JP2594933B2 - 変圧器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、非晶質磁性合金により鉄心を形成して変圧
器を製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 最近低損失の鉄心材料として非晶質磁性合金が注目さ
れており、非晶質磁性合金を用いて配電用変圧器を製造
することが検討されている。

けい素鋼板を用いた配電用変圧器の鉄心としては、１
ターンカット形の矩形状巻鉄心が多く用いられている。
この種の鉄心は積層方向に複数の鉄心ブロックに分けら
れていて、各鉄心ブロックの接合部が鉄心の１辺に配置
されている。

１ターンカット形の鉄心を製造する際には、鋼帯を巻
回して形成した円形の巻鉄心を巻きほぐして１ターン毎
に切断し、切断した鋼板を接合部の位置をずらして順次
巻回成形して矩形状の巻鉄心を形成する。そして該巻鉄
心を焼鈍した後巻鉄心を構成す各鋼板をばらし、別工程
で巻回した巻線の窓部に各ターンの鋼板を順次挿入して
鉄心を組立てる。

非晶質磁性合金により巻鉄心を形成する場合にも上記
と同様の方法によることが検討されているが、非晶質磁
性合金は25μ程度の非常に薄い板厚の薄帯（ストリッ
プ）の形で提供されるため、非晶質磁性合金により１タ
ーンカット形の巻鉄心を形成する場合には、通常重ね合
せた複数枚の薄帯を同時に巻回して１鉄心ブロックを形
成する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の方法で得られた１ターンカット形の非晶質磁性
合金巻鉄心は、一旦各鉄心ブロックにばらした後に、各
鉄心ブロックを巻線の窓部内に挿入して組立てるが、非
晶質磁性合金は剛性が不足するため、各鉄心ブロックを
巻線の窓部内に挿入して突き合せる際に各ターン毎に位
置ずれが生じ易く、鉄心の組立て作業工数が増大すると
いう問題があった。また各突合せ部の位置がずれると鉄
心を元の形に復元することができなくなって鉄心の性能
が低下し、磁気特性が優れた非晶質磁性合金を用いたこ
との実をあげることができないという問題もあった。

本発明の目的は、積層方向に重ねられた複数の鉄心ブ
ロックからなっていて各鉄心ブロックの接合部が１辺に
配置されている矩形状巻鉄心と、該巻鉄心に嵌装された
巻線とからなる変圧器を製造する方法において、鉄心を
巻線に挿入する作業を簡単にし、各突合せ部の位置ずれ
を生じさせることなく鉄心を組立てることができるよう
にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、非晶質磁性合金薄帯を積層して複数の鉄
心ブロックをそれぞれ構成する複数の積層体ブロックを
形成する工程と、各積層体ブロックを構成する薄帯を１
枚ずつまたは複数枚ずつ長手方向にずらして長手方向の
両端の積層面を階段状に傾斜させる工程と、複数の積層
体ブロックを順次重ね合せて両端を接合することにより
接合部を１辺に位置させた矩形状巻鉄心を形成する工程
と、該矩形状巻鉄心の前記接合部を有する１辺を除いた
他の３辺を絶縁材により被覆拘束した状態で前記接合部
を有する１辺を該接合部の所で開く工程と、１辺を開い
た巻鉄心に巻線を嵌装する工程と、巻線が嵌装された巻
鉄心の前記１辺を閉じて接合部を形成する工程とを行
う。

［作用］ 上記のように、矩形状巻鉄心の接合部を有する１辺を
除いた他の３辺を絶縁材により被覆拘束した状態で接合
部を開くようにすると、接合部を開く際、鉄心に巻線を
嵌装する際、及び巻線を嵌装した後開いた１辺を閉じる
際に、巻鉄心を構成する薄帯をその積層方向、幅方向及
び鉄心に嵌装される巻線の巻回軸方向の全ての方向にず
れることがないように拘束しておくことができる。従っ
て、鉄心を焼鈍した後、巻線を嵌装して接合部を閉じる
までの間に積層された薄帯の位置が互いにずれるのを防
ぐことができ、鉄心の性能が低下するのを防止すること
ができる。

更に、上記のように矩形状鉄心の形にしてから該鉄心
の１辺を開いた状態で巻線を嵌装する方法をとると、鉄
心と巻線との組合せを簡単に行うことができ、製造能率
を向上させることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図ないし第12図は本発明の実施例を工程順に示し
たものである。本実施例においては、先ず第１図に示す
ように、非晶質磁性合金薄帯１を断面が円形の巻芯２に
所定のターン数巻回し、所定の厚さの円形巻回体３を形
成する。この場合１枚の非晶質磁性合金薄帯を巻回して
もよく、また複数枚の非晶質磁性合金薄帯を重ねた重合
体を巻回してもよい。

次いで巻回体３から巻芯２を抜取り、第２図に示すよ
うに巻回体３の一部にクランプ具４を取付ける。このク
ランプ具４は巻回体３を径方向から挟持する２個のクラ
ンプ板5,6と、１対ずつ設けられてこれらのクランプ板
を互いに引寄せる方向に締結するボルト７及びナット８
とからなる。巻回体３をクランプした後、１対のボルト
7,7間に位置する部分でクランプ板5,6とともに巻回体３
を径方向に一括切断する。第２図においてＡは切断面を
示す。

巻回体３を切断した後半分に切断されて２つに別れた
クランプ具４の片側を外して、第３図に示すように巻回
体３を展開させ、長手方向の一端の積層面が傾斜した積
層体９を形成する。

次に積層体９を巻鉄心の複数の鉄心ブロックをそれぞ
れ構成する複数の積層体ブロック9a,9b,…に分割し、第
４図に示すように各積層体ブロック（第４図には１つの
積層体ブロック9aを示してある。）を構成する薄帯の位
置を１枚ずつまたは所定の枚数ずつずらして、長手方向
の両端の積層面9a1,9a2を階段状に傾斜させる。この作
業は例えば積層体ブロックの長手方向の一端に傾斜板を
配置して、積層体ブロックを構成する薄帯を該傾斜板に
突き当てるようにずらすことにより行う。

次いで積層体ブロック9a,9b,…を円形に巻回しながら
順次重ね合せて、各積層体ブロックの両端を突合せ接合
し、第６図に示すような円形の巻鉄心10を形成する。こ
の巻鉄心10を形成する際に用いる巻回装置の一例を第５
図に示してある。第５図に示した巻回装置は、図示しな
い固定フレームに支持されたガイドローラRs1〜Rs7と張
力調整用アイドルローラRm1〜Rm6と巻き芯11とにエンド
レスベルト12を掛け渡したものである。アイドルローラ
Rm1〜Rm6は図示しない機構により変位自在に支持されて
バネにより付勢され、巻回作業中ベルト12を弛ませない
ように該ベルトに適度の張力を与える。巻芯11は回転軸
11aに取付けられていて、図示しない駆動源により回転
駆動される。

この巻回装置により巻鉄心10を形成するには、先ず第
５図に示されているようにベルト12と巻芯11との間に１
番目の積層体ブロック9aを巻込み、該ブロックの両端の
積層面9a1,9a2を突合せ接合する。次いで２番目の積層
体ブロック9bを既に巻回された１番目の積層体ブロック
9aとベルト12との間に巻込み、該２番目の積層体ブロッ
ク9bの両端を突合せ接合する。以下同様にして積層体ブ
ロック9c,9d,…を巻込むが、この場合積層体ブロック9
a,9b,…を巻回する際に各ブロックの接合部ｊをほぼ同
じ位置（この例では鉄心の上部継鉄部）に位置させるよ
うにする（第６図参照）。

上記のようにして第６図に示す巻鉄心10を形成した後
巻芯11を外し、第７図に示すように該巻芯11の代りに矩
形状の巻芯13を挿入する。次いで第７図に示すように４
方よりプレス形14を押し当て、該プレス形により巻鉄心
10を押圧することにより該巻鉄心を矩形状に成形する。
次いで巻鉄心15をプレス形14により拘束したまま巻芯13
とともに焼鈍炉内に搬入して磁場焼鈍し、１ターンカッ
ト形の矩形状巻鉄心15を得る。この矩形状巻鉄心15は積
層体ブロック9aないし9eによりそれぞれ形成された複数
の鉄心ブロック9a′ないし9e′からなっていて、各鉄心
ブロックの接合部は鉄心の１辺（本実施例では上部継鉄
部）に配置されている。第９図はこの巻鉄心15の接合部
を拡大して示したもので、この例では積層体ブロック9a
〜9eの接合面が３ステップの階段状傾斜面となってい
る。尚各傾斜面のステップ数は任意である。

次に第８図に示すように巻芯13を外して、矩形状巻鉄
心15の接合部ｊを有する１辺（上部継鉄部）15aを除い
た他の３辺15bないし15dを絶縁テープ（例えば綿テー
プ）16により完全に覆、該３辺15bないし15dを拘束す
る。このように、接合部を有する１辺15aを除いた他の
３辺の絶縁材により被覆拘束しておくと、巻鉄心を構成
する薄帯を、その積層方向、幅方向及び鉄心に嵌装され
る巻線の巻回軸方向（巻線が嵌装される脚部の長手方
向）の全ての方向にずれることがないように拘束するこ
とができる。

このように接合部ｊを有する１辺15aを除いた他の３
辺を絶縁テープにより完全に覆って拘束した後、接合部
ｊを有する１辺15aを接合部の所で左右に開き、該１辺1
5aを２つの半部15a1と15a2とに分離して両半部に第10図
に示すように枠17を嵌合させる。枠17は例えば鋼板等の
強固な材料により第11図に示すようにコの字形に形成さ
れ、半部15a1及び15a2に嵌合された状態で両半部を鉄心
の脚部となる２辺15b,15dの長手方向と略同方向に向け
た状態に拘束する。この状態で、第12図に示すように、
鉄心の脚部となる２辺15b,15dにそれぞれ別工程で巻回
された変圧器巻線18,19を嵌装する。鉄心の継鉄部を構
成する１辺15aは接合部の所で左右に開かれているた
め、巻線18,19の嵌装は容易に行うことができる。

尚接合部ｊを有する１辺15aを開く作業を容易にする
ため、巻鉄心15の１辺15aと脚部となる２辺15b,15dとの
間の内側コーナ部15r（第８図参照）にアールをつけて
おくのが好ましい。

巻線18,19を嵌装した後枠17を取外し、開かれていた
１辺（上部継鉄部）15aを閉じて接合部ｊを再形成し、
第13図に示すような樹脂成形品からなる枠20を１辺15a
に嵌合させて、該枠20により上部継鉄部を被覆拘束す
る。第13図に示された枠20は鉄心の上部継鉄部に該継鉄
部の幅方向の両側から嵌合される半部2A及び20Bからな
り、図示の各半部は鉄心の積層面を覆う側板部20aと鉄
心の外周面を覆う外周壁部20bと鉄心の窓部内に係入し
て鉄心の内周面を覆う覆い板部20cとからなっている。

矩形状巻鉄心15の３辺15bないし15dをつなぐコーナ部
は若干移動の自由がある方が良いため、該コーナ部の被
覆拘束をゆるくしておくか、または後にコーナ部のみを
拘束するようにしてもよい。またコーナ部のみを樹脂で
固着するようにしてもよい。

上記の実施例において、巻鉄心15の内周及び外周にそ
れぞれ薄い金属板またはプレスボード等の自立性を有す
る板を当てがってからテープ16の巻きつけ及び枠20の取
付けを行うようにしてもよい。

上記の実施例のように、鉄心の外面をテープ16及び枠
20により完全に覆う構造にすると、変圧器を絶縁油中に
浸漬した際に脆い非晶質合金が欠けて生じた破片が絶縁
油中を浮遊して絶縁耐力を低下させるおそれを無くすこ
とができる。しかしながら、本発明はこのように鉄心の
外面を完全に覆う場合に限定されるものではなく、第８
図に示す工程において鉄心の一部のみを覆うようにして
もよい。

上記の説明では、矩形状鉄心15の接合部を有する１辺
を除いた他の３辺を拘束する手段として綿テープ16を用
いるとしたが、プレスボードやクラフト紙等の絶縁材を
用いて３辺15b〜15dを被覆拘束するようにしてもよい。
また３辺15b〜15dに樹脂成形品の枠体を嵌合させて該３
辺を被覆拘束するようにしてもよい。

上記の実施例では、第２図に示した工程において巻回
体３を切断する際にクランプ具４を構成するクランプ板
4,5を一緒に切断するようにしたが、クランプ具として
２分割構造のものを用いて、該クランプ具の分割された
部分の間を通して巻回体３を切断するようにしてもよ
い。

上記の実施例では、巻線の窓部内に単一の巻鉄心15を
挿入して変圧器を組立てたが、必要な鉄心断面積が大き
く、鉄心全体の重量が重くなる場合には、鉄心を複数の
単位巻鉄心に分割して、各単位巻鉄心を上記と同様の方
法により製造するようにしてもよい。第14図ないし第17
図はこの場合の鉄心の分割の仕方を例示したもので、第
14図及び第15図は鉄心15を幅方向に２つの単位巻鉄心15
A及び15Bに分割した例である。また第16図は鉄心15を幅
方向及び積層方向に２分割して合計４つの単位巻鉄心15
A1,15B1,15A2及び15B2により鉄心15を構成するようにし
た例を示したものである。更に第17図は鉄心15を積層方
向に２つの単位巻鉄心15A′及び15B′に分割した例であ
る。

上記のように、鉄心15を複数の単位巻鉄心に分割する
と、鉄心を巻線の窓部内に挿入する際に重量の軽い単位
巻鉄心を取り扱えばよいため、重量が重い鉄心に巻線を
嵌装する作業を容易にすることができる。

上記の実施例では、非晶質磁性合金を巻回して第２図
に示す巻鉄心を形成した後、この巻鉄心を一括切断して
展開することにより積層体９を構成し、該積層体９を複
数の積層体ブロック9a,9b,…に分けるようにしたが、１
枚の非晶質磁性合金薄帯または複数枚の非晶質磁性合金
薄帯の重合体を巻回することなく所定の長さに切断して
積層することにより積層体ブロック9a,9b,…を形成する
ようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、矩形状巻鉄心の接合
部を有する１辺を除いた他の３辺を絶縁材により被覆拘
束した状態で接合部を開くようにしたので、接合部を開
く際、鉄心に巻線を嵌装する際、及び巻線を嵌装した後
開いた１辺を閉じる際に、巻鉄心を構成する薄帯をその
積層方向、幅方向及び鉄心に嵌装される巻線の巻回軸方
向の全ての方向にずれることがないように拘束しておく
ことができる。従って、本発明によれば、鉄心を焼鈍し
た後、巻線を嵌装して接合部を閉じるまでの間に積層さ
れた薄帯の位置が互いにずれるのを防ぐことができ、鉄
心の性能が低下するのを防止することができる利点があ
る。

また本発明では矩形状巻鉄心を形成した後にその１辺
を開いた状態で巻線を嵌装する方法をとるので、鉄心と
巻線との組合せを簡単に行うことができ、製造能率を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第13図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は非晶質磁性合金薄帯を巻回して巻回体を形成する
工程を示す正面図、第２図は巻回体をクランプして切断
する工程を示す正面図、第３図は巻回体を展開して形成
された積層体を示す正面図、第４図は第３図の積層体を
複数のブロックに分けて形成した１つの積層体ブロック
の両端面を傾斜させた状態を示す正面図、第５図は第４
図の積層体ブロックを順次巻回して円形の巻鉄心を形成
する工程を説明する説明図、第６図は得られた巻鉄心の
正面図、第７図は第６図の巻鉄心を矩形状に成形する工
程を示す説明図、第８図は矩形状巻鉄心の３辺を被覆拘
束する工程を説明する正面図、第９図は第８図の鉄心の
接合部付近の拡大図、第10図は鉄心の接合部を有する１
辺を開いて巻線を嵌装した状態を巻線部分を断面して示
した正面図、第11図は第10図の工程で用いる枠の斜視
図、第12図は巻線を嵌装した後開かれていた鉄心の１辺
を閉じて該１辺に枠を取付けた状態を示す正面図、第13
図は第12図の工程で用いる枠の斜視図、第14図は本発明
の他の実施例により得られた変圧器を示す斜視図、第15
図は第14図の変圧器の鉄心の分割構造を示す断面図、第
16図及び第17図はそれぞれ鉄心の分割構造の他の異なる
例を示す断面図である。 １……非晶質磁性合金薄帯、２……巻き芯、３……巻回
体、４……クランプ具、９……積層体、9a〜9e……積層
体ブロック、10……巻鉄心、15……矩形状巻鉄心、16…
…矩形状巻鉄心の３辺を拘束するテープ、17……鉄心の
開かれた接合部の両側部分を拘束する枠、18,19……巻
線、20……鉄心の接合部を有する１辺を覆う枠。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 和浩 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (72)発明者 平井 昌武 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (72)発明者 内倉 武 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (72)発明者 野尻 裕幸 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (56)参考文献 特開 昭61−40017（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】積層方向に重ねられた複数の鉄心ブロック
   からなっていて各鉄心ブロックの接合部が１辺に配置さ
   れている矩形状巻鉄心と、該巻鉄心に嵌装された巻線と
   からなる変圧器を製造する方法において、 非晶質磁性合金薄帯を積層して前記複数の鉄心ブロック
   をそれぞれ構成する複数の積層体ブロックを形成する工
   程と、 前記各積層体ブロックを構成する薄帯を１枚ずつまたは
   複数枚ずつ長手方向にずらして長手方向の両端の積層面
   を階段状に傾斜させる工程と、 複数の積層体ブロックを順次重ね合せて両端を接合する
   ことにより接合部を１辺に位置させた矩形状巻鉄心を形
   成する工程と、 前記矩形状巻鉄心の前記接合部を有する１辺を除いた他
   の３辺を絶縁材により被覆拘束した状態で前記接合部を
   有する１辺を該接合部の所で開く工程と、 前記１辺を開いた巻鉄心に巻線を嵌装する工程と、 前記巻線が嵌装された巻鉄心の前記１辺を閉じて接合部
   を形成する工程とを行うことを特徴とする変圧器の製造
   方法。