(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に加熱加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板を積層して鉄芯を製造する際に、打抜き加工後に、局部加熱手段により打ち抜かれた単位鉄芯を加熱し、加圧して鉄芯を一体化させる方法において、所定枚数毎に単位鉄芯表面に不揮発性液体を滴下して単位鉄芯の接着能を相殺することにより、連続的に打抜き積層鉄芯を固着することを特徴とする積層鉄芯の製造方法。
【請求項２】
供給部材を所定の形状に打抜く打抜き部と、打抜いた単位鉄芯を積層する積層部を具備し、積層鉄芯を加熱する局部加熱装置と積層鉄芯を加圧する打抜き金型兼用加圧パンチを具備し、所定枚数毎に単位鉄芯表面に不揮発性液体を滴下して単位鉄芯の接着能を相殺する分離装置を備えたことを特徴とする積層鉄芯の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーターやトランスなどの鉄芯製造方法と、その方法に適した製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無方向性電磁鋼板を用いてモーターやトランス等の積層鉄芯を製造する場合には、一般的に電磁鋼板を剪断加工あるいは打抜きにより単位鉄芯とした後積層し、さらにボルト締め、カシメ、溶接あるいは接着等により固着するものである。
積層鉄芯は固着後、巻線コイルの組込み工程などの処理が施され、最終的にトランスが組み立てられる。積層鉄芯の固着が弱く、単位鉄芯に解けたりするとコイルの巻線作業の能率が落ちたりすることから、積層鉄芯は強く固着する必要がある。
【０００３】
ところで、ボルト締めにより固着する場合には、ボルトを通す貫通孔を積層鉄芯に設けることが必要であり、積層鉄芯に貫通孔を設けた場合には積層鉄芯の磁気特性が劣化することがあり、同様に溶接により積層鉄芯を固着する場合には、溶接部に熱的歪みが入ることにより積層鉄芯の磁気特性が劣化することがある。
また接着剤により固着する場合には、鋼板と鋼板の間に毛細管現象を利用して液体接着剤を流し込み、しかる後固着するのであるが、接着剤を均一に流し込むのが困難であったり、さらに鉄芯の積層端面に残存した接着剤の処理が難しいといった問題がある。
【０００４】
さらに、ボルト締めや溶接、接着剤といった方法では鋼板を打抜き工程にて単位鉄芯に打抜いた後、積層面を揃えて固着するため、組立て工程が増加してコスト高になるといった問題がある。
【０００５】
そこで、現在では打抜きと同時に積層鉄芯の固着が可能であるカシメによる固着が一般的である。カシメによる方法は打抜き金型内で固着することが可能で、非常に高い製造効率を有しているのが特徴である。しかし、カシメでは強固な固着が難しく、トランスの組立て中に積層鉄芯がずれたり、カシメにより磁気特性が劣化することがあった。
【０００６】
鋼板の表面に接着能を持たせた接着被膜を打抜き、積層し、加熱加圧により積層鉄芯を固着した場合には、溶接などに見られる磁気特性の劣化も無く、また鋼板同士の接合力も大きいため、強固に固着した鉄芯が得られるものである。
【０００７】
しかし、従来接着被膜を有する電磁鋼板を用いて積層鉄芯を固着する場合には、加熱加圧するため加熱炉中で加圧する必要があったことから、固着作業に長時間を要し、作業性が劣るという問題点があったため、短時間で積層鉄芯を得られる方法について各種検討が行われており、特開平１１−１４７１４１号公報には、打抜かれた単位鉄芯を金型下方の単位鉄芯積層部に積層し、積層された単位鉄芯を加熱すると共に、雄型金型を用いて加圧する技術が開示されている。
この技術により、接着被膜を施した鋼板を積層固着する工程が飛躍的に向上している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１４７１４１号公報に開示されている技術では、従来の固着方法と比較して飛躍的な効率の向上が見られるものの、鉄芯毎に間欠的に操業する必要が有り、現状のカシメによる鉄芯固着効率には至っていないという問題点が有った。
本発明はこのような問題点を解消するものであって、このような接着被膜を有する電磁鋼板を用いて鉄芯を製造する際に、カシメによる鉄芯固着効率とほぼ同等の効率を有する方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の手段は、以下の通りである。
（１）表面に加熱加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板を積層して鉄芯を製造する際に、打抜き加工後に局部加熱手段により打ち抜かれた単位鉄芯を加熱し、加圧して鉄芯を一体化させる方法において、所定枚数毎に単位鉄芯表面に不揮発性液体を滴下して単位鉄芯の接着能を相殺することにより、連続的に打抜き積層鉄芯を固着することを特徴とする積層鉄芯の製造方法。
【００１０】
（２）供給部材を所定の形状に打抜く打抜き部と、打抜いた単位鉄芯を積層する積層部を具備し、積層鉄芯を加熱する局部加熱装置と積層鉄芯を加圧する打抜き金型兼用加圧パンチを具備し、所定枚数毎に単位鉄芯表面に不揮発性液体を滴下して単位鉄芯の接着能を相殺する分離装置を備えたことを特徴とする積層鉄芯の製造装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する具体的形態について説明する。
本発明では、鉄芯に供する電磁鋼板の表面には加熱および加圧により接着能を発揮する絶縁被膜、いわゆる接着被膜を有する必要がある。接着被膜は必ずしも鋼板両面に全面に施されている必要は無く、部分的でも良い。また、積層鉄芯に供する電磁鋼板は無方向性電磁鋼板でも方向性電磁鋼板でもよく、一般的な鋼板を電磁鋼板として使用してもかまわない。
【００１２】
本発明で使用される接着被膜としては、特に限定するものではないが、有機樹脂を主成分とし、１５０℃から３００℃の範囲に加熱し、加圧することにより接着能を発現するものが好適である。より具体的には、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂を変成あるいは混合したものが良い。
【００１３】
本発明では、単位鉄芯の加工には打抜き金型により単位鉄芯を打抜く装置を用いる必要があり、打抜き金型にて打抜いた後、積層部に連続的に積層した積層鉄芯を加熱し加圧して固着させる際に、所定枚数毎に単位鉄芯の接着能を相殺することにより、カシメ法に匹敵する製造効率で積層鉄芯を固着させるものである。
【００１４】
上記加熱手段としては、通電加熱、誘導加熱、誘電加熱、電磁波照射、直接接触加熱などが使用でき、特に限定するものでは無いが、電熱ヒーターによる直接接触加熱が構造が簡易で好適である。
本発明では上記加熱装置を鉄芯積層部に設置することにより、打抜き後の単位鉄芯を速やかに接着能が発揮される温度域まで加熱することが可能である。
【００１５】
次に、鉄芯を固着するために加圧する方法として、本発明では加圧パンチを用いるが、加圧パンチは打抜き金型の雄型を兼用して用いることが可能である。この場合には、所定の打抜き枚数に達した時に通常の打抜きストロークよりも雄型のストロークを大きくすることにより、大きな圧力を積層鉄芯にかけることが可能であり、より固着強度を高めることができる。また、固着された積層鉄芯を更に強固なものとするため、本工程を経た後にもう一度加圧加熱してもよい。
【００１６】
次に本発明では積層鉄芯を連続的に製造するために、単位鉄芯を所定枚数積層した後、次の積層鉄芯との間に位置する単位鉄芯の接着被膜の接着能を相殺する。これにより、積層鉄芯を連続的に加熱加圧することで鉄芯の製造効率を大幅に向上させることが可能となる。鉄芯間の接着被膜の接着能を相殺しないと鉄芯同士が固着し、所定の積み高さが得られない問題が有る。
【００１７】
本発明では、接着能を相殺する方法として鋼板表面に凸部を付けると効果的である。表面に凸部が存在すると接着被膜同士が密着せず、したがって接着被膜同士が接着することが無いため、積層鉄芯の分離が可能である。
【００１８】
鋼板表面に凸部をつける方法としては、例えば所定枚数毎に半打ち抜き金型を使用することにより、凸部を形成する方法がある。鋼板表面につける凸部の配置、個数、大きさ、形状、高さについては特に限定するものではないが、加圧パンチにより加圧力が付与されるため、鉄芯形状に合わせてバランス良く配置し、加圧パンチの加圧力を保持できる個数、大きさにする必要が有る。
【００１９】
凸部の形状についても特に限定するものではないが、金型寿命などを考慮すると円形や方形状が好適である。凸部の高さは接着被膜の膜厚よりも大きければ問題無いが、好適には５０μｍ〜３００μｍの範囲にするのが一般的である。なお、積層鉄芯の使用目的によっては板厚以上の凸部を付けることも可能である。
なお、凸部を後工程にて取り除きたい場合には、凸部として小粒子などを用いると好適である。具体的には所定枚数毎に、例えばシリコンゴムの小粒子を付着させて形成した凸部であれば、固着後に容易に取り除くことが可能である。
【００２０】
また、接着能を相殺する方法としては、所定枚数毎の接着能を相殺したい面に不揮発性液体を滴下することが有効である。一般的には接着被膜の固着に必要な温度は１５０℃〜２５０℃の間であるが、この温度域において液体として機能するものであれば、接着能を相殺することが可能である。具体的には、シリコングリス、高沸点有機溶剤、耐熱油などを鋼板表面に滴下することにより、接着能の相殺が可能である。また液体の粘性が高い場合には、滴下ではなく接着被膜表面に付着させることも可能である。
【００２１】
なお、接着能を相殺する機能を付与する装置の配置場所については、特に限定するものではないが、金型内部に独立して設けても良いし、所定の形状に打抜く打抜き金型や加圧パンチと兼用しても良い。特に、鋼鈑表面に半打抜き金型により凸部を形成する場合には、打抜き金型や加圧パンチと兼用させることにより、金型の保守が簡略化でき好適である。
【００２２】
本発明では、打抜き金型と加熱装置の間には断熱部材を設置できる。一般的には接着被膜の固着に必要な温度は１５０℃〜２５０℃の間であるが、打抜き金型には非常に高い精度が要求されるため、金型が膨張しないように加熱部分とは断熱部材または空隙にて熱が伝わらないようにする必要がある。ここで使用する断熱部材はセラミックスなど耐熱性が高いものが望ましいが、特に限定するものではない。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
図１はトランスコアの単位鉄芯形状に電磁鋼板１を打抜き、積層し、接着している状態の断面図を示す。図において、１は電磁鋼板（供給部材）、２は供給部材１を単位鉄芯に打抜く打抜き金型の雄型兼用加圧パンチ、３は単位鉄芯所定枚数分毎に供給部材表面にグリスを滴下するグリス供給型、４は金型台、５は加熱装置６を保持して所定の位置に設置する保持台、６は加熱装置、７は積層鉄芯受け台、８は積層鉄芯で、所定枚数毎に滴下されたグリスが単位鉄芯間２９にあるので、加熱加圧されてもグリスのある単位鉄芯間が接着されないようになっている。９はグリス供給型３に対向して設けられる当て台、１０は打ち抜き金型の雄型２に対向する雌型、１１はグリス供給パイプ、１２はグリス供給タンクであり、グリス供給機構が３、１１、１２で構成される。２３は所定枚数に固着された積層鉄芯を示す。
【００２４】
打抜き金型の雄型兼用加圧パンチ２によって打ち抜かれ、打抜き金型の雌型１０の内部に穿たれた空孔部に落ち込んだ単位鉄芯は、受け台７の上に積層されている積層鉄芯８に上方から積み重なり、加熱装置の支持台５によって保持されている加熱装置６に接触するところまで下降すると加熱装置６により加熱され、接着被膜が接着能を発揮する温度２００℃まで昇温される。積層鉄芯８は打ち抜き金型の雄型兼用加圧パンチ２によって加圧されると共に、単位鉄芯が供給されるたびに下方に移動するため、加熱加圧により固着した積層鉄芯も次々と下方に移動している。
【００２５】
電磁鋼板が積層鉄芯に所定枚数打ち抜かれる部分が、グリス供給型３直下に位置した時、グリス供給型３が下降して鋼板表面にシリコングリスを滴下する。シリコングリスは供給パイプ１１を通して供給タンク１２から補給されている。シリコングリスを滴下する供給型３は、当て台９によりグリスを一定量滴下できるように保持されている。シリコングリスが滴下された部分が単位鉄芯に打抜かれ、積層鉄芯８の上部に積層されると、下側の積層鉄芯とは接着するが、上側の積層鉄芯とはシリコングリスにより接着能が相殺されているため接着しない。
所定枚数積層され固着した積層鉄芯は、受け台７に到達する。積層鉄芯が下方に移動するにつれて受け台７は徐々に下降し、ちょうど積層鉄芯１台分だけ下降したとき、固着された積層鉄芯２３が払い出される。
【００２６】
［実施例２］
本発明の別の実施例を図２により説明する。
図２は、モーターコアの単位鉄芯形状に接着被膜を有する電磁鋼板１３を打抜き積層したのち昇温し、加圧して接着している状態の断面図を示す。
図において、１３は電磁鋼板、１４はガイド穴打ち抜き金型の雄型、１５は内周打ち抜き金型雄型、１６は所定枚数毎に鋼板表面に凸部を形成する半打ち用金型の雄型、１７は外周打抜き雄型兼用加圧パンチ、１８は積層鉄芯で、所定枚数毎に付与された凸部が単位鉄芯間２９にあるので、加熱加圧されても凸部のある単位鉄芯間が接着されないようになっている。１９は加熱装置、２０は外周打ち抜き金型雌型、２１は断熱部材、２２は側面より圧力をかけることにより積層鉄芯１８を保持している積層鉄芯受け台、２３は所定枚数に固着された積層鉄芯を示している。２４は加圧パンチの加圧力を調整するスプリング、２５は金型受け台、２６は半打抜き用金型の雄型に対向する雌型で１６と２６で所定枚数毎に鋼板表面に凸部を形成する。２７は内周打ち抜き金型雌型、２８はガイド穴打ち抜き金型雌型である。
【００２７】
コイル状に巻き取られた状態の電磁鋼板１３は、供給部材として送り装置により本発明装置内に連続的に送り込まれる。ガイド穴打ち抜き金型１４と２８によりガイドピンにより精度良く送られた供給部材１３は、内周打ち抜き金型１５と２７により内周側を打抜かれた状態で、外周打抜き金型の雄型兼用加圧パンチ１７の直下まで搬送される。
【００２８】
外周打ち抜き金型１７と２０により打ち抜かれた単位鉄芯は、外周打ち抜き金型雌型にうがたれた空孔内に押し込まれる。押し込まれた単位鉄芯は側圧により、積層鉄芯１８を保持する積層鉄芯受け台２２の上方に次々と積み重なり、積層鉄芯の一部を形成する。積層された鉄芯は、加熱装置１９によって接着能が発揮される温度２００℃まで昇温される。
【００２９】
所定枚数打ち抜かれた時点で、半打ち金型１６と２６により鋼板表面に凸部が形成される。この時、凸部の裏面は凹部が形成されている。凸部を含む部材部分が外周打ち抜き金型雄型１７の直下に位置した時、凸部を持つ単位鉄芯として積層される。凸部側では接着被膜同士が解離しているため、積層鉄芯が接着することはないが、凹部では接着被膜表面の大部分が密着するため接着される。積層鉄芯１８は次々と単位鉄芯が上方から供給されるため、受け台２２から押し出されて金型内より固着された積層鉄芯２３が排出される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、積層鉄芯の打抜きラインにて連続的に鉄芯を固着することが可能であり、非常に効率よく積層鉄芯を分離でき、短時間に接着被膜を有する電磁鋼板を接着でき、鉄芯の固着工程の作業性が大幅に向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法における実施例であって、接着被膜を有する電磁鋼板を単位鉄芯に打抜き、所定枚数毎にシリコングリスを付着させた後、積層し加熱した後加圧する際の積層加熱状態を示す説明図。
【図２】本発明方法における他の実施例であって、接着被膜を有する電磁鋼板を単位鉄芯に打抜き、所定枚数毎に鋼板表面に凸部を形成した後、積層し加熱した状態を示す説明図。
【符号の説明】
１、１３：フープ状の電磁鋼板
２：打抜き金型の雄型兼用加圧プレス
３：所定枚数毎に鋼板表面に圧着するグリス供給型
４：受け台
５：加熱装置を保持する支持台
６、１９：加熱装置
７：加圧プレス受け台
８、１８：積層鉄芯
９：グリス供給型の当て台
１０：打ち抜き金型の雌型
１１：グリス供給パイプ
１２：グリス供給タンク
１４：ガイド穴打ち抜き金型の雄型
１５：内周打ち抜き金型の雄型
１６：所定枚数毎に鋼板表面に凸部を形成する半打ち金型の雄型
１７：外周打ち抜き金型兼用加圧パンチ
２０：外周打ち抜き金型雌型
２１：断熱部材
２２：積層鉄芯受け台
２３：所定枚数毎に固着され、分離した積層鉄芯
２４：加圧パンチ用スプリング
２５：金型台
２６：凸部形成用半打ち金型の雌型
２７：内周打ち抜き金型の雌型
２８：ガイド穴打ち抜き金型の雌型
２９：積層鉄芯の分離部分
【図１】
0004030701.tif 000002
【図２】
0004030701.tif 000003