JP7680703B2 - 積層コアの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層コアの製造装置および製造方法に関する。

従来、回転電機等のコアとして、複数の電磁鋼板を積層した構成を有する積層コアが利用されている。積層コアの製造方法の一つとして、接着剤が塗布された鋼帯から所定の形状のコアシートを打ち抜き、得られた複数のコアシートを互いに接着することによって積層コアを製造する方法が知られている。

例えば、特許文献１に開示された積層鉄心の製造方法では、外形打抜きパンチによって帯状鋼板から打ち抜かれた鉄心薄板が外形打抜きダイに押し込まれる。外形打抜きダイ内に押し込まれた鉄心薄板は、先に打抜かれた鉄心薄板上に積層され、外形打抜きダイの下部のスクイズリング内へと順次押し込まれる。スクイズリング内に押し込まれた鉄心薄板は、スクイズリングの内周面に圧接しながら移動することで互いに密着する。このとき、加熱ヒータの加熱により各鉄心薄板間の接着剤が硬化し、所定枚数の鉄心薄板が互いに固定された積層鉄心が形成される。

特開２００９－２９７７５８号公報

特許文献１に開示された方法では、打ち抜きダイによる鉄心薄板の打ち抜きならびにスクイズリング内における複数の鉄心薄板の加圧および加熱を連続的に行うことができる。これにより、効率よく積層鉄心を製造することができる。

しかしながら、本発明者による研究の結果、上記のように複数の鉄心薄板の加圧および加熱を同時に行う場合には、得られた積層鉄心に圧縮残留応力が発生し、鉄損が増加する場合があることが分かった。

そこで、本発明は、鉄損の発生を抑制できる積層コアの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る製造装置は、
表面に接着剤層を有する鋼帯から複数のコアシートを打ち抜き、得られた複数のコアシートを互いに接着することによって積層コアを製造する装置であって、
パンチ、
前記パンチの下方に配置される打ち抜きダイ、
前記打ち抜きダイの下方に配置される第１保持部、
前記第１保持部の下方に配置され、かつ前記第１保持部とは別部材によって構成される第２保持部、および
前記第１保持部よりも下方において前記第２保持部の周囲に配置される加熱部、
を備え、
前記パンチおよび前記打ち抜きダイによって鋼帯から複数のコアシートを打ち抜き、
打ち抜いた前記複数のコアシートの外周部を前記第１保持部によって側方から加圧しつつ、前記複数のコアシートを前記パンチによって下方に加圧し、
前記パンチによって下方に加圧された前記複数のコアシートを、前記第２保持部内に保持しつつ前記加熱部によって加熱する、ことを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る製造方法は、
パンチ、前記パンチの下方に配置される打ち抜きダイ、前記打ち抜きダイの下方に配置される第１保持部、前記第１保持部の下方に配置され、かつ前記第１保持部とは別部材によって構成される第２保持部、および前記第１保持部よりも下方において前記第２保持部の周囲に配置される加熱部を備えた製造装置において、
前記パンチおよび前記打ち抜きダイによって表面に接着剤層を有する鋼帯から複数のコアシートを打ち抜き、
打ち抜いた前記複数のコアシートの外周部を前記第１保持部によって側方から加圧しつつ、前記複数のコアシートを前記パンチによって下方に加圧し、
前記パンチによって下方に加圧された前記複数のコアシートを、前記第２保持部内に保持しつつ前記加熱部によって加熱する、ことを特徴とする。

前記接着剤層は、熱硬化性の接着剤層であってもよい。

前記第１保持部と前記第２保持部とは、連結部を介して連結されていてもよい。

前記第１保持部の上下方向の長さは、５ｍｍ以上であってもよい。

前記パンチは、２．０ＭＰａ以下の加圧力で、前記複数のコアシートを加圧してもよい。

前記加熱部は、赤外線加熱装置を含んでもよい。

本発明によれば、積層コアの鉄損発生を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る積層コアの製造装置を示す概略断面図である。 図２は、鋼帯の表面近傍を示す拡大断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る積層コアの製造方法を説明するための図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る積層コアの製造方法を説明するための図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る積層コアの製造方法を説明するための図である。 図６は、製造装置の変形例を示す図である。 図７は、製造装置の他の変形例を示す図である。 図８は、製造装置のその他の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る積層コアの製造装置および製造方法について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る積層コアの製造装置を示す概略断面図である。製造装置１００は、所定方向に搬送される鋼帯１から複数のコアシート１ａを打ち抜き、得られた複数のコアシート１ａを互いに接着することによって積層コア２を製造する装置である。本実施形態では、積層コア２は、例えば、円筒形状を有し、回転電機においてステータコアとして用いられる。なお、積層コア２は、回転電機においてロータコアとして用いられる積層コアであってもよい。また、積層コア２が分割コアであってもよい。また、積層コア２が、回転電機以外の装置のコアであってもよい。

以下、鋼帯１について簡単に説明した後、製造装置１００について詳細な説明を行う。図２は、鋼帯１の表面近傍を示す拡大断面図である。

図２に示すように、鋼帯１は、母材鋼板１１ａと、接着剤層１１ｂとを備える。本実施形態では、母材鋼板１１ａとして無方向性電磁鋼板が用いられるが、母材鋼板１１ａとして方向性電磁鋼板が用いられてもよい。なお、本明細書において、電磁鋼板とは、絶縁被膜等を除く母材部分（母材鋼板）を意味する。接着剤層１１ｂは、母材鋼板１１ａの表面に形成されている。本実施形態では、接着剤層１１ｂは、母材鋼板１１ａの両面に形成されるが、接着剤層１１ｂは、母材鋼板１１ａの一方の表面のみに形成されてもよい。

母材鋼板１１ａの化学組成は、基本元素を含有し、必要に応じて任意元素を含有し、残部がＦｅおよび不純物である。本実施形態では、母材鋼板１１ａの化学組成は、例えば、基本元素として、質量％で、Ｓｉ：１．０～４．５％、Ａｌ：０．１～１．５％、およびＭｎ：０．２～４．０％を含有する。

接着剤層１１ｂは、母材鋼板１１ａの表面を全面にわたって覆うように形成されている。接着剤層１１ｂとしては、熱硬化性樹脂が用いられる。本実施形態では、接着剤層１１ｂは、接着能に加えて、絶縁性能を有している。本実施形態では、接着剤層１１ｂは、例えば、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含有する絶縁被膜である。

エポキシ樹脂としては、例えば、一分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂を用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、アクリル酸変性エポキシ樹脂（エポキシアクリレート）、リン含有エポキシ樹脂、ならびにこれらのハロゲン化物（臭素化エポキシ樹脂等）または水素添加物等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、芳香族ポリアミン、酸無水物、フェノール系硬化剤、ジシアンジアミド、三フッ化ホウ素－アミン錯体、有機酸ヒドラジッド等が挙げられる。芳香族ポリアミンとしては、例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。フェノール系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、トリアジン変性フェノールノボラック樹脂、フェノールレゾール樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂硬化剤としては、フェノール系硬化剤が好ましく、フェノールレゾール樹脂がより好ましい。エポキシ樹脂硬化剤としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

なお、詳細な説明は省略するが、母材鋼板１１ａと接着剤層１１ｂとの間に、さらに別の絶縁被膜が形成されていてもよい。絶縁被膜を構成する物質としては、例えば、（１）無機化合物、（２）有機樹脂、（３）無機化合物と有機樹脂との混合物、等が適用できる。無機化合物としては、例えば、（１）重クロム酸塩とホウ酸の複合物、（２）リン酸塩とコロイダルシリカの複合物、（３）リン酸塩、（４）Ｚｒ化合物、（５）Ｔｉ化合物等が挙げられる。有機樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。

（製造装置の構成）
次に、製造装置１００について詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る製造装置１００は、ベース部１０と、パンチ１２と、打ち抜きダイ１４と、第１保持部１６と、第２保持部１８と、加熱部２０とを備えている。なお、図示は省略するが、製造装置１００では、鋼帯１の搬送方向においてパンチ１２および打ち抜きダイ１４の上流側においても、他のパンチおよびダイによって、鋼帯１に所定の打ち抜き加工（スロットの形成等）が行われる。

パンチ１２は、上下方向に進退可能に、ベース部１０の上方に配置されている。打ち抜きダイ１４は、パンチ１２の下方に配置されている。打ち抜きダイ１４は、積層コア２の外形に対応した筒形状を有している。本実施形態では、打ち抜きダイ１４の上端側の開口縁１４ａが切断刃として機能する。本実施形態では、開口縁１４ａは、円形状を有している。本実施形態では、所定方向に搬送される鋼帯１に対して、パンチ１２および打ち抜きダイ１４によって外形抜き加工が繰り返し行われ、鋼帯１から複数のコアシート１ａが打ち抜かれる。

図１には、打ち抜きダイ１４の開口縁１４ａの中心を通って上下方向に延びる仮想線Ａが一点鎖線で示されている。以下において、径方向とは、仮想線Ａに直交する方向を意味する。また、以下において周方向とは、上方から見て、開口縁１４ａの中心を中心とする仮想円の円周方向を意味する。

第１保持部１６は、打ち抜きダイ１４の下方に配置されている。本実施形態では、第１保持部１６は、図示しない取り付け部材を用いて、ベース部１０に固定されている。本実施形態では、第１保持部１６は、複数の保持部材１６ａと、複数の押圧装置１６ｂとを備えている。

複数の保持部材１６ａは、周方向に並ぶように配置されている。各保持部材１６ａは、径方向に移動可能に設けられている。各保持部材１６ａに対して、押圧装置１６ｂが設けられている。押圧装置１６ｂは、保持部材１６ａを径方向に移動させる装置である。本実施形態では、押圧装置１６ｂは、例えば油圧装置を含み、油圧によって押圧装置１６ｂを径方向に移動させる。

なお、第１保持部１６は、パンチ１２および打ち抜きダイ１４によって打ち抜かれた複数のコアシート１ａを側方（径方向外側）から加圧できるように構成されていればよい。したがって、例えば、複数の保持部材１６ａのうちのいずれかの保持部材１６ａが、径方向に移動しないように固定されていてもよい。この場合、その固定された保持部材１６ａに対しては、押圧装置１６ｂを接続しなくてよい。なお、第１保持部の構成は上述の例に限定されず、公知の種々のスクイズリングの構成を利用して第１保持部を構成することができる。

第２保持部１８は、第１保持部１６の下方に配置されている。第２保持部１８は、第１保持部１６とは別部材によって構成されている。本実施形態では、第２保持部１８は、第１保持部１６と同軸上に設けられている。本実施形態では、第２保持部１８は、径方向に移動可能に設けられた複数の保持部材１８ａを有している。図示は省略するが、各保持部材１８ａに対して、付勢装置が設けられている。本実施形態では、付勢装置は、例えば、ばね等の弾性部材を含み、保持部材１８ａを径方向内側（仮想線Ａ側）に向かって付勢している。なお、第２保持部の構成は上述の例に限定されず、公知の種々のスクイズリングの構成を利用して第２保持部を構成することができる。

加熱部２０は、第１保持部１６よりも下方において、第２保持部１８の周囲に配置されている。本実施形態では、加熱部２０は、複数の加熱装置２０ａを含む。加熱装置２０ａとしては、例えば、赤外線加熱装置が用いられる。本実施形態では、各保持部材１８ａに対して、加熱装置２０ａが設けられている。なお、加熱部２０の構成は上述の例に限定されず、第２保持部１８（保持部材１８ａ）または第２保持部１８に保持されたコアシート１ａを加熱することができる種々の加熱装置を加熱部として用いることができる。例えば、加熱部として、第２保持部１８を囲むように設けられた高周波誘導加熱装置を用いてもよい。

（積層コアの製造方法）
次に、上述の製造装置１００を用いた積層コア２の製造方法について説明する。本実施形態では、図示しない送り出し機構（ローラ等）によって、図示しないコイル（フープ材）から鋼帯１を所定方向に送り出しつつ、パンチ１２および打ち抜きダイ１４（開口縁１４ａ）によって鋼帯１から複数のコアシート１ａが打ち抜かれる。

図３に示すように、打ち抜かれた複数のコアシート１ａは、打ち抜きダイ１４内に順次積層される。なお、鋼帯１から打ち抜かれたコアシート１ａの外周部は打ち抜きダイ１４の内周面に接触するが、本実施形態では、打ち抜きダイ１４からコアシート１ａに対して大きな圧力は加えられない。このため、パンチ１２および打ち抜きダイ１４（開口縁１４ａ）によって鋼帯１から打ち抜かれたコアシート１ａは、打ち抜きダイ１４の内周面に保持されることなく、打ち抜きダイ１４内を下方へ移動する。

図４に示すように、鋼帯１からさらにコアシート１ａが打ち抜かれることによって、複数のコアシート１ａが第１保持部１６内へ順次押し込まれる。本実施形態では、パンチ１２および打ち抜きダイ１４によって新たなコアシート１ａが打ち抜かれるごとに、打ち抜きダイ１４内から第１保持部１６内へ、コアシート１ａが１枚ずつ押し込まれる。

上述したように、第１保持部１６は、コアシート１ａを側方（径方向外側）から加圧できるように構成されている。本実施形態では、第１保持部１６内において、複数のコアシート１ａが側方から加圧された状態が維持される。このため、パンチ１２が複数のコアシート１ａを下方へ加圧することによって上下方向に隣り合うコアシート１ａ間に生じた圧力を第１保持部１６内において維持することができる。これにより、複数のコアシート１ａが上下方向に加圧され、第１保持部１６内において、上下方向に隣り合う母材鋼板１１ａが、接着剤層１１ｂを介して圧着される。本実施形態では、複数のコアシート１ａの自重によって上下方向に隣り合うコアシート１ａ間に生じる圧力よりも大きい圧力を、第１保持部１６内において上下方向に隣り合うコアシート１ａ間に生じさせ、かつ維持することができる。なお、第１保持部１６内で加圧された上下方向に隣り合うコアシート１ａ同士は、後述する第２保持部１８内において加熱および加圧された後のコアシート１ａよりも弱い力（接着力）で固定されている。すなわち、第１保持部１６内において、上下方向に隣り合うコアシート１ａ同士が接着（仮接着）される。なお、パンチ１２から複数のコアシート１ａへの加圧力は、２．０ＭＰａ以下に設定することが好ましく、コアシート１ａを打ち抜くために必要となる圧力（打ち抜き圧力：例えば、０．１ＭＰａ程度）に近付けることがより好ましい。前記の加圧力は、例えば１．８ＭＰａ以下に設定してもよく、１．０ＭＰａ以下に設定してもよい。また、０．１ＭＰａ以上に設定してもよい。また、第１保持部１６（本実施形態では、保持部材１６ａ）からコアシート１ａの外周部への加圧力は、例えば、コアシート１ａの落下を防止できる大きさに設定される。本実施形態では、コアシート１ａと第１保持部１６との間に生じる静止摩擦力が、コアシート１ａの重量よりも大きくなるように、上記加圧力が設定される。

なお、上述したように、打ち抜きダイ１４の内周面からコアシート１ａに対して大きな圧力は加えられない。このため、パンチ１２が複数のコアシート１ａを下方へ加圧することによって打ち抜きダイ１４内において上下方向に隣り合うコアシート１ａ間に圧力が発生しても、その状態は維持されない。このため、打ち抜きダイ１４内においては、複数のコアシート１ａは互いに圧着されない。

なお、上述したように、コアシート１ａには、熱硬化性の接着剤層１１ｂが設けられている。本実施形態では、少なくとも第１保持部１６内の上端部においては、接着剤層１１ｂが軟化しないように、第１保持部１６の温度が調整される。例えば、第１保持部１６内において、上下方向に隣り合う一対の母材鋼板１１ａ同士が圧着される前に当該一対の母材鋼板１１ａの間の接着剤層１１ｂが軟化することが防止されるように、第１保持部１６の温度が調整される。より具体的には、第１保持部１６は、例えば、複数のコアシート１ａを接着剤層１１ｂの軟化温度未満の温度で保持してもよい。第１保持部１６において複数のコアシート１ａを接着剤層１１ｂの軟化温度未満の温度で保持する場合は、複数のコアシート１ａの加圧および加熱を同時に行う場合でも、得られる積層コアに生じる圧縮残留応力を低減し、鉄損の増加を抑制することができる。第１保持部１６における複数のコアシート１ａの保持温度は、例えば、接着剤層１１ｂの軟化温度よりも１０℃以上低い温度とすることができ、接着剤層１１ｂの軟化温度よりも３０℃以上低い温度としてもよい。第１保持部１６における上記保持温度の下限は特に限定されないが、例えば０℃以上、もしくは、室温程度（２０℃）以上としてもよく、４０℃以上としてもよい。なお、第１保持部１６内における複数のコアシート１ａの保持温度（接着剤層１１ｂの温度）は、第１保持部１６に熱電対温度計または放射温度計を埋め込むことによって測定することができる。本実施形態では、上記のようにして測定される保持温度（接着剤層１１ｂの温度）に基づいて、第１保持部１６内におけるコアシート１ａ（接着剤層１１ｂ）の温度が軟化温度未満となるように、加熱部２０の出力制御を行う他、第１保持部１６の上下方向の長さを調整すること、もしくは、第１保持部１６と第２保持部１８との境界部に断熱部を設けることなどを行ってもよい。また、事前に加熱部２０の加熱試験を行って、加熱部２０の加熱による接着剤層１１ｂの温度上昇挙動についてシミュレーションを行ってもよい。そして、シミュレーションによって得られた接着剤層１１ｂの温度上昇挙動に基づいて、加熱部２０の出力制御を行ってもよい。なお、第１保持部１６内の温度は、第１保持部１６と連続して設けられる第２保持部内の温度の影響を受けて上昇する場合があるが、上述の方法により、第１保持部１６内の温度を接着剤層１１ｂの軟化温度未満に制御することができる。なお、本実施形態では、第１保持部１６における保持温度が接着剤層１１ｂの軟化温度未満であればよく、本実施形態の作用効果は、第１保持部１６における加熱部の有無、および、コアシート１ａの意図的加熱の有無には影響を受けない。一方で、コアシート１ａに生じる圧縮残留応力をより低減する観点より、第１保持部１６では、複数のコアシート１ａが加熱されることを抑制することが好ましい。例えば、装置の簡略化およびコアシート１ａに生じる圧縮残留応力をより低減するため、第１保持部１６には、加熱部２０を設けないことが好ましい。このため、本実施形態では、加熱部２０は、第１保持部１６の下端部よりも下方に位置付けられている。

なお、加熱部２０による加熱によって第１保持部１６の上端部の温度が上昇することを抑制する観点から、第１保持部１６の上下方向の長さ（より具体的には、コアシート１ａに接触する部分の長さ。本実施形態では、保持部材１６ａの長さ。）は、５ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、第１保持部１６において、接着剤層１１ｂが軟化する前にコアシート１ａ同士をより適切に圧着することができる。第１保持部１６の上下方向の長さの上限は特に限定されないが、例えば１６０ｍｍ以下であればよく、２０ｍｍ以下としてもよい。

図５に示すように、鋼帯１からさらにコアシート１ａが打ち抜かれることによって、複数のコアシート１ａは、第２保持部１８内へ順次押し込まれる。本実施形態では、パンチ１２および打ち抜きダイ１４によって新たなコアシート１ａが打ち抜かれるごとに、第１保持部１６から第２保持部１８内へ、コアシート１ａが１枚ずつ押し込まれる。

第２保持部１８内へ押し込まれたコアシート１ａは、第２保持部１８（複数の保持部材１８ａ）によって側方（径方向外側）から保持されつつ、加熱部２０によって加熱され、且つパンチ１２により加圧される。本実施形態では、加熱部２０によって複数のコアシート１ａが加熱されることによって、第２保持部１８内において各コアシート１ａの接着剤層１１ｂが軟化および硬化する。これにより、第２保持部１８内において複数のコアシート１ａが互いに固定される。また、複数のコアシート１ａは、下方側から１枚ずつ第２保持部１８内へ押し込まれ、第２保持部１８内へ押し込まれたものから順に加熱される。そのため、積層された複数のコアシート１ａは、下方側に位置するものから上方側に位置するものへと順次加熱されていき、下方側から徐々に加熱される。なお、本実施形態では、加熱部２０は、第２保持部１８内において接着剤層１１ｂの温度が軟化温度以上の温度まで上昇するように、第２保持部１８を加熱する。また、本実施形態では、第２保持部１８から積層コア２への側方からの加圧力は、積層コア２の落下を防止できる大きさに設定される。本実施形態では、積層コア２と第２保持部１８との間に生じる静止摩擦力が、積層コア２の重量よりも大きくなるように、上記加圧力が設定される。なお、第２保持部１８における加熱温度は接着剤層１１ｂの軟化温度以上の温度であればよいが、例えば、接着剤層１１ｂの軟化温度よりも１０℃以上高い温度としてもよく、接着剤層１１ｂの軟化温度よりも４０℃以上高い温度としてよい。第２保持部１８における加熱温度の上限は特に限定されないが、例えば、２００℃以下としてもよい。また、接着剤層１１ｂを形成する接着剤が熱硬化性樹脂である場合、加熱部２０は、第２保持部１８に保持された複数のコアシート１ａを、接着剤層１１ｂの硬化温度以上の温度に加熱する。

なお、加熱部２０として赤外線加熱装置を用いる場合には、各コアシート１ａを、外周部から中心部に向かって徐々に昇温させることができる。これにより、各コアシート１ａの接着剤層１１ｂを、外周部から中心部に向かって徐々に硬化させることができる。この場合、第２保持部１８内において上下に隣り合う母材鋼板１１ａの間から接着剤が漏れ出すことを防止できる。このような観点から、加熱部２０としては、赤外線加熱装置を用いることが好ましい。本実施形態では、例えば、波長が７５０～１０００ｎｍの近赤外線を放射する赤外線加熱装置が用いられる。

最後に、図１に示すように、第２保持部１８内において互いに固定された複数のコアシート１ａが、積層コア２として第２保持部１８から排出される。このようにして、積層コア２が製造される。なお、本実施形態では、コアシート１ａ（鋼帯１）の厚みは、例えば、０．１ｍｍ～０．５ｍｍであり、積層コア２の質量は、例えば、０．１ｋｇ～６．０ｋｇである。より大型の積層コア２、例えば、質量が６．０ｋｇを超える積層コア２を製造する場合には、第２保持部１８に設けられた付勢装置による力だけでは、積層コア２を保持することが難しい場合がある。このような場合には、後述の図８に示すように、支持装置２６によって積層コア２を下方から支持することが好ましい。

（本実施形態の効果）
本実施形態に係る製造装置１００においては、加熱部２０によって第２保持部１８内に保持された複数のコアシート１ａを加熱する際に、第２保持部１８も加熱される。第２保持部１８の上方には第１保持部１６が設けられており、第２保持部１８から第１保持部１６へ熱が伝達されることによって、第１保持部１６の温度も上昇する。

ただし、本実施形態に係る製造装置１００では、第１保持部１６と第２保持部１８とは別部材によって構成されており、第２保持部１８から第１保持部１６への熱伝達を抑制することができる。これにより、第１保持部１６（保持部材１６ａ）が、接着剤層１１ｂの軟化温度以上になることを十分に抑制することができる。言い換えると、第１保持部１６内において上下方向に隣り合うコアシート１ａ同士が加圧される前に接着剤層１１ｂが軟化することを防止することができる。その結果、複数のコアシート１ａの加圧および加熱によりコアシート１ａに生じる圧縮残留応力を低減することができる。

ここで、本発明者が詳細な検討を行った結果、複数のコアシート１ａに対して、接着剤層１１ｂの軟化温度以上の温度での加熱および加圧を同時に開始する場合には、コアシート１ａに圧縮方向の残留応力（径方向内側への残留応力）が発生することが分かった。具体的には、コアシート１ａの加熱および加圧を同時に開始する場合には、上下方向に隣り合う一対のコアシート１ａが加圧される前に当該一対のコアシート１ａ間の接着剤層１１ｂの軟化が進行する。この場合、接着剤層１１ｂとその上方または下方の母材鋼板１１ａとの熱膨張量の差、および当該接着剤層１１ｂの収縮に起因して、母材鋼板１１ａに圧縮方向の残留応力が発生しやすくなる。

一方で、予め上下に隣り合うコアシート１ａ同士を接着剤層１１ｂの軟化温度未満の温度で保持しつつ加圧した後に、接着剤層１１ｂの軟化温度以上の温度で上下に隣り合うコアシート１ａ同士を加熱および加圧して接着した場合は、加圧および加熱によりコアシート１ａに生じる圧縮残留応力を低減することができることが分かった。また、上下方向に加圧された複数のコアシート１ａを、下方側のコアシート１ａから順に加熱する場合には、接着剤層１１ｂとその上下の母材鋼板１１ａとは、互いに追従するように膨張および収縮する。この場合、さらに母材鋼板１１ａに圧縮方向の残留応力が発生することが抑制される。そこで、本実施形態に係る製造装置１００では、上記のように、第１保持部１６と第２保持部１８とを別部材によって構成して第２保持部１８から第１保持部１６への熱伝達を抑制し、第１保持部１６の温度上昇を抑制している。また、第２保持部１８において、複数のコアシート１ａを接着剤層１１ｂの軟化温度以上の温度で加熱および加圧することにより、複数のコアシート１ａ同士を接着固定する。これにより、第１保持部１６内において上下方向に隣り合うコアシート１ａ同士が加圧される前に接着剤層１１ｂが軟化することを防止することができる。その結果、第１保持部１６において各母材鋼板１１ａに圧縮方向の残留応力が発生することを抑制でき、積層コア２の鉄損を小さくすることができる。また、本実施形態に係る製造装置１００では、打ち抜きダイ１４、第１保持部１６、および第２保持部１８が上下方向に連続的に配置されている。このような構成において、パンチ１２によって下方側に押し込まれた複数のコアシート１ａは、第２保持部１８内において下方側から1枚ずつ順に接着剤層１１ｂの軟化温度以上の温度に加熱される。第２保持部１８において、複数のコアシート１ａが下方側から徐々に接着剤層１１ｂの軟化温度以上の温度に加熱されることにより、各母材鋼板１１ａに生じる圧縮残留応力を低減することでき、積層コア２の鉄損をより小さくすることができる。

なお、通常、適切な形状の積層コアを得るためには、パンチから複数のコアシートに対して、２．０ＭＰａを超える大きな圧力を加えつつ接着剤層を硬化させる必要がある。しかし、この場合には、接着剤層と母材鋼板との間の摩擦力が大きくなり、母材鋼板に圧縮残留応力が発生するため、鉄損が増加する。これに対して、本実施形態では、第２保持部１８において複数のコアシート１ａの外周部が側方から保持（本実施形態では、加圧）されつつ、複数のコアシート１ａが加熱される。これにより、複数のコアシート１ａに対して積層方向に大きな圧力を加えることなく、複数のコアシート１ａ（母材鋼板１１ａ）間の接着剤層１１ｂを硬化することができる。この場合、接着剤層１１ｂと母材鋼板１１ａとの間の摩擦力が大きくなることを防止でき、母材鋼板１１ａに圧縮残留応力が発生することを十分に抑制できる。これにより、パンチ１２から複数のコアシート１ａへの加圧力が２．０ＭＰａ以下と低い場合でも、複数のコアシート１ａを適切に接着して、適切な形状の積層コア２を得ることができる。

（変形例）
上述の実施形態では、第１保持部１６と第２保持部１８とが互いに独立して設けられているが、図６に示すように、第１保持部１６と第２保持部１８とが、複数の連結部２２によって互いに連結されていてもよい。この場合、第１保持部１６および第２保持部１８を連動させることができるので、第１保持部１６および第２保持部１８の構成（保持部材１６ａおよび保持部材１８ａを押圧するための構成）を簡略化することができる。なお、連結部２２は、保持部材１６ａおよび保持部材１８ａに形成された凹部および凸部であってもよい。この場合、例えば、凹部と凸部とをかしめることによって、保持部材１６ａと保持部材１８ａとを固定することができる。また、連結部２２は、ボルトおよびナット等の締結部材であってもよい。

上述の実施形態では、第１保持部１６の直下に第２保持部１８が配置されているが、第１保持部１６と第２保持部１８とが、保持部材１８ａ（第２保持部１８のうちコアシート１ａに接触する部分）よりも熱伝導率が低い断熱部材２４を介して連結されてもよい。この場合、第２保持部１８から第１保持部１６に熱が伝達されることを十分に抑制でき、第１保持部１６の温度上昇を十分に防止することができる。なお、本実施形態では、断熱部材２４が第１保持部１６および第２保持部１８を連結する連結部を構成する。

上述の実施形態では、第１保持部１６および第２保持部１８において側方から複数のコアシート１ａを加圧することによって複数のコアシート１ａを支持しているが、図８に示すように、さらに支持装置２６によって複数のコアシート１ａを下方から支持してもよい。これにより、複数のコアシート１ａをより安定して支持することができる。なお、支持装置２６は、例えば、油圧またはばね等の弾性部材の弾性力によって複数のコアシート１ａを下方から支持する装置である。

本発明によれば、鉄損の小さい積層コアを製造することができる。

１ 鋼帯
２ 積層コア
１０ ベース部
１２ パンチ
１４ 打ち抜きダイ
１６ 第１保持部
１８ 第２保持部
２０ 加熱部
２２ 連結部
２４ 断熱部材
２６ 支持装置

Claims (11)

1. 表面に接着剤層を有する鋼帯から複数のコアシートを打ち抜き、得られた複数のコアシートを互いに接着することによって積層コアを製造する装置であって、
   パンチ、
   前記パンチの下方に配置される打ち抜きダイ、
   前記打ち抜きダイの下方に配置される第１保持部、
   前記第１保持部の下方に配置され、かつ前記第１保持部とは別部材によって構成される第２保持部、および
   前記第１保持部よりも下方において前記第２保持部の周囲に配置される加熱部、
   を備え、
   前記パンチおよび前記打ち抜きダイによって鋼帯から複数のコアシートを打ち抜き、
   打ち抜いた前記複数のコアシートの外周部を前記第１保持部によって前記コアシートの落下を防止できる加圧力で側方から加圧しつつ、前記複数のコアシートを前記パンチによって下方に加圧し、
   前記パンチによって下方に加圧された前記複数のコアシートを、前記第２保持部内に保持しつつ前記加熱部によって加熱する、積層コアの製造装置。
2. 前記接着剤層は、熱硬化性の接着剤層である、請求項１に記載の製造装置。
3. 前記第１保持部と前記第２保持部とは、連結部を介して連結されている、請求項１または２に記載の製造装置。
4. 前記第１保持部の上下方向の長さは、５ｍｍ以上である、請求項１または２に記載の製造装置。
5. 前記加熱部は、赤外線加熱装置を含む、請求項１または２に記載の製造装置。
6. パンチ、前記パンチの下方に配置される打ち抜きダイ、前記打ち抜きダイの下方に配置される第１保持部、前記第１保持部の下方に配置され、かつ前記第１保持部とは別部材によって構成される第２保持部、および前記第１保持部よりも下方において前記第２保持部の周囲に配置される加熱部を備えた製造装置において、
   前記パンチおよび前記打ち抜きダイによって表面に接着剤層を有する鋼帯から複数のコアシートを打ち抜き、
   打ち抜いた前記複数のコアシートの外周部を前記第１保持部によって前記コアシートの落下を防止できる加圧力で側方から加圧しつつ、前記複数のコアシートを前記パンチによって下方に加圧し、
   前記パンチによって下方に加圧された前記複数のコアシートを、前記第２保持部内に保持しつつ前記加熱部によって加熱する、積層コアの製造方法。
7. 前記接着剤層は、熱硬化性の接着剤層である、請求項６に記載の製造方法。
8. 前記第１保持部と前記第２保持部とは、連結部を介して連結されている、請求項６または７に記載の製造方法。
9. 前記第１保持部の上下方向の長さは、５ｍｍ以上である、請求項６または７に記載の製造方法。
10. 前記パンチは、２．０ＭＰａ以下の加圧力で、前記複数のコアシートを加圧する、請求項６または７に記載の製造方法。
11. 前記加熱部は、赤外線加熱装置を含む、請求項６または７に記載の製造方法。

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