JP2020192583A - Method for manufacturing laminate member, laminate member, laminate and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、積層部材の製造方法、積層部材、積層体、およびモータに関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a laminated member, a laminated member, a laminated body, and a motor.
モータに使用される磁心材料、特にステータコア（固定子）に使用される軟磁性材料は、高性能であることが求められる。軟磁性材料に求められる性能としては、例えば、鉄損（損失）が低いこと、飽和磁束密度が高いこと、透磁率が高いこと、低保磁力であること等が挙げられる。モータの磁心材料、特にステータコアの材料としては、鉄損が極めて低い特性を示す軟磁性材料が求められている。 The magnetic core material used for the motor, particularly the soft magnetic material used for the stator core (stator), is required to have high performance. The performance required for the soft magnetic material includes, for example, low iron loss (loss), high saturation magnetic flux density, high magnetic permeability, and low coercive force. As a magnetic core material of a motor, particularly a material of a stator core, a soft magnetic material exhibiting characteristics having extremely low iron loss is required.
従来、低鉄損で良好な軟磁性材料としては、電磁鋼板が知られている。電磁鋼板は、様々なモータのステータコアの材料として使用されている。 Conventionally, an electromagnetic steel sheet is known as a soft magnetic material having a low iron loss and a good quality. Electrical steel sheets are used as materials for stator cores of various motors.
また、さらなる高性能化を実現できる材料として、軟磁性合金薄帯の一例であるアモルファス合金薄帯が知られている。アモルファス合金薄帯は、電磁鋼板よりも優れた軟磁性特性を有する。アモルファス合金薄帯を加工して形成されたステータコアを用いることにより、より低損失なモータを実現することが可能である。 Further, as a material capable of further improving the performance, an amorphous alloy strip, which is an example of a soft magnetic alloy strip, is known. Amorphous alloy strips have better soft magnetic properties than electrical steel sheets. By using a stator core formed by processing an amorphous alloy strip, it is possible to realize a motor with lower loss.
一般的に、電磁鋼板を用いたステータコアは、モータの特性（例えば、鉄損、トルク性能等）を向上させるために、プレス打ち抜き加工によって製造される。従って、電磁鋼板の代わりにアモルファス合金薄帯を用いる場合でも、プレス打ち抜き加工によってステータコアを製造できることが好ましい。 Generally, a stator core using an electromagnetic steel plate is manufactured by press punching in order to improve motor characteristics (for example, iron loss, torque performance, etc.). Therefore, even when an amorphous alloy strip is used instead of the electrical steel sheet, it is preferable that the stator core can be manufactured by press punching.
例えば、特許文献１には、複数のアモルファス合金薄帯と、電磁鋼板とを重ね合わせ、各層間を接着した上で加工することによって、板厚が極めて薄いアモルファス合金薄帯の生産性を向上させる旨が開示されている。
For example, in
また、特許文献２には、複数のアモルファス合金薄帯と、電磁鋼板とを重ね合わせてカシメ締結することによって、生産性を向上させる旨が開示されている。
Further,
しかしながら、特許文献１、２に開示されている複数のアモルファス合金薄帯と電磁鋼板とを重ね合わせた積層体では、複数のアモルファス合金薄帯のみが積層されて成る積層体に比べて、アモルファス合金薄帯の割合が低くなってしまう。よって、より優れた軟磁性特性を得るためには、複数のアモルファス合金薄帯のみが積層されて成る積層体を用いることが好ましい。
However, in the laminate in which the plurality of amorphous alloy strips and the electromagnetic steel plate disclosed in
しかしながら、アモルファス合金薄帯は、電磁鋼板と比べて、板厚が薄く、硬いという特徴があるため、複数のアモルファス合金薄帯のみが積層されて成る積層体に対してプレス打ち抜き加工を行う場合、以下の課題がある。 However, the amorphous alloy strips are characterized in that they are thinner and harder than the electromagnetic steel sheets. Therefore, when press punching is performed on a laminate in which only a plurality of amorphous alloy strips are laminated. There are the following issues.
プレス打ち抜き加工に必要な圧力（以下、打ち抜き荷重という）は、打ち抜き対象となるアモルファス合金薄帯の積層数に比例する。よって、生産性を高めるために積層数を増やすと、極めて高い打ち抜き荷重が工具の刃先にかかる。その結果、工具が摩耗してしまう。 The pressure required for press punching (hereinafter referred to as punching load) is proportional to the number of layers of amorphous alloy strips to be punched. Therefore, if the number of layers is increased in order to increase productivity, an extremely high punching load is applied to the cutting edge of the tool. As a result, the tool wears.
本開示の一態様の目的は、生産性を向上させるとともに、工具の摩耗を抑制することができる積層部材の製造方法、積層部材、積層体、およびモータを提供することである。 An object of one aspect of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a laminated member, a laminated member, a laminated body, and a motor capable of improving productivity and suppressing wear of a tool.
本開示の一態様に係る積層部材の製造方法は、複数の軟磁性合金薄帯が積層された積層部材を製造する積層部材の製造方法であって、熱処理が施された第１の軟磁性合金薄帯を複数含み、かつ、熱処理が施されていない第２の軟磁性合金薄帯を少なくとも１つ含む多層化薄帯層を形成し、前記多層化薄帯層に対してプレス打ち抜き加工を行うことにより積層部材を製造する。 The method for manufacturing a laminated member according to one aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a laminated member in which a plurality of soft magnetic alloy strips are laminated, and is a first soft magnetic alloy that has been heat-treated. A multi-layered thin band layer containing a plurality of thin bands and containing at least one second soft magnetic alloy thin band that has not been heat-treated is formed, and the multi-layered thin band layer is press-punched. By doing so, a laminated member is manufactured.
本開示の一態様に係る積層部材は、複数の軟磁性合金薄帯が積層された積層部材であって、前記複数の軟磁性合金薄帯は、熱処理が施された第１の軟磁性合金薄帯を複数含み、かつ、熱処理が施されていない第２の軟磁性合金薄帯を少なくとも１つ含む。 The laminated member according to one aspect of the present disclosure is a laminated member in which a plurality of soft magnetic alloy strips are laminated, and the plurality of soft magnetic alloy strips are the first soft magnetic alloy thin strips that have been heat-treated. It contains at least one second soft magnetic alloy thin band that contains a plurality of bands and has not been heat-treated.
本開示の一態様に係る積層体は、本開示の一態様に係る積層部材が複数積層されて成る。 The laminated body according to one aspect of the present disclosure is formed by laminating a plurality of laminated members according to one aspect of the present disclosure.
本開示の一態様に係るモータは、本開示の一態様に係る積層体をステータコアとして用いている。 The motor according to one aspect of the present disclosure uses the laminate according to one aspect of the present disclosure as the stator core.
本開示によれば、生産性を向上させるとともに、工具の摩耗を抑制することができる。 According to the present disclosure, it is possible to improve productivity and suppress tool wear.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The components common to each figure are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted as appropriate.
（実施の形態１）
本開示の実施の形態１について説明する。
(Embodiment 1)
The first embodiment of the present disclosure will be described.
＜製造方法＞
本実施の形態に係る積層部材の製造方法について、図１Ａ、図１Ｂを用いて説明する。
<Manufacturing method>
A method for manufacturing a laminated member according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
図１Ａは、本実施の形態に係る加工装置２０および多層化薄帯層３の断面図である。図１Ｂは、加工装置２０により多層化薄帯層３から製造された積層部材５の断面図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view of the
図１Ａに示す加工装置２０は、非加工材料である多層化薄帯層３に対してプレス打ち抜き加工を行う装置である。
The
図１Ａに示すように、加工装置２０は、プレス打ち抜きを行う加工工具であるパンチ１１、ダイ１２、多層化薄帯層３を固定するストリッパー１３を有する。パンチ１１とダイ１２との間には、所定のクリアランス１４が設けられている。パンチ１１およびダイ１２は、例えば、超硬合金で製造された超硬工具である。
As shown in FIG. 1A, the
図１Ａに示すように、多層化薄帯層３は、未熱処理アモルファス合金薄帯層１と、熱処理後アモルファス合金薄帯層２とを含む。
As shown in FIG. 1A, the multi-layered
未熱処理アモルファス合金薄帯層１は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａと、未熱処理アモルファス合金薄帯１ｂとを含む。未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂは、熱処理が施されていないアモルファス合金薄帯である。アモルファス合金薄帯は、軟磁性合金薄帯の一例である。
The unheat-treated amorphous
熱処理後アモルファス合金薄帯層２は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａと未熱処理アモルファス合金薄帯１ｂとの間に設けられる。換言すれば、熱処理後アモルファス合金薄帯層２は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａと未熱処理アモルファス合金薄帯１ｂにより挟持されている。図１Ａの例では、熱処理後アモルファス合金薄帯層２は、積層された熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄを含む。熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄは、熱処理が施されたアモルファス合金薄帯である。
The heat-treated amorphous
図１Ａに示すように、多層化薄帯層３は、下から順に、１枚の未熱処理アモルファス合金薄帯１ｂ、熱処理後アモルファス合金薄帯２ｄ、熱処理後アモルファス合金薄帯２ｃ、熱処理後アモルファス合金薄帯２ｂ、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ、１枚の未熱処理アモルファス合金薄帯１ａが積層された構成である。
As shown in FIG. 1A, the
なお、本実施の形態では、図１Ａに示したように未熱処理アモルファス合金薄帯層１が未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂを１枚ずつ含む場合を例に挙げて説明するが、未熱処理アモルファス合金薄帯層１は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂを複数枚含んでもよい。なお、プレス打ち抜き加工時の打ち抜き荷重を最も低減させるためには、未熱処理アモルファス合金薄帯を１枚とすることが好ましい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the case where the unheat-treated amorphous alloy
また、本実施の形態では、図１Ａに示したように熱処理後アモルファス合金薄帯層２が４枚の熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄを含む場合を例に挙げて説明するが、熱処理後アモルファス合金薄帯の数は、１枚以上であればよい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1A, a case where the heat-treated amorphous
また、多層化薄帯層３において、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂおよび熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄは、互いに接着されていてもよいし、接着されていなくてもよい。
Further, in the
上述した多層化薄帯層３を、加工装置２０によりプレス打ち抜き加工することにより、図１Ｂに示す積層部材５を得ることができる。積層部材５は、多層化薄帯層３と同様に、未熱処理アモルファス合金薄帯層１および熱処理後アモルファス合金薄帯層２を有する。
The laminated member 5 shown in FIG. 1B can be obtained by press punching the above-mentioned multilayer
ここで、アモルファス合金薄帯および電磁鋼板について説明する。 Here, the amorphous alloy strip and the electromagnetic steel sheet will be described.
Ｆｅ（鉄）を主成分とする電磁鋼板は、Ｓｉ（ケイ素）が添加剤として加えられ、圧延によって製造される。そのため、製造された電磁鋼板の板厚は０．２５ｍｍ〜０．３５ｍｍとなる。さらに板厚を薄くするためには圧延を繰り返す必要があり、生産性が極端に低下する。また、圧延を繰り返したとしても、現実的に製造可能な板厚は、０．１０ｍｍ程度が限界である。 An electromagnetic steel sheet containing Fe (iron) as a main component is manufactured by rolling with Si (silicon) added as an additive. Therefore, the thickness of the manufactured electromagnetic steel sheet is 0.25 mm to 0.35 mm. Further, in order to reduce the plate thickness, it is necessary to repeat rolling, and the productivity is extremely lowered. Further, even if rolling is repeated, the practically manufacturable plate thickness is limited to about 0.10 mm.
これに対し、同じくＦｅ（鉄）を主成分とするアモルファス合金薄帯は、例えばＳｉ（ケイ素）およびＢ（ホウ素）が添加剤として加えられ、単ロール急冷法によって製造（鋳造といってもよい）される。良好なアモルファス（非結晶質）を実現するためには、極めて高い冷却速度が必要である。そして、高い冷却速度を実現するためには、板厚を０．０４ｍｍ以下とすることが必要とされる。 On the other hand, the amorphous alloy strip having Fe (iron) as a main component is manufactured (casting) by a single roll quenching method, for example, Si (silicon) and B (boron) are added as additives. ). An extremely high cooling rate is required to achieve good amorphous (non-crystalline). Then, in order to realize a high cooling rate, it is necessary to make the plate thickness 0.04 mm or less.
図１Ａに示した熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄは、アモルファス合金薄帯に対して所定の時間の間、所定の温度を加える熱処理を行うことによって得られる。よって、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄそれぞれの板厚は、熱処理前のアモルファス合金薄帯の板厚と同じである。 The heat-treated amorphous alloy strips 2a to 2d shown in FIG. 1A are obtained by performing a heat treatment on the amorphous alloy strips by applying a predetermined temperature for a predetermined time. Therefore, the thickness of each of the amorphous alloy strips 2a to 2d after the heat treatment is the same as the thickness of the amorphous alloy strips before the heat treatment.
従って、１枚あたりの板厚が同じである電磁鋼板とアモルファス合金薄帯とを重ね合わせた多層化薄帯層を得ることは困難である。 Therefore, it is difficult to obtain a multi-layered thin band layer in which an electromagnetic steel sheet having the same thickness per sheet and an amorphous alloy thin band are superposed.
図１Ａに示した未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂおよび熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄは、同一の組成の材料を用いて同一の製造条件で製造されたものである。よって、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂおよび熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄそれぞれにおける板厚の差は、製造時のバラツキによって生じる差はあるものの、２０％以下に抑えられている。従って、板厚がほぼ揃ったアモルファス合金薄帯で構成される多層化薄帯層３を得ることができる。
The unheat-treated amorphous alloy strips 1a and 1b and the heat-treated amorphous alloy strips 2a to 2d shown in FIG. 1A are manufactured using materials having the same composition under the same production conditions. Therefore, the difference in plate thickness between the unheat-treated amorphous alloy strips 1a and 1b and the heat-treated amorphous alloy strips 2a to 2d is suppressed to 20% or less, although there is a difference caused by the variation during manufacturing. Therefore, it is possible to obtain a multi-layered
なお、各アモルファス合金薄帯における板厚の差が２０％以下であれば、異なる組成の材料を用いて異なる製造条件で製造されたアモルファス合金薄帯により、多層化薄帯層３を構成してもよい。
If the difference in plate thickness between the amorphous alloy strips is 20% or less, the
アモルファス合金薄帯は、未熱処理の状態であっても、電磁鋼板よりも良好な軟磁性特性を示す。さらに、アモルファス合金薄帯は、適切な熱処理が施されることによって、未熱処理の状態よりも良好な軟磁性特性を示す。これは、アモルファス合金薄帯が単ロール急冷法によって製造されるときに、アモルファス合金薄帯はその内部に応力を蓄えた状態のまま冷却され、その応力が熱処理によって解放されるためであると考えられている。 Amorphous alloy strips exhibit better soft magnetic properties than electrical steel sheets, even in the unheated state. Further, the amorphous alloy strip exhibits better soft magnetic properties than the unheated state when appropriately heat-treated. It is considered that this is because when the amorphous alloy strip is manufactured by the single roll quenching method, the amorphous alloy strip is cooled with the stress stored inside, and the stress is released by the heat treatment. Has been done.
また、熱処理が施されていないアモルファス合金薄帯は、超硬工具（例えば、パンチ１１およびダイ１２）に匹敵するほどの硬度を有するという特徴がある。よって、プレス打ち抜き加工が施される多層化薄帯層３に含まれる未熱処理アモルファス合金薄帯の数は少ない方が、打ち抜き荷重を抑えることができる。その結果、工具の摩耗を抑制でき、工具を長寿命化させることができる。
Further, the amorphous alloy strip that has not been heat-treated is characterized in that it has a hardness comparable to that of a cemented carbide tool (for example, punch 11 and die 12). Therefore, the punching load can be suppressed when the number of unheat-treated amorphous alloy strips contained in the
本実施の形態では、図１Ａに示したように、多層化薄帯層３の全総数が６層であり、そのうち未熱処理アモルファス合金薄帯層１は２層（未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂ）である。よって、多層化薄帯層３の全総数に対して未熱処理アモルファス合金薄帯層１の層数が少ないため、打ち抜き荷重を低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the total number of the multilayer thin band layers 3 is 6, of which the unheat-treated amorphous alloy
上述したとおり、アモルファス合金薄帯は、適切な温度および適切な時間で熱処理が施されることにより良好な軟磁性特性を示す一方で、熱処理により非常に脆くなり、脆性破壊しやすくなる。 As described above, the amorphous alloy strip exhibits good soft magnetic properties when heat-treated at an appropriate temperature and at an appropriate time, but becomes very brittle due to the heat treatment and is easily broken.
よって、熱処理後アモルファス合金薄帯の打ち抜き荷重は、未熱処理アモルファス合金薄帯の打ち抜き加重よりも小さい。すなわち、生産性を高めるために、熱処理後アモルファス合金薄帯層２に含まれる熱処理後アモルファス合金薄帯の数を増やしたとしても、打ち抜き荷重の増加を抑制することができる。
Therefore, the punching load of the amorphous alloy strip after the heat treatment is smaller than the punching load of the unheated amorphous alloy strip. That is, even if the number of the heat-treated amorphous alloy strips contained in the heat-treated amorphous
したがって、本実施の形態では、図１Ａに示した多層化薄帯層３に対する打ち抜き荷重は、多層化薄帯層が未熱処理アモルファス合金薄帯のみで構成されている場合に比べて、小さくなる。その結果、加工工具（例えば、パンチ１１およびダイ１２）の摩耗の進行が抑制され、加工工具を長寿命化させることができる。また、熱処理後アモルファス合金薄帯層２に含まれる熱処理後アモルファス合金薄帯の数を増やしたとしても、打ち抜き荷重の増加を抑制することができるので、生産性を向上させることができる。
Therefore, in the present embodiment, the punching load on the
また、生産性を向上させるために、高速でプレス打ち抜き加工を行う場合がある。この場合、多層化薄帯層を、安定して搬送するために、強い力で引っ張る必要がある。仮に多層化薄帯層が未熱処理アモルファス合金薄帯のみで構成されている場合、搬送時の引っ張り応力によってその多層化薄帯層に破断が発生してしまう。これに対し、本実施の形態では、多層化薄帯３に未熱処理アモルファス合金薄帯層１が含まれているため、引っ張り応力は未熱処理アモルファス合金薄帯層１によって吸収され、多層化薄帯層３に破断が発生することを防ぐことができる。
Further, in order to improve productivity, press punching may be performed at high speed. In this case, it is necessary to pull the multi-layered strip layer with a strong force in order to stably convey it. If the multi-layered lamella layer is composed of only unheat-treated amorphous alloy lamellae, the multi-layered lamella layer breaks due to tensile stress during transportation. On the other hand, in the present embodiment, since the unheat-treated amorphous alloy
また、本実施の形態では、図１Ａに示したように、多層化薄帯層３の上下の表面層として、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂが設けられている。よって、多層化薄帯層３の搬送に使用される多層化薄帯層３を把持するためのグリッパー（図示略）が当たる面は、熱処理により脆化していない未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂである。したがって、グリッパーの把持によって多層化薄帯層３が破損することを防止できる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1A, unheat-treated amorphous alloy strips 1a and 1b are provided as the upper and lower surface layers of the
多層化薄帯層３に含まれる未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂおよび熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄは、互いに金属的に接合されていない。そのため、加工装置２０におけるクリアランス１４（図１Ａ参照）は、多層化薄帯層３に含まれる全てのアモルファス合金薄帯の厚みの合計値ではなく、多層化薄帯層３に含まれるアモルファス合金薄帯１枚あたりの厚みから設定されることが好ましい。例えば、クリアランス１４は、アモルファス合金薄帯の板厚の７〜１０％程度に設定されることが好ましい。
The unheat-treated amorphous alloy strips 1a and 1b and the heat-treated amorphous alloy strips 2a to 2d contained in the
多層化薄帯層３に、１枚当たりの板厚が大きく異なるアモルファス合金薄帯と電磁鋼板とが混在している場合では、クリアランス１４を最適な値（工具の摩耗を抑制し、工具の寿命を伸ばすことができる値）に設定することは困難である。これに対し、本実施の形態では、多層化薄帯層３に含まれる各アモルファス合金薄帯の板厚はほぼ一定であるため、クリアランス１４を最適な値に設定することが容易となる。これにより、さらに加工工具の寿命を延ばすことができる。
When the
次に、図２Ａ〜図２Ｄを用いて、積層部材５に含まれる未熱処理アモルファス合金薄帯および熱処理後アモルファス合金薄帯それぞれの打ち抜き部（プレス打ち抜き加工後のアモルファス合金薄帯の端部）について説明する。 Next, using FIGS. 2A to 2D, the punched portions of the unheat-treated amorphous alloy strip and the heat-treated amorphous alloy strip contained in the laminated member 5 (the ends of the amorphous alloy strip after press punching). explain.
なお、以下では、図１Ｂに示した未熱処理アモルファス合金薄帯１ａおよび熱処理後アモルファス合金薄帯２ａを例に挙げて説明するが、以下の説明は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ｂおよび熱処理後アモルファス合金薄帯２ｂ〜２ｄについても同様に当てはまる。
In the following, the unheat-treated amorphous alloy
図２Ａは、積層部材５に含まれる未熱処理アモルファス合金薄帯１ａの右側の打ち抜き部の側面の拡大断面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した未熱処理アモルファス合金薄帯１ａの右側の打ち抜き部の正面図である。
FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view of the side surface of the punched portion on the right side of the unheat-treated
図２Ｃは、積層部材５に含まれる熱処理後アモルファス合金薄帯２ａの右側の打ち抜き部の側面の拡大断面図である。図２Ｄは、図２Ｃに示した熱処理後アモルファス合金薄帯２ａの右側の打ち抜き部の正面図である。
FIG. 2C is an enlarged cross-sectional view of the side surface of the punched portion on the right side of the heat-treated
上述したとおり、プレス打ち抜き加工により製造された積層部材５は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂ、および、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄを有する（図１Ｂ参照）。 As described above, the laminated member 5 produced by the press punching process has the unheat-treated amorphous alloy strips 1a and 1b, and the heat-treated amorphous alloy strips 2a to 2d (see FIG. 1B).
未熱処理アモルファス合金薄帯１ａは、パンチ１１およびダイ１２の刃先によって直接加工される。これにより、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａの打ち抜き部は、図２Ａ、図２Ｂに示す形状となる。一方、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａは、未熱処理アモルファス合金薄帯層１の打ち抜き時の加工応力が伝わることで加工される。これにより、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａの打ち抜き部は、図２Ｃ、図２Ｄに示す形状となる。
The unheat-treated
図２Ａ、図２Ｂに示すように、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａの打ち抜き部は、上から順に、ダレ面２１、せん断面２２、破断面２３を有する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the punched portion of the unheat-treated
ダレ面２１は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａがやや伸びて加工されることによって、滑らかに歪んだ形状となる。せん断面２２では、せん断によって生じる光沢および縦筋が見られる。破断面２３は、薄帯が上下方向に広く削られたような形状となる。
The sagging
図２Ａ、図２Ｂに示したダレ面２１、せん断面２２、および破断面２３は、１枚の未熱処理アモルファス合金薄帯をプレス打ち抜き加工した場合に見られる形状と近いものとなる。厳密には、１枚の未熱処理アモルファス合金薄帯をプレス打ち抜き加工した場合では、パンチ１１の刃先からとダイ１２の刃先からの両方の刃先により、すなわち両面から、せん断が走る場合もある。
The sagging
本実施の形態では、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａはパンチ１１の刃先によって加工されるものであり、せん断面２２は主に片側（パンチ１１の刃先に当たる側）のみに形成される。未熱処理アモルファス合金薄帯１ａの打ち抜き部では、１枚の未熱処理アモルファス合金薄帯をプレス打ち抜き加工する場合と同様に、打ち抜き部の全体面積に対してせん断面２２と破断面２３との合計面積は８０％以上となる。なお、残りの２０％未満に相当する面積は、ダレ面２１またはバリ（図示略）である。
In the present embodiment, the unheat-treated
なお、図１Ｂに示した未熱処理アモルファス合金薄帯層１ｂの打ち抜き部の形状は、パンチ１１とダイ１２との位置関係が上下逆となるため、図２Ａ、図２Ｂに示した打ち抜き部を上下逆にした形状となる。
Since the shape of the punched portion of the unheat-treated amorphous alloy
熱処理後アモルファス合金薄帯２ａは、上述したとおり、未熱処理アモルファス合金薄帯層１の打ち抜き時の加工応力が伝わることにより加工され、また、熱処理により脆化している。そのため、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａの打ち抜き部は、せん断面２２および破断面２３とは異なり、図２Ｃおよび図２Ｄに示す脆性破面２４を有する。
As described above, the heat-treated
熱処理後アモルファス合金薄帯２ａは、脆化によってほとんど伸びることなく脆性破壊されることから、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａの打ち抜き部では、その全体面積の８０％以上が脆性破面２４となる。なお、残りの２０％未満に相当する面積は、バリ（図示略）または判別不可能な面である。
Since the
以上、積層部材５について説明した。 The laminated member 5 has been described above.
なお、本実施の形態では、多層化薄帯層３に未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂが含まれる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、多層化薄帯層３は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａまたは未熱処理アモルファス合金薄帯１ｂのいずれか一方が含まれる構成であってもよい。その場合、プレス打ち抜き加工により得られる積層部材５は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂのいずれか一方が含まれる構成となる。または、多層化薄帯層３は、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂを含まない（換言すれば、熱処理後アモルファス合金薄帯層２ａ〜２ｄのみを含む）構成であってもよい。その場合、プレス打ち抜き加工により得られる積層部材５は、熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄのみが含まれる構成となる。
In the present embodiment, the case where the
＜ステータコア＞
次に、上述した積層部材５を用いたステータコアについて、図３Ａ、図３Ｂを用いて説明する。
<Stator core>
Next, the stator core using the laminated member 5 described above will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.
図３Ａは、複数の積層部材５を積層して成る積層体３０の側面図である。図３Ｂは、図３Ａに示した積層体３０の上面図である。
FIG. 3A is a side view of the
図３Ａに示すように、積層体３０は、予め設計された厚みとなるように、複数の積層部材５が積層されて構成される。図３Ｂに示すように、積層体３０は、複数（例えば、６個）のティース部３４を有する。
As shown in FIG. 3A, the
積層体３０は、モータのステータコアとして機能する。 The laminate 30 functions as a stator core of the motor.
積層体３０は、図１Ｂに示した積層部材５を複数積層したものであるので、例えば電磁鋼板のようなアモルファス合金薄帯よりも軟磁性特性に劣る材料を含まない。
Since the
＜モータ＞
次に、積層体３０をステータコアとして用いたモータ１００について、図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。
<Motor>
Next, the
図４Ａは、積層体３０をステータコアとして用いたモータ１００の側面図である。図４Ｂは、図４Ａに示したモータ１００の上面図である。
FIG. 4A is a side view of the
図４Ａ、図４Ｂに示すように、モータ１００は、ステータコアとしての積層体３０と、ロータ（回転子ともいう）３２とを有する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
積層体３０の各ティース部３４には、巻線３１が巻回されている。
A winding 31 is wound around each
ロータ３２は、積層体３０の内径部に設けられる。内径部とは、図４Ｂにおいて、各ティース部３４の先端部分より内側の部分である。
The
ロータ３２の中心には、シャフト３３が設けられている。シャフト３３には、ロータ３２の回転トルクが伝達される。
A
（実施の形態２）
実施の形態１では、未熱処理アモルファス合金薄帯１ａ、１ｂと熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄとを積層させて多層化薄帯層３を形成し、その多層化薄帯層３に対してプレス打ち抜き加工を行うことにより積層部材５を製造する場合について説明した。本実施の形態では、さらに、その積層部材５全体に対して熱処理を行う。このようにして製造された積層部材５０の断面を図５に示す。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the unheat-treated amorphous alloy strips 1a and 1b and the heat-treated amorphous alloy strips 2a to 2d are laminated to form the
図５に示すように、積層部材５０は、熱処理後アモルファス合金薄帯層６のみを含む構成である。熱処理後アモルファス合金薄帯層６は、６枚の熱処理後アモルファス合金薄帯を含んでいる。この６枚の熱処理後アモルファス合金薄帯は、それぞれ、実施の形態１で説明した熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄと同じ特性を有する。
As shown in FIG. 5, the
この積層部材５０は、実施の形態１で説明した積層部材５よりもさらに鉄損を低下させることが可能である。
The
また、熱処理後の積層部材５０を複数積層することにより、積層体を製造することができる。また、その積層体をステータコアとして用いたモータを製造することができる。
Further, a laminated body can be manufactured by laminating a plurality of
なお、熱処理前の積層部材５０を複数積層して積層体を形成した後で、その積層体に対して熱処理を施してもよい。
It should be noted that after a plurality of
積層された複数の未熱処理アモルファス合金薄帯は、積層部材５０の状態であっても、その積層部材５０が積層された積層体の状態であっても、熱処理が施されることによって、軟磁性合金薄帯としての諸特性を向上させ、鉄損を低下させることが可能である。
The plurality of laminated unheated amorphous alloy strips are softly magnetic by being heat-treated, regardless of whether they are in the state of the
（実施の形態３）
実施の形態１で説明した多層化薄帯層３に含まれる熱処理後アモルファス合金薄帯２ａ〜２ｄは、ナノ結晶化していてもよい。
(Embodiment 3)
The heat-treated amorphous alloy strips 2a to 2d contained in the
上述したとおり、アモルファス合金薄帯は、所定の条件（例えば、温度、時間等の条件）で熱処理が施されることによって、内部応力が緩和された状態となり、未熱処理の状態よりも良好な軟磁性特性を示す。その一方で、アモルファス合金薄帯は、上記所定の条件とは異なる条件で熱処理が施された場合、粒径が１００ナノメートル以下の結晶粒を有する結晶構造となることがある。これにより、内部応力が緩和された状態よりもさらに良好な軟磁性特性を得ることができる。 As described above, the amorphous alloy strip is in a state where the internal stress is relaxed by being heat-treated under predetermined conditions (for example, conditions such as temperature and time), which is better than the unheat-treated state. Shows magnetic properties. On the other hand, when the amorphous alloy strip is heat-treated under conditions different from the above-mentioned predetermined conditions, it may have a crystal structure having crystal grains having a particle size of 100 nanometers or less. As a result, it is possible to obtain even better soft magnetic properties than in the state where the internal stress is relaxed.
上述した結晶構造は、一般的にナノ結晶と呼ばれている。以下、熱処理によりナノ結晶化したアモルファス合金薄帯を「ナノ結晶化アモルファス合金薄帯」という。 The crystal structure described above is generally called a nanocrystal. Hereinafter, the amorphous alloy strip that has been nanocrystallized by heat treatment is referred to as a "nanocrystallized amorphous alloy strip".
ナノ結晶化アモルファス合金薄帯は、脆化が最も進んだ状態であり、極めて弱い応力によって脆性破壊される。よって、多層化薄帯層においてナノ結晶化アモルファス合金薄帯の積層数を増やしても、プレス打ち抜き加工時の打ち抜き荷重は、ほとんど増加しない。 The nanocrystallized amorphous alloy strip is in the most embrittled state and is brittle fractured by extremely weak stress. Therefore, even if the number of layers of the nanocrystallized amorphous alloy strips is increased in the multilayer strip layer, the punching load during the press punching process hardly increases.
上記ナノ結晶化アモルファス合金薄帯を用いた積層部材の製造方法は、以下のとおりである。まず、プレス打ち抜き加工前に、複数の未熱処理アモルファス合金薄帯に対して熱処理を行い、複数のナノ結晶化アモルファス合金薄帯を製造する。次に、２つの未熱処理アモルファス合金薄帯の間に、複数のナノ結晶化アモルファス合金薄帯を積層させて多層化薄帯層を形成する。次に、その多層化薄帯層に対してプレス打ち抜き加工を行う。これにより、ナノ結晶化アモルファス合金薄帯を含む積層部材が製造される。また、その積層部材を複数積層することにより積層体を製造することができる。さらに、その積層体をステータコアとして用いたモータを製造することができる。 The method for manufacturing the laminated member using the nanocrystallized amorphous alloy strip is as follows. First, before the press punching process, a plurality of unheat-treated amorphous alloy strips are heat-treated to produce a plurality of nanocrystallized amorphous alloy strips. Next, a plurality of nanocrystallized amorphous alloy strips are laminated between the two unheat-treated amorphous alloy strips to form a multilayer strip layer. Next, press punching is performed on the multi-layered thin band layer. As a result, a laminated member containing the nanocrystallized amorphous alloy strip is manufactured. Further, a laminated body can be manufactured by laminating a plurality of the laminated members. Further, a motor using the laminated body as a stator core can be manufactured.
以上説明したように、本実施の形態によれば、多層化薄帯層（または積層部材）においてナノ結晶化アモルファス合金薄帯の数を増やすことができ、生産性を向上させることができる。さらに、本実施の形態によれば、良好な軟磁性特性を得ることができ、実施の形態１よりもさらに鉄損を低く抑えることができる。 As described above, according to the present embodiment, the number of nanocrystallized amorphous alloy strips can be increased in the multilayer strip layer (or laminated member), and the productivity can be improved. Further, according to the present embodiment, good soft magnetic properties can be obtained, and iron loss can be suppressed even lower than that of the first embodiment.
（実施の形態４）
実施の形態３では、２つの未熱処理アモルファス合金薄帯の間に複数のナノ結晶化アモルファス合金薄帯を積層させて多層化薄帯層を形成し、その多層化薄帯層に対してプレス打ち抜き加工を行うことにより、ナノ結晶化アモルファス合金薄帯を含む積層部材を製造する場合について説明した。本実施の形態では、さらに、その積層部材５全体に対して熱処理を行う。これにより、その積層部材に含まれる全てのアモルファス合金薄帯をナノ結晶化させてもよい。また、その積層部材を複数積層することにより積層体を製造することができる。さらに、その積層体をステータコアとして用いたモータを製造することができる。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, a plurality of nano-crystallized amorphous alloy strips are laminated between two unheated amorphous alloy strips to form a multilayer strip layer, and the multilayer strip layer is press punched. A case where a laminated member including a nano-crystallized amorphous alloy strip is produced by processing has been described. In the present embodiment, the entire laminated member 5 is further heat-treated. As a result, all the amorphous alloy strips contained in the laminated member may be nanocrystallized. Further, a laminated body can be manufactured by laminating a plurality of the laminated members. Further, a motor using the laminated body as a stator core can be manufactured.
本実施の形態の積層部材および積層体は、実施の形態２と同様の効果を得ることができ、実施の形態３よりもさらに鉄損を低下させることが可能である。 The laminated member and the laminated body of the present embodiment can obtain the same effect as that of the second embodiment, and can further reduce the iron loss as compared with the third embodiment.
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。 The present disclosure is not limited to the description of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present embodiment.
本開示の積層部材の製造方法、積層部材、積層体、およびモータは、プレス打ち抜き加工により製造される積層部材の生産性を向上させることができ、その積層部材を用いたモータの特性を向上させることができる。さらに、本開示の積層部材の製造方法、積層部材、および積層体は、フィルター等の磁気を応用した電子部品の用途にも適用できる。 The method for manufacturing a laminated member, a laminated member, a laminated body, and a motor of the present disclosure can improve the productivity of a laminated member manufactured by press punching, and improve the characteristics of a motor using the laminated member. be able to. Further, the manufacturing method of the laminated member, the laminated member, and the laminated body of the present disclosure can be applied to the use of electronic parts to which magnetism is applied such as a filter.
１ 未熱処理アモルファス合金薄帯層
１ａ、１ｂ 未熱処理アモルファス合金薄帯
２ 熱処理後アモルファス合金薄帯層
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 熱処理後アモルファス合金薄帯
３ 多層化薄帯層
５ 積層部材
６ 熱処理後アモルファス合金薄帯
１１ パンチ
１２ ダイ
１３ ストリッパー
１４ クリアランス
３０ 積層体（ステータコア）
３１ 巻線
３２ ロータ
３３ シャフト
３４ ティース部
１００ モータ
1 Unheat-treated amorphous alloy
31
Claims (11)
熱処理が施された第１の軟磁性合金薄帯を複数含み、かつ、熱処理が施されていない第２の軟磁性合金薄帯を少なくとも１つ含む多層化薄帯層を形成し、
前記多層化薄帯層に対してプレス打ち抜き加工を行うことにより積層部材を製造する、
積層部材の製造方法。 It is a manufacturing method of a laminated member for manufacturing a laminated member in which a plurality of soft magnetic alloy strips are laminated.
A multi-layered thin band layer containing a plurality of heat-treated first soft magnetic alloy strips and containing at least one second soft magnetic alloy strip that has not been heat-treated is formed.
A laminated member is manufactured by performing a press punching process on the multi-layered thin band layer.
Manufacturing method of laminated member.
請求項１に記載の積層部材の製造方法。 Heat treatment is performed on the entire laminated member.
The method for manufacturing a laminated member according to claim 1.
前記第２の軟磁性合金薄帯により挟持されている、
請求項１または２に記載の積層部材の製造方法。 The laminated first soft magnetic alloy strip is
It is sandwiched by the second soft magnetic alloy strip.
The method for manufacturing a laminated member according to claim 1 or 2.
粒径が１００ナノメートル以下の結晶粒を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の積層部材の製造方法。 The first soft magnetic alloy strip is
It has crystal grains with a particle size of 100 nanometers or less.
The method for manufacturing a laminated member according to any one of claims 1 to 3.
アモルファス合金薄帯である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の積層部材の製造方法。 The soft magnetic alloy strip is
Amorphous alloy strip,
The method for manufacturing a laminated member according to any one of claims 1 to 4.
前記複数の軟磁性合金薄帯は、
熱処理が施された第１の軟磁性合金薄帯を複数含み、かつ、熱処理が施されていない第２の軟磁性合金薄帯を少なくとも１つ含む、
積層部材。 It is a laminated member in which a plurality of soft magnetic alloy strips are laminated.
The plurality of soft magnetic alloy strips
A plurality of heat-treated first soft magnetic alloy strips are included, and at least one second soft magnetic alloy strip that has not been heat-treated is included.
Laminated member.
前記第２の軟磁性合金薄帯により挟持されている、
請求項６に記載の積層部材。 The laminated first soft magnetic alloy strip is
It is sandwiched by the second soft magnetic alloy strip.
The laminated member according to claim 6.
粒径が１００ナノメートル以下の結晶粒を有する、
請求項６または７に記載の積層部材。 The first soft magnetic alloy strip is
It has crystal grains with a particle size of 100 nanometers or less.
The laminated member according to claim 6 or 7.
前記第２の軟磁性合金薄帯の端部の側面では、該側面の全体面積に対してせん断面と破断面との合計面積が８０％以上である、
請求項６から８のいずれか１項に記載の積層部材。 On the side surface of the end portion of the first soft magnetic alloy strip, 80% or more of the total area of the side surface is a brittle fracture surface.
On the side surface of the end portion of the second soft magnetic alloy strip, the total area of the sheared surface and the fracture surface is 80% or more with respect to the total area of the side surface.
The laminated member according to any one of claims 6 to 8.
積層体。 A plurality of laminated members according to any one of claims 6 to 9 are laminated.
Laminated body.
モータ。 The laminate according to claim 10 was used for the stator core.
motor.
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|---|---|---|---|---|
| WO2023145228A1 (en) * | 2022-01-28 | 2023-08-03 | 株式会社小松精機工作所 | Method for performing shearing work on amorphous alloy foil |
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