JP2004087668A

JP2004087668A - 鉄心及びこれを用いたコイル装置並びにこれらの製造方法

Info

Publication number: JP2004087668A
Application number: JP2002245026A
Authority: JP
Inventors: Taira Yoshimori; 吉森　平
Original assignee: Nippon Kinzoku Co Ltd; SHT Corp Ltd
Current assignee: Nippon Kinzoku Co Ltd; SHT Corp Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: JP3671171B2

Abstract

【課題】磁気ギャップ部の数に拘わらず少ない切断工数で製造することが可能であり、然も、寸法のバラツキを抑制することが可能な鉄心を提供する。
【解決手段】本発明に係る鉄心は、環状の巻き鉄心部材を分断してなる一対のＣ字状分割鉄心片２、２の切断面の間に、鉄板片を積層してなる直方体状の積層鉄心片３を介在させて、ループ状の磁路を形成したものであって、Ｃ字状分割鉄心片２と積層鉄心片３の対向面間、並びに積層鉄心片３どうしの対向面間に、磁気ギャップ層４が介在している。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種交流機器に装備されるリアクターや変圧器等において磁気回路を形成するために用いられる鉄心、及びこれを用いたコイル装置、並びにこれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リアクターや変圧器等に用いられる鉄心として、磁気特性に優れると共に量産性の高い巻き鉄心が広く採用されている。
リアクターに用いられる巻き鉄心においては、磁路中に磁気ギャップ部を設けて直流重畳特性を安定させることが行なわれており、更には、磁気ギャップ部を複数箇所に分散させることによって、直流重畳特性の更なる安定化、磁気ギャップ部からの漏れ磁束の抑制、漏れ磁束による渦電流損の低減などが図られている。
【０００３】
図１３は、従来の巻き鉄心（１０）を具えたリアクター用のコイル装置を表わしている。該コイル装置においては、鉄心（１０）の磁路中に複数の磁気ギャップ層（４１）が介在し、該磁路を包囲して、ボビン（５５）にコイル（５６）を巻装してなるコイルアセンブリ（５７）が装着されている。
【０００４】
図９〜図１２は、上記コイル装置の製造方法を表わしている。
図９の如く、金属製の帯板を巻回して環状の巻き鉄心部材（２２）を作製した後、該巻き鉄心部材（２２）を、図中に破線で示す複数の切断線Ｂ−Ｂに沿って分断することにより、図１０に示す如く、一対のＣ字状の分割鉄心片（２３）（２３）と、複数のＩ字状（直方体状）の分割鉄心片（２４）（２４）（２４）とを得る。
【０００５】
次に、図１１に示す如く、Ｃ字状分割鉄心片（２３）とＩ字状分割鉄心片（２４）の対向面間、及びＩ字状分割鉄心片（２４）どうしの対向面間に、磁気ギャップ層（４１）を介在させて、一方のＣ字状分割鉄心片（２３）に複数のＩ字状分割鉄心片（２４）を接合して、Ｕ字状のコアブロックを得る。
その後、図１２に示す如く、前記Ｕ字状コアブロックに対し、ボビン（５５）にコイル（５６）を巻装してなるコイルアセンブリ（５７）を装着した後、図１３に示す如く該Ｕ字状コアブロックに他方のＣ字状分割鉄心片（２３）を接合して、コイル装置を完成する。
尚、図１３に示すコイル装置においては、締結バンド（６）によって鉄心（１０）の一体化構造を補強している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３に示すコイル装置においては、８箇所に磁気ギャップ部を形成するために、図９及び図１０に示す巻き鉄心部材（２２）の切断工程で、８箇所を切断せねばならず、磁気ギャップ部の数に応じて、切断の工数が増大する問題があった。
又、磁気ギャップ部の数に応じて、図９に示す巻き鉄心部材（２２）が磁気ギャップ部介在方向に長大化するため、この様な横長の巻き鉄心部材（２２）の製造においては、帯板を巻回する作業で帯板が弛み易くなって、巻き鉄心部材（２２）の巻厚寸法にバラツキが生じる。この結果、図１３に示す如くボビン（５５）の中央孔の寸法に余裕を持たせる必要が生じ、これによって装置の大型化を招く問題があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、磁気ギャップ部の数に拘わらず少ない切断工数で製造することが可能であり、然も、厚さ寸法のバラツキを抑制することが可能な鉄心、該鉄心を用いたコイル装置、並びに該鉄心及び該コイル装置の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る鉄心は、環状の巻き鉄心部材（２１）を分断してなる一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に、直方体状の積層鉄心片（３）を介在させて、ループ状の磁路を形成したものである。
又、本発明に係るコイル装置は、上記本発明の鉄心にコイルを装着したものである。
具体的構成において、Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、並びに積層鉄心片（３）どうしの対向面間には、磁気ギャップ層（４）が介在している。
【０００９】
上記本発明の鉄心は、金属製の帯板を巻回して環状の巻き鉄心部材（２１）を作製する工程と、前記巻き鉄心部材（２１）を分断して一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）を得る工程と、鉄板片（３１）を積層して直方体状の積層鉄心片（３）を作製する工程と、前記一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の対向する切断面の間に、１或いは複数の積層鉄心片（３）を介在させて、これらを環状の鉄心に組み立てる工程とによって、作製することが出来る。
【００１０】
上記本発明の鉄心の製造方法においては、磁気ギャップ部の数に拘わらず、巻き鉄心部材（２１）に対する切断箇所は２箇所であって、磁気ギャップ部の数が増えても、切断工数に変化はない。又、磁気ギャップ部の数に拘わらず、一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）を得ることが可能な必要最小限の形状寸法の巻き鉄心部材（２１）を作製すればよいので、該巻き鉄心部材（２１）の製造工程において帯板が弛む虞はない。
更に又、積層鉄心片（３）は、予め矩形に加工した複数枚の鉄板片（３１）を積層し、これをプレスすることによって、容易に作製することが出来、然も積層厚さに高い精度が得られる。
【００１１】
又、本発明に係る他のコイル装置において、コイル（５２）はボビン（５３）の周囲に巻装され、該ボビン（５３）には、前記複数の積層鉄心片（３）が所定の間隔をおいて埋設され、該ボビン（５３）は、前記一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に介在して、Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、並びに積層鉄心片（３）どうしの対向面間に介在するボビン（５３）の一部によって、前記磁気ギャップ層（４）が形成されている。
【００１２】
該コイル装置においては、インサートモールドによって複数の積層鉄心片（３）をボビン（５３）中に埋設することが可能であり、該ボビン（５３）を一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に介在させて、鉄心（１）を組み立てることが出来るので、一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）に対して複数の積層鉄心片（３）を固定する作業と、鉄心（１）に対してコイル（５２）を装着する作業とが、共通の工程によって実施されることとなり、工数の削減が図られる。又、Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、並びに積層鉄心片（３）どうしの対向面間に形成される磁気ギャップ層（４）の厚さ、即ちギャップ寸法は、ボビン（５３）のインサートモールドによって高精度化することが可能である。然も、積層鉄心片（３）はボビン（５３）中に埋設されて、ボビン（５３）内に確実に保持されるので、コイル（５２）に通電したときのうなり音の発生を抑制することが出来る。
【００１３】
【発明の効果】
本発明に係る鉄心、該鉄心を用いたコイル装置、並びに該鉄心及び該コイル装置の製造方法によれば、磁気ギャップ部の数に拘わらず少ない切断工数で鉄心を製造することが可能であり、然も、鉄心の形状寸法に高い精度が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るコイル装置は、図１に示す如く、環状を呈する鉄心（１）に一対のコイルアセンブリ（５）（５）を装着して構成され、鉄心（１）の磁路中には、複数の磁気ギャップ層（４）が介在して、分散型の磁気ギャップ部を形成している。
【００１５】
図２〜図６は、上記コイル装置の製造方法を表わしている。
図２（ａ）の如く、金属製の帯板を巻回することによって、Ｏ字状（環状）の巻き鉄心部材（２１）を作製した後、該巻き鉄心部材（２１）を、図中に破線で示す１本の切断線Ａ−Ａに沿って分断することにより、同図（ｂ）に示す如く、左右一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）を得る。
【００１６】
一方、図３に示す如く、矩形を呈する複数枚の鉄板片（３１）をプレス加工によって作製した後、これら複数枚の鉄板片（３１）を重ね合わせて積層方向に加圧することにより、直方体状の積層鉄心片（３）を得る。該積層鉄心片（３）は、図１０に示す従来のＩ字状分割鉄心片（２４）に対応するものであるが、該分割鉄心片（２４）よりも高精度の形状寸法を得ることが出来る。
【００１７】
その後、図４に示す如く、一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に、複数個（本実施例では合計６個）の積層鉄心片（３）を配置する。そして、図５に示す如く、Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、及び積層鉄心片（３）どうしの対向面間に、磁気ギャップ層（４）を介在させて、一方のＣ字状分割鉄心片（２）に対して複数の積層鉄心片（３）を一体化し、Ｕ字状のコアブロックを得る。
【００１８】
その後、図６に示す如く、前記Ｕ字状コアブロックに対し、ボビン（５５）にコイル（５６）を巻装してなる一対のコイルアセンブリ（５７）（５７）を装着した後、図１に示す如く該Ｕ字状コアブロックに対して他方のＣ字状分割鉄心片（２）を接合することにより、８つの磁気ギャップ部を有するコイル装置を完成する。
尚、図１に示すコイル装置においては、締結バンド（６）によって鉄心（１）の一体化構造を補強している。
【００１９】
上記本発明の鉄心（１）の製造方法においては、磁気ギャップ部の数に拘わらず、図２に示す如く巻き鉄心部材（２１）に対する切断箇所は２箇所であって、磁気ギャップ部の数が増えても、切断工数に変化はない。又、磁気ギャップ部の数に拘わらず、一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）を得ることが可能な必要最小限の形状寸法の巻き鉄心部材（２１）を作製すればよいので、金属製の帯板を巻回して巻き鉄心部材（２１）を製造する工程において帯板が弛む虞はない。
更に又、積層鉄心片（３）は、図３に示す如く複数枚の鉄板片（３１）を積層し、これをプレスすることによって、容易に作製することが出来、然も積層厚さに高い精度が得られる。
従って、ボビン（５１）の中央孔の寸法に与えるべき余裕を従来よりも小さくすることが出来、これによってボビン（５１）の小型化、ひいてはコイル装置の小型化が図られる。
【００２０】
図８に示すコイル装置は、鉄心（１）の構成において図１に示すものと同一であるが、鉄心（１）を構成している複数の積層鉄心片（３）が、図７に示す如く予めボビン（５３）中に埋設されているものである。
ボビン（５３）中に複数の積層鉄心片（３）を埋設する工程は、インサートモールドによって実施される。尚、該ボビン（５３）においては、その両側にＣ字状分割鉄心片（２）の端部が嵌入すべき凹部（５４）（５４）が形成されている。
【００２１】
該コイル装置においては、図８に示す如く、複数の積層鉄心片（３）が埋設されたボビン（５３）を一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に介在させて、鉄心（１）が組み立てられているので、その製造工程においては、一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）に対して複数の積層鉄心片（３）を固定する作業と、鉄心（１）に対してコイル（５２）を装着する作業とが、共通の工程によって同時に実施されることとなり、工数の削減が図られる。
又、Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、並びに積層鉄心片（３）どうしの対向面間に形成される磁気ギャップ層（４）の厚さ、即ちギャップ寸法は、ボビン（５３）のインサートモールドによって高精度化を図ることが可能である。
然も、積層鉄心片（３）はボビン（５３）中に埋設されて、ボビン（５３）内に確実に保持されるので、コイル（５２）に通電したときのうなり音の発生を抑制することが出来る。
【００２２】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施例においては、磁気ギャップ部の数を８つとしているが、これに限らず任意数の磁気ギャップ部を設けることが可能である。又、ギャップ寸法についても、必ずしも同一値とする必要はなく、異なるギャップ寸法を有する複数の磁気ギャップ部を設けることが可能である。更に、２つのコイルアセンブリ（５）（５）を互いに異なる巻数に形成することも可能である。
更に又、鉄心（１）を構成するＣ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）を同一の材質から形成する例に限らず、異なる材質の採用によって、鉄心（１）に２つの材質の合成特性を得ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコイル装置の一部破断正面図である。
【図２】巻き鉄心部材の切断工程を示す図である。
【図３】積層鉄心片の製造工程を示す図である。
【図４】一対のＣ字状分割鉄心片の間に複数の積層鉄心片を配置する工程を示す図である。
【図５】一方のＣ字状分割鉄心片に複数の積層鉄心片を接合する工程を示す図である。
【図６】コイルアセンブリの装着工程を示す図である。
【図７】複数の積層鉄心片が埋設されたボビンの断面図である。
【図８】該ボビンを装着したコイル装置の一部破断正面図である。
【図９】従来のコイル装置の製造に用いられている巻き鉄心部材の正面図である。
【図１０】該巻き鉄心部材を分断する工程を示す図である。
【図１１】一方のＣ字状分割鉄心片に複数のＩ字状分割鉄心片を接合する工程を示す図である。
【図１２】コイルアセンブリの装着工程を示す図である。
【図１３】従来のコイル装置の一部破断正面図である。
【符号の説明】
（１）　鉄心
（２）　Ｃ字状分割鉄心片
（３）　積層鉄心片
（４）　磁気ギャップ層
（５）　コイルアセンブリ
（５１）　ボビン
（５２）　コイル
（２１）　巻き鉄心部材
（３１）　鉄板片
（５３）　ボビン

Claims

磁気回路を形成するための鉄心であって、環状の巻き鉄心部材（２１）を分断してなる一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に、直方体状の積層鉄心片（３）を介在させて、ループ状の磁路を形成したことを特徴とする鉄心。
Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、並びに積層鉄心片（３）どうしの対向面間には、磁気ギャップ層（４）が介在している請求項１に記載の鉄心。
磁気回路を形成するための鉄心の製造方法であって、
金属製の帯板を巻回して環状の巻き鉄心部材（２１）を作製する工程と、
前記巻き鉄心部材（２１）を分断して一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）を得る工程と、
鉄板片（３１）を積層して直方体状の積層鉄心片（３）を作製する工程と、
前記一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の対向する切断面の間に、１或いは複数の積層鉄心片（３）を介在させて、これらを環状の鉄心に組み立てる工程
とを有することを特徴とする鉄心の製造方法。
環状の鉄心にコイルを装着してなるコイル装置であって、環状の巻き鉄心部材（２１）を分断してなる一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に、直方体状の積層鉄心片（３）を１或いは複数個介在させて、ループ状の磁路を形成すると共に、該磁路を包囲してコイル（５２）を装着したことを特徴とするコイル装置。
Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、並びに積層鉄心片（３）どうしの対向面間には、磁気ギャップ層（４）が介在している請求項４に記載のコイル装置。
コイル（５２）はボビン（５３）の周囲に巻装され、該ボビン（５３）には、前記複数の積層鉄心片（３）が所定の間隔をおいて埋設され、該ボビン（５３）は、前記一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の切断面の間に介在して、Ｃ字状分割鉄心片（２）と積層鉄心片（３）の対向面間、並びに積層鉄心片（３）どうしの対向面間に介在するボビン（５３）の一部によって、前記磁気ギャップ層（４）が形成されている請求項５に記載のコイル装置。
環状の鉄心にコイルを装着してなるコイル装置の製造方法であって、
金属製の帯板を巻回して環状の巻き鉄心部材（２１）を作製する工程と、
前記巻き鉄心部材（２１）を分断して一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）を得る工程と、
鉄板片（３１）を積層して直方体状の積層鉄心片（３）を作製する工程と、
前記一対のＣ字状分割鉄心片（２）（２）の対向する切断面の間に、複数枚の鉄板片（３１）を積層してなる直方体状の積層鉄心片（３）を１或いは複数個介在させて、環状の鉄心に組み立てると共に、該鉄心に形成される磁路を包囲してコイル（５２）を装着する工程
とを有することを特徴とするコイル装置の製造方法。