JP2612305B2 - 巻鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、非晶質磁性合金薄帯により巻鉄心を製造す
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（アモルファス）
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。

従来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、１ターン分の長さを有するよう
にカットされた鋼板の積層体を矩形状に成形して両端を
階段状に重ね合せ接合した鉄心ブロックを更に複数個積
層した構造を有している。

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る各鋼板をばらし、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
て変圧器を組立てる。

非晶質磁性合金薄帯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た。しかしなが
ら非晶質磁性合金薄帯は25μ程度の厚さしか有していな
いため取扱が非常に面倒であり、円形の巻鉄心を巻きほ
ぐして１ターン毎に切断する作業は能率が悪い。

そこで本出願人は、先に、複数の鉄心ブロックをそれ
ぞれ展開したものに相当する複数の積層体ブロックを形
成してこれら複数の積層体ブロックを長さが短いものか
ら順に１ブロックずつ円形の巻芯と該巻芯を駆動するベ
ルトとの間に巻込んで各ブロックの両端を突合せ接合す
ることにより円形の巻鉄心を形成し、その後この円形巻
鉄心を矩形に成形する巻鉄心の製造方法を提案した。

［発明が解決しようとする課題］ 非晶質磁性合金の優れた特性を活かし、また巻鉄心の
組立て作業を容易にするためには、各積層体ブロックの
接合部で薄帯の重なり代をできるだけ大きくして接合部
に生じる隙間を極力小さくすることが必要である。

また変圧器を組立てる際には、巻鉄心を焼鈍した後該
巻鉄心の接合部を一旦開いてコイルの窓部に鉄心を挿入
し再接合するが、この場合巻鉄心の接合部での重なり代
が余り小さいと鉄心を再接合する作業を行うことが困難
になる。

ところが先に提案した方法では、薄帯の形状が不均一
であるとベルトの圧力によって単位積層体が互いにずれ
てしまい、１周した積層体ブロックの両端が正確に突き
合せ接合されない状態になって接合部に隙間が形成され
ることがあった。この接合部の隙間が大きくなると、正
常な磁束の流れが阻害されて該隙間に隣合う積層体ブロ
ックへの磁束の集中が生じ、これにより鉄損が増加する
ため、低損失であるという非晶質磁性合金のメリットを
活かすことができなくなることが明らかになった。

上記の問題を解決するためには、１巻された積層体ブ
ロックの両端を階段状に重ね合わせ接合することが望ま
しく、また積層体ブロックを巻芯とベルトとの間に巻込
むような方法はとらないことが望ましい。このようにし
て各積層体ブロックの両端が正しく重ね合せ接合された
巻鉄心を得れば磁束は重ね合わせ接合の部分をスムース
に流れ、隣合う積層体ブロック間の隙間を流れないた
め、隙間の影響を無くすことができる。

しかし重ね合わせ接合を適用した巻鉄心では、積層体
ブロック毎に単位積層体１層分だけ余分の積層厚さを必
要とし、積層厚さが等しい複数の積層体ブロックを長さ
が短いものから順に矩形状の巻芯に重ね巻して鉄心ブロ
ックを形成していった場合には、外側の鉄心ブロック程
接合部の厚さが厚くなって接合部での薄帯の重なり代が
小さくなり、重ね合わせ接合の利点を活かすことができ
なくなるという問題があった。

本発明の目的は、非晶質磁性合金薄帯の単位積層体を
複数個積層したものを各単位積層体の両端を重ね合せた
状態で接合した矩形状の鉄心ブロックを更に複数個積層
した構造を有する矩形状巻鉄心を製造する方法におい
て、各鉄心ブロックの接合部での重なり代を所定の大き
さ以上に保って巻鉄心を製造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］ 本発明においては、上記の目的を達成するため、非晶
質磁性合金薄帯の巻回体を１か所で積層方向に切断して
展開することにより非晶質磁性合金薄帯の展開積層体を
構成する工程と、展開積層体を分割し、所定枚数の非晶
質磁性合金薄帯を積層したものを前記単位積層体とし
て、分割されたそれぞれの積層体毎に単位積層体の位置
を長手方向にずらすことにより前記複数の鉄心ブロック
をそれぞれ展開したものに相当する複数の積層体ブロッ
クを形成する工程と、これら複数の積層体ブロックを長
さが短いものから順に１ブロックずつ矩形状の巻芯に重
ね巻して各ブロックの両端を重ね合せ接合する工程とを
行い、複数の積層体ブロックを重ね巻きする際に所定の
積層体ブロックの単位積層体の数を他の積層体ブロック
の単位積層体の数よりも少なくしておくことにより、各
鉄ブロックの接合部での重なり代を所定の大きさ以上に
保つ。

複数の積層体ブロックを重ね巻きする際に所定の積層
体ブロックの単位積層体の数を他の積層体ブロックの単
位積層体の数よりも少なくするには、複数の積層体ブロ
ックを重ね巻きする際に、または複数の積層体ブロック
を重ね巻する工程を行う前に、各鉄心ブロックの接合部
での単位積層体の重なり代を規定の大きさ以上に保つよ
うに所定の積層体ブロックから１つの単位積層体を除去
する。

また積層体ブロックを形成する工程で所定数の積層体
ブロックを形成する毎に１つの単位積層体を除去するこ
とにより各鉄心ブロックの接合部での重なり代を所定の
大きさ以上に保つようにしてもよい。この場合、各積層
体ブロックを同数の単位積層体により構成してもよく、
また１つの単位積層体を除去した後に形成する積層体ブ
ロックの単位積層体の数をその前に形成した積層体ブロ
ックの単位積層体の数よりも１つだけ少なくするように
してもよい。

［作 用］ 上記のように、積層体ブロックを巻芯に重ね巻する際
に、所定の積層体ブロックの単位積層体の数を少なくす
るか、または、積層体ブロックを形成する際に所定の積
層体ブロックを形成する毎に１つの単位積層体を除去す
るようにすると、各鉄心ブロックの接合部の重なり代の
減少を防止して各積層体ブロックの接合部での重なり代
を所定の大きさ以上に保つことができるため、鉄心の接
合部での磁束の流れを良好にして巻鉄心の特性を良好に
することができる。また各積層体ブロックの接合部での
重なり代を大きくすることができるため、鉄心の組立て
作業を容易にすることができる。

［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６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て扱い
易くした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の間に位置する部分でクランプ板5,6とともに砥石切
断機等により巻回体３を径方向に一括して切断する。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。

次にクランプ具４の残った部分を外して、積層体９を
所定の厚み毎に分割することにより複数の積層体ブロッ
ク9a,9b,…を形成し、第４図に示すように（第４図には
１つの積層体ブロック9aを示してある。）、各積層体ブ
ロックにおいて所定の枚数の薄帯の積層体を単位積層体
90として、この単位積層体90の位置を長手方向にずらす
ことにより、各積層体ブロックの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。

上記のようにして積層体ブロック9a,9b,…を形成した
後第５図に示すようにこれらの積層体ブロックを矩形状
の巻芯13に添わせて成形しながら順次重ね合せて、各積
層体ブロックの両端を重ね合せ接合し、第５図に示すよ
うな矩形の巻鉄心15を形成する。そしてこの巻鉄心15を
プレス形14により拘束した状態で巻芯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がそれぞれ１ターンを形成してそれぞれの両端の
重ね合せ接合部ｊが鉄心の１辺（本実施例では上部継鉄
部）に位置した構造を有している。

第６図は積層体ブロックの重ね合せ接合部ｊ付近を拡
大して示したもので、各接合部では隣合うターンの薄帯
どうしが所定の重なり代ｄをもって重ね合わされてい
る。２番目以降の積層体ブロック9b,9c,…を重ね巻きし
ていくと、外側に位置する積層体ブロックほど接合部の
厚さが厚くなるため、その接合部での薄帯の重なり代が
小さくなる。従って同じ厚さの積層体ブロックを重ね巻
きしていった場合には、外側にいくほど積層体ブロック
の接合部での薄帯の重なり代が小さくなっていく。この
重なり代が規定の大きさよりも小さくなると、積層体ブ
ロックの接合が困難になる。

本発明の方法では、各積層体ブロックの接合部での薄
帯の重なり代を規定の大きさ以上に保つため、所定の積
層体ブロック毎に単位積層体１ターン分（階段状傾斜面
の１段分）の薄帯を除去する工程を行い、所定の積層体
ブロックの階段状積層面の段数（積層体ブロックの厚
さ）を減らしておく。この工程は、積層体ブロックを形
成する工程で行ってもよく、また積層体ブロックを形成
する工程を終了した後に改めて行ってもよい。更に、積
層体ブロックを巻芯に重ね巻する際に、各鉄心ブロック
の接合部の状態を観察した結果に基いて所定の積層体ブ
ロックから単位積層体を除去するようにしてもよい。

このように途中の積層体ブロックから階段状傾斜面の
１段（単位積層体１個）に相当する薄帯を１ターン分除
去してその積層体ブロックの厚さを減じておくと、その
外側に重ね巻きする積層体ブロックの接合部では薄帯の
重なり代の大きさを規定の大きさ以上に戻すことができ
る。従って重なり代が規定の大きさ近くまで小さくなっ
た所で次の積層体ブロックの厚さを減じてやることによ
り、全積層体ブロックの接合部での薄帯の重なり代を規
定の大きさ以上に保つことができる。

上記の説明では、第１図の工程で巻鉄心の出来上がり
の厚さに等しい厚さの巻回体を１度に巻いてこれを切断
することにより第２図に示すような１個の積層体９を形
成するとしたが、第１図の工程において、巻回体を巻方
向に複数に分けて巻回してもよい。例えば第１図の工程
において巻鉄心の出来上がりの厚さＴの1/2に相当する
厚さ（T/2）の巻回体を、T/2の厚さと単位積層体１個分
の厚さとを加え合せたものに相当する大きさだけ径を異
ならせて２個巻回して、これらを切断することにより長
さが異なる積層体９を２個形成し、これらの積層体９を
それぞれ複数の積層体ブロックに分割して、所定の積層
体ブロックから単位積層体１ターン分に相当する薄帯を
除去するようにしてもよい。このように複数の径の異な
る巻回体を巻回する方法をとると、薄帯を除去する積層
体ブロックの数を少なくすることができる。

例えば、巻鉄心の出来上がりの厚さＴに相当する巻回
体を１度に巻いて厚さＴの１個の積層体９を形成した場
合に、途中の３つの積層体ブロックから薄帯を除去する
必要があったとすると、第１図の工程でT/2の厚さの巻
回体を径を異ならせて２個巻く方法をとった場合には、
各巻回体を展開し分割して形成した積層体ブロックの内
の１個の積層体ブロック（合計２個の積層体ブロック）
から薄帯を除去すればよい。

上記の実施例において、単位積層体90の厚みは薄けれ
ば薄い程鉄心の特性が良好になるが、単位積層体の厚み
を薄くすると、積層体ブロックの積層段数が増えて鉄心
の組立て工数及び鉄心を分解してコイルに挿入する際の
工数が増大する。

上記のようにして製造した巻鉄心は、別の工程で巻か
れた巻線に挿入される。この場合巻芯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）を除
いた他の３辺を絶縁テープ（例えば綿テープ）により覆
って拘束する。そして接合部ｊを有する１辺を接合部の
所で左右に開き、鉄心に巻線を嵌装する。

巻線を嵌装した後、開かれていた１辺（上部継鉄部）
を閉じて接合部ｊを再形成し、該１辺を適宜の手段によ
り被覆拘束して変圧器を完成する。

尚積層体ブロックの接合部の重なり代を規定値以上に
保つ方法として、第１図の工程において、巻回体３を巻
回する際に占積率を実際の鉄心の占積率よりも落してぐ
ずぐずに巻き、積層体ブロック9a,9b,…のそれぞれの接
合部での重なり代を規定値以上に保つように積層体ブロ
ック9a,9b,…の厚さを順次異ならせることも考えられ
る。しかしながらこのようにした場合には、各積層体ブ
ロックの厚さの管理が非常に面倒になり、製造能率が低
下するのを避けられない。

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、全ての積層体ブロック9a,9b,…の
接合部ｊを１つの継鉄部に位置させたが、隣合う積層体
ブロックの接合部を交互に異なる継鉄部に位置させるよ
うにしてもよい。

上記の実施例では、積層体ブロックを形成する工程に
おいて、所定数の単位積層体を形成する毎に１つの単位
積層体を除去することにより、各鉄心ブロックの接合部
の重なり代を規定の大きさ以上に保つ場合に、１つの単
位積層体を除去した後に形成する積層体ブロックの単位
積層体の数をその前に形成した積層体ブロックの単位積
層体の数よりも１つだけ少なくするとしたが、この場合
全ての積層体ブロックを同数の単位積層体により形成す
るようにしてもよい。

例えば、各積層体ブロックをｎ（ｎは３以上の整数）
個の単位積層体により構成する場合には、ｎ個の単位積
層体からなる積層体ブロックを所定の数形成した所で、
１つの単位積層体を除去し、次にまたｎ個の単位積層体
により積層体ブロックを形成する。このようにすると、
１つの単位積層体を除去した後に形成される積層体ブロ
ックの平均長を、該１つの単位積層体を除去しなかった
とした場合の平均長に比べて長くすることができるた
め、鉄心ブロックの重なり代を最初の大きさに戻すこと
ができ、各鉄心ブロックの接合部の重なり代を規定の大
きさ以上に保つことができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、積層体ブロックを形
成する工程において所定数の積層体ブロックが形成され
る毎に１つの単位積層体を除去するようにするか、また
は複数の積層体ブロックを重ね巻きする際に所定の積層
体ブロックの単位積層体の数を少なくしておくことによ
り、各鉄心ブロックの重なり代の減少を防ぐようにした
ので、各積層体ブロックの接合部での重なり代を所定の
大きさ以上に保つことができ、鉄心の接合部での磁束の
流れを良好にして巻鉄心の特性を良好にすることができ
る。

また各積層体ブロックの接合部での重なり代を大きく
することができるため、鉄心の組立て作業を容易にする
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の実施例を示したもので、
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図は積
層体ブロックを矩形状巻芯に順次重ね巻きして矩形状巻
鉄心を形成した状態を示す正面図、第６図は積層体ブロ
ックの接合部付近の拡大断面図である。 １……非晶質磁性合金薄帯、２……円形巻芯、３……巻
回体、４……クランプ具、９……積層体、9a〜9e……積
層体ブロック、90……単位積層体、13……矩形状巻芯、
15……矩形状巻鉄心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内倉 武 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 山田 俊子 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非晶質磁性合金薄帯の単位積層体を複数個
   積層したものを各単位積層体の両端を重ね合せた状態で
   接合した矩形状の鉄心ブロックを更に複数個積層した構
   造を有する矩形状巻鉄心を製造する方法において、 非晶質磁性合金薄帯の巻回体を１か所で積層方向に切断
   して展開することにより非晶質磁性合金薄帯の展開積層
   体を構成する工程と、 前記展開積層体を複数に分割し、所定枚数の非晶質磁性
   合金薄帯を積層したものを前記単位積層体として、分割
   されたそれぞれの積層体毎に単位積層体の位置を長手方
   向にずらすことにより前記複数の鉄心ブロックをそれぞ
   れ展開したものに相当する複数の積層体ブロックを形成
   する工程と、 前記複数の積層体ブロックを長さが短いものから順に１
   ブロックずつ矩形状の巻芯に重ね巻して各ブロックの両
   端を重ね合せ接合する工程とを備え、 前記複数の積層体ブロックを重ね巻きする際に所定の積
   層体ブロックの単位積層体の数を他の積層体ブロックの
   単位積層体の数よりも少なくしておくことにより、各鉄
   心ブロックの接合部での重なり代を所定の大きさ以上に
   保つことを特徴とする巻鉄心の製造方法。
2. 【請求項２】非晶質磁性合金薄帯の単位積層体を複数個
   積層したものを各単位積層体の両端を重ね合せた状態で
   接合した矩形状の鉄心ブロックを更に複数個積層した構
   造を有する矩形状巻鉄心を製造する方法において、 非晶質磁性合金薄帯の巻回体を１か所で積層方向に切断
   して展開することにより非晶質磁性合金薄帯の展開積層
   体を構成する工程と、 前記展開積層体を複数に分割し、所定枚数の非晶質磁性
   合金薄帯を積層したものを前記単位積層体として、分割
   されたそれぞれの積層体毎に単位積層体の位置を長手方
   向にずらすことにより前記複数の鉄心ブロックをそれぞ
   れ展開したものに相当する複数の積層体ブロックを形成
   する工程と、 前記複数の積層体ブロックを長さが短いものから順に１
   ブロックずつ矩形状の巻芯に重ね巻して各ブロックの両
   端を突き合せ接続することにより前記複数の鉄心ブロッ
   クを形成する工程とを備え、 前記積層体ブロックを形成する工程で所定数の積層体ブ
   ロックを形成する毎に１つの単位積層体を除去すること
   により各鉄心ブロックの接合部での重なり代を所定の大
   きさ以上に保つことを特徴とする巻鉄心の製造方法。
3. 【請求項３】前記積層体ブロックを形成する工程では、
   各積層体ブロックを同数の単位積層体により構成するこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の巻鉄心の製造
   方法。
4. 【請求項４】前記積層体ブロックを形成する工程では、
   １つの単位積層体を除去した後に形成する積層体ブロッ
   クの単位積層体の数をその前に形成した積層体ブロック
   の単位積層体の数よりも１つだけ少なくすることを特徴
   とする請求項１または２に記載の巻鉄心の製造方法。