JP2020196935A

JP2020196935A - 金属シートの製造方法および金属シートの製造装置

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Publication number: JP2020196935A
Application number: JP2019104606A
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Inventors: 山下　修; Osamu Yamashita; 修山下
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Current assignee: Toyota Motor Corp
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Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-10
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Abstract

【課題】磁気特性が低下するのを抑制することが可能な金属シートの製造方法を提供する。【解決手段】金属シート１０の製造方法は、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シート１０をレール１に沿って搬送しながら熱処理を施すことによってナノ結晶系軟磁性材料に結晶化させる金属シート１０の製造方法であって、積層された状態の複数の金属シート１０をレール１の上流部１ａに取り付ける工程と、複数の金属シート１０を、磁力により互いに離間させるとともに、熱処理を施しながらレール１の中流部１ｂを通過するように移動させる工程と、中流部１ｂを通過した金属シート１０をレール１の下流部１ｃにおいて順次積層させる工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シートを熱処理することによってナノ結晶軟磁性材料に結晶化させる金属シートの製造方法および金属シートの製造装置に関する。

従来、モータの磁芯などにナノ結晶系軟磁性材料が用いられている。ナノ結晶系軟磁性材料は、アモルファス系軟磁性材料を結晶化温度に熱処理することにより得られる。このような熱処理方法として、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シートを複数枚積層した状態で熱処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１４１５０８号公報

しかしながら、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シートを複数枚積層した状態で熱処理すると、結晶化に伴う反応熱が籠って金属シートが過昇温し、結晶が粗大化してしまう。このため、磁気特性が低下するという問題点がある。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、磁気特性が低下するのを抑制することが可能な金属シートの製造方法および金属シートの製造装置を提供することを課題とする。

本発明に係る金属シートの製造方法は、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シートをレールに沿って搬送しながら熱処理を施すことによってナノ結晶系軟磁性材料に結晶化させる金属シートの製造方法であって、積層された状態の前記複数の金属シートを前記レールの上流部に取り付ける工程と、前記複数の金属シートを、磁力により互いに離間させるとともに、前記熱処理を施しながら前記レールの中流部を通過するように移動させる工程と、前記中流部を通過した前記金属シートを前記レールの下流部において順次積層させる工程と、を含む。

本発明の金属シートの製造方法によれば、前記複数の金属シートを、磁力により互いに離間させるとともに、熱処理しながら移動させる工程を含む。これにより、複数の金属シートを積層した状態で熱処理する場合と異なり、金属シート同士の間に隙間を形成することができるので、結晶化に伴う反応熱が籠らず隙間に放熱することができる。このため、結晶が粗大化するのを抑制することができるので、金属シートの磁気特性が低下するのを抑制することができる。

また、前記複数の金属シートを、熱処理しながら前記レールの中流部を通過するように移動させる工程と、前記中流部を通過した前記金属シートを前記レールの下流部において順次積層させる工程と、を含む。これにより、複数の金属シートを連続的に熱処理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。また、複数の金属シートを熱処理後に積層状態に戻すことができるので、金属シートをレールから容易に取り外すことができる。

上記金属シートの製造方法において、好ましくは、少なくとも前記上流部および前記中流部を下流側に向かって下方に傾斜させた状態で、前記レールに振動を与えることによって前記金属シートを下流側に移動させるとともに、前記中流部に沿って延びるとともに前記中流部を挟むように配置された磁石の前記磁力によって前記金属シートを互いに離間させる。このように構成すれば、レールの上流部に取り付けられた金属シートを、容易に、互いに離間させた状態で中流部を通過させて下流部まで移動させることができる。

上記金属シートの製造方法において、好ましくは、前記中流部を挟むように配置された磁石が前記中流部に沿って上流側から下流側に移動することによって、前記磁石の前記磁力により前記金属シートを互いに離間させるとともに下流側に移動させる。このように構成すれば、レールの上流部に取り付けられた金属シートを、容易に、互いに離間させた状態で中流部を通過させて下流部まで移動させることができる。また、磁石の移動速度を制御することによって、金属シートの熱処理時間を容易に制御することができる。このような構成は、熱処理時間を厳密に管理する必要がある材料に対して特に有効である。

本発明に係る金属シートの製造装置は、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シートをレールに沿って搬送しながら熱処理を施すことによってナノ結晶系軟磁性材料に結晶化させる金属シートの製造装置であって、積層された状態の前記複数の金属シートが取り付けられる上流部、前記金属シートが通過する中流部、及び前記中流部を通過した前記金属シートが積層される下流部を有するレールと、前記レールの上流部に取り付けられた前記複数の金属シートを磁力により互いに離間させる磁石と、を含むとともに、前記金属シートを互いに離間した状態で前記レールに沿って移動させる搬送装置と、前記レールの中流部を通過する前記金属シートに前記熱処理を施す加熱装置と、を含む。

本発明の金属シートの製造装置によれば、前記レールの上流部に取り付けられた前記複数の金属シートを磁力により互いに離間させる磁石と、前記レールの中流部を通過する前記金属シートに前記熱処理を施す加熱装置と、を含む。これにより、複数の金属シートを積層した状態で加熱装置により熱処理する場合と異なり、磁石により金属シート同士の間に隙間を形成することができるので、結晶化に伴う反応熱が籠らず隙間に放熱することができる。このため、結晶が粗大化するのを抑制することができるので、金属シートの磁気特性が低下するのを抑制することができる。

また、前記レールの中流部を通過する前記金属シートに熱処理を施す加熱装置を含むことによって、複数の金属シートを搬送装置により搬送しながら連続的に熱処理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。また、前記中流部を通過した前記金属シートが積層される下流部を有するレールによって、複数の金属シートを熱処理後に積層状態に戻すことができるので、金属シートをレールから容易に取り外すことができる。

上記金属シートの製造装置において、好ましくは、前記搬送装置は、前記レールに振動を与える加振器を含み、少なくとも前記上流部および前記中流部は、下流側に向かって下方に傾斜しており、前記磁石は、前記中流部に沿って延びるとともに前記中流部を挟むように配置されている。このように構成すれば、加振器によりレールに振動を与えることによって、金属シートが下流側に移動するとともに磁石の磁力によって互いに離間する。これにより、レールの上流部に取り付けられた金属シートを、容易に、互いに離間させた状態で中流部を通過させて下流部まで移動させることができる。

上記金属シートの製造装置において、好ましくは、前記磁石は、前記中流部を挟むように配置されているとともに、前記中流部に沿って上流側から下流側に移動するように構成されている。このように構成すれば、磁石を中流部に沿って上流側から下流側に移動させることによって、磁石の磁力により金属シートを互いに離間させるとともに下流側に移動させることができる。これにより、レールの上流部に取り付けられた金属シートを、容易に、互いに離間させた状態で中流部を通過させて下流部まで移動させることができる。また、磁石の移動速度を制御することによって、金属シートの熱処理時間を容易に制御することができる。このような構成は、熱処理時間を厳密に管理する必要がある材料に対して特に有効である。

本発明の金属シートの製造方法および金属シートの製造装置によれば、金属シートの磁気特性が低下するのを抑制することが可能である。

本発明の第１実施形態による金属シートの製造に用いる製造装置の概略構成図である。本発明の第１実施形態による金属シートの製造に用いる製造装置の概略側面図である。本発明の第１実施形態による金属シートの製造に用いる製造装置を下流側から見た状態を示す図である。本発明の第１実施形態による製造装置によって製造された金属シートによって構成されるステータコアの構造を示す斜視図である。本発明の第１実施形態による製造装置によって製造された金属シートによって構成されるモータの構造を示す斜視図である。本発明の第２実施形態による金属シートの製造に用いる製造装置の概略構成図である。

以下に本発明の実施形態に金属シートの製造方法および製造装置について説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による金属シート１０の製造に用いる製造装置１００について説明する。図１は、本発明の第１実施形態による金属シート１０の製造に用いる製造装置１００の概略構成図である。なお、図１では、理解を容易にするために、冷却部材６および加熱装置７を省略している。

製造装置１００は、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シート１０を、レール１に沿って搬送しながら熱処理することによってナノ結晶系軟磁性材料に結晶化させる装置である。製造装置１００は、一対のレール１と、一対のレール１を支持する一対の支持部材２と、支持部材２が固定されるベースプレート３と、一対のレール１に沿って配置される一対の磁石４と、ベースプレート３に取り付けられる加振器５と、加熱装置７と、を備えている。なお、本実施形態では、レール１、磁石４および加振器５によって、後述するように金属シート１０を互いに離間した状態でレール１に沿って移動させる搬送装置３０が構成されている。

レール１は、断面視円形状の金属製の部材によって形成されている。レール１は、所定の耐熱性および強度を有すれば、金属以外の材料によって形成されていてもよい。各レール１は、アモルファス系軟磁性材料からなる金属シート１０（すなわち、熱処理前の金属シート１０）が取り付けられる上流部１ａと、金属シート１０が互いに離間した状態で熱処理されながら通過する中流部１ｂと、ナノ結晶系軟磁性材料に結晶化された金属シート１０（すなわち、熱処理後の金属シート１０）が順次積層される下流部１ｃと、によって構成されている。

図２に示すように、本実施形態では、レール１全体（上流部１ａ、中流部１ｂおよび下流部１ｃ）が上流側（図２の右側）から下流側（図２の左側）に向かって下方に傾斜するように配置されている。なお、図２では、理解を容易にするために、冷却部材６および紙面手前側の磁石４を省略している。また、レール１の下流部１ｃの所定位置には、金属シート１０の下流側への移動を規制するストッパ１ｄが設けられている。なお、ストッパ１ｄを設けず、下流部１ｃの所定位置を折り曲げることによって、金属シート１０の下流側への移動を規制してもよい。

各支持部材２は図１に示すように、ベースプレート３に対して垂直に設けられる一対の支柱２ａと、一対の支柱２ａの上端同士を連結する連結部２ｂと、連結部２ｂの所定位置から下方に延びてレール１を支持する一対の吊り下げ部２ｃと、によって構成されている。

図３に示すように、金属シート１０は、半扇状（半円弧状）に形成されているとともに、径方向内側に突出する複数の凸部１０ａと、凸部１０ａ同士の間に形成された隙間１０ｂと、を有する。そして、各支持部材２の吊り下げ部２ｃの先端部（下端部）２ｄは、金属シート１０の隙間１０ｂを通過する角度に折り曲げられている。これにより、金属シート１０は、支持部材２に干渉されることなく、レール１に沿って上流側から下流側に移動可能である。なお、後述するように、金属シート１０が積層されてモータのステータコアに用いられる場合、凸部１０ａおよび隙間１０ｂは、ステータコアのティースおよびスロットとなる。

一対の磁石４は図１に示すように、レール１の中流部１ｂに沿って延びるとともに、中流部１ｂを金属シート１０の搬送方向に垂直な幅方向の両側から挟むように配置されている。なお、磁石４は、レール１と平行に配置されている。図３に示すように、磁石４と金属シート１０との間には隙間が形成されており、金属シート１０は磁石４に対して非接触の状態でレール１に沿って移動する。

磁石４は、永久磁石であり、例えば、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石や、アルニコ磁石等によって形成されている。磁石４は、これらの磁石以外に、例えば、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石や、フェライト磁石等によって形成されていてもよい。また、磁石４は、鉄心とコイルで構成される電磁石であってもよい。

図３に示すように、ベースプレート３の上面には、磁石４が固定される一対の冷却部材６が立設されている。冷却部材６は、金属プレートによって形成されているとともに、内部に冷却水が通過する冷却水流路（図示せず）が設けられている。冷却部材６内に冷却水を流すことによって、熱処理時の熱により磁石４の温度が高くなり過ぎるのを防止し、磁力の低下を抑えることができる。

加振器５は、レール１を振動させるためのものであり、ここではベースプレート３の上面に固定されている。なお、加振器５は、レール１の端部や支持部材２等に固定されていてもよい。加振器５は、例えばレール１に沿った方向に振動を発生させてもよいし、レール１の延びる方向に垂直な方向（上下方向又は幅方向）に振動を発生させてもよい。加振器５は、例えば５０Ｈｚ以上１５０Ｈｚ以下の振動を発生させる。加振器５がレール１に振動を与えることによって、金属シート１０は自重および振動によりレール１の上流側から下流側に徐々に移動する（搬送される）。

加熱装置７は図２に示すように、レール１の中流部１ｂの上方に配置されており、加熱部（図示せず）と、加熱部により加熱された気体を下方に送風するファン（図示せず）と、を有する。加熱装置７が金属シート１０に熱風（加熱された気体）を吹き付けることによって、金属シート１０が結晶化温度以上の温度になりアモルファス系軟磁性材料からナノ結晶系軟磁性材料に結晶化する。

レール１の上流部１ａおよび下流部１ｃの金属シート１０が加熱装置７により所定温度以上に加熱されないように構成されていることが望ましい。例えば、レール１の中流部１ｂおよび磁石４を囲うように（例えば図１において一対の支持部材２に挟まれた領域を囲うように）、加熱炉（図示せず）を設けてもよい。また、加熱装置７の熱風がレール１の上流部１ａおよび下流部１ｃに向かわないように、所定位置に排気ダクト（図示せず）を設けてもよい。

次に、製造装置１００を用いた金属シート１０の製造方法について説明する。

（準備工程）
まず、アモルファス系軟磁性材料からなるシート材を打ち抜くことによって所定形状の金属シート１０を形成する。なお、金属シート１０は、後述する熱処理工程において熱処理されることにより結晶化されナノ結晶系軟磁性材料となる。シート材を打ち抜くことにより得られた金属シート１０を複数枚（例えば数千枚）積層する。金属シート１０は、例えば、磁石埋め込み型モータ（ＩＰＭモータ）のロータコア又はステータコアに用いられる。ここでは、金属シート１０がステータコアに用いられる例について示している。

アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の磁性金属と、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群から選択される少なくとも１種の非磁性金属とから構成されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料の代表的な材料として、例えば、ＦｅＣｏ系合金（例えばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど）、ＦｅＮｉ系合金（例えばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど）、ＦｅＡｌ系合金又はＦｅＳｉ系合金（例えばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど）、ＦｅＴａ系合金（例えばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど）及びＦｅＺｒ系合金（例えばＦｅＺｒＮなど）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

また、アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料の他の材料として、例えば、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ及びＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることができる。Ｃｏ合金中Ｃｏは８０ａｔ％以上含まれることが好ましい。このようなＣｏ合金は、製膜した場合にアモルファスとなり易く、結晶磁気異方性、結晶欠陥及び粒界が少ないため、非常に優れた軟磁性を示す。好適なアモルファス系軟磁性材料としては、例えばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

アモルファス系軟磁性材料は、主構造としてアモルファス構造を有する軟磁性材料である。アモルファス構造の場合には、Ｘ線回折パターンには明瞭なピークは見られず、ブロードなハローパターンのみが観測される。一方、アモルファス構造に熱処理を加えることでナノ結晶構造を形成することができるが、ナノ結晶構造を有するナノ結晶系軟磁性材料では、結晶面の格子間隔に対応する位置に回折ピークが観測される。その回折ピークの幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式を用いて結晶子径を算出することができる。

一般に、ナノ結晶とは、Ｘ線回折の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式で算出される結晶子径が１μｍ未満のものをいう。本実施形態において、ナノ結晶の結晶子径（Ｘ線回折の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式で算出される結晶子径）は、好ましくは１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下である。また、ナノ結晶の結晶子径は、好ましくは５ｎｍ以上である。ナノ結晶の結晶子径がこのような大きさであることで、軟磁気特性の向上が見られる。なお、従来の磁石埋め込み型モータ（ＩＰＭモータ）のロータコアに用いられる電磁鋼板の結晶子径は、μｍオーダーであり、一般的には、５０μｍ以上である。

アモルファス系軟磁性材料は、例えば、上に示した組成となるように配合された金属原料を高周波溶解炉などにより高温で溶融して均一な溶湯とし、これを急冷して得ることができる。急冷速度は、材料にもよるが、例えば約１０^６℃／ｓｅｃであり、結晶化する前に、アモルファス構造を得ることができれば、その急冷速度は特に限定されない。例えば、アモルファス系軟磁性材料からなるシート材は、回転する冷却ロールに金属原料の溶湯を吹きつけることでアモルファス系軟磁性材料からなる帯状のシートに形成され、送出装置の軸部に巻きつけられる。このように、溶湯を急冷することにより、結晶化する前に、アモルファス構造の軟磁性材料を得ることができる。シート材の厚みは、例えば５〜５０μｍであることが好ましく、より好ましくは１５〜３５μｍである。

（取り付け工程）
アモルファス系軟磁性材料からなる積層された状態の複数枚（例えば数千枚）の金属シート１０をレール１の上流部１ａに取り付ける。金属シート１０のレール１への取り付け作業は、例えばロボットによって自動化することができる。なお、金属シート１０のレール１への取り付け作業は、作業者が行ってもよい。

（熱処理工程）
加振器５がレール１を振動させることにより、金属シート１０が自重および振動によりレール１の上流側から下流側に徐々に移動する。このとき、一対の磁石４に挟まれた位置まで金属シート１０が移動すると、磁石４の磁力によって、金属シート１０の端部（磁石４に近接する部分）に磁極が生じる。隣接する金属シート１０の端部に生じる磁極同士は同極であるため、隣接する金属シート１０は互いに反発して離間する。このため、金属シート１０は、互いに離間した状態でレール１に沿って移動する。すなわち、磁石４よりも上流側の領域では、金属シート１０は積層された状態で移動し、一対の磁石４に挟まれた領域では、金属シート１０は磁力により互いに所定間隔を隔てた状態で連続して移動する。

金属シート１０は、レール１の中流部１ｂを通過する際に加熱装置７によって熱処理される。なお、この熱処理工程は、本発明の「熱処理を施しながら前記レールの中流部を通過するように移動させる工程」の一例である。

一般に、ナノ結晶系軟磁性材料は、アモルファス系軟磁性材料を加熱して結晶化（変質）させることにより得られる。すなわち、軟磁性材料のアモルファス構造が熱処理によりナノ結晶構造になる。

アモルファス系軟磁性材料からナノ結晶系軟磁性材料へ結晶化する際の熱処理の条件は、特に制限されるものではなく、金属原料の組成や発現させたい磁気特性などを考慮して適宜選択される。したがって、特に限定するものではないが、熱処理の温度は、例えば、用いる軟磁性材料の結晶化温度よりも高い温度である。これにより、アモルファス系軟磁性材料の熱処理により、アモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系軟磁性材料とすることができる。熱処理は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。

熱処理を不活性ガス雰囲気下で行う場合、加熱装置７から送出する気体を不活性ガスとすることが好ましい。また、上述した加熱炉（図示せず）内に不活性ガスを充満させてもよい。なお、不活性ガスとしては、例えば窒素ガスやアルゴンガスを用いることができるが、これらに限定されるものではない。

結晶化温度は、結晶化が生じる温度である。結晶化の際には発熱反応が起きるため、結晶化温度は、結晶化に伴って発熱する温度を測定することで決定することができる。例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用い、所定の加熱速度（例えば０．６７Ｋｓ^−１）の条件下で結晶化温度を測定することができる。アモルファス系軟磁性材料の結晶化温度は、材質によって異なるが、例えば、３００〜５００℃である。また、同様に、ナノ結晶系軟磁性材料の結晶化温度も、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定することができる。ナノ結晶系軟磁性材料では、既に結晶が生じているが、結晶化温度以上に加熱することによりさらなる結晶化が生じる。ナノ結晶系軟磁性材料の結晶化温度は、材質によって異なるが、例えば、３００〜５００℃である。

アモルファス系軟磁性材料からナノ結晶系軟磁性材料へ結晶化させる際の加熱温度は、アモルファス系軟磁性材料からナノ結晶系軟磁性材料への結晶化温度以上であれば特に制限されるものではないが、例えば、３５０℃以上であり、好ましくは４００℃以上である。加熱温度を４００℃以上とすることにより、効率的に結晶化を進めることができる。また、加熱温度は、例えば、６００℃以下であり、好ましくは５２０℃以下である。加熱温度を５２０℃以下とすることにより、過度の結晶化を防ぎ易くなり、副生成物（例えば、Ｆｅ_２Ｂなど）の発生を抑制することができる。

熱処理工程における加熱時間は、特に制限されるものではないが、好ましくは１秒以上１０分以下であり、より好ましくは１秒以上５分以下である。

（積層工程）
中流部１ｂを通過した金属シート１０は、レール１の下流部１ｃに到達し、磁石４の磁力の影響が及ばなくなる。これにより、金属シート１０の端部に生じていた磁極が消滅し、金属シート１０は順次積層される。このとき、金属シート１０は、温度が十分低下した状態で順次積層されるため、積層状態の金属シート１０で熱が籠ることはない。なお、金属シート１０の温度を確実に低下させた状態で順次積層させるために、送風機等の冷却装置（図示せず）をレール１の下流部１ｃ周辺に設けてもよい。

（取り外し工程）
上記取り付け工程でレール１に取り付けた金属シート１０が全て下流部１ｃに移動する（又は、下流部１ｃにおいて金属シート１０が所定枚数に達する）と、積層された状態の複数枚の金属シート１０を下流部１ｃから取り外す。このとき、例えば一対のレール１が互いに近づくように支持部材２を撓ませることにより、金属シート１０をレール１から容易に取り外すことができる。金属シート１０のレール１からの取り外し作業は、例えばロボットによって自動化することができる。なお、金属シート１０のレール１からの取り外し作業は、作業者が行ってもよい。

以下、取り外し工程でレール１から取り外した積層状態の金属シート１０を用いたモータの製造方法について、簡単に説明する。

レール１から取り出した積層状態の複数枚（例えば数千枚）の金属シート１０を、所定の圧力で互いに密着させる。この際、金属シート１０同士を接着剤などの樹脂等により拘束してもよい。さらに、図４に示すように、積層状態の金属シート１０を向かい合うように配置して固定することにより、ステータコア５０Ａを作製する。なお、図４および図５では、図面簡略化のため、金属シート１０の凸部１０ａおよび隙間１０ｂからなるステータコア５０Ａのティースおよびスロットを省略している。

次に、図５に示すように、ステータコア５０Ａのティース（図示せず）にコイル（図示せず）を配置してステータ５０とする。そして、ステータ５０と、ロータ６０とをケース（図示せず）内に配置することで、モータ７０が製造される。

本実施形態では、上記のように、複数の金属シート１０を、磁力により互いに離間させるとともに、熱処理しながら移動させる工程を含む。これにより、複数の金属シート１０を積層した状態で熱処理する場合と異なり、結晶化に伴う反応熱が籠らないので結晶が粗大化するのを抑制することができる。その結果、金属シート１０の磁気特性が低下するのを抑制することができる。

また、複数の金属シート１０を、熱処理しながらレール１の中流部１ｂを通過するように移動させる工程と、中流部１ｂを通過した金属シート１０をレール１の下流部１ｃにおいて順次積層させる工程と、を含む。これにより、複数の金属シート１０を連続的に熱処理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。また、複数の金属シート１０を熱処理後に積層状態に戻すことができるので、金属シート１０をレール１から容易に取り外すことができる。

また、上記のように、少なくとも上流部１ａおよび中流部１ｂを下流側に向かって下方に傾斜させた状態で、レール１に振動を与えることによって金属シート１０を下流側に移動させるとともに、中流部１ｂに沿って延びるとともに中流部１ｂを挟むように配置された磁石４の磁力によって金属シート１０を互いに離間させる。これにより、レール１の上流部１ａに取り付けられた金属シート１０を、容易に、互いに離間させた状態で中流部１ｂを通過させて下流部１ｃまで移動させることができる。

また、本実施形態では、製造装置１００に対して磁石４および冷却部材６を１セット（ここでは２個）ずつ設ければよいため、装置構造が複雑になるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態による金属シート１０の製造に用いる製造装置１００について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、レール１を振動させることによって金属シート１０を移動させるのではなく、磁石４を移動させることによって金属シート１０を移動させる場合について説明する。

本実施形態では、製造装置１００は、一対のレール１と、一対のレール１を支持する一対の支持部材２と、支持部材２が固定されるベースプレート３と、一対のレール１に沿って配置される一対の磁石回転装置２０と、加熱装置７と、を備えている。本実施形態では、レール１と磁石４を含む磁石回転装置２０とによって、金属シート１０を互いに離間した状態でレール１に沿って移動させる搬送装置３０が構成されている。なお、本実施形態では、上記第１実施形態と異なり、加振器５は設けられていない。また、図６では、理解を容易にするために、加熱装置７を省略している。

本実施形態では、レール１の上流部１ａおよび下流部１ｃが上流側から下流側に向かって下方に傾斜するように配置されている一方、上記第１実施形態と異なり、中流部１ｂは水平に配置されている。

一対の磁石回転装置２０は、レール１の中流部１ｂに沿って延びるとともに、中流部１ｂを金属シート１０の搬送方向に垂直な幅方向の両側から挟むように配置されている。なお、磁石回転装置２０は、レール１と平行に配置されている。

各磁石回転装置２０は、一対のスプロケット２１と、一対のスプロケット２１に架け渡される無端状の回転部材２２と、回転部材２２の外周に配置された複数の磁石４と、スプロケット２１を回転駆動させるモータ等からなる駆動部２３と、によって構成されている。

回転部材２２は、例えば金属製のチェーンによって形成されている。なお、図６では、図面簡略化のため、回転部材２２をベルト状に描いている。回転部材２２は、レール１に近い往路部２２ａ（幅方向内側）が上流側から下流側に向かって移動し、レール１から遠い復路部２２ｂ（幅方向外側）が下流側から上流側に向かって移動するように回転される。

複数の磁石４は、回転部材２２の外周に固定されており、ここでは、磁石４の長手方向の中央のみが回転部材２２の外周に固定されている。回転部材２２が回転することによって磁石４はレール１に沿って移動する。なお、本実施形態では、磁石４は、加熱装置７により加熱され高温になる部分（回転部材２２の往路部２２ａ）を通過した後、加熱装置７により加熱されない部分（回転部材２２の復路部２２ｂ）を通過する。このため、磁石４が高温になり過ぎるのを抑制することができるので、冷却部材６を設ける必要がない。

第２実施形態の製造装置１００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（取り付け工程）
上記第１実施形態と同様、アモルファス系軟磁性材料からなる積層された状態の複数枚の金属シート１０をレール１の上流部１ａに取り付ける。金属シート１０は、積層された状態で、上流部１ａの下流端（中流部１ｂの上流端）まで自重により滑り落ちる。なお、本実施形態の上流部１ａは、上記第１実施形態の上流部１ａに比べて、傾斜角が大きく、金属シート１０が滑りやすくなっていてもよい。

（熱処理工程）
スプロケット２１が回転して磁石４が移動すると、往路部２２ａの上流端では、積層された状態の金属シート１０に磁力が作用して隣接する金属シート１０は互いに反発し、１枚の金属シート１０のみが離間する。この金属シート１０は、磁力によって磁石４に引き寄せられ、磁石４の移動に連動してレール１を下流側に移動する。複数の金属シート１０は、順次流れてくる磁石４の磁力によって、互いに所定間隔を隔ててレール１を移動する。

上記第１実施形態と同様、金属シート１０は、レール１の中流部１ｂを通過する際に加熱装置７によって熱処理され、アモルファス系軟磁性材料から結晶化されてナノ結晶系軟磁性材料になる。なお、金属シート１０の熱処理時間は、磁石回転装置２０の回転速度を変更することによって、所定時間に容易に設定可能である。

（積層工程）
磁石４は、下流側のスプロケット２１に到達して往路部２２ａから復路部２２ｂに移動する。このとき、この磁石４によって搬送された金属シート１０には、磁石４の磁力が及ばなくなる。そして、金属シート１０は、自重により、又は後続の金属シート１０により押されることにより、下流部１ｃを下流側に移動して順次積層される。

第２実施形態の金属シート１０の製造方法のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、中流部１ｂを挟むように配置された磁石４が中流部１ｂに沿って上流側から下流側に移動することによって、磁石４の磁力により金属シート１０を互いに離間させるとともに下流側に移動させる。これにより、レール１の上流部１ａに取り付けられた金属シート１０を、容易に、互いに離間させた状態で中流部１ｂを通過させて下流部１ｃまで移動させることができる。また、磁石４の移動速度を制御することによって、金属シート１０の熱処理時間を容易に制御することができる。このような構成は、熱処理時間を厳密に管理する必要がある材料に対して特に有効である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、レール１の下流部１ｃを下流側に向かって下方に傾斜するように配置する例について示したが、本発明はこれに限らず、下流部１ｃを水平に配置してもよい。

また、上記第２実施形態では、レール１の中流部１ｂを水平に配置する例について示したが、本発明はこれに限らず、中流部１ｂを下流側に向かって下方に傾斜するように配置してもよい。

また、上記第２実施形態では、加振器５を設けず、金属シート１０が上流部１ａを自重により移動する（滑り落ちる）例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第１実施形態と同様、加振器５を設け、金属シート１０が上流部１ａを振動により移動するように構成してもよい。

また、上記第１実施形態では加振器５によって金属シート１０を移動させ、上記第２実施形態では磁石４（磁石回転装置２０）によって金属シート１０を移動させる例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、レール１の上流部１ａと中流部１ｂとの接続部周辺にのみ磁石を配置し、この磁石によって金属シート１０を互いに離間させ、磁石回転装置２０の磁石４に替えて金属シート１０に係合するシート係合片を設け、シート係合片によって金属シート１０をレール１に沿って移動させてもよい。

１：レール、１ａ：上流部、１ｂ：中流部、１ｃ：下流部、４：磁石、５：加振器、７：加熱装置、１０：金属シート、２０：磁石回転装置、３０：搬送装置、１００：製造装置

Claims

アモルファス系軟磁性材料からなる金属シートをレールに沿って搬送しながら熱処理を施すことによってナノ結晶系軟磁性材料に結晶化させる金属シートの製造方法であって、
積層された状態の前記複数の金属シートを前記レールの上流部に取り付ける工程と、
前記複数の金属シートを、磁力により互いに離間させるとともに、前記熱処理を施しながら前記レールの中流部を通過するように移動させる工程と、
前記中流部を通過した前記金属シートを前記レールの下流部において順次積層させる工程と、
を含むことを特徴とする金属シートの製造方法。
少なくとも前記上流部および前記中流部を下流側に向かって下方に傾斜させた状態で、前記レールに振動を与えることによって前記金属シートを下流側に移動させるとともに、前記中流部に沿って延びるとともに前記中流部を挟むように配置された磁石の前記磁力によって前記金属シートを互いに離間させることを特徴とする請求項１に記載の金属シートの製造方法。
前記中流部を挟むように配置された磁石が前記中流部に沿って上流側から下流側に移動することによって、前記磁石の前記磁力により前記金属シートを互いに離間させるとともに下流側に移動させることを特徴とする請求項１に記載の金属シートの製造方法。
アモルファス系軟磁性材料からなる金属シートをレールに沿って搬送しながら熱処理を施すことによってナノ結晶系軟磁性材料に結晶化させる金属シートの製造装置であって、
積層された状態の前記複数の金属シートが取り付けられる上流部、前記金属シートが通過する中流部、及び前記中流部を通過した前記金属シートが積層される下流部を有するレールと、前記レールの上流部に取り付けられた前記複数の金属シートを磁力により互いに離間させる磁石と、を含むとともに、前記金属シートを互いに離間した状態で前記レールに沿って移動させる搬送装置と、
前記レールの中流部を通過する前記金属シートに前記熱処理を施す加熱装置と、
を含むことを特徴とする金属シートの製造装置。
前記搬送装置は、前記レールに振動を与える加振器を含み、
少なくとも前記上流部および前記中流部は、下流側に向かって下方に傾斜しており、
前記磁石は、前記中流部に沿って延びるとともに前記中流部を挟むように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の金属シートの製造装置。
前記磁石は、前記中流部を挟むように配置されているとともに、前記中流部に沿って上流側から下流側に移動するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の金属シートの製造装置。