(57)【要約】【課題】アモルファス系軟磁性材料からなる複数の金属箔に対して、金属箔を均一に加熱することにより、アモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化することが簡単にできる金属箔の製造方法を提供する。【解決手段】アモルファス系軟磁性材料からなる複数の金属箔１１、１１、…が積層された積層体１０に対して、積層体１０の積層方向Ｆに沿った積層体１０の両側に、引き離し部材２０（磁石２１）を配置し、積層体１０を構成する金属箔１１を磁石２１で磁化させることにより、隣接する金属箔１１、１１同士を積層方向Ｆに引き離し、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃを形成し、隙間Ｃを形成した状態で、複数の金属箔１１、１１、…を加熱することにより、各金属箔１１のアモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ結晶系磁性材料からなる金属箔の製造方法であって、
アモルファス系軟磁性材料からなる複数の金属箔が積層された積層体に対して、前記積層体の積層方向に沿った前記積層体の両側に、少なくとも磁石を含む引き離し部材を配置し、前記積層体を構成する前記金属箔を前記磁石で磁化させることにより、隣接する前記金属箔同士を前記積層方向に引き離し、前記金属箔同士の間に隙間を形成する工程と、
前記隙間を形成した状態で、前記複数の金属箔を加熱することにより、前記各金属箔のアモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする金属箔の製造方法。
【請求項２】
前記引き離し部材の前記積層体に対向する部分には、前記磁石の磁気により前記金属箔を磁化させる第１部分と、前記磁石の磁気を遮断する第２部分とが、前記積層体の積層方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の金属箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ結晶系磁性材料からなる金属箔の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータや変圧器などには、コアとして、金属箔を積層した積層体が利用されている。たとえば、特許文献１には、アモルファス系軟磁性材料からなる金属箔を積層した状態で加熱することにより、金属箔のアモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化する金属箔の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４１５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、一般的に、アモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化する際には、その材料が自己発熱することが知られている。したがって、たとえば、特許文献１に示すように、金属箔を積層した状態で加熱すると、金属箔同士の間に、自己発熱した熱がこもり、金属箔が過度に加熱されるおそれがある。さらに、積層した金属箔のうち、内部の金属箔と、外側に位置する金属箔との加熱温度にも、バラツキが生じてしまう。
【０００５】
このような点を鑑みると、金属箔を積層せずに、複数の金属箔同士を引き離した状態で加熱すると、各金属箔を均一に加熱することができる。しかしながら、複数の金属箔同士を、１枚ずつ引き離す作業は、多大な時間を要する。
【０００６】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、アモルファス系軟磁性材料からなる複数の金属箔に対して、金属箔を均一に加熱することにより、アモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化することが簡単にできる金属箔の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を鑑みて、本発明に係る金属箔の製造方法は、ナノ結晶系磁性材料からなる金属箔の製造方法であって、アモルファス系軟磁性材料からなる複数の金属箔が積層された積層体に対して、前記積層体の積層方向に沿った前記積層体の両側に、少なくとも磁石を含む引き離し部材を配置し、前記積層体を構成する前記金属箔を前記磁石で磁化させることにより、隣接する前記金属箔同士を前記積層方向に引き離し、前記金属箔同士の間に隙間を形成する工程と、前記隙間を形成した状態で、前記複数の金属箔を加熱することにより、前記各金属箔の前記アモルファス系軟磁性材料を前記ナノ結晶系磁性材料に結晶化する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、積層体に対してその両側に引き離し部材を配置し、金属箔を引き離し部材の磁石で磁化させることにより、隣接する金属箔同士を引き離し、金属箔同士の間に隙間を形成する。このように、磁化した複数の金属箔同士が、相互に反発し、引き離し部材間において、複数の金属箔同士に間隔をあけた状態で、これらを簡単に配列させることができる。
【０００９】
このように金属箔同士の間に隙間を形成した状態で、アモルファス系軟磁性材料が結晶化するように複数の金属箔を加熱すると、各金属箔に熱が入熱される。この結晶化の際には、各金属箔は自己発熱するが、発熱した熱は、金属箔同士の隙間から放熱されるので、金属箔が過度に昇温されることを抑えることができる。このような結果、各金属箔を均一に加熱することができ、均一な結晶のナノ結晶系磁性材料からなる金属箔を得ることができる。
【００１０】
ここで、引き離し部材は、磁石からなってもよく、磁石の表面に鉄などの軟磁性材料が配置されていてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記引き離し部材の前記積層体に対向する部分には、前記磁石の磁気により前記金属箔を磁化させる第１部分と、前記磁石の磁気を遮断する第２部分とが、前記積層体の積層方向に交互に配置されている。
【００１１】
この態様によれば、引き離し部材の積層体に対向する部分には、金属箔を磁化させる第１部分と、磁石の磁気を遮断する第２部分とが、積層体の積層方向に交互に配置されているので、複数の金属箔は、第１部分により磁化されることにより、間隔をあけて配列される。
【００１２】
このような配列状態で、たとえば、搬送時に各金属箔に衝撃が作用したり、結晶化する工程において熱風を各金属箔に吹き付けたりすると、各金属箔の姿勢が変化することがある。このような場合であっても、金属箔同士の間には、磁石の磁気を遮断する第２部分が配置されているので、たとえ各金属箔の一部が第１部分から外れようとしても、第１部分の磁力によりその姿勢が修正される。これにより、金属箔同士の間に隙間を形成した状態を保持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るに金属箔の製造方法によれば、アモルファス系軟磁性材料からなる複数の金属箔に対して、金属箔を均一に加熱することにより、アモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化することが簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る金属箔の製造方法において、複数の金属箔に隙間を形成する工程を行う前の状態を説明するための模式的斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る金属箔の製造方法において、複数の金属箔に隙間を形成する工程を行った状態を説明するための模式的斜視図である。
【図２】磁石を用いて複数の金属箔に隙間を形成する原理を説明するための図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係る金属箔の製造方法において、複数の金属箔に隙間を形成する工程を行う前の状態を説明するための模式的斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態に係る金属箔の製造方法において、複数の金属箔に隙間を形成する工程を行った状態を説明するための模式的斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第３実施形態に係る金属箔の製造方法において、複数の金属箔に隙間を形成する工程を行う前の状態を説明するための模式的斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の第３実施形態に係る金属箔の製造方法において、複数の金属箔に隙間を形成する工程を行った状態を説明するための模式的斜視図である。
【図５Ａ】図４Ａに示す引き離し部材の模式的斜視図である。
【図５Ｂ】図４Ｂに示す状態において、金属箔の姿勢の修正を説明するための模式図である。
【図６Ａ】図５Ａに示す引き離し部材の変形例を示す模式的斜視図である。
【図６Ｂ】図５Ａに示す引き離し部材の別の変形例を示す模式的斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る金属箔の製造方法により、モータを製造する方法を説明するためのフロー図である。
【図８Ａ】図７の打ち抜き工程を説明するための模式的斜視図である。
【図８Ｂ】図７の積層工程を説明するための模式的斜視図である。
【図８Ｃ】図７の隙間形成工程を説明するための模式的斜視図である。
【図８Ｄ】図７の結晶化工程を説明するための模式的斜視図である。
【図８Ｅ】図７の固定工程を説明するための模式的斜視図である。
【図８Ｆ】図７の組み付け工程を説明するための模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明に係る金属箔の製造方法について説明する。なお、図１Ａ〜図８Ｆにおいて、用いられる金属箔を説明した後に、各実施形態における製造方法を説明する。
【００１６】
１．金属箔について
本実施形態において製造される金属箔は、ナノ結晶系軟磁性材料からなる金属箔である。以下に示す製造方法では、アモルファス系軟磁性材料からなる金属箔を熱処理することにより、アモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化することで、金属箔を製造する。
【００１７】
ここで、金属箔を構成するアモルファス系軟磁性材料およびナノ結晶系軟磁性材料について説明する。アモルファス系軟磁性材料およびナノ結晶系軟磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の磁性金属と、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群から選択される少なくとも１種の非磁性金属とから構成されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
アモルファス系軟磁性材料またはナノ結晶系軟磁性材料の代表的な材料として、例えば、ＦｅＣｏ系合金（例えばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど）、ＦｅＮｉ系合金（例えばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど）、ＦｅＡｌ系合金又はＦｅＳｉ系合金（例えばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど）、ＦｅＴａ系合金（例えばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど）またはＦｅＺｒ系合金（例えばＦｅＺｒＮなど）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。Ｆｅ系合金の場合にはＦｅは８０ａｔ％以上含まれることが好ましい。
【００１９】
また、アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料の他の材料として、例えば、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ及びＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることができる。Ｃｏ合金中Ｃｏは８０ａｔ％以上含まれることが好ましい。このようなＣｏ合金は、製膜した場合にアモルファスとなり易く、結晶磁気異方性、結晶欠陥及び粒界が少ないため、非常に優れた軟磁性を示す。好適なアモルファス系軟磁性材料としては、例えばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。
【００２０】
本明細書でいうアモルファス系軟磁性材料は、主構造としてアモルファス構造を有する軟磁性材料である。アモルファス構造の場合には、Ｘ線回折パターンには明瞭なピークは見られず、ブロードなハローパターンのみが観測される。一方、アモルファス構造に熱処理を加えることでナノ結晶構造を形成することができるが、ナノ結晶構造を有するナノ結晶系軟磁性材料では、結晶面の格子間隔に対応する位置に回折ピークが観測される。その回折ピークの幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式を用いて結晶子径を算出することができる。
【００２１】
本明細書でいうナノ結晶系軟磁性材料では、ナノ結晶とは、Ｘ線回折の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式で算出される結晶子径が１μｍ未満のものをいう。本実施形態において、ナノ結晶の結晶子径（Ｘ線回折の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式で算出される結晶子径）は、好ましくは１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下である。また、ナノ結晶の結晶子径は、好ましくは５ｎｍ以上である。ナノ結晶の結晶子径がこのような大きさであることで、磁気特性の向上が見られる。なお、従来の電磁鋼板の結晶子径は、μｍオーダーであり、一般的には、５０μｍ以上である。
【００２２】
アモルファス系軟磁性材料は、例えば、上に示した組成となるように配合された金属原料を高周波溶解炉などにより高温で溶融して均一な溶湯とし、これを急冷して得ることができる。急冷速度は、材料にもよるが、例えば約１０６℃／ｓｅｃであり、結晶化する前に、アモルファス構造を得ることができれば、その急冷速度は特に限定されない。本実施形態では、後縦する金属箔は、回転する冷却ロールに金属原料の溶湯を吹きつけることでアモルファス系軟磁性材料からなる金属箔帯を製造し、これを、所望の形状に打ち抜き成形等により成形することにより得ることができる。このように、溶湯を急冷することにより、材料が結晶化する前に、アモルファス構造の軟磁性材料を得ることができる。金属箔の厚みは、たとえば、０．０５ｍｍ以下であることが好ましく、例えば０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、後述する図面では、金属箔は、矩形状の金属箔、またはモータのロータコアの形状に応じた扇形の金属箔であるが、これらの金属箔の形状に限定されるものではない。
【００２３】
本実施形態では、このようにして準備されたアモルファス系軟磁性材料からなる金属箔から、ナノ結晶系磁性材料からなる金属箔を製造する。以下に、本発明に係るいくつかの実施形態を説明する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１Ａに示すように、本実施形態では、上述したように、アモルファス系軟磁性材料からなる金属箔１１を複数枚準備する。本実施形態では、金属箔１１は、上述したように、アモルファス系軟磁性材料からなる金属箔帯から打ち抜き成形したものであり、これらは同じ形状である。なお、本実施形態では、矩形状の金属箔を例示しているが、金属箔の用途の応じた形状とすればよく、この形状に限定されない。
【００２５】
次に、準備した金属箔１１を複数枚重ね合わせて、積層体１０を作製する。積層体１０は、各金属箔１１が移動可能なように積層されたものであり、金属箔１１同士は拘束されておらず、引き離し可能である。金属箔１１を積層する枚数は、図１Ｂに示す状態で、積層方向において複数の金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃが形成されるように、複数の金属箔１１、１１、…が配列されるものであれば、特に限定されるものではない。
【００２６】
図１Ｂに示すように、このような状態の積層体１０を構成する複数の金属箔１１を、引き離し部材２０で引き離す。本発明でいうところの引き離し部材は、磁石を含むものであり、本実施形態では、引き離し部材２０は、磁石２１そのものである。なお、積層体１０に対向する部分において、磁石２１の磁気により各金属箔１１を磁化することができるのであれば、たとえば、磁石２１の表面に炭素鋼などの鉄系の軟磁性材料からなる部材がさらに設けられていてもよい。実施形態では、磁石２１は永久磁石であり、磁石２１には、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石等の希土類磁石が用いられる。これ以外にフェライト磁石、アルニコ磁石等を用いてもよい。磁石２１は、鉄心とコイルで構成される電磁石であってもよい。
【００２７】
図１Ｂに示すように、本実施形態では、積層体１０に対して、積層体１０の積層方向に沿った積層体１０の両側に一対の引き離し部材２０、２０（一対の磁石２１、２１）を配置する。具体的には、積層体１０の両側から磁石２１を近づける。これにより、積層体１０を構成する金属箔１１を磁石２１で磁化させることにより、隣接する金属箔１１、１１同士を積層方向に引き離し、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃを形成する。隙間Ｃは、１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、たとえば、磁石２１の磁力等により決定することができる。
【００２８】
このように、磁石２１により磁化した複数の金属箔１１、１１同士が、相互に反発し、磁石２１間において、複数の金属箔１１、１１、…同士に間隔をあけた状態で、これらを簡単に配列させることができる。本実施形態では、各金属箔１１は、各引き離し部材２０に接触しているが、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃを形成することができるのであれば、各金属箔１１は、各引き離し部材２０に接触していなくてもよく、後述する他の実施形態でも同様である。
【００２９】
なお、図１Ａおよび図１Ｂでは、一対の磁石２１のうち一方の磁石２１の積層体１０に対向する側の極は、Ｎ極であり、その他方の磁石２１の積層体１０に対向する側の極は、Ｓ極である。しかしながら、磁石２１により複数の金属箔１１を磁化させることができるのであれば、その磁石２１の極に拘わらず、磁化（帯磁）された金属箔１１、１１同士は、互いに反発し合う。したがって、一対の磁石２１のうち一方の磁石２１の積層体１０に対向する側の極と、その他方の磁石２１の積層体１０に対向する側の極とが、同じ極となるように、積層体１０に対して、磁石２１、２１が配置されてもよい。
【００３０】
次に、図１Ｂに示す状態、すなわち、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃを形成した状態で、複数の金属箔１１、１１、…を加熱する（熱処理する）ことにより、各金属箔１１のアモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化する。
【００３１】
このように金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃを形成した状態で、アモルファス系軟磁性材料が結晶化するように複数の金属箔１１、１１、…を加熱すると、各金属箔１１に熱が入熱される。この結晶化の際には、各金属箔１１は自己発熱するが、発熱した熱は、金属箔１１、１１同士の隙間Ｃから放熱されるので、金属箔１１が過度に昇温されることを抑えることができる。このような結果、各金属箔１１を均一に加熱することができ、均一な結晶のナノ結晶系磁性材料からなる金属箔１１を得ることができる。
【００３２】
各金属箔１１の熱処理の条件は、その材料を結晶化できる条件であれば、特に制限されるものではなく、金属原料の組成や発現させたい磁気特性などを考慮して適宜選択される。したがって、熱処理の温度は、特に限定するものではないが、例えば、金属箔の軟磁性材料の結晶化温度よりも高い温度である。これにより、アモルファス系軟磁性材料の熱処理により、アモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系軟磁性材料に変化させる（結晶化する）ことができる。熱処理は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【００３３】
結晶化温度は、結晶化が生じる温度である。結晶化の際には発熱反応が起きるため、結晶化温度は、結晶化に伴って発熱する温度を測定することで決定することができる。例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用い、所定の加熱速度（例えば０．６７Ｋｓ−１）の条件下で結晶化温度を測定することができる。アモルファス系軟磁性材料の結晶化温度は、材質によって異なるが、例えば、３００〜５００℃である。また、同様に、ナノ結晶系軟磁性材料の結晶化温度も、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定することができる。ナノ結晶系軟磁性材料では、既に結晶が生じているが、結晶化温度以上に加熱することによりさらなる結晶化が生じる。ナノ結晶系軟磁性材料の結晶化温度は、材質によって異なるが、例えば、３００〜５００℃である。
【００３４】
この工程における、加熱温度は、アモルファス系軟磁性材料からナノ結晶系軟磁性材料への結晶化温度以上であれば特に制限されるものではないが、例えば、３５０℃以上であり、好ましくは４００℃以上である。加熱温度を４００℃以上とすることにより、効率的に結晶化を進めることができる。また、加熱温度は、例えば、６００℃以下であり、好ましくは５２０℃以下である。加熱温度を５２０℃以下とすることにより、過度の結晶化を防ぎ易くなり、副生成物（例えば、Ｆｅ２Ｂなど）の発生を抑制することができる。
【００３５】
結晶化する工程における加熱時間は、特に制限されるものではないが、好ましくは１秒以上１０分以下であり、より好ましくは１秒以上５分以下である。
【００３６】
このような各金属箔の加熱としては、たとえば、昇温された加熱炉内の雰囲気による金属箔の加熱、赤外線ヒータによる金属箔の加熱、電磁誘導コイルによる金属箔の加熱、加熱された熱風による金属箔の加熱など、金属箔を均一に加熱することができるのでれば、特に限定されるものではない。
【００３７】
しかしながら、上述した加熱の中でも、加熱された気体（熱風）により、金属箔１１を加熱することが好ましい。具体的には、本実施形態では、図１Ｂに示すように、金属箔１１、１１同士の間に形成された隙間Ｃに、加熱された気体を流すことにより、各金属箔１１を加熱する。
【００３８】
これにより、隙間Ｃを流れる気体により、安定した温度の気体が各金属箔１１の表面を流れるため、各金属箔１１が均一に加熱される。これに加えて、結晶化の際に、金属箔１１が自己発熱することで、金属箔１１の表面温度が局所的に加熱温度以上に上昇したとしても、この表面を流れる気体の温度は、金属箔１１の自己発熱時の表面温度よりも低いので、自己発熱による熱を、金属箔１１の表面を通過する気体に放熱することができる。これにより、金属箔１１の表面温度をより均一に保つことができる。
【００３９】
第１実施形態では、図１Ａに示すように、金属箔１１の自重により、これらが積み重なって積層体１０を形成していたが、たとえば、図２の左上図に示すように、複数の金属箔１１同士が相互に非拘束の状態（移動自在な状態）で積層されていれば、たとえば、積層体１０を積層方向の両側から保持してもよい。図２の左上図では、積層体１０の積層方向の両側をたとえば作業者が保持している。
【００４０】
ここで、図２の右上図に示すように、積層体１０の一方側から、積層体１０を引き離し部材２０（磁石２１）に近づけると、積層体１０を構成する金属箔１１は磁化される（帯磁する）。引き離し部材２０（磁石２１）に対向する金属箔１１同士の縁部は拘束されていないので、これらの縁部が相互に反発し、引き離される。
【００４１】
次に、図２の左下図に示すように、積層体１０の他方側から、さらに引き離し部材２０（磁石２１）を積層体１０に近づけると、同様に、引き離し部材２０（磁石２１）に対向する金属箔１１同士の他方側の縁部は拘束されていないので、これらの縁部が相互に反発し、引き離される。
【００４２】
最後に、図２の右下図に示すように、積層体１０の積層方向の両側を保持する手を積層体１０から放すと、積層体１０を構成する複数の金属箔１１同士が積層方向に沿って完全に引き離され、各金属箔１１同士の間に隙間Ｃが形成される。
【００４３】
このように、図１Ａ〜図２に示すように、複数の金属箔１１、１１、…を積層した積層体１０の両側に引き離し部材２０（磁石２１）が配置されていれば、各金属箔１１は、磁石２１により磁化されて、引き離すことができる。したがって、積層体１０の両側から一対の引き離し部材２０（磁石２１）を相対的に近づけなくても、積層体１０の状態を保持した状態で、一対の磁石２１、２１の間に配置し、この保持を解除すれば、複数の金属箔１１、１１、…を引き離すことができる。以下の第２実施形態では、このような観点の離間装置３０を用いて、金属箔１１を製造する。
【００４４】
〔第２実施形態〕
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施形態では、離間装置３０を用いて金属箔１１を製造する。離間装置３０は、第１実施形態と同様に、一対の引き離し部材２０、２０を有している。本実施形態でも、引き離し部材２０は、磁石２１からなり、引き離し部材２０、２０は、その両側において、連結部材３２、３２により固定されている。本実施形態では、連結部材３２、３２の材料は、特に限定されないが、たとえばステンレス鋼、アルミニウムなどの非磁性材料からなることが好ましい。
【００４５】
各連結部材３２には、対向するもう一方の連結部材３２が配置された方向に沿って往復動するロッド３３が挿通されている。本実施形態では、ロッド３３は、ロッド３３を往復動する駆動源に接続されている。このような駆動源としては、たとえば、ピストンとシリンダからなる油圧式または空圧式のアクチュエータ、モータなどを備えた電動式のアクチュエータなどにより接続されており、ロッド３３が直線的に往復することができるものであれば、ロッド３３の駆動源は特に限定されるものではない。
【００４６】
各ロッド３３の先端には、保持プレート３１が取り付けられている。保持プレート３１は、複数の金属箔１１、１１、…を積層体１０の状態に保持するものである。保持プレート３１は、一対の引き離し部材２０、２０の間の空間内に配置され、この空間内をロッド３３とともに移動する。
【００４７】
各ロッド３３の移動により、一対の保持プレート３１、３１同士が最も接近した状態では、保持プレート３１、３１の対向する表面間の距離は、積層体１０の積層方向Ｆの厚さと同じまたはその厚さよりもわずかに大きい。これにより、保持プレート３１、３１間に、積層体１０を簡単に挿入することができ、さらには、結晶化を行った後、積層体１０を簡単に離間装置３０から取り出すことができる。
【００４８】
このような離間装置３０を用いて、ナノ結晶系磁性材料からなる金属箔１１を製造する。なお、第２実施形態では、離間装置３０を用いた、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃを形成する工程が相違するので、この点のみを説明し、他の同じ工程については、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
まず、図３Ａに示すように、本実施形態では、金属箔を積層した積層体１０を準備し、積層体１０の積層方向の両側から一対の保持プレート３１、３１で挟み込む。積層体１０は、引き離し部材２０、２０の間に形成された空間内において、積層方向Ｆに沿って、移動自在な形状および大きさである。なお、積層体１０を構成する複数の金属箔１１、１１は、相互に拘束されておらず、引き離し自在な状態で、重なり合っている。
【００５０】
次に、各ロッド３３を移動させて、各保持プレート３１、３１を積層体１０から離れる方向に移動させる。本実施形態でも、この一連の作業により、積層体１０の積層方向Ｆに沿った積層体１０の両側に、引き離し部材２０（磁石２１）を配置し、積層体１０を構成する複数の金属箔１１、１１、…を磁石２１で磁化させることなる。したがって、図３Ｂに示すように、ロッド３３の移動後には、隣接する金属箔１１、１１同士を積層方向Ｆに引き離し、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃが形成される。
【００５１】
その後、図３Ｂに示す状態で、離間装置３０に取付けられた状態の複数の金属箔１１、１１、…を、第１実施形態と同様に加熱し、各金属箔１１のアモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系磁性材料に結晶化する。結晶化後には、再度、一対の保持プレート３１、３１を移動させて、保持プレート３１、３１で複数の金属箔１１、１１…を挟み込み、積層体１０とした後に、積層体１０の状態で離間装置３０から取り出す。
【００５２】
〔第３実施形態〕
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施形態では、離間装置３０を用いてナノ結晶系磁性材料からなる金属箔１１を製造する。本実施形態が、第２実施形態の離間装置３０と相違する点は、離間装置３０の引き離し部材２０の構造である。
【００５３】
具体的には、本実施形態では、図４Ａ、図４Ｂおよび図５に示すように、引き離し部材２０の積層体１０に対向する部分２２には、磁石２１の磁気により積層体１０の各金属箔１１を磁化させる第１部分２２Ａと、磁石２１の磁気を遮断する第２部分２２Ｂとが、積層体１０の積層方向Ｆに沿って交互に配置されている。具体的には、本実施形態では、第１部分２２Ａは、炭素鋼などの鉄系の磁性材料からなり、第２部分２２Ｂは、アルミニウム、樹脂などの非磁性材料からなる。
【００５４】
第１部分２２Ａと第２部分２２Ｂとは、図４Ｂに示すように、各第１部分２２Ａに対して１枚の金属箔１１が磁化されるような間隔で、積層方向Ｆに沿って交互に配置されていることが好ましい。
【００５５】
なお、本実施形態では、第１部分２２Ａは、磁石２１の磁気により積層体１０の各金属箔１１を磁化させることができればよく、この部分が、磁石２１の一部として構成されていてもよい。さらに、第１部分２２Ａを磁石にすることにより、磁石２１を省略してもよい。
【００５６】
このような引き離し部材２０を用いることにより、複数の金属箔１１、１１、…は、第１部分２２Ａにより磁化されるため、間隔をあけて配列される。また、第２部分２２Ｂは、磁石２１の磁気を遮断する部分であるので、第２部分２２Ｂには、金属箔１１は配置されない。
【００５７】
このような配列状態で、たとえば、搬送時に各金属箔１１に衝撃が作用したり、結晶化する工程においてたとえば熱風を各金属箔に吹き付けたりすると、図４Ｂに示すように、各金属箔１１の姿勢が変化することがある。
【００５８】
しかしながら、このような場合であっても、金属箔１１、１１同士の間には、磁石の磁気を遮断する第２部分２２Ｂが配置されているので、たとえ各金属箔１１の一部が第１部分２２Ａから外れようとしても、第１部分２２Ａの磁力により、図５Ｂの矢印の方向にその姿勢が修正される。これにより、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃを形成した状態を安定して保持することができる。
【００５９】
ここで、図５Ａでは、積層方向Ｆと直交する方向に、第１部分２２Ａと第２部分２２Ｂが交互に配置されていたが、たとえば、図６Ａに示すように、これらを積層方向に対して、一方向に傾斜させてもよく、図６Ｂに示すように、その一部を積層方向Ｆに対して一方向に傾斜させてもよい。
【００６０】
以下にモータの製造方法について、図７および図８Ａ〜図８Ｆを参照しながら、簡単に説明する。
【００６１】
まず、打ち抜き工程Ｓ１を行う。この工程では、図８Ａに示すように、上述した製造方法で製造された、アモルファス系軟磁性材料からなる金属箔帯１１Ａから、金属箔１１をプレス機５で打ち抜く。これにより、複数枚（例えば、４００枚）の金属箔１１を準備する。金属箔１１は、後述するモータのステータコアを構成する環状の合金薄帯が周方向で１／３に分割された扇形の形状である。ステータコアのティースに相当する部分は、扇形の内側であり、バックヨークに相当する部分は、扇形の外側（外周側）であり、図８Ａではこれらの詳細な形状は省略している。
【００６２】
次に、積層工程Ｓ２を行う。この工程では、複数枚の金属箔１１を積層し積層体１０を作製する。この積層体１０は、金属箔１１、１１同士を拘束しない状態で重ね合わせたものである。
【００６３】
次に、隙間形成工程Ｓ３を行う。この工程では、積層体１０の両側に一対の引き離し部材２０、２０を配置する。具体的には、図３Ａに示す装置を用いる。これにより、各金属箔１１は磁化される。隣接する金属箔１１、１１同士は、磁化された金属箔１１、１１の相互の磁力により反発する。この結果、積層体１０の積層方向に、金属箔１１、１１同士が引き離され、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃが形成される。
【００６４】
次に、結晶化工程Ｓ４を行う。この工程では、図８Ｄに示すように、離間された複数の金属箔１１、１１、…を、加熱装置５０内に配置し、金属箔１１を加熱する。加熱装置５０内は、大気または不活性ガスが充填されており、このガス雰囲気下で、金属箔１１をたとえば４４０℃で６０秒間加熱し、金属箔１１のアモルファス系軟磁性材料をナノ結晶系軟磁性材料に結晶化させる。本実施形態では、金属箔１１、１１同士の間に、加熱されたガス(熱風）を流し込む。本実施形態では、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃが形成されているため、各金属箔１１は均一に加熱される。これに加えて、各金属箔１１が結晶化する際に、自己発熱するが、金属箔１１、１１同士の間に隙間Ｃが形成されているため、自己発熱した熱を隙間Ｃから放熱することができる。
【００６５】
次に、固定工程Ｓ５を行う。この工程では、離間した金属箔１１、１１を加熱装置５０から取り出し、所定の圧力で互いに密着させて、積層体１０Ａを成形する。この際、各金属箔１１同士を接着剤などの樹脂等により拘束してもよい。さらに、図８Ｅに示すように、積層体１０Ａをステータコアの状態に積み重ね、積層体１０Ａを固定することにより、ステータコア６０Ａを作製する。
【００６６】
最後に、組み付け工程Ｓ６を行う。この工程では、ステータコアのティース（図示せず）にコイル（図示せず）を配置してステータ６０とし、ステータ６０と、ロータ７０とをケース（図示）に配置することで、モータ１００が製造される。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００６８】
本実施形態では、ナノ結晶系軟磁性材料からなる金属箔を積層することにより、モータのステータコアを作製したが、金属箔を積層することにより、モータのロータコアを作製してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０：積層体、１１：金属箔、２０：引き離し部材（磁石）、２１：磁石、２２：積層体１０に対向する部分、２２Ａ：第１部分、２２Ｂ：第２部分
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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