JP2003007554A - 鉄心巻き込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 容量10KVA 以上の中型のトランスであって
も鉄心材を変形させず円滑かつ連続的に鉄心巻き込み作
業ができる鉄心巻き込み装置を提供する。 【解決手段】 コイルＣを保持して平行移動させるコイ
ル保持手段と、剛性を有し円周方向に分割可能でコイル
と鎖交してその一脚CL1 と巻鉄心Ｍとを内包する円筒１
と、該円筒を回転自在に下支えする３本以上のころがり
ローラ６を有する水平架台10と、前記円筒に外接してこ
れを回転自在に支持する支持ロール２と、そのうちの少
なくとも１本の駆動回転する外駆動ロール2Aと、前記巻
鉄心の鉄心材M1を円筒周速と同じ速さで払出しする払出
し手段（回転台５）とを有する鉄心巻き込み装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄心巻き込み装置に
関し、詳しくは、巻鉄心変圧器製作において、予め製作
されたコイルに鉄心を巻き込む装置に関する。本発明に
おいて、「コイル」は「巻線コイル」を意味し、「コイ
ルに鉄心を巻き込む」とは、コイルに設定した複数の鉄
心取付け部位（コイルの「脚」という）に複数の鉄心
を、一鉄心が一脚を巻込んだ恰好になるように取り付け
ることを意味し、「変圧器」、「トランス」、「変成
器」はいずれも同一概念を指す。

【０００２】本発明は、外鉄形変圧器、特に容量約10〜
100kVAの配電用外鉄形巻鉄心変圧器の製造工程における
作業性向上に有用である。

【０００３】

【従来の技術】巻鉄心変圧器における鉄心巻き込み技術
とは、つまり、型付け巻鉄心をコイル脚に、切断せずし
かも巻回前後で同一巻姿となるように、巻回する技術で
あり、これは、基本的には、型付け巻鉄心をその最外巻
端を先端として払出し、先頭部分を脚回りに一周させて
大円（大径円筒の意）を構成してその外周上に先端を固
定し、さらに、型付け巻鉄心および大円を駆動回転させ
て型付け巻鉄心全部を大円内周に沿わせて払出し、その
後、先端の固定を解き、大円内周に沿う形の巻姿となっ
ている巻鉄心を、コイルセットを利用してコイル脚上に
巻締めるというものである。

【０００４】具体例として、特許第129551号（特公昭13
−5312号）公報には、相互逆回転する一対のロールによ
り型付け巻鉄心を内周側と外周側から挟み込んで駆動し
て払出しを行うとともに、大円外周に小径の無駆動ガイ
ドロールを１本当接させて大円形状を保持し、さらに、
払出し完了後には大円外周に大径の駆動ガイドロールを
２本当接させて巻締めを行う技術が開示されている。

【０００５】また、特許第1252351 号（特公昭59−2897
7 号）公報には、二大円の外周に回転ベルトを巻回・当
接させて該二大円を駆動することにより、鉄心巻込みを
二脚同時に行う技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特許第129551号技
術は、鉄心重量の小さい小型のトランス（容量１KVA 以
下）を製作する場合には有効であるが、これより大きい
トランス（例えば容量10KVA 以上の中型のトランス）の
製作では、鉄心材端面と装置架台との摩擦が大きくなる
ため問題が発生する。例えば鉄心材として板厚0.20mmの
珪素鋼帯を用いて径300mm φの大円を形成する必要があ
るが、このとき大円が装置架台との摩擦により円滑に回
転せず、鋼帯に歪を生じさせたり、大円の巻きが縦にず
れてしまう問題があった。また、巻締めの段階で、同様
に大円と装置架台との摩擦により巻鉄心のコイルセット
による自力での巻締まりが起きないため、すべて人力で
巻締めざるを得ないが、例えば50kgを超える鉄心を人力
のみで巻き締めることは、重筋作業であり、作業性が甚
だ悪い。一方、上記特許第1252351 号技術は、大円外周
にベルトを巻回・当接させて大円を駆動することで上記
不都合を解消しようとするものであったが、大円の形成
および巻締めの際、駆動のための摩擦力を得ようとする
とベルトの張力を上げざるを得ず、その結果大円に相互
に近接する力が加わり、大円同志の接触又は大円外周先
端の干渉、ベルトへの巻き込み等の問題が発生し、実用
的ではなかった。

【０００７】本発明の目的は、上記問題点を有利に解決
し、容量10KVA 以上の中型の巻鉄心トランスであっても
鉄心材を変形させず円滑かつ連続的に鉄心巻き込み作業
ができる鉄心巻き込み装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
達成に向けて数多くの実験を行い、その結果、剛性をも
つ円筒をころがりローラ上に乗せ、該円筒の内周に大円
先端を固定して沿わせ、この円筒と鉄心材とを、該鉄心
材の巻出速さが円筒周速と同じになるように駆動するこ
とにより、中型のトランスでも鉄心材の変形なく大円を
作成することができ、さらに該円筒を同方向に駆動し続
けることによって巻締めをも完遂できるという知見を獲
得するに至り、この知見を基にさらに検討を加えて本発
明を完成した。

【０００９】本発明の要旨とするところは、以下の項に
記載の鉄心巻き込み装置にある。 （１）コイルに巻鉄心を巻き込む鉄心巻き込み装置にお
いて、コイルを保持して一定方向に平行移動させるコイ
ル保持手段と、剛性を有し円周方向に分割可能で前記コ
イルと鎖交して該コイルの一脚と前記巻鉄心とを内包す
る円筒と、該円筒を回転自在に下支えする３本以上のこ
ろがりローラーを有する水平架台と、前記円筒に外接し
てこれを回転自在に支持する３本以上の支持ロールと、
該支持ロールのうちの少なくとも１本の駆動回転する外
駆動ロールと、前記巻鉄心の鉄心材を円筒周速と同じ速
さで払出しする払出し手段とを有することを特徴とする
鉄心巻き込み装置。

【００１０】（２）前記払出し手段が、前記巻鉄心を載
せて回転する回転台と、該回転台直近の巻出側位置に配
置され、前記鉄心材に内接して該鉄心材を前記円筒内面
に押し付けながら駆動回転する内駆動ロールとからなる
ことを特徴とする（１）記載の鉄心巻き込み装置。本発
明では、円筒を支えるころがりローラの回転軸を円筒の
中心に対して放射状に配置し、かつ前記水平架台に対し
て、円筒の内側で高く外側で低くなるように傾斜させる
ことが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、コイルを保持して一
定方向に平行移動させるコイル保持手段と、剛性を有し
円周方向に分割可能で前記コイルと鎖交して該コイルの
一脚と前記巻鉄心とを内包する円筒と、該円筒を回転自
在に下支えする３本以上のころがりローラを有する水平
架台と、前記円筒に外接してこれを回転自在に支持する
３本以上の支持ロールと、該支持ロールのうちの少なく
とも１本の駆動回転する外駆動ロールと、前記巻鉄心の
鉄心材を円筒周速と同じ払出し速さ（巻出速さ）で払出
しする払出し手段とを有する鉄心巻き込み装置とした。

【００１２】この装置によれば、巻解きに必要な回転力
は主に円筒と内駆動ロール間の摩擦力、従に円筒と外駆
動ロール間の摩擦力、巻締めに必要な回転力は円筒と外
駆動ロール間の摩擦力により得られる。この摩擦力は駆
動ロールの円筒押し力に比例する。円筒は剛性を有し、
鉄心材自体で作られる従来の大円と比較して大きな押し
力が加わっても蛇行や変形が生じないから、従来よりも
回転力を大幅に向上させることできる。鉄心材は、巻解
き時には円筒周速と同じ速さで払出しされ、下部より円
筒を含めてころがりローラで支持されていることから、
100KVAの100kgを超える重量の鉄心であっても無理なく
大円を作成することができ、巻締め時には外駆動ロール
にて円筒を介して大円先端を回転させることができ鉄心
自体の巻締りを補助することができる。したがって、本
発明によれば、容量10KVA 以上の中型のトランスであっ
ても鉄心材を変形させず円滑かつ連続的に鉄心巻き込み
作業ができるようになる。

【００１３】以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明（２）の一例を示す立体模式図である。
図１において、コイルＣを保持して一定方向20に平行移
動させるコイル保持手段は図示せず、１は剛性を有し円
周方向に分割可能でコイルＣと鎖交してその一脚CL1
（他脚はCL2 ）と巻鉄心Ｍとを内包する円筒、２は円筒
１に外接してこれを回転自在に支持する４本の支持ロー
ルで、うち少なくとも１本は駆動回転する外駆動ロール
2Aである。なお、2Bは外無駆動ロールである。

【００１４】巻鉄心Ｍの鉄心材M1を円筒１周速と同じ早
さで払出しする払出し方法は、巻鉄心Ｍをのせて自在に
回転する回転台５と、回転台５直近の巻出側位置に配置
され、鉄心材M1に内接してこれを円筒１内面に押し付け
ながら駆動回転する内駆動ロール３からなる。内駆動ロ
ール３の配置位置を回転台５直近巻出位置としたのは、
内駆動ロール３が巻出点から遠いと、巻出点〜内駆動ロ
ール３間において鉄心材M1を円筒１に沿わせるのが難し
くなるからである。

【００１５】なお、好適形態として、支持ロールの内１
本を外対抗ロール４として内駆動ロール３の押し力を受
け止め可能な位置に配置している。ここでは、内駆動ロ
ール３と外駆動ロール４とが、円筒１と鉄心材M1とを挟
圧・送出する１対のピンチロールを構成するようにし
た。この外対抗ロール４は、本例では駆動ロールとした
が、無駆動ロールであってもよく、また１本としたが、
２本以上としてもよい。

【００１６】また、６はその軸が円筒１の中心に対して
放射状に配置されたころがりローラであって架台10の平
面からわずかに突起して固定され自由に回転し、円筒１
および巻出された鉄心M1を下支えする。これらローラ６
にはすべて円筒の内側で高く外側で低くなるように傾斜
がつけられており、大円の作成、巻締めの工程において
大円の最内周層以外が不均一に巻締まりにくいようにし
ている。また、各ロール（２、３）および回転台５もそ
れぞれの回転を妨げずに架台10に固定されている。

【００１７】内駆動ロール３・回転台５は、取外しある
いは退避により円筒１内径側から容易除去可能であり、
また、回転台５上平面高さを架台10と同一とし、鉄心巻
締め作業の妨げにならないようにすることも可能であ
る。図１の装置による鉄心巻き込み作業要領を図２、図
３を用いて説明する。なお、図２は巻解き直後、図３は
巻締め途中の状態を示す平断面模式図である。

【００１８】〔準備〕まずコイルＣを保持手段に取付け
る。次に巻鉄心Ｍを、回転台５上に巻鉄心Ｍ巻軸と回転
台５回転軸とを一致させて載せ、さらに必要に応じて巻
鉄心Ｍ内径側を回転台５に固定する。次に円筒１を分割
し、内径側にコイルＣの一脚CL1 が入り、外周に支持ロ
ール２が当接するように配置する。 〔巻解き〕巻鉄心Ｍ最外巻部を巻解いて帯状に展開した
鉄心材M1先端Ｐを内駆動ロール３と外対抗ロール４間に
噛通し後、円筒１内面に固定する。その後、外駆動ロー
ル2Aと内駆動ロール３とを駆動・回転させる（図２）。
このとき、先端Ｐは鉄心材M1が円筒１内面に沿う限り円
筒１周速（＝外駆動ロール2A周速）ｖ0と略等しい速さ
で回転する。そこで、鉄心材M1を円筒１内面に沿う大円
形状に保持するために、内駆動ロール３周速ｖ2 （払出
し速さに相当）＝ｖ0 となるように内駆動ロール３を駆
動する。ｖ2 がｖ0 より過小であると鉄心材M1が弦を張
るようになり、逆に過大であると円筒内側に折れ曲がる
ように座屈する。なお、ｖ2 ＝ｖ0 を満たすための内駆
動ロール３回転数は、外駆動ロール2A回転数に応じて幾
何学的・運動学的関係に基づき設定することができる
が、内駆動ロール３の回転トルク量を制御することによ
って、外駆動ロール2A回転数に連動させることも可能で
ある。また、巻解きの進行に伴い鉄心材M1巻厚（大円層
厚）が増加するため、これに追従するよう内駆動ロール
３には常に一定の押し力で鉄心材M1内面を外対抗ロール
４側に押圧する機能を持たせている。

【００１９】〔巻締め〕巻鉄心Ｍ全量の巻解き完了後、
巻締めにとっては障害物となる内駆動ロール３、必要に
応じて回転台５を撤去し、鉄心材M1尾端（最内巻端）を
脚CL1 に固定し、外駆動ロール2Aを前記と同じ向きに駆
動・回転させて円筒１を回すことにより、鉄心材M1を脚
CL1 に巻き付けて再び巻解き前と同じ巻姿（同一内径、
同一外径）の巻鉄心Ｍを形成する（図３）。この作業
は、巻込み後の内外径が巻鉄心Ｍに対して大きすぎても
小さすぎても鉄心に弾性歪みが入り、鉄心の磁気特性を
劣化させるが、特に内外径が大きくなった場合、同時に
鉄心の断面積が小さくなるため磁束密度が高くなり、鉄
損がさらに劣化する。逆に内外径が小さくなった場合に
は、鉄心の断面積が大きくなるため磁束密度が低くな
り、磁気特性の劣化を相殺する。

【００２０】巻締め作業において重要なことは、大円最
内巻から１巻ずつ最低限の鉄心材のみコイルに巻き移し
ていく必要があるということである。大円が全体的に巻
締まってしまうと大円はころがりローラの胴上から外
れ、装置の水平テーブル上をすべることになるが、その
際発生する強い摩擦抵抗によって、円筒と大円先端の外
れ、もしくは板切れが発生してしまう。このようなトラ
ブルを防止するために、例えばころがりローラを大円内
側が外側よりもやや高くなるように傾斜させ、大円全体
が巻締まることがない様にしている。

【００２１】

【発明の効果】かくして本発明によれば、鉄心材を剛性
を有する円筒内面に沿わせて巻解き・巻締めを行うこと
により、容量10KVA 以上の中型のトランスであっても鉄
心材を変形させず円滑かつ連続的にコイル脚への鉄心巻
き込み作業ができるようになるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明（２）の一例を示す立体模式図である。

【図２】図１の装置による巻解き初期の状態を示す平断
面模式図である。

【図３】図１の装置による巻締め初期の状態を示す平断
面模式図である。

【符号の説明】

Ｃ コイル CL1,CL2 脚 Ｍ 巻鉄心 M1 鉄心材 １ 円筒 ２ 支持ロール 2A 外駆動ロール 2B 外無駆動ロール ３ 内駆動ロール ４ 外対抗ロール ５ 回転台 ６ ころがりローラ 10 架台（水平架台） 20 一定方向（コイル移動方向）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルに巻鉄心を巻き込む鉄心巻き込み
   装置において、コイルを保持して一定方向に平行移動さ
   せるコイル保持手段と、剛性を有し円周方向に分割可能
   で前記コイルと鎖交して該コイルの一脚と前記巻鉄心と
   を内包する円筒と、該円筒を回転自在に下支えする３本
   以上のころがりローラを有する水平架台と、前記円筒に
   外接してこれを回転自在に支持する３本以上の支持ロー
   ルと、該支持ロールのうちの少なくとも１本の駆動回転
   する外駆動ロールと、前記巻鉄心の鉄心材を円筒周速と
   同じ速さで払出しする払出し手段とを有することを特徴
   とする鉄心巻き込み装置。
2. 【請求項２】 前記払出し手段が、前記巻鉄心を載せて
   回転する回転台と、該回転台直近の巻出側位置に配置さ
   れ、前記鉄心材に内接して該鉄心材を前記円筒内面に押
   し付けながら駆動回転する内駆動ロールとからなること
   を特徴とする請求項１記載の鉄心巻き込み装置。
3. 【請求項３】 前記ころがりローラの回転軸が、前記円
   筒の中心に対して放射状に配置され、かつ前記水平架台
   に対して前記円筒の内側で高く外側で低くなる傾斜を有
   することを特徴とする請求項１または２記載の鉄心巻込
   装置。