层叠铁心的制造装置及制造方法

专利名称：层叠铁心的制造装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及制造用于旋转机及变压器等的层叠铁心的制造装置及制造方法。
背景技术：
用于旋转机及变压器等电气器件的层叠铁心，利用将电磁钢板层叠的下述工序进行制造。即，为了减少层叠后的涡流电流，首先在电磁钢板上施加绝缘被(覆)膜，然后，对前述电磁钢板进行冲裁加工或切断加工，制成具有铁心的截面形状的小片，将前述多个小片重叠制成层叠体，进而焊接，铆接或者利用粘结剂等，将层叠的小片相互固定制造。
但是，利用焊接的固定方法，存在着铁心的边缘部短路绝缘性降低的问题，以及由于热应变引起的磁特性恶化的问题。此外，利用铆接的固定方法，存在着由于加工应变引起磁特性恶化的问题。另一方面，利用粘结剂的固定方法，上述磁特性恶化的问题小，但存在着需要在每一个钢板上涂布粘结剂，作业性差的问题，进而，由于与铁板的紧密性比较低的绝缘被膜位于钢板的表面上，成为粘结剂的衬底层，所以存在着钢板和衬底绝缘被膜易于剥离、粘结力不足的问题。
另一方面，特开平2-208034号公开了一种将玻化温度60℃以上的热塑性树脂涂布到电磁钢板上、干燥后，将该钢板加工成规定的形状层叠，加热到200～300℃左右并且加压制造层叠铁心的方法。这种方法，由于在钢带及板的尺寸大的大板的状态下进行树脂的被覆，所以，具有可以省略对每一个钢板(小片)涂布粘结剂的工序，以及，在固定时，不容易受加工应变的影响，即使在将钢带卷绕成卷状的情况下，也很难发生板与板彼此之间接合的所谓粘连的优点。但是，在尺寸大(例如φ100mm、厚度50mm以上)的层叠铁心的情况下，加热到规定温度所需时间非常长(例如至少在60分钟以上)，在实用上很难实现粘结。
此外，特开平11-187626号公报，公开了一种利用高频介质加热对作为电介质的粘结被膜加热、在短时间内进行粘结的方法，在该方法中，没有说明层叠的板的尺寸和形状，在20kg/cm2(约2MPa)的压力下加压，对于50mm厚的层叠体加热4分钟，约25mm厚的层叠体约加热2～4分钟。但是，特开平11-187626号公报公开的方法中，存在着装置的价格高的问题，而且由于必须将外加电压抑制在放电电压以下，所以存在着很难再进一步缩短加热时间的问题。此外，也考虑了利用高频感应加热(频率几千赫～几十千赫)的方法，但存在着装置价格昂贵的问题，以及很难均匀加热的问题。
另一方面，特开平7-298567号公报中，公开了一种一面将层叠的钢板用10～100Hz的频率感应加热一面加压，这时根据钢板的加热前的温度控制感应加热时间的技术，没有说明层叠体的尺寸，给出了加热时间约为11～12分钟的数据。但是，特开平7-298567号公报中所述的方法尽管能够均匀加热，但由于从其原理上，加热效率低，所以，上述实例可以认为是尺寸不很大的层叠铁心的情况。从而，可以预测，利用这种方法，在尺寸大的层叠铁心的情况下，至少需要60分钟左右的加热时间，其实用性是有疑问的。
此外，在特开平5-255645号公报中，以将两个板的粘结为例，公开了一种将E型的第一、第二铁心以支腿部对向的形式对接，在中央支腿端面之间，插入以热固化性树脂作为粘结剂的被粘结构件，使包围中央支腿的感应线圈上流过商用频率的电流，向中央支腿之间形成磁通，借此将被粘结构件加热粘结的技术。但是，由于当被粘结构件的厚度变化时，第一、第二铁心的支腿间隔变化，很难再形成足够的磁通，所以，对于像层叠铁心装置层叠个数多，向制造的铁心的厚度范围广的情况下，是很难适用的。此外，在利用热固化性树脂的特开平5--255645号公报公开的方法中，由于使用的热塑性树脂与前述技术不同，实质上不要加压，所以，对于加压条件没有描述。
发明的概述发明所要解决的课题本发明的目的是，提供一种即使在铁心尺寸很大的情况下，也能够廉价地、在短时间内均匀地加热粘结制造使用涂布热塑性树脂并将其干燥的电磁钢板(带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板)的层叠铁心的、层叠铁心的制造装置和制造方法。
解决课题的方案本发明者等人为了达到前述目的，经过深入研究的结果，发现，利用带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板的层叠体构成的工件，利用感应线圈沿工件层叠方向以恰当的频率一面励磁一面将该工件加压，并且通过利用构成磁闭合回路的方式构成的磁轭，沿工件层叠方向以恰当的压力加压，即使在工件大的情况下，也能够高效率地在短时间内均匀地加热压接，从而完成本发明。
即，本发明是一种如下面所述的层叠铁心的制造装置及方法。
(1)一种层叠铁心制造装置，其特征在于，它包括将层叠带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板构成的工件沿其层叠方向励磁感应加热的感应线圈，以及，用能够沿工件的层叠方向(即压紧方向)相互不干扰地相对移动的第一、第二磁轭构件压紧前述工件的层叠方向的两个端部，并且在进行这种压紧时形成磁闭合回路的磁轭。
这里，优选地，前述工件具有沿层叠方向的通孔或槽，并具有插入前述工件的前述孔或槽内的铁心。此外，优选地，前述装置在前述工件和前述各磁轭构件之间，具有由耐热、耐压(耐压曲性)的非金属材料构成的绝缘板，并且，前述绝缘板具有1.0W/m·K以下的热传导率。进而，优选地，前述装置具有防止层叠板的偏移的导向件。
此外，优选地，磁闭合回路由前述第一及第二磁轭构件构成，但也可以进一步采用另外的磁轭构件(辅助磁轭件)，利用多个磁轭构件构成磁闭合回路。
(2)一种层叠铁心的制造方法，其特征在于，利用(1)中所述的层叠铁心的制造装置，在加热压接前述工件的层叠钢板的过程中，令前述感应线圈的励磁频率为10～1000Hz，并且，令前述磁轭(轭铁)的压紧力在0.1MPa以上。
(3)如(2)所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于，以使工件内磁通密度在层叠方向的成分在0.2T以上的方式设定前述励磁频率以及前述压紧压力。
在上述(2)及(3)所述的制造方法中，优选地，对前述磁轭付与规定的压紧压力(用于粘结的目标压力)，然后，对前述工件通过励磁进行感应加热，或者，对前述磁轭施加一定程度的压紧压力，该压紧压力能够防止因励磁造成的前述电磁钢板的振动引起的偏移，然后，对前述磁轭通过励磁进行感应加热，然后，向前述磁轭施加规定的压紧力(用于粘结的目标压力)。
附图的简单说明

图1A、是表示本发明的装置的例子的剖面图。
图1B、是表示本发明的装置的另外一个例子的剖面图。
图1C、是表示本发明的装置的进一步的另外一个例子的剖面图。
图1D、是表示本发明的装置的进一步的另外一个例子的剖面图。
图1E、是表示本发明的装置的进一步的另外一个例子的剖面图。
图1F、是表示本发明的装置的进一步的另外一个例子的剖面图。
图2A、是表示对于层叠电磁钢板、层叠铁心在通常使用时的励磁方向的立体图。
图2B、是表示对于层叠电磁钢板、在本发明中进行工件处理时的励磁方向的立体图。
图3、是表示磁轭的合适的例子的立体图。
图4A、是表示利用芯铁心的本发明的装置的例子的剖面图。
图4B、是表示芯铁心的合适的例子的立体图。
图4C、是表示芯铁心的另外的合适的例子的立体图。
图5A、是表示利用导向件的本发明的装置的例子的工件周围的剖面图。
图5B、是表示图5A的工件周围的平面图。
图5C、是表示用于图5A的导向件的形状的一个例子的平面图(卸下绝缘板的状态)。
图5D、是表示用于图5A的导向件的形状的另外一个例子的平面图(卸下绝缘板的状态)。
图5E、是表示用于图5A的导向件的形状的进一步另外一个例子的平面图(卸下绝缘板的状态)。
图5F、是表示用于图5A的导向件的形状的进一步另外一个例子的平面图(卸下绝缘板的状态)。
图6A、是表示使用导向件的本发明的装置的另外一个例子的工件周围的剖面图。
图6B、是表示图6A的例子的工件周围的平面图。
图6C、是表示用于图6A的导向件的形状的一个例子的平面图(卸下绝缘板的状态)。
图6D、是表示用于图6A的导向件的形状的另外一个例子的平面图(卸下绝缘板的状态)。
图6E、是表示用于图6A的导向件的形状的另外一个例子的平面图(卸下绝缘板的状态)。
实施发明的最佳形式根据本发明的层叠铁心的制造装置(本发明的装置)，例如，如1A至图1C所示，包括将带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板层叠构成的工件1沿其层叠方向励磁并进行感应加热的感应线圈2；以及，用能够沿工件1的层叠方向、即图的上下方向相互不干扰地相对移动地第一、第二磁轭构件5A、5B压紧工件1的层叠方向的两个端部、在进行该压紧时形成磁闭合回路的磁轭5。感应线圈2由交流电源3(示于图3)供电。磁轭5被压力机4推压，将工件1压紧，由于只要磁轭构件5A和5B能够相互相对移动即可，所以，也可以将一个磁轭构件固定，仅用压力机4等使另一个磁轭构件移动。工件1和磁轭5用耐热、耐压的绝缘板6(例如用玻璃纤维布等构成)进行电绝缘。
作为被加热、被压接材料的工件，将带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板(电铁板)层叠原封不动地保持在未压接状态。被层叠的电磁钢板可以使用通常市售商品，可以是没有方向性的，单向性，和双向性的，其化学成分、板厚等没有特定的限制。优选地，电磁钢板的特征值，在有方向性的电磁钢板的情况下，铁损W17/50(频率50Hz，最大磁通密度1.7T时的值)为0.5～2.0W/kg左右，磁通密度B8(磁化力800A/m时的值)为1.7～2.0T左右，在没有方向性的电磁钢板的情况下，铁损W15/50(频率50Hz，最大磁通密度1.5T时的值)为2.0～12.0W/kg左右，磁通密度B50(磁化力5000A/m时的值)为1.6～1.9T左右。
此外，本发明，适用于电磁钢板的板厚在通常的厚度(0.05～1.0mm左右)范围内的工件，特别是，对于利用焊接、铆接难以固定的0.5mm以下的电磁钢板进行层叠的工件，通过采用本发明，可以获得极大地降低其难度的效果，从而，在这种情况下，采用本发明的方法是十分理想的。
通常，在使用层叠铁心时，沿着层叠的电磁钢板的层的方向(平行于钢板面的方向)励磁，在为了进行层叠铁心的制造进行的感应加热的过程中，同样沿着层的方向励磁(图2A)。为了减少利用这种励磁产生的涡流电流引起的在铁心使用时的能量损失，采用板厚比较薄的层叠铁心用的电磁钢板。伴随着层叠铁心的高性能化，板厚有进一步减薄的倾向，其结果是，在制造层叠铁心时，在沿着层的方向励磁的通常的感应加热方式中，加热效率会降低。同时，为了提高加热效率，需要进一步提高频率，加热有变得困难的倾向。
与此相对，在本发明中，改变想法，不是沿着层的方向、而是沿着层叠方向(垂直于钢板面的方向)将层叠钢板励磁(图2B)。用于沿着层叠的方向方向励磁，所以扩大涡流电流的发生面积，增加加热效率，所以不管板厚变得多薄，也可以利用廉价的低频率高效率地充分进行加热。
此外，理想地，励磁方向与层叠方向平行，但由于在层叠装置的制造及层叠板的设置时的误差，实际上很难严格的平行。因此，对于实质上为了在遍及层叠方向的整个区域内进行充分加热的条件，进行了研究。根据该研究结果，励磁方向相对于层叠方向的偏离角度在5度以内时是优选的。
感应线圈2，可以位于磁闭合回路的任何位置上，但如图1A所示，从加热效率和热均匀性的观点出发，优选地，工件1的层叠方向沿着线圈的轴向方向，能够将工件1容纳在线圈孔内。
作为另外的形式，如图1F所示，也可以使磁轭的一部分能够容纳在线圈孔内。在这种形式中，具有不会使工件的安装工序复杂化的优点。
磁轭5，由第一磁轭工件5A和第二磁轭工件5B构成，它们中的任何一个或者它们两者，相互不会干扰地、即，磁轭构件彼此之间(在操作范围内)能够相互没有妨碍地移动，从层叠方向的两端将工件1压紧，所以，对于厚度不同的各种工件，可以付与将该工件的层叠钢板彼此压接所必须的足够的层叠方向的压力。
此外，由于磁轭5，以在压紧工件1的状态下形成磁闭合回路的方式构成，所以，在工件1上可以通过足够的磁通，通过加热效率。
为了使第一磁轭构件5A和第二磁轭构件5B相互不干扰地移动，并且在工件压紧时形成磁闭合回路，例如，如图1A至图1C所示，可以制成使沿着第一、第二磁轭工件5A、5B的移动方向的端面彼此能够滑动地对接的结构。
这里，为了形成稳定的很强的磁闭合回路，两个磁轭工件的对接部的间隙G最好比较小，优选地，在5.0mm以下。此外，对接部面积，最好是尽可能地大，优选地，能够确保超过形成磁路的磁轭的截面面积。
在图1A～图1C中，与图A及图1C所示的使一个磁轭构件(图中，第二个磁轭构件5B)的端面部分突出的结构相比，如图1B所示，使第一、第二磁轭工件的能够滑动的对接端面部分分别突出、确保对接部分的面积的结构更为优选。其理由是，在使两个磁轭构件的端面部分突出的结构中，前述磁闭合回路不容易受到由于工件厚度的变更引起的磁轭工件的压紧位置的变动的影响。
此外，如图1A所示，使一个磁轭构件的两个端部向与压紧方向基本上平行的方向突出的结构，在对称形的磁轭中，最能够将磁轭小型化。
此外，图1C的结构，具有可以将压机装置(压力机4)小型化的优点。
在图1D至图1F中，表示本发明中进一步的另外一种磁轭的形式。
图1D是一种如用接头52等使磁轭侧面侧的对接部51与磁轭构件的主体53以任意角度结合，至少可以从退避位置(例如51’)到使用时的位置之间移动的例子。这种结构，在工件的安装时，磁轭不会产生干扰，而且，可以使在对接部的磁轭构件之间的间隙最小。
图1E，是一种除上下的磁轭构件5A、5B之外，还采用形成磁闭合回路用的辅助磁轭构件5C的例子。即，辅助磁轭构件5C，能够在退避位置(例如，5C’)和使用时的位置5C之间移动(图中没有示出移动装置)，其结果可以获得和图1D一样的优点。
此外，图1F是不用图1A等用的3个支腿(工件1相当于一个支腿)，而是用两个支腿构成的例子，是非对称的形状，对于对均匀性不是很敏感的工件，可以毫无问题的使用。在图1F的例子中，装置的尺寸变得最小。此外，在图1F中，表示了以感应线圈2的孔部容纳磁轭的方式设置的例子，但如图1A等所示，也可以以容纳工件的方式设置。
磁轭的形状等，不必局限于上面描述的例子，例如，可以将所公开的例子的上下反转，以及，也可以将公开的例子用于相互组合，以便将磁轭构件的左右形式制成不对称的。
此外，从用作磁回路的结构构件的观点出发，优选地，磁轭由铁损小的材料，即，将有方向性或没有方向性的电磁钢板层叠、相互固定形成。用于磁轭的电磁钢板，板厚薄的更为优选。此外，这时，该电磁钢板优选地沿其容易励磁的方向(在本例中，板厚度的方向)层叠。这时，例如，如图3所示，磁轭5，优选地，以构成该磁轭的层叠电磁钢板的沿着层的方向尽可能地平行于由感应线圈2进行励磁的方向的方式进行组装配置。借此，能够尽可能地抑制磁轭被感应加热，可以避免电力的浪费以及由于磁轭的过度升温引起的损伤。
绝缘部件6，利用非金属绝缘材料。但是，绝缘部件6除具有工件的压板的功能之外，还具有将工件和磁轭电绝缘，使工件的感应加热均匀地稳定化的功能，并起着防止热量从工件中流失确保工件内的均匀加热，乃至确保粘结的均匀性的作用。从而，作为绝缘部件6的原材料，优选地，在具有绝缘性之外，还具有耐加热、耐加压的耐热性、耐压性(特别是耐压曲性)的同时，其隔热性能也要高。依据使用条件，优选地，耐热温度为200～800℃左右，作为耐压性，在前面所述的温度下，可以承受0.5～300MPa左右的压力。此外，优选地，具有热传导率在1.0W/m·K以下的隔热性。
从上述特性要求，作为隔热部件材料的原材料，优选地为非金属的绝缘材料，特别是合适的是以玻璃纤维或玻璃纤维布(玻璃纤维的织物)为主成分，用硅树脂等耐热性树脂作为粘结剂的原材料。作为这种原材料，例如，可以列举出Rosner板(玻璃纤维布系；热传导率0.24W/m·K左右)。
此外，氟系树脂及硅树脂，一般其耐热性和隔热性都是良好的(热传导在1.0W/m·K以下)。例如，在前述特开平11-187626号公报中，公开了作为绝缘材料，使用厚度5mm的Teflon(特氟隆聚四氟乙烯)片或厚度10mm的Teflon板的例子。但是，由于这些树脂压缩强度、压曲强度低，所以，即使将其制成片状作为单体使用，其应用效果也比上述耐压性原材料差，是不稳定的。
另一方面，由于对应于工件的上下面的电磁钢板通常也涂布热塑性树脂，通过加热加压将绝缘体和工件粘结，在处理后，大多需要将其剥离的工序。在这种情况下，由于Teflon的剥离性能优异，所以，作为绝缘部件6的表面层，优选地使用氟系树脂和硅系树脂。即，将前述树脂表面被覆到上述玻璃纤维或玻璃纤维布系的绝缘板上，或者，作为上述述玻璃纤维或玻璃纤维布系的绝缘板的表层板，使用Teflon片和硅树脂片等的树脂单体片是有效的。
此外，优选地，绝缘板的厚度在0.5mm以上、20mm以下，更优选地，在1.0mm以上、10.0mm以下。
此外，例如，如图4A所示，相对于在层叠方向具有贯通的中心孔的工件1，当将芯铁心7插入到该中心孔内时，产生磁通的整流效果，可以更均匀的进行励磁，因此是优选的。在代替中心孔，在直到中心附近沿层叠方向具有贯通槽的情况下，将芯铁心7插入该槽时，同样是有效的。
芯铁心7的形成方式为，如图4B或图4C所示，和磁轭5一样，优选地，将有方向性或没有方向性的电磁钢板沿其容易励磁的方向层叠，使其沿着层的方向尽可能地于有感应线圈2的励磁方向平行地方式，相互固定地形成。这里，图4B，是其平面形状为大致的正六边形的例子，图4C，是其平面形状大致为十字形的例子，但其平面形状并不局限于此，但从确保均匀性的观点出发，具有多个线对称轴的形状是优选的。
此外，磁轭5或者，进而，芯铁心7，为了防止由于反复励磁引起的过分加热，可以制成能够进行水冷的结构。
此外，为了将层叠的电磁钢板的位置对齐，或者防止其位置偏移，可以设置导向件8。图5A、图5B、图6A以及图6B，用磁轭及其周边的剖面图和平面图，列举了导向件例子。
图5A和图5B所示的导向件8，大致为圆筒状，是一种插入工件的前述中心孔内等、内接于工件，从内侧对其进行支承的结构。此外，如图5A及图5B所示，在利用芯铁心7(这里所示的例子为，其平面形状为大致的正十字形)的情况下，导向件外接于芯铁心7，可以从外侧支承铁心。优选地，铁心的形状是能够内接于导向件的形状，但其形状是任意的，此外，不言而喻，也可以省略芯铁心7。
图5C～图5F，是表示上述图5A及图5B所示的导向件8的平面形状的变型的、图中没有表示出绝缘材料的平面图。图5C是简单的大致圆筒形的导向件的例子，在图中，导向件8与工件1的齿部10(后面描述)内接，进行工件1的定位。
图5D是在圆筒形的外侧具有一个突出部(键9)的例子，当工件在中心孔侧具有多个突出部(齿部(teeth)10)的形状的情况下，特别有效。即，工件1的位置如前面所述被导向件的圆筒部定位的同时，将键9插入到工件1和齿部(teeth)10之间，进行齿部的定位，防止偏移。图5 E是具有多个键9的形状，可以更有效地达到前述效果。
图5F是在6个部位具有长的键9的结构，用键的顶端内接于工件，进行工件1及其齿部10的定位，防止偏移。在用键9进行工件的定位的情况下，优选地，将导向件8制成最少具有两组对向的键的结构。
图6A及图6B所示的导向件8，也是大致的圆筒形，外接于工件，从外侧对其进行支承。在本例中，也可以省略芯铁心7(所举的例子，其平面形状为大致的圆形)，此外，芯铁心7的形状是任意的。
图6C～图6E，是表示上述图6A及图6B所示的导向件8的平面形状的变型的、图中没有示出绝缘材料的平面图。图6C是简单的大致圆筒形的导向件的例子，用圆筒内壁部内接于工件1，进行工件1的定位。图6D是圆筒形的内侧具有3个突出部(键9)的例子，用键9外接于工件1，利用3点支承进行工件1的定位。图6E是具有更多个(在图中为6个)键9的形状，可以更稳定地进行工件1的定位。
此外，这些导向件，为了便于拆卸，可以将它们分割成两个以上的工件。
图5A～图6E所示的导向件，由于将所有的导向件高度都设计成其上端部位于上侧绝缘板的上表面和下表面之间，所以，可以对全部层叠板进行导向，在向工件加压时，不会受到压力，从而，在向工件加压时，没有必要退避。
显然，只要在实用上没有问题，也可以采用只支承层叠方向的一部分或者平面形状的一部分的导向件。此外，即使在加压时与磁轭发生干扰的导向件，只要在加压时退避的结构，或者采用能够耐受加压的弹性变形原材料，就能够使用。
作为导向件8的原材料，优选地，使用具有耐热性的原材料，即，可以使用玻璃纤维，玻璃纤维布板，硅树脂，氟系树脂等工程塑料，酚醛树脂等热固化性树脂，以及它们的复合物。此外，在不得已选择对工件加压时也对导向件施加压力的结构，并且在加压时不能使导向件退避的情况下，优选地，使用具有耐热性及弹性的原材料，即，硅系橡胶等作为导向件的原材料。
其次，对于利用上述本发明的这种制造层叠铁心的方法(本发明的方法)中的要求和优选条件进行说明。
首先，将工件安装到本发明的装置上。这时，依次安装工件(层叠用电磁钢板)、芯铁心(在使用的情况下)、导向件(在使用的情况下)的顺序，根据情况，是一种很容易进行安装的顺序。
作为合适的方法，有准备一个已安装到导向件上的工件(层叠用电磁钢板)，和芯铁心一起安装到装置上的方法。在这种情况下，作为加热、加压处理结束后的工序，优选地，首先，将粘结好的工件(层叠用电磁钢板)和导向件一起取出，将其冷却后，将工件从导向件上分离。
此外，一般地，从拆卸作业简单化的观点出发，优选地，将芯铁心固定到磁轭构件5A和5B上。
在本发明的方法中，利用感应线圈励磁的频率，有必要在约10～约1000Hz。当不足10Hz时，不能充分加热。另一方面，当超过约1000Hz时，由于不能均匀加热，所以粘结不充分，或者为了获得能够达到充分的粘结的均匀加热，需要花费长的时间。其中，由于作为商用频率的约50Hz及约60Hz，是不必使用逆变器等频率变换器就可以简单地获得的频率，所以是合适的频率。
此外，利用磁轭进行的压紧(加压)压力，有必要在0.1MPa以上。在不足约0.1MPa时，不仅不能获得足够的粘结力而且由于励磁引起的振动有使层叠钢板偏移的危险。
此外，当压紧压力超过300MPa时，由于钢板有发生压曲的危险性，所以，优选地，约0.1～约300MPa。此外，从粘结力更稳定的观点出发，更优选地，约0.5～约50MPa。此外，加压持续时间约10秒钟以上是合适的。
此外，从缩短粘结工序的时间的观点出发，前述励磁频率及前述压紧压力，优选地，以使工件内磁通密度在层叠方向的出发在约0.2T以上的方式进行设定。
此外，作为加压及感应加热的步骤，可以在加压到目标压力之后，开始励磁(感应加热)。此外，也可以在加热的初期用励磁振动不会引起偏移的压力(约0.1～约0.5MPa左右)加压，在加热充分之后(通常在加热开始约60～约600秒左右)加压到目标压力。
工件的加热温度，如通常进行的那样，优选地设定在加热粘结型绝缘被膜的玻化温度或软化温度以上，并且在热分解温度以下的范围(可加热粘结的温度区)内。只要不超过热分解温度，将其加热到比上述玻化温度或软化温度约高50℃～150℃的温度，是特别优选地。
作为工件的温度控制模式，可以是只升温到能够加热粘结的温度区域，也可以是先升温然后再进行温度保持。
涂布到用作工件的电磁钢板上的热塑性树脂，即，与工件相关的加热粘结型绝缘被膜用树脂(本发明用树脂)，没有特定的限制，但优选地使用丙烯酸系，环氧系，酚醛系，硅系等通过加热显示出可塑性，被膜彼此之间熔合的树脂。此外，也可以利用两种以上的粘结性树脂的混合物，进而，也可以包含无损于本发明的效果的程度的胺系固化剂剂二氧化硅等添加物。
本发明的玻化温度或软化温度高时，可以获得良好的粘结强度，并且即使在将涂布该树脂后的电磁钢板钢带卷绕成卷状时，也可以进一步抑制钢板彼此之间的粘连。具体地说，在前面所述的观点出发，本发明用的树脂的玻璃周转变温度和软化温度最好是在60℃以上。
另一方面，为了避免不必要地增大感应加热的负荷，优选地，本发明用树脂的玻化温度或软化温度在约250℃以下。
此外，为了进一步提高被膜的性能，可以在本发明用的树脂中配合防锈剂等添加剂。在这种情况下，从确保消除应力退火后的性能的观点出发，优选地，相对于100份重量份的有机物质，无机物质的总量约为3～约300份重量份的范围内。
构成工件的层叠的各电磁钢板表面的热塑性树脂的厚度没有特定限制，但优选地在约0.05～约25μm左右，更优选地为约0.1～约10μm。在这种膜的厚度，具有足够的层间电阻，对于通过加热、加压进行的粘结可以发挥足够的粘结强度。
作为工件层叠的带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板，例如，利用下面所述的工序制造。即，将乳剂状态、分散状态等的水系粘结型性树脂利用辊式涂布机，浇注式涂布机，喷涂涂布，刮刀涂布机等各种方法涂布到电磁钢板上，利用通常使用的热风式，红外线式、感应加热式等，进行烘烤处理。这些工序，也可以对切成板状的被处理材料(电磁钢板)进行，但利用卷材连续涂覆处理电磁钢带的方法，生产效率高，更为实用。
工件的尺寸没有特定的限制，但对于现有技术中短时间加热困难的、截面面积约1,000～约100,000mm2、厚度约5～约500mm左右的大型的工件特别适用。
实施例实施例1将涂布烘烤丙烯酸系树脂(组分丙烯酸树脂85％，环氧树脂15％，软化温度70℃)的板厚0.5mm的带有加热粘结型绝缘被膜的电铁板(电磁钢板)冲裁成外径100mm、内径50mm的环状，层叠100张构成的工件，装入到图1A所示形式的本发明的装置中，在表1所示的各种条件下励磁及加压，进行将工件内的电铁板彼此加热粘结的层叠铁心制造试验，研究加热时间和粘结状态。
此外，作为绝缘板6，采用直径110mm、板厚5mm的Rosner板(日光化成株式会社制；热传导率0.24W/m·K)，此外，作为导向件8，采用图5A～图5C所示的形状的导向件(原材料硅树脂)。此外，在加压条件不足1.0MPa的情况下，在加压到规定的压力后，开始感应加热，在加压条件在1.0MPa以上的情况下，在加压到0.2MPa之后，开始感应加热，在加热开始起120秒钟后，加压到规定的压力。此外，在No.10及No.11，不用本发明的形成差磁闭合回路的加压磁轭，直接用压力机进行加压。
这里，加热时间，用由安装到工件侧面的热电偶测量的温度从室温到达200℃所需的时间进行评价，将经过1小时还未达到200℃的情况，作为“未达到”。粘结状态，将加热粘结后的层叠铁心强制性地剥离，将进行剥离所需的负荷分成4级，同时，通过目视观察由于剥离露出的粘结面的状态，按以下方式进行判断。
◎剥离负荷＝大，未粘结部分＝基本上没有(未粘结面积率不足30％)○剥离负荷＝中，，未粘结部分＝少量存在(未粘结面积率30％以上，不足60％)△剥离负荷＝小，，未粘结部分＝中等程度地存在(未粘结面积率60％以上，不足90％)×剥离负荷＝极微小，未粘结部分＝大量存在(未粘结面积率90％以上)结果示于表1。
表1

※通过加热1小时以上牢固地粘接.
如该表所示，在与本发明的方法一致的实施例中，获得◎～○的牢固的粘结状态，进而，在满足励磁磁通在0.2T以上的合适的条件的实施例中，在2～50分钟的短的加热时间内，获得◎～○的牢固的粘结状态。
此外，特别是，在励磁频率在20Hz以上且励磁磁通在0.3T以上的条件下，以30分钟以下的加热时间，在励磁频率在20Hz以上且励磁磁通在0.4T以上的条件下，以20分钟以下的更短的加热时间，在励磁频率在20Hz以上且励磁磁通在0.5T以上的条件下，以10分钟以下和更短的加热时间，就可以获得良好的粘结，进而，在励磁频率在40Hz以上且励磁磁通在0.7T以上的条件下，能够以4分钟以下，在励磁频率在50Hz以上且励磁磁通在1.0T以上的条件下，能够以3分钟以下，极短的时间就能够很好的粘结。
实施例2将和实施例1一样的工件，装入图1B所示的形式的本发明的装置中，以表2所示的各种条件进行励磁和加压，进行将工件内的电铁板彼此加热粘结的层叠铁心制造试验，在研究加热时间和粘结状态的同时，利用和实施例1同样的方法判断粘结状态。此外，绝缘板6和导向件8，除特殊记载的例子外，使用和实施例1相同的部件。此外，作为芯铁心，采用将厚度0.5mm的电磁钢板层叠成图4 C的形状(宽度宽的材料33mm×100mm，层叠个数40个；宽度窄的材料20mm×100mm，层叠个数前后各13个)固定的铁心，沿着图4A及图4C所示的方向插入到前述工件的中心孔内。
结果示于表2。
表2

*1无导向件*2使用图6A-图6C记载的导向件*3作为绝缘体使用板厚5mm的花岗岩板(热传导率1.6W/m·K)*4作为绝缘体使用板厚5mm的Teflon片(热传导率0.3W/m·K)*5作为绝缘体、使用在工作侧粘贴板厚1mm的Teflon片的板厚4mm的Rosner板如该表所示，在与本发明的方法一致的实施例中，获得◎～○的牢固的粘结状态，特别是，当采用芯铁心时，加热时间基本上减少一半，获得显著的效果。
另一方面，在本发明的方法中在省略导向件的情况下，加热时间和粘结状态比使用导向件时的情况稍差。此外，在插入工件的中心孔内时，内接于工件型的导向件，比外接于工件型的导向件效果更大。
此外，在本发明的方法中，作为绝缘体，当采用热传导率超过1.0W/m·K的绝缘体时，与采用优选的绝缘体的情况相比，加热时间增加。此外，在以Teflon片单体作为绝缘体的情况下，耐压性不足，加热时间有所增加，同时，由于变形，绝缘板能够使用的次数降低。另一方面，在将Teflon片作为Rosner板的表层板使用的No.44及No.45，与利用Rosner板单体时的情况获得同样的效果，同时，绝缘体与工件的剥离简单，提高作业性。
工业上利用的可能性这样，根据本发明，可以获得从小的到大层叠铁心，能够廉价地短时间的均匀牢固地加热粘结制造使用加热粘结型的电磁钢板的层叠铁心的优异的效果。
权利要求
1.一种层叠铁心制造装置，其特征在于，它包括将层叠带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板而构成的工件沿其层叠方向励磁而感应加热的感应线圈，以及，用能够在工件的层叠方向相互不干扰地相对移动的第一、第二磁轭构件压紧前述工件的层叠方向的两个端部，并且在进行这种压紧时形成磁闭合回路的磁轭。
2.如权利要求1所述的层叠铁心制造装置，其特征在于，前述工件是沿层叠方向具有贯通孔或槽的工件，具有插入前述工件的前述孔或槽内的芯铁心。
3.如权利要求1或2所述的层叠铁心制造装置，其特征在于，在前述工件和前述各磁轭构件之间，具有由耐热、耐压的的非金属材料构成的绝缘板，并且，前述绝缘板用热传导率在1.0W/m·K以下的原材料构成。
4.如权利要求1～3中任何一个所述的层叠铁心制造装置，其特征在于，前述磁轭是在前述压紧时，由前述第一、第二磁轭构件及另外的至少一个磁轭构件形成前述磁闭合回路的磁轭。
5.一种层叠铁心的制造方法，其特征在于，利用权利要求1～4中任何一个所述的层叠铁心的制造装置，在加热及压接前述工件的层叠钢板的过程中，令前述感应线圈的励磁频率为10～1000Hz，并且，令前述磁轭的压紧压力在0.1MPa以上。
6.如权利要求5所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于，前述励磁频率及前述压紧压力，以使工件内的磁通密度沿层叠方向的成分在0.2T以上的方式设定。
7.如权利要求5或6所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于，对前述磁轭付与规定的压紧压力，然后，对前述工件通过励磁进行感应加热。
8.如权利要求5或6所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于，对前述磁轭施加一定程度的压紧压力，该压紧压力能够防止因励磁造成的前述电磁钢板的振动引起的偏移，然后，对前述磁轭通过励磁进行感应加热，然后，向前述磁轭施加规定的压紧压力。
全文摘要
(课题)提供一种能够即使在很大的情况下也能够廉价地在短时间均匀地加热制造使用加热粘结型电磁钢板的层叠铁心的层叠铁心的制造装置和制造方法。(解决方案)一种层叠铁心制造装置，它包括将层叠带有加热粘结型绝缘被膜的电磁钢板构成的工件(1)沿其层叠方向励磁感应加热的感应线圈(2)，以及，相互不干扰地相对移动的第一、第二磁轭构件(5A、5B)压紧前述工件的层叠方向的两个端部，并且在进行这种压紧时形成磁闭合回路的磁轭(5)。一种层叠铁心的制造方法，利用该制造装置，在加热压接前述工件的层叠钢板的过程中，令前述感应线圈的励磁频率为10～1000Hz，并且，令前述磁轭的压紧力在0.1MPa以上。
文档编号H01F41/02GK1568528SQ0282030
公开日2005年1月19日 申请日期2002年8月15日 优先权日2001年8月17日
发明者佐志一道, 小森优佳, 河野正树, 本田厚人 申请人:杰富意钢铁株式会社