JPH05258970A - 静止誘導機器鉄心 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内外周に補強枠を配置して構成される電気機
器の鉄心構造において、個々の鉄心ごとに異なる積層方
向の寸法差を吸収し、鉄心への適当な締付けを実現し、
鉄心内部の機械的ストレスの発生を抑止し、鉄損、励磁
電流、磁歪などの磁気的な特性劣化を招かない鉄心構造
の提供。 【構成】 それぞれがコの字型に形成された一対の枠体
の端部を当接させてなる内周補強枠に、非晶質磁性合金
薄帯を切断部を設けて多数巻回し、その外周部にそれぞ
れがコの字型に形成された一対の枠体よりなる外周補強
枠を配置してなる巻鉄心に、巻線を装着して形成された
静止誘導機器の鉄心を、上記外周補強枠のコの字型に形
成された一対の枠体の端部が当接しないように、巻鉄心
以外の静止誘導機器の構造部材により制約しつつ構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非晶質磁性合金などの薄
板状磁性材料を使用する静止誘導機器の鉄心構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電気機器の鉄心材料としては従来珪素鋼
板が使用されているが、最近珪素鋼板に比較して鉄損が
２０〜３０％低い非晶質磁性合金が開発され、電気機器
の鉄心材料への利用が研究されている。非晶質磁性合金
は溶湯を急冷して製造されており、その製造方法のため
２０〜４０μｍの薄板状にしか製造できない。この薄板
材料で構成される鉄心は、形状を維持するために内周側
及び外周側に補強枠を配置して十分な剛性を得ることに
より、内部応力の発生による圧縮歪みや曲げ応力などの
機械的ストレスの発生を防止し、鉄損、励磁電流、磁歪
などの磁気的な特性劣化要因の発生を抑止している。

【０００３】上記鉄心の内周側及び外周側に配置する補
強枠構造としては、実開昭６３−１５０２３に開示され
たものがある。これは巻鉄心の内周面に、コの字型の一
対の枠体を、端部を突き合わせて構成してなる内周補強
枠と、鉄心の外周面にコの字型の一対の枠体を、端部を
突き合わせて構成してなる外周補強枠とを備えたもので
ある。図５〜７は上記補強枠を示すもので、図５は巻鉄
心と巻線との組立体を示す正面図、図６は内周補強枠の
斜視図、図７は外周補強枠の斜視図で、図中１は内周補
強枠、２は外周補強枠、３は下部枠体、４は上部枠体、
５は当て板、６は下部枠体、７は上部枠体、８は当て
板、９は巻線である。内周補強枠１、外周補強枠２とも
に一対のコの字状の上下枠体を突き合わせ、その合せ目
に当て板５、８を配置し、枠体の突き合わせ部がずれな
いようにして構成されている。補強枠１、２は上記のよ
うに構成されているので、鉄心の積層方向に必要以上の
外力が加わるのを防止し、非晶質磁性合金の鉄心を保護
しながら巻鉄心に十分な剛性を付与している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記鉄心構造
において、非晶質磁性合金による鉄心は、板厚さにバラ
ツキがあり占積率の違いが大きいため、個々の鉄心ごと
にその積層方向の寸法が微妙に異なっている。そしてこ
の鉄心ごとの寸法差を調整、吸収することは困難であ
り、下記問題点がある。すなわち鉄心を収納するための
内外周補強枠１、２で構成されたスペースが実際の積層
方向の鉄心寸法より小さい場合、鉄心の積層方向に外力
が加わることとなり、内部への圧縮歪み等のような機械
的ストレスが発生し、鉄損、励磁電流、磁歪などの磁気
的な特性劣化を招くことがある。実開昭６３−１５０２
３号公報に示す鉄心においては、外周補強枠の外周側に
スチールバンドを巻回して巻鉄心の接合部にエアギャッ
プを発生させない程度に締付けることを提案している
が、非晶質磁性合金帯は極めて薄くて剛性が低いため、
接合部のエアギャップをなくすまで締付けると非晶質磁
性合金帯が局部的に折れ曲がるなどの不都合を生じる。
したがって現実的にこの締付け調整は困難である。また
逆に、内外周補強枠１、２で構成する積層方向の鉄心寸
法に相当するスペースが実際の積層方向の鉄心寸法より
大きい場合、内外補強枠１、２と鉄心との間に隙間を生
じ、鉄心積層方向の十分な固定ができないため、この部
分での鉄心そのものの積層方向への励磁振動により騒音
が発生する恐れがある。この現象は鉄心の外周側にスチ
ールバンドなどを巻回する締付け方法をとっても矯正で
きない。またこの欠点は磁歪特性が大きい非晶質磁性合
金帯では特に問題となるものである。

【０００５】本発明は内外周に補強枠を配置して構成さ
れる鉄心構造において、個々の鉄心ごとに微妙に異なる
積層方向の鉄心寸法差を吸収し、適当な締付けを実現
し、鉄心内部の機械的ストレスの発生を抑止し、鉄損、
励磁電流、磁歪などの磁気的な特性劣化を招かない鉄心
構造を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、それぞれがコの字型に形成された一対の枠体の端部
を当接させてなる内周補強枠に、非晶質磁性合金薄帯を
切断部を設けて多数巻回し、その外周部にそれぞれがコ
の字型に形成された一対の枠体よりなる外周補強枠を配
置してなる巻鉄心に、巻線を装着して形成された静止誘
導機器における本発明に係る鉄心構造は、巻鉄心以外の
静止誘導機器の構造部材によって、上記外周補強枠の一
対の枠体の端部が当接しないように構成されている。ま
た上記外周補強枠の一対の枠体の端部が当接しないよう
に制約する部材は、上部端枠と下部端枠とを連結する部
材である。

【０００７】

【作用】上記手段によれば、内外周補強枠で構成する積
層方向の鉄心寸法に相当するスペースが、内外周補強枠
によって決まるのでなく、個々の鉄心ごとに微妙に異な
る積層方向の鉄心寸法に対し、実際の寸法に応じた寸法
設定が可能となるので、個々の鉄心ごとに異なる積層方
向の寸法差を吸収し、鉄心に対し適当な締付けが可能と
なり、鉄心内部への圧縮歪みのような機械的なストレス
の発生を抑制することとなる。その結果鉄損、励磁電
流、磁歪などの磁気的な特性劣化を招くことがなくな
る。

【０００８】

【実施例】

実施例１ 図１は本発明の一実施例を示す変圧器の主要構成図、図
２は内周補強枠、図３は外周補強枠である。鉄心を製作
するには、まず非晶質磁性合金を矩形リング状に一周し
て所要の重なりシロを有するような長さに予め切断し、
さらにこれを所定枚数（１０〜３０枚）積層した単位積
層体を、さらに任意寸法ずらせて複数個の単位積層体を
積層して積層体ブロックを構成する。

【０００９】次にコの字状の枠体３、４を当て板５の部
分で突き合わせて形成した矩形内周補強枠１を鉄心の最
内周形成型とし、その周りに上記積層体ブロックを沿わ
せ、各単位積層体端部を内周補強枠１の上辺部で突き合
せて階段状に接合する。以下順次複数個の積層体ブロッ
クを同様な手順で内周補強枠１に沿わせて積層する。そ
の接合部は常に補強枠１の上辺部１１とする。鉄心最外
周まで積層体ブロックを積層配置した後、コの字状枠体
６、７を当て板８の部分で突き合わせて形成した矩形外
周補強枠２を鉄心最外周形成型として装着する。図４は
内周補強枠体１と外周補強枠体２とを組合わせて構成し
た鉄心形状の斜視図である。この内周補強枠１と外周補
強枠２との間に形成されるスペース部分に非晶質磁性合
金板により形成した積層体ブロックが収納され、鉄心が
形成されるのである。矩形の内周補強枠体１は鉄心の形
状を決定する基本要素であるから、個々の鉄心に応じて
異なることはなく、すべての鉄心に対して同一寸法であ
る。

【００１０】しかしながら、積層方向の鉄心寸法（図４
にＳ1 〜Ｓ4 で示す）は、鉄心の構成要素である素材の
板厚のバラツキや、占積率の違いにより個々の鉄心で相
違する。したがって次工程の焼鈍における鉄心形状は、
外周補強枠２だけでなく、鉄心の積層方向の締付け力が
均一となるように、他の成型型（図示せず）により、個
々の鉄心に対応する形状に締付けられる。次にこの鉄心
形状を保持したまま、鉄心に焼鈍中の磁場印加用の巻線
を施し、非晶質磁性合金の内部応力除去による磁性特性
などの改善処置である焼鈍を行なう。そのため鉄心温度
で３００〜４００℃、磁化力として８ＡＴ／ｃｍ以上と
なるよう電流を印加する。これで変圧器用の巻鉄心製造
は完了する。

【００１１】次に電気回路を構成する巻線コイル１２と
の組合わせ作業に移る。ここではまず焼鈍後の鉄心の外
周補強枠２を取り外し、ついで鉄心の上辺部の各積層体
ブロックの重ね合せ接合部をすべて分離し、最後に内周
補強枠１を取り外す。この後積層体ブロックの分離され
た接合部は、巻線コイル１２を挿入可能の形状に維持さ
れ、巻線コイル１２を挿入する。巻線コイル挿入後、分
離作業と逆の手順で再度重ね合せ接合を行う。すなわち
まず枠体３、４の端部を突き合わせて矩形の内周補強枠
体１を構成し、ついで各積層体ブロックの両端部を焼鈍
後の形状に戻し、分離された接合部を鉄心の上辺部１１
で再度接合する。最後に外周補強枠２を装着するが、正
規の鉄心形状では枠体７の端部は枠体６の端部に当接し
ないような寸法関係、すなわち図４に示すように、枠体
７の端部と枠体６の端部との間にＲだけの間隙が存在す
るように製作しておく。

【００１２】この後、他の構成部材の取付けや、巻線コ
イルからのリード線配線作業が続くが、そうした作業で
鉄心素材が損傷することのないように、規定張力で絶縁
テープ１３を内外周補強体１、２に巻回する。なおこの
規定張力は焼鈍前の外周補強枠２による鉄心積層方向の
締付け力と同等以下にしており、また寸法関係も前述の
ように、スペースＲを保持するため外周補強枠２の枠体
５、６が当接することはない。

【００１３】次に他の構成部材の取付けを行う。下部端
枠１４及び上部端枠１５を鉄心の上下位置に配置する。
この上下端枠１４、１５は鉄心や巻線コイル１２が自由
に動くのを防止する目的で、上下部端枠１４、１５に装
着された支え板１６を連結ボルト１７により連結し、さ
らに巻線コイル１２と下部端枠１４、上部端枠１５との
間には支え部材１８、１９を配置する。また上下端枠１
４、１５と鉄心とは、鉄心最外周部に固定用の締付けバ
ンド（図示せず）を用いて固定されている。この固定に
より巻鉄心の側面側の外周補強部分の積層方向が締付け
られる。この場合の締付力の調整は極めて困難である
が、連結ボルト１７により上下端枠１４、１５の間に鉄
心が規定寸法に保持されているため、必要以上に鉄心の
上下寸法を締付けることはなく、かつ巻鉄心の側面側の
外周補強枠部分の積層方向を十分に締付けられる。なお
本実施例における内外周補強枠１、２には当て板５、８
が装着され、枠体３、４および６、７間のずれを防止し
ている。外周補強枠２の当て板８は鉄心と巻線コイル１
２との間隙に入れるスペーサ２０を疎外しないように分
割型となっている。

【００１４】実施例２ 上記実施例においては、連結ボルト１７により上部端枠
１５と下部端枠１４との連結寸法を調整して鉄心外周補
強枠２の規定締付け力の調整を行っているが、巻線コイ
ル１２と下部端枠１４及び上部端枠１５の支え部材１
８、１９を締付け力可変構造として鉄心外周補強枠２の
規定締付け力調整を行っても同様な効果を奏する。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、一対のコの字型に形成された
枠体の端部を当接させてなる内周補強枠とコの字型に形
成された一対の枠体よりなる外周補強枠とで形成するス
ペースに、非晶質磁性合金薄帯を切断部を設けて巻回し
て得られる巻鉄心に巻線を装着して形成した静止誘導機
器において、上記外周補強枠の端部が当接しないよう、
巻鉄心以外の静止誘導機器部材により構造を制約するこ
とにより、上記内外補強枠で構成する積層方向の鉄心寸
法に相当するスペースが、内外補強枠の構造だけで決定
されるのでなく、積層方向の実際の寸法に応じた寸法設
定を可能としたので、個々の鉄心の寸法差を吸収すると
ともに、適当な締付け力を与え、鉄心内部への圧縮歪み
などの機械的ストレスの発生を押さえ、その結果鉄損、
励磁電力、磁歪などの磁気的な特性劣化の発生を防止す
ることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す変圧器用の矩形リング
状巻鉄心の断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す内周補強枠の斜視図で
ある。

【図３】本発明の一実施例を示す外周補強枠の斜視図で
ある。

【図４】内外周補強枠の組合わせによる鉄心形状を示す
斜視図である。

【図５】従来の巻鉄心と巻線との組立体の正面図であ
る。

【図６】従来の内周補強枠の斜視図である。

【図７】従来の外周補強枠の斜視図である。

【符号の説明】

１２……巻線 １３……絶縁テープ １４……下部端枠 １５……上部端枠 １６……支え板 １７……ボルト １８……支え部材 １９……支え部材 ２０……スペーサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれがコの字型に形成された一対の
   枠体の端部を当接させてなる内周補強枠に、非晶質磁性
   合金薄帯を切断部を設けて多数巻回し、その外周部にそ
   れぞれがコの字型に形成された一対の枠体よりなる外周
   補強枠を配置してなる巻鉄心に、巻線を装着して形成さ
   れたにおいて、 該静止誘導機器の鉄心が、上記外周補強枠のコの字型に
   形成された一対の枠体の端部が当接しないように、巻鉄
   心以外の静止誘導機器の構造部材により制約を受けて構
   成されていることを特徴とする静止誘導機器鉄心。
2. 【請求項２】 上記外周補強枠のそれぞれがコの字型に
   形成された一対の枠体の端部が当接しないよう、静止誘
   導機器の鉄心構造を制約する部材が上部端枠と下部端枠
   とを連結する部材であることを特徴とする請求項１記載
   の静止誘導機器鉄心。