WO2024043157A1 - 積層コアの製造方法、積層コアの製造装置、積層コア、および回転電機 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a laminated core, an apparatus for manufacturing a laminated core, a laminated core, and a rotating electric machine.
- the laminated core As a core (iron core) used in motors, transformers, inductors, etc.
- the laminated core is constructed by laminating soft magnetic plates such as electromagnetic steel plates.
- soft magnetic plates such as electromagnetic steel plates.
- it is necessary to fix a plurality of laminated soft magnetic plates.
- As a method for fixing soft magnetic plates there is a method of bonding the soft magnetic plates to each other.
- Patent Document 1 describes the following. First, a plurality of electromagnetic steel sheets are laminated. A coating that exhibits adhesive properties when heated is formed on the plate surfaces of a plurality of electromagnetic steel plates. Immediately before laminating a plurality of electromagnetic steel plates, the plate surfaces of the two electromagnetic steel plates to be bonded are heated separately by local heating means. One of the two electrical steel sheets heated in this way is placed on the other of the two electrical steel sheets, and then pressurized with a press. By heating the electromagnetic steel sheets, the adhesion ability of the coating is exhibited, so that the surfaces of the two electromagnetic steel sheets are bonded to each other.
- Patent Document 2 also describes bonding a plurality of electromagnetic steel sheets, each of which has a film formed on its surface that exhibits adhesive ability when heated.
- Patent Document 2 when the electromagnetic steel sheets are laminated, pressure and heat are applied to the electromagnetic steel sheets. As a result, the plate surfaces of two electromagnetic steel plates that are positioned adjacent to each other in the stacking direction are partially bonded.
- Patent No. 3745490 Japanese Patent Application Publication No. 2002-151335
- the electromagnetic steel sheets are bonded when they are laminated. Therefore, the number of electromagnetic steel plates bonded at one time is limited to the number of electromagnetic steel plates laminated at one time.
- electrical steel sheets are laminated one by one. For this reason, a new electromagnetic steel plate is repeatedly bonded to the topmost electromagnetic steel plate among the multiple electromagnetic steel plates that have already been laminated (adhered) (laminated core in the process of being manufactured). There is a need. Therefore, it is not possible to bond the electromagnetic steel sheets efficiently.
- the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to enable efficient adhesion of soft magnetic plates to each other when manufacturing a laminated core.
- the method for manufacturing a laminated core of the present invention is a method for manufacturing a laminated core in which a laminated core is manufactured using a plurality of soft magnetic plates each having an insulating coating formed over the entire plate surface that exhibits adhesive properties when heated.
- the bonding step by bringing a heating unit into contact with a part of the plate surface of the outermost layer soft magnetic material plate, the said area is simultaneously pressurized and heated, and the outermost layer soft magnetic material plate is bonded.
- the laminated core manufacturing apparatus of the present invention is a laminated core manufacturing apparatus that manufactures a laminated core using a plurality of soft magnetic plates each having an insulating coating formed over the entire plate surface that exhibits adhesive properties when heated. a heating part for heating the soft magnetic plate in order to exhibit the adhesive ability; and a process for bringing the heating part into contact with the outermost layer of the soft magnetic plate to pressurize the soft magnetic plate. and a heat treatment means that performs a process for heating the soft magnetic material plate using the heating section, and the outermost soft magnetic material plate is a plurality of laminated sheets.
- the soft magnetic plate is located at one or both ends in the lamination direction, and the pressure treatment means applies a partial area of the plate surface of the outermost layer of the soft magnetic plate.
- a first example of the laminated core of the present invention is a laminated core constructed by laminating a plurality of soft magnetic plates each having an insulating coating formed over the entire plate surface that exhibits adhesive properties when heated.
- the soft magnetic plates adjacent to each other in the stacking direction are bonded to each other in a part of the plate surface of the soft magnetic plate, and the soft magnetic plates are bonded to each other in a part of the plate surface of the soft magnetic plate in the stacking direction.
- the number of regions bonded to the plate surfaces of adjacent soft magnetic plates is 0.3 ⁇ Nt or more and 6.0 ⁇ Nt or less
- the laminated core is a stator core or a rotor core
- the laminated core is a stator core or a rotor core
- the laminated core is a stator core or a rotor core.
- Nt is the number of teeth of the stator core
- Nt is the number of teeth of the stator core paired with the rotor core.
- a second example of the laminated core of the present invention is a laminated core having a plurality of soft magnetic plates each having an insulating coating that exhibits adhesive ability when heated over the entire plate surface, the laminated core having , a step including a laminating step of laminating a plurality of the soft magnetic plates, and an adhesion step of bonding the plurality of soft magnetic plates laminated in the laminating step by exhibiting the adhesive ability.
- the heating section is brought into contact with a part of the plate surface of the outermost soft magnetic material plate to simultaneously pressurize and heat the area, and the outermost soft magnetic material plate is manufactured by
- the plate is a soft magnetic material plate located at one or both ends in the lamination direction among the plurality of soft magnetic material plates laminated in the lamination step.
- a rotating electric machine of the present invention has the laminated core.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a planar shape of an electromagnetic steel sheet.
- FIG. 2A is a diagram showing an example of the overall configuration of a laminated core manufacturing apparatus.
- FIG. 2B is a sectional view taken along line II in FIG. 2A.
- FIG. 2C is a sectional view taken along line II-II in FIG. 2A.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the overall configuration of a laminated core manufacturing apparatus in which the heating section is in contact with the surface of the electromagnetic steel sheet.
- FIG. 4A is a diagram illustrating a first example of a positional displacement prevention section.
- FIG. 4B is a diagram illustrating a second example of the displacement prevention section.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of a rotating electric machine.
- the comparison objects are the same in terms of length, position, size, spacing, etc., as well as being strictly the same, as well as being different within the scope of the gist of the invention (for example, due to tolerances determined at the time of design). This shall also include items that are different within the scope.
- the xyz coordinates indicate the orientation relationship in each figure.
- a symbol with a black circle ( ⁇ ) inside a white circle ( ⁇ ) is a symbol representing an arrow line from the back side of the paper toward the front side.
- a symbol with a cross mark (x) inside a white circle ( ⁇ ) is a symbol representing an arrow line from the front side to the back side of the page.
- a laminated core is manufactured by laminating a plurality of soft magnetic plates each having an insulating coating formed over the entire plate surface that exhibits adhesive properties when heated.
- an insulating coating that exhibits adhesive ability by heating will be referred to as an adhesive insulating coating as necessary.
- the plate surface is the front surface and/or the back surface of the soft magnetic material plate.
- the soft magnetic material plate includes a base material and an insulating coating.
- the plate surface of the soft magnetic material plate in the middle of manufacture refers to both or one of the front and back surfaces of the soft magnetic material plate at the time of manufacture.
- the state of the insulating coating changes from a state in which an object cannot be bonded to a state in which an object to be bonded can be bonded.
- the insulating coating be formed so as to cover the entire surface area of the soft magnetic material plate.
- the insulating coating only needs to be formed on 50% or more of the total surface area of the soft magnetic plate, preferably on 70% or more, and more preferably on 90% or more.
- the entire plate surface refers to 50% or more of the total area of the plate surface, preferably 70% or more, and more preferably 90% or more.
- the insulating coating By forming the insulating coating over the entire surface of the soft magnetic plate, there is no need to finely adjust the area on which the insulating coating is formed, and the laminated core can be manufactured more efficiently. Further, it is preferable that the area on which the insulating coating is formed on the surface of the soft magnetic plate is larger, since the object to be adhered can be more reliably bonded. As will be described later, in this embodiment, the adhesive ability can be exhibited only in a part of the insulating coating, so the area where the insulating coating is formed and the area where the insulating coating exhibits its adhesive ability in the bonding process are different from each other. do not need to match.
- the laminated core is, for example, a laminated core used in various electrical devices and electronic components.
- Specific examples of the laminated core are a laminated core included in a transformer, a laminated core (rotor core and stator core) included in a rotating electric machine (motor and generator), and a laminated core included in an inductor.
- the soft magnetic plate is a plate made of soft magnetic material.
- the soft magnetic plate is, for example, an electromagnetic steel plate.
- the electromagnetic steel sheet may be a oriented electromagnetic steel sheet or a non-oriented electromagnetic steel sheet.
- a case will be exemplified in which a laminated core is manufactured using an electromagnetic steel sheet having an adhesive insulating coating formed over the entire surface of the sheet.
- the bondable insulating coating is preferably formed on two plate surfaces (front and back surfaces) of the electromagnetic steel sheet. This is because when a plurality of electromagnetic steel plates are stacked, the bondable insulating coating is present on two plate surfaces that face each other, so that the electromagnetic steel plates can be bonded more reliably.
- the bondable insulating coating is present on the entirety of at least one of the two plate surfaces that face each other when a plurality of electromagnetic steel plates are stacked. Therefore, the bondable insulating coating may be formed only on one of the two surfaces of the electromagnetic steel sheet.
- the bondable insulating film When the bondable insulating film exhibits its bonding ability, it changes from a state in which it cannot bond an object to be bonded (in this embodiment, an electrical steel sheet) to a state in which it can bond an object to be bonded. Therefore, the state of the bondable insulating coating changes from a state in which it cannot be bonded to an object to be bonded to a state in which it can be bonded to an object. Whether or not the bondable insulating coating exhibits bonding ability may be confirmed, for example, by the following method.
- two rectangular electromagnetic steel plates are cut out from an electromagnetic steel plate having the same configuration as the electromagnetic steel plate used for the laminated core.
- the bondable insulating coating formed on the entire plate surfaces of the two electromagnetic steel plates is in a state where it does not exhibit its bonding ability (that is, it is not heated).
- the size of the two electromagnetic steel plates is 30 mm in width x 60 mm in length.
- the plate surfaces of the tip portions of these two electromagnetic steel plates are overlapped.
- the size of the overlapping area (plate surface of the tip portion) is 30 mm wide x 10 mm long.
- Two electromagnetic steel plates are bonded together under the conditions of steel plate temperature: 180° C., pressure: 10 MPa, and pressurization time: 1 hour.
- the temperature of the steel plate is set to be at least a predetermined temperature at which the bondable insulating film exhibits its bonding ability.
- the two electromagnetic steel plates bonded in this way were used as test pieces.
- the shear tensile strength of the test piece is measured under the conditions of ambient temperature: 25° C. and tensile speed: 3 mm/min.
- a test piece having the same configuration as the above-mentioned test piece may be produced by collecting an electromagnetic steel plate from the laminated core and using the sampled electromagnetic steel plate.
- the adhesive strength of the test piece is 2.5 MPa or more, it can be determined that the adhesive insulating coating exhibits adhesive ability in the laminated core.
- the fact that the adhesive strength of the test piece is 2.5 MPa or more corresponds to the fact that the adhesive strength of the electromagnetic steel sheet in the laminated core is 2.5 MPa or more.
- the adhesive strength of the electromagnetic steel plates in the laminated core is 2.5 MPa or more, it can be determined that the electromagnetic steel plates are bonded to each other.
- An insulating coating is generally formed on the surface of an electrical steel sheet in a finish annealing line or the like for the purpose of improving insulation performance and suppressing the occurrence of rust.
- an adhesive insulating coating may be realized by incorporating a thermosetting resin into the insulating coating.
- the insulating coating formed on the surface of the electrical steel sheet in the finish annealing line etc. does not have to be an adhesive insulating coating (an insulating coating that exhibits adhesive ability when heated).
- the insulating coating formed over the entire plate surface of the electrical steel sheet in the finish annealing line or the like is an insulating coating that does not exhibit adhesive ability when heated.
- an insulating coating that does not exhibit adhesive ability when heated is referred to as a non-adhesive insulating coating as necessary.
- the non-adhesive insulating coating it is possible to improve the insulation performance of the electrical steel sheet and to suppress the occurrence of rust on the electrical steel sheet. From this point of view, it is possible to form an adhesive insulating film over the entire surface of the electrical steel sheet by applying an adhesive that exhibits adhesive properties when heated on top of the non-adhesive insulating film. is preferred. Moreover, it is more preferable that the adhesive that exhibits adhesive ability upon heating is an insulating adhesive.
- the bondable insulating coating includes an insulating adhesive that exhibits bonding ability when heated. In the following description, an insulating adhesive that exhibits adhesive ability when heated is referred to as a board bonding adhesive as necessary.
- the entire plate surface refers to 50% or more of the total area of the plate surface, preferably 70% or more, and more preferably 90% or more. It is sufficient that the adhesive for bonding the board surface is formed on 50% or more of the total area of the board surface of the soft magnetic material plate, preferably it is formed on 70% or more, and more preferably it is formed on 90% or more. It would be fine if it had been done.
- a plate surface adhesive may be continuously formed on the plate surface (non-adhesive insulating coating) of the electromagnetic steel sheet while it is being moved on the production line.
- the formation of the board adhesive is achieved, for example, by baking the board adhesive onto the non-bondable insulating coating.
- the movement of the electromagnetic steel sheet on the production line is performed, for example, as follows. First, a coiled electromagnetic steel sheet (electromagnetic steel strip) is set in an uncoiler installed on the upstream side of the production line. Then, the electromagnetic steel sheet is pulled out from the uncoiler and moved from the upstream side to the downstream side of the production line. While the electromagnetic steel sheet is being moved, a plate surface adhesive is continuously formed on the surface of the electromagnetic steel sheet. Then, the electromagnetic steel plate coated with the adhesive for bonding the plate surface is wound into a coil on a coiler installed on the downstream side of the production line.
- an adhesive for bonding the plate surface does not have to be performed on the coiled electromagnetic steel plate.
- an adhesive for bonding the plate surface may be formed on the plate surface (non-adhesive insulating coating) of an electromagnetic steel sheet that has been cut to match the shape of the laminated core.
- an insulating adhesive that exhibits adhesive properties when heated even if the packaging state (coiled or cut electrical steel sheets) of electrical steel sheets at the time of shipment is in a laminated state, it is possible to can be separated into individual electromagnetic steel sheets.
- the adhesive when using an insulating adhesive that exhibits adhesive properties at room temperature, the adhesive exhibits its adhesive properties when the electrical steel sheets are shipped in a laminated state (coiled or cut electrical steel plates). This makes subsequent processing difficult.
- the electrical steel sheets are processed into the desired shape, and the adhesive is applied to each plate surface when laminating the electrical steel sheets processed into the desired shape. Productivity decreases due to the need to
- the thickness of the bondable insulating coating is preferably as thin as possible within the range where the bonding ability is exhibited. This is because the space factor of the laminated core can be increased.
- the space factor of the laminated core is expressed, for example, as a ratio of the total cross-sectional area of the electromagnetic steel sheets constituting the laminated core to the apparent cross-sectional area of the laminated core. In this way, the space factor of the laminated core exhibits a larger value as the volume of the base material (soft magnetic material) included in the laminated core increases.
- the adhesive for bonding the board surface is not limited to a specific adhesive as long as it exhibits adhesive ability when heated.
- various adhesives such as acrylic resin adhesives, cyanoacrylate adhesives, epoxy resin adhesives, polyester adhesives, polyurethane adhesives, melamine resin adhesives, and phenolic resin adhesives are used as adhesives for bonding to board surfaces. May be used.
- An example of an adhesive that is more suitable for bonding to a board surface is a thermosetting organic resin adhesive that undergoes a chemical reaction when heated.
- an adhesive whose main component is one or more of resins such as epoxy resin, phenol resin, urethane resin, and melamine resin may be used as the adhesive for bonding to the board surface.
- polyester resins and/or acrylic resins that have been given thermosetting properties by adding a crosslinking agent may be used as adhesives for bonding to board surfaces.
- an inorganic adhesive that hardens through a dehydration condensation reaction upon heating may be used as the adhesive for bonding the board surface.
- the board adhesive may be an anaerobic adhesive.
- the adhesive for bonding the board surface exhibits its adhesive ability by heating and blocking air. Therefore, when adhering the non-adhesive insulating coating and the object to be adhered, no space is created between the non-adhesive insulating coating and the object to be adhered.
- heating the board adhesive and pressing the non-adhesive insulating film and the board adhesive are performed at the same time. Accordingly, an adhesive for bonding to the board surface may be formed on the non-bondable insulating coating.
- the non-adhesive insulating film and the board surface adhesive can be collectively regarded as the bondable insulating film.
- the adhesive for bonding the board surface is preferably an insulating adhesive. This is because the insulation performance of the electromagnetic steel sheet can be improved. However, for example, when a non-adhesive insulating coating is formed on the surface of an electromagnetic steel sheet, the adhesive for bonding the surface of the sheet does not have to be an insulating adhesive.
- a non-adhesive insulating film is not formed on the surface of the electrical steel sheet, for example, by applying adhesive for bonding the surface of the electrical steel sheet to the base material of the electrical steel sheet, it is possible to insulate the entire surface of the electrical steel sheet.
- a coating may also be formed. If a non-adhesive insulating coating is not formed on the surface of the electromagnetic steel sheet, an insulating adhesive is used as the adhesive for bonding the surface of the magnetic steel sheet. Further, the bondable insulating coating is formed by the adhesive for bonding to the board surface.
- the entire plate surface refers to 50% or more of the total area of the plate surface, preferably 70% or more, and more preferably 90% or more.
- the adhesive for bonding the contact plate surface may be formed on 50% or more of the total surface area of the soft magnetic material plate, preferably on 70% or more, and more preferably on 90% or more. It is sufficient if it is formed.
- the method for forming the board surface adhesive on the base material of the electromagnetic steel sheet may be, for example, the same method as the method for forming the board surface adhesive on the non-bondable insulating coating.
- the insulating coating itself may be given adhesive ability, and the insulating coating may be made into a bondable insulating coating.
- an adhesive layer may be formed by applying an insulating adhesive that exhibits adhesive ability when heated to the surface of the electromagnetic steel sheet, and the adhesive layer may be used as an adhesive insulating coating.
- the adhesive layer has insulation and adhesive properties.
- adhesive ability may be imparted to the insulating film by forming a film such as an adhesive layer that exhibits adhesive ability when heated on the insulating film.
- the insulating coating, adhesive layer, etc. can be collectively regarded as the bondable insulating coating.
- an adhesive layer etc. can be formed partially. Good too.
- the adhesive layer may be formed on 50% or more of the total surface area of the soft magnetic plate, preferably 70% or more, and more preferably 90% or more. may be formed.
- the soft magnetic plate is not limited to an electromagnetic steel plate.
- the soft magnetic plate may be, for example, any one of an amorphous alloy thin plate, a nanocrystalline alloy thin plate, a permendur plate, and a permalloy plate.
- an adhesive insulating film may be formed on the base material.
- the insulating coating exhibits adhesive ability when heated, and exhibits adhesive ability by shrinking when heated. For this reason, when an electromagnetic steel sheet having a bondable insulating coating formed on the plate surface is heated to exhibit the adhesion ability of the bondable insulating coating, compressive stress may be applied to the electromagnetic steel plate. When compressive stress is applied to the electrical steel sheet, there is a possibility that the iron loss of the electrical steel sheet will increase. Therefore, if the plate surfaces of two electromagnetic steel sheets adjacent in the lamination direction are partially bonded together using the adhesive ability of the bondable insulating coating, the compressive stress applied to the electromagnetic steel sheets can be reduced.
- the lamination process of this embodiment a plurality of electrical steel sheets are laminated.
- the bonding ability of the bondable insulating coating is not exhibited. That is, in the lamination process, the electrical steel sheet is not heated to a temperature higher than the temperature at which the bondable insulating coating exhibits its adhesive ability.
- the temperature at which the bondable insulating coating exhibits its adhesion ability is determined, for example, by the specifications of the bondable insulating coating provided by the manufacturer of the bondable insulating coating.
- the temperature at which the adhesive ability of the bondable insulating coating is exhibited is determined, for example, by the specifications of the adhesive for bonding to the board surface.
- all the electromagnetic steel sheets that constitute the laminated core are laminated at once.
- a plurality of electromagnetic steel plates the number of which is smaller than the number of electromagnetic steel plates constituting the laminated core, may be laminated at once.
- multiple electrical steel sheets that are smaller in number than the number of electromagnetic steel sheets that make up the laminated core may be bonded together. They may be laminated at once.
- the number of electromagnetic steel plates that are smaller than the number of electromagnetic steel plates constituting the laminated core may be laminated at once.
- the cutting may be performed by a known method such as punching using a mold or cutting using a laser beam.
- cutting of the electromagnetic steel sheet does not necessarily need to be performed before the lamination process.
- cutting of the electromagnetic steel sheet may be performed after the bonding process.
- the cutting of the electromagnetic steel sheet may be performed between the lamination process and the bonding process. In this case, the cutting of the electromagnetic steel sheet may be performed, for example, immediately after the plurality of electromagnetic steel sheets are laminated.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the planar shape of an electromagnetic steel sheet.
- the electromagnetic steel sheet 10 is an electromagnetic steel sheet that constitutes a stator core of a radial gap type rotating electric machine.
- the laminated core is not limited to the stator core of a rotating electrical machine.
- the bonding step of this embodiment the plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the lamination step are bonded together by exerting the bonding ability of the bondable insulating coating. Furthermore, if the bonding process is performed after multiple electromagnetic steel sheets are laminated in the lamination process, the place where the lamination process is performed and the place where the bonding process is performed may be different locations even if they are the same. It's okay. Furthermore, in the bonding step of the present embodiment, by bringing the heating unit into contact with a partial region of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet, the region is simultaneously pressurized and heated.
- the partial region of the plate surface of the electromagnetic steel sheet refers to an area of the plate surface of the electromagnetic steel sheet that is smaller than the total area of the plate surface of the electromagnetic steel sheet.
- the outermost electromagnetic steel plate is an electromagnetic steel plate located at one or both ends in the lamination direction among the plurality of electromagnetic steel plates laminated at once in the lamination process. By pressurizing and heating a partial region of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet at the same time, the adhesion ability of the bondable insulating coating is exhibited in the partial region.
- the electromagnetic steel sheets other than the outermost layer are also bonded to each other.
- a plurality of electromagnetic steel plates can be bonded together by applying pressure and heat at the same time, so that the electromagnetic steel plates can be bonded together efficiently when manufacturing a laminated core.
- the heating part can be brought into contact with the entire plate surface of the outermost layer electromagnetic steel sheet ( The compressive stress applied to the electromagnetic steel sheet can be reduced (preferably reduced to 0) compared to the case where the entire body is pressurized.
- the number of regions that the heating section is brought into contact with may be one on one plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet.
- the heating section is brought into contact with a plurality of areas on one plate surface of the outermost soft magnetic plate. In this case, two or more of the plurality of regions are located at positions separated from each other.
- the compressive stress applied to the electrical steel sheets can be reduced, and by partially bonding the plate surfaces of electrical steel sheets to each other, the adhesion (fixing ) can be achieved at the same time as reducing the risk of insufficient performance.
- the plurality of regions in which the heating portions are brought into contact may include two or more regions that are not separated from each other.
- the heating unit may be brought into contact with one region of a plurality of regions on one plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet in order.
- the number of manufacturing steps in the bonding process cannot be sufficiently reduced. Therefore, in the bonding process of the present embodiment, a plurality of heating parts are simultaneously brought into contact with a plurality of regions on one plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet. Thereby, simultaneously applying pressure and heating to the plurality of regions is performed simultaneously. Therefore, the number of manufacturing steps in the bonding process can be further reduced.
- regions of one board surface of the outermost electromagnetic steel sheet is illustrated. In this way, the number of manufacturing steps in the bonding process can be further reduced.
- the plurality of electrical steel sheets may be moved in the direction of the heating section.
- the plurality of electromagnetic steel plates may also be moved in the direction of the heating section.
- the amount of movement of the multiple electromagnetic steel sheets can be made smaller than when moving the multiple electromagnetic steel sheets in the direction of the heating section without moving the heating section. It is possible to reduce the possibility that the state of the electromagnetic steel sheets changes from the laminated state in the lamination process. However, in order to further reduce the possibility that the state of multiple electromagnetic steel sheets changes from the laminated state in the lamination process, when the heating part is brought into contact with a part of the plate surface of the outermost layer electromagnetic steel sheet, It is preferable not to move the plurality of electromagnetic steel plates in the direction of the heating section. In this way, in addition to further reducing the possibility that the state of the plurality of electromagnetic steel sheets changes from the stacked state in the lamination process, there is no need for means for moving the plurality of electromagnetic steel sheets.
- the number of electrical steel sheets to be bonded by one pressurization and heating in the bonding step may be two or more.
- the number of electrical steel sheets bonded by one press and heat in the bonding process should be 3 or more. It is preferable that the number is at least 0.1 times the total number of electromagnetic steel sheets constituting the laminated core, and even more preferably 0.5 times or more the total number of electromagnetic steel sheets constituting the laminated core. Most preferably, it is the total number of electromagnetic steel sheets constituting the laminated core.
- a plurality of electromagnetic steel plates are bonded together at once by applying pressure and heating once.
- each electromagnetic steel plate that is pressurized and heated at the same time be bonded at the same position on the plate surface.
- another treatment may be performed on the electrical steel sheet simultaneously with the pressurization and heating in the bonding process.
- the electromagnetic steel sheets are cut at the same time as pressurization and heating in the adhesion process, there is a high possibility that the plurality of electromagnetic steel sheets cannot be reliably bonded. Therefore, in the bonding process of the present embodiment, while pressurizing and heating a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet, no other treatment is performed on the electromagnetic steel sheet.
- Another process includes, for example, cutting electrical steel sheets. As described above, in this embodiment, a case is exemplified in which the bonding process is a process dedicated to bonding a plurality of electromagnetic steel sheets.
- the electrical steel sheet may be cut at the same time as pressure and heating in the bonding process.
- the mold may have a role as a heating section (for example, the mold may have a heating section).
- the heating part When the heating part is moved in the direction of a plurality of electromagnetic steel sheets as in this embodiment, the heating part has a role as a punch and does not have a role as a die. Note that if the electrical steel sheet is not cut at the same time as the pressurization and heating in the bonding process, the heating section does not have a role as a mold.
- FIG. 2A to 2C are diagrams showing an example of a laminated core manufacturing apparatus used in the bonding process of this embodiment. Note that the modifications described in the sections (Lamination step) and (Adhesion step) may be adopted in the laminated core manufacturing apparatus.
- FIG. 2A shows an example of the overall configuration of a laminated core manufacturing apparatus.
- FIG. 2B shows a cross-sectional view taken along line II in FIG. 2A.
- FIG. 2C shows a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 2A.
- the electromagnetic steel sheet which comprises a laminated core is the electromagnetic steel sheet 10 shown in FIG. 1 is illustrated.
- a case where a plurality of electromagnetic steel sheets 10 are bonded to each other will be exemplified.
- a group of electromagnetic steel sheets 100 is a stack of a plurality of electromagnetic steel sheets 10.
- the stacking direction is the z-axis direction.
- the plurality of electromagnetic steel sheets 10 are stacked so that their respective contours match.
- the plurality of electrical steel sheets 10 are heated to a temperature higher than the temperature at which the adhesion ability of the bondable insulating coating formed on the plate surfaces of the plurality of electrical steel sheets 10 is exhibited. do not have. That is, in the state shown in FIG. 2A, the bonding ability of the bondable insulating film is not exhibited.
- this embodiment exemplifies a case where the laminated core manufacturing apparatus includes a heating/pressing device 200, a control device 230, and a power supply device 240. Further, in this embodiment, a case is illustrated in which the heating/pressurizing device 200 includes holding parts 211 and 221, heating parts 212a to 212l, 222a to 222l, and driving parts 213 and 223.
- the holding parts 211 and 221 hold the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l, respectively, so that their positions do not shift.
- 2A to 2C illustrate the case where the holding parts 211 and 221 have the same configuration. Specifically, FIGS. 2A to 2C illustrate a case where the holding parts 211 and 221 have a cylindrical shape.
- the holding parts 211 and 221 may be electrically insulated from the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l, respectively, or may be not electrically insulated. Further, the holding parts 211 and 221 may be in a state where they are not magnetically coupled to the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l, respectively, or may be in a state where they are magnetically coupled.
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l contact a part of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10.
- the heated heating parts 212a to 212l and 222a to 222l come into contact with a partial region of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10, that region is simultaneously pressurized and heated.
- 2A to 2C exemplify the case where the heating units 212a to 212l and 222a to 222l have the same configuration.
- FIGS. 2A to 2C illustrate a case in which the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l have a cylindrical shape with an open surface facing the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b.
- the heating units 212a to 212l and 222a to 222l each have a heating element.
- the heating element may be made of a metallic material or a non-metallic material.
- the heating element does not necessarily need to be one that generates heat by resistance heating.
- the heating element may be inductively heated by a magnetic field generated from a coil placed around the heating element.
- the main bodies of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l may be heat generating bodies.
- a heating element is installed in a region of the surface of the main body of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l that is different from the region that contacts a part of the plate surface of one of the electromagnetic steel sheets 10. Good too.
- the heating units 212a to 212l and 222a to 222l do not need to have heating elements. This will be discussed later.
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l contact a partial area of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10.
- the heating parts 212a to 212l are located at one end of the electromagnetic steel sheet 10a in the stacking direction (the end on the negative side of the z-axis) among the electromagnetic steel sheets 10 constituting the electromagnetic steel sheet group 100.
- a case where the contact is made with a part of the surface (the plate surface on the negative side of the z-axis) will be exemplified.
- the heating parts 222a to 222l are respectively located at the other end in the stacking direction (the end on the positive side of the z-axis) of the electromagnetic steel sheets 10 constituting the electromagnetic steel sheet group 100.
- a case will be exemplified in which the contact is made with a part of the plate surface (plate surface on the positive side of the z-axis) of the steel plate 10b.
- the electromagnetic steel sheet 10a located at one end in the stacking direction (the end on the negative side of the z-axis) is an example of the outermost electromagnetic steel sheet.
- the electromagnetic steel sheet 10a located at one end in the stacking direction (the end on the negative side of the z-axis) will be referred to as the outermost layer electromagnetic steel sheet 10a as necessary.
- the electromagnetic steel sheet 10b located at the other end in the lamination direction (the end on the positive direction side of the z-axis) is also an example of the outermost layer electromagnetic steel sheet. Therefore, in the following description, the electromagnetic steel sheet 10b located at the other end in the stacking direction (the end on the positive side of the z-axis) will also be referred to as the outermost layer electromagnetic steel sheet 10b, if necessary.
- the region that comes into contact with a partial region of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 will be referred to as a contact region as necessary.
- a contact region As necessary, a case is illustrated in which the contact areas of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are surfaces. That is, in this embodiment, a case will be exemplified in which the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are in surface contact with a partial area of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10. In this way, the risk of insufficient adhesion (fixation) of the electromagnetic steel sheet 10 can be reduced without increasing the number of contact areas.
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l may be in point contact with a partial area of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10.
- a case is exemplified in which the distances (in the z-axis direction) from the holding parts 211 and 221 to the contact areas of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are the same. Therefore, in the present embodiment, the contact area of the heating parts 212a to 212l and the contact area of the heating parts 222a to 222l are a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet 10a, and a contact area of the outermost electromagnetic steel sheet 10b, respectively. Touch some areas of the board surface at the same time.
- the temperature of the contact area of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l of this embodiment is set to a temperature higher than the temperature at which the adhesion ability of the bondable insulating coating is exhibited (as described above). (heating element) generates heat.
- heating element generates heat.
- at least the contact areas of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are preferably made of a material that does not contain metal ions. Bondable insulating coatings do not exhibit adhesive ability to materials that do not contain metal ions (ceramics, etc.).
- the electromagnetic steel sheet 10 is not bonded to the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l.
- all regions of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l may be made of a material that does not contain metal ions.
- the holding parts 211, 221 and the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l are designed so that the mechanical strength does not decrease (deform) due to the heat generated by the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l and contact with the electromagnetic steel sheet 10. configured.
- the contact regions of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are in contact with the heating scheduled regions 11a to 11l, which are surrounded by two-dot chain lines on the plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 in FIG.
- the following is an example of a case where Note that the two-dot chain line shown in FIG. 1 is a virtual line. If the total area of the heating scheduled regions 11a to 11l (the sum of the areas of the individual heating scheduled regions 11a to 11l) is too large, the compressive stress applied to the electrical steel sheet 10 may become large.
- the number, position, and size of the heating scheduled regions 11a to 11l are determined in advance from the above viewpoint.
- a plurality of prototypes of the heating/pressurizing device 200 are created that differ in at least one of the number, position, shape, and size of the contact area of the heating part. .
- the number, position, shape, and size of the contact areas of the heating section correspond to the number, position, shape, and size of the areas of the electrical steel sheet 10 to be heated.
- a plurality of prototypes of the heating/pressure device 200 are used to manufacture a plurality of prototypes of the laminated core. The core loss of a plurality of prototypes of the laminated core manufactured in this manner is measured. Also, check for peeling of the electrical steel sheets in multiple prototypes of the laminated core.
- the number, position, shape, and size of the contact areas of the heating parts used in manufacturing the specified laminated core prototype are determined by the number of contact areas of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l of the heating/pressing device 200. , taken as position, shape, and size. As described above, the number, position, and size of the contact areas of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l may be determined by trial and error. Therefore, the number, position, shape, and size of the contact areas of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l of the heating and pressurizing device 200 are not limited to those shown in FIGS. 2A to 2C.
- the contact area of the part is preferably as follows. First, a preferred example of the number of contact areas of the heating part that contacts one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 will be described when the laminated cores are a stator core and a rotor core.
- the laminated core is a stator core
- the number of teeth of the stator core is Nt.
- the laminated core is a rotor core
- the number of teeth of the stator core paired with the rotor core is Nt.
- the number of contact areas of the heating part that contacts one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 may be, for example, 0.3 ⁇ Nt or more and 6.0 ⁇ Nt or less, or 0.4 ⁇ Nt or more and 4 It is preferable that the number is .0 ⁇ Nt or less, and more preferably 0.5 ⁇ Nt or more and 2.0 ⁇ Nt or less.
- FIG. 1 a case is illustrated in which the number Nt of teeth of the stator core is six.
- the number of heating units 212a to 212l and 222a to 222l is 12, respectively. Therefore, in this embodiment, the number of contact areas of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l that contact one plate surface of the electromagnetic steel sheets 10a and 10b is 2.0 ⁇ Nt.
- the number of contact areas of the heating part may be, for example, 3 or more, 4 or more, or 6 or more, or 12 or more.
- the ratio of the total area of the contact area of the heating part on the plate surface to the area of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 is preferably, for example, 5% or more and 70% or less, and 10% or more and 50% or less. It is more preferable that For example, multiple divisions obtained by dividing a region of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 into 2 or more and 20 or less, or 3 or more and 20 or less, each having the same area. There may be at least one contact area of the heating element in each of the areas.
- the number, position, shape, and size of the regions to be heated in the electromagnetic steel sheet 10 are determined according to the number, position, shape, and size of the contact regions of the heating section.
- FIG. 1 heating areas 11a to 11l that are determined in accordance with the heating units 212a to 212l and 222a to 222l shown in FIGS. 2A to 2C are illustrated. That is, a case will be exemplified in which the contact regions of the heating units 212a to 212l contact the heating scheduled regions 11a to 11l.
- the contact areas of the heating units 222a to 222l will also come into contact with the heating scheduled areas 11a to 11l.
- the adhesion ability of the bondable insulating coating is exhibited in a part of the region of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10, and is not exhibited in other regions of the plate surface.
- the adhesion ability of the bondable insulating coating is exhibited, for example, in the regions 11a to 11l to be heated among the regions of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10, and in other regions of the plate surface. Not demonstrated. Two or more of the bondable regions of the bondable insulating coating are spaced apart from each other. Note that the regions 11a to 11l to be heated may or may not coincide with the region where the adhesive ability of the adhesive insulating film is exhibited.
- the bonding ability of the bondable insulating coating may be exhibited in a wider area than the heating scheduled areas 11a to 11l.
- the bonding ability of the bondable insulating coating may be exhibited in an area narrower than the heating scheduled areas 11a to 11l.
- the number of regions where the adhesion ability of the adhesive insulating film is exhibited is the same as the number of regions to be heated 11a to 11l. Note that among the regions where the adhesive ability of the bondable insulating coating is exhibited, the number of regions located at positions separated from each other is counted as the number of regions where the adhesive ability of the bondable insulating coating is exhibited. That is, each region in which the adhesive ability of the adhesive insulating coating is exhibited is a continuous region.
- Drive parts 213 and 223 are attached to the holding parts 211 and 221, respectively.
- the drive unit 213 moves the holding unit 211 and the heating units 212a to 212l in the stacking direction (z-axis direction), thereby changing the contact area of the heating units 212a to 212l to a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet 10a. (areas to be heated 11a to 11l).
- the drive unit 223 moves the holding unit 221 and the heating units 222a to 222l in the stacking direction, thereby bringing the contact areas of the heating units 222a to 222l into contact with a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet 10b. .
- FIG. 3 shows the entire laminated core manufacturing apparatus in which the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are in contact with a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b, respectively. It is a figure showing an example of composition. In this embodiment, a case is illustrated in which the states of the heating/pressurizing device 200 include the state shown in FIG. 2A and the state shown in FIG. 3.
- the drive units 213 and 223 have, for example, hydraulic cylinders. If the pressure applied to the electromagnetic steel sheet group 100 by the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l coming into contact with a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b is too small, the electromagnetic steel sheet 10 There is a risk that the adhesion (fixation) may not be sufficient. On the other hand, if the pressure is too large, there is a risk that the position of the electromagnetic steel sheets 10 constituting the electromagnetic steel sheet group 100 in the plate surface direction (xy plane direction in FIGS. 1 to 3) may be significantly shifted. In the following description, this pressure will be referred to as pressure applied to the electrical steel sheet group 100 as necessary.
- the surface temperature of the bondable insulating coating is too low, there is a risk that the bonding ability of the bondable insulating coating may not be exhibited or that the adhesion (fixation) of the electromagnetic steel sheet 10 may not be sufficient. Moreover, there is a possibility that the number of man-hours in the contact process will increase. On the contrary, if the surface temperature of the bondable insulating coating is too high, the temperature of the electrical steel sheet 10 may exceed the heat resistance temperature of the bondable insulating coating, or the adhesion (fixation) of the electrical steel sheet 10 may become insufficient. There is.
- the surface temperature of the bondable insulating coating may be obtained, for example, by actually measuring the temperature of a predetermined area on the surface of the bondable insulating coating.
- the predetermined region may be, for example, a region of the surface of the bondable insulating film that is as close as possible to the regions 11a to 11l to be heated. Further, the surface temperature of the bondable insulating coating may be a calculated value.
- the pressure applied to the electrical steel sheet group 100 and the surface temperature of the bondable insulating coating are determined in advance from the above points of view. For example, prior to mass production of the laminated core, multiple prototypes of the laminated core are manufactured under different conditions in at least one of the pressure applied to the electrical steel sheet group 100 and the surface temperature of the bondable insulating coating. do. Check the position of the electromagnetic steel sheet in the plate surface direction in multiple prototypes of the laminated core. Also, check for peeling of the electrical steel sheets in multiple prototypes of the laminated core. To identify a prototype of a laminated core in which the positional deviation of the electromagnetic steel plate in the plate surface direction is less than the amount of deviation required for the laminated core, and in which the electromagnetic steel plate does not peel.
- the manufacturing conditions (pressure applied to the electromagnetic steel sheet group 100 and surface temperature of the bondable insulating coating) when manufacturing the specified laminated core prototype are adopted as actual manufacturing conditions.
- the time during which the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l are in contact with a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheets 10a, 10b is determined by a certain period of time ( (fixed value). Note that in addition to or in place of the pressure applied to the electrical steel sheet group 100 and the surface temperature of the bondable insulating coating, the time may be made different.
- the pressure applied to the electromagnetic steel sheet group 100 is, for example, preferably 0.5 MPa or more and 70 MPa or less, more preferably 3 MPa or more and 30 MPa or less.
- the surface temperature of the bondable insulating coating should be, for example, 100°C or higher, 300°C or higher. The temperature is preferably 150°C or higher and 250°C or lower, more preferably 150°C or higher and 250°C or lower.
- the power supply device 240 supplies power to the heating units 212a to 212l and 222a to 222l.
- the magnitude of the electric power is predetermined, for example, so that the surface temperature of the bondable insulating coating is equal to or higher than the temperature at which the bonding ability of the bondable insulating coating is exhibited. Note that the preferable range of the surface temperature of the bondable insulating film is as described above. Further, in FIGS. 2A and 3, only the lines connecting the power supply device 240 and the heating units 212a and 222g are shown for convenience of notation.
- the power supply device 240 is electrically connected to the heating units 212a to 212l and 222a to 222l so that power can be supplied to each of the heating units 212a to 212l and 222a to 222l collectively or individually. Connected. As described above, this embodiment exemplifies the case where the heating elements of the heating units 212a to 212l and 222a to 222l generate heat by resistance heating. In this case, the power supply device 240 is electrically connected to the heating element, and causes alternating current or direct current to flow through the heating element.
- the control device 230 controls the operations of the drive units 213 and 223 and the power supply device 240.
- the hardware of the control device 230 includes, for example, one or more hardware processors such as a CPU (Central Processing Unit). Further, the hardware of the control device 230 includes one or more memories such as RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory). The control device 230 executes various operations by executing one or more programs stored in a memory using one or more hardware processors. Additionally, the hardware of control device 230 includes input devices and output devices. Further, the control device 230 may be realized by dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or may be realized by a PLC (Programmable Logic Controller).
- ASIC Application Specific Integrated Circuit
- PLC Programmable Logic Controller
- Control device 230 instructs the control device 230 to start work by operating the input device of the control device 230.
- Control device 230 outputs a contact instruction signal to drive units 213 and 223 based on the work start instruction.
- the driving parts 213 and 223 move the holding parts 211 and 221 and the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l in the initial position toward the electromagnetic steel sheet group 100 based on the contact instruction signal.
- the holding parts 211, 221 and the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l are moved until a predetermined pressure is applied to the electromagnetic steel sheet group 100 from the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l.
- the predetermined pressure is the pressure applied to the electromagnetic steel sheet group 100 described above.
- Whether or not a predetermined pressure is applied to the electromagnetic steel sheet group 100 can be determined by, for example, a measured value or calculated value of the pressure applied to the electromagnetic steel sheet group 100, or a measured value or calculated value of a physical quantity that can be converted into the pressure (for example, The determination is made based on the measured or calculated value of the oil pressure in the hydraulic cylinder.
- the control device 230 When a predetermined pressure is applied to the electromagnetic steel sheet group 100, the control device 230 outputs a power supply command signal to the power supply device 240.
- the power supply device 240 supplies power to the heating units 212a to 212l and 222a to 222l based on the power supply command signal.
- the control device 230 outputs a power stop command signal to the power supply device 240 when a predetermined time has elapsed since the start of power supply to the heating units 212a to 212l and 222a to 222l.
- the predetermined time is, for example, the fixed time (fixed value) described above.
- the power supply device 240 stops supplying power to the heating units 212a to 212l and 222a to 222l based on the power supply stop signal. Further, the control device 230 outputs a standby command signal to the drive units 213 and 223. Drive units 213 and 223 move holding units 211 and 221 and heating units 212a to 212l and 222a to 222l and return them to their initial positions based on the standby command signal. In this way, the holding parts 211, 221 and the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l change from the state shown in FIG. 3 to the state shown in FIG. 2A.
- the heat treatment means is realized by using the control device 230 and the power supply device 240, for example.
- the pressurizing processing means is realized by using the holding parts 211 and 221, the driving parts 213 and 223, and the control device 230, for example.
- the holding parts 211 and 221 and the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l may be operated manually by an operator.
- an operator may turn on and off the power in the power supply device 240.
- the power in the power supply device 240 may be turned on before the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l come into contact with the heating areas 11a to 11l of the electromagnetic steel sheets 10a and 10b.
- a power stop command signal may be output to the power supply device 240 before a predetermined pressure is applied to the electromagnetic steel sheet group 100.
- the heating areas 11a to 11l of the electrical steel sheets 10a and 10b are simultaneously pressurized and heated, the heating areas 11a to 11l of the electrical steel sheets 10a and 10b are heated.
- the timing to start may be before or after the plurality of heating parts 212a to 212l, 222a to 222l contact the heating scheduled regions 11a to 11l of the electromagnetic steel sheets 10a and 10b.
- the plurality of heating parts 212a to 212l and 222a to 222l come into contact with the heating areas 11a to 11l of the electrical steel sheets 10a and 10b, they start heating the heating areas 11a to 11l of the electrical steel sheets 10a and 10b. You may.
- the lamination process of this embodiment a case is exemplified in which all the electromagnetic steel sheets 10 constituting the laminated core are laminated at once.
- the electromagnetic steel sheets 10 are heated in a state in which all the electromagnetic steel sheets 10 constituting the laminated core are laminated.
- the lamination process and the bonding process are each performed multiple times.
- N (N ⁇ 2) electromagnetic steel plate groups in which a plurality of electromagnetic steel plates 10 are laminated in one bonding process (N-1) ⁇ 2 electromagnetic steel plates 10 are bonded at once. Glued.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a device having a laminated core manufactured by using the laminated core manufacturing method (and manufacturing apparatus) of the present embodiment.
- the device laminated core
- the device may be manufactured by employing the modifications described in the sections (Lamination process), (Adhesion process), and (Laminated core manufacturing apparatus).
- FIG. 5 illustrates a case where the device is a rotating electric machine.
- FIG. 5 shows a cross section of the rotating electrical machine when the rotating electrical machine is cut perpendicularly to the center line 0 of the rotating electrical machine.
- a side view of the rotating electrical machine is, for example, a region of the electromagnetic steel sheet group 100 shown in FIG.
- the rotating electrical machine includes a stator 510 and a rotor 520.
- Stator 510 includes a stator core 511 and a stator coil 512.
- the rotor 520 has a rotor core 521 and permanent magnets 522a to 522l.
- the number of contact areas of the heating part that contacts one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 may be, for example, 0.3 ⁇ Nt or more and 6.0 ⁇ Nt or less, and may be 0.4 ⁇
- the number is preferably Nt or more and 4.0xNt or less, and more preferably 0.5xNt or more and 2.0xNt or less.
- Nt is the number of teeth of the stator core 511
- the laminated core manufactured by using the laminated core manufacturing method of this embodiment is the rotor core 521
- Nt is the number of teeth of the stator core 511 paired with the rotor core 521.
- the adhesion ability of the adhesion-adhesive insulating coating is exhibited in a partial region of one plate surface of the electromagnetic steel sheet 10.
- the number of areas where adhesive ability is exhibited on one plate surface of the electromagnetic steel sheet composing the laminated core manufactured by using the method for manufacturing a laminated core of the present embodiment is as follows: Preferably, the number is the same as the number of contact areas of the heating parts that come into contact. As mentioned above, among the areas where the adhesive ability of the bondable insulating coating is exhibited, the number of areas located at a distance from each other is counted as the number of areas where the adhesive ability of the bondable insulation coating is exhibited. be done.
- the laminated core of this embodiment adjacent electromagnetic steel plates in the lamination direction are bonded to each other in the region where the adhesion ability of the bondable insulating coating on the plate surface of the electromagnetic steel plates is exhibited. Therefore, the number of areas where adhesive ability is exhibited on one plate surface of the electromagnetic steel sheets constituting the laminated core is the same as the number of areas where the electromagnetic steel sheets and the adjacent electromagnetic steel sheets in the lamination direction are bonded. Become. The number of regions that are bonded to the surface of an adjacent soft magnetic material plate in the lamination direction in one plate surface of the electromagnetic steel sheet constituting the laminated core manufactured by using the laminated core manufacturing method of the present embodiment.
- the number may be, for example, 0.3 ⁇ Nt or more and 6.0 ⁇ Nt or less, preferably 0.4 ⁇ Nt or more and 4.0 ⁇ Nt or less, and 0.5 ⁇ Nt. As described above, it is more preferable to set the number to 2.0 ⁇ Nt or less.
- Both the stator core 511 and the rotor core 521 may be laminated cores manufactured by using the laminated core manufacturing method of this embodiment.
- the stator core 511 and the rotor core 521 only the stator core 511 may be a laminated core manufactured by using the laminated core manufacturing method of this embodiment.
- the stator core 511 and the rotor core 521 only the rotor core 521 may be a laminated core manufactured by using the laminated core manufacturing method of this embodiment.
- the laminated core manufactured by using the laminated core manufacturing method of this embodiment is the stator core 511, for example, the section (Lamination process), the section (Adhesion process), and the (Laminated core manufacturing apparatus)
- the matters described in the above section are applied to a plurality of electromagnetic steel plates whose planar shape has the contour line of the stator core 511 shown in FIG. 5 as the contour line.
- FIG. 5 illustrates a case where the stator core 511 is manufactured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 10 having the planar shape shown in FIG. 1.
- the laminated core manufactured by using the laminated core manufacturing method of this embodiment is the rotor core 521
- the section (Lamination process), the section (Adhesion process), and (Laminated core manufacturing apparatus) The matters described in the above section are applied to a plurality of electromagnetic steel plates whose planar shape has the contour line of the rotor core 521 shown in FIG. 5 as the contour line.
- FIG. 5 illustrates a case where the stator core 511 has six teeth 511a to 511f. Therefore, in FIG. 5, a case where Nt is 6 is illustrated.
- the configuration of the IPM motor is not limited to the configuration illustrated in FIG. 5 as long as at least one of the stator core and the rotor core is manufactured using the laminated core manufacturing method of this embodiment.
- a flux barrier may be formed in the rotor core.
- FIG. 5 illustrates a case where the rotating electric machine is an IPM (Interior Permanent Magnet) motor.
- IPM Interior Permanent Magnet
- rotating electric machines are not limited to IPM motors.
- the rotating electric machine may be a motor other than an IPM motor.
- the rotating electric machine may be a generator.
- the electromagnetic steel sheet group 100 is produced by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 10.
- An insulating coating adheresive insulating coating that exhibits adhesive ability when heated is formed on the plate surface of the electromagnetic steel sheet 10.
- the direction of the plate surface of the electromagnetic steel sheet 10 is It is possible to reduce the possibility that the position will shift in the xy plane direction (in FIGS. 1 to 3).
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l play the role of heating and pressurizing, the apparatus can be made compact.
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are brought into contact with the plurality of heating regions 11a to 11l of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b. Therefore, by partially adhering the plate surfaces of the electromagnetic steel sheet 10 to each other, compressive stress applied to the electromagnetic steel sheet 10 can be reduced, and by partially bonding the plate surfaces of the electromagnetic steel sheet 10 to each other, the electromagnetic steel sheet 10 It is possible to reduce the risk of insufficient adhesion (fixation).
- a plurality of heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are brought into contact with a plurality of heating regions 11a to 11l of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b at the same time. Therefore, it becomes possible to simultaneously pressurize and heat a plurality of regions 11a to 11l to be heated. Therefore, when manufacturing a laminated core, the electromagnetic steel plates 10 can be bonded together more efficiently.
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l in the direction of the electrical steel sheet 10, the heating parts are placed in the heating areas 11a to 11l of the outermost layer electrical steel sheets 10a and 10b. 212a to 212l and 222a to 222l are brought into contact. Therefore, the amount of movement of the electromagnetic steel sheet 10 in the bonding process can be reduced. Therefore, the possibility that the positions of the plurality of electromagnetic steel plates shift can be reduced.
- the number of electrical steel sheets 10 bonded by one pressurization and heating in the bonding process is three or more. Therefore, when manufacturing a laminated core, the electromagnetic steel sheets 10 can be bonded together more efficiently.
- the electromagnetic steel sheets are not cut at the same time as the heating areas 11a to 11l of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b are pressurized and heated. Therefore, for example, it is possible to further suppress the inability to reliably bond a plurality of electromagnetic steel sheets.
- the heating units 212a to 212l and 222a to 222l each have a heating element.
- the following may be used.
- the heating units 212a to 212l and 222a to 222l may include laser oscillators.
- the laser oscillator heats a partial region of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheets 10a, 10b by irradiating a partial region of the plate surface of the outermost layer electromagnetic steel sheets 10a, 10b with laser light.
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are in contact with the surface of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b, the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l emit laser light to a part of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b. irradiate.
- hollow portions opening at the surface facing the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b are may be formed.
- the laser oscillator may be installed in the hollow parts of the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l.
- the outermost electromagnetic steel sheets 10a, 10b can be A partial region of the plate surface may be heated.
- the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l may be used as electrodes.
- a potential is applied to the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l while the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are in contact with a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b.
- a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b may be heated by the current flowing through the heating sections 212a to 212l, the electromagnetic steel sheet group 100, and the heating sections 222a to 222l.
- contact heating is performed by the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l.
- contact heating is performed by the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l.
- the areas that come into contact with the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l and the areas that receive heat from the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are It will be the same.
- the area in contact with the heating parts 212a to 212l, 222a to 222l has a diameter equal to the outer diameter of the hollow circle. This is the area obtained by excluding the area of the circle whose diameter is the inner diameter of the hollow circle from the area of the circle.
- the area receiving the heat from the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l is, for example, the hollow part of the hollow circle (the area of the circle whose diameter is the inner diameter of the hollow circle). become all or part of
- a region that contacts the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l, and a region that receives heat from the heating parts 212a to 212l and 222a to 222l may be the same or different.
- heating parts 212a to 212l and 222a to 222l are brought into contact with both the plate surfaces of the outermost electromagnetic steel sheets 10a and 10b.
- Heating portions 212a to 212l or 222a to 222l are provided in only one region of a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet 10a and a part of the plate surface of the outermost electromagnetic steel sheet 10b. may be contacted.
- the plate surface that does not come into contact with the heating parts 212a to 212l or 222a to 222l faces downward.
- the electromagnetic steel sheet group 100 may be placed on a stand and the bonding process may be performed.
- FIG. 4A is a diagram illustrating a first example of a positional displacement prevention section.
- FIG. 4B is a diagram illustrating a second example of the displacement prevention section.
- 4A and 4B are diagrams showing the electromagnetic steel sheet group 100 viewed from the stacking direction (z-axis direction).
- FIG. 4A illustrates a hollow displacement prevention part 410.
- the shape of the hollow displacement prevention part 410 is a hollow cylinder.
- the electromagnetic steel plate group 100 is arranged in the hollow part of the hollow displacement prevention part 410. Therefore, the inner diameter of the displacement prevention part 410 is equal to or larger than the outer diameter of the electromagnetic steel sheet 10.
- the distance between the hollow displacement prevention part 410 and the electromagnetic steel sheet group 100 be as short as possible.
- the distance between the hollow displacement prevention part 410 and the electromagnetic steel plate group 100 is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and even more preferably 1 mm or less.
- the inner wall surface of the hollow displacement prevention part 410 faces the entire side surface of the electromagnetic steel sheet group 100 (the end of the plate surface of all the electromagnetic steel sheets 10 laminated in the lamination process).
- the length of the electromagnetic steel sheets in the stacking direction may be the same for the hollow displacement prevention part 410 and the plurality of electromagnetic steel plates 10 (electromagnetic steel sheet group 100) stacked in the stacking process. Further, in this case, the length of the electromagnetic steel sheets in the stacking direction may be longer in the hollow displacement prevention part 410 than in the plurality of electromagnetic steel plates 10 (electromagnetic steel plate group 100) stacked in the stacking process.
- the shape of the hollow part of the hollow displacement prevention part 410 is determined according to the shape of the plurality of laminated soft magnetic plates (electromagnetic steel plates in this embodiment). Moreover, the positional displacement prevention part 410 is configured so that its mechanical strength does not decrease due to contact with the electromagnetic steel sheet group 100.
- FIG. 4B illustrates rod-shaped displacement prevention parts 420a to 420c.
- the shapes of the displacement prevention parts 420a to 420c are solid cylinders.
- the rod-shaped displacement prevention parts 420a to 420c are arranged such that their side surfaces are in contact with the side surfaces of the electromagnetic steel sheet group 100 (the plurality of electromagnetic steel sheets 10 laminated in the lamination process). It is preferable that each of the side surfaces of the rod-shaped displacement prevention parts 420a to 420c contacts a part of the edge of the plate surface of all the electromagnetic steel sheets 10 stacked in the stacking process.
- the length of the electromagnetic steel sheets in the stacking direction may be the same between the rod-shaped displacement prevention parts 420a to 420c and the plurality of electromagnetic steel plates 10 (electromagnetic steel sheet group 100) stacked in the stacking process. good. Furthermore, in this case, the length in the stacking direction of the electromagnetic steel sheets is such that the rod-shaped displacement prevention parts 420a to 420c are longer than the plurality of electromagnetic steel plates 10 (electromagnetic steel plate group 100) stacked in the stacking process. Good too.
- the possibility of misalignment of the electromagnetic steel sheet 10 in the plate surface direction is further reduced, and the number of misalignment prevention parts is reduced.
- the number of rod-shaped displacement prevention parts 420a to 420c is three.
- the number of rod-shaped displacement prevention parts may be four or more.
- one or two rod-shaped positional displacement prevention parts may be arranged at a position where the position in the plate surface direction is likely to be easily displaced.
- the shape of the rod-shaped displacement prevention parts 420a to 420c is not limited to a solid cylinder, and may be, for example, a prismatic shape. Furthermore, the displacement prevention parts 420a to 420c are configured so that their mechanical strength does not decrease due to contact with the electromagnetic steel sheet group 100.
- the displacement prevention parts 410, 420a to 420c as shown in FIGS. 4A and 4B may be heated to a temperature equal to or higher than the temperature at which the bonding ability of the bondable insulating coating is exhibited. In this way, of the region of the plate surface of the electromagnetic steel sheet 10, the region near the region facing the displacement prevention portions 410, 420a to 420c can be partially bonded.
- the present invention can be used, for example, to manufacture a laminated core.
Landscapes
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Abstract
電磁鋼板群(100)の最外層の電磁鋼板(10a、10b)の加熱予定領域(11a~11l)に、加熱部(212a~212l、222a~222l)を接触させることにより、加熱予定領域(11a~11l)を同時に加圧および加熱する。
Description
本発明は、積層コアの製造方法、積層コアの製造装置、積層コア、および回転電機に関する。本願は、2022年8月23日に日本に出願された特願2022-132477号に基づき優先権を主張し、その内容を全てここに援用する。
モータ、トランス、およびインダクタ等に使用されるコア(鉄心)として積層コアがある。積層コアは、電磁鋼板等の軟磁性体板を積層することにより構成される。積層コアにおいては、積層された複数枚の軟磁性体板を固定する必要がある。軟磁性体板を固定する方法として、軟磁性体板同士を接着する方法がある。
軟磁性体板同士を接着する技術として、特許文献1、2に記載の技術がある。
特許文献1には、以下のことが記載されている。まず、複数枚の電磁鋼板を積層する。複数枚の電磁鋼板の板面には、加熱すると接着能を発揮する被膜が形成されている。複数枚の電磁鋼板を積層する直前に、接着対象の2枚の電磁鋼板の板面を局所加熱手段によりそれぞれ別々に加熱する。このようにして加熱された2枚のうちの電磁鋼板の一方の電磁鋼板を、当該2枚のうちの電磁鋼板の他方の電磁鋼板の上に置いた後、プレス機で加圧する。電磁鋼板を加熱することにより、被膜の接着能が発揮されるので、2枚の電磁鋼板の板面が相互に接着される。
特許文献1には、以下のことが記載されている。まず、複数枚の電磁鋼板を積層する。複数枚の電磁鋼板の板面には、加熱すると接着能を発揮する被膜が形成されている。複数枚の電磁鋼板を積層する直前に、接着対象の2枚の電磁鋼板の板面を局所加熱手段によりそれぞれ別々に加熱する。このようにして加熱された2枚のうちの電磁鋼板の一方の電磁鋼板を、当該2枚のうちの電磁鋼板の他方の電磁鋼板の上に置いた後、プレス機で加圧する。電磁鋼板を加熱することにより、被膜の接着能が発揮されるので、2枚の電磁鋼板の板面が相互に接着される。
また、特許文献2にも、加熱すると接着能を発揮する被膜が有する皮膜が板面に形成されている複数枚の電磁鋼板を接着することが記載されている。特許文献2に記載の技術では、電磁鋼板の積層時に、当該電磁鋼板に対して加圧および加熱を行う。これにより、積層方向に隣り合う位置関係になる2枚の電磁鋼板の板面を部分的に接着する。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、電磁鋼板を加熱する手段と、電磁鋼板に対して加圧する手段と、が別々の手段により構成される。したがって、電磁鋼板の接着を効率よく行うことができない。
また、特許文献2に記載の技術では、電磁鋼板の積層時に電磁鋼板を接着する。したがって、一度に接着される電磁鋼板の枚数が、一度に積層する電磁鋼板の枚数に限定される。一般に、電磁鋼板は一枚ずつ積層される。このため、既に積層(接着)された複数枚の電磁鋼板(作製途中の積層コア)のうち、一番上にある電磁鋼板に対して、新たな電磁鋼板を接着させることを何度も繰り返し行う必要がある。よって、電磁鋼板の接着を効率よく行うことができない。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、積層コアを製造するに際し、軟磁性体板同士の接着を効率よく行うことができるようにすることを目的とする。
本発明の積層コアの製造方法は、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を用いて積層コアを製造する積層コアの製造方法であって、複数枚の前記軟磁性体板を積層する積層工程と、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板を、前記接着能を発揮させることにより接着する接着工程と、を有し、前記接着工程では、最外層の軟磁性体板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱し、前記最外層の軟磁性体板は、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する軟磁性体板である。
本発明の積層コアの製造装置は、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を用いて積層コアを製造する積層コアの製造装置であって、前記接着能を発揮させるために前記軟磁性体板を加熱する加熱部と、最外層の軟磁性体板に前記加熱部を接触させて当該軟磁性体板を加圧するための処理を行う加圧処理手段と、前記加熱部を用いて前記軟磁性体板を加熱するための処理を行う加熱処理手段と、を有し、前記最外層の軟磁性体板は、積層された複数枚の前記軟磁性体板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する軟磁性体板であり、前記加圧処理手段により前記最外層の軟磁性体板の板面の一部の領域に前記加熱部を接触させることと、前記加熱処理手段により前記加熱部を用いて前記軟磁性体板を加熱することと、を同時に行うことによって、当該領域を同時に加圧および加熱する。
本発明の積層コアの第1の例は、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板が積層されることにより構成された積層コアであって、積層方向に隣り合う前記軟磁性体板同士が、当該軟磁性体板の板面の一部の領域で接着されており、前記軟磁性体板の1つの板面において前記積層方向に隣り合う軟磁性体板の板面と接着されている領域の数は、0.3×Nt個以上、6.0×Nt個以下であり、前記積層コアは、ステータコアまたはロータコアであり、前記積層コアがステータコアである場合、Ntは、当該ステータコアのティースの数であり、前記積層コアがロータコアである場合、Ntは、当該ロータコアと対にするステータコアのティースの数である。
本発明の積層コアの第2の例は、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を有する積層コアであって、前記積層コアは、複数枚の前記軟磁性体板を積層する積層工程と、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板を、前記接着能を発揮させることにより接着する接着工程と、を含む工程により製造され、前記接着工程では、最外層の軟磁性体板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱し、前記最外層の軟磁性体板は、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する軟磁性体板である。
本発明の回転電機は、前記積層コアを有する。
本発明の積層コアの第2の例は、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を有する積層コアであって、前記積層コアは、複数枚の前記軟磁性体板を積層する積層工程と、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板を、前記接着能を発揮させることにより接着する接着工程と、を含む工程により製造され、前記接着工程では、最外層の軟磁性体板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱し、前記最外層の軟磁性体板は、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する軟磁性体板である。
本発明の回転電機は、前記積層コアを有する。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
なお、長さ、位置、大きさ、間隔等、比較対象が同じであることは、厳密に同じである場合の他、発明の主旨を逸脱しない範囲で異なるもの(例えば、設計時に定められる公差の範囲内で異なるもの)も含むものとする。また、各図において、x-y-z座標は、各図における向きの関係を示すものである。白丸(○)の中に黒丸(●)が付されている記号は、紙面の奥側から手前側に向かう矢印線を表す記号である。白丸(○)の中にクロスマーク(×)が付されている記号は、紙面の手前側から奥側に向かう矢印線を表す記号である。
なお、長さ、位置、大きさ、間隔等、比較対象が同じであることは、厳密に同じである場合の他、発明の主旨を逸脱しない範囲で異なるもの(例えば、設計時に定められる公差の範囲内で異なるもの)も含むものとする。また、各図において、x-y-z座標は、各図における向きの関係を示すものである。白丸(○)の中に黒丸(●)が付されている記号は、紙面の奥側から手前側に向かう矢印線を表す記号である。白丸(○)の中にクロスマーク(×)が付されている記号は、紙面の手前側から奥側に向かう矢印線を表す記号である。
本実施形態では、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を積層することにより積層コアを製造する。以下の説明では、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜を、必要に応じて接着可能絶縁被膜と称する。なお、板面は、軟磁性体板の表面および裏面の双方または一方であるものとする。また、軟磁性体板は、母材と絶縁被膜とを含むものとする。また、以下の説明において、製造途中の軟磁性体板の板面は、製造途中の時点における軟磁性体板の表面および裏面の双方または一方を指すものとする。また、絶縁被膜が接着能を発揮すると、絶縁被膜の状態は、被接着物を接着することができない状態から、被接着物を接着することができる状態に変化する。なお、軟磁性体板の板面の全面積を覆うように絶縁被膜が形成されることが好ましい。絶縁被膜は、軟磁性体板の板面の全面積の5割以上に形成されていればよく、好ましくは7割以上に形成されていればよく、より好ましくは9割以上に形成されていればよい。このように、板面の全体とは、板面の全面積の5割以上であること、好ましくは7割以上であること、より好ましくは9割以上であることを指す。軟磁性体板の板面の全体に絶縁被膜を形成することで絶縁被膜を形成する領域を細かく調整する必要が無くなり、積層コアの製造が効率的になる。また、軟磁性体板の板面において絶縁被膜が形成される面積が大きいほど、より確実に被接着物を接着することができるため好ましい。なお、後述する通り、本実施形態では、絶縁被膜の一部の領域のみで接着能を発揮させることができるため、絶縁被膜を形成する領域と接着工程で絶縁被膜の接着能を発揮させる領域とは一致する必要はない。
積層コアは、例えば、各種の電気機器および電子部品に使用される積層コアである。積層コアの具体例は、トランスが有する積層コア、回転電機(モータおよび発電機)が有する積層コア(ロータコアおよびステータコア)、およびインダクタが有する積層コアである。
軟磁性体板は、軟磁性材料を用いて構成される板である。軟磁性体板は、例えば、電磁鋼板である。電磁鋼板は、方向性電磁鋼板であってもよいし、無方向性電磁鋼板であってもよい。本実施形態では、接着可能絶縁被膜が板面の全体に形成されている電磁鋼板を用いて積層コアを製造する場合を例示する。接着可能絶縁被膜は、電磁鋼板の2つの板面(表面および裏面)に形成されているのが好ましい。複数枚の電磁鋼板が積層されたときに相互に対向する2つの板面に、接着可能絶縁被膜が存在するので、電磁鋼板の接着をより確実に行うことができるからである。ただし、複数枚の電磁鋼板が積層されたときに相互に対向する2つの板面のうちの少なくとも一方の板面の全体に、接着可能絶縁被膜が存在すればよい。したがって、接着可能絶縁被膜は、電磁鋼板の2つの板面のうちの一方の板面のみに形成されていてもよい。
接着可能絶縁被膜は、接着能を発揮する際に、被接着物(本実施形態では電磁鋼板)を接着することができない状態から、被接着物を接着することができる状態に変化する。したがって、接着可能絶縁被膜の状態は、加熱により、被接着物に接着することができない状態から、被接着物に接着することができる状態に変化する。接着可能絶縁被膜が接着能を発揮するかどうかは、例えば、以下の方法で確認してもよい。
まず、積層コアに使用される電磁鋼板と同じ構成を有する電磁鋼板から、長方形の電磁鋼板を2枚切り出す。このとき、2枚の電磁鋼板の板面の全体に形成されている接着可能絶縁被膜は、接着能を発揮していない状態(すなわち加熱されていない状態)である。また、2枚の電磁鋼板のサイズは、幅30mm×長さ60mmである。このような2枚の電磁鋼板の先端部分の板面同士を重ね合わせる。重ね合わせられる領域(先端部分の板面)のサイズは、幅30mm×長さ10mmである。先端部分の板面同士が重ね合わせられた2枚の電磁鋼板を、鋼板温度:180℃、圧力:10MPa、および加圧時間:1時間の条件で接着する。なお、鋼板温度(=180℃)は、接着可能絶縁被膜の成分等によって異なる。鋼板温度は、接着可能絶縁被膜が接着能を発揮する温度として予め定められている温度以上とする。このようにして接着された2枚の電磁鋼板を試験片とする。雰囲気温度:25℃および引張速度:3mm/分の条件で試験片の剪断引張強度を測定する。剪断引張強度を接着面積(=300mm2)で除した数値を接着強度(MPa)として算出する。接着強度が2.5MPa以上であれば、接着可能絶縁被膜が接着能を発揮していると判定することができる。
また、積層コアから電磁鋼板を採取し、採取した電磁鋼板を用いて前述した試験片と同じ構成を有する試験片を作製してもよい。この場合、当該試験片の接着強度が2.5MPa以上であれば、積層コアにおいて、接着可能絶縁被膜が接着能を発揮していると判定することができる。なお、当該試験片の接着強度が2.5MPa以上であることは、積層コアにおける電磁鋼板の接着強度が2.5MPa以上であることに対応する。なお、積層コアにおける電磁鋼板の接着強度が2.5MPa以上であれば、電磁鋼板同士が接着されていると判定することができる。
絶縁性能を向上することに加えて錆が発生することを抑制すること等を目的として、一般に、仕上焼鈍ライン等において電磁鋼板の板面に絶縁被膜が形成される。例えば、この絶縁被膜に熱硬化性樹脂を含有させることにより接着可能絶縁被膜が実現されてもよい。
このようにして電磁鋼板に一般的に形成される絶縁被膜を接着可能絶縁被膜に変更する場合、既存の製造ラインを変更する必要がある。例えば、電磁鋼板に一般的に形成される絶縁被膜を、接着可能絶縁被膜にする場合と、接着可能絶縁被膜にしない場合と、で操業内容および製造設備を変更する必要がある。また、電磁鋼板に一般的に形成される絶縁被膜の組成等によって、接着能を確実に発揮する接着可能絶縁被膜を実現することが容易でない場合がある。
このため、仕上焼鈍ライン等において電磁鋼板の板面に形成される絶縁被膜は接着可能絶縁被膜(加熱により接着能を発揮する絶縁被膜)でなくてもよい。この場合、仕上焼鈍ライン等において電磁鋼板の板面の全体に形成される絶縁被膜は、加熱により接着能を発揮しない絶縁被膜である。以下の説明では、加熱により接着能を発揮しない絶縁被膜を、必要に応じて接着不能絶縁被膜と称する。
前述したように、接着不能絶縁被膜を用いることにより、電磁鋼板の絶縁性能を向上させることに加えて電磁鋼板に錆が発生することを抑制することができる。このような観点から、接着不能絶縁被膜の上に、加熱により接着能を発揮する接着剤を塗布することにより、電磁鋼板の板面の全体に、接着可能絶縁被膜が形成されるようにするのが好ましい。また、加熱により接着能を発揮する接着剤が絶縁性の接着剤であるのがより好ましい。この場合、接着可能絶縁被膜は、加熱により接着能を発揮する絶縁性の接着剤を含む。以下の説明では、加熱により接着能を発揮する絶縁性の接着剤を、必要に応じて板面接着用接着剤と称する。
前述したように、板面の全体とは、板面の全面積の5割以上であること、好ましくは7割以上であること、より好ましくは9割以上であることを指す。板面接着用接着剤は、軟磁性体板の板面の全面積の5割以上に形成されていればよく、好ましくは7割以上に形成されていればよく、より好ましくは9割以上に形成されていればよい。
例えば、製造ラインを移動中の電磁鋼板に対して、当該電磁鋼板の板面(接着不能絶縁被膜)の上に、板面接着用接着剤を連続的に形成してもよい。板面接着用接着剤の形成は、例えば、板面接着用接着剤を接着不能絶縁被膜に焼き付けることにより実現される。なお、製造ラインにおける電磁鋼板の移動は、例えば、以下のようにして行われる。まず、製造ラインの上流側に設置されたアンコイラーに、コイル状の電磁鋼板(電磁鋼帯)をセットする。そして、アンコイラーから電磁鋼板を引き出して、製造ラインの上流側から下流側に電磁鋼板を移動させる。電磁鋼板の移動中に、当該電磁鋼板の板面の上に板面接着用接着剤を連続的に形成する。そして、板面接着用接着剤を形成した電磁鋼板を、製造ラインの下流側に設置されたコイラーにコイル状に巻き取る。
なお、板面接着用接着剤の形成は、コイル状の電磁鋼板に対して行われなくてもよい。例えば、積層コアの形状に合わせて切断された電磁鋼板の板面(接着不能絶縁被膜)の上に板面接着用接着剤を形成してもよい。ただし、このようにすると、前述したように板面接着用接着剤を連続的に形成する場合に比べて、板面接着用接着剤を形成するために時間を要する。
また、加熱により接着能を発揮する絶縁性の接着剤を用いることにより、電磁鋼板の出荷時の荷姿(コイル状もしくは切断された電磁鋼板)が積層状態であっても、積層状態の電磁鋼板を一枚ずつの電磁鋼板に分離できる。例えば、常温で接着能を発揮する絶縁性の接着剤を用いる場合、電磁鋼板の出荷時の荷姿(コイル状もしくは切断された電磁鋼板)が積層状態になると、接着剤が接着能を発揮するために、その後の加工が困難になる。また、常温で接着能を発揮する絶縁性の接着剤を用いる場合は、電磁鋼板を所望の形状に加工し、所望の形状に加工した電磁鋼板を積層する時点で各板面に接着剤を塗布する必要があるために、生産性が低下する。
接着可能絶縁被膜の厚みは、接着能が発揮される範囲において薄い方が好ましい。積層コアの占積率を高めることができるからである。なお、積層コアの占積率は、例えば、積層コアを構成する電磁鋼板の合計断面積の、積層コアの見掛け断面積に対する比で表される。このように積層コアの占積率は、積層コアに含まれる母材(軟磁性材料)の体積が大きいほど大きい値を示す。
板面接着用接着剤は、加熱により接着能を発揮すれば、特定の接着剤に限定されない。例えば、アクリル樹脂接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ樹脂接着剤、ポリエステル接着剤、ポリウレタン接着剤、メラミン樹脂接着剤、およびフェノール樹脂接着剤等の各種の接着剤を、板面接着用接着剤として使用してもよい。板面接着用接着剤としてさらに適しているものの例として、加熱により化学反応が進行する熱硬化性有機樹脂接着剤が挙げられる。具体的にはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、およびメラミン樹脂等の樹脂の1種あるいは2種以上を主成分とする接着剤を、板面接着用接着剤として使用してもよい。また、ポリエステル樹脂および/またはアクリル樹脂等に架橋剤を添加することにより熱硬化性を付与したものを、板面接着用接着剤として使用してもよい。また、加熱により脱水縮合反応が進行して硬化する無機系接着剤を、板面接着用接着剤として使用してもよい。
また、板面接着用接着剤は、嫌気性の接着剤としてもよい。この場合、板面接着用接着剤は、加熱と空気の遮断とにより接着能を発揮する。したがって、接着不能絶縁被膜と被接着物との接着の際に、接着不能絶縁被膜と被接着物との間に空間が生じないようにする。例えば、接着不能絶縁被膜の上に板面接着用接着剤を塗布した後、板面接着用接着剤を加熱することと、接着不能絶縁被膜および板面接着用接着剤をプレスすることと、を同時に行うことにより、接着不能絶縁被膜の上に板面接着用接着剤を形成してもよい。
以上のようにして接着不能絶縁被膜の上に板面接着用接着剤が形成された場合、接着不能絶縁被膜および板面接着用接着剤をまとめて接着可能絶縁被膜とみなすことができる。
なお、板面接着用接着剤は絶縁性の接着剤であるのが好ましい。電磁鋼板の絶縁性能を高めることができるからである。しかしながら、例えば、電磁鋼板の板面に接着不能絶縁被膜が形成されている場合、板面接着用接着剤は絶縁性の接着剤でなくてもよい。
また、電磁鋼板の板面に接着不能絶縁被膜が形成されていない場合、例えば、電磁鋼板の母材に板面接着用接着剤を塗布することにより、電磁鋼板の板面の全体に、接着可能絶縁被膜が形成されてもよい。電磁鋼板の板面に接着不能絶縁被膜が形成されていない場合、板面接着用接着剤として絶縁性の接着剤が用いられる。また、板面接着用接着剤により接着可能絶縁被膜が構成される。
前述したように、板面の全体とは、板面の全面積の5割以上であること、好ましくは7割以上であること、より好ましくは9割以上であることを指す。接板面接着用接着剤は、軟磁性体板の板面の全面積の5割以上に形成されていればよく、好ましくは7割以上に形成されていればよく、より好ましくは9割以上に形成されていればよい。
電磁鋼板の母材の上に板面接着用接着剤を形成する手法は、例えば、接着不能絶縁被膜の上に板面接着用接着剤を形成するのと同様の手法でもよい。
電磁鋼板の母材の上に板面接着用接着剤を形成する手法は、例えば、接着不能絶縁被膜の上に板面接着用接着剤を形成するのと同様の手法でもよい。
以上のように、絶縁被膜の成分や組成などを調整することにより絶縁被膜自身に接着能を付与し、当該絶縁被膜を接着可能絶縁被膜としてもよい。
また、電磁鋼板の板面に、加熱により接着能を発揮する絶縁性の接着剤を塗布することにより接着剤層を形成し、当該接着剤層を接着可能絶縁被膜としてもよい。この場合は、接着剤層が絶縁性および接着能を有する。
その他、絶縁被膜の上に、加熱により接着能を発揮する接着剤層などの被膜を形成することにより、絶縁被膜に接着能を付与してもよい。この場合は、絶縁被膜および接着剤層などをまとめて接着可能絶縁被膜とみなすことができる。なお、電磁鋼板の板面の全体に形成された絶縁被膜の表面(上)の領域のうちの一部の領域に接着剤などを塗布することにより、部分的に接着剤層などを形成してもよい。この場合は、接着剤層は、軟磁性体板の板面の全面積の5割以上に形成されていてもよく、好ましくは7割以上に形成されていればよく、より好ましくは9割以上に形成されていてもよい。
なお、軟磁性体板は、電磁鋼板に限定されない。軟磁性体板は、例えば、アモルファス合金薄板、ナノ結晶合金薄板、パーメンジュール板、およびパーマロイ板のうちのいずれかの板であってもよい。また、接着不能絶縁被膜を有さない軟磁性体板においては、母材の上に接着可能絶縁被膜が形成されてもよい。
加熱により接着能を発揮する絶縁被膜は、加熱時に収縮することで接着能を発揮する。このため、接着可能絶縁被膜が板面に形成されている電磁鋼板を加熱して接着可能絶縁被膜の接着能を発揮させると、当該電磁鋼板に圧縮応力が付与される虞がある。電磁鋼板に圧縮応力が付与されると電磁鋼板の鉄損が大きくなる虞がある。したがって、積層方向に隣り合う2枚の電磁鋼板の板面同士を、接着可能絶縁被膜が有する接着能により部分的に接着すれば、電磁鋼板に付与される圧縮応力を低減することができる。しかしながら、前述した特許文献1に記載の技術のように、電磁鋼板を加熱する手段と、電磁鋼板を加圧する手段と、が別々の手段により構成されると、電磁鋼板の接着に手間がかかる。また、前述した特許文献2に記載の技術のように、積層時に電磁鋼板を接着すると、電磁鋼板の接着を何度も繰り返し行う必要がある。したがって、特許文献2に記載の技術でも、電磁鋼板の接着に手間がかかる。そこで、本実施形態では、電磁鋼板同士の接着を効率よく行うために、以下に例示する積層工程および接着工程を含む工程により積層コアを製造する場合を例示する。
(積層工程)
本実施形態の積層工程では、複数枚の電磁鋼板を積層する。積層工程では、接着可能絶縁被膜の接着能は発揮されない。すなわち、積層工程では、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度以上の温度に電磁鋼板は加熱されない。接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度は、例えば、接着可能絶縁被膜の製造メーカによって提示される接着可能絶縁被膜の仕様によって定められる。板面接着用接着剤を用いて接着可能絶縁被膜を構成する場合、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度は、例えば、板面接着用接着剤の仕様によって定められる。
本実施形態の積層工程では、複数枚の電磁鋼板を積層する。積層工程では、接着可能絶縁被膜の接着能は発揮されない。すなわち、積層工程では、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度以上の温度に電磁鋼板は加熱されない。接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度は、例えば、接着可能絶縁被膜の製造メーカによって提示される接着可能絶縁被膜の仕様によって定められる。板面接着用接着剤を用いて接着可能絶縁被膜を構成する場合、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度は、例えば、板面接着用接着剤の仕様によって定められる。
また、本実施形態の積層工程では、積層コアを構成する全ての電磁鋼板が一度に積層される。このようにすれば、積層工程および接着工程の製造工数を低減することができる。しかしながら、積層工程において、積層コアを構成する電磁鋼板の数よりも少ない数の複数枚の電磁鋼板を一度に積層してもよい。例えば、接着工程において積層コアを構成する全ての電磁鋼板を一度に確実に接着することができない虞がある場合に、積層コアを構成する電磁鋼板の数よりも少ない数の複数枚の電磁鋼板を一度に積層してもよい。例えば、積層される電磁鋼板の数が多い場合と、積層される電磁鋼板の厚みが厚い場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、積層コアを構成する電磁鋼板の数よりも少ない数の複数枚の電磁鋼板を一度に積層してもよい。
なお、積層に先立ち、複数枚の電磁鋼板を、その平面形状(板面の形状)が、積層コアの平面形状となるように切断加工するのが好ましい。切断は、金型を用いた打ち抜き加工や、レーザー光を用いた切断等、公知の手法で行えばよい。ただし、このような電磁鋼板の切断は、必ずしも積層工程の前に行われる必要はない。例えば、電磁鋼板の切断は、接着工程の後に行われてもよい。また、電磁鋼板の切断は、積層工程と接着工程との間で行われてもよい。この場合、電磁鋼板の切断は、例えば、複数枚の電磁鋼板が積層された直後に行われてもよい。
図1は、電磁鋼板の平面形状の一例を示す図である。図1では、電磁鋼板10が、ラジアルギャップ型の回転電機のステータコアを構成する電磁鋼板である場合を例示する。なお、前述したように積層コアは回転電機のステータコアに限定されない。
(接着工程)
本実施形態の接着工程では、積層工程により積層された複数枚の電磁鋼板を、接着可能絶縁被膜の接着能を発揮させることにより接着する。なお、積層工程により複数枚の電磁鋼板が積層された後に接着工程が行われていれば、積層工程が行われる場所と、接着工程が行われる場所は、同じ場所であっても異なる場所であってもよい。また、本実施形態の接着工程では、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱する。なお、電磁鋼板の板面の一部の領域とは、電磁鋼板の板面において、電磁鋼板の板面の全面積よりも小さい面積の領域のことである。最外層の電磁鋼板は、積層工程により一度に積層された複数枚の電磁鋼板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する電磁鋼板である。最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域が同時に加圧および加熱されることによって、当該一部の領域において、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される。また、積層された電磁鋼板が3枚以上である場合は、最外層の電磁鋼板の一部の領域が加圧および加熱されると同時に、最外層の電磁鋼板以外の電磁鋼板も一部の領域が加圧および加熱される。この場合、最外層の電磁鋼板以外の電磁鋼板の板面に形成された接着可能絶縁被膜も、当該一部の領域で接着能が発揮される。したがって、最外層の電磁鋼板と、積層方向において当該最外層の電磁鋼板に隣り合う電磁鋼板と、に加えて、最外層以外の電磁鋼板同士も接着される。換言すると、積層工程により積層された複数枚の電磁鋼板の全てが積層方向に隣り合う電磁鋼板と一度に接着される。この際、電磁鋼板の板面の一部の領域のみで接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されるため、電磁鋼板同士は当該一部の領域で部分的に接着される。なお、接着可能絶縁被膜の一部の領域のみが接着能を発揮するため、接着可能絶縁被膜を電磁鋼板の板面の全体に形成した場合でも、電磁鋼板同士を一部の領域のみで接着することができる。したがって、本実施形態の接着工程では、複数枚の電磁鋼板同士を一度に加圧および加熱し接着することができるため、積層コアを製造するに際し、電磁鋼板同士の接着を効率よく行うことができる。また、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、最外層の電磁鋼板の板面の全体に加熱部を接触させる(最外層の電磁鋼板の板面の全体を加圧する)場合に比べ、電磁鋼板に付与される圧縮応力を低減する(好ましくは0(零)にする)ことができる。
本実施形態の接着工程では、積層工程により積層された複数枚の電磁鋼板を、接着可能絶縁被膜の接着能を発揮させることにより接着する。なお、積層工程により複数枚の電磁鋼板が積層された後に接着工程が行われていれば、積層工程が行われる場所と、接着工程が行われる場所は、同じ場所であっても異なる場所であってもよい。また、本実施形態の接着工程では、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱する。なお、電磁鋼板の板面の一部の領域とは、電磁鋼板の板面において、電磁鋼板の板面の全面積よりも小さい面積の領域のことである。最外層の電磁鋼板は、積層工程により一度に積層された複数枚の電磁鋼板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する電磁鋼板である。最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域が同時に加圧および加熱されることによって、当該一部の領域において、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される。また、積層された電磁鋼板が3枚以上である場合は、最外層の電磁鋼板の一部の領域が加圧および加熱されると同時に、最外層の電磁鋼板以外の電磁鋼板も一部の領域が加圧および加熱される。この場合、最外層の電磁鋼板以外の電磁鋼板の板面に形成された接着可能絶縁被膜も、当該一部の領域で接着能が発揮される。したがって、最外層の電磁鋼板と、積層方向において当該最外層の電磁鋼板に隣り合う電磁鋼板と、に加えて、最外層以外の電磁鋼板同士も接着される。換言すると、積層工程により積層された複数枚の電磁鋼板の全てが積層方向に隣り合う電磁鋼板と一度に接着される。この際、電磁鋼板の板面の一部の領域のみで接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されるため、電磁鋼板同士は当該一部の領域で部分的に接着される。なお、接着可能絶縁被膜の一部の領域のみが接着能を発揮するため、接着可能絶縁被膜を電磁鋼板の板面の全体に形成した場合でも、電磁鋼板同士を一部の領域のみで接着することができる。したがって、本実施形態の接着工程では、複数枚の電磁鋼板同士を一度に加圧および加熱し接着することができるため、積層コアを製造するに際し、電磁鋼板同士の接着を効率よく行うことができる。また、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、最外層の電磁鋼板の板面の全体に加熱部を接触させる(最外層の電磁鋼板の板面の全体を加圧する)場合に比べ、電磁鋼板に付与される圧縮応力を低減する(好ましくは0(零)にする)ことができる。
また、接着工程において、最外層の電磁鋼板の1つの板面において、加熱部を接触させる領域は1つであってもよい。しかしながら、このようにすると、電磁鋼板の板面の大きさおよび形状等によっては、最外層の電磁鋼板の1つの板面において、加熱部を接触させる領域を広くしないと、電磁鋼板の接着(固定)を確実に行えない虞がある。最外層の電磁鋼板の1つの板面において、加熱部を接触させる領域を広くすると、電磁鋼板に付与される圧縮応力が大きくなる虞がある。そこで、本実施形態の接着工程では、最外層の軟磁性体板の1つの板面の複数の領域に、加熱部を接触させる。この場合、これら複数の領域のうちの2つ以上の領域を、相互に離隔した位置とする。したがって、電磁鋼板の板面同士を部分的に接着することにより電磁鋼板に付与される圧縮応力を低減することと、電磁鋼板の板面同士を部分的に接着することにより電磁鋼板の接着(固定)が十分でなくなるリスクを低減することと、を両立させることができる。
なお、本実施形態では、最外層の電磁鋼板の1つの板面において、加熱部を接触させる複数の領域の全てが、相互に離隔した位置にある場合を例示する。しかしながら、最外層の電磁鋼板の1つの板面において、加熱部を接触させる複数の領域に、相互に離隔していない2以上の領域が含まれていてもよい。
また、接着工程において、最外層の電磁鋼板の1つの板面の複数の領域のうちの1つの領域ごとに加熱部を順番に接触させてもよい。しかしながら、このようにすると、接着工程の製造工数を十分に低減することができない。そこで、本実施形態の接着工程では、最外層の電磁鋼板の1つの板面の複数の領域に複数の加熱部を同時に接触させる。これにより、当該領域を同時に加圧および加熱することを、当該複数の領域において同時に行う。したがって、接着工程の製造工数をより低減することができる。なお、本実施形態では、最外層の電磁鋼板の1つの板面の領域のうち、加熱部と接触する全ての領域に加熱部を同時に接触させる場合を例示する。このようにすれば、接着工程の製造工数をより一層低減することができる。
また、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域に加熱部を接触させる際に、複数枚の電磁鋼板を加熱部の方向に移動させてもよい。しかしながら、加熱部を移動させる方が複数枚の電磁鋼板を移動させるよりも容易である。積層工程で積層された状態のまま、複数枚の電磁鋼板を移動させる必要があるからである。そこで、本実施形態の接着工程では、加熱部を電磁鋼板の方向に移動させることにより、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域に加熱部を接触させる。この場合、複数枚の電磁鋼板の電磁鋼板も、加熱部の方向に移動させてもよい。このようにすれば、加熱部を移動させずに、複数枚の電磁鋼板を加熱部の方向に移動させる場合よりも、複数枚の電磁鋼板の移動量を小さくすることができるので、複数枚の電磁鋼板の状態が積層工程で積層された状態から変わる可能性を低減することができる。しかしながら、複数枚の電磁鋼板の状態が積層工程で積層された状態から変わる可能性をより低減するために、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域に加熱部を接触させる際に、複数枚の電磁鋼板を加熱部の方向に移動させないのが好ましい。このようにすれば、複数枚の電磁鋼板の状態が積層工程で積層された状態から変わる可能性をより低減することに加え、複数枚の電磁鋼板を移動させるための手段が不要になる。
また、接着工程における1回の加圧および加熱により接着される電磁鋼板の数は2以上であればよい。しかしながら、積層工程および接着工程の製造工数を低減する観点からは、接着工程における1回の加圧および加熱により接着される電磁鋼板の数(一度に接着される電磁鋼板の数)は3以上であるのが好ましく、積層コアを構成する電磁鋼板の総数の0.1倍以上であるのがより好ましく、積層コアを構成する電磁鋼板の総数の0.5倍以上であるのがより一層好ましく、積層コアを構成する電磁鋼板の総数であるのが最も好ましい。
本実施形態では、1回の加圧および加熱により接着される電磁鋼板の数が、積層工程において一度に積層される電磁鋼板の数と同じになる場合を例示する。また、本実施形態の積層工程では、積層コアを構成する全ての電磁鋼板が一度に積層される。したがって、本実施形態の接着工程では、1回の加圧および加熱により、積層コアを構成する全ての電磁鋼板が一度に接着される。ただし、(積層工程)の項で説明したように、例えば、複数枚の電磁鋼板の接着を確実に行うことができない虞がある場合には、積層コアを構成する電磁鋼板の数よりも少ない数の複数枚の電磁鋼板を一度に積層してもよい。この場合、1回の加圧および加熱により、積層コアを構成する電磁鋼板の数よりも少ない数の複数枚の電磁鋼板が一度に接着される。なお、一度に加圧および加熱される各電磁鋼板は、各々板面の同じ位置で接着されることが好ましい。
また、接着工程における加圧および加熱と同時に、電磁鋼板に対する別の処理が行われてもよい。しかしながら、例えば、接着工程における加圧および加熱と同時に電磁鋼板を切断すると、複数枚の電磁鋼板を確実に接着することができない可能性が高まる。したがって、本実施形態の接着工程では、最外層の電磁鋼板の板面の一部の領域を加圧および加熱するのと同時に電磁鋼板に対する別の処理を行わない。別の処理には、例えば、電磁鋼板の切断が含まれる。このように、本実施形態では、接着工程が、複数枚の電磁鋼板を接着するための専用の工程である場合を例示する。
なお、例えば、積層コアの大きさおよび形状等により、接着工程における加圧および加熱と同時に電磁鋼板を切断しても、複数枚の電磁鋼板を確実に接着することができない可能性が低い場合がある。この場合、例えば、接着工程における加圧および加熱と同時に電磁鋼板を切断してもよい。この場合、金型が加熱部としての役割を有していてもよい(例えば、金型が加熱部を有していてもよい)。本実施形態のように加熱部を複数枚の電磁鋼板の方向に移動させる場合、加熱部はパンチとしての役割を有し、ダイとしての役割を有さない。なお、接着工程における加圧および加熱と同時に電磁鋼板を切断しない場合には、加熱部は金型としての役割を有さない。
(積層コアの製造装置)
図2A~図2Cは、本実施形態の接着工程で用いられる積層コアの製造装置の一例を示す図である。なお、(積層工程)の項および(接着工程)の項で説明した変形例を積層コアの製造装置に採用してもよい。図2Aは、積層コアの製造装置の全体構成の一例を示す。図2Bは、図2AのI-I断面図を示す。図2Cは、図2AのII-II断面図を示す。なお、本実施形態では、積層コアを構成する電磁鋼板が図1に示す電磁鋼板10である場合を例示する。また、本実施形態では、複数枚の電磁鋼板10が相互に接着される場合を例示する。
図2A~図2Cは、本実施形態の接着工程で用いられる積層コアの製造装置の一例を示す図である。なお、(積層工程)の項および(接着工程)の項で説明した変形例を積層コアの製造装置に採用してもよい。図2Aは、積層コアの製造装置の全体構成の一例を示す。図2Bは、図2AのI-I断面図を示す。図2Cは、図2AのII-II断面図を示す。なお、本実施形態では、積層コアを構成する電磁鋼板が図1に示す電磁鋼板10である場合を例示する。また、本実施形態では、複数枚の電磁鋼板10が相互に接着される場合を例示する。
図2Aにおいて、電磁鋼板群100は、複数枚の電磁鋼板10が積層されたものである。なお、図2Aでは、積層方向はz軸方向である。また、複数枚の電磁鋼板10は、それぞれの輪郭が合うように積層される。また、図2Aに示す状態では、複数枚の電磁鋼板10は、複数枚の電磁鋼板10の板面に形成されている接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度以上の温度に加熱されていない。すなわち、図2Aに示す状態では、接着可能絶縁被膜の接着能は発揮されていない。
図2Aに示すように本実施形態では、積層コアの製造装置が、加熱・加圧装置200と、制御装置230と、電源装置240と、を有する場合を例示する。また、本実施形態では、加熱・加圧装置200が、保持部211、221と、加熱部212a~212l、222a~222lと、駆動部213、223と、を有する場合を例示する。
保持部211、221は、それぞれ、加熱部212a~212l、222a~222lを、それらの位置がずれないように保持する。図2A~図2Cでは、保持部211、221が同じ構成を有する場合を例示する。具体的に、図2A~図2Cでは、保持部211、221の形状が円柱形状である場合を例示する。保持部211、221は、それぞれ、加熱部212a~212l、222a~222lと電気的に絶縁された状態でもよいし、電気的に絶縁されていない状態でもよい。また、保持部211、221は、それぞれ、加熱部212a~212l、222a~222lと磁気的に結合されていない状態でもよいし、磁気的に結合された状態でもよい。
加熱部212a~212l、222a~222lは、電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域に接触する。加熱状態の加熱部212a~212l、222a~222lが電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域に接触することにより、当該領域は同時に加圧および加熱される。図2A~図2Cでは、加熱部212a~212l、222a~222lが同じ構成を有する場合を例示する。具体的に、図2A~図2Cでは、加熱部212a~212l、222a~222lの形状が、最外層の電磁鋼板10a、10bと対向する表面が開口していない円柱である場合を例示する。
また、本実施形態では、加熱部212a~212l、222a~222lが、それぞれ、発熱体を有する場合を例示する。発熱体が発熱することにより、加熱部212a~212l、222a~222lの表面が昇温される。発熱体は、金属材料で構成されてもよいし、非金属材料で構成されてもよい。本実施形態では、発熱体が、抵抗加熱により発熱する場合を例示する。ただし、発熱体は必ずしも抵抗加熱により発熱するものである必要はない。例えば、発熱体は、発熱体の周囲に配置されたコイルから発生する磁界により誘導加熱されてもよい。なお、例えば、加熱部212a~212l、222a~222lの本体が、発熱体であってもよい。また、例えば、加熱部212a~212l、222a~222lの本体の表面の領域のうち、電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域と接触する領域とは異なる領域に発熱体が設置されてもよい。また、加熱部212a~212l、222a~222lは、発熱体を有していなくてもよい。このことについては後述する。
前述したように加熱部212a~212l、222a~222lは、電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域に接触する。本実施形態では、加熱部212a~212lが、電磁鋼板群100を構成する電磁鋼板10のうち、積層方向の一方の端(z軸の負の方向側の端)に位置する電磁鋼板10aの板面(z軸の負の方向側の板面)の一部の領域に接触する場合を例示する。また、本実施形態では、加熱部222a~222lが、それぞれ、電磁鋼板群100を構成する電磁鋼板10のうち、積層方向の他方の端(z軸の正の方向側の端)に位置する電磁鋼板10bの板面(z軸の正の方向側の板面)の一部の領域に接触する場合を例示する。電磁鋼板群100を構成する電磁鋼板10のうち、積層方向の一方の端(z軸の負の方向側の端)に位置する電磁鋼板10aは、最外層の電磁鋼板の一例である。したがって、以下の説明では、積層方向の一方の端(z軸の負の方向側の端)に位置する電磁鋼板10aを、必要に応じて、最外層の電磁鋼板10aと称する。また、電磁鋼板群100を構成する電磁鋼板10のうち、積層方向の他方の端(z軸の正の方向側の端)に位置する電磁鋼板10bも、最外層の電磁鋼板の一例である。したがって、以下の説明では、積層方向の他方の端(z軸の正の方向側の端)に位置する電磁鋼板10bも、必要に応じて、最外層の電磁鋼板10bと称する。
また、以下の説明では、加熱部212a~212l、222a~222lの領域のうち、電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域と接触する領域を、必要に応じて接触領域と称する。本実施形態では、加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域が面である場合を例示する。すなわち、本実施形態では、加熱部212a~212l、222a~222lが電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域と面接触する場合を例示する。このようにすれば、接触領域の数を多くしなくても、電磁鋼板10の接着(固定)が十分でなくなるリスクを低減することができる。ただし、加熱部212a~212l、222a~222lは電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域と点接触してもよい。また、本実施形態では、保持部211、221から、加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域までの(z軸方向の)距離が、それぞれ同じである場合を例示する。したがって、本実施形態では、加熱部212a~212lの接触領域、加熱部222a~222lの接触領域は、それぞれ、最外層の電磁鋼板10aの板面の一部の領域、最外層の電磁鋼板10bの板面の一部の領域に同時に接触する。
本実施形態の加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域の温度が、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度以上の温度になるように加熱部212a~212l、222a~222l(前述した発熱体)が発熱する。ここで、加熱部212a~212l、222a~222lの領域のうち、少なくとも加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域は、金属イオンを含まない材料で構成されるのが好ましい。接着可能絶縁被膜は、金属イオンを含まない材料(セラミックス等)に対して接着能を発揮しない。このため、電磁鋼板10は加熱部212a~212l、222a~222lに接着されない。なお、加熱部212a~212l、222a~222lの全ての領域が、金属イオンを含まない材料で構成されてもよい。また、保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lは、加熱部212a~212l、222a~222lの発熱および電磁鋼板10との接触により機械的強度が低下しない(変形しない)ように構成される。
図2A~図2Cでは、図1において電磁鋼板10の板面に付している二点鎖線で囲まれる加熱予定領域11a~11lに、加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域が接触される場合を例示する。なお、図1に示す二点鎖線は仮想線である。加熱予定領域11a~11lの総面積(個々の加熱予定領域11a~11lの面積の和)が大き過ぎると、電磁鋼板10に付与される圧縮応力が大きくなる虞がある。一方、加熱予定領域11a~11lの総面積が小さ過ぎると、電磁鋼板10の接着(固定)が十分でなくなる虞がある。また、加熱予定領域11a~11lの位置に偏りがある場合にも、電磁鋼板10の接着(固定)が十分でなくなる虞がある。加熱予定領域11a~11lの数、位置、および大きさは、以上の観点から予め定められる。
例えば、積層コアの量産に先立って、加熱・加圧装置200の試作品として、加熱部の接触領域の数、位置、形状、および大きさのうち、少なくとも1つが異なる複数の試作品を作製する。加熱部の接触領域の数、位置、形状、および大きさは、電磁鋼板10の加熱予定領域の数、位置、形状、および大きさに対応する。加熱・加圧装置200の複数の試作品を用いて、積層コアの複数の試作品を製造する。このようにして製造された積層コアの複数の試作品の鉄損を測定する。また、積層コアの複数の試作品における電磁鋼板の剥離の有無を確認する。鉄損が積層コアに要求されている鉄損以下であり、且つ、電磁鋼板の剥離がない積層コアの試作品を特定する。特定した積層コアの試作品の製造に使用した加熱部の接触領域の数、位置、形状、および大きさを、加熱・加圧装置200の加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域の数、位置、形状、および大きさとして採用する。以上のように、加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域の数、位置、および大きさは、試行錯誤的に定められてもよい。したがって、加熱・加圧装置200の加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域の数、位置、形状、および大きさは、図2A~図2Cに示すものに限定されない。
電磁鋼板に付与される圧縮応力を低減することと、電磁鋼板の接着(固定)が十分でなくなるリスクを低減することと、を両立させる観点から、電磁鋼板10の1つの板面に接触する加熱部の接触領域は、以下のようにするのが好ましい。まず、積層コアがステータコアおよびロータコアである場合の、電磁鋼板10の1つの板面に接触する加熱部の接触領域の数の好ましい例を説明する。積層コアがステータコアである場合、当該ステータコアのティースの数をNtとする。積層コアがロータコアである場合、当該ロータコアと対にするステータコアのティースの数をNtとする。電磁鋼板10の1つの板面に接触する加熱部の接触領域の数は、例えば、0.3×Nt個以上、6.0×Nt個以下としてもよく、0.4×Nt個以上、4.0×Nt個以下とするのが好ましく、0.5×Nt個以上、2.0×Nt個以下とするのがより好ましい。図1では、ステータコアのティースの数Ntが6個である場合を例示する。また、図2A~図2Cでは、加熱部212a~212l、222a~222lの数がそれぞれ12個である場合を例示する。したがって、本実施形態では、電磁鋼板10a、10bの1つの板面に接触する加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域の数が、それぞれ2.0×Ntである場合を例示する。
また、加熱部の接触領域の数は、例えば、3個以上、もしくは、4個以上としてもよく、さらに、6個以上、もしくは、12個以上としてもよい。電磁鋼板10の1つの板面の面積に対する、当該板面における加熱部の接触領域の総面積の割合は、例えば、5%以上、70%以下とするのが好ましく、10%以上、50%以下とするのがより好ましい。例えば、電磁鋼板10の1つの板面の領域をそれぞれの面積が同じになるように、2個以上、20個以下、もしくは、3個以上、20個以下に分割することにより得られる複数の分割領域のそれぞれに、加熱部の接触領域が少なくとも1つ存在するようにしてもよい。
前述したように電磁鋼板10の加熱予定領域の数、位置、形状、および大きさは、加熱部の接触領域の数、位置、形状、および大きさに合わせて定められる。図1では、図2A~図2Cに示す加熱部212a~212l、222a~222lに合わせて定められた加熱予定領域11a~11lを例示する。すなわち、加熱部212a~212lの接触領域が、加熱予定領域11a~11lに接触する場合を例示する。なお、図1に示す電磁鋼板10の板面を、z軸の正の方向側から見た場合の図であると仮定した場合(x-y-z座標のz軸の向きが図1に示す向きとは逆向きであると仮定した場合)、加熱部222a~222lの接触領域も、加熱予定領域11a~11lに接触することになる。
接着可能絶縁被膜の接着能は、電磁鋼板10の1つの板面の領域のうちの一部の領域で発揮され、当該板面の領域のうちのその他の領域では発揮されない。図1に示す例では、接着可能絶縁被膜の接着能は、例えば、電磁鋼板10の1つの板面の領域のうち、加熱予定領域11a~11lにおいて発揮され、当該板面のその他の領域においては発揮されない。接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域のうちの2つ以上の領域は、相互に離隔した位置にある。なお、加熱予定領域11a~11lと、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域と、は一致していていてもよいし、一致していなくてもよい。例えば、加熱予定領域11a~11lよりも広い領域において、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されていてもよい。これとは逆に、加熱予定領域11a~11lよりも狭い領域において、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されていてもよい。ただし、電磁鋼板10の1つの板面において、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域の数と、加熱予定領域11a~11lの数と、は同じであるのが好ましい。なお、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域のうち、相互に離隔した位置にある領域の数が、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域の数として計数される。すなわち、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域のそれぞれは、一続きの領域である。
保持部211、221には、それぞれ、駆動部213、223が取り付けられる。駆動部213は、保持部211および加熱部212a~212lを積層方向(z軸方向)に移動させることによって、加熱部212a~212lの接触領域を、最外層の電磁鋼板10aの板面の一部の領域(加熱予定領域11a~11l)に接触させる。駆動部223は、保持部221および加熱部222a~222lを積層方向に移動させることによって、加熱部222a~222lの接触領域を、最外層の電磁鋼板10bの板面の一部の領域に接触させる。図3は、このようにして加熱部212a~212l、222a~222lが、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域にそれぞれ接触している状態の積層コアの製造装置の全体構成の一例を示す図である。本実施形態では、加熱・加圧装置200の状態が、図2Aに示す状態と図3に示す状態とを含む場合を例示する。
駆動部213、223は、例えば、油圧シリンダーを有する。加熱部212a~212l、222a~222lが、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域にそれぞれ接触することにより電磁鋼板群100に付与される圧力が小さ過ぎると、電磁鋼板10の接着(固定)が十分でなくなる虞がある。これとは逆に、当該圧力が大き過ぎると、電磁鋼板群100を構成する電磁鋼板10の板面方向(図1~図3ではx-y平面方向)の位置が大きくずれる虞がある。以下の説明では、当該圧力を、必要に応じて電磁鋼板群100に付与される圧力と称する。また、接着可能絶縁被膜の表面温度が低すぎると、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されなかったり、電磁鋼板10の接着(固定)が十分でなくなったりする虞がある。また、接触工程における工数が増大する虞がある。これとは逆に、接着可能絶縁被膜の表面温度が高過ぎると、電磁鋼板10の温度が接着可能絶縁被膜の耐熱温度を上回ったり、電磁鋼板10の接着(固定)が十分でなくなったりする虞がある。接着可能絶縁被膜の表面温度は、例えば、接着可能絶縁被膜の表面の所定の領域の温度を実測することにより得てもよい。所定の領域は、例えば、接着可能絶縁被膜の表面の領域のうち、加熱予定領域11a~11lに可及的に近い領域としてもよい。また、接着可能絶縁被膜の表面温度は、計算値であってもよい。
電磁鋼板群100に付与される圧力と、接着可能絶縁被膜の表面温度は、以上のような観点から予め定められる。例えば、積層コアの量産に先立って、電磁鋼板群100に付与される圧力と、接着可能絶縁被膜の表面温度と、の少なくとも一方が異なる条件で、積層コアの試作品として複数の試作品を製造する。積層コアの複数の試作品における電磁鋼板の板面方向の位置を確認する。また、積層コアの複数の試作品における電磁鋼板の剥離の有無を確認する。電磁鋼板の板面方向の位置ずれが積層コアに要求されているずれ量以下であり、且つ、電磁鋼板の剥離がない積層コアの試作品を特定する。特定した積層コアの試作品を製造したときの製造条件(電磁鋼板群100に付与される圧力と、接着可能絶縁被膜の表面温度)を、実際の製造条件として採用する。なお、このようにして実際の製造条件を定める場合、加熱部212a~212l、222a~222lが、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域に接触する時間は、一定時間(固定値)としてもよい。なお、電磁鋼板群100に付与される圧力と、接着可能絶縁被膜の表面温度に加えてまたは代えて、当該時間を異ならせてもよい。
電磁鋼板の接着(固定)が十分でなくなるリスクを低減することと、電磁鋼板群100を構成する電磁鋼板10の板面方向の位置が大きくずれるリスクと低減することと、を両立させる観点から、電磁鋼板群100に付与される圧力は、例えば、0.5MPa以上、70MPa以下とするのが好ましく、3MPa以上、30MPa以下とするのがより好ましい。電磁鋼板の接着(固定)が十分でなくなるリスクを低減することと、接着工程の工数を低減させることと、を両立させる観点から、接着可能絶縁被膜の表面温度は、例えば、100℃以上、300℃以下とするのが好ましく、150℃以上、250℃以下とするのがより好ましい。
電源装置240は、加熱部212a~212l、222a~222lに電力を供給する。電力の大きさは、例えば、接着可能絶縁被膜の表面温度が、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度以上になるように予め定められる。なお、接着可能絶縁被膜の表面温度の好ましい範囲は前述した通りである。また、図2Aおよび図3では表記の都合上、電源装置240と加熱部212a、222gとを接続する線のみを示す。しかしながら、電源装置240は、加熱部212a~212l、222a~222lのそれぞれに対して一括してまたは個別に電力を供給することができるように、加熱部212a~212l、222a~222lと電気的に接続される。前述したように本実施形態では、加熱部212a~212l、222a~222lが有する発熱体が抵抗加熱により発熱する場合を例示する。この場合、電源装置240は、発熱体に電気的に接続され、発熱体に交流電流または直流電流を流す。
制御装置230は、駆動部213、223および電源装置240の動作を制御する。制御装置230のハードウェアは、例えば、CPU(Central Processing Unit)等、一またはそれ以上の数のハードウェアプロセッサを有する。また、制御装置230のハードウェアは、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等、一またはそれ以上の数のメモリを有する。制御装置230は、メモリに格納される一またはそれ以上の数のプログラムを一またはそれ以上の数のハードウェアプロセッサにより実行することで各種の演算を実行する。さらに、制御装置230のハードウェアは、入力装置、および出力装置を有する。また、制御装置230は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の専用のハードウェアにより実現されてもよいし、PLC(Programmable Logic Controller)により実現されてもよい。
ここで、保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lの初期位置が、図2Aに示す位置である場合を例示して、制御装置230による処理の一例を説明する。
例えば、オペレータは、制御装置230の入力装置を操作することにより、制御装置230に対して作業開始指示を行う。制御装置230は、作業開始指示に基づいて、駆動部213、223に対して接触指示信号を出力する。駆動部213、223は、接触指示信号に基づいて、初期位置にある保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lを電磁鋼板群100の方向に移動させる。保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lの移動は、加熱部212a~212l、222a~222lから電磁鋼板群100に所定の圧力が付与される状態になるまで行われる。所定の圧力は、前述した電磁鋼板群100に付与される圧力である。このようにして図2Aに示す状態から図3に示す状態になる。電磁鋼板群100に所定の圧力がかかっているか否かは、例えば、電磁鋼板群100にかかる圧力の測定値または計算値、または、当該圧力に換算可能な物理量の測定値または計算値(例えば、油圧シリンダー内の油圧の測定値または計算値)に基づいて判定される。
制御装置230は、電磁鋼板群100に所定の圧力が付与された状態になると、電源装置240に対して電力供給指令信号を出力する。電源装置240は、電力供給指令信号に基づいて、加熱部212a~212l、222a~222lに電力を供給する。制御装置230は、加熱部212a~212l、222a~222lへの電力の供給が開始されてから所定の時間が経過すると、電源装置240に対して電力停止指令信号を出力する。所定の時間は、例えば、前述した一定時間(固定値)である。
電源装置240は、電力供給停止信号に基づいて、加熱部212a~212l、222a~222lへの電力の供給を停止する。また、制御装置230は、駆動部213、223に対して待機指令信号を出力する。駆動部213、223は、待機指令信号に基づいて、保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lを移動させ、初期位置に戻す。このようにして保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lは、図3に示す状態から図2Aに示す状態になる。
以上のように本実施形態では、例えば、制御装置230および電源装置240を用いることにより、加熱処理手段が実現される。また、本実施形態では、例えば、保持部211、221、駆動部213、223、および制御装置230を用いることにより、加圧処理手段が実現される。
以上のように本実施形態では、例えば、制御装置230および電源装置240を用いることにより、加熱処理手段が実現される。また、本実施形態では、例えば、保持部211、221、駆動部213、223、および制御装置230を用いることにより、加圧処理手段が実現される。
なお、ここでは、接着工程において、保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lの動作が、制御装置230により自動的に行われる場合を例示した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、保持部211、221および加熱部212a~212l、222a~222lの動作は、オペレータによって手動で行われてもよい。また、電源装置240における電源のオン、オフを、オペレータが行ってもよい。また、加熱部212a~212l、222a~222lが電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lに接触する前に、電源装置240における電源がオンしてもよい。例えば、電磁鋼板群100に所定の圧力が付与された状態になる前に、電源装置240に対して電力停止指令信号が出力されてもよい。このように本実施形態では、接着工程において、電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lが同時に加圧および加熱されていれば、電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lの加熱を開始するタイミングは、複数の加熱部212a~212l、222a~222lが、電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lに接触する前であってもよいし、後であってもよい。また、複数の加熱部212a~212l、222a~222lが、電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lに接触するのと同時に、電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lの加熱を開始してもよい。
また、前述したように本実施形態の積層工程では、積層コアを構成する全ての電磁鋼板10が一度に積層される場合を例示する。このようにする場合、接着工程では、積層コアを構成する全ての電磁鋼板10が積層された状態で、当該電磁鋼板10を加熱する。ただし、前述したように、例えば、接着工程において積層コアを構成する全ての電磁鋼板を一度に確実に接着することができない虞がある場合には、積層工程において、積層コアを構成する電磁鋼板の数よりも少ない数の複数枚の電磁鋼板を一度に積層してもよい。このようにする場合には、積層工程と接着工程とがそれぞれ複数回行われる。このようにする場合でも、積層工程および接着工程の製造工数を低減する観点からは、1回の接着工程において接着する電磁鋼板の数は多い方が好ましい。なお、それぞれ複数枚の電磁鋼板10が積層されたN(N≧2)個の電磁鋼板群を1回の接着工程で接着する場合、(N-1)×2枚の電磁鋼板10が一度に接着される。
図5は、本実施形態の積層コアの製造方法(および製造装置)を用いることにより製造された積層コアを有する機器の構成の一例を示す図である。なお、(積層工程)の項、(接着工程)の項、および(積層コアの製造装置)の項で説明した変形例を採用することにより機器(積層コア)を製造してもよい。図5では、機器が回転電機である場合を例示する。また、図5では、回転電機の中心線0に対して垂直に回転電機を切った場合の回転電機の断面を示す。なお、回転電機の側面図は、例えば、図3に示す電磁鋼板群100の領域のようになる、
図5において、回転電機は、ステータ510と、ロータ520と、を有する。ステータ510は、ステータコア511と、ステータコイル512と、を有する。ロータ520は、ロータコア521と、永久磁石522a~522lと、を有する。
前述したように、電磁鋼板10の1つの板面に接触する加熱部の接触領域の数は、例えば、0.3×Nt個以上、6.0×Nt個以下としてもよく、0.4×Nt個以上、4.0×Nt個以下とするのが好ましく、0.5×Nt個以上、2.0×Nt個以下とするのがより好ましい。本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアがステータコア511である場合、Ntは、当該ステータコア511のティースの数である。本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアがロータコア521である場合、Ntは、当該ロータコア521と対にするステータコア511のティースの数である。
また、前述したように、接着可能絶縁被膜の接着能は、電磁鋼板10の1つの板面の一部の領域で発揮される。本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアを構成する電磁鋼板の1つの板面において接着能が発揮されている領域の数は、電磁鋼板10の1つの板面に接触する加熱部の接触領域の数と同じであるのが好ましい。前述したように、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域のうち、相互に離隔した位置にある領域の数が、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域の数として計数される。また、本実施形態の積層コアでは、電磁鋼板の板面の接着可能絶縁被膜の接着能が発揮されている領域において、積層方向に隣り合う電磁鋼板同士が接着される。そのため、積層コアを構成する電磁鋼板の1つの板面において接着能が発揮されている領域の数は、当該電磁鋼板と積層方向に隣り合う電磁鋼板とが接着されている領域の数と同じとなる。本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアを構成する電磁鋼板の1つの板面において、積層方向に隣り合う軟磁性体板の板面と接着されている領域の数は、例えば、0.3×Nt個以上、6.0×Nt個以下としてもよく、0.4×Nt個以上、4.0×Nt個以下とするのが好ましく、0.5×Nt個以上、2.0×Nt個以下とするのがより好ましい。
なお、例えば、積層コアから電磁鋼板を採取して1枚ごとの電磁鋼板に分解する過程で、分解後の電磁鋼板の板面を撮影し画像解析することや目視等によって電磁鋼板が接着されている領域を判別することにより、電磁鋼板が接着されている領域の数を確認することができる。
なお、例えば、積層コアから電磁鋼板を採取して1枚ごとの電磁鋼板に分解する過程で、分解後の電磁鋼板の板面を撮影し画像解析することや目視等によって電磁鋼板が接着されている領域を判別することにより、電磁鋼板が接着されている領域の数を確認することができる。
ステータコア511とロータコア521との双方が、本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアであってもよい。ステータコア511とロータコア521とのうち、ステータコア511のみが、本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアであってもよい。ステータコア511とロータコア521とのうち、ロータコア521のみが、本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアであってもよい。本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアがステータコア511である場合、例えば、(積層工程)の項、(接着工程)の項、および(積層コアの製造装置)の項で説明した事項は、平面形状が、平面形状が、図5に示すステータコア511の輪郭線を輪郭線とする形状である複数枚の電磁鋼板に対して適用される。なお、図5では、図1に示す平面形状を有する複数枚の電磁鋼板10を積層することによりステータコア511が製造される場合を例示する。また、本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造された積層コアがロータコア521である場合、例えば、(積層工程)の項、(接着工程)の項、および(積層コアの製造装置)の項で説明した事項は、平面形状が、図5に示すロータコア521の輪郭線を輪郭線とする形状である複数枚の電磁鋼板に対して適用される。
図5では、ステータコア511が、6個のティース511a~511fを有する場合を例示する。したがって、図5では、Ntが6である場合を例示する。なお、ステータコアおよびロータコアのうちの少なくとも一方が、本実施形態の積層コアの製造方法を用いることにより製造されていれば、IPMモータの構成は、図5に例示する構成に限定されない。例えば、ロータコアにフラックスバリアが形成されていてもよい。
また、図5では、回転電機が、IPM(Interior Permanent Magnet)モータである場合を例示する。しかしながら、回転電機は、IPMモータに限定されない。例えば、回転電機は、IPMモータ以外のモータであってもよい。また、回転電機は、発電機であってもよい。
(まとめ)
以上のように本実施形態では、複数枚の電磁鋼板10を積層して電磁鋼板群100を作製する。電磁鋼板10の板面には、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜(接着可能絶縁被膜)が形成されている。電磁鋼板群100の最外層の電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lに、加熱部212a~212l、222a~222lを接触させることにより、加熱予定領域11a~11lを同時に加圧および加熱する。したがって、積層コアを製造するに際し、電磁鋼板10同士の接着を効率よく行うことができる。また、積層された複数枚の電磁鋼板10に圧力をかけるタイミングと、積層された複数枚の電磁鋼板10を加熱するタイミングと、を別々のタイミングにする場合に比べ、電磁鋼板10の板面方向(図1~図3ではx-y平面方向)の位置がずれる可能性を低減することができる。また、加熱部212a~212l、222a~222lが、加熱および加圧の役割を果たすので、装置をコンパクトにすることができる。
以上のように本実施形態では、複数枚の電磁鋼板10を積層して電磁鋼板群100を作製する。電磁鋼板10の板面には、加熱により接着能を発揮する絶縁被膜(接着可能絶縁被膜)が形成されている。電磁鋼板群100の最外層の電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lに、加熱部212a~212l、222a~222lを接触させることにより、加熱予定領域11a~11lを同時に加圧および加熱する。したがって、積層コアを製造するに際し、電磁鋼板10同士の接着を効率よく行うことができる。また、積層された複数枚の電磁鋼板10に圧力をかけるタイミングと、積層された複数枚の電磁鋼板10を加熱するタイミングと、を別々のタイミングにする場合に比べ、電磁鋼板10の板面方向(図1~図3ではx-y平面方向)の位置がずれる可能性を低減することができる。また、加熱部212a~212l、222a~222lが、加熱および加圧の役割を果たすので、装置をコンパクトにすることができる。
また、本実施形態では、接着工程において、最外層の電磁鋼板10a、10bの複数の加熱予定領域11a~11lに加熱部212a~212l、222a~222lを接触させる。したがって、電磁鋼板10の板面同士を部分的に接着することにより電磁鋼板10に付与される圧縮応力を低減することと、電磁鋼板10の板面同士を部分的に接着することにより電磁鋼板10の接着(固定)が十分でなくなるリスクを低減することと、を両立させることができる。
また、本実施形態では、接着工程において、最外層の電磁鋼板10a、10bの複数の加熱予定領域11a~11lに複数の加熱部212a~212l、222a~222lを同時に接触させる。したがって、複数の加熱予定領域11a~11lを同時に加圧および加熱することが可能になる。よって、積層コアを製造するに際し、電磁鋼板10同士の接着をより効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、接着工程において、加熱部212a~212l、222a~222lを電磁鋼板10の方向に移動させることにより、最外層の電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lに加熱部212a~212l、222a~222lを接触させる。したがって、接着工程における電磁鋼板10の移動量を低減することができる。よって、複数枚の電磁鋼板の位置がずれる可能性を低減することができる。
また、本実施形態では、接着工程における1回の加圧および加熱により接着される電磁鋼板10の数を3以上とする。したがって、したがって、積層コアを製造するに際し、電磁鋼板10同士の接着をより効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、最外層の電磁鋼板10a、10bの加熱予定領域11a~11lを加圧および加熱するのと同時に電磁鋼板の切断を行わない。したがって、例えば、複数枚の電磁鋼板を確実に接着することができないことをより抑制することができる。
(変形例)
本実施形態では、加熱部212a~212l、222a~222lが、それぞれ、発熱体を有する場合を例示した。しかしながら、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域を同時に加圧および加熱していれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、以下のようにしてもよい。
本実施形態では、加熱部212a~212l、222a~222lが、それぞれ、発熱体を有する場合を例示した。しかしながら、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域を同時に加圧および加熱していれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、以下のようにしてもよい。
加熱部212a~212l、222a~222lは、レーザー発振器を有していてもよい。レーザー発振器は、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域にレーザー光を照射することにより、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域を加熱する。例えば、加熱部212a~212l、222a~222lは、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面に接触しているときに、最外層の電磁鋼板10a、10bの一部の領域に対してレーザー光を照射する。
このようにするために、例えば、加熱部212a~212l、222a~222lの表面のうち、最外層の電磁鋼板10a、10bと対向する表面において開口する中空部が加熱部212a~212l、222a~222lに形成されてもよい。レーザー発振器は、加熱部212a~212l、222a~222lの中空部に設置されてもよい。また、レーザー光に代えて、レーザー光以外の電磁波(例えば赤外線)を、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域に照射することにより、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域を加熱してもよい。
また、加熱部212a~212l、222a~222lを電極として利用してもよい。この場合、加熱部212a~212l、222a~222lを最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域に接触させた状態で、加熱部212a~212l、222a~222lに電位を与えてもよい。この場合、加熱部212a~212l、電磁鋼板群100、および加熱部222a~222lに流れる電流によって、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域を加熱してもよい。
本実施形態で説明したように、加熱部212a~212l、222a~222lが発熱する場合、加熱部212a~212l、222a~222lにより接触加熱が行われる。加熱部212a~212l、222a~222lを電極として利用した場合にも、加熱部212a~212l、222a~222lにより接触加熱が行われる。これらの場合、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面において、加熱部212a~212l、222a~222lと接触する領域と、加熱部212a~212l、222a~222lからの熱を受ける領域と、は同じになる。一方、前述したように最外層の電磁鋼板10a、10b側において開口する中空部にレーザー発振器が設置される場合、加熱部212a~212l、222a~222lにより非接触加熱が行われる。この場合、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面において、加熱部212a~212l、222a~222lと接触する領域と、加熱部212a~212l、222a~222lからの熱を受ける領域と、は別の領域になる。例えば、加熱部212a~212l、222a~222lの接触領域の形状が中空円である場合、加熱部212a~212l、222a~222lと接触する領域は、例えば、当該中空円の外径を直径とする円の領域から、当該中空円の内径を直径とする円の領域を除いた領域になる。一方、加熱部212a~212l、222a~222lからの熱を受ける領域(レーザー光が照射される領域)は、例えば、当該中空円の中空部(当該中空円の内径を直径とする円の領域)の全部または一部になる。
以上のように最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の一部の領域に、加熱部212a~212l、222a~222lが接触することにより、当該領域が加圧されている時に当該領域が加熱されていれば、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面において、加熱部212a~212l、222a~222lと接触する領域と、加熱部212a~212l、222a~222lからの熱を受ける領域と、は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また、本実施形態では、加熱部212a~212l、222a~222lを、最外層の電磁鋼板10a、10bの板面の双方に接触させる場合を例示した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。最外層の電磁鋼板10aの板面の一部の領域と、最外層の電磁鋼板10bの板面の一部の領域と、のうち、一方の領域のみに、加熱部212a~212lまたは222a~222lを接触させてもよい。このようにする場合、例えば、最外層の電磁鋼板10aの板面および最外層の電磁鋼板10bの板面のうち、加熱部212a~212lまたは222a~222lが接触しない板面が下向きになるように、電磁鋼板群100を台の上に置いて、接着工程を行ってもよい。
また、電磁鋼板10の板面方向の位置がずれる可能性をより低減するために、積層工程で積層された複数枚の電磁鋼板10(電磁鋼板群100)の側面と対向するように1つまたは複数の位置ずれ防止部を配置した状態で接着工程を行ってもよい。図4Aは、位置ずれ防止部の第1の例を示す図である。図4Bは、位置ずれ防止部の第2の例を示す図である。図4Aおよび図4Bは、電磁鋼板群100を積層方向(z軸方向)から見た様子を示す図である。
図4Aには、中空の位置ずれ防止部410を例示する。図4Aでは、中空の位置ずれ防止部410の形状が、中空円柱である場合を例示する。中空の位置ずれ防止部410の中空部に電磁鋼板群100が配置される。したがって、位置ずれ防止部410の内径は、電磁鋼板10の外径以上になる。この場合、中空の位置ずれ防止部410と電磁鋼板群100との間の距離は短いほど好ましい。例えば、中空の位置ずれ防止部410と電磁鋼板群100との間の距離は、5mm以下であるのが好ましく、3mm以下であるのがより好ましく、1mm以下であるのがより一層好ましい。また、中空の位置ずれ防止部410の内壁面は、電磁鋼板群100の側面全体(積層工程で積層された全ての電磁鋼板10の板面の端)と対向するのが好ましい。この場合、電磁鋼板の積層方向の長さは、中空の位置ずれ防止部410と、積層工程で積層された複数枚の電磁鋼板10(電磁鋼板群100)と、で同じであってもよい。また、この場合、電磁鋼板の積層方向の長さは、中空の位置ずれ防止部410の方が、積層工程で積層された複数枚の電磁鋼板10(電磁鋼板群100)より長くてもよい。なお、中空の位置ずれ防止部410の中空部の形状は、積層される複数枚の軟磁性体板(本実施形態では電磁鋼板)の形状に合わせて定められる。また、位置ずれ防止部410は、電磁鋼板群100との接触により機械的強度が低下しないように構成される。
図4Bには、棒状の位置ずれ防止部420a~420cを例示する。図4Bでは、位置ずれ防止部420a~420cの形状が、中実円柱である場合を例示する。棒状の位置ずれ防止部420a~420cは、その側面が、電磁鋼板群100(積層工程で積層された複数枚の電磁鋼板10)の側面と接触するように配置される。棒状の位置ずれ防止部420a~420cの側面のそれぞれは、積層工程で積層された全ての電磁鋼板10の板面の端の一部と接触するのが好ましい。この場合、電磁鋼板の積層方向の長さは、棒状の位置ずれ防止部420a~420cと、積層工程で積層された複数枚の電磁鋼板10(電磁鋼板群100)と、で同じであってもよい。また、この場合、電磁鋼板の積層方向の長さは、棒状の位置ずれ防止部420a~420cの方が、積層工程で積層された複数枚の電磁鋼板10(電磁鋼板群100)よりも長くてもよい。
また、図4Bでは、電磁鋼板10の板面方向(図1~図3ではx-y平面方向)の位置がずれる可能性をより低減することと、位置ずれ防止部の数を少なくすることと、を両立させる観点から、棒状の位置ずれ防止部420a~420cの数が3である場合を例示する。しかしながら、棒状の位置ずれ防止部の数は、4以上でもよい。また、例えば、板面方向の位置がずれ易いことが想定される位置に、1つまたは2つの棒状の位置ずれ防止部を配置してもよい。なお、棒状の位置ずれ防止部420a~420cの形状は、中実円柱に限定されず、例えば、角柱形状であってもよい。また、位置ずれ防止部420a~420cは、電磁鋼板群100との接触により機械的強度が低下しないように構成される。
図4Aおよび図4Bに示すような位置ずれ防止部410、420a~420cは、接着可能絶縁被膜の接着能が発揮される温度以上の温度に加熱されてもよい。このようにすれば、電磁鋼板10の板面の領域のうち、位置ずれ防止部410、420a~420cと対向する領域付近の領域を部分的に接着することができる。
(その他の実施形態)
なお、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
なお、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、例えば、積層コアを製造することに利用することができる。
Claims (15)
- 加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を用いて積層コアを製造する積層コアの製造方法であって、
複数枚の前記軟磁性体板を積層する積層工程と、
前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板を、前記接着能を発揮させることにより接着する接着工程と、
を有し、
前記接着工程では、最外層の軟磁性体板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱し、
前記最外層の軟磁性体板は、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する軟磁性体板である、積層コアの製造方法。 - 前記接着工程では、前記最外層の軟磁性体板の1つの板面の複数の領域に、前記加熱部を接触させ、
前記複数の領域のうちの2つ以上の領域は、相互に離隔した位置にある、請求項1に記載の積層コアの製造方法。 - 前記接着工程では、前記複数の領域に複数の前記加熱部を同時に接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱することを、当該複数の領域において同時に行う、請求項2に記載の積層コアの製造方法。
- 前記接着工程では、前記加熱部を前記軟磁性体板の方向に移動させることにより、前記領域に前記加熱部を接触させる、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層コアの製造方法。
- 1回の前記加圧および加熱により接着される前記軟磁性体板の数は、3以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の積層コアの製造方法。
- 前記加圧および加熱と同時に、前記軟磁性体板の切断を行わない、請求項1~5のいずれか1項に記載の積層コアの製造方法。
- 加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を用いて積層コアを製造する積層コアの製造装置であって、
前記接着能を発揮させるために前記軟磁性体板を加熱する加熱部と、
最外層の軟磁性体板に前記加熱部を接触させて当該軟磁性体板を加圧するための処理を行う加圧処理手段と、
前記加熱部を用いて前記軟磁性体板を加熱するための処理を行う加熱処理手段と、を有し、
前記最外層の軟磁性体板は、積層された複数枚の前記軟磁性体板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する軟磁性体板であり、
前記加圧処理手段により前記最外層の軟磁性体板の板面の一部の領域に前記加熱部を接触させることと、前記加熱処理手段により前記加熱部を用いて前記軟磁性体板を加熱することと、を同時に行うことによって、当該領域を同時に加圧および加熱する、積層コアの製造装置。 - 前記加圧処理手段は、前記最外層の軟磁性体板の1つの板面の複数の領域に前記加熱部を接触させ、
前記複数の領域のうちの2つ以上の領域は、相互に離隔した位置にある、請求項7に記載の積層コアの製造装置。 - 前記加熱部は、複数あり、
前記加圧処理手段は、前記複数の領域に複数の前記加熱部を同時に接触させる、請求項8に記載の積層コアの製造装置。 - 前記加圧処理手段は、前記加熱部を前記軟磁性体板の方向に移動させることにより、前記領域に前記加熱部を接触させる、請求項7~9のいずれか1項に記載の積層コアの製造装置。
- 1回の前記加圧および加熱により接着される前記軟磁性体板の数は、3以上である、請求項7~10のいずれか1項に記載の積層コアの製造装置。
- 前記加圧および加熱と同時に、前記軟磁性体板の切断を行わない、請求項7~11のいずれか1項に記載の積層コアの製造装置。
- 加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板が積層されることにより構成された積層コアであって、
積層方向に隣り合う前記軟磁性体板同士が、当該軟磁性体板の板面の一部の領域で接着されており、
前記軟磁性体板の1つの板面において前記積層方向に隣り合う軟磁性体板の板面と接着されている領域の数は、0.3×Nt個以上、6.0×Nt個以下であり、
前記積層コアは、ステータコアまたはロータコアであり、
前記積層コアがステータコアである場合、Ntは、当該ステータコアのティースの数であり、
前記積層コアがロータコアである場合、Ntは、当該ロータコアと対にするステータコアのティースの数である、積層コア。 - 加熱により接着能を発揮する絶縁被膜が板面の全体に形成されている複数枚の軟磁性体板を有する積層コアであって、
前記積層コアは、
複数枚の前記軟磁性体板を積層する積層工程と、
前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板を、前記接着能を発揮させることにより接着する接着工程と、
を含む工程により製造され、
前記接着工程では、最外層の軟磁性体板の板面の一部の領域に加熱部を接触させることによって、当該領域を同時に加圧および加熱し、
前記最外層の軟磁性体板は、前記積層工程により積層された複数枚の前記軟磁性体板のうち、積層方向の一方または両方の端に位置する軟磁性体板である、積層コア。 - 請求項13または14に記載の積層コアを有する、回転電機。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23857270 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |