JP7298378B2 - Method for manufacturing magnetic core - Google Patents

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Description

本発明は、例えば電動モータや発電機に用いられる磁性体コアの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic core for use in, for example, electric motors and generators.

従来、電動モータや発電機に用いられる磁性体コアの製造方法として、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の製造方法は、コイル状に巻回された帯状の電磁鋼板から貫通孔又は加締め部を有する打抜部材を形成する工程と、複数の打抜部材を積層しつつ貫通孔及び加締め部を介して複数の打抜部材を締結し、積層鉄心を形成する工程とを有している。加締め部は、打抜部材の表面側に形成された凹部と、打抜部材の裏面側に形成された凸部とで構成される。特許文献1の図3に記載された加締め部は、凸部が全体として山型状を呈し、突出量が大きい頂部と、頂部の両側に位置する裾野部とを含んでいる。一の打抜部材の凸部は、当該一の打抜部材の裏面側に隣り合う他の打抜部材の凹部又は貫通孔に嵌合する。 2. Description of the Related Art Conventionally, the method described in Patent Document 1 is known as a method for manufacturing a magnetic core used in electric motors and generators. The manufacturing method described in Patent Document 1 includes a step of forming a punched member having a through hole or a crimped portion from a strip-shaped electromagnetic steel sheet wound into a coil, and a step of forming a through hole while laminating a plurality of punched members. and forming a laminated core by fastening a plurality of punched members via the crimping portion. The caulking portion is composed of a concave portion formed on the front side of the punched member and a convex portion formed on the back side of the punched member. In the crimping portion described in FIG. 3 of Patent Document 1, the convex portion has a mountain shape as a whole, and includes a top portion with a large amount of protrusion and skirt portions located on both sides of the top portion. The convex portion of one punching member fits into the concave portion or through hole of another punching member adjacent to the back side of the one punching member.

特開2019-110644号公報JP 2019-110644 A

磁性体コアとして用いられる積層体は、鋼板間の電気的な絶縁抵抗が低くなると渦電流損等の鉄損が大きくなることが知られている。一般的な電磁鋼板では、表面に絶縁コーティングが施されており、電磁鋼板を打ち抜いて得られたコアプレートの積層面同士の面接触による導通が抑止されている。また、加締め部における凸部の側面と凹部又は貫通孔の内面との間の導通は、例えばブルーイングにより生成された被膜により抑制される。ブルーイングとは、鋼材の腐食の原因となる赤錆(Fe)の発生を防ぐために、黒錆とも称される四酸化三鉄(Fe)の被膜を生成する処理である。 It is known that a laminated body used as a magnetic core increases iron loss such as eddy current loss when the electrical insulation resistance between steel sheets decreases. A typical electromagnetic steel sheet has an insulating coating applied to the surface to prevent electrical conduction due to surface contact between laminated surfaces of core plates obtained by punching the electromagnetic steel sheet. Also, conduction between the side surface of the protrusion and the inner surface of the recess or the through hole in the caulked portion is suppressed by a film produced by bluing, for example. Bluing is a process of forming a film of triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), also called black rust, in order to prevent the generation of red rust (Fe 2 O 3 ) that causes corrosion of steel materials.

また、磁性体コアとして用いられる積層体は、コアプレート間の僅かな隙間の累積によって積層方向の厚み(積厚)が変動しやすいので、積層方向に大きな荷重をかけてコアプレート間の隙間を圧縮する処理が行われる場合がある。この場合、加締め部における凸部の側面と凹部又は貫通孔の内面とが例えば黒錆によって固着していると、荷重をかけることによる積層方向の圧縮効果が十分に得られないおそれがある。 In addition, since the thickness of the laminate used as the magnetic core tends to fluctuate in the lamination direction due to the accumulation of small gaps between the core plates, a large load is applied in the lamination direction to reduce the gap between the core plates. A compression process may be performed. In this case, if the side surface of the projection and the inner surface of the recess or the through-hole in the caulked portion are fixed by black rust, for example, there is a possibility that a sufficient compression effect in the stacking direction cannot be obtained by applying a load.

そこで、本発明は、積層される複数のコアプレート同士を相互に連結するための凹部及び凸部の固着を抑制することが可能な磁性体コアの製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a magnetic core capable of suppressing sticking of concave portions and convex portions for mutually connecting a plurality of laminated core plates.

本発明は、上記の目的を達成するため、複数のコアプレートを積層してなる磁性体コアの製造方法であって、鋼板を打ち抜いて前記複数のコアプレートを形成すると共に、前記複数のコアプレートを相互に連結するための凹部及び凸部を形成するプレス工程と、前記複数のコアプレートを積み重ねて前記凹部に前記凸部を嵌合させ、積層体を形成する積層工程と、前記積層体を熱処理する熱処理工程と、前記熱処理された前記積層体を加振する加振工程と、を有し、前記熱処理は、前記凹部の内面と前記凸部の端面との間に黒錆層を形成するブルーイング処理工程を含み、前記加振工程において、前記積層体をその積層方向に振動させることにより前記黒錆層内にひび割れによる隙間を発生させる、磁性体コアの製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a magnetic core by stacking a plurality of core plates, comprising: punching a steel plate to form the plurality of core plates; A pressing step of forming recesses and protrusions for mutually connecting the core plates, a lamination step of stacking the plurality of core plates and fitting the protrusions into the recesses to form a laminate, and the laminate A heat treatment step of heat-treating and a vibrating step of vibrating the heat-treated laminated body , wherein the heat treatment forms a black rust layer between the inner surface of the recess and the end surface of the protrusion. Provided is a method for manufacturing a magnetic core, including a bluing treatment step, in which the laminate is vibrated in the stacking direction in the vibrating step to generate gaps due to cracks in the black rust layer.

本発明に係る磁性体コアの製造方法によれば、積層される複数のコアプレート同士を相互に連結するための凹部及び凸部の固着を抑制することが可能となる。 According to the method for manufacturing a magnetic core according to the present invention, it is possible to suppress adhesion of concave portions and convex portions for mutually connecting a plurality of laminated core plates.

本発明の実施の形態に係る製造方法を用いて製造された回転電機を示す構成図であり、(a)は軸方向から見た状態を、(b)は(a)のA-A線における断面を、それぞれ示している。1 is a configuration diagram showing a rotating electric machine manufactured using a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, where (a) is a state viewed from the axial direction, and (b) is taken along line AA of (a). A cross-section is shown, respectively. ステータコアの製造手順を示すフロー図である。FIG. 4 is a flow chart showing the manufacturing procedure of the stator core; 複数のコアプレートを積層する積層工程を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a stacking step of stacking a plurality of core plates; (a)は、コアプレートの裏面から見た加締め部を示す斜視図であり、(b)は、複数のコアプレートの加締め部同士の嵌合状態を示す斜視図である。(a) is a perspective view showing a crimped portion seen from the back surface of a core plate, and (b) is a perspective view showing a fitting state of the crimped portions of a plurality of core plates. (a)は、熱処理工程のための熱処理装置の概略構成図であり、(b)は、ブルーイングステーションの構成例を示す模式図である。(a) is a schematic configuration diagram of a heat treatment apparatus for a heat treatment step, and (b) is a schematic diagram showing a configuration example of a brewing station. 熱処理後の積層体を示し、(a)はコアプレートの裏面側の端部を凹部の内面に沿った断面で示す斜視図、(b)は(a)のB-B線における積層体の断面図である。Shows the laminate after heat treatment, (a) is a perspective view showing the end of the back side of the core plate in a cross section along the inner surface of the recess, (b) is a cross section of the laminate along line BB in (a). It is a diagram. 加振工程における積層体を示し、(a)は上面図、(b)は(a)のC-C線における断面図である。FIG. 4 shows a laminate in a vibrating step, where (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view taken along line CC of (a). (a),(b)は、加振工程の前後の黒錆層の状態の一例を模式的に示す説明図である。(a), (b) is explanatory drawing which shows typically an example of the state of the black rust layer before and behind a vibration excitation process. 加圧工程における積層体及び加圧装置を固定具と共に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a laminate and a pressurizing device in a pressurizing step together with a fixture; 測定工程における積層体及び押付装置ならびに測定器を固定具と共に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a laminate, a pressing device, and a measuring instrument in a measuring process together with fixtures;

[実施の形態]
本発明の実施の形態について、図1乃至図10を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
[Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. It should be noted that the embodiment described below is shown as a preferred specific example for carrying out the present invention, and there are portions that specifically illustrate various technically preferable technical matters. , the technical scope of the present invention is not limited to this specific embodiment.

(回転電機の構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る製造方法を用いて製造された回転電機を示す構成図であり、(a)は軸方向から見た状態を、(b)は(a)のA-A線における断面を、それぞれ示している。
(Configuration of rotating electric machine)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a rotating electrical machine manufactured using a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, where (a) is the state viewed from the axial direction, and (b) is A in (a). A cross-section along line -A is shown, respectively.

この回転電機100は、ステータ1と、ロータ2とを有している。ステータ1は、図略のハウジングに非回転に固定される。ロータ2は、その中心部にシャフト10が挿通されており、シャフト10と一体に回転する。回転電機100は、駆動力を発生するモータとして、あるいはシャフト10の回転力を電気エネルギーに変換する発電機として、もしくはその両方の機能を有するモータジェネレータとして、例えば電気自動車や所謂ハイブリッド車両に搭載される。 This rotating electric machine 100 has a stator 1 and a rotor 2 . The stator 1 is non-rotatably fixed to a housing (not shown). A shaft 10 is inserted through the center of the rotor 2 and rotates integrally with the shaft 10 . The rotating electric machine 100 is mounted on, for example, an electric vehicle or a so-called hybrid vehicle as a motor that generates driving force, as a generator that converts the rotational force of the shaft 10 into electrical energy, or as a motor generator that has both functions. be.

ステータ1は、ステータコア11と、複数のコイル12とを有して構成されている。ステータコア11は、円筒状の基体部111と、基体部111から径方向内方に突出した複数のティース112と、基体部111から径方向外方に突出した複数の被固定部113とを一体に有している。図1の図示例では、ステータコア11が15個のティース112を有しており、それぞれのティース112にコイル12が巻き回されている。被固定部113には、ステータコア11をハウジングに固定するためのボルトを挿通させるボルト挿通穴113aが形成されている。 The stator 1 includes a stator core 11 and multiple coils 12 . The stator core 11 integrally includes a cylindrical base portion 111, a plurality of teeth 112 protruding radially inward from the base portion 111, and a plurality of fixed portions 113 protruding radially outward from the base portion 111. have. In the illustrated example of FIG. 1 , the stator core 11 has 15 teeth 112 and the coil 12 is wound around each tooth 112 . The fixed portion 113 is formed with a bolt insertion hole 113a through which a bolt for fixing the stator core 11 to the housing is inserted.

ロータ2は、ロータコア21と、ロータコア21に保持された複数の磁石22とを有している。ロータコア21には、シャフト10が挿通される中心穴210と、複数の磁石22(図1(b)に示す)をそれぞれ収容する複数の収容穴211と、磁石22を冷却する冷却液を流通されるための複数の冷却穴212とが形成されている。中心穴210、複数の収容穴211、及び複数の冷却穴212は、ロータコア21を軸方向に貫通している。また、ロータコア21は、シャフト10の一対のキー溝10aにそれぞれ嵌合する一対の突起21aを有しており、ロータコア21との相対回転が規制されている。磁石22は、長手方向に直交する断面が長方形の四角柱状であり、収容穴211に充填された樹脂23によってロータコア21に固定されている。 The rotor 2 has a rotor core 21 and a plurality of magnets 22 held by the rotor core 21 . The rotor core 21 has a central hole 210 through which the shaft 10 is inserted, a plurality of accommodation holes 211 each accommodating a plurality of magnets 22 (shown in FIG. 1(b)), and a coolant for cooling the magnets 22. A plurality of cooling holes 212 are formed for cooling. A center hole 210 , a plurality of housing holes 211 , and a plurality of cooling holes 212 axially penetrate the rotor core 21 . Also, the rotor core 21 has a pair of protrusions 21a that are fitted into the pair of key grooves 10a of the shaft 10, respectively, so that relative rotation with the rotor core 21 is restricted. The magnet 22 has a square prism shape with a rectangular cross section perpendicular to the longitudinal direction, and is fixed to the rotor core 21 by a resin 23 filling an accommodation hole 211 .

ステータコア11及びロータコア21は、共に複数のコイル12及び磁石22が発生する磁束の磁路となる磁性体コアであり、電磁鋼板を打ち抜いて形成された複数の薄板(コアプレート)を積層して構成されている。ステータコア11は、複数のコアプレート3を積層してなり、ロータコア21は、複数のコアプレート4を積層してなる。一枚のコアプレート3,4の厚みは、例えば0.25mmである。 The stator core 11 and rotor core 21 are both magnetic cores that serve as magnetic paths for the magnetic flux generated by the plurality of coils 12 and magnets 22, and are configured by laminating a plurality of thin plates (core plates) formed by punching electromagnetic steel plates. It is The stator core 11 is formed by laminating a plurality of core plates 3 , and the rotor core 21 is formed by laminating a plurality of core plates 4 . The thickness of one core plate 3, 4 is, for example, 0.25 mm.

ステータコア11の複数のコアプレート3は、それぞれのコアプレート3に形成された複数の加締め部31によって相互に連結されている。同様に、ロータコア21の複数のコアプレート4は、それぞれのコアプレート4に形成された複数の加締め部41によって相互に連結されている。図1(a)の図示例では、一枚のコアプレート3に五つの加締め部31が設けられ、また一枚のコアプレート4に五つの加締め部41が設けられている。以下、ステータコア11の製造方法について詳細に説明するが、ロータコア21も同様の製造方法により製造することが可能である。 A plurality of core plates 3 of stator core 11 are connected to each other by a plurality of crimped portions 31 formed in each core plate 3 . Similarly, a plurality of core plates 4 of rotor core 21 are interconnected by a plurality of caulking portions 41 formed in each core plate 4 . In the illustrated example of FIG. 1( a ), one core plate 3 is provided with five crimping portions 31 , and one core plate 4 is provided with five crimping portions 41 . A method for manufacturing the stator core 11 will be described in detail below, but the rotor core 21 can also be manufactured by a similar manufacturing method.

(ステータコアの製造方法) (Manufacturing method of stator core)

図2は、ステータコア11の製造手順を示すフロー図である。ステータコア11の製造方法は、素材としての電磁鋼板のプレス加工により複数の加締め部41を形成する加締め形成工程S1と、同じくプレス加工によって電磁鋼板からの打ち抜きによりコアプレート3を形成する打ち抜き工程S2と、得られたコアプレート3を積み重ねて積層体を形成する積層工程S3と、この積層体を熱処理する熱処理工程S4と、熱処理後の積層体を加振する加振工程S5と、加振後の積層体を積層方向に加圧する加圧工程S6と、加圧後の積層体の厚みを測定する測定工程S7とを有している。 FIG. 2 is a flowchart showing the manufacturing procedure of the stator core 11. As shown in FIG. The method of manufacturing the stator core 11 includes a crimping forming step S1 in which a plurality of crimped portions 41 are formed by pressing an electromagnetic steel sheet as a raw material, and a punching step in which the core plate 3 is formed by punching the electromagnetic steel sheet by the same press working. S2, a stacking step S3 of stacking the obtained core plates 3 to form a laminate, a heat treatment step S4 of heat-treating this laminate, a vibration step S5 of vibrating the laminate after heat treatment, and vibration. It has a pressurizing step S6 for pressurizing the subsequent laminate in the stacking direction, and a measuring step S7 for measuring the thickness of the laminate after pressurization.

なお、1回のプレス加工により、電磁鋼板からコアプレート3を打ち抜くと共に複数の加締め部31を形成してもよい。すなわち、加締め形成工程S1と打ち抜き工程S2とを同時に行ってもよい。また、打ち抜き工程S2の後に加締め形成工程S1を行ってもよい。加締め形成工程S1及び打ち抜き工程S2は、換言すれば、電磁鋼板を打ち抜いて複数のコアプレート3を形成すると共に、複数のコアプレート3を相互に連結するための凹部310及び凸部311を形成するプレス工程である。 Note that the core plate 3 may be punched out of the electromagnetic steel sheet and a plurality of crimped portions 31 may be formed by one press working. That is, the crimping step S1 and the punching step S2 may be performed simultaneously. Alternatively, the crimping step S1 may be performed after the punching step S2. In other words, the caulking forming step S1 and the punching step S2 form a plurality of core plates 3 by punching an electromagnetic steel sheet, and form recesses 310 and protrusions 311 for connecting the plurality of core plates 3 to each other. It is a press process to do.

電磁鋼板としては、予め鉄鋼メーカー等における仕上げ焼鈍により所定の磁気特性を得るフルプロセス材を用いてもよく、打ち抜き加工後に歪取りのための焼鈍を行うことにより所定の磁気特性を得るセミプロセス材を用いてもよい。本実施の形態では、セミプロセス材を用いる場合について説明する。セミプロセス材は、フルプロセス材よりも結晶の大きさが小さく、そのままでは鉄損が大きくなるため、後述する焼鈍処理により結晶を成長させる必要がある。一般的に、セミプロセス材はフルプロセス材よりも安価である。 As the electrical steel sheet, it is possible to use a full-processed material that obtains predetermined magnetic properties by finishing annealing in advance at a steel manufacturer, etc., or a semi-processed material that obtains predetermined magnetic properties by performing annealing for strain relief after punching. may be used. In this embodiment, a case where a semi-processed material is used will be described. The semi-processed material has a smaller crystal size than the fully-processed material, and since the core loss increases as it is, it is necessary to grow crystals by an annealing treatment to be described later. Semi-processed material is generally less expensive than fully processed material.

図3は、打ち抜き工程S2により形成された複数のコアプレート3を積層する積層工程S3を示す説明図である。図4(a)は、コアプレート3の裏面3bから見た加締め部31を示す斜視図であり、図4(b)は、複数のコアプレート3の加締め部31同士の嵌合状態を示す斜視図である。図4(b)では、複数のコアプレート3の表(おもて)面3a側を図示している。 FIG. 3 is an explanatory view showing a stacking step S3 for stacking a plurality of core plates 3 formed by the punching step S2. FIG. 4(a) is a perspective view showing the caulked portion 31 seen from the back surface 3b of the core plate 3, and FIG. It is a perspective view showing. In FIG. 4B, the front surface 3a side of the plurality of core plates 3 is illustrated.

加締め部31は、コアプレート3の表面3a側から裏面3b側に向かって突出するように形成され、表面3aには凹部310が、裏面3b側には凸部311が、それぞれ形成される。本実施の形態では、凸部311が台形状であり、裏面3bからの突出量が大きい頂部312、及び裏面3bからの突出量が頂部312から離れるにつれて徐々に小さくなる一対の稜部313によって凸部311が構成されている。また、本実施の形態では、頂部312が裏面3bと平行な長方形状であり、その長辺方向の両端部に一対の稜部313がそれぞれ連続している。 The caulking portion 31 is formed so as to protrude from the front surface 3a side of the core plate 3 toward the back surface 3b side. In the present embodiment, the convex portion 311 has a trapezoidal shape, and is formed by a pair of ridges 313 whose protrusion amount from the back surface 3b gradually decreases as the protrusion amount from the back surface 3b increases and the protrusion amount from the back surface 3b gradually decreases as the distance from the top portion 312 increases. A part 311 is configured. Further, in the present embodiment, the top portion 312 has a rectangular shape parallel to the back surface 3b, and a pair of edge portions 313 are connected to both ends in the long side direction.

なお、凸部311の形状は台形状に限らず、例えば三角形状でもよい。この場合、裏面3bに対して互いに逆方向に傾斜した一対の傾斜部によって凸部が形成される。また、本実施の形態では、頂部312の突出量がコアプレート3の厚みよりも大きく、頂部312の全体が裏面3bからコアプレート3の厚み方向に突出しているが、これに限らず、頂部312の突出量がコアプレート3の厚みよりも小さくてもよい。 In addition, the shape of the convex portion 311 is not limited to the trapezoidal shape, and may be, for example, a triangular shape. In this case, a convex portion is formed by a pair of inclined portions inclined in opposite directions with respect to the back surface 3b. In the present embodiment, the amount of projection of the top portion 312 is greater than the thickness of the core plate 3, and the entire top portion 312 projects from the back surface 3b in the thickness direction of the core plate 3. may be smaller than the thickness of the core plate 3 .

複数のコアプレート3を連結する際には、一のコアプレート3の凸部311を、その裏面3b側に向かい合う他のコアプレート3の凹部310に嵌合する。積層されるコアプレート3の枚数は、必要なステータコア11の積層方向の厚みに応じて設定される。本実施の形態では、数十枚のコアプレート3を凹部310と凸部311との嵌合によって連結して一つのブロックとし、複数のブロックを積層方向に積み重ね、これらのブロック同士を溶接によって固定している。 When connecting a plurality of core plates 3, the protrusions 311 of one core plate 3 are fitted into the recesses 310 of the other core plate 3 facing the back surface 3b. The number of laminated core plates 3 is set according to the required thickness of the stator core 11 in the lamination direction. In this embodiment, several tens of core plates 3 are connected by fitting recesses 310 and protrusions 311 to form one block, a plurality of blocks are stacked in the stacking direction, and these blocks are fixed together by welding. are doing.

積層工程S3によって得られた積層体は、熱処理工程S4に供される。熱処理工程S4は、図2に示すように複数の小工程を含んでいる。本実施の形態では、これらの小工程が、脱油処理工程S41、焼鈍処理工程S42、第1冷却処理工程S43、ブルーイング処理工程S44、及び第2冷却処理工程S45からなる。次に、この熱処理工程S4について詳細に説明する。 The laminate obtained in the lamination step S3 is subjected to the heat treatment step S4. The heat treatment step S4 includes a plurality of sub-steps as shown in FIG. In the present embodiment, these sub-processes consist of a deoiling treatment step S41, an annealing treatment step S42, a first cooling treatment step S43, a bluing treatment step S44, and a second cooling treatment step S45. Next, this heat treatment step S4 will be described in detail.

図5(a)は、熱処理工程S4のための熱処理装置5の概略構成図である。この熱処理装置5は、積層工程S3によって得られた積層体6が搬入される搬入ステーション50、脱油処理を行う脱油ステーション51、焼鈍処理を行う焼鈍ステーション52、第1冷却処理を行う第1冷却ステーション53、ブルーイング処理工程を行うブルーイングステーション54、第2冷却処理を行う第2冷却ステーション55、及び熱処理された積層体6を搬出する搬出ステーション56と、各ステーション50~56を区画する区画部571~576とを備えている。 FIG. 5(a) is a schematic configuration diagram of the heat treatment apparatus 5 for the heat treatment step S4. The heat treatment apparatus 5 includes a loading station 50 into which the laminate 6 obtained in the stacking step S3 is loaded, a deoiling station 51 for deoiling, an annealing station 52 for annealing, and a first cooling station for first cooling. A cooling station 53, a brewing station 54 for performing a bluing process, a second cooling station 55 for performing a second cooling process, and an unloading station 56 for unloading the heat-treated laminate 6, and the stations 50 to 56 are partitioned. It has partitions 571 to 576 .

脱油ステーション51では、所定の脱油温度まで積層体6を加熱し、コアプレート3に付着した油分を蒸発させる。この油分は、電磁鋼板からのコアプレート3の打ち抜きを容易にするため、予め電磁鋼板に施されているものである。脱油温度は、例えば300~400℃である。 The deoiling station 51 heats the laminate 6 to a predetermined deoiling temperature to evaporate the oil adhering to the core plate 3 . The oil is applied to the magnetic steel sheet in advance in order to facilitate the punching of the core plate 3 from the magnetic steel sheet. The deoiling temperature is, for example, 300-400°C.

焼鈍ステーション52では、積層体6を加熱して焼き鈍す。この焼鈍処理では、積層体6を所定の焼鈍温度に加熱し、所定時間その状態を保持する。焼鈍温度は、フルプロセス材を用いる場合とセミプロセス材を用いる場合とで異なり、フルプロセス材では例えば750~780℃、セミプロセス材では例えば820~850℃である。前述のように、本実施の形態ではセミプロセス材を用いるため、820~850℃で焼き鈍しを行い、歪を除去すると共に金属結晶を大きくする。第1冷却ステーション53では、積層体6を焼鈍温度からブルーイングに適したブルーイング温度(例えば450℃)まで冷却する。また、第2冷却ステーション55では、ブルーインされた積層体6を常温まで冷却する。 The annealing station 52 heats and anneals the laminate 6 . In this annealing treatment, the laminate 6 is heated to a predetermined annealing temperature and maintained in that state for a predetermined time. The annealing temperature differs depending on whether the full-processed material is used or the semi-processed material. As described above, since the semi-processed material is used in the present embodiment, annealing is performed at 820 to 850° C. to remove strain and increase the size of metal crystals. At the first cooling station 53, the laminate 6 is cooled from the annealing temperature to a bluing temperature suitable for bluing (eg 450° C.). Also, in the second cooling station 55, the brewed laminate 6 is cooled to room temperature.

図5(b)は、ブルーイングステーション54の構成例を示す模式図である。ブルーイングステーション54は、積層体6が配置される炉540の温度をブルーイング温度とするヒーター541と、炉540内に雰囲気ガスGを供給するノズル542とを有している。雰囲気ガスGとしては、窒素ガス(N)、HN混合ガス(N+H)、吸熱性変成ガス(RXガス)、発熱性変成ガス(DXガス)等を利用できるが、ここでは窒素(N)を主成分とし、水素(H)や一酸化炭素(CO)、及び水分を含むDXガス(発熱性変成ガス)が用いられる。 FIG. 5B is a schematic diagram showing a configuration example of the brewing station 54. As shown in FIG. The brewing station 54 has a heater 541 that sets the temperature of the furnace 540 in which the laminate 6 is arranged as the brewing temperature, and a nozzle 542 that supplies the atmospheric gas G into the furnace 540 . As atmosphere gas G, nitrogen gas (N 2 ), HN mixed gas (N 2 +H 2 ), endothermic modified gas (RX gas), exothermic modified gas (DX gas), etc. can be used. N) is the main component, and DX gas (exothermic modified gas) containing hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and moisture is used.

このブルーイングにより、打ち抜き工程S2において形成されたコアプレート3の内周面及び外周面における断面、及び加締め形成工程S1において形成された凸部311の端面311a(図4(a)参照)ならびに凹部310の内面310a(図4(b)参照)に、黒錆とも称される四酸化三鉄(Fe)の被膜が生成される。そして、四酸化三鉄の被膜が生成されることにより、その後に赤錆(Fe)が発生することを防ぐことができる。 By this bluing, cross sections of the inner and outer peripheral surfaces of the core plate 3 formed in the punching step S2, end faces 311a (see FIG. 4A) of the convex portions 311 formed in the caulking forming step S1, and A coating of triiron tetraoxide (Fe 3 O 4 ), also called black rust, is formed on the inner surface 310a (see FIG. 4B) of the recess 310 . The generation of the triiron tetraoxide film can prevent the subsequent generation of red rust (Fe 2 O 3 ).

図6は、熱処理後の積層体6を示し、(a)はコアプレート3の裏面3b側の端部を凹部310の内面310aに沿った断面で示す斜視図、(b)は(a)のB-B線における積層体6の断面図である。図6(a)に示すように、積層体6の一方の端部におけるコアプレート3は、凹部310及び凸部311に替えて、凸部311が嵌合する嵌合孔320が形成されている。嵌合孔320は、表面3a及び裏面3b間を貫通する角孔である。 FIG. 6 shows the laminated body 6 after the heat treatment, (a) is a perspective view showing the end portion of the core plate 3 on the back surface 3b side in a cross section along the inner surface 310a of the recess 310, and (b) is a cross section of (a). 3 is a cross-sectional view of the laminate 6 taken along line BB. FIG. As shown in FIG. 6A, the core plate 3 at one end of the laminate 6 is formed with a fitting hole 320 into which the convex portion 311 is fitted instead of the concave portion 310 and the convex portion 311. . The fitting hole 320 is a square hole penetrating between the front surface 3a and the rear surface 3b.

図6(b)に拡大して示すように、コアプレート3の表面3a及び裏面3bには、電気絶縁性を有する樹脂コーティングが施されており、表面3aに形成された絶縁コート層61、及び裏面3bに形成された絶縁コート層62を図示している。積層方向に並ぶ一対のコアプレート3の表面3aと裏面3bとの間の導通は、絶縁コート層61,62により遮断されている。 As shown in an enlarged view in FIG. 6B, the front surface 3a and the back surface 3b of the core plate 3 are coated with an electrically insulating resin coating. The insulating coat layer 62 formed on the back surface 3b is illustrated. Conduction between the front surface 3a and the rear surface 3b of the pair of core plates 3 arranged in the stacking direction is interrupted by insulating coat layers 61 and 62. As shown in FIG.

また、図6(b)には、凸部311の端面311aと凹部310の内面310aとの間の四酸化三鉄による黒錆層63を図示している。この四酸化三鉄は、鉄に比べれば導電率が400分の1程度であるが、赤錆に比べれば10倍程度の導電率を有している。また、黒錆層63は、熱により溶け出した絶縁コート層61,62の無機成分が混ざり込むことにより電気抵抗が下がる場合もある。このため、鉄損を抑制するためには、凸部311の端面311aと凹部310の内面310aとの黒錆層63による固着を解放することが望ましい。 6B shows a black rust layer 63 formed by triiron tetraoxide between the end surface 311a of the projection 311 and the inner surface 310a of the recess 310. FIG. Triiron tetraoxide has a conductivity about 1/400 that of iron, but it has a conductivity that is about 10 6 times that of red rust. In addition, the electric resistance of the black rust layer 63 may decrease due to mixing of the inorganic components of the insulating coat layers 61 and 62 melted by heat. Therefore, in order to suppress the iron loss, it is desirable to release the adhesion of the black rust layer 63 between the end surface 311a of the projection 311 and the inner surface 310a of the recess 310 .

本実施の形態では、主として加振工程S5により、凸部311の端面311aと凹部310の内面310aとの黒錆層63による固着を解放する。また、本実施の形態では、加振工程S5によって黒錆層63による固着を解放した後、さらに加圧工程S6を行うことにより、複数のコアプレート3同士を密着させて積層体6の積厚を所定の公差範囲内に収めるようにしている。すなわち、加振工程S5によって黒錆層63による固着を解放した後に加圧工程S6を行うことにより、加圧の効果が得られやすくなる。また、加圧工程S6によって、より確実に黒錆層63による固着を解放することも可能となる。 In the present embodiment, the fixing by the black rust layer 63 between the end surface 311a of the convex portion 311 and the inner surface 310a of the concave portion 310 is released mainly by the vibrating step S5. Further, in the present embodiment, after the fixing by the black rust layer 63 is released in the vibrating step S5, the pressure step S6 is further performed to bring the plurality of core plates 3 into close contact with each other, thereby increasing the lamination thickness of the laminate 6. is kept within a specified tolerance range. That is, by performing the pressurizing step S6 after the fixing by the black rust layer 63 is released by the vibrating step S5, the pressurizing effect can be easily obtained. In addition, the pressing step S6 makes it possible to more reliably release the adhesion of the black rust layer 63 .

以下、加振工程S5、加圧工程S6、及び測定工程S7について、図7乃至図10を参照して説明する。なお、加圧工程S6を省略し、加振工程S5の後に測定工程S7を行ってもよい。以下の説明において、「上」「下」とは、鉛直方向の上下をいうものとする。 The vibrating step S5, the pressing step S6, and the measuring step S7 will be described below with reference to FIGS. 7 to 10. FIG. Note that the pressure step S6 may be omitted, and the measurement step S7 may be performed after the vibration step S5. In the following description, "upper" and "lower" refer to vertical directions.

図7は、加振工程S5における積層体6を示し、(a)は上面図、(b)は(a)のC-C線における断面図である。加振工程S5、加圧工程S6、及び測定工程S7は、積層体6を固定具7に固定した状態で行われる。図7(a)では、積層体6と共に固定具7を示し、図7(b)では、加振装置8によって積層体6を加振している状態を図示している。 FIG. 7 shows the laminate 6 in the vibrating step S5, where (a) is a top view and (b) is a sectional view taken along line CC of (a). The vibrating step S5, the pressing step S6, and the measuring step S7 are performed while the laminate 6 is fixed to the fixture 7. FIG. FIG. 7A shows the fixture 7 together with the laminated body 6, and FIG.

固定具7は、ベース板71と、ベース板71の上方に配置された載置板72と、ベース板71に螺合したボルト73と、ベース板71に対して水平方向に移動可能な複数の移動プレート74と、ボルト73の軸力によって複数の移動プレート74を積層体6に向かって押し付ける押圧プレート75とを備えている。加振装置8は、ベース板71の下方に配置される本体部81と、本体部81から上方に突出した複数のシャフト82とを備えている。本実施の形態では、加振装置8が複数のシャフト82を超音波振動させる超音波加振器である。シャフト82の本数は、3本以上が好ましく、例えば4~6本である。 The fixture 7 includes a base plate 71 , a mounting plate 72 arranged above the base plate 71 , bolts 73 screwed into the base plate 71 , and a plurality of horizontal movable bolts with respect to the base plate 71 . It has a moving plate 74 and a pressing plate 75 that presses the plurality of moving plates 74 toward the stack 6 by the axial force of the bolts 73 . The vibrating device 8 includes a body portion 81 arranged below the base plate 71 and a plurality of shafts 82 projecting upward from the body portion 81 . In the present embodiment, the vibrating device 8 is an ultrasonic vibrator that ultrasonically vibrates a plurality of shafts 82 . The number of shafts 82 is preferably three or more, for example four to six.

ベース板71の中心部には、ボルト穴710が形成されている。また、ベース板71には、複数の移動プレート74をボルト穴710を中心とする放射状に移動可能に案内する複数のガイド溝711、及び加振装置8のシャフト82を挿通させる複数の挿通孔712が形成されている。載置板72には、その上面72aに積層体6が載置され、下面72bはベース板71の上面71aに対向している。加振工程S5では、載置板72が加振装置8のシャフト82に支持され、載置板72の下面72bとベース板71の上面71aとの間に隙間が形成される。 A bolt hole 710 is formed in the center of the base plate 71 . The base plate 71 also has a plurality of guide grooves 711 for guiding the plurality of moving plates 74 so as to be radially movable around the bolt holes 710, and a plurality of insertion holes 712 for inserting the shaft 82 of the vibrating device 8. is formed. The stack 6 is placed on the upper surface 72 a of the mounting plate 72 , and the lower surface 72 b faces the upper surface 71 a of the base plate 71 . In the vibrating step S<b>5 , the mounting plate 72 is supported by the shaft 82 of the vibrating device 8 , and a gap is formed between the lower surface 72 b of the mounting plate 72 and the upper surface 71 a of the base plate 71 .

ボルト73は、頭部731、軸部732、及び雄ねじ部733を一体に有し、雄ねじ部733がベース板71のボルト穴710に螺合している。頭部731は、押圧プレート75の上面75aに当接しており、押圧プレート75をベース板71に向かって押し付けている。軸部732は、押圧プレート75に形成されたボルト挿通孔750に挿通されており、雄ねじ部733がボルト挿通孔750から下方に導出されている。 The bolt 73 integrally has a head portion 731 , a shaft portion 732 and a male threaded portion 733 , and the male threaded portion 733 is screwed into the bolt hole 710 of the base plate 71 . The head 731 is in contact with the upper surface 75 a of the pressing plate 75 and presses the pressing plate 75 toward the base plate 71 . The shaft portion 732 is inserted through a bolt insertion hole 750 formed in the pressing plate 75 , and the male threaded portion 733 is drawn downward from the bolt insertion hole 750 .

複数の移動プレート74は、積層体6の内周面6aに当接する当接面74aと、押圧プレート75に当接する傾斜面74bとを有している。当接面74aは、水平方向に対して垂直な面である。傾斜面74bは、上端部ほどボルト73との距離が長くなるように傾斜している。押圧プレート75は、複数の移動プレート74のそれぞれの傾斜面74bに当接する押圧面75bを有しており、押圧プレート75をベース板71に向かって押し付けるボルト73の軸力が、複数の移動プレート74を介して積層体6の内周面6aを水平方向に押し付ける押圧力に変換される。 The plurality of moving plates 74 have contact surfaces 74 a that contact the inner peripheral surface 6 a of the laminate 6 and inclined surfaces 74 b that contact the pressing plate 75 . The contact surface 74a is a surface perpendicular to the horizontal direction. The inclined surface 74b is inclined such that the distance from the bolt 73 increases toward the upper end. The pressing plate 75 has a pressing surface 75b that contacts the inclined surfaces 74b of the plurality of moving plates 74, and the axial force of the bolts 73 that press the pressing plate 75 toward the base plate 71 is applied to the plurality of moving plates. 74, the pressure is converted into a pressing force that presses the inner peripheral surface 6a of the laminate 6 in the horizontal direction.

積層体6は、複数の移動プレート74に押圧されることにより、複数のコアプレート3の水平方向の位置ずれが抑止され、真直度が高い状態に維持される。すなわち、加振工程S5は、複数のコアプレート3の径方向への移動を規制した状態で行われる。なお、本実施の形態では、押圧プレート75が図7(a)に示すように五角形状であり、それぞれの辺に対応して五つの移動プレート74が押圧プレート75の周囲に配置されているが、押圧プレート75の形状や移動プレート74の数は、例えば積層体6の大きさ等に応じて適宜変更することができる。 By being pressed by the plurality of moving plates 74, the laminated body 6 is prevented from being displaced in the horizontal direction of the plurality of core plates 3, and is maintained in a state of high straightness. That is, the vibrating step S5 is performed in a state in which radial movement of the plurality of core plates 3 is restricted. In this embodiment, the pressing plate 75 has a pentagonal shape as shown in FIG. 7A, and five moving plates 74 are arranged around the pressing plate 75 corresponding to each side. , the shape of the pressing plate 75 and the number of the moving plates 74 can be appropriately changed according to the size of the laminate 6, for example.

加振装置8は、本体部81が複数のシャフト82を上下方向に振動させ、載置板72に載置された積層体6をその積層方向に振動させる。これにより、複数のコアプレート3の間の黒錆層63による固着が少なくとも一部において解放される。 In the vibrating device 8, the main body 81 vertically vibrates the plurality of shafts 82, and vibrates the laminate 6 placed on the placing plate 72 in the stacking direction. As a result, the fixation by the black rust layers 63 between the plurality of core plates 3 is released at least partially.

図8(a),(b)は、加振工程S5の前後の黒錆層63の状態の一例を模式的に示す説明図である。加振装置8によって積層体6を振動させることにより、黒錆層63内にひび割れ等による微小な隙間Sが発生し、凸部311の端面311aと凹部310の内面310aとが積層方向に沿って相対的に動きやすくなる。また、黒錆層63を介したコアプレート3の間の電気的な導通を抑えることができ、鉄損を抑制することが可能となる。 FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams schematically showing an example of the state of the black rust layer 63 before and after the vibrating step S5. By vibrating the laminate 6 with the vibrating device 8, a minute gap S is generated due to cracks or the like in the black rust layer 63, and the end surface 311a of the convex portion 311 and the inner surface 310a of the concave portion 310 are aligned along the stacking direction. relatively easy to move. Also, electrical conduction between the core plates 3 via the black rust layer 63 can be suppressed, and iron loss can be suppressed.

次に、図9を参照して加圧工程S6について説明する。図9は、加圧工程S6における積層体6及び加圧装置91を固定具7と共に示す断面図である。 Next, the pressurizing step S6 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view showing the laminate 6 and the pressurizing device 91 together with the fixture 7 in the pressurizing step S6.

加圧工程S6は、加振工程S5と同様に、積層体6を固定具7に固定した状態で行われる。加圧装置91は、例えば10t以上の荷重を発生させることが可能であり、積層体6の上に配置された円環状の上板77及び円盤状の加圧板78を介して積層体6を積層方向に加圧する。これにより、複数のコアプレート3の凸部311の端面311aと凹部310の内面310aとが積層方向にずれ、複数のコアプレート3間の黒錆層63による固着をより確実に解放することができる。 The pressurizing step S6 is performed with the laminate 6 fixed to the fixture 7, as in the vibrating step S5. The pressurizing device 91 is capable of generating a load of 10 tons or more, for example, and stacks the laminate 6 via an annular upper plate 77 and a disk-shaped pressure plate 78 arranged on the laminate 6 . direction. As a result, the end surfaces 311a of the protrusions 311 of the plurality of core plates 3 and the inner surfaces 310a of the recesses 310 are displaced in the stacking direction, and the fixation by the black rust layers 63 between the plurality of core plates 3 can be released more reliably. .

また、積層体6を加圧することにより、複数のコアプレート3同士を密着させて積層体6を軸方向に圧縮し、寸法精度を高めることができる。ここで、仮に加振工程S5を行わず、複数のコアプレート3の凸部311の端面311aと凹部310の内面310aとが黒錆層63により固着したまま加圧工程S6を行うと、その固着力が抵抗力となって加圧の効果が十分に得られないおそれがあるが、本実施の形態では加振工程S5の後に加圧工程S6を行うことにより、複数のコアプレート3同士を密着させる効果を確実に得ることができる。 Further, by pressurizing the laminate 6, the plurality of core plates 3 are brought into close contact with each other and the laminate 6 is compressed in the axial direction, thereby improving the dimensional accuracy. Here, if the vibration step S5 is not performed and the pressure step S6 is performed while the end surfaces 311a of the protrusions 311 and the inner surfaces 310a of the recesses 310 of the plurality of core plates 3 are fixed by the black rust layer 63, the fixation will occur. Although there is a possibility that a sufficient pressurizing effect cannot be obtained due to the applied force acting as a resistance force, in the present embodiment, by performing the pressurizing step S6 after the vibrating step S5, the plurality of core plates 3 are brought into close contact with each other. You can definitely get the effect of

図10は、測定工程S7における積層体6及び押付装置92ならびに測定器93を固定具7と共に示す断面図である。測定器93は、積層体6の積層方向(軸方向)の厚みを測定するための器具であり、より具体的にはハイトゲージである。測定器93は、本体部931と、本体部931に対して軸方向移動可能なロッド932とを有し、ロッド932が上板77に形成された挿通孔770に挿通されている。本体部931は、上板77の上側に配置され、ロッド932の先端部が載置板72の上面72aに当接する。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the laminate 6, the pressing device 92, and the measuring device 93 together with the fixture 7 in the measuring step S7. The measuring instrument 93 is an instrument for measuring the thickness of the laminate 6 in the lamination direction (axial direction), more specifically a height gauge. The measuring instrument 93 has a body portion 931 and a rod 932 axially movable with respect to the body portion 931 , and the rod 932 is inserted through an insertion hole 770 formed in the upper plate 77 . The body portion 931 is arranged above the upper plate 77 , and the tip portion of the rod 932 contacts the upper surface 72 a of the mounting plate 72 .

測定器93による測定は、押付装置92によって加圧板78及び上板77を介して積層体6を載置板72に向かって押し付けた状態で行う。押付装置92による押付荷重は、加圧装置91が発生させる荷重の数十分の一程度の比較的小さな荷重である。 The measurement by the measuring device 93 is performed in a state in which the pressing device 92 presses the laminate 6 toward the mounting plate 72 via the pressure plate 78 and the upper plate 77 . The pressing load applied by the pressing device 92 is a relatively small load that is several tenths of the load generated by the pressing device 91 .

この測定の結果、積層体6の積厚が所定の公差範囲に収まっていれば、その積層体6がステータコア11として用いられ、複数のティース112にコイル12が巻き回されてステータ1となる。 As a result of this measurement, if the lamination thickness of the laminate 6 is within a predetermined tolerance range, the laminate 6 is used as the stator core 11 and the coils 12 are wound around the plurality of teeth 112 to form the stator 1 .

(実施の形態の作用及び効果)
以上説明した実施の形態によれば、積層される複数のコアプレート3同士を連結する凹部310及び凸部311の固着を抑制することが可能となり、鉄損の発生を抑制することができると共に、積圧の寸法精度を高めることができる。また、加振工程S5及び加圧工程S6は、積層体6を固定具7に固定した状態で行われるので、複数のコアプレート3のずれが抑止され、積層体6の真直度を高めることができる。
(Actions and effects of the embodiment)
According to the embodiment described above, it is possible to suppress the adhesion of the concave portions 310 and the convex portions 311 that connect the plurality of laminated core plates 3 to each other, thereby suppressing the occurrence of iron loss. The dimensional accuracy of the accumulated pressure can be improved. Further, since the vibrating step S5 and the pressing step S6 are performed while the laminate 6 is fixed to the fixture 7, displacement of the plurality of core plates 3 is suppressed, and the straightness of the laminate 6 can be improved. can.

(付記)
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
(Appendix)
As described above, the present invention has been described based on the embodiments, but the embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Also, it should be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能であり、例えば回転電機100以外の装置の磁性体コアの製造にも適用することができる。 Further, the present invention can be modified appropriately without departing from the gist of the invention, and can be applied to manufacture of magnetic cores of devices other than the rotary electric machine 100, for example.

100…回転電機
1…ステータ
2…ロータ
3,4…コアプレート
6…積層体
11…ステータコア(磁性体コア)
21…ロータコア(磁性体コア)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Rotary electric machine 1... Stator 2... Rotors 3 and 4... Core plate 6... Laminated body 11... Stator core (magnetic core)
21 ... Rotor core (magnetic core)

Claims (3)

複数のコアプレートを積層してなる磁性体コアの製造方法であって、
鋼板を打ち抜いて前記複数のコアプレートを形成すると共に、前記複数のコアプレートを相互に連結するための凹部及び凸部を形成するプレス工程と、
前記複数のコアプレートを積み重ねて前記凹部に前記凸部を嵌合させ、積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理された前記積層体を加振する加振工程と、を有し、
前記熱処理は、前記凹部の内面と前記凸部の端面との間に黒錆層を形成するブルーイング処理工程を含み、
前記加振工程において、前記積層体をその積層方向に振動させることにより前記黒錆層内にひび割れによる隙間を発生させる、
磁性体コアの製造方法。
A method for manufacturing a magnetic core formed by laminating a plurality of core plates,
a pressing step of punching a steel plate to form the plurality of core plates and forming recesses and projections for interconnecting the plurality of core plates;
a stacking step of stacking the plurality of core plates and fitting the protrusions into the recesses to form a stack;
a heat treatment step of heat-treating the laminate;
and a vibrating step of vibrating the heat-treated laminate ,
The heat treatment includes a bluing treatment step of forming a black rust layer between the inner surface of the recess and the end surface of the protrusion,
In the vibrating step, the laminate is vibrated in the lamination direction to generate cracks in the black rust layer to form gaps.
A method for manufacturing a magnetic core.
前記加振工程は、前記コアプレートの径方向への移動を規制した状態で行う、
請求項に記載の磁性コアの製造方法。
The vibrating step is performed in a state in which radial movement of the core plate is restricted.
The manufacturing method of the magnetic core according to claim 1 .
前記熱処理工程及び前記加振工程の後に、前記積層体をその積層方向に加圧する加圧工程をさらに備えた、
請求項1又は2に記載の磁性体コアの製造方法。
After the heat treatment step and the vibrating step, further comprising a pressurization step of pressurizing the laminate in the stacking direction,
The method for manufacturing a magnetic core according to claim 1 or 2 .
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