系接着剤で締結され、コアシート同士がかしめや溶接による層間の電気的短絡を生じることが無く、かつ積層鉄心の磁気特性の向上を図ることができる。

図３に本発明の一実施例を示す。なお以下に示す内容は一例であり、これに限定されるものではない。

電磁鋼板表面に熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の有機系接着剤を形成した接着鋼板をプレス成形機により型取りをし、その時に同時に型取りをするコアシート５に少なくとも１箇所の丸または多角形の貫通孔６を設ける。その後、このコアシート５の接着層が互いに密着するように治具を用いてクランプする。その際コアシートに設けた貫通孔６が軸方向に連結するように積層させる。その後、オーブンや誘導加熱によって熱硬化温度以上例えば１５０〜２００℃の温度に加熱して樹脂を硬化させて、コアブロックを形成させる。この様にして作製した積層体７の前述連結した貫通孔６にアルミナやシリカなどを主成分とする耐熱無機系接着剤３を用いて充填させ、オーブンを用いて１２０〜２００℃の温度範囲で１〜２時間熱硬化させる。こうして作製した積層鉄心を、焼鈍炉の中で７５０℃で２時間加熱保持する。

このように焼鈍処理を施すことで、コアシート同士の層間が耐熱無機系接着剤で締結され、コアシート同士がかしめや溶接による層間の電気的短絡を生じることが無く、かつ積層鉄心の磁気特性の向上を図ることができる。

本発明にかかる積層体の製造方法は、積層されるコアシート層間の電気的短絡を生じる
ことがなく、磁性焼鈍や歪み取り焼鈍を施した際にコアが崩壊することもなく、さらに高い磁気特性を有する積層鉄心を形成することができるため、モータやトランス等に有用である。

本発明の実施例１における積層体の図 本発明の実施例３における積層体の図 本発明の実施例４における積層体の図

符号の説明

１ コアシート
２ 積層体
３ 耐熱無機系接着剤
４ 接着鋼板
５ 貫通孔を設けたコアシート
６ 貫通孔

Claims (4)

1. 少なくとも２枚以上の電磁鋼板を積層し積層体を構成する方法として、アルミナまたはシリカを主成分とする無機系接着剤を、積層する電磁鋼板の層間に塗布して、加熱硬化により無機系接着剤を硬化させて締結させることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 熱硬化性もしくは熱可塑性の有機系接着層を鋼板の片面もしくは両面に形成させた電磁鋼板をプレス成形機により型取りし、鋼板面を接合させた状態で加圧加熱により熱硬化させて積層体を形成し、その後前述の積層体側面の少なくとも１箇所に無機系接着剤を軸方向に連続的または積層間にまたがるように間欠塗布して、加熱硬化により無機系接着剤を硬化させて締結することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
3. 熱硬化性もしくは熱可塑性の有機系接着層を鋼板の片面もしくは両面に形成させた電磁鋼板をプレス成形機により型取りし、前述の型取りをする電磁鋼板の少なくとも１箇所に貫通孔を設け、鋼板面を接合させて積層体を形成させる時に、前述貫通孔が積層方向に繋がり、一連の貫通孔となるよう構成した後、有機系接着剤を加圧加熱により熱硬化させて積層体を形成し、その後前述の貫通孔に無機系接着剤を充填して、熱硬化により無機系接着剤を加熱硬化させることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
4. 電磁鋼板をプレス成形機によって打ち抜いた際に生じた、歪みを受けた結晶粒の回復もしくは成長を促すために磁性焼鈍を施すことによって磁気特性を良化させることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれかに記載の積層鉄心の製造方法。