JPH0239404A - 変圧器鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアモルファス磁性材料（以下、非晶質磁性薄帯
）を用いた変圧器鉄心の製造方法に関する。

〔従来の技術］ 近年、変圧器等の゛静止形電気機器に使用する鉄心は、
従来のけい素鋼帯で構成したものに代えて、優れた低…
失特性を備えたアモルファス磁性材料（以下、非晶質磁
性薄帯という）が開発され、変圧器やりアクドル等静止
形電気機器用の巻鉄心や積層鉄心の鉄心材料としてその
実用化が現在進められている。この非晶質磁性薄帯は鉄
ｌ員と励磁電流が非常に小さく、特に、鉄損は現用の最
高級のけい素鋼帯を用いた場合に比べ１７２〜１ハと低
減でき、これを例えば、電力用変圧器の鉄心に用いた場
合、優れた省エネルギー効果が期待できる。

しかし、非晶質磁性薄帯は超急冷、超高速にて製造する
関係上、この製造上の制限を受けて、現状ではその板厚
が約２０〜３０μｍと極端に薄く、かつ、剛性が小さい
、その上、硬くて脆弱な性質を備えている。従って、こ
のような非晶ｆＩ性薄帯を用いて積層鉄心を製造する場
合、前記磁性薄帯自体が極薄であるため、切断、積層作
業等が非常に困難であった。このため、現在非晶質磁性
薄帯を鉄心材料として使用する場合は、大部分が配電用
小形変圧器の巻鉄心に採用するための開発が鋭意進めら
れている。

しかし、最近、あらかじめ非晶質磁性薄帯を複数枚積層
し、これを加熱接着した鉄心材料（板厚・約０．１３鴎
、以下単に磁性帯という）が、積層鉄心用として市販さ
れている。この磁性帯はその製造工程中において既に焼
鈍処理が行われているので、鉄心材料としての使用に際
しては、熱処理を行う必要がないので至便である。この
磁性帯は、例えば、米国・アライド・シグナル社から販
売されている“パワーコア゛′　（商品名）が一般によ
く知られており、積層鉄心に使用するための研究開発が
進められている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前記磁性帯を所定の長さ寸法に切断した単板
を積重ねて積層鉄心を構成した場合、次のような問題点
があった。

（１）　　磁性帯は、複数枚の非晶質磁性薄帯を加熱接
着により形成したにもかかわらず、その板厚はけい素鋼
帯に比べ約１７２　と薄く、しかも、表面はその製法上
粗く（凹凸がある）なっているので、占積率が非常に悪
く、所定枚数の磁性帯を単に積層しただけでは、例えば
、第３図の鉄心脚１１において実線で示すように、設計
上定めた所定の積厚りに対し、２点鎖線で示す部分だけ
積厚が増加し、積層時点での積厚はｔ′になってしまい
鉄心脚１１をｔ’　−を分の積厚寸法だけ圧縮する必要
が生じる。しかし、磁性帯はけい素鋼帯に比べ応力又は
歪みに対して非常に敏感であり、前記けい素鋼帯と同様
の締付手段で積層鉄心を製造すると、磁性帯が持つ優れ
た鉄心特性を損なうおそれがあった。

即ち、積層鉄心の締付面圧と鉄損との関係は第８図に示
す実験例の線図で明らかなように、締付面圧がＯの場合
、鉄損Ｘは約０．３Ｗである。これを同図に示す倍数Ｙ
に置き換えると、鉄損は約１．０倍である。ここで、前
記のように締付面圧が０の積層鉄心を構成した場合、磁
性帯の特長をほぼ１００％満足させることができる鉄ｉ
貝の小さい変圧器を理論的に得られることが考えられる
。

しかし、このような積層鉄心を製造しようとした場合、
磁性帯の単板を積層して鉄心脚を形成したとしても、こ
の鉄心脚自体には締付力が全く加えられていないので、
継鉄用の磁性帯を挿入して積層鉄心を組立ようとしても
、前記鉄心脚が継鉄用の磁性帯を挿入する都度、その前
後、あるいは左右方向にずれてしまい、継鉄の組立が全
く行えず、即ち、鉄心脚として実用に供することが全く
できず、積層鉄心の構成が不能となる。このため、前記
鉄心脚を使用できるようにするには、鉄心脚自体をある
程度の圧力で締付けて鉄心としての剛性を高める必要が
あった。

一方、前記鉄心脚にある程度の剛性をもたせるために、
鉄心脚を例えば、テーピング等を行なって締付けた場合
、剛性を高めることはできるものの、鉄心脚を必要以上
の締付力で締付けると、即ち、外力を加えると、磁性帯
はこの外力に敏感に反応し、前記過大な締付けにより、
無負荷損、無負荷電流が増加して鉄心特性を悪化させる
とともに、テーピング作業に手間と時間がかかり、生産
性を向上させることが困難であった。

（２）　　又、焼鈍を行なった非晶質磁性薄帯は、磁性
帯自体が跪くなる性質があるため、積層鉄心の組立後コ
イルを挿入する際、コイルが鉄心脚の角部等に衝接した
りすると、鉄心脚の一部が簡単に欠落、！ＩＩ落して積
層鉄心として使用できなくなったり、あるいは、積層鉄
心として使用できる範囲での剥離等が生じたとしても、
剥離した磁性帯の破片が変圧器の運転中に油中に浮遊し
、これが、万一コイル内に侵入すると、短絡事故を誘発
するおそれがあった。

このように、非晶質磁性薄帯を複数枚加熱接着して設け
た磁性帯の単板を所定枚数積層して積層鉄心を製造する
場合、前記積層鉄心自体の剛性強化と脆性対策を充分に
施さない限り、この種鉄心を省エネルギー形の変圧器に
使用することができなくなる問題があった。

本発明は前記の問題点に鑑み、鉄心占積率が良好で、し
かも、剛性及び脆性対策を充分に施し、非晶質磁性薄帯
の特長を効果的に引出すようにした変圧器鉄心の製造方
法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用］本発明は、非晶
質磁性薄帯を複数枚加熱接着して設けた磁性帯を所定の
長さで長方形又は台形状に切断し、この切断した多数枚
の単板を、所要枚数積層して積層鉄心の鉄心脚を形成し
、この鉄心脚を、その両面に高密度に圧縮成形したブレ
スポード等の絶縁物からなる当板を介して所定の締付面
圧で締着して剛性を強化し、このあと鉄心脚に継鉄を各
層毎に接合部が異なるように挿入配置して積層鉄心を構
成し、この積層鉄心に、更に、Ｌ字形又はコ字形に折曲
した絶縁性の覆板を被覆させ、コイル組立時において磁
性帯の欠落、剥落を確実に防止し、非晶質磁性薄帯の特
長を充分に引出してこの種変圧器鉄心の生産性を向上さ
せるようにしたことを特徴とする。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第８図により説明
する。本発明は三相変圧器用の積層鉄心に実施した例で
説明する。

はじめに、第２図ないし第６図において、１０は本発明
の方法により製造した積層鉄心を示し、この積層鉄心１
０は、非晶質磁性薄帯を複数枚加熱接着してフープ状に
巻回した磁性帯を、巻戻しながら、順次所定の長さ寸法
で長方形又は台形状に切断した多数の単板を積層して構
成した鉄心脚１１及び継鉄１２からなる。そして、前記
鉄心脚１１は、切断した必要枚数の単板を継鉄との組込
みができるよう第３図で示すように積層して構成する。

この場合、前記鉄心脚１１は単板を単に積層しただけで
あるので、その積厚Ｌ゛は第３図に２点鎖線で示す積厚
分だけ設計上定めた積厚ｔより厚くなっている。このた
め、前記鉄心脚１１は第４図で示すように、その積層後
、両側面に継鉄の挿入を妨げない範囲内で、幅方向の角
部をテーパー状に切削した絶縁性の当板１３を当接し、
つづいて、しゃこ万力あるいはブレス等の締付装置１４
により前記当板１３を介して鉄心１１１１１を挟持し、
この状態で締付装置１４を操作して鉄心脚１１を所定の
面圧で締付ける。この場合、第８図に示すように、締付
面圧を単純に増せば鉄損Ｘも単純増加の傾向を示してお
り、本発明においては、鉄心ｌ８１１に対する締付面圧
が、第８図のように１〜３　ｋｇ　／　ｃｄの範囲であ
れば非晶質磁性薄帯の特性を損わない、部ち、実用に供
することができる範囲の鉄を貝値を得られることが試験
の結果判明した。このため、本発明は鉄心脚１１を前記
締付面圧（１〜３ｋｇ／ｃ＋ｉ）の範囲内で締付けを行
い、この面圧を維持する上から、第４図のように、鉄心
脚１１を当板１３を介して締付装置１４で締付保持して
いる間に、加熱硬化性の接着剤を塗布したガラスバイン
ドテープ等の締付バンド１５を、当板１３から鉄心１１
１１１にまたがって巻回締着し、第５図で示すように、
所定の締付面圧で締付けられた鉄心Ｘ１ｌｌｌｌを構成
する。このようにして鉄心脚１１を構成すれば、過度の
締付力による締付けを抑制し、締付力過剰による鉄心脚
１１の特性低下を未然に防ぐことができる。

次に、前述のようにして設けた鉄心！！１１１を用いて
積層鉄心１０を製造する場合について説明すると、前記
鉄心１１１１を第６図に示すように、横倒しの状態で３
本手行に並べ、これら鉄心脚１１の下方端において、継
鉄用の単板を各鉄心脚１１゜１１．１１間にまたがって
各層毎に順次挿入積層し、第６図に示すように、鉄心脚
１１に下部継鉄１２を備えた平面形状がＥ形の積層鉄心
１０ａを形成する。前記下部継鉄１２を各鉄心脚１１に
またがって挿入積層したあと、同じく第６図で示すよう
に、前記継鉄１２及び、この継鉄１２が鉄心脚１１と交
差する鉄心角部ａとに、ブレスポート等の絶縁板をＬ字
形となるように成形加工した覆板１６．１６ａ、１６ｂ
を、前記継鉄１２の周面が直接外部に露出しないようそ
れぞれ第６図の矢印方向から挟持させて被覆し、これら
覆板１６゜１６ａ、１６ｂを介して下部クランプ１７を
鉄心脚１１と同様の締付面圧で下部継鉄１２に締着して
Ｅ形の積層鉄心１０ａを形成する。このあと、前記Ｅ形
の８Ｎ層鉄心１０ａを第７図に示すように起立させる。

この際、各鉄心脚１１は当板１３により剛性強化がはか
られ、しかも、下部継鉄１２は覆板１６・・・・・を介
して挟着した下部クランプ１７にて機械的強度の強化が
はかられているので、前記Ｅ形積層鉄心を起立させても
、充分にその自立状態を維持することができる。Ｅ形積
層鉄心１０ａの起立後、各鉄心脚１１には上部継鉄１２
ａ（第２図参照）が挿入される部分を除き、絶縁性の覆
板１６ｃ、１６ｃを当板１３の方向から挟持させて、こ
れら覆板１６ｃ、１６ｃ同士を接着剤等にて止着するこ
とにより、鉄心脚１１の鉄心部分が外部に露出しないよ
うに被覆される。

このあと、鉄心脚１１の上端部を、その部位を破損しな
い程度にテープ等を用いて先細状に少し窄めてから、コ
イル１日を各鉄心ａｌｌに嵌合する。

このコイル１８の嵌合に際しては、前述のように、鉄心
脚１１の上端部を除きＥ形積層鉄心１０ａの鉄心部分の
すべてが覆板１６・・・・・にて被覆されているので、
コイル１Ｂが鉄心部分と衝接してこれを破損させるよう
なことはない。仮に、コイル１８が鉄心ｌｌ１ｊ１１と
衝突し、その一部が欠落したとしても、その欠落片は覆
板１６ｃに阻止されて外部に逃出することはない。

各鉄心脚１１にコイル１８を嵌合させたあと、Ｅ形積層
鉄心１０ａの下部継鉄Ｉ２と同様に、継鉄用の単板を、
前記鉄心脚１１上端の先細状態を解いてから順次挿入積
層して第２図で示すように、上部継鉄１２ａを形成する
。上部継鉄１２ａの形成後は、下部継鉄１２の場合と同
じく、継鉄１２ａの長さ方向の上側には、第２図のよう
に覆仮１６を、側端部には覆板１６ｄを、更に、継鉄１
２ａの長さ方向の下側からは覆板１６ｂ（図示せず）を
それぞれ挟持させ、この状態で上部クランプ１９を鉄心
脚１１の締付面圧と同様の面圧で締着する。この上部ク
ランプ１９の締着により、積層鉄心及び同コイル１８の
組立作業を終了するものである。

なお、本発明は、覆仮１６・・・・・の一部をクランプ
１７．１９を利用して積層鉄心１０に固定する例につい
て説明したが、これに限定せず、接着剤あるいは、熱硬
化性のガラスバインドテープ等を用いて積層鉄心１０に
脱落しないように固定するようにしてもよい。

又、第９図は本発明の他の実施例を示すもので、鉄心脚
１１を所定の締付面圧で締付ける際、鉄心脚１１の積層
面と当板１３との間に、耐油及び耐熱性に優れたニトリ
ルゴム等の弾性部材２０を介在させ、鉄心脚１１に対す
る締付面圧を前記弾性部材２０の弾性力を利用して長年
月にわたり一定に保持させるようにしても本発明は成立
する。

更に、本発明は加熱接着した磁性帯に限定せず、通常の
非晶質磁性薄帯を鉄心材料として使用してもよいことは
勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の方法にて製造した非晶質
磁性薄帯からなる積層鉄心においては、次に示すような
効果を存する。

（１）　　非晶質磁性薄帯の単板を積層して設けた鉄心
脚は、その両端面が当板により補強され、かつ、所定の
締付面圧により、常に一定の積厚寸法でもって製造する
ことができるので、非晶質磁性薄帯の特徴を効果的に引
出し、しかも、剛性の強化をはかることが可能となり、
これにより継鉄の組立に際しても、鉄心脚に悪影響を与
えることなく、鉄心組立が行い得、この種積層鉄心の生
産性を著しく向上させることができる。

（２）又、本発明はその製造過程において、鉄心部分の
すべてを絶縁物からなる覆板にて被覆する方法が採用さ
れており、これによりコイル組立時等において、積層鉄
心に外力が加えられて破損するようなことは全くなく、
かつ、積層鉄心自体前記覆板にて密閉に近い状態で包囲
されているので、例え、外力により積層鉄心の一部が欠
落して、も、その欠落片は覆板内に閉じこめられて外部
に逃出することがないため、欠落片によってコイルが短
絡し、焼損するといった事故を確実に防止することがで
きる。

（３）　　更に、積層鉄心は覆仮に包囲されているので
、この覆板が緩衝材的な役割を果すことが可能となリ、
これにより積層鉄心の鉄心特性を何ら損うことなく、非
晶質磁性薄帯の特徴を効果的に利用した積層鉄心が製造
でき、しかも、前記覆板は鉄心部分に嵌め合い方式で取
付けることができるので、この種積層鉄心の製造工程を
簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造した積層鉄心を用いた
変圧器の斜視図、第２図は本発明の方法により製造した
積層鉄心の斜視図、第３図ないし第５図は鉄心脚の製造
工程を説明するための斜視図、第６図は積層鉄心の概略
を示す分解斜視図、第７図は同じく積層鉄心にコイル組
立を行う場合を説明するための分解斜視図、第８図は積
層鉄心の締付面圧と鉄損との関係を示す線図、第９図は
本発明の他の実施例を示す要部断面図である。 １０・積層鉄心　　１１・鉄心脚 １２・継鉄　　１３・当板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　非晶質磁性薄帯の単板を所要枚数積層した鉄心脚を、
   あらかじめ設定された締付面圧で所定の積厚となるまで
   締付けて、この積厚をテープ等の締付保持部材によって
   保持させ、前記所定の積厚に保持された鉄心脚に、継鉄
   用の単板を前記鉄心脚と交差させて挿入積層して下部継
   鉄及び上部継鉄を備えた積層鉄心を構成し、この積層鉄
   心を構成する鉄心脚と上，下部の継鉄とを、絶縁板を所
   定形状に折曲して形成した覆板にて被覆し、この覆板を
   積層鉄心締付用のクランプあるいは接着剤等の脱落阻止
   手段にて積層鉄心に固定支持するようにしたことを特徴
   とする変圧器鉄心の製造方法。