JPH0147304B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属磁性材料帯を積層し積層体を製造
する方法および装置に関する。 金属磁性材料帯を積層して製造される積層体と
しては、例えば珪素鋼など電気鉄板を積層する巻
鉄心、巻鉄心を切断して製造するカツトコアなど
があり一般には変圧器などに用いられている。 まず珪素鋼帯でＣ型カツトコアを製造する一般
的な方法を第１図によりその工程を追つて（第１
図イ→ト）説明する。 所定の幅にスリツトされた珪素鋼帯１はツバ２
のついた回転軸に取付けられた製品寸法に対応す
る形状の巻枠３にツバ２をガイドにして所定の厚
さになるまで巻取られると切断され、その末端は
溶着される。巻取られた珪素鋼帯１（以下巻鉄心
１ａという）は巻枠３ごと回転軸から取りはずさ
れ、所定の寸法を得るため珪素鋼帯１の面に垂直
に、即ち矢印Ｆの方向にプレスなどで圧下され
る。（第１図ロ） 以下の工程で加えられた加工により生じたひず
みは珪素鋼固有の磁気特性を劣化させる。このた
め巻枠３に取付けられた巻鉄心１ａを第１図ハの
如く非酸化性雰囲気の焼鈍炉４にて780〜820℃の
温度で２時間以上焼鈍しひずみを除去する。 このままの状態ではＣ形カツトコアに加工する
ことが不可能であるため、巻鉄心１ａを巻枠３か
ら取りはずし第１図ニに示す如く密閉可能な容
器、例えばオートクレーブ５の中にエポキシ樹脂
系の接着剤と共に入れオートクレーブ５内を減圧
することにより層間に接着剤を含浸させた後、オ
ートクレーブ５より取出し乾燥硬化させる。 乾燥硬化が終了した巻鉄心１ａは第１図ホに示
す如く切断機６によつて２つの部分にカツトされ
Ｃ形カツトコア１ｂとなる。 次いで第１図ヘに示す如くカツト面は研磨機７
で研磨され、不足ならば更にラツピング、エツチ
ングが行われる。研磨されたカツト面には防錆処
理が施されＣ形カツトコア１ｂ（第１図ト）は製
品となり、変圧器などに用いられる。 近年珪素鋼、低炭素鋼、パーマロイ、非晶質合
金など厚さ0.1mm以下の金属磁性材料が製造され
るようになり、従来の商用周波数域での使用に限
らず高周波域でも使用可能となり、例えば電縫管
製造用インピーダのコアのように高周波強磁界下
でも使用されるようになつた。 珪素鋼箔帯（あらかじめ箔帯表面にはガラス質
の絶縁被膜を施してある場合もある）をインピー
ダのコアとして用いる場合は、第２図に示すよう
に所定の幅にスリツトされた細幅珪素鋼箔帯１′
をエポキシ樹脂系の絶縁接着剤８で接着積層し角
柱状積層体１′ｂとなしこの角柱状積層体１′ｂ，
１′ｂ，…を組合せて用いている。しかし、この
角柱状積層体１′ｂの製造能率は手動であるため
著しく悪い。 ところがこの角柱状積層体１′ｂを工業的に製
造する方法としては従来行われているＣ形カツト
コアの製造方法が利用できるがこの方法では珪素
鋼帯の接着を真空含浸法によつて行うため、積層
体する材料の厚さが箔のように薄い場合には、各
積層箔間の絶縁接着剤を厚く均一につけることが
困難である。 電縫管製造用インピーダのコアのように高周波
の強磁界下に曝される場合には積層体にも高周波
の電圧が誘起されるので絶縁接着剤層が絶縁破壊
され易い。絶縁接着剤層の絶縁破壊は誘起される
電圧が高いほど又絶縁接着剤層が薄いほど生じ易
く、厚さ0.25mm程度の金属磁性材料箔の場合、絶
縁接着剤層の厚さが0.004mm以下になると絶縁破
壊は短時間で生じ易くなり、インピーダコアの寿
命が短くなる。更に互に隣り合う細幅珪素鋼箔帯
の金属同志の接触個所あるいは絶縁性の悪い個所
には渦電流が流れ、金属同志の接触部分あるいは
絶縁性の悪い部分が急激に加熱され、細幅珪素鋼
箔帯の発熱が大きくなる。このように細幅珪素鋼
箔帯の金属同志の接触個所あるいは絶縁性の悪い
個所が多ければ多いほど積層体の温度上昇は大き
くなり、インピーダコアの寿命が短くなる。 細幅珪素鋼箔帯の金属同志の接触個所あるいは
絶縁性の悪い個所が増す原因としては各積層箔間
の絶縁接着剤の厚さが溌く均一でないこととは別
に第３図に示すような細幅珪素鋼箔帯のエツジ部
のバリがある。このバリは細幅珪素鋼箔帯のスリ
ツト時に生成するもので、積層体中で互に隣合う
細幅珪素鋼箔帯が接触する原因となる。 この細幅珪素鋼箔帯同志の接触状態は積層体の
断面を積層方向に電気抵抗を測定することによつ
て知ることができる。即ち積層方向の電気抵抗
（以下層間抵抗という）が大きければ金属同志の
接触個所あるいは絶縁性の悪い個所が少なく、層
間抵抗が小さければ金属同志の接触個所あるいは
絶縁性の悪い個所が多いことを表わしている。 従つて高周波の強磁界下で用いられる積層体は
絶縁接着剤層を厚く均一にすることおよび金属磁
性材料箔帯の金属同志の接触あるいは絶縁性の悪
い個所をできる限り少なくして層間抵抗を大きく
することが必要であり、インピーダコアの場合少
なくとも1kΩ以上の層間抵抗が必要である。真
空含浸法ではせいぜい500Ω程度が得られるのみ
である。 本発明は強磁界の電圧下においても破壊されに
くい金属磁性材料の箔帯で絶縁性のすぐれた積層
体を製造する方法および装置の提供することを目
的とする。 本発明は金属磁性材料の箔帯に接着剤を付着せ
しめつつ多角形の積層枠に巻取り接着剤を硬化せ
しめ積層体を製造する工程、およびこの工程に金
属磁性材料箔帯のバリを除去又は圧延矯正する工
程および又は金属磁性材料箔帯に絶縁物質を均一
に固着させる工程を適宜付加して積層体を製造す
ることを特徴とする。 以下本発明の構成を実施例に基づき図面によつ
て説明する。 第４図は本発明の方法により金属磁性材料の細
幅箔帯で角柱状の積層体を製造する場合の実施例
を示す図である。 所定の幅にスリツトされた細幅珪素鋼箔帯１′
は支持具９を介して回転軸に取付けられ角形積層
枠にその先端が固定され順次アンコイルされなが
らバリ圧延装置１１を通過し、絶縁物質固着装置
１２で箔帯全面に均一に絶縁物質が固着しせめら
れ、次いで接着剤塗布装置１３にエポキシ樹脂な
どの接着剤を塗布せしめられ角形積層枠１０の回
転により押えロール１４で角形積層枠１０に押え
導かれながら角形積層枠１０に巻取られ、巻取り
回数が予じめ設定された占積率に対応する回数に
達したら切断されその末端は角形積層枠１０に粘
着テープなどで固定され巻積層体１′ａとなる。
巻積層体１′ａは角形積層枠ごと回転軸から取り
はずされ辺の部分は押え治具１５を用いて押圧さ
れ、所定の積層高さに整形された後、そのコーナ
部が切断され乾燥炉１６にて乾燥硬化（自然乾燥
あるいは強制乾燥でもよい）され角形積層枠１０
から取りはずされる。所定の長さに切断された積
層体はその切断面に研磨エツチングなどが施され
た後、検査され、寸法形状および層間抵抗など必
要とされる特性値が所定の値となつているものに
防錆処理が施こされて第２図に示す角柱状積層体
１′ｂとなる。 第４図に示す角形積層枠１０は第５図に示すよ
うに横断面形状（第４図Ａ―Ａ断面）が凹型をな
す棒状体を四角形に組合せたもので支持具９にて
回転軸に取付けられている。角形積層枠１０の凹
部の溝幅は細幅珪素鋼箔帯１′の幅より僅かに広
くなつており、その一辺の長さは必要とする積層
体長さの整数倍に切断代を加えた長さがあれば良
い。又特に四角形である必要はなく五角形、六角
形と角数が増すに従い製造能率は向上し、又速度
変動は小さくなる。 第４図に示すバリ圧延装置１１は第６図に示す
ように一対のローラからなり、上ロール１１ａと
下ロール１１ｂの間を細幅珪素鋼箔帯１′が通過
する機構になつている。上ロール１１ａは圧下力
を調整するロールであり、ハウジング１１ｃを支
点とする圧下調整ネジ１１ｄをまわしコイルバネ
１１ｅを介して圧下する機構になつており回転自
在に支承されている。下ロール１１ｂは圧荷重を
受けるロールで回転自在であるが、必要に応じて
強制回転させうるようにモータＭをカツプリング
Ｃによつて連結しうる機構になつている。モータ
Ｍは直流モータのように任意に回転速度を選択で
きるものが望ましい。圧延荷重は余り大きくとる
と細幅珪素鋼箔帯１′が変形し積層体の磁気特性
が低下するので約20Kg以下程度が適当で望ましく
は約10Kg以下である。圧延荷重10Kg以下では磁気
特性の低下は大きくなく、又箔帯のバリも第７図
イ，ロに示すように押潰されたり矯正されたりす
る。 第４図に示す押えロール１４は細幅珪素鋼箔帯
１′の幅とほぼ等しいロール幅となつており細幅
珪素鋼箔帯１′を角形積層枠１０に押えながら導
くものであり、図には示されない支点からアーム
１７を介して上下動自在から回転自在な機構にな
つており角形積層枠１０の回転による位置変動に
容易に追従し、細幅珪素鋼箔帯１′を常に定荷重
で押え細幅珪素鋼箔帯１′にキヤンバなどの変形
があつても角形積層枠１０に導くことができる。 第４図に示す絶縁物質固着装置１２は第８図に
示すように細幅珪素鋼箔帯１′に絶縁物質を塗布
するためのロール１２ａ，１２ｂ，１２ｃおよび
絶縁物質の容器１２ｄ，１２ｅからなるロールコ
ータおよび管状乾燥炉１２ｆで構成されている。
ロール１２ａおよびロール１２ｂは細幅珪素鋼箔
帯１′と接触しつつ細幅珪素鋼箔帯１′の走行方向
に回転している。ロール１２ａには高耐熱性、高
絶縁性高分子を主成分とした絶縁物質の容器１２
ｄが接触しており、ロール１２ａと接触する容器
１２ｄの面はフエルトなどの液体を浸みこませる
材料でできている。ロール１２ｂは容器１２ｅ中
の高耐熱性、高絶縁性高分子を主成分とする絶縁
物質と接触ロール１２ｃと接触している。ロール
１２ａ，１２ｂの間を通過した細幅珪素鋼箔帯
１′には全体に均一に絶縁物質が塗布され、更に
この細幅珪素鋼箔帯１′が管状乾燥炉１２ｆを通
過することにより高耐熱性、高絶縁性高分子を主
成分とする絶縁物質の被膜が全体に均一に固着さ
れる。 第４図に示す接着剤塗付装置１３は第９図に示
すように一対のロールの上ロール１３ａと下ロー
ル１３ｂの間を細幅珪素鋼箔帯１′が通過する機
構になつている。下ロール１３ｂは容器１３ｃ中
のエポキシ樹脂系接着剤あるいは高耐熱性、高絶
縁性高分子を主成分とする接着剤と接触しつつ細
幅珪素鋼箔帯１′の走行方向に回転し細幅珪素鋼
箔帯１′に接着剤を塗布せしめる。接着剤の塗付
量は上ロール１３ａの圧下力を調整することによ
つて調整される。 高耐熱性、高絶縁性高分子についてであるが、
高耐熱性、高絶縁性高分子を絶縁物質および接着
剤として用いた場合、均一な厚さの絶縁接着剤層
が得られると同時に高い絶縁耐圧が得られ且つそ
の絶縁接着剤層は、高耐熱性であるため、高周波
の強磁界下に曝された場合の温度上昇に対しても
高耐久性を示す。通常この種の高耐熱、高絶縁性
高分子を主成分とする絶縁物質は、塗布として用
いられ、その接着力は常温では、エポキシ系接着
剤よりは弱いが、高周波の強磁界下で加熱される
とむしろエポキシ系接着剤で積層接着した場合よ
りもより高耐久性を示す。高耐熱性、高絶縁性高
分子を主成分とする絶縁物質としては、例えばポ
リ（フエニレン）オキシド、ポリ（ｐ―キシリレ
ン）芳香族ポリスルホン、芳香族ポリアミド―イ
ミド、ポリエステルイミド、芳香族ポリイミド、
フエノキシ樹脂などの高分子化合物の１種又は２
種以上の混合物を主成分とするものである。高耐
熱性、高絶縁性高分子を絶縁物質として固着させ
る工程では約30ポイズ以下の低粘度に調整された
ものを用いることが望ましく、約40ポイズ以上の
粘度では、均一な厚さの被膜が得られにくくな
る。高耐熱性、高絶縁性高分子を接着剤として塗
布する工程では、約３ポイズ以上の粘度に調整さ
れたものを用いることが望ましく、それ以下の粘
度では乾燥固化後の積層体の接着強度が充分得ら
れない場合がある。 第４図に示す押え治具１５は第１０図に示すよ
うに角形積層枠１０の溝幅にほぼ一到する幅の矩
形の突起を有する棒状体である。 以上本発明の１実施例による角柱状積層体の製
造条件および製造結果は表１の通りである。

【表】

【表】 次に本発明の作用効果を述べる。 細幅珪素鋼箔帯１′に接着剤を塗付した後角形
積層枠１０に所定の回数だけ巻きとることにより
絶縁接着剤層（絶縁物質の層＋接着剤の層）の厚
く均一な角柱状積層体１′ｂを得ることができ、
更に押え治具１５によつて押圧することにより所
定の絶縁接着剤層を得るに必要な量以外の接着剤
を押圧すため絶縁接着剤層厚さの均一な角柱状積
層体１′ｂを得ることができる。又接着剤の粘度
が低い場合や巻取り時の張力が大きい場合には巻
積層体１′ａのコーナ部に近い辺の部分の積層厚
さが所定の値より薄くなる場合があるが、コーナ
部分を切断することにより全長に亘つて均一な積
層厚さを有する角柱状積層体１′ｂを得ることが
できる。更に細幅珪素鋼箔帯１′がバリ圧延装置
１１を通過することによりエツジ部のバリが押潰
されたり矯正されたりするため互に隣合う細幅珪
素鋼箔帯１′，１′同志の接触が少なくなり角柱状
積層体１′ｂの層間抵抗が向上、又絶縁物質固着
装置１２を通過することにより絶縁物質がバリを
含め全体を均一に被覆するため角柱状積層体１′
ｂの絶縁性は著しく向上する。 これらによつて角柱状積層体１′ｂは絶縁耐圧
および層間抵抗が著しく向上するため高周波の強
磁界下においてもその発熱が抑制され耐久性が向
上する。 表１の実施例による角柱状積層体をインピーダ
のコアとして用いた場合と接着を真空含浸法で行
つた角柱状積層体をインピーダのコアとして用い
た場合の耐久性の比較結果を表２に示す。

【表】 このように、本発明法による角柱状積層体をイ
ンピーダコアとして用いる真空含浸による接着の
場合にくらべ約２倍の長寿命が得られた。 ここで絶縁接着剤層（絶縁物質の層＋接着剤の
層）の厚さを厚くすることは耐久性の点からは効
果的であるが、厚過ぎると結果的に金属磁性材料
の割合いが減少することとなり電磁気特性が低下
するので好ましくない。絶縁接着剤層と金属磁性
材料の割合いが30：70程度ならば効率の低下はさ
ほどでなく、厚さ0.1mmの金属磁性材料の場合、
絶縁接着剤層の厚さは約0.040mm程度である。又
角柱状積層体１′ｂの製造能率は従来のＣ形カツ
トコアを製造する方法によるよりも良い。 本発明の方法によれば寸法精度のすぐれた積層
体が得られるが、要求される寸法精度が厳しくな
い場合はコーナ部の切断および押え治具による整
形は行わなくても良い。 細幅珪素鋼箔帯１′のエツジ部のバリは本実施
例においては圧延矯正する方法を用いたが、当然
ながら除去しても良くバリ除去の手段としては研
削法、電解法、化学研磨法などの手段がありこれ
らを単独で又は組合せて用いても良い。 絶縁物質としては本実施例では高耐熱性、高絶
縁性高分子化合物を用い、これの固着手段として
は管状乾燥炉を用いたが、絶縁物質は固着後均一
な被膜が得られ絶縁性を有する物質であるならば
液体、粉体いずれでも良く、成分も限定されるも
のではない。又塗付方法もスプレ方式、浸漬方
式、静電塗装方式等種々あり絶縁物質の種類によ
り適当な方式を選択すれば良く、固着方法は高周
波加熱、紫外線照射等があるが絶縁物質の種類に
よつて選択する必要がある。 細幅珪素鋼箔帯に接着剤を塗付する方法として
は実施例に示した方式以外にも浸漬方式、スプレ
方式など種々の方式があり必要とする量を塗付で
きればいずれの方式を選択しても良い。 細幅珪素鋼箔帯にバリがない場合、バリが小さ
く接着剤で充分に絶縁できる場合等には状況に応
じ、バリの圧延矯正、絶縁物質の固着は省略でき
る。 なお角形積層枠の形状は実施例では全長側壁の
ある形状で示してあるが、第１１図に示す如く側
壁を切欠いた形状にしても良い。又実施例は角柱
状積層体について述べたが第１２図イ，ロに積層
体の断面１″ａ，１ａで示す如く種々の形状の
積層体の製造も可能である。 又実施例においては巻積層体の辺の部分を押圧
し整形した後、コーナ部を切断したが、順序を変
えてコーナ部を切断した後、切断された巻積層体
の辺の部分を整形しても効果は変らない。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣ形カツトコアの一般的製造工程を示
す図、第２図は本発明に係る角柱状の積層体の斜
視図、第３図は細幅珪素鋼箔帯のエツジ部のバリ
を示す細幅珪素鋼箔帯の断面図、第４図は本発明
の方法による積層体の製造工程の実施例を示す
図、第５図は第４図中Ａ―Ａ断面における角形積
層枠の断面形状図、第６図はバリ圧延装置の機構
を示す概略図、第７図はバリ圧延装置通過後のバ
リの状態を示す細幅珪素鋼箔帯の断面図、第８図
は絶縁物質固着装置の構成を示す概略図、第９図
は接着剤塗付装置を示す図、第１０図は押え治具
を用いて積層厚さを調整する方法を示す第５図に
対応する断面図、第１１図は角形積層枠の形状例
を示す図、第１２図は本発明の他の実施例である
積層体の断面形状を示す図である。 １…珪素鋼帯、１ａ…巻鉄心、１ｂ…Ｃ形カツ
トコア、１′…細幅珪素鋼箔帯、１′ａ，１″ａ，
１ａ…巻積層体、１′ｂ…角柱状積層体、２…
ツバ、３…巻枠、４…焼鈍炉、５…オートクレー
ブ、６…切断機、７…研磨機、８…絶縁接着剤、
９…支持具、１０，１０′，１０″…角形積層枠、
１１…バリ圧延装置、１２…絶縁物質固着装置、
１３…接着剤塗布装置、１４…押えロール、１
５，１５′，１５″…押え治具、１６…乾燥炉、１
７…アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻取枠を用いて金属磁性材料の積層体を製造
   する方法において、厚さ0.1mm以下の金属磁性材
   料の箔帯のエツジのバリを圧延矯正または除去し
   た後、該箔帯に絶縁物質を塗布して乾燥し、更に
   絶縁性の接着剤を付着せしめつつ、多角形の巻取
   枠に巻取つて巻積層体となし、該巻積層体のコー
   ナー部を切断して切取つた柱状積層体を押圧整形
   することを特徴とする金属磁性材料の箔帯からな
   る積層体の製造方法。 ２ 帯状体を巻取装置により巻取り、積層する装
   置において、金属磁性材料の箔帯に生じたバリを
   押潰すためのバリ圧延装置と、金属磁性材料の箔
   帯に絶縁物を固着させる絶縁物質固着装置と、接
   着剤を塗布する接着剤塗布装置と、断面形状が凹
   形をなす棒状体を多角形に組合せた角形積層枠と
   巻積層体の切断装置と、柱状積層体の押圧整形装
   置とを順次設けたことを特徴とする金属磁性材料
   の箔帯からなる積層帯の製造装置。