卷绕铁芯、卷绕铁芯的制造方法及卷绕铁芯制造装置与流程

本发明涉及卷绕铁芯、卷绕铁芯的制造方法及卷绕铁芯制造装置。本技术基于2020年10月26日提出的日本专利申请第2020-178561号主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术：

1、变压器的铁芯有层叠铁芯以及卷绕铁芯。其中，卷绕铁芯一般如下那样制造：将方向性电磁钢板层叠为层状并卷绕成环状(卷绕形状)，之后对该卷绕体进行加压而成型为大致方形(在本说明书中，有时将如此制造的卷绕铁芯称作箱型芯)。由于该成型工序而方向性电磁钢板整体产生机械式的加工应变(塑性变形应变)，该加工应变成为使方向性电磁钢板的铁损大幅劣化的主要原因，因此需要进行去应变退火。

2、另一方面，作为卷绕铁芯的其他制造方法，公开有专利文献1至3那样的技术，即：预先对成为卷绕铁芯的拐角部的钢板的部分进行弯曲加工，以形成曲率半径为3mm以下的比较小的弯曲区域，将该弯曲加工后的钢板层叠为卷绕铁芯(在本说明书中，有时将如此制造的卷绕铁芯称作单芯(注册商标))。根据该制造方法，不需要以往那样的大规模的冲压工序，钢板被精密地折弯而保持铁芯形状，加工应变也仅集中于弯曲部(角部)，因此也能够省略基于上述退火工序的应变除去，工业上的优点较大而正在推进应用。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2005-286169号公报

6、专利文献2：日本专利第6224468号公报

7、专利文献3：日本特开2018-148036号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、然而，在单芯的制造中，虽然在钢板中伴随着折弯而导入的塑性变形应变(加工应变)波及的范围是限定性的，但随着折弯(塑性应变的导入)，该弯曲部的表面形状也以起伏状变化等而造成粗面化，结果不可否认的是相互重叠的钢板彼此的摩擦力变大，伴随着励磁时的振动的噪声变大(噪声特性较大地劣化)。

3、本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种卷绕铁芯、卷绕铁芯的制造方法及卷绕铁芯制造装置，能够减少在钢板中伴随着折弯而被导入的塑性变形应变所引起的噪声。

4、用来解决课题的手段

5、为了达成上述目的，本发明是一种卷绕铁芯，包括在长边方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分，通过将被单独地折弯加工后的上述方向性电磁钢板层叠为层状并组装为卷绕形状而形成，其特征在于，当将形成上述方向性电磁钢板的上述弯曲部的表面的与上述长边方向交叉的宽度方向上的粗糙度曲线要素的平均高度设为ra(b)，将形成上述方向性电磁钢板的上述平面部的表面的上述宽度方向上的粗糙度曲线要素的平均高度设为ra(s)时，满足1.00<ra(b)/ra(s)≤5.00的关系。

6、有关上述结构的本发明的卷绕铁芯是将被单独地折弯加工后的各方向性电磁钢板层叠为层状并组装为卷绕形状而形成(是能够省去去应变退火的所谓单芯)，通过对于应被折弯的钢板的端面(c截面)整体在长边(扎制)方向(l方向)上施加拉伸应力同时进行弯曲加工，由此当设形成方向性电磁钢板的弯曲部的表面(的轮廓)的与长边方向交叉的宽度方向上的粗糙度曲线要素的平均高度为ra(b)，设形成方向性电磁钢板的平面部的表面(的轮廓)的宽度方向上的粗糙度曲线要素的平均高度为ra(s)时，满足1.00<ra(b)/ra(s)≤5.00的关系。这里，弯曲部的表面及平面部的表面是指卷绕铁芯的面向外侧的表面(弯曲部及平面部的外侧表面)。ra(b)及ra(s)是由日本工业标准jis b 0601(2013)规定的粗糙度曲线要素的平均高度rc。

7、如上述那样，在单芯的制造中，由于在方向性电磁钢板中伴随着折弯而被导入了的塑性应变，因此相互叠合的钢板彼此的摩擦力变大，由此存在伴随着励磁时的振动的噪声变大的问题。所以，本技术的发明人着眼于若在较长方向(轧制方向)上赋予拉伸应力，同时折弯加工方向性电磁钢板，则方向性电磁钢板的弯曲区域(弯曲部)的外侧的粗糙度减小(平滑化)，获得以下认识：在折弯加工时对于钢板在较长方向上施加拉伸应力，同时进行折弯加工，由此使得满足1.00<ra(b)/ra(s)≤5.00的关系(或者，控制了方向性电磁钢板的上述弯曲区域的内侧及外侧的粗糙度曲线要素的平均高度ra)，结果塑性变形应变所引起的噪声被减小。考虑到这是因为，通过在较长方向上施加张力，同时折弯加工方向性电磁钢板，由此在被导入到弯曲区域的变形应变中由张力带来的塑性应变所占的比例变大(压缩应变的比率相对于拉伸应变的比率变小)，方向性电磁钢板的弯曲区域的外侧的粗糙度曲线要素的平均高度(ra(b))减小(平滑化)，从而以层叠状态相互叠合的钢板彼此的摩擦力变小，伴随着励磁时的振动的噪声(特别是弯曲区域中)减小。

8、另外，粗糙度曲线要素的平均高度依据日本工业标准jis b 0601(2013)而决定。此外，在上述结构中，方向性电磁钢板的弯曲部的曲率半径优选的是1mm以上5mm以下。这里，弯曲部的曲率半径是指弯曲部的侧视中的内表面侧曲率半径。

9、此外，本发明还提供一种卷绕铁芯的制造方法，包括：折弯加工工序，将方向性电磁钢板单独地折弯加工；以及组装工序，将被折弯加工后的方向性电磁钢板层叠为层状并组装为卷绕形状，由此形成包括在长边方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分在内的卷绕形状的卷绕铁芯；折弯加工工序中，对于方向性电磁钢板在长边方向上赋予4mpa以上16mpa以下的范围的拉伸应力，同时将上述方向性电磁钢板折弯加工。

10、此外，本发明还提供一种卷绕铁芯制造装置，该卷绕铁芯制造装置具备：折弯加工部，将方向性电磁钢板单独地折弯加工；以及组装部，将被折弯加工后的方向性电磁钢板层叠为层状并组装为卷绕形状，由此形成包括在长边方向上平面部与弯曲部交替地连续的方向性电磁钢板在板厚方向上层叠的部分在内的卷绕形状的卷绕铁芯；折弯加工部对于方向性电磁钢板在长边方向上赋予4mpa以上16mpa以下的范围的拉伸应力，同时将上述方向性电磁钢板折弯加工。

11、上述结构的制造方法及制造装置中，在将各个方向性电磁钢板单独地折弯加工时，对于方向性电磁钢板在钢板长边方向上(扎制方向)赋予4mpa以上16mpa以下的范围的拉伸应力，同时将方向性电磁钢板折弯加工。通过在这样的条件下施加拉伸应力同时将钢板折弯加工，从而结果使得满足1.00<ra(b)/ra(s)≤5.00的关系，能够得到与上述的卷绕铁芯同样的作用效果。即，由于在长边方向上施加的拉伸应力的影响，在折弯加工后，方向性电磁钢板的弯曲区域的外侧的粗糙度曲线要素的平均高度(ra(b))减小(平滑化)，由此，以层叠状态相互叠合的钢板彼此的摩擦力变小，伴随着励磁时的振动的噪声(特别在弯曲区域中)减小(噪声特性被改善)。此外，在上述结构的制造方法及制造装置中，优选的是，在折弯加工中，对于方向性电磁钢板在较长方向上赋予4mpa以上16mpa以下的范围的拉伸应力，同时以5mm/秒以上100mm/秒以下的应变速度将方向性电磁钢板折弯。此外，优选的是，在折弯加工中，以使方向性电磁钢板的弯曲部的曲率半径成为1mm以上5mm以下的方式，将方向性电磁钢板折弯。

12、发明效果

13、根据本发明，由于对于方向性电磁钢板在较长方向上赋予拉伸同时实施折弯加工，使得满足1.00<ra(b)/ra(s)≤5.00的关系，所以在折弯加工后，方向性电磁钢板的弯曲区域(弯曲部)的外侧的粗糙度减小，由此，在层叠状态下相互重叠的钢板彼此的摩擦力变小，伴随着励磁时的振动的噪声减小。