JP6270305B2 - モータコアの製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1のモータコアは、カシメなどの加工時に導入された歪を解放するために行なわれる歪取焼鈍後の特性については何ら考慮されていないため、磁気特性に劣るという問題があり、さらなる特性の向上が望まれている。
前記カシメを施したカシメ加工部を再結晶させ、結晶粒径が100μm以上、かつ、転位密度が1×1013m−2以下となる条件で歪取焼鈍を施すことを特徴とするモータコアの製造方法を提案する。ここで、前記カシメ加工部は、カシメの中心から5mmの領域である。
まず、歪取焼鈍後の磁気特性に及ぼす歪取焼鈍前の結晶粒径の影響について調査するため、C:0.0025mass%、Si:1.0mass%、Mn:0.5mass%、Al:0.2mass%、N:0.0021mass%、P:0.1mass%、S:0.0022mass%およびSe:0.0003mass%を含有する鋼を実験室にて溶解し、鋼塊とした後、熱間圧延して板厚2.4mmの熱延板とし、冷間圧延して板厚0.50mmの冷延板とし、その後、800〜950℃×10secの仕上焼鈍を施し、半有機の絶縁被膜コーティング液を塗布して無方向性電磁鋼板とした。
そこで、この原因を究明するため、歪取焼鈍後のモータコアのカシメ加工部からサンプルを切り出し、組織観察および転位密度測定を行った。ここで、モータコアのカシメ加工部とは、カシメの中心から5mmの領域とした(図1参照)。なお、結晶粒径は、断面組織から線分法にて求め、転位密度は透過型電子顕微鏡により測定を行った。
本発明は、上記実験結果に基いて開発したものである。
C:0.005mass%以下
Cは、0.005mass%を超えて含有すると、磁気時効を起こして鉄損を劣化させる。よって、Cは0.005mass%以下とする。
Siは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損特性を改善するために添加する元素であり、0.5mass%以上含有させることが好ましい。しかし、4mass%を超える添加は、鋼が硬質化し、圧延して製造することが難しくなる。よって、Siは4mass%以下とする。
Mnは、鋼の熱間加工性を改善するために必要な元素であるが、0.05mass%未満では上記効果がなく、一方、3mass%を超える添加は、圧延性を阻害したり、原料コストの上昇を招いたりする。よって、Mnは0.05〜3mass%の範囲とする。
Alは、Siと同様、鉄損特性改善のために添加されるが、3mass%を超える添加は、圧延性を阻害するので上限を3mass%とする。
Nは、鋼中に不可避的の混入してくる不純物であり、磁気特性を低下させる有害元素であるので、できる限り低減することが望ましい。よって、本発明では、Nは0.005mass%以下に制限する。
Pは、固溶強化能が大きい元素であり、0.2mass%を超える添加は、鋼が硬質化して圧延して製造することを難しくする。よって、Pの上限は0.2mass%とする。
Sは、Nと同様、不可避的不純物であり、磁気特性を低下させる有害元素であるので、できる限り低減することが望ましい。よって、本発明では、Sは0.005mass%以下に制限する。
Seは、上述した実験結果からわかるように、歪取焼鈍後の磁気特性を低下させる有害元素である。よって、本発明では、斯かる弊害を回避する観点から、0.0010mass%以下に制限する。
Sn:0.003〜0.5mass%、Sb:0.003〜0.5mass%
SnおよびSbは、集合組織を改善して磁束密度を向上させるだけでなく、鋼板表層の酸化や窒化およびそれらに伴う表層微細粒の生成を抑制することで、磁気特性の劣化を防止する等種々の好ましい作用効果を有する。かかる効果を発現させるためには、SnおよびSbのいずれか1種以上を0.003mass%以上含有させることが好ましい。一方、上記元素の含有量が0.5mass%を超えると、結晶粒の成長が阻害され、却って磁気特性の劣化を招くおそれがある。よって、SnおよびSbは、それぞれ0.003〜0.5mass%の範囲で添加するのが好ましい。
Caは、Se化合物と複合化して粗大な析出物を形成するため、歪取焼鈍時の粒成長を促進し、鉄損特性を改善する効果がある。このような効果を発現させるためには、0.0010mass%以上添加することが好ましい。一方、0.005mass%を超えて添加すると、CaSの析出量が多くなってSe化合物が巨大化し、却って鉄損特性が劣化するので、上限は0.005mass%とするのが好ましい。
本発明に用いる無方向性電磁鋼板は、製造方法について特に制限はないが、例えば、上記成分組成に適合する鋼を転炉や電気炉、真空脱ガス装置などを用いた通常公知の精錬プロセスで溶製し、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で鋼スラブとした後、この鋼スラブを通常公知の方法で熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延し、仕上焼鈍し、絶縁被膜を被成する従来公知のプロセスで製造するのが好ましい。なお、より好ましい製造条件は、以下のとおりである。
熱延板焼鈍は、本発明においては必須の工程ではないが、磁気特性の向上に有効であるため、適宜採用することができる。熱延板焼鈍を施す場合の焼鈍温度は、通常の750〜1050℃の範囲とするのが好ましい。焼鈍温度が750℃未満では、未再結晶組織が残存する可能性があり、一方、1050℃を超えると、焼鈍設備に多大な負荷がかかるためである。より好ましくは800〜1000℃の温度範囲である。
熱延板を最終板厚とする冷間圧延は、1回の冷間圧延あるいは中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延のいずれを用いてもよい。また、最終板厚(製品板厚)については、特に制限はないが、通常の無方向性電磁鋼板の板厚である0.1〜0.5mmの範囲が好ましい。また、冷延圧下率も、通常の無方向性電磁鋼板の場合と同様で構わない。
最終板厚まで圧延した冷延板は、その後、再結晶させかつその結晶粒径を所望の大きさにする、すなわち、モータコア加工部における歪取焼鈍前の結晶粒径を70μm以下にするための仕上焼鈍を施す。この仕上焼鈍における焼鈍温度は、再結晶粒を粗大化させない観点から750〜900℃の範囲とするのが好ましい。より好ましくは750〜850℃の範囲である。ここで、仕上焼鈍後の結晶粒径を70μm以下に制限する理由は、粒界エネルギーを高めて、歪取焼鈍時における再結晶および粒成長を促進させるためである。
上述のようにして得た無方向性電磁鋼板は、その後、所定のモータコアの形状に打ち抜き加工等してコア材とした後、このコア材を積層し、この際、積層した鋼板同士を固着させるため、カシメ加工を施したり、積層したコア材を溶接したりして固定し、モータコアとする。
Claims (2)
- C:0.005mass%以下、Si:4mass%以下、Mn:0.05〜3mass%、Al:3mass%以下、N:0.005mass%以下、P:0.2mass%以下、S:0.005mass%以下およびSe:0.0010mass%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる無方向性電磁鋼板をコア形状に加工した後、積層し、カシメを施し、歪取焼鈍してモータコアを製造する方法において、
前記無方向性電磁鋼板として結晶粒径が70μm以下のものを用いると共に、
前記カシメを施したカシメ加工部を再結晶させ、結晶粒径が100μm以上、かつ、転位密度が1×1013m−2以下となる条件で歪取焼鈍を施すことを特徴とするモータコアの製造方法。ここで、前記カシメ加工部は、カシメの中心から5mmの領域である。 - 前記無方向性電磁鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、Sn:0.003〜0.5mass%、Sb:0.003〜0.5mass%およびCa:0.0010〜0.005mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のモータコアの製造方法。
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