JP6958421B2 - 鉄心製造装置および鉄心製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄心製造装置および鉄心製造方法に関する。

種々の機器の省エネルギーや高効率化の要求を背景に、変圧器などの電磁機器においても低損失化が求められている。変圧器のエネルギー損失原因としては、鉄心に使用される電磁鋼板などの磁性材料が交流励磁されることで発生する鉄損がある。鉄損の低減するため、電磁鋼板など板状の素材の板厚を薄くする方法が用いられている。これは、電磁誘導の法則によって素材の内部に誘導される円環状の電流、すなわち渦電流によって発生するジュール損が、板厚の二乗に比例することに基づく。方向性電磁鋼板での例を示すと、磁束密度が１．７Ｔ、周波数が５０Ｈｚの励磁の場合、板厚が０．３５ｍｍだと鉄損は１．１２Ｗ／ｋｇであるが，０．２３ｍｍでは０．８７Ｗ／ｋｇとなる。このように、電磁鋼板の板厚を薄くすることによって、鉄損の低減を図ることができる。

一方、電磁鋼板の板厚を薄くすると、次のような問題が生じる。鉄心のサイズ、すなわち電磁鋼板の積み高さは、変圧器の電気容量に応じて決まる。このため、電磁鋼板を薄手化した場合には、同じ積み高さを得るために、剪断、積層、挿入工程で作業量が増加する。その結果、製造コストと製造時間が増加する。

特許文献１と特許文献２には、このような問題を解決するため、複数の巻き取られた電磁鋼板を一度ほどいて接着し、再度巻き取る方法が開示されている。例えば２枚の電磁鋼板が重ねて接着されたものであれば、鉄心の製造工程において、剪断、積層、挿入の各工程が、接着なしに対して半分の作業量で済み、かつ、新たな工程を追加する必要がない。

ところで、特許文献３には、変圧器の鉄心において、各層の鋼板の接合ギャップが鋼板の長手方向に順次所定の等間隔で階段状にずれた複数群の階段状接合部を積層することによって構成し、かつ、各群の階段状接合部における各接合ギャップ位置を鋼板の長手方向に互いに異ならせる構成が開示されている。そして、特許文献３に開示されている構成によれば、接合ギャップ部分での鉄損が少なく、かつ鉄心接合部での機械的強度が向上する。

しかしながら、特許文献１と特許文献２に開示されている構成を、そのまま特許文献３に開示されている構成に適用しても、鉄損の低減の効果が低い。その理由は次のとおりである。特許文献１と特許文献２に開示されている構成では電磁鋼板の接着後にせん断されるため、接着された電磁鋼板の位置は一致している。このため、このような電磁鋼板を積層すると、接着された複数の電磁鋼板が、階段状接合部の１段を形成することになる。このため、電磁鋼板の薄肉化の効果が減殺される。また、複数の電磁鋼板は流体などによって互いに接合されているため、相対的に移動させる際に要する力が大きく、ずれ量やずれ方向の精度よく互いにずらすことは困難である。

特開昭６３−２８１８４１号公報 特開平４−１４８９２７号公報 特開昭６０−１５８６０９号公報

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、重ね合わされて接合されている電磁鋼板を用いて積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法において、重ね合わされている電磁鋼板を相対的に移動させる際に要する力を小さくすることである。

本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に示す本発明の諸態様に想到した。

（１）
互いに分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースから積層鉄心を製造する鉄心製造装置であって、
前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させる交流励磁部と、
前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に荷重を掛けて前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化させる与負荷部と、
前記交流励磁部により交流励磁されている前記２枚の電磁鋼板のピースを、前記交流励磁部による励磁方向に滑らせることによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる電磁鋼板移動部と、
を有することを特徴とする鉄心製造装置。

（２）
前記与負荷部は、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に、前記交流励磁部による励磁方向に平行な方向の圧縮荷重を掛けることにより、圧縮応力を発生させることを特徴とする前記（１）に記載の鉄心製造装置。

（３）
前記与負荷部は、
前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに接近する方向に荷重を掛けることができる与負荷部と、
を有することを特徴とする前記（２）に記載の鉄心製造装置。

（４）
前記与負荷部は、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に、前記交流励磁部による励磁方向に平行な方向の圧縮荷重と引張荷重を周期的に掛けることができ、
前記電磁鋼板移動部と与負荷部とを同期して制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が極値となるタイミングで、前記与負荷部の引張荷重による引張応力が最大となり、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が０となるタイミングで、前記与負荷部の圧縮荷重による圧縮応力が最大となるように制御することを特徴とする前記（１）に記載の鉄心製造装置。

（５）
前記与負荷部は、
前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに接近する方向と離れる方向に周期的に荷重を掛けることができる与負荷部と、
を有することを特徴とする前記（４）に記載の鉄心製造装置。

（６）
前記与負荷部は、前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向の引張荷重を掛けることにより、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に引張荷重を発生させることを特徴とする前記（１）に記載の鉄心製造装置。

（７）
前記与負荷部は、
前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向に直角な方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに離れる方向に荷重を掛けることができる与負荷部と、
を有することを特徴とする前記（６）に記載の鉄心製造装置。

（８）
前記与負荷部は、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に、前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向の圧縮荷重と引張荷重を周期的に掛けることができ、
前記電磁鋼板移動部と与負荷部とを同期して制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が極値となるタイミングで、前記与負荷部による圧縮荷重が最大となり、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が０となるタイミングで、前記与負荷部による引張荷重が最大となるように制御することを特徴とする前記（１）に記載の鉄心製造装置。

（９）
前記与負荷部は、
前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向に直角な方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに接近する方向と離れる方向に周期的に荷重を掛けることができる与負荷部と、
を有することを特徴とする前記（８）に記載の鉄心製造装置。

（１０）
互いに分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースから積層鉄心を製造する鉄心製造装置であって、
前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させる交流励磁部と、
前記２枚の電磁鋼板のピースの一方を前記交流励磁部による励磁方向に平行な方向に押すことによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記一方の磁区構造を前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化させるとともに、前記交流励磁部により交流励磁されている前記２枚の電磁鋼板のピースの前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる電磁鋼板移動部と、
前記２枚の電磁鋼板のピースの他方を移動しないように保持する保持部と、
を有することを特徴とする鉄心製造装置。

（１１）
前記交流励磁部は、前記２枚の電磁鋼板のピースを挿入可能な励磁コイルを有し、
前記電磁鋼板移動部は、前記励磁コイルに挿入された前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方を前記２枚の電磁鋼板のピースの面方向に移動させることにより、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向の端部の位置を互いに異ならせることを特徴とする前記（１）から（１０）のいずれかに記載の鉄心製造装置。

（１２）
前記交流励磁部は、前記励磁コイルに挿入されている前記２枚の電磁鋼板のピースの前記励磁コイルの軸線方向の両端部のそれぞれに接触させることができるヨークをさらに有し、
前記ヨークと前記２枚の電磁鋼板のピースとで閉磁路を形成することを特徴とする前記（１１）に記載の鉄心製造装置。

（１３）
前記電磁鋼板移動部は、
前記励磁コイルに挿入されている前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方に吸着する移動用吸着部と、
前記移動用吸着部を前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向に直線移動させる動力部と、
を有することを特徴とする前記（１１）または（１２）に記載の鉄心製造装置。

（１４）
分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースを用いて積層鉄心を製造する鉄心製造方法であって、
前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に圧縮応力または引張応力を発生させた状態で、前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させながら、前記２枚の電磁鋼板のピースを、前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向に滑らせることによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる工程を有し、
前記圧縮応力は前記交流励磁の励磁方向に平行な方向であり、前記引張応力は前記交流励磁の励磁方向に直角な方向であることを特徴とする鉄心製造方法。

（１５）
分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースを用いて積層鉄心を製造する鉄心製造方法であって、
前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に圧縮応力と引張応力を周期的に発生させた状態で、前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させながら、前記２枚の電磁鋼板のピースを、前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向に滑らせることによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる工程を有し、
前記圧縮応力および前記引張応力と前記交流励磁とを同期させることを特徴とする鉄心製造方法。

（１６）
前記圧縮応力および前記引張応力は前記交流励磁の励磁方向に平行な方向であり、
前記交流励磁による磁束密度が極値となるタイミングで前記引張応力が最大となり、前記交流励磁による磁束密度が０となるタイミングで前記圧縮応力が最大となるように、前記圧縮応力および前記引張応力と前記交流励磁とを同期させることを特徴とする前記（１５）に記載の鉄心製造方法。

（１７）
前記圧縮応力および前記引張応力は前記交流励磁の励磁方向に直角な方向であり、
前記交流励磁による磁束密度が極値となるタイミングで前記圧縮応力が最大となり、前記交流励磁による磁束密度が０となるタイミングで前記引張応力が最大となるように、前記圧縮応力および前記引張応力と前記交流励磁とを同期させることを特徴とする前記（１５）に記載の鉄心製造方法。

本発明によれば、液体や流動体で接合された電磁鋼板どうしを互いに相対的に移動させる際に要する力を小さくできる。

図１は、積層鉄心を有する変圧器の構成例と、この積層鉄心の製造方法を模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造される積層鉄心の隣り合う辺どうしの接合部の構成例を模式的に示す断面図である。 図３は、比較例に係る積層鉄心の隣り合う辺どうしの接合部の構成例を模式的に示す断面図である。 図４は、２枚の電磁鋼板のピースをずらす態様を模式的に示す図である。 図５は、磁区構造の変化を模式的に示す図である。 図６は、第１の実施形態に係る鉄心製造装置の構成例を模式的に示す図である。 図７は、与負荷部と交流励磁部の動作の例を模式的に示すグラフである。 図８は、電磁鋼板のピースの磁束密度と磁歪との関係の例を示すグラフである。 図９は、第２の実施形態に係る鉄心製造装置の構成例を模式的に示す図である。 図１０は、第３の実施形態に係る鉄心製造装置の構成例を模式的に示す図である。 図１１は、第４の実施形態に係る鉄心製造装置の構成例を模式的に示す図である。 図１２は、与負荷部と交流励磁部の動作の例を模式的に示すグラフである。 図１３は、与負荷部と交流励磁部の動作の例を模式的に示すグラフである。 図１４は、磁束密度と移動に要した力の関係の測定結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。本発明の実施形態に係る製造方法により製造される積層鉄心１は、例えば変圧器２に用いられる。なお、各図においては、便宜上、説明に用いる部分のみを簡略化して示す。

本発明の実施形態では、分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板を用いて積層鉄心１を製造する。説明の便宜上、「分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板」を、「貼り合せ電磁鋼板」と称する。また、所定の寸法および形状にせん断された電磁鋼板を、「電磁鋼板のピース」と称する。貼り合せ電磁鋼板に含まれる２枚の電磁鋼板（２枚の電磁鋼板のピース１１）は、互いに固定されているのではなく、油やワックスなどの流動性を有する材料（以下、単に「流動性材料」と称する）によって貼り合わされている。このため、２枚の電磁鋼板（２枚の電磁鋼板のピース１１）は、流動性材料１３の粘性によって貼り合わされた状態に維持されているが、外力を加えることによって相対的な移動や分離が可能である。

図１は、積層鉄心１を有する変圧器２の構成例と、この変圧器２の製造方法（積層鉄心１の製造方法）を模式的に示す図である。ここでは、変圧器２に適用される積層鉄心１が、略四辺形の額縁状の形状を有する例を示す。積層鉄心１の４辺のそれぞれは、複数の電磁鋼板のピース１１を積層することによって形成される。

変圧器２（積層鉄心１）の製造方法は、次の（１）〜（４）の工程を含む。（１）ロール状に巻かれている貼り合せ電磁鋼板を所定の寸法および形状にせん断して電磁鋼板のピース１１を製造する工程。（２）電磁鋼板のピース１１を積層することにより、積層鉄心１の４辺のうちの３辺を形成する工程。（３）積層鉄心１の４辺のうちの形成されていない１辺の側から、互いに平行な２辺のそれぞれにコイル２１を挿入する工程。（４）複数の電磁鋼板のピース１１を積層することにより、残りの１辺を形成する工程。

図２は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造される積層鉄心１の隣り合う辺どうしの接合部１２の構成例を模式的に示す断面図である。本発明の実施形態では、積層鉄心１の隣り合う辺どうしの接合部１２（すなわち、四辺形の四隅部）に、ステップラップ方式を用いる。具体的には、図２に示すように、各辺を形成する所定の数の電磁鋼板のピース１１は、積層鉄心１の各辺に組込まれた状態における当該各辺の延伸方向の端部の位置が階段状に互いにずれている。そして、各層のギャップ部１２２（同じ層における電磁鋼板のピース１１どうしの継ぎ目）の位置も、階段状に互いにずれている。説明の便宜上、電磁鋼板のピース１１の「積層鉄心１の各辺に組込まれた状態における当該各辺の延伸方向」を、「延伸方向」と称する。このような構成によれば、各辺の接合部１２における鉄損を低減することができ、かつ、各辺どうしの接合部１２の機械的な結合強度が向上する。ステップラップ方式の積層鉄心１を製造するためには、電磁鋼板のピース１１を重ねる工程において、電磁鋼板のピース１１の端部の位置を１枚ずつ異ならせなければならない。

前述のとおり、本発明の実施形態では、貼り合せ電磁鋼板を用いて積層鉄心１を製造する。この場合、貼り合せ電磁鋼板をせん断すると、流動性材料１３によって貼り合わされている状態の２枚の電磁鋼板のピース１１が得られる。そして、このようにして得られた２枚の電磁鋼板のピース１１は、互いにずれることなく重なっている。このため、このような２枚の電磁鋼板のピース１１をそのまま積層すると、製造される積層鉄心１の各辺どうしの接合部１２は、図３に示す構成となる。図３は、積層鉄心１の接合部１２の構成の比較例を模式的に示す図である。図３に示すように、各辺の端部は階段状の構成となるが、図２に示す接合部１２においては、１枚の電磁鋼板のピース１１で１段の段差が形成される（１段／１枚）のに対し、図３に示す接合部１２においては、貼り合せられている２枚の電磁鋼板のピース１１で１段の段差が形成される（１段／２枚）。このため、２層ずつ、ギャップ部１２２の位置が一致している。

図３に示す接合部１２の構成では、図２に示す接合部１２の構成に比較して、鉄損が大きくなる。例えば、板厚が０．２３ｍｍの方向性電磁鋼板を用いて３相積層鉄心を製造し、１．５Ｔ、５０Ｈｚで励磁して鉄損を測定したところ、図２に示すような１段／１枚の接合部１２の構成では４４．７Ｗとなったのに対し、図３に示すような１段／２枚の接合部１２の構成では４６．８Ｗとなり、鉄損が４．６％高いという結果が得られた。

本発明の実施形態では、図２に示すような構成の接合部１２を有する積層鉄心１を製造するため、貼り合せ電磁鋼板をせん断して得られた２枚の電磁鋼板のピース１１（流動性材料１３によって分離可能に貼り合わされた状態の２枚の電磁鋼板のピース１１）の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる。図４は、２枚の電磁鋼板のピース１１の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる工程を模式的に示す図である。図４に示すように、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方を、電磁鋼板のピース１１の面方向であって延伸方向に滑らせるように移動させる。これにより、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離することなく、端部の位置を互いに異ならせる。そして、積層鉄心１の各辺の接合部１２を、図２に示すような１段／１枚の階段状の構成にする。

本発明の実施形態では、２枚の電磁鋼板のピース１１の端部の位置を互いに異ならせる工程において、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離しない。すなわち、２枚の電磁鋼板のピース１１を、それらの面方向でかつ延伸方向に相対的に滑らせるように移動させることによって、２枚の電磁鋼板のピース１１が互いに貼り合わされている状態を維持しながら、延伸方向の端部の位置を異ならせる。このような構成によれば、積層鉄心１の製造方法の工数の増加や工程の内容の煩雑化による製造に要する時間の延長を防止できる。すなわち、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離してから端部の位置を互いに異ならせる方法では、分離した２枚の電磁鋼板のピース１１を再貼り合せする（積層する）工程が必要になる。さらに、再貼り合せする工程の後に２枚の電磁鋼板のピース１１の間から空気を排出する工程などが必要となる。このため、積層鉄心１の製造工程の数が増加する。また、再貼り合わせされた２枚の電磁鋼板のピース１１の貼り合せ強度を均一にするためには、２枚の電磁鋼板のピース１１の間に流動性材料１３を均一に介在させなければならないため、工程が煩雑になるおそれがあるのみならず、作業に長時間を要する。

端部の位置を互いに異ならせるために、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離させることなく移動させる方法を用いると、上述のような問題は生じない。ただし、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離せずに移動させる方法では、次のような理由により、電磁鋼板のピース１１のずれ量やずれ方向の高精度な制御が困難である。これは、次のような理由によるものと考えられる。前述のとおり、２枚の電磁鋼板のピース１１は、流動性材料１３により貼り合わされている。このため、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離することなく移動させるために外力を加えると、流動性材料１３が変形して２枚の電磁鋼板のピース１１が相対的に移動する。流動性材料１３は、分子が結合しているため、流動性材料１３が変形する際には、分子間の結合の一部を切らなければならないと考えられる。そして、流動性材料１３の変形に要する力は、流動性材料１３を構成する分子どうしの「結合の程度」に依存するものと考えられ、さらに、この「結合の程度」は変形の速度が大きくなるにしたがって小さくなるものと考えられる。このため、流動性材料１３を構成する分子どうしの「結合の程度」が高いと、２枚の電磁鋼板のピース１１を相対的に移動させるために要する力が大きくなり、ずれ量やずれ方向の高精度な制御が困難となる。

そこで、本発明の実施形態では、２枚の電磁鋼板のピース１１を交流励磁しながら、延伸方向に互いに反対向きに滑らせて移動させる。電磁鋼板のような磁性材料の多くは磁歪現象を有する。磁歪とは、材料に印加する磁界を変化させた場合に、磁界の変化に応じて寸法が変化する現象である。また、磁歪は結晶方位依存性を有する。電磁鋼板は多結晶体であり、磁歪の大きさや向きは結晶粒ごとに異なる。このため、貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピース１１において、流動性材料１３を介して接触している結晶粒の磁歪（すなわち変位）が相違することになり、２枚の電磁鋼板のピース１１どうしが相対的に移動する状態となり、その相対的な移動に応じて流動性材料１３が変形する。したがって、電磁鋼板のピース１１を相対的に移動させるために要する力を小さくでき、電磁鋼板のピース１１が勢いよく移動することを防止できる。このため、ずれ量やずれ方向の制御の精度の向上を図ることができる。なお、流動性材料１３の分子どうしの「結合の程度」は、変形速度が速くなるにしたがって小さくなり、変形が容易となる。したがって、２枚の鋼板のピース１１に発生させる磁歪を大きくすることにより、２枚の電磁鋼板のピース１１を相対的に移動させるために要する力をより小さくできる。

そこでこの際、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方に所定の方向の応力を発生させることにより、磁歪の振動の振幅を大きくする。これにより、流動性材料１３を変形しやすくすることができ、２枚の電磁鋼板のピース１１のずれ量やずれ方向の制御の精度をさらに向上させることができる、制御性の向上を図ることができる。

ここで、応力により磁歪の振動の振幅を大きくするメカニズムについて説明する。図５は、応力により磁歪の振動の振幅を大きくできるメカニズムを説明するための模式図である。図５（ａ）は、電磁鋼板に負荷が掛けられておらず（応力が発生しておらず）、かつ、励磁されていない状態における磁区構造の例を示す模式図である。この状態では、隣り合った磁区のモーメント方向が直交している状態にある。図５（ｂ）は電磁鋼板に荷重をかけて応力が発生している状態の磁区構造の例を示す模式図である。図５（ｂ）に示すように、電磁鋼板に引張応力または圧縮応力を発生させると、逆磁歪効果によって、引張応力の場合には応力に平行な方向に延伸する帯状の磁区構造となり、圧縮応力の場合に応力に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造となる。図５（ｃ）は、電磁鋼板を励磁した場合の磁区構造の例を示す模式図である。電磁鋼板に励磁すると、磁区構造は、励磁方向（磁力線に平行な方向）に延伸する帯状の磁区構造となる。

図５（ａ）に示す磁区構造から図５（ｃ）に示す磁区構造に変化する場合に比較すると、図５（ｂ）に示す磁区構造から図５（ｃ）に示す磁区構造に変化する場合は、磁化方向が変化する磁区量が多く、磁歪が大きくなる。なお、積層鉄心１に適用される電磁鋼板は、製造時における圧延方向（以下、「電磁鋼板の製造時における圧延方向」を、単に「圧延方向」と略して記すことがある）に良好な磁気特性を有しており、積層鉄心１の磁界の方向である延伸方向と圧延方向とが平行になるように製造される。このため、圧延方向（延伸方向）に励磁した場合の磁歪は、圧延方向に直角な方向に励磁した場合の磁歪よりも小さい。そこで、本発明の各実施形態では、励磁と応力とを併用することにより、磁歪の振幅を大きくする。具体的には、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方に荷重をかけて応力を発生させ、圧延方向に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造（図５（ｂ）に示す磁区構造）にする。２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方の磁区構造を図５（ｂ）に示す磁区構造に変化させるには、圧延方向に平行な方向に圧縮応力を発生させるか、圧延方向に直角な方向に引張応力を発生させればよい。そして、その状態で交流励磁すると、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方（図５（ｂ）に示す磁区構造となったピース１１）の磁区構造は、磁界の変動に応じて図５（ｂ）に示す磁区構造（９０°磁区構造）と図５（ｃ）に示す磁区構造（１８０°磁区構造）に周期的に変化し、磁歪による振動が発生する。このような構成によれば、応力を発生させない構成と比較して、磁歪による振動の振幅を大きくできる。

（第１の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第１の実施形態に係る積層鉄心１の製造装置の構成例について説明する。説明の便宜上、「積層鉄心の製造装置」を「鉄心製造装置」と略して記すことがある。図６は、第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａの構成例を模式的に示す図である。図６に示すように、鉄心製造装置５ａは、交流励磁部５１と、与負荷部５２ａと、電磁鋼板移動部５３と、電磁鋼板保持部５４と、制御部５５とを有する。なお、図中の矢印Ａは、交流励磁部５１による励磁方向（磁力線の方向）を示す（他の図についても同様）。励磁方向は励磁対象物である２枚の電磁鋼板のピース１１の延伸方向（圧延方向）、および、２枚の電磁鋼板のピース１１を相対的に移動させる方向に平行である。

交流励磁部５１は、電磁鋼板のピース１１を交流励磁して磁化させる。交流励磁部５１は、貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一部分を挿入可能な励磁コイル５１１を有する。第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａにおいては、貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピース１１を、それらの延伸方向（圧延方向）が励磁コイル５１１の軸線に平行となる向きで挿入可能な構成を有する。この場合、励磁コイル５１１による磁界（磁力線の方向）は、電磁鋼板のピース１１の延伸方向（圧延方向）に平行となる。なお、励磁コイル５１１の巻数や励磁コイル５１１に用いられる導線の断面積などは特に限定されるものではない。これらは、交流電源の仕様や励磁コイル５１１の放熱性などに応じて適宜設定される。

また、交流励磁部５１は、励磁コイル５１１に加えてヨーク５１２を有していてもよい。この場合、励磁コイル５１１の軸線方向寸法は、挿入されている電磁鋼板のピース１１の延伸方向の両端部（２つの長辺）が外部にはみ出すように、電磁鋼板のピース１１の延伸方向寸法よりも小さい寸法に設定される。なお、ヨーク５１２には、軟磁性材料により形成される。例えば、ヨーク５１２は、方向性電磁鋼板を積層することにより形成される。そして、ヨーク５１２は、電磁鋼板のピース１１の延伸方向の両端のそれぞれの励磁コイル５１１からはみ出している部分に接触できる寸法および形状を有する。電磁鋼板のピース１１の延伸方向の両端部のそれぞれに、ヨーク５１２の両端部のそれぞれを接触させることにより、ヨーク５１２と電磁鋼板のピース１１とで閉磁路が形成される。なお、ヨーク５１２の幅方向寸法（励磁コイル５１１の軸線に直角な方向の寸法）は、電磁鋼板のピース１１の延伸方向に直角な方向（以下、「幅方向」と記すことがある）の寸法と同じかそれ以上の寸法であることが好ましい。これにより、ヨーク５１２が電磁鋼板のピース１１の幅方向の全体にわたって接触することになり、電磁鋼板のピース１１の内部の磁界を均一にできる。なお、ヨーク５１２の具体的な寸法および形状は特に限定されるものではなく、励磁コイル５１１や電磁鋼板のピース１１の寸法および形状などに応じて設定されるものである。

交流励磁部５１のこのほかの構成として、交流励磁部５１が励磁コイル５１１とヨーク５１２とを有し、励磁コイル５１１がヨーク５１２に設けられる構成であってもよい。このような構成であれば、励磁コイル５１１とヨーク５１２とが交流電磁石を形成することになる。このため、ヨーク５１２の両端部のそれぞれを電磁鋼板のピース１１の延伸方向の両端部のそれぞれに接触させることにより、電磁鋼板のピース１１を交流励磁できる。

与負荷部５２ａは、２枚の電磁鋼板のピース１１に負荷（圧縮荷重）をかけて、交流励磁部５１による励磁方向に平行な圧縮応力を発生させる。交流励磁部５１に挿入されている２枚の電磁鋼板のピース１１の延伸方向が励磁方向に平行であれば、与負荷部５２ａは、２枚の電磁鋼板のピース１１に延伸方向（圧延方向）に平行な方向の圧縮応力を発生させる。

与負荷部５２ａは、２つの与負荷用吸着部５２１ａと、負荷発生源５２２ａとを有する。２つの与負荷用吸着部５２１ａは、励磁コイル５１１の軸線方向に所定の距離をおいて離れて配置され、それぞれ、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方の延伸方向の両端部のそれぞれに吸着可能である。与負荷用吸着部５２１ａには、例えば、与負圧吸着機構や真空吸着機構が適用できる。なお、与負荷用吸着部５２１ａは、電磁鋼板のピース１１に歪を発生させることなく吸着できる構成であることが好ましい。負荷発生源５２２ａは、２つの与負荷用吸着部５２１ａどうしを励磁コイル５１１の軸線方向に互いに近付ける向きの力を発生させる（互いに近付ける方向に移動させる）。なお、負荷発生源５２２ａは、２つの与負荷用吸着部５２１ａどうしを互いに接近させる向きの力を発生させることができればよく、具体的な構成は限定されない。例えば、負荷発生源５２２ａには、公知の各種の流体シリンダ（エアシリンダや油圧シリンダ）や公知の各種機械的な駆動機構（例えば、各種のリニアアクチュエータ）などが適用できる。また、ばねなどの弾性体であってもよい。

このような構成によれば、２つの与負荷用吸着部５２１ａのそれぞれを２枚の電磁鋼板のピース１１の一方の延伸方向に互いに離れた位置に吸着させ、負荷発生源５２２ａにより２つの与負荷用吸着部５２１ａどうしを互いに近付ける向きの力を発生させる。これにより、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に延伸方向の圧縮荷重をかけて圧縮応力を発生させることができる。

なお、与負荷部５２ａは、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方のうち、交流励磁部５１より交流励磁される部分に荷重をかけて応力を発生させることができるように構成される。例えば、図６に示すように、２つの与負荷用吸着部５２１ａは、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方のうち、励磁コイル５１１からはみ出している部分を吸着するように配置される。このような構成であれば、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方のうち、交流励磁部５１により例示される部分（励磁コイル５１１の内部に挿入されている部分）に圧縮応力を発生させることができる。また、与負荷部５２ａが励磁コイル５１１の外部に配置される構成のほか、励磁コイル５１１の内部に配置される構成であってもよい。

電磁鋼板移動部５３は、貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの一方を、他方に対して延伸方向に相対的に滑らせて移動させる。第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａにおいて、電磁鋼板移動部５３による電磁鋼板のピース１１の移動方向は、それらの延伸方向に平行な方向である。なお、図６においては、２枚の電磁鋼板のピース１１のうち、与負荷部５２ａにより負荷が掛けられる方のピース１１を吸着して移動させる構成を例に示すが、このような構成に限定されない。電磁鋼板移動部５３は、与負荷部５２ａにより負荷が掛けられる一方ではない他方のピース１１を吸着して移動させる構成であってもよい。要は、電磁鋼板移動部５３は、貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピース１１のうちのいずれか一方を、他方に対して延伸方向に相対的に滑らせて移動させる構成であればよい。

電磁鋼板移動部５３は、２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの一方に吸着する移動用吸着部５３１と、移動用吸着部５３１を前記方向に移動させる動力部５３２とを有する。移動用吸着部５３１は、与負荷用吸着部５２１ａと同様に、電磁鋼板のピース１１に歪を発生させることなく吸着できる構成であることが好ましく、与負荷用吸着部５２１ａと同様の構成が適用できる。動力部５３２は、移動用吸着部５３１を電磁鋼板のピース１１の延伸方向に直線移動させることができる構成であればよい。例えば、動力部５３２には、公知の各種リニアアクチュエータが適用できる。

電磁鋼板保持部５４は、２枚の電磁鋼板のピース１１のうち、電磁鋼板移動部５３の移動用吸着部５３１により吸着される一方ではない他方の電磁鋼板のピース１１を、移動しないように保持する。電磁鋼板保持部５４は、例えば交流励磁部５１に対して移動しないように配置されている。電磁鋼板保持部５４には、与負荷用吸着部５２１ａや移動用吸着部５３１と同様に、負圧吸着機構や真空吸着機構が適用できる。要は、電磁鋼板保持部５４は、２枚の電磁鋼板のピース１１のうち、電磁鋼板移動部５３により移動させる一方ではない他方のピース１１を、移動しないように保持できる構成であればよく、具体的な構成は限定されるものではない。ただし、電磁鋼板移動部５３と同様に、電磁鋼板のピース１１に歪を発生させることなく保持できる構成であることが好ましい。

このような構成により、電磁鋼板移動部５３の移動用吸着部５３１により一方の電磁鋼板のピース１１を吸着し、電磁鋼板保持部５４により他方の電磁鋼板のピース１１を保持し、電磁鋼板移動部５３の移動用吸着部５３１を動力部５３２によって移動させる。これにより、２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの一方を延伸方向に平行な方向に直線移動させることができる。すなわち、２枚の電磁鋼板のピース１１を、それらの延伸方向に相対的に移動させることができる。このため、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離することなく、２枚の電磁鋼板のピース１１の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる（階段状にずらす）ことができる。

制御部５５は、交流励磁部５１と与負荷部５２ａと電磁鋼板移動部５３と電磁鋼板保持部５４を制御する。制御部５５には、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとを有するコンピュータが適用できる。この場合、コンピュータのＲＯＭには、鉄心製造装置５ａの各部を制御するためのコンピュータプログラムがあらかじめ格納されている。そして、コンピュータのＣＰＵはＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて実行する。これにより、鉄心製造装置５ａの各部が制御され、後述する動作が実現する。

次に、第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａの動作について説明する。なお、動作開始前に、貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピース１１を、あらかじめ交流励磁部５１の励磁コイル５１１の内部に挿入しておく。また、交流励磁部５１がヨーク５１２を有する場合には、電磁鋼板のピース１１の延伸方向の両端部のそれぞれをヨーク５１２の両端部のそれぞれに接触させておく。

まず、制御部５５は、与負荷部５２ａを制御して、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方にその延伸方向（励磁方向、圧延方向）に平行な圧縮荷重をかけて圧縮応力を発生させる。これにより、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方の磁区構造は、延伸方向に平行な方向の圧縮応力によって、延伸方向（励磁方向、圧延方向）に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化する。そして、制御部５５は、与負荷部５２ａが２枚の電磁鋼板のピース１１の一方にその延伸方向に平行な圧縮荷重をかけている状態（圧縮応力を発生させている状態）を保持する。

この際、発生させる圧縮応力が過少であると、磁歪による流動性材料１３の変形のしやすさの低下が発生しない（低下が少ない）ため、２枚の電磁鋼板のピース１１をずらすために要する力の低減の効果がないかまたは低い。また、発生させる圧縮応力の上限は、例えば、与負荷用吸着部５２１ａの吸着力に規定される。この観点から、例えば、発生させる圧縮応力は、７〜２０ＭＰａの範囲であることが好ましい。ただし、発生させる圧縮応力は前述の範囲に限定されるものではない。

次いで、制御部５５は、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に延伸方向に平行な圧縮応力を発生させている状態で、交流励磁部５１の励磁コイル５１１に交流電気を流し、励磁コイル５１１の内部に交流磁界を発生させる。この交流磁界によって、２枚の電磁鋼板のピース１１の磁区構造は、図５（ｂ）と図５（ｃ）に示す磁区構造に周期的に変化し、周期的な磁歪が生じる。そして、２枚の電磁鋼板のピース１１に周期的な磁歪が発生している間は、２枚の電磁鋼板のピース１１の間の流動性材料１３を構成する分子どうしの「結合の程度」は小さくなる。

図７は、与負荷部５２ａと交流励磁部５１の動作と発生する磁歪の例を模式的に示すグラフである。各グラフの横軸は時間であり、磁束密度と発生させる応力と磁歪の大きさである。制御部５５は、図７に示すように、交流励磁部５１により交流磁界を発生させるとともに、与負荷部５２ａによって延伸方向（励磁方向、圧延方向）に平行な圧縮応力を発生させる。本実施形態では、発生させる圧縮応力は、時間の経過に関わらず一定とする。このような構成によれば、図７に示すように、電磁鋼板のピース１１には、励磁周波数に応じた磁歪の振動が発生する。そして、延伸方向に平行な圧縮応力を発生させた場合の磁歪は、発生させない場合の磁歪に比較して大きくなる。

図８は、電磁鋼板のピース１１の磁束密度と磁歪との関係の例を示すグラフである。図８に示すように、励磁の強さ、すなわち、電磁鋼板のピース１１の磁束密度が高くなるにしたがって磁歪も大きくなる。このため、この関係を考慮して電磁鋼板のピース１１の磁束密度を決定すればよい。また、励磁周波数が高くなるにしたがって、２枚の電磁鋼板のピース１１を相対的に移動させやすくなる。ただし、励磁周波数と電磁鋼板のピース１１の相対的な移動のし易さとは非線形の関係を有しており、励磁周波数を過大に高くしても電磁鋼板のピース１１の移動のしやすさは向上しない。このため、励磁周波数は２枚の電磁鋼板のピース１１の相対的な移動のしやすさに応じて適宜設定すればよい。具体的には、励磁周波数が２００Ｈｚ未満であると交流励磁による効果が低く、１０ｋＨｚを超えると、効果が向上しない上に、交流励磁の電圧が高電圧となり過ぎたり、電流が高電流となり過ぎたりする。したがって、本発明の実施形態では、励磁周波数は、２００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲であることが好ましい。

そして、制御部５５は、電磁鋼板移動部５３の移動用吸着部５３１を制御して２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの一方を吸着し、電磁鋼板保持部５４を制御して２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの他方を保持する。その状態で、制御部５５は電磁鋼板移動部５３の動力部５３２を制御し、電磁鋼板のピース１１の一方を他方に対して滑らせて延伸方向に直線移動させる。これにより、２枚の電磁鋼板のピース１１の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる（階段状にずらす）ことができる。

このように、第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａは、与負荷部５２ａによって２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に延伸方向に平行な圧縮応力を発生させ、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方の磁区構造を延伸方向に直角に延伸する帯状の磁区構造に変化させる。その状態で交流励磁部５１によって２枚の電磁鋼板のピース１１を延伸方向に平行な方向に周期的に励磁する。これにより、２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの一方の磁区構造は、延伸方向に直角な方向の帯状の磁区構造（図５（ｂ））と平行な方向の帯状の磁区構造（図５（ｃ））に周期的に変化し、周期的な磁歪が発生する。このため、２枚の電磁鋼板のピース１１の間の流動性材料１３が変形し、分子どうしの「結合の程度」は小さくなる。

そしてこの状態で２枚の電磁鋼板のピース１１を分離することなく相対的に移動させる。この状態では、流動性材料１３が変形を繰り返しており、分子どうしの「結合の程度」は小さくなる。このため２枚の鋼板のピース１１の移動に要する力を、交流励磁しない場合に比較して小さくできる。また、移動開始前と移動中とで移動に要する力の大きさをほぼ一定とすることができる。したがって、電磁鋼板のピース１１が勢いよく移動開始することを防止できるから、ずれ量やずれ方向の制御の精度の向上を図ることができる。さらに、延伸方向に平行な圧縮応力を発生させておくことにより、励磁によって磁化方向が変化する磁区量を多くすることができ、磁歪の振動の振幅を大きくできる。したがって、２枚の電磁鋼板のピース１１どうしの間の流動性材料１３を構成する分子どうしの「結合の程度」をさらに低くできるから、ずれ量やずれ方向の制御の精度のさらなる向上を図ることができ、応力を発生させない場合に比較して制御性の向上を図ることができる。

また、第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａは、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方をそれらの延伸方向に直線的に移動させることにより、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離することなく端部の位置を互いに異ならせる。このため、２枚の電磁鋼板のピース１１の分離や再貼付けの工程が不要であるから、製造に要する工程数が増加しない。また、再貼り合わせの工程が不要であるから、２枚の電磁鋼板のピース１１の間に流動性材料１３を均一に塗布する工程も不要であり、工程が煩雑にならない。このため、製造に要する時間も長くならない。

なお、本発明の実施形態では、交流励磁部５１によって励磁するため、２枚の鋼板のピース１１に発生する磁歪も周期的に変化する。このため、２枚の鋼板のピース１１に発生する圧縮応力は、磁歪の変化に応じて変動する。発生させる応力に変動が生じてもよいが、与負荷部５２ａが応力の変動を吸収する構成であってもよい。例えば、制御部５５が、与負荷部５２ａにより２枚の鋼板のピース１１の少なくとも一方に掛ける荷重を、交流励磁部５１が発生させる交流磁界に同期して変動させてもよい。前述のとおり、与負荷部５２ａには、流体シリンダや機械的な駆動機構などが適用できるが、応力の変動を抑制するという観点からは、空気圧を利用した駆動機構（例えばエアシリンダ）が好適である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る鉄心製造装置５ｂの構成例について、図９を参照して説明する。図９は、第２の実施形態に係る鉄心製造装置５ｂの構成例を模式的に示す図である。なお、第１の実施形態と共通の構成が適用できる部分には同じ符号を付し、説明を省略することがある。図９に示すように、第２の実施形態に係る鉄心製造装置５ｂは、２つの与負荷部５２ａを有する。そして、２つの与負荷部５２ａのそれぞれが、２枚の電磁鋼板のピース１１のそれぞれに、延伸方向（励磁方向、圧延方向）の圧縮荷重を掛けて圧縮応力を発生させることができる。なお、２つの与負荷部５２ａのそれぞれは、第１の実施形態の与負荷部５２ａと同じ構成が適用できる。また、制御部５５による制御も、第１の実施形態と同じでよい。そして、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、第２の実施形態に係る鉄心製造装置５ｂは、電磁鋼板保持部５４を有さない構成であってもよい。この場合、一方の与負荷部５２ａの一方の与負荷用吸着部５２１ａが移動しないように配置される構成が適用できる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る鉄心製造装置５ｃの構成例について、図１０を参照して説明する。図１０は、第３の実施形態に係る鉄心製造装置５ｃの構成例を模式的に示す図である。なお、第１の実施形態と共通の構成が適用できる部分には同じ符号を付し、説明を省略することがある。図１０に示すように、第３の実施形態に係る鉄心製造装置５ｃは、電磁鋼板移動部５３ｃが与負荷部の機能を包含する形態である。図１０に示すように、電磁鋼板移動部５３は、移動用吸着部５３１と動力部５３２を有する。移動用吸着部５３１は、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方について、その延伸方向の一方の端部に吸着できるように配置されている。また、動力部５３２は、移動用吸着部５３１を、２枚の電磁鋼板のピース１１の延伸方向の反対側（移動用吸着部５３１が吸着する端部とは反対側であって、後述する電磁鋼板保持部５４が設けられる側）に向かって移動させることができる。電磁鋼板保持部５４は、２枚の電磁鋼板のピース１１の他方（２枚の電磁鋼板のピース１１のうち、移動用吸着部５３１が吸着しないピース１１）を吸着して保持する。また、電磁鋼板保持部５４は、２枚の電磁鋼板のピース１１の延伸方向の端部であって、移動用吸着部５３１が吸着する側とは反対側の端部に設けられる。そして、電磁鋼板保持部５４は、２枚の電磁鋼板のピース１１の他方について、移動用吸着部５３１から遠い側の端部に吸着する。

制御部５５は、電磁鋼板移動部５３の移動用吸着部５３１を制御して２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの一方を吸着し、電磁鋼板保持部５４を制御して２枚の電磁鋼板のピース１１のうちの他方を保持する。その状態で、制御部５５は電磁鋼板移動部５３ｃの動力部５３２を制御し、電磁鋼板のピース１１の一方を他方に対して滑らせて延伸方向に直線移動させる。この際、移動用吸着部５３１ｃを、励磁方向（励磁方向、圧延方向）について電磁鋼板保持部５４に接近する方向に移動させる。すなわち、押して移動させる。

移動用吸着部５３１が２枚の電磁鋼板のピース１１の一方を前述の方向に押すと、このピース１１には延伸方向（励磁方向、圧延方向）に平行な方向の圧縮応力が生じる。このため、２枚の電磁鋼板のピース１１の当該一方の磁区構造は、延伸方向（励磁方向、圧延方向）に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化する（図５（ｂ）参照）。そして、この状態で交流励磁部５１が交流磁界を発生させると、２枚の電磁鋼板のピース１１の当該一方の磁区構造は、図５（ｂ）と図５（ｃ）のそれぞれに示す磁区構造に周期的に変化する。したがって、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る鉄心製造装置５ｄの構成例について、図１１を参照して説明する。図１１は、第４の実施形態に係る鉄心製造装置５ｄの構成例を模式的に示す図である。なお、第１の実施形態と共通の構成が適用できる部分には同じ符号を付し、説明を省略することがある。第４の実施形態は、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方に、延伸方向（励磁方向、圧延方向）に直角な方向の引張応力を発生させる形態である。

与負荷部５２ｄは、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に延伸方向に直角方向の引張荷重をかけて、延伸方向に直角な引張応力を発生させる。例えば、与負荷部５２ｄは、２つの与負荷用吸着部５２１ｄと、負荷発生源５２２ｄとを有する。２つの与負荷用吸着部５２１ｄは、いずれも２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に吸着可能である。そして、２つの与負荷用吸着部５２１ｄは、励磁コイル５１１の軸線に直角な方向に所定の距離をおいて離れて配置され、それぞれ、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方の延伸方向に直角な方向の両端部のそれぞれに吸着可能である。負荷発生源５２２ｄは、２つの与負荷用吸着部５２１ｄどうしを、励磁コイル５１１の軸線に直角な方向に互いに遠ざける向きの力を発生させる（互いに遠ざける方向に移動させる）。与負荷用吸着部５２１ｄには、第１の実施形態と同様の構成が適用できる。

負荷発生源５２２ｄは、２つの与負荷用吸着部５２１ｄどうしを互いに遠ざける向きの力を発生させる（互いに遠ざかる方向に移動させる）ことができればよく、具体的な構成は限定されない。例えば、負荷発生源５２２ｄには、公知の各種の流体シリンダや公知の各種リニアアクチュエータなどが適用できる。また、ばねなどの弾性体であってもよい。なお、２つの与負荷用吸着部５２１ｄが電磁鋼板のピース１１をその延伸方向に沿って吸着する構成であると（換言すると、電磁鋼板のピース１１の長辺に吸着する構成であると）、吸着している与負荷用吸着部５２１ｄが磁歪による電磁鋼板のピース１１の延伸方向の寸法変化を妨げるおそれや、磁歪による周期的な寸法変化によって与負荷用吸着部５２１ｄの吸着が妨げられるおそれがある。そこで、２つの与負荷用吸着部５２１ｄは、それらの長手方向（電磁鋼板のピース１１の延伸方向）に変形可能であることが好ましい。例えば、２つの与負荷用吸着部５２１ｄは、ゴムなどの弾性変形可能な材料により形成される構成が適用できる。このような構成であれば、与負荷用吸着部５２１ｄが電磁鋼板のピース１１の磁歪による延伸方向の寸法変化を妨げず、また、磁歪による寸法変化が与負荷用吸着部５２１ｄの吸着を妨げない。

そして、制御部５５は、与負荷部５２ｄによって２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に延伸方向に直角な引張応力を発生させ、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方の磁区構造を延伸方向に直角に延伸する帯状の磁区構造に変化させる。その状態で交流励磁部５１によって２枚の電磁鋼板のピース１１を延伸方向に周期的に励磁する。このような構成によれば、第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａと同様の効果を奏することができる。なお、第２の実施形態と同様に、鉄心製造装置５ｃが２つの与負荷部５２ｄを有し、２枚の電磁鋼板のピース１１のそれぞれに延伸方向に直角な引張応力を発生させる構成であってもよい。要は、与負荷部５２ｄは、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方に、延伸方向に直角な引張応力を発生させることができればよい。発生させる引張応力の範囲は特に限定されるものではないが、電磁鋼板の結晶構造を考慮すると、電磁鋼板のピース１１の一方の延伸方向に圧縮荷重をかける場合の好ましい圧縮応力の１／２乗が適用できる。具体的には、例えば、発生させる引張応力は、１０〜２０ＭＰａが適用できる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る鉄心製造装置について説明する。なお、第５の実施形態に係る鉄心製造装置は、与負荷部が延伸方向（励磁方向、圧延方向）に平行な方向に圧縮荷重と引張荷重を周期的に変化するように掛ける構成であるほかは、第１の実施形態と同じ構成が適用できる（ただし、第１の実施形態において、与負荷部５２ａが周期的に変化する圧縮荷重と引張荷重を掛けることができない構成に限定されるものではない）。また、第５の実施形態に係る鉄心製造装置の構成例を示す模式図は、第１の実施形態に係る鉄心製造装置の構成例を示す模式図（図６）と同じでよいため省略する。以下の説明では、第１の実施形態に係る鉄心製造装置５ａの符号を用いる。

第５の実施形態は、与負荷部５２ａが延伸方向に平行な方向に圧縮荷重と引張荷重を周期的に掛けることができる（荷重を周期的に変動させることができる）構成を有し、与負荷部５２ａと交流励磁部５１とを同期して動作させる形態である。前述のとおり、第１〜４の実施形態では、与負荷部によって２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方に延伸方向に平行な圧縮応力を発生させるか、または、直角な引張応力を発生させる。これにより、延伸方向に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化させる。このような構成によれば、励磁によって磁化方向が変化する磁区量を多くできるから、磁歪の振動の振幅を大きくできる。

ただし、周期的な励磁（交流励磁）の際に、与負荷部によって負荷が掛かっている状態であると、発生している圧縮応力または引張応力の影響により、交流励磁による磁区構造の変化が抑制されるおそれがある。そこで、第５の実施形態では、交流励磁部５１と与負荷部５２ａとを同期して動作させる。これにより、交流励磁による磁区構造の変化が与負荷部５２ａによる負荷の影響を受けないようにでき、さらに、交流励磁部５１による交流励磁と与負荷部５２ａによる応力との相乗効果によって、磁歪の振動の振幅を大きくできる。

図１２は、与負荷部５２ａと交流励磁部５１の動作と発生する磁歪の例を模式的に示すグラフである。各グラフの横軸は時間であり、磁束密度と発生させる応力と磁歪の大きさである。制御部５５は、図１２に示すように、交流励磁部５１による磁束密度が極値のタイミングで、与負荷部５２ａが発生させる圧延方向に平行な引張応力が最大となり、磁束密度が０のタイミングで、圧延方向に平行な圧縮応力が最大となるように、交流励磁部５１と与負荷部５２ａとを同期して制御する。この場合、図１２に示すように、応力の変動の周波数は、励磁の変動の周波数の２倍となる。

このような構成によれば、交流励磁部５１による磁束密度が０のタイミングでは、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方の磁区構造は、与負荷部５２ａによる圧縮応力によって延伸方向（励磁方向、圧延方向）に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造となる。

一方、交流励磁部５１による磁束密度が極値（最大と最小）となるタイミングでは、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方の磁区構造は、交流励磁部５１が発生させる磁界によって、延伸方向に平行な方向に延伸する帯状の磁区構造となる。このタイミングでは、圧延方向に平行な引張応力が最大であるから、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方には、与負荷部５２ａによる逆磁歪効果によって、延伸方向に平行な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化する。したがって、このタイミングでは、交流励磁部５１が発生する磁界による磁歪効果と、与負荷部５２ａが発生させる引張応力による逆磁歪効果によって、圧延方向に平行な方向に延伸する磁区構造への変化が促進されるから、応力を発生させない構成に比較して、磁歪の振幅を大きくできる。

したがって、第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第５の実施形態によれば、第１の実施形態に比較して、磁歪の振幅を大きくできる。このため、ずれ量やずれ方向の制御の精度のさらなる向上を図ることができ、制御性の向上を図ることができる。

なお、与負荷部５２ａが延伸方向に平行な圧縮荷重をかけて圧縮応力のみを発生させ、引張応力をかけずに引張応力を発生させない構成であってもよい。この場合、交流励磁部５１による磁束密度が０のタイミングでは、与負荷部５２ａが発生させる延伸方向の圧縮応力が最大値となるようにする。そして、交流励磁部５１による磁束密度が極値（最大と最小）となるタイミングで、与負荷部５２ａによる圧縮応力が０（または最小）となるようにする。このような構成によれば、交流励磁部５１ａによる磁束密度が０のタイミングでは、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方の磁区構造は、与負荷部５２ａにより発生する圧縮応力によって、延伸方向（励磁方向、圧延方向）に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造となる。一方、交流励磁部５１による磁束密度が極値（最大と最小）となるタイミングでは、与負荷部５２ａにより発生する圧縮応力が０（または最小）であるから、交流励磁部５１の磁歪効果は、与負荷部５２ａによる逆磁歪効果の影響を受けない。したがって、磁歪の振幅を大きくできる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る鉄心製造装置の構成例について説明する。なお、第６の実施形態に係る鉄心製造装置の構成は、与負荷部が引張応力と圧縮応力を周期的に発生させることができる構成であるほかは、第４の実施形態と共通の構成が適用できる（ただし、第４の実施形態において、与負荷部５２ｄは圧縮応力を発生させることができない構成に限定されるものではない）。また、第６の実施形態に係る鉄心製造装置の構成を示す模式図は、第４の実施形態に係る鉄心製造装置と同じ図（図１１）でよいため省略し、第４の実施形態と同じ符号を用いて説明する。第６の実施形態は、鉄心製造装置５ｄが励磁方向に直角な方向に引張応力と圧縮応力を周期的に発生させる与負荷部５２ｄを有し、制御部５５が交流励磁部５１とこの与負荷部５２ｄとを同期して制御する形態である。

図１３は、与負荷部５２ｄと交流励磁部５１の動作と発生する磁歪の例を模式的に示すグラフである。各グラフの横軸は時間であり、磁束密度と発生させる応力と磁歪の大きさである。制御部５５は、図１３に示すように、交流励磁部５１による磁束密度が極値のタイミングで、与負荷部５２ａが発生させる圧延方向に直角な圧縮応力が最大となり、磁束密度が０のタイミングで、圧延方向に直角な引張応力が最大となるように、交流励磁部５１と与負荷部５２ａとを同期して制御する。この場合も、図１３に示すように、応力の変動の周波数は、励磁の変動の周波数の２倍となる。このような構成によれば、第５の実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、与負荷部５２ｄが延伸方向（励磁方向、圧延方向）に直角な方向の引張荷重をかけて引張応力のみを発生させ、圧縮荷重をかけずに圧縮応力を発生させない構成であってもよい。この場合、交流励磁部５１による磁束密度が０となるタイミングでは、与負荷部５２ｄによる引張応力が最大となるようにし、磁束密度が極値（最大と最小）となるタイミングでは、引張応力が０（または最小）となるようにする。このような構成によれば、交流励磁部５１による磁束密度が０のタイミングでは、２枚の電磁鋼板のピース１１の少なくとも一方の磁区構造は、与負荷部５２ｄによる引張応力によって、延伸方向に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造となる。一方、交流励磁部５１による磁束密度が０（または最小）となるタイミングでは、交流励磁部５１による磁歪効果は、与負荷部５２ｄによる逆磁歪効果の影響を受けない。したがって、磁歪の振幅を大きくできる。

（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。本発明者らは、貼り合わされた２枚の電磁鋼板のピース１１を製造して、相対的に移動させるために要する力を測定した。測定条件は次のとおりである。２枚の電磁鋼板のピース１１には、方向性電磁鋼板を用いた。２枚の電磁鋼板のピース１１の寸法は、厚さが０．２７ｍｍ、幅が１００ｍｍ、長が５００ｍｍとした。また、貼り合せ面積は、０．０３ｍ²とした。

（第１の実施例）
第１の実施例では、励磁周波数を５０Ｈｚとし、２枚の電磁鋼板のピース１１の平均磁束密度を変化させて、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離することなく相対的に移動させるために要する最小の力を測定した。磁束密度が０である例が、２枚の電磁鋼板のピース１１を励磁しない例である。また、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に、励磁方向に平行な方向に２１６Ｎの圧縮荷重をかけた。この場合、２枚の電磁鋼板のピース１１の一方に生じる圧縮応力は、磁歪による変動を考慮しなければ８ＭＰａである。２枚の電磁鋼板のピース１１を交流励磁し、圧縮応力を発生させた場合における相対的な移動に要する力は、２７Ｎとなった。これに対し、交流励磁をせず、かつ、圧縮応力を発生させない場合には、５７Ｎとなった。このように、交流励磁をせず（磁束密度が０であり）、かつ、圧延方向に平行な圧縮応力を発生させない場合と比較して、相対的な移動に要する力が小さくなることが確認された。すなわち、２枚の電磁鋼板のピース１１を交流励磁することによって、本発明の効果が得られることが確認された。また、２枚の電磁鋼板のピース１１の磁束密度を高くすることによって、２枚の電磁鋼板のピース１１を相対的に移動させるために要する力が小さくなることも確認された。したがって、励磁強度を調整することにより、ずれ量の制御の精度の向上に適した力を設定できることが確認された。

（第２の実施例）
第２の実施例は、交流励磁部５１と与負荷部を同期させた実施例である。交流励磁部５１による励磁周波数を５０Ｈｚとし、与負荷部による圧縮荷重の変動の周波数をその２倍の１００Ｈｚとした。そして、交流励磁部５１による磁束密度が極値となるタイミングで与負荷部による圧縮荷重が０となり、交流励磁部５１による磁束密度が０となるタイミングで与負荷部による圧縮荷重が最大となるようにした。２枚の電磁鋼板のピース１１を交流励磁し、かつ応力と励磁（磁束密度）とを同期させた場合には、相対的な移動に要する力は、２０Ｎとなった。これに対して、交流励磁をせず、かつ応力を発生させない場合には、５７Ｎとなった。このように、交流励磁をし、かつ、励磁（磁束密度）と応力を同期させた場合には、相対的な移動に要する力が小さくなることが確認された。また、交流励磁するが応力を一定にした場合（実施例１）と比較しても、相対的な移動に要する力が小さくなることが確認された。このように、２枚の電磁鋼板のピース１１を交流励磁し、かつ、励磁（磁束密度）と応力とを同期させることによって、本発明の効果が得られることが確認された。

（第３の実施例）
第３の実施例は、磁束密度と移動に要した力との関係を検証した例である。図１４は、磁束密度と移動に要した力との関係の測定結果を示すグラフである。第３の実施例では、０ＭＰａ（圧縮応力を発生させない例）、４ＭＰａ、６．１ＭＰａ、７．１５ＭＰａ、９．１５ＭＰａの各圧縮応力（なお、これらは磁歪による変動を考慮しない値である）を発生させた場合について、平均磁束密度を変化させ、２枚の電磁鋼板のピース１１を分離することなく相対的に移動させるために要する最小の力を測定した。なお、励磁周波数を５０Ｈｚとした。図１４に示すように、圧縮応力が高くなるにしたがって、移動に要した力が小さくなっていくことが確認された。同様に、磁束密度が高くなるにしたがって、移動に要した力が小さくなっていくことも確認された。また、磁束密度を１．８Ｔとした場合には、発生させる圧縮応力を７ＭＰａ以上とすると、応力を発生させない場合に比較して、移動に要した力が約半分以下になるという結果が得られた。

本発明は、積層鉄心の製造装置および製造方法に好適な技術である。そして、本発明によれば、液体や流動体で接合された電磁鋼板どうしを互いに相対的に移動させる際に要する力を小さくできる。

１：積層鉄心
１１：電磁鋼板のピース
１２:接合部
１２２：ギャップ部
１３：流動性材料
２：変圧器
２１：コイル
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ：鉄心製造装置
５１：交流励磁部
５１１：励磁コイル
５１２：ヨーク
５２ａ，５２ｄ：与負荷部
５２１ａ，５２１ｄ：与荷重用吸着部
５２２ａ，５２２ｄ：負荷発生源
５３：電磁鋼板移動部
５２１：移動用吸着部
５２２：動力部
５４：電磁鋼板保持部

Claims (17)

1. 互いに分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースから積層鉄心を製造する鉄心製造装置であって、
   前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させる交流励磁部と、
   前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に荷重を掛けて前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化させる与負荷部と、
   前記交流励磁部により交流励磁されている前記２枚の電磁鋼板のピースを、前記交流励磁部による励磁方向に滑らせることによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる電磁鋼板移動部と、
   を有することを特徴とする鉄心製造装置。
2. 前記与負荷部は、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に、前記交流励磁部による励磁方向に平行な方向の圧縮荷重を掛けることにより、圧縮応力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の鉄心製造装置。
3. 前記与負荷部は、
   前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
   前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに接近する方向に荷重を掛けることができる与負荷部と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の鉄心製造装置。
4. 前記与負荷部は、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に、前記交流励磁部による励磁方向に平行な方向の圧縮荷重と引張荷重を周期的に掛けることができ、
   前記電磁鋼板移動部と与負荷部とを同期して制御する制御部をさらに有し、
   前記制御部は、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が極値となるタイミングで、前記与負荷部の引張荷重による引張応力が最大となり、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が０となるタイミングで、前記与負荷部の圧縮荷重による圧縮応力が最大となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の鉄心製造装置。
5. 前記与負荷部は、
   前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
   前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに接近する方向と離れる方向に周期的に荷重を掛けることができる与負荷部と、
   を有することを特徴とする請求項４に記載の鉄心製造装置。
6. 前記与負荷部は、前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向の引張荷重を掛けることにより、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に引張荷重を発生させることを特徴とする請求項１に記載の鉄心製造装置。
7. 前記与負荷部は、
   前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向に直角な方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
   前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに離れる方向に荷重を掛けることができる与負荷部と、
   を有することを特徴とする請求項６に記載の鉄心製造装置。
8. 前記与負荷部は、前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に、前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向の圧縮荷重と引張荷重を周期的に掛けることができ、
   前記電磁鋼板移動部と与負荷部とを同期して制御する制御部をさらに有し、
   前記制御部は、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が極値となるタイミングで、前記与負荷部による圧縮荷重が最大となり、前記交流励磁部が発生させる磁束密度が０となるタイミングで、前記与負荷部による引張荷重が最大となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の鉄心製造装置。
9. 前記与負荷部は、
   前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方の前記延伸方向に直角な方向の両端部のそれぞれに吸着する２つの与負荷用吸着部と、
   前記２つの与負荷用吸着部どうしを互いに接近する方向と離れる方向に周期的に荷重を掛けることができる与負荷部と、
   を有することを特徴とする請求項８に記載の鉄心製造装置。
10. 互いに分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースから積層鉄心を製造する鉄心製造装置であって、
    前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させる交流励磁部と、
    前記２枚の電磁鋼板のピースの一方を前記交流励磁部による励磁方向に平行な方向に押すことによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記一方の磁区構造を前記交流励磁部による励磁方向に直角な方向に延伸する帯状の磁区構造に変化させるとともに、前記交流励磁部により交流励磁されている前記２枚の電磁鋼板のピースの前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる電磁鋼板移動部と、
    前記２枚の電磁鋼板のピースの他方を移動しないように保持する保持部と、
    を有することを特徴とする鉄心製造装置。
11. 前記交流励磁部は、前記２枚の電磁鋼板のピースを挿入可能な励磁コイルを有し、
    前記電磁鋼板移動部は、前記励磁コイルに挿入された前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方を前記２枚の電磁鋼板のピースの面方向に移動させることにより、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向の端部の位置を互いに異ならせることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の鉄心製造装置。
12. 前記交流励磁部は、前記励磁コイルに挿入されている前記２枚の電磁鋼板のピースの前記励磁コイルの軸線方向の両端部のそれぞれに接触させることができるヨークをさらに有し、
    前記ヨークと前記２枚の電磁鋼板のピースとで閉磁路を形成することを特徴とする請求項１１に記載の鉄心製造装置。
13. 前記電磁鋼板移動部は、
    前記励磁コイルに挿入されている前記２枚の電磁鋼板のピースのうちの一方に吸着する移動用吸着部と、
    前記移動用吸着部を前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向に直線移動させる動力部と、
    を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の鉄心製造装置。
14. 分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースを用いて積層鉄心を製造する鉄心製造方法であって、
    前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に圧縮応力または引張応力を発生させた状態で、前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させながら、前記２枚の電磁鋼板のピースを、前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向に滑らせることによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる工程を有し、
    前記圧縮応力は前記交流励磁の励磁方向に平行な方向であり、前記引張応力は前記交流励磁の励磁方向に直角な方向であることを特徴とする鉄心製造方法。
15. 分離可能に貼り合わされている２枚の電磁鋼板のピースを用いて積層鉄心を製造する鉄心製造方法であって、
    前記２枚の電磁鋼板のピースの少なくとも一方に圧縮応力と引張応力を周期的に発生させた状態で、前記２枚の電磁鋼板のピースを交流励磁して磁歪を発生させながら、前記２枚の電磁鋼板のピースを、前記積層鉄心の辺に適用された状態における前記辺の延伸方向に滑らせることによって、前記２枚の電磁鋼板のピースの前記延伸方向の端部の位置を互いに異ならせる工程を有し、
    前記圧縮応力および前記引張応力と前記交流励磁とを同期させることを特徴とする鉄心製造方法。
16. 前記圧縮応力および前記引張応力は前記交流励磁の励磁方向に平行な方向であり、
    前記交流励磁による磁束密度が極値となるタイミングで前記引張応力が最大となり、前記交流励磁による磁束密度が０となるタイミングで前記圧縮応力が最大となるように、前記圧縮応力および前記引張応力と前記交流励磁とを同期させることを特徴とする請求項１５に記載の鉄心製造方法。
17. 前記圧縮応力および前記引張応力は前記交流励磁の励磁方向に直角な方向であり、
    前記交流励磁による磁束密度が極値となるタイミングで前記圧縮応力が最大となり、前記交流励磁による磁束密度が０となるタイミングで前記引張応力が最大となるように、前記圧縮応力および前記引張応力と前記交流励磁とを同期させることを特徴とする請求項１５に記載の鉄心製造方法。

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