CN105374542A - 非晶铁芯的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够确保准确的铁芯叠层值、操作性高且减少工时的非晶铁芯的制造方法。本发明的层叠非晶磁性合金薄带而成的非晶铁芯的制造方法包括：在内芯棒的外周侧配置多片端部开放的非晶磁性合金薄带而制成倒U字状的铁芯的步骤；将所述倒U字状的铁芯配置在工作台上，将第一框体嵌在所述铁芯上，用第一框体覆盖所述铁芯的开放端部之外的两侧部和底部的步骤；折叠所述铁芯的开放端部来逐步封闭铁芯的步骤；将第二框体嵌在所述第一框体上，用第二框体覆盖所述铁芯的端部的步骤；和对所述铁芯进行退火的步骤。

Description

非晶铁芯的制造方法

技术领域

本发明涉及用于变压器等的非晶铁芯的制造方法。

背景技术

非晶合金被用作低损耗的铁芯材料，使用非晶合金薄带层叠而成的非晶铁芯的变压器已产品化。

现有的非晶铁芯成型作业有如图10所示地对配置在铁芯1内周侧的内芯棒3与配置在铁芯1的外周部的4个面上的4片侧板2、8按照(1)～(4)的顺序利用螺栓4进行螺栓紧固的方法。此外，例如层叠多片非晶合金的薄带来制成单位层叠体，将该单位层叠体卷绕在多个内芯棒3上而制成非晶铁芯1。这种情况下，侧板和螺栓等部件数量多，成型作业费时。并且，由于紧固位置多，难以确保一定的铁芯叠层厚度值。此外，非晶铁芯具有对应力敏感的性质，如果施加过大的应力则对铁芯特性有不良影响，因此铁芯成型时的夹紧力的管理方法很重要。

作为非晶铁芯的其它制造方法，专利文献1中记载了：“在矩形的芯棒(mandrel)M的两侧配置支承台T来构成层叠台Ts。在将铁芯的制作所需的所有薄带叠放在层叠台Ts上后，除去支承台的支承，使薄带因自重而垂下，形成倒U字状的铁芯I’。接着，在该铁芯上安装コ字状的框架来固定铁芯I’的外侧部，将框架与铁芯翻转后闭合铁芯的开放边”(参考摘要)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-223313号公报

发明内容

发明要解决的课题

现有的铁芯成型方法中，为了使侧板对铁芯的夹紧不过度，在确认铁芯叠层厚度值的同时进行作业。此时，产生操作者造成的夹紧程度的差，难以始终保证稳定的铁芯叠层厚度值。在夹紧不足的情况下，存在铁芯组装作业时卷绕部长度不足的可能性，在夹紧过度的情况下，存在退火时铁芯烧结、对特性产生不良影响的可能性。关于铁芯的特性，如果叠层厚度填充系数(spacefactor)变化1％，则铁损增加数％，视在功率增加10％以上。也存在使用叠层厚度管理用夹具来成型铁芯的方法，但增加了夹具数量和工时。

对于三相三柱铁芯，如图11所示地在内铁芯12的外侧配置外铁芯13，但如上所述由于难以确保稳定的铁芯叠层厚度值，因此为了使得在内铁芯12的尺寸比设计值大的情况下能够对应内铁芯12的膨胀，而使外铁芯13的铁芯长度为留有余量的长度，增加了铁芯材料费用。

此外，专利文献1中公开了在铁芯上固定コ字状的框架来固定外侧部，为了将框架安装到铁芯，需为利用吊机(crane)等将铁芯吊起的状态，并且为了进行铁芯的卷绕作业，需要将铁芯上下翻转，可操作性低并耗费工时。

本发明以提供能够确保准确的铁芯叠层值、操作性高并能够减少工时的非晶铁芯的制造方法为目的。

用于解决课题的技术方案

为了达成所述目的，本发明采用要求权利的范围内记载的结构。

本发明包含多个解决上述课题的技术方案，举出本发明的非晶铁芯的制造方法的一个例子为：一种层叠非晶磁性合金薄带而成的非晶铁芯的制造方法，包括：在内芯棒的外周侧配置多片端部开放的非晶磁性合金薄带而制成倒U字状的铁芯的步骤；将所述倒U字状的铁芯配置在工作台上，将第一框体嵌在所述铁芯上，用第一框体覆盖所述铁芯的开放端部之外的两侧部和底部的步骤；折叠所述铁芯的开放端部来逐步封闭铁芯的步骤；将第二框体嵌在所述第一框体上，用第二框体覆盖所述铁芯的端部的步骤；和对所述铁芯进行退火的步骤。

发明效果

根据本发明，能够防止操作者造成的铁芯叠层厚度值的不均，能够使铁芯的芯部、轭部始终确保准确的铁芯叠层厚度值，可获得稳定的铁芯特性。此外，能够减少铁芯成型时所需的夹具数量和工时。

附图说明

图1是将铁芯从切断机取出后的状态的正视图。

图2是本发明的实施例1的铁芯上安装有コ字状侧板的状态的正视图。

图3是表示折叠铁芯端部而逐步封闭铁芯的状态的正视图。

图4是安装本发明的实施例1的コ字状夹具后的状态的正视图。

图5是利用螺栓连结了コ字状夹具与内芯棒的状态的正视图。

图6是利用条带固定并コ字状侧板和コ字状夹具的侧视图。

图7是本发明的实施例2的铁芯上安装有U字状侧板的状态的正视图。

图8是本发明的实施例3的铁芯上安装有侧板可变夹具的状态的正视图。

图9是本发明的实施例3的侧板可变夹具的侧板和底板的侧视图。

图10是表示现有技术的铁芯成型方法的一个例子的图。

图11是三相三柱铁芯的结构图。

具体实施方式

以下利用附图说明本发明的实施例。其中，在用于说明实施例的各图中，对相同的结构要素附以相同的名称、记号并省略其重复说明。

【实施例1】

利用图1至图6说明本发明的实施例1的非晶铁芯的制造方法。

图1是将铁芯从切断机取出后的状态的正视图。铁芯1例如通过层叠多片非晶合金的薄带构成单位层叠体并将多个该层叠体配置在内芯棒3周围而构成。铁芯1为倒U字状，一边为开放的状态。在该铁芯的内周侧安装有内芯棒3，内芯棒3与背板2通过螺栓4连结。通过无松动地实施该连结，能够防止铁芯打开，使紧固部的铁芯叠层厚度值为准确的值。此外，图1中的箭头表示螺栓紧固的力的方向。

图2是在工作台上在铁芯上安装有コ字状侧板的状态的正视图。在图中，5为コ字状侧板，从强度和进行退火的角度材质使用铁等金属。箭头表示コ字状侧板5压向铁芯1的力和压向开口方向的力。

作业时，首先将图1所示的铁芯载置在工作台15上。然后沿大箭头所示的方向将コ字状侧板5嵌在铁芯1上。

コ字状侧板5只需从Y方向用手推入即可容易地安装到铁芯1上。通过该コ字状侧板5与内芯棒3能够正确地固定铁芯形状。进一步地，通过使该コ字状侧板5的尺寸为任意值，能够容易地使铁芯叠层厚度值为指定的值。在专利文献1中，为了将框架安装到铁芯上需要使铁芯为利用吊机等吊起的状态，而本发明中，只需对置于工作台等上的状态的铁芯用手将コ字状侧板5推入即可安装。因此，通用性高且可操作性良好。此外，由于コ字状侧板5自身的重量比框架轻，因此安装作业容易。这在铁芯大小越大时效果越明显。

在将コ字状侧板5完全地安装到铁芯1上之前取下背板2和螺栓4。然后，在将コ字状侧板5完全地安装到铁芯1上后，进行铁芯的卷绕作业。在专利文献1中在安装框架后进行卷绕作业，因此需要使铁芯上下翻转，耗费工时，而在本发明的情况下，如果将铁芯放在工作台等上进行作业，则不需要上下翻转，能够提高可操作性，减少工时。

图3是表示安装コ字状侧板5后折叠铁芯端部而逐步封闭铁芯的状态的正视图。如箭头所示，依次折叠构成铁芯1的非晶合金薄带的端部，从内侧到外侧逐渐封闭铁芯。该作业也能够在工作台上进行。

图4是在铁芯上安装了コ字状夹具的状态的正视图。在折叠铁芯端部而封闭了铁芯的状态下，在コ字状侧板5的开口侧嵌上コ字状夹具6。接着，如图5所示，利用螺栓4连结コ字状侧板5与内芯棒3，并利用螺栓4连结コ字状夹具6与内芯棒3，防止コ字状侧板5的开口部向外侧(箭头的方向)打开。然后，如图6所示，利用钢带7从外侧紧固コ字状侧板5与コ字状夹具6，通过连结两者使铁芯的轭部和芯部的叠层厚度为指定的值。在专利文献1中无法使轭部的叠层厚度为指定的值，存在铁芯大小发生膨胀的可能性。因此，在铁芯组装作业时存在卷绕部长度不足的可能性。从这点看，能够使铁芯的轭部和芯部的叠层厚度为指定的值是很重要的。

图1～图6中的(1)～(6)为铁芯的紧固顺序，通过从远离卷绕部的地方开始紧固，使得卷绕形状良好。由此，由于不需要余长，能够减少材料费用。

之后，将由コ字状侧板5和コ字状夹具6一体化后的铁芯1放入退火炉中进行磁场退火(Anneal)。在磁场退火后，取下内芯棒3和コ字状侧板5，打开铁芯接合部，将绕组插入铁芯柱部，再次闭合铁芯，制成具有非晶铁芯的变压器。

根据本实施例，通过在非晶合金薄带层叠而成的铁芯上嵌入コ字状侧板，在コ字状侧板的开口部嵌上コ字状夹具，能够防止操作者导致的铁芯叠层厚度值的不均，能够始终确保准确的铁芯叠层厚度值，能够获得稳定的铁芯特性值。特别地，在图11所示的三相三柱铁芯中，通过稳定地形成内铁芯的形状，使配置在内铁芯外侧的外铁芯的形状稳定，能够减少铁芯长度的余量，能够削减铁芯材料。

此外，通过在将铁芯放置在工作台等上的状态下进行コ字状侧板的安装等，可操作性良好并能够减少工时。

【实施例2】

利用图7说明本发明的实施例2。在实施例2中对实施例1的コ字状侧板的形状进行变形。图7是在铁芯1上安装了U字状的铁芯成型用侧板9的状态的正视图，大箭头表示嵌入侧板9的方向，小箭头表示施力方向。U字状侧板9的曲线部为沿着铁芯的R部的形状。

根据本实施例，通过使用U字状侧板9，由于沿着铁芯的R部与侧板的曲线部，所以能够防止铁芯R部的变形。由此能够使铁芯特性稳定。假如侧板不为U字状而为矩形时，在铁芯的R部与夹具之间产生空隙，造成铁芯向该部分垂下(扩展)的可能。

此外，在U字状侧板的安装作业中，在完全地安装该U字状侧板9之前取下背板2和螺栓4。然后，在完全安装好U字状侧板9之后的工序与实施例1的在铁芯上安装好コ字状侧板之后的工序相同。

【实施例3】

利用图8、图9说明本发明的实施例3。在实施例3中，使实施例1的コ字状侧板中的侧板间隔可变。图8是在铁芯上安装有侧板可变夹具后的状态的正视图，图9是侧板可变夹具的侧板和底板的侧视图。此外，大箭头表示嵌入侧板可变夹具10的方向，小箭头表示施力方向。

侧板可变夹具10由两片侧板10a和底板10b形成。侧板可变夹具的侧板10a的突起部10aa插入设置在侧板可变夹具的底部10b上的切口10bb中，利用底板连结用螺栓11将侧板10a连结在夹具连结位置10ba上。通过根据铁芯1的尺寸在侧板可变夹具的底板10b上使用多个预先准备好的连结位置10ba，能够将多个コ字状侧板的用途集中在一个夹具上。因此，能够实现夹具数目减少带来的成本削减、夹具保管场地的削减。虽然未图示，コ字状夹具6的结构可为与侧板可变夹具10相同的结构。在完全安装好该侧板可变夹具10之前取下背板2和螺栓4。然后，在完全安装好侧板可变夹具10之后的工序与实施例1的在铁芯上安装好コ字状侧板之后的工序相同。

此外，在图中准备了多个插入突起部10aa的切口10bb，将侧板的突起部插入到选择的切口中，但也可使侧板10a通过螺钉移动，连续地调整两片侧板10a的间隔。

根据本实施例，通过使コ字状侧板的侧板间隔可变，能够安装到尺寸不同的多个铁芯上。

附图记号说明

1……铁芯、2……背板、3……内芯棒、4……螺栓、5……コ字状侧板、6……コ字状夹具、7……钢带、8……现有技术的侧板、9……U字状侧板、10……侧板可变夹具、10a……侧板可变夹具的侧板、10aa……夹具连结用突起部、10b……侧板可变夹具的底板、10ba……夹具连结位置、10bb……底板切口部、11……侧板、底板连结用螺栓、12……内铁芯、13……外铁芯、15……工作台。

Claims (11)

1.一种层叠非晶磁性合金薄带而成的非晶铁芯的制造方法，其特征在于，包括：

在内芯棒的外周侧配置端部开放的多片非晶磁性合金薄带而制成倒U字状的铁芯的步骤；

将所述倒U字状的铁芯配置在工作台上，将第一框体嵌在所述铁芯上，用第一框体覆盖所述铁芯的开放端部之外的两侧部和底部的步骤；

折叠所述铁芯的开放端部来逐步封闭铁芯的步骤；

将第二框体嵌在所述第一框体上，用第二框体覆盖所述铁芯的端部的步骤；和

对所述铁芯进行退火的步骤。

2.如权利要求1所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

所述第一框体为コ字状的侧板。

3.如权利要求1所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

所述第二框体为コ字状的夹具。

4.如权利要求1所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

在制成所述倒U字状的铁芯的步骤之后接着进行利用所述内芯棒与配置在所述铁芯外周侧的板状部件夹住所述铁芯，利用螺栓连结所述内芯棒与所述板状部件的步骤。

5.如权利要求4所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

在用所述第一框体覆盖所述铁芯的两侧部和底部的步骤之后接着进行将配置在所述铁芯的外周侧的所述板状部件和所述螺栓拆下的步骤。

6.如权利要求1所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

在用第二框体覆盖所述铁芯的端部的步骤之后接着进行利用螺栓连结所述第一框体与内芯棒，并且利用螺栓连结所述第二框体与内芯棒的步骤。

7.如权利要求1所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

在用第二框体覆盖所述铁芯的端部的步骤之后接着进行利用钢带从外侧紧固所述第一框体和所述第二框体的步骤。

8.如权利要求1所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

所述第一框体和所述第二框体中的至少任一者为U字状侧板。

9.如权利要求1所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

在所述第一框体中，两侧板的间隔能够调整为多个尺寸。

10.如权利要求9所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

所述第一框体包括底板和两片侧板，所述两片侧板能够安装在底板上间隔不同的位置。

11.如权利要求9所述的非晶铁芯的制造方法，其特征在于：

所述第一框体包括底板和两片侧板，所述两片侧板能够通过螺钉连续地调整间隔。