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CN109478834B - 芯板的制造方法 - Google Patents

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CN109478834B CN201780044185.8A CN201780044185A CN109478834B CN 109478834 B CN109478834 B CN 109478834B CN 201780044185 A CN201780044185 A CN 201780044185A CN 109478834 B CN109478834 B CN 109478834B
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Abstract

一种芯板(1)的制造方法，芯板(1)具有环状的芯背部(11)、和从芯背部朝向中心(O)延伸的多个齿部(12)。芯板进行冲裁加工工序、卷绕加工工序、应变加工工序、及退火工序而得到。在应变加工工序中，对芯背部或在卷绕后成为芯背部的带状芯背部(21)赋予压缩应变。在退火工序中，在应变加工工序之后，通过退火使芯背部或带状芯背部再结晶。由此，能够提高齿部的磁特性，并且防止芯背部的磁特性的降低。

Description

芯板的制造方法
相关申请的交叉引用
本申请以通过引用方式将其公开内容并入本申请的、2016年7月21 日申请的日本专利申请2016-143361号、及2017年5月30日申请的日本专利申请2017-107106号为基础。
技术领域
本公开涉及具有环状的芯背部、和从该芯背部朝向中心延伸的多个齿部的芯板的制造方法。
背景技术
在发电机、马达等旋转电机中，使用了层叠有多个具有环状的芯背部和齿部的环状的芯板的定子芯。为了旋转电机的例如小型化、高输出化等高性能化，希望控制由电磁钢板构成的芯板的易磁化方向。具体地，希望使朝向环状的芯板的中心方向延伸的齿部的易磁化方向与齿部的伸长方向一致，使芯背部的易磁化方向与环状的芯板的周向一致。
例如，在专利文献1中，公开了从在一个方向上具有易磁化方向的方向性电磁钢板冲裁具有芯背和齿部的带状的薄片，使薄片卷绕成环状，由此制造芯板的技术(专利文献1)。由此，能够制造齿部的易磁化方向与齿部的伸长方向一致的芯板。
专利文献1：日本特开平9-92561号公报
然而，根据本发明人的研究，方向性电磁钢板由于易磁化方向与一个方向一致，因此若以方向性电磁钢板的易磁化方向成为齿的伸长方向的方式进行冲裁，接着通过卷绕来制造芯板，则芯背部的易磁化方向也变成齿部的伸长方向。其结果为，在芯背部中，在定子芯的磁路中磁化变得困难。即，齿部的磁特性较好，但芯背部的磁特性变差。
发明内容
本公开是鉴于这样的课题所做出的，目的在于提供能够提高齿部的磁特性，并且能够防止芯背部的磁特性的降低的芯板的制造方法。
本公开的一个方式是具有环状芯背部、和从上述芯背部朝向中心延伸的多个齿部的芯板的制造方法。该制造方法具有冲裁加工工序、卷绕加工工序、应变加工工序、退火工序。在冲裁加工工序中，从在面内的一方向上具有易磁化方向的方向性电磁钢板冲裁芯薄片，芯薄片具有在与上述易磁化方向垂直的垂直方向上延伸的带状芯背部、和与上述易磁化方向平行地从上述带状芯背部延伸的多个平行齿部。在卷绕加工工序中，通过使上述平行齿部在内侧并使上述芯薄片卷绕成环状，由此得到具有上述芯背部和上述齿部的上述芯板。在应变加工工序中，在板厚方向上对上述芯薄片的上述带状芯背部或上述芯板的上述芯背部赋予压缩应变。在退火工序中，在上述应变加工工序之后，通过退火使上述带状芯背部或上述芯背部再结晶。
本公开的另一方式是具有环状芯背部、和从上述芯背部朝向中心延伸的多个齿部的芯板的制造方法。该制造法具有应变加工工序、冲裁加工工序、卷绕加工工序、退火工序。在应变加工工序中，在面内的一个方向上具有易磁化方向的方向性电磁钢板中，在板厚方向上对在与上述易磁化方向垂直的方向上延伸的带状芯背部预形成区域赋予压缩应变。在冲裁加工工序中，从上述方向性电磁钢板冲裁芯薄片，芯薄片具有存在于上述带状芯背部预形成区域的带状芯背部、和与上述易磁化方向平行地从上述带状芯背部延伸的多个平行齿部。在卷绕加工工序中，通过使上述平行齿部在内侧并使上述芯薄片卷绕成环状，由此得到具有上述芯背部和上述齿部的芯板。在退火工序中，在上述应变加工工序之后，通过退火使上述带状芯背部预形成区域、上述带状芯背部、或上述芯背部再结晶。
在上述制造方法中，形成与方向性电磁钢板的易磁化方向平行地延伸的平行齿部，使平行齿部在内侧并使芯薄片卷绕成环状。因此，在齿部中，能够使易磁化方向与朝向环状的芯板的中心的方向一致。
在上述制造方法中，芯背部被再结晶。因此，能够使方向性电磁钢板的易磁化方向为随机的朝向。因此，能够防止易磁化方向成为齿部的伸长方向、即，芯板的中心方向。
原本，芯背部的易磁化方向的希望方向是环状的芯背部的周向。因此，在与周向正交的方向、即齿部的伸长方向为芯背部的易磁化方向的情况下，芯背部的磁化变困难。在上述方式所涉及的制造方法中，能够使芯背部的易磁化方向为随机。因此，在芯背部中，能够减少与齿部的伸长方向平行的易磁化方向。其结果为，能够防止芯背部的磁特性的降低。
另外，在上述制造方法中，芯背部在被赋予了压缩应变之后，经过基于退火的再结晶。因此，在退火时易被再结晶，能够以低温、短时间进行再结晶。因此，在退火工序中，不仅是芯背部、带状芯背部、或芯背部形成预定区域，也能够进行包含芯背部的芯板、包含带状芯背部的芯薄片、或者包含芯背部形成预定区域的方向性电磁钢板的加热。即，在退火工序中，即使加热芯板、芯薄片、方向性电磁钢板，也能够防止在齿部、平行齿部、或后工序中成为齿部的齿部的形成预定区域的再结晶，并能够选择性地使芯背部、带状芯背部、或芯背部形成预定区域再结晶。
像以上那样，通过上述制造方法，能够得到具有易磁化方向成为齿部的伸长方向的齿部、和易磁化方向成为随机方向的芯背部的芯板。因此，根据上述方式，可以提供能够提高齿部的磁特性，并且防止芯背部的磁特性的降低的芯板的制造方法。
附图说明
图1的(a)是实施方式1中的方向性电磁钢板的俯视图，图1的(b) 是实施方式1中的芯薄片的俯视图，图1的(c)是实施方式1中的在带状芯背部具有压缩应变的芯薄片的俯视图，图1的(d)是实施方式1中的在芯背部具有压缩应变的芯板的俯视图，图1的(e)是实施方式1中的在芯背部具有再结晶区域的芯板的俯视图。
图2是实施方式1中的基于硬化喷丸的应变加工工序的说明图。
图3是实施方式1中的表示易磁化方向的芯板的放大图。
图4的(a)是实施方式2中的方向性电磁钢板的俯视图，图4的(b) 是实施方式2中的芯薄片的俯视图，图4的(c)是实施方式2中的芯板的俯视图，图4的(d)是在芯背部具有压缩应变的芯板的俯视图，图4 的(e)是实施方式2中的在芯背部具有再结晶区域的芯板的俯视图。
图5的(a)是实施方式3中的方向性电磁钢板的俯视图，图5的(b) 是实施方式3中的芯薄片的俯视图，图5的(c)是实施方式3中的在带状芯背部具有压缩应变的芯薄片的俯视图，图5的(d)是实施方式3中的在芯背部具有再结晶区域的芯薄片的俯视图，图5的(e)是实施方式3 中的具有再结晶区域的芯板的俯视图。
图6的(a)是实施方式4中的在芯背部形成预定区域具有压缩应变的方向性电磁钢板的俯视图，图6的(b)是实施方式4中的在带状芯背部具有压缩应变的芯薄片的俯视图，图6的(c)是实施方式4中的在芯背部具有压缩应变的芯板的俯视图，图6的(d)是实施方式4中的在芯背部具有再结晶区域的芯板的俯视图。
图7的(a)是比较方式1中的方向性电磁钢板的俯视图，图7的(b) 是比较方式1中的芯薄片的俯视图，图7的(c)是比较方式1中的芯板的俯视图。
图8是比较方式1中的表示易磁化方向的芯板的放大图。
图9的(a)是比较方式2中的方向性电磁钢板的俯视图，图9的(b) 是比较方式2中的芯板的俯视图。
图10是比较方式2中的表示易磁化方向的芯板的放大图。
图11是实施方式5中的基于辊轧的应变加工工序的说明图。
图12是实施方式5中的芯板的局部放大剖视图。
图13是表示实验例中的芯背部与齿部的厚度差、和磁场H＝5000A/m 时的磁通密度及频率400Hz、磁通密度1.0T时的磁滞损耗的关系的图。
图14的(a)是实施方式6中的芯薄片的俯视图，图14的(b)是实施方式6中的表示对带状芯背部赋予压缩应变并且使芯薄片卷绕的样子的说明图。
图15是图14的(b)中的XV-XV线向视剖视图。
图16是实施方式6中的芯板的局部放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本公开的多个方式进行说明。有时在各方式中对与在先的方式中进行说明的事项对应的部分标注相同的参照符号并省略重复的说明。在各方式中仅对结构的一部分进行说明的情况能够适用对于结构的其他部分进行在先说明的其他方式。并不仅是在各实施方式中明确能够具体地进行组合的部分彼此的组合，只要没有特别地在组合中产生问题，则即使没有明确也能够局部地组合实施方式彼此。
(实施方式1)
对于芯板的制造方法所涉及的实施方式，参照图1～图3来进行说明。在本方式中，在冲裁加工工序之后，进行应变加工工序、卷绕加工工序、以及退火工序，如图1的(e)所例示那样，制造具有圆环状的芯背部11、和从芯背部11朝向其中心O延伸的多个齿部12的芯板1。
在本实施方式中，对依次进行冲裁加工工序、应变加工工序、卷绕加工工序、退火工序来制造芯板的方式进行说明。以下示出各工序的概要。
如图1的(a)及图1的(b)所例示那样，在冲裁加工工序中，由方向性电磁钢板3冲裁具有在与该易磁化方向Y垂直的垂直方向X上延伸的带状芯背部21、和与易磁化方向Y平行地延伸的多个平行齿部22的芯薄片2。在应变加工工序中，如图1的(c)所例示那样，对芯薄片2的带状芯背部21在板厚方向Z上赋予压缩应变。此外，在图1、后述的图4～图6中，与纸面垂直的方向为板厚方向。
如图1的(c)及图1的(d)所例示那样，在卷绕加工工序中，通过使平行齿部22在内侧并使芯薄片2卷绕成环状，而得到具有芯背部11和齿部12的芯板1。在退火工序中，通过退火使芯背部11再结晶。以下，对各工序详细地进行说明。
如图1的(a)及图1的(b)所例示那样，在冲裁加工工序中，从方向性电磁钢板3冲裁具有带状芯背部21和多个平行齿部22的芯薄片2。方向性电磁钢板3在面内的一个方向上具有易磁化方向Y。即，易磁化方向Y在板状的电磁钢板的面内方向中与一个方向一致的电磁钢板为方向性电磁钢板3。面内方向是与电磁钢板的厚度方向垂直的方向。作为方向性电磁钢板3，例如能够利用市售品，例如能够使用新日铁住金株式会社制的23ZH85。通常，方向性电磁钢板3的易磁化方向Y是与轧制方向平行的方向。
在冲裁加工工序中，带状芯背部21以在与方向性电磁钢板3的易磁化方向Y垂直的垂直方向X上延伸的方式被冲裁。即，带状芯背部21的长边方向与相对于易磁化方向Y垂直的垂直方向X平行。另一方面，平行齿部22以与方向性电磁钢板3的易磁化方向Y平行地延伸的方式被冲裁。芯薄片2如图1的(b)所例示那样为梳状，平行齿部22形成为梳齿状。
此外，在本说明书中，垂直方向不仅是90°的方向，也包括在外观上接近90°的方向。对于平行方向也是同样地，不仅是180°或360°的方向，也包括在外观上接近180°或360°的方向。
接下来，在应变加工工序中，如图1的(c)所例示那样，对芯薄片2 中的带状芯背部21施加压缩应变。在图1的(c)中，将被赋予了压缩应变的区域通过点阴影示出。在之后的附图中，也是点阴影表示被赋予了压缩应变的区域。在应变加工工序中，也能够对带状芯背部21局部地赋予压缩应变，但优选对带状芯背部21的整体赋予压缩应变。
应变加工工序中的压缩应变的赋予方法没有特别地限定，能够利用可以对带状芯背部21施加压缩应变的各种压缩加工方法。作为压缩应变，可以是压缩塑性应变及压缩弹性应变中的任一种，从退火工序中的再结晶变得更加容易的观点来看，优选压缩塑性应变。
作为压缩加工方法，优选硬化喷丸(Shot peening)、水射流喷丸(water jetpeening)、激光喷丸(laser peening)、超声波喷丸、锻造、或者辊轧加工，在该情况下，易施加压缩塑性应变，退火工序中的再结晶变得更加容易。另外，从加工区域的控制比较容易，防止对平行齿部22等除带状芯背部21以外的部分施加压缩塑性应变的观点来看，更加优选硬化喷丸、水射流喷丸、激光喷丸、超声波喷丸。另一方面，从能够充分赋予压缩塑性应变，芯背部的易磁化方向更易变成随机的朝向，能够进一步提高磁特性的观点来看，更加优选锻造、辊轧加工。
如图2所例示的那样，在通过硬化喷丸赋予压缩应变的情况下，从硬化喷丸装置的喷射喷嘴41将被称为丸粒的喷射材料40向芯薄片2的带状芯背部21喷射。喷射方向为与芯薄片2的板厚方向Z平行的平行方向。由此，对芯薄片2的带状芯背部21赋予了压缩应变。
接着，能够进行卷绕加工工序。从图1的(c)的两端朝下方向延伸的两个箭头表示在卷绕加工工序中卷绕的朝向。如图1的(c)及图1的 (d)所例示那样，在卷绕加工工序中，使平行齿部22在内侧并使芯薄片 2卷绕成环状。由于使芯薄片2沿图1的(c)所示的箭头的方向卷曲，因此卷绕加工也能够称为卷曲加工。
在卷绕加工工序中，带状芯背部21形成圆环状的芯背部11，平行齿部22形成齿部12。进而，进行加工以使各齿部12的伸长方向朝向圆环状的芯背部11的中心O。
在本方式中，由于在卷绕加工工序之前已经进行了应变加工工序，因此在卷绕加工工序之后得到的芯板1在芯背部11具有压缩应变。
接下来，能够进行退火工序。在图1的(e)中，通过斜线阴影示出再结晶区域。在之后的附图中，也是斜线阴影表示再结晶区域。
在退火工序中，对芯板1进行加热。由此，如图1的(e)所例示那样，在被赋予压缩应变的芯背部11中引起再结晶。进而，通过再结晶，易磁化方向变得散乱，能够使芯背部11的易磁化方向为随机的方向(参照图3)。此外，图3中的虚线箭头表示芯板的各部位的易磁化方向。对于后述的图8及图10也是同样的。
在被赋予了压缩应变的芯背部11中，易在退火工序中引起再结晶。因此，能够在低温、短时间的退火中进行再结晶。在退火工序中，能够以在未被赋予压缩应变的例如齿部12等除芯背部11以外的区域中不引起再结晶、而在被赋予了压缩应变的芯背部11中引起再结晶的温度进行退火。
退火工序中的加热温度能够根据原材料的组成、应变的程度等适当地进行调整，例如为700～1100℃。在被赋予了压缩应变的芯背部11中，由于易像上述那样引起再结晶，因此例如以700℃左右这样的低温也能够再结晶。从可靠地抑制除芯背部11以外的区域的再结晶这样的观点、进一步抑制原材料的氧化这样的观点来看，优选退火工序中的加热温度为 700～850℃，更加优选为700～800℃。
退火工序中的上述加热温度下的保持时间、即加热保持时间根据原材料的塑性、应变的程度、生产率等能够适当地进行调整，例如为1秒～2 小时。如上述那样，由于在被赋予了压缩应变的芯背部11中易引起再结晶，因此例如也能够进行10秒以下这样的较短的加热保持时间的退火。从生产率的提高、抑制原材料的氧化这一观点来看，退火工序中的加热保持时间较短比较好，优选600秒以下较好。从即使是上述的700～800℃左右的低温也能够充分使芯背部11再结晶这一观点来看，加热保持时间优选为5秒以上，更加优选为10秒以上。
接下来，对本方式的作用效果进行说明。在本方式的制造方法中，如图1所例示那样，形成与方向性电磁钢板3的易磁化方向Y平行地延伸的平行齿部22，使该平行齿部22在内侧并使芯薄片2卷绕成环状。因此，在通过上述制造方法得到的芯板1的齿部12中，如图3所例示那样，能够使易磁化方向与齿部12的伸长方向L、即朝向圆环状的芯板1的中心O 的方向一致。其结果为，能够提高齿部12的磁特性。
另外，芯背部11在退火工序中被再结晶。因此，如图3所例示那样，在芯背部11中，能够使易磁化方向Y成为随机的朝向。因此，能够防止尽管使用方向性电磁钢板来进行制造，但是如图8所例示的后述的比较方式1所例示的芯板8那样，芯背部81的易磁化方向变成齿部82的伸长方向L、即从芯背部81朝中心O的朝向。由于芯背部的易磁化方向的希望方向是环状的芯背部的周向，因此与芯背部81的周向C正交的方向的易磁化方向、即与齿部12的伸长方向L平行的易磁化方向成为在芯背部81 的周向C上磁化困难的磁化困难方向，成为磁特性上不优选的方向。
在本实施方式的制造方法中，如图3所例示那样，能够使芯背部11 的易磁化方向随机。因此，能够减少芯背部11中的与齿部的伸长方向L 平行的方向的易磁化方向。其结果为，在提高上述齿部12的磁特性同时，也防止芯背部11的磁特性的降低。
另外，在上述制造方法中，芯背部11在被赋予了压缩应变之后，经过基于退火的再结晶。因此，在退火时易被再结晶，能够以低温、短时间进行再结晶。因此，在退火工序中，不需要使芯板1的芯背部11局部加热，而能够使包含芯背部的芯板1的整体加热。即。在退火工序中，即使加热芯板1，也能够防止齿部12的再结晶，并且选择性地使芯背部11再结晶。
在本方式的制造方法中，冲裁加工工序之后的各工序只要在经过应变加工工序之后进行退火工序，则也可以顺序不同，能够调换顺序。例如，如本方式那样，能够按冲裁加工工序、应变加工工序、卷绕加工工序、退火工序的顺序进行。另外，也能够按冲裁加工工序、卷绕加工工序、应变加工工序、退火工序的顺序进行。进一步，还能够按冲裁加工工序、应变加工工序、退火工序、卷绕加工工序的顺序进行。对于调换冲裁加工工序之后的各工序的顺序的实施方式，在后述的实施方式2及实施方式3中进行说明。另外，如后述的实施方式6所例示那样，也可以使应变加工工序与卷绕加工工序同时进行。
退火工序优选在各工序的最后进行。该情况下，不仅在应变加工工序中被赋予的厚度方向的压缩应变，而且例如在卷绕加工工序等中会产生的面内方向的应变也通过退火消除。因此，能够防止铁损的劣化。
如本实施方式那样，当在卷绕加工工序之前进行应变加工工序的情况下，能够对由不出现在卷绕加工中会被赋予的非均质的加工应变的均质的原材料组成的芯薄片2赋予压缩应变。因此，在应变加工工序中，能够均质地向芯薄片2中的带状芯背部21的原材料整体赋予板厚方向Z的压缩应变。另外，该情况下，能够对在一个方向上延伸的带状芯背部21进行压缩加工来赋予压缩应变，因此易进行压缩加工，压缩加工方法的选择幅度也变宽。
如以上那样，根据本方式的制造方法，能够得到具有易磁化方向成为齿部12的伸长方向L的齿部12、和易磁化方向成为随机方向的芯背部11 的芯板1。因此，根据上述芯板1的制造方法，能够使齿部12的磁特性提高，并且能够防止芯背部11的磁特性的降低。即，芯板1能够在芯背部11及齿部12双方中发挥较高的磁通密度。由此，芯板1例如适于旋转电机的定子芯。
(实施方式2)
在本方式中，在冲裁加工工序之后，依次进行卷绕加工工序、应变加工工序、及退火工序来制造芯板。此外，在实施方式2以后使用的附图标记中、与在已有的实施方式中使用的附图标记相同的附图标记只要没有特别地表示，则表示与已有的实施方式中的部件相同的构成要素等。
如图4的(a)及图4的(b)所例示那样，首先，与实施方式1相同地进行方向性电磁钢板3的冲裁加工，由此得到具有带状芯背部21和平行齿部22的芯薄片2。接着，进行卷绕加工工序，如图4的(b)及图4 的(c)所例示那样，使平行齿部22在内侧并使芯薄片2卷绕成环状。由此，得到具有芯背部11和齿部12的芯板1。
接着，进行应变加工工序，如图4的(d)所例示那样，对芯板1的芯背部11在板厚方向上赋予压缩应变。接着，进行退火工序，如图4的 (e)所例示那样，通过退火使芯背部11再结晶。这样一来，能够得到与实施方式1相同的芯板1。
各工序具体地能够与实施方式1同样地进行。像本实施方式那样，在应变加工工序之前进行卷绕加工工序，由此通过卷绕加工对沿周向延伸的芯背部11赋予厚度方向的压缩应变。因此，能够以不出现在应变加工工序中被赋予的应变的状态进行卷绕加工。因此，能够以低加工应力进行卷绕加工。进一步，也能够提高卷绕加工的尺寸精度。另外，除此之外，能够得到与实施方式1相同的作用效果。
(实施方式3)
在本方式中，在冲裁加工工序之后，依次进行应变加工工序、退火工序、及卷绕加工工序来制造芯板。如图5的(a)及图5的(b)所例示那样，首先，与实施方式1相同地通过进行冲裁加工工序而从方向性电磁钢板3制作芯薄片2，进一步与实施方式1相同地进行应变加工工序，由此如图5的(c)所例示那样，对芯薄片2的带状芯背部21赋予压缩应变。
接着，通过进行退火工序，如图5的(d)所例示那样，使芯薄片2 的带状芯背部21再结晶。接着，如图5的(d)及图5的(e)所例示那样，使平行齿部22在内侧并使芯薄片2卷绕成环状。由此，得到具有芯背部11和齿部12的芯板1。这样一来，能够得到与实施方式1相同的芯板1。
各工序具体地能够与实施方式1同样地进行。如本实施方式那样，通过在卷绕加工工序之前进行退火工序，由此能够将在退火工序中得到的再结晶粒控制为例如粒径500μm以下的细粒。其结果为，如图5的(d)及图5的(e)所例示那样，在卷绕加工时，易引起带状芯背部21的拉伸应变，加工性提高。因此，例如易加工成圆环状那样的希望形状。进一步在退火工序中能引起的收缩应变通过卷绕加工被修正，因此能够提高芯板1 的尺寸精度。除此之外，能够得到与实施方式1相同的作用效果。
(实施方式4)
在本实施方式中，在应变加工工序之后，进行冲裁加工工序、卷绕加工工序、及退火工序来制造与实施方式1相同的芯板1。应变加工工序之后的各工序只要在经过冲裁加工工序之后进行卷绕加工工序，则也可以顺序不同，能够调换顺序。以下，对按应变加工工序、冲裁加工工序、卷绕加工工序、退火工序的顺序进行的方式进行说明。
如图6的(a)所例示那样，首先，在方向性电磁钢板3中，决定带状芯背部预形成区域31。带状芯背部预形成区域31为与冲裁加工工序之后得到的芯薄片2中的带状芯背部21相同形状，但实际上是实施冲裁加工之前的方向性电磁钢板3上的假想区域。换言之，带状芯背部预形成区域31可以说是方向性电磁钢板3上的设计图那样的区域。在决定带状芯背部预形成区域31时，也能够预先在冲裁加工工序之后决定成为平行齿部22的平行齿部形成预定区域32，还能够预先在冲裁加工工序之后决定成为芯薄片2的芯薄片形成预定区域30。只要至少决定方向性电磁钢板3 中的在与易磁化方向Y垂直的垂直方向X上延伸的带状芯背部预形成区域31即可。
在应变加工工序中，如图6的(a)所例示那样，对方向性电磁钢板3 的带状芯背部预形成区域31在板厚方向上赋予压缩应变。接着，进行冲裁加工，由此如图6的(b)所例示那样，得到具有带状芯背部21和平行齿部22的芯薄片2。冲裁以由预先决定的带状芯背部预形成区域31形成带状芯背部21的方式进行。即，带状芯背部21通过冲裁加工从存在于方向性电磁钢板3的带状芯背部预形成区域31形成。这样得到的芯薄片2 具有已被赋予了压缩应变的带状芯背部21。
接着，进行卷绕加工工序，如图6的(b)所例示那样，使平行齿部 22在内侧并使芯薄片2卷绕成环状。由此，如图6的(c)所例示那样，得到具有芯背部11和齿部12的芯板1。芯板1在芯背部11具有压缩应变。
接着，进行退火工序，如图6的(d)所例示那样，通过退火使芯背部11再结晶。这样能够得到与实施方式1相同的芯板1。
各工序具体地能够与实施方式1相同地进行。像本实施方式那样，当在冲裁加工工序之前进行应变加工工序的情况下，例如通过使用被称为多工位压力机式的冲压设备，能够通过相同的冲压机连续地进行应变加工工序与冲裁加工工序。即，如图6的(a)及图6的(b)所例示那样，能够通过自动加工连续地进行：向带状芯背部预形成区域31沿厚度方向赋予压缩应变、和芯薄片2的冲裁加工。因此，能够实现应变加工工序及冲裁加工工序的高速化。另外，除此之外，能够得到与实施方式1相同的作用效果。
在本方式的制造方法中，应变加工工序之后的各工序也可以顺序不同，能够调换顺序。虽然省略图示、详细的说明，但例如也能够按应变加工工序、冲裁加工工序、退火工序、卷绕加工工序的顺序进行。另外，还能够按应变加工工序、退火工序、冲裁加工工序、卷绕加工工序的顺序进行。
(比较方式1)
在本方式中，从方向性电磁钢板冲裁芯薄片，使该芯薄片卷绕，由此制造与实施方式1相同形状的芯板。具体地，如图7的(a)及(b)所例示那样，首先，与实施方式1同样地，进行冲裁加工工序，从方向性电磁钢板3制作具有带状芯背部21和平行齿部22的芯薄片2。芯薄片2与实施方式1相同。
接着，进行卷绕加工工序，如图7的(b)所例示那样，使平行齿部 22在内侧并使芯薄片2卷绕成环状。由此，如图7的(c)所例示那样，得到具有芯背部81和齿部82的芯板8。
在本方式的制造方法中，芯背部81未经过实施方式1～4那样的应变加工工序及退火工序。因此，如图8所例示那样，芯背部81的易磁化方向与齿部82的易磁化方向变成平行，均成为齿部82的伸长方向L。
在这样的芯板8中，在齿部82中，易磁化方向与希望的伸长方向L 平行，因此磁特性优异，但在芯背部81中，易磁化方向成为与希望的周向C正交的方向。即，芯背部81在磁路中磁化变得困难，在磁特性上不优选。
(比较方式2)
在本方式中，通过冲裁从无方向性电磁钢板制造与实施方式1相同形状的芯板。首先，如图9的(a)所例示那样，准备面内的易磁化方向随机的无方向性电磁钢板300。作为无方向性电磁钢板300，能够使用市售品。接着，通过冲裁从无方向性电磁钢板300制作了具有芯背部91和齿部92的与实施方式1相同形状的芯板9。
由于芯板9通过冲裁从无方向性电磁钢板300制作，因此如在图10 中所例示那样，易磁化方向在芯背部91及齿部92中均成为随机的方向。因此，同与齿部92的伸长方向L平行地具有易磁化方向的上述实施方式 1～4的芯板1相比，齿部92的磁特性降低。
(实施方式5)
在本方式中，对通过辊轧进行应变加工工序的方式进行说明。在本方式中，与实施方式1同样地依次进行冲裁加工工序、应变加工工序、卷绕加工工序、退火工序来制造芯板。
首先，与实施方式1同样地，冲裁具有带状芯背部21、和平行齿部 22的芯薄片2(参照图1的(a)及图1的(b))。接着，如图11所例示那样，通过辊轧对芯薄片2的带状芯背部21在板厚方向Z上赋予压缩应变。即，在轧制机5的一对辊51、52间夹入芯薄片2的带状芯背部21，通过进行轧制赋予压缩应变。
在辊轧中，能够对带状芯背部21充分且均匀地赋予压缩应变。其结果为，带状芯背部21的厚度变小，例如加工成均匀的厚度。如后述的实施方式6所例示那样，也能够使带状芯背部21的厚度倾斜。
接下来，与实施方式1相同地，通过进行卷绕加工工序、退火工序，能够制造芯板1。在图12中示出通过本方式得到的芯板1中的芯背部11 与齿部12的边界部分的放大剖视图的一个例子。在应变加工工序中对带状芯背部21赋予了压缩应变，因此如图12所例示那样，芯背部11的厚度T1变得比齿部12的厚度T2小。即，为T1＜T2。
根据芯背部11的厚度T1、齿部12的厚度T2并利用以下的式子(I) 计算芯背部11与齿部12的厚度差ΔT(单位：％)。
ΔT＝(T2-T1)×100/T2…(I)
芯背部11与齿部12的厚度差ΔT优选为5％～20％。即，优选在应变加工工序中赋予压缩应变以使芯背部11与齿部12的厚度差ΔT变成 5％～20％。该情况下，如在后述的实验例所示那样，能够进一步提高芯板 1的芯背部11的磁通密度，并且能够降低磁滞损耗。其结果为，能够进一步提高芯背部的磁特性。从进一步提高芯背部的磁通密度这一观点来看，更加优选ΔT为10％～20％。
(实验例)
在本例中，对方向性电磁钢板的试验片赋予压缩应变，来制作厚度不同的多个试验片，进行各试验片的磁特性的评价。由此，是能够查找芯背部与齿部的厚度差的优选范围的例子。
首先，从与实施方式1同样的方向性电磁钢板切出纵55mm、横55mm 的试验片。试验片的厚度为0.27mm。
接着，通过辊轧设定为规定的轧制率来对试验片赋予压缩应变。这样，制作了厚度不同的试验片。根据轧制后的试验片的厚度Tp1、及轧制前的试验片的厚度Tp2，并利用以下的式子(II)计算出厚度的变化率ΔTp(单位：％)。
ΔTp＝(Tp2-Tp1)×100/Tp2…(II)
在本例中，制作了ΔTp为0、5％、10％、20％、30％的试验片。试验片的厚度在厚度上存在倾斜、偏差的情况下为最小厚度。不过，在存在与周围相比厚度变得极其小的部分的情况下，将该部分除外。厚度的测定由 (株)三丰制的千分尺M110-OM来进行测定。
接下来，将各试验片与实施方式1同样地进行加热，并通过退火使其再结晶。这样得到成为芯背部的模型的试验片。
接着，进行了试验片的磁特性的评价。磁特性的评价除试验片的形状除如上述那样为50mm×50mm的正方形的方面以外，以JIS C 2556规定的“电磁钢板单板磁特性试验方法”为基准，通过测定磁通密度及磁滞损耗而进行。在测定中使用METRON技研(株)制的磁特性检查装置SK300。
在图13中示出厚度的变化率ΔTp与磁场H＝5000A/m时的磁通密度的关系、及厚度的变化率ΔTp与频率400Hz、磁通密度1.0T时的磁滞损耗的关系。此外，厚度的变化率ΔTp由于和实施方式5中的芯背部与齿部的厚度差ΔT为同义，因此在图13中将厚度的变化率表示为芯背部与齿部的厚度差。在图13的曲线图中，横轴表示芯背部与齿部的厚度差。左侧的纵轴表示磁场H＝5000A/m时的磁通密度。右侧的纵轴表示频率 400Hz、磁通密度1.0T时的磁滞损耗。
由图13可知，在芯背部与齿部的厚度差为5％～20％的情况下，明白了能够进一步提高磁通密度，并能够进一步降低磁滞损耗。即，为了进一步提高磁特性，优选芯背部与齿部的厚度差为5％～20％。更加优选的是，厚度差为10％～20％较好。
另外，根据图13可知，从充分提高芯板的磁特性这一观点来看，优选芯背部的磁通密度为1.65T以上，更加优选为1.7T以上。另外，芯背部的磁滞损耗优选为7W/kg以下。
此外，在本例中，对于通过辊轧赋予了轧制应变的试验片，研究了上述厚度差ΔT的优选范围，但对于利用锻造、各种喷丸等的其他压缩应变的赋予方法也能得到同样的结果。不过，从能够充分赋予轧制应变的观点来看，更优选辊轧、锻造。
(实施方式6)
在本方式中，对一边同时进行应变加工工序与卷绕工序，一边在芯背部形成锥形区域的例子进行说明。在本方式中，也进行冲裁加工工序、应变加工工序、卷绕加工工序、退火工序来制造芯板。
首先，与实施方式1同样地进行方向性电磁钢板的冲裁加工工序，如图14的(a)所例示那样，冲裁具有带状芯背部21和平行齿部22的芯薄片2。接着，在同一工序内进行应变加工工序与卷绕加工工序。
具体地，如图14的(b)所例示那样，对芯薄片2的带状芯背部21 在板厚方向Z上赋予压缩应变，并且使平行齿部22在内侧并使芯薄片2 依次卷绕成环状。这样，能够同时进行对带状芯背部21的压缩应变的赋予、和芯薄片2的卷绕。压缩应变的赋予与实施方式5同样地例如能够通过辊轧进行。
如图15所例示那样，在基于辊轧的应变加工工序中，能够在带状芯背部21形成板厚倾斜的锥形区域115。锥形区域115以带状芯背部21的板厚朝向与齿部侧相反一侧的外缘100侧而变小的方式形成。
接着，与实施方式1同样地，进行退火工序，由此能够得到芯板1。在图16中示出本方式的芯板1的芯背部11与齿部12的边界部分的放大剖视图。如图16所例示那样，芯背部11具有厚度从芯板1的中心朝向外侧变小的锥形区域115。即，在锥形区域115中芯背部11的厚度朝向外缘 100变小，芯背部11的厚度倾斜。
如本方式那样，通过在芯背部11形成锥形区域115，由此如上述那样，能够同时进行应变加工工序与卷绕加工工序。因此，能够实现制造工序的缩短，并能够使生产率提高。另外，该情况下，带状芯背部21的外缘100 侧易伸长。因此，能够更加容易地进行卷绕。从这样的观点来看，生产率提高。
锥形区域115不需要一定形成于芯背部11的整个区域，从赋予压缩应变来使芯背部11的磁特性提高的观点来看，优选形成于芯背部11的全体。
像本方式那样，即便是在芯背部11形成锥形区域115的情况下，也如实施方式5及实验例所示，优选将芯背部11与齿部12的厚度之差设为 5％～20％。即使在芯背部11具有锥形区域115的情况下，芯背部11的厚度T1也能够以其最小厚度规定。因此，该情况下的芯背部11的厚度T1 如图16所例示那样成为芯背部11中的外缘100的厚度。
本公开并不限于上述各实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够应用于各种实施方式。例如，在实施方式1中，作为压缩加工方法，将利用硬化喷丸的方法进行图示来进行了说明，但也能够进行其他喷丸方法、锻造等，也能够如实施方式5及实施方式6那样进行辊轧加工。另外，虽对于圆环状的芯板进行了说明，但也能够制作椭圆环状、四边环状、六边环状等多边环状的芯板。
本公开参照实施例而进行了记载，但应理解为本公开并不限于公开的上述实施例、结构。并且，本公开包含各种变形例、均等范围内的变形。而且，本公开的各种要素通过各种组合、方式示出，但比这些要素多的要素、或者少的要素、或者仅包含它们中的一个的要素的其他组合、方式也纳入本公开的范畴、思想范围。

Claims (5)

1.一种芯板的制造方法，所述芯板(1)具有环状芯背部(11)和从所述环状芯背部朝向中心(O)延伸的多个齿部(12)，其中，
所述芯板的制造方法具有：
冲裁加工工序，从在面内的一个方向上具有易磁化方向(Y)的方向性电磁钢板(3)冲裁芯薄片(2)，所述芯薄片(2)具有在与所述易磁化方向垂直的垂直方向(X)上延伸的带状芯背部(21)和与所述易磁化方向平行地从所述带状芯背部延伸的多个平行齿部(22)；
卷绕加工工序，使所述平行齿部在内侧并使所述芯薄片卷绕成环状，由此得到具有所述环状芯背部和所述齿部的所述芯板；
应变加工工序，通过硬化喷丸或者水射流喷丸或者激光喷丸或者超声波喷丸在板厚方向(Z)上对所述芯薄片的所述带状芯背部或所述芯板的所述环状芯背部赋予压缩应变；以及
退火工序，在所述应变加工工序之后，通过退火使所述带状芯背部或所述环状芯背部再结晶，
其中，所述板厚方向(Z)是垂直于所述垂直方向(X)以及所述易磁化方向(Y)的方向。
2.一种芯板的制造方法，所述芯板(1)具有环状芯背部(11)和从所述环状芯背部朝向中心(O)延伸的多个齿部(12)，其中，
所述芯板的制造方法具有：
应变加工工序，在面内的一个方向上具有易磁化方向(Y)的方向性电磁钢板(3)中，在板厚方向上对在与所述易磁化方向垂直的垂直方向(X)上延伸的带状芯背部预形成区域(31)赋予压缩应变；
冲裁加工工序，从所述方向性电磁钢板冲裁芯薄片(2)，所述芯薄片(2)具有存在于所述带状芯背部预形成区域(31)的带状芯背部(21)和与所述易磁化方向平行地从所述带状芯背部延伸的多个平行齿部(22)；
卷绕加工工序，使所述平行齿部在内侧并使所述芯薄片卷绕成环状，由此得到具有所述环状芯背部和所述齿部的所述芯板；以及
退火工序，在所述卷绕加工工序之后，通过退火使所述环状芯背部再结晶，
其中，所述板厚方向(Z)是垂直于所述垂直方向(X)以及所述易磁化方向(Y)的方向。
3.根据权利要求2所述的芯板的制造方法，其中，
在所述应变加工工序中，通过硬化喷丸或水射流喷丸或激光喷丸或超声波喷丸或锻造或辊轧加工来赋予所述压缩应变。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的芯板的制造方法，其中，
进行所述应变加工工序以使所述带状芯背部预形成区域(31)的厚度或者所述带状芯背部的厚度或者所述环状芯背部的厚度与所述齿部的厚度之差为5％～20％。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的芯板的制造方法，其中，
所述环状芯背部具有厚度从所述中心朝向外侧变小的锥形区域(115)。
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