JP2015141930A - 巻鉄心および巻鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程における精密な寸法管理と要することなく、また、製造工数の増大を招くことなく製造され、且つ、鉄損の増大を抑制することができる巻鉄心を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る巻鉄心１０は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材１０ａが巻回され、中心に矩形の窓部１１を有する巻鉄心であって、コーナ部１２における鉄心材１０ａの占積率がコーナ部１２を除く辺部１３における鉄心材１０ａの占積率よりも低くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、複数枚の鉄心材が巻回された巻鉄心および巻鉄心の製造方法に関する。

近年、例えば配電用の小型の変圧器における大きな技術動向として、日本国内ではいわゆるトップランナー制度が適用され、世界的にも、例えば高効率化を定めた規格が制定されるなど、省エネルギー化や効率化が強く推し進められている。とりわけ、鉄心で発生する電力損失である無負荷損、いわゆる「鉄損」を低減するための努力が世界規模で展開されており、各メーカは、鉄心材料の改良や鉄心構造の改良に注力し激しい競争を繰り広げている。ここで、変圧器用の鉄心としては、切断した薄い珪素鋼板を積層した積層鉄心、切断した薄い珪素鋼板を巻回した巻鉄心が知られている。そして、巻鉄心は、鉄心中の磁束の流れが阻害されにくいことから、鉄損の低減の観点からは積層鉄心よりも有利である。

例えば特許文献１には、このような巻鉄心の製造方法の一例が開示されている。この種の巻鉄心は、一般的に、次のような方法により製造されている。即ち、薄い珪素鋼板から鉄心材を一巻き分、つまりワンターン分ごとに切断しながら円形の巻き取り型に巻き取る。その後、巻き取った鉄心材の内側と外側に成形型を当ててプレスし、これにより、中心にほぼ矩形の鉄心窓を形成する。このとき、巻鉄心を構成する鉄心材には、鉄損増大の原因となる曲げ応力が生じる。そのため、残留応力を緩和して鉄損特性を回復させるための処理、即ち、巻鉄心を例えば約８００℃に加熱した後に冷却する焼鈍処理が行われる。また、巻鉄心に巻線を組み付ける際には、巻鉄心を、各鉄心材の切断部において一旦開き、巻鉄心の辺部に巻線を組み付けた後、再び、巻鉄心を閉じる。このとき、各鉄心材の切断部が接合される接合部にギャップが生じると、例えば巻鉄心の形状が歪むなどして鉄損増大の原因となる。そのため、巻鉄心の周囲を締付バンドで締め付けることにより、ギャップの発生を極力抑えるようにしている。

特開平５−１５９９５３号公報

巻鉄心の鉄損増大を抑制するためには、各鉄心材の切断部が接合される接合部に生じるギャップを極力小さくしなければならない。そのため、現状では、巻鉄心を製造する一連の各工程、即ち、珪素鋼板の切断工程、巻き取り工程、成形工程、焼鈍工程、巻線の組み付け工程において精密な寸法管理が必要とされている。また、特に巻線の組み付け工程では、上述したように巻鉄心を締め付ける作業が必要であり、製造工数の増大を招いている。

そこで、本実施形態は、製造工程における精密な寸法管理を要することなく、また、製造工数の増大を招くことなく製造することができ、且つ、鉄損の増大を抑制することができる巻鉄心、および、当該巻鉄心を製造する製造方法を提供する。

本実施形態に係る巻鉄心は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材が巻回され、中心に矩形の窓部を有する巻鉄心であって、コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている。

また、本実施形態に係る巻鉄心の製造方法は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材を緩く巻回し、各鉄心材の前記切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部を形成することにより、コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている巻鉄心を製造する。

また、本実施形態に係る巻鉄心の製造方法は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有し、且つ、コーナ部を形成する部分が予め折り曲げられた鉄心材を緩く積層し、各鉄心材の前記切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部を形成することにより、前記コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている巻鉄心を製造する製造方法であって、前記鉄心材を積層する前に、一の前記鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げ、且つ、一の前記鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げる。

第１実施形態に係る巻鉄心の一構成例を示す全体図 コーナ部およびその周辺の一構成例を拡大して示す図 接合部およびその周辺の一構成例を拡大して示す図 相互に隣接する鉄心材の周長の大小関係の一例を示す図 巻鉄心の製造装置の一構成例を概略的に示す図 巻鉄心の成形工程の一例を示す図 巻線の組み付け工程の一例を示す図 第２実施形態に係る図１相当図 図２相当図 相互に隣接する鉄心材の折り曲げ位置の一例を示す図 図６相当図 第１実施形態の変形例を示す図２相当図 第２実施形態の変形例を示す図９相当図

以下、巻鉄心および巻鉄心の製造方法に係る複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態で実質的に同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
例えば図１に示す巻鉄心１０は、図示しない珪素鋼板を切断することにより得られた複数枚の鉄心材１０ａが巻回された構成である。この巻鉄心１０は、中心にほぼ矩形の窓部１１を有する。また、巻鉄心１０は、４つのコーナ部１２と、これらコーナ部１２を除く４つの辺部１３を有する。この場合、辺部１３は、図示しない巻線が組み付けられる長辺部１３ａと、この長辺部１３ａよりも短い短辺部１３ｂからなる。巻鉄心１０を構成する複数枚の鉄心材１０ａは、一巻き分、つまりワンターン分ごとに珪素鋼板から切断されたものであり、従って、この場合、一巻ごとに１箇所の切断部を有している。そして、各鉄心材１０ａにおいて切断部が接合される部分、つまり、各鉄心材１０ａの両端部には接合部１４が形成される。

そして、例えば図２に示すように、巻鉄心１０は、コーナ部１２における鉄心材１０ａの占積率が辺部１３における鉄心材１０ａの占積率よりも低くなっている。即ち、辺部１３では鉄心材１０ａが密に積層されているが、コーナ部１２では鉄心材１０ａが密に積層されておらず各鉄心材１０ａ間に隙間を有する状態となっている。この場合、各鉄心材１０ａは、１枚毎に隙間を有している。なお、占積率とは、巻鉄心１０の断面積に対し鉄心材１０ａが占める面積の割合を示すものであり、占積率が高いほど、各鉄心材１０ａが密に積層されていることを示す。

また、例えば図３に示すように、巻鉄心１０は、所定枚の鉄心材１０ａごとに鉄心材群１５ａ，１５ｂ，・・・を形成した構成である。即ち、最も窓部１１側となる内側から所定枚の鉄心材１０ａが積層されるごとに１つの鉄心材群１５ａ，１５ｂ，・・・が形成される。なお、１つの鉄心材群を形成する鉄心材１０ａの数は適宜変更して実施することができる。また、各鉄心材群を形成する鉄心材１０ａの数を適宜異ならせてもよい。
また、各鉄心材群１５ａ，１５ｂ，・・・に含まれる鉄心材１０ａは、切断部が接合される接合部１４が相互に周方向にずれて階段状に位置するように巻回されている。また、例えば鉄心材群１５ｂにおいて最も内側で巻回される鉄心材１０ａの接合部１４の位置Ｐｂは、当該鉄心材群１５ｂの内側に隣接する鉄心材群１５ａにおいて最も内側で巻回される鉄心材１０ａの接合部１４の位置Ｐａとほぼあるいは完全に一致している。

また、例えば図４に示すように、鉄心材群１５ｂにおいて最も内側で巻回される鉄心材１０ａの周長Ｌｂは、当該鉄心材群１５ｂの内側に隣接する鉄心材群１５ａにおいて最も外側で巻回される鉄心材１０ａの周長Ｌａよりも大きくなっている。この場合、周長Ｌｂは、鉄心材１０ａの板厚ｄに応じた長さだけ長くなるように設定されており、例えば、次式（１）で示す関係が成立するようになっている。なお、「π」は円周率であり、「α」は適宜変更して設定することができる変数である。
Ｌｂ＝Ｌａ＋πｄ＋α・・・・・（１）

次に、このようにコーナ部１２の占積率が低くなった巻鉄心１０を製造するための製造方法の一例について説明する。この製造方法は、珪素鋼板の切断工程、鉄心材の巻き取り工程、巻鉄心の成形工程、巻鉄心の焼鈍工程からなる。

≪珪素鋼板の切断工程≫
この工程では、例えば図５に示すように、製造装置１００は、珪素鋼帯Ｍをフィーダ１０１によって順次送る構成である。そして、製造装置１００は、順次送られる珪素鋼帯Ｍから、一巻き分、つまりワンターン分の鉄心材１０ａを切断刃１０２により順次切断する。

≪鉄心材の巻き取り工程≫
この工程では、例えば図５に示すように、製造装置１００は、珪素鋼帯Ｍから得られた鉄心材１０ａを、円形の巻き取り型１０３に順次巻き取る。このとき、各鉄心材１０ａは、従来よりも緩く巻回される。なお、鉄心材１０ａを緩める程度は、目標とする巻鉄心１０のコーナ部１２の占積率に応じて、適宜調整して実施することができる。即ち、鉄心材１０ａを緩める程度を大きくするほど、コーナ部１２の占積率をより低くすることができる。

≪巻鉄心の成形工程≫
この工程では、例えば図６に示すように、巻き取られ積層された複数枚の鉄心材１０ａの内側の４箇所と外側の４箇所に成形型１０４，１０５を当てる。そして、成形型１０４，１０５により、鉄心材１０ａの４箇所を積層方向に沿って適宜プレスする。なお、プレスは、各鉄心材１０ａの切断部を接合した状態で行われる。鉄心材１０ａの４箇所が適宜プレスされることにより、プレスされる部分つまり成形型１０４，１０５によって挟まれた部分にそれぞれ辺部１３が形成され、それ以外の部分、つまり、プレスされない部分（成形型１０４，１０５によって挟まれていない部分）にそれぞれコーナ部１２が形成される。このとき、各鉄心材１０ａが従来よりも緩く巻回されていることから、プレスに際し、コーナ部１２が形成される部分の鉄心材１０ａが適宜変形する。コーナ部１２が適宜変形することにより、プレスに伴う鉄心材１０ａの変形が吸収される。よって、プレス後に、各鉄心材１０ａの切断部、換言すれば接合部１４が開いてしまうことを防止することができる。

なお、成形型１０４，１０５は、二組の長辺成形型１０４ａ，１０５ａと、二組の短辺成形型１０４ｂ，１０５ｂとからなる。そして、長辺成形型１０４ａ，１０５ａによってプレスされる部分に長辺部１３ａが形成され、短辺成形型１０４ｂ，１０５ｂによってプレスされる部分に短辺部１３ｂが形成される。そして、接合部１４は、短辺部１３ｂに位置して形成されるように設定されている。即ち、各鉄心材１０ａは、接合部１４を形成する部分が短辺成形型１０４ｂ，１０５ｂの間に挟まれた状態でプレスされる。

≪巻鉄心の焼鈍工程≫
この工程では、巻鉄心１０を、例えば約８００℃ほどの所定温度に加熱した後に冷却する。これにより、巻鉄心１０を構成する各鉄心材１０ａに生じている残留応力を緩和することができ、残留応力に起因して巻鉄心１０の鉄損特性が悪化してしまうことを回避することができる。なお、残留応力が解消されることに伴い各鉄心材１０ａが若干変形する場合がある。しかし、このような変形が生じたとしても、その変形は、占積率が低いコーナ部１２が適宜変形することにより吸収される。よって、この焼鈍工程により接合部１４が開いてしまうことも防止される。

以上の各工程により、コーナ部１２における鉄心材１０ａの占積率が辺部１３における鉄心材１０ａの占積率よりも低くなっている巻鉄心１０が製造される。この巻鉄心１０において、各鉄心材１０ａが形成する接合部１４は殆どあるいは全く開いておらず、接合部１４においてギャップは殆どあるいは全く発生していない。

次に、巻鉄心１０に巻線を組み付ける組み付け工程について説明する。この巻線の組み付け工程では、まず、図７（ａ）に例示する巻鉄心１０が、図７（ｂ）に例示するように、各鉄心材１０ａの切断部、換言すれば接合部１４を境界として一旦開かれる。そして、図７（ｃ）に例示するように、長辺部１３ａに巻線６００が組み付けられる。そして、図７（ｄ）に例示するように、再び、各鉄心材１０ａの切断部が接合するように巻鉄心１０を閉じる。これにより、長辺部１３ａに巻線６００が組み付けられた巻鉄心１０が製造される。

このとき、巻鉄心１０を開く前においては、上述した通り、各鉄心材１０ａの接合部１４にはギャップが発生していない。よって、巻鉄心１０を一旦開いたとしても、再び閉じて開く前の元通りの形状に戻すことで、接合部１４にギャップが発生していない巻鉄心１０を巻線６００が組み付けられた状態で再生することができる。そのため、巻鉄心１０を閉じる際に、接合部１４のギャップを縮めるための作業、つまり、巻鉄心１０の周囲を締付バンドで締め付けるといった従来の作業を行う必要がなくなり、製造工数の削減を図ることができる。

本実施形態によれば、巻鉄心１０は、コーナ部における鉄心材の占積率がコーナ部を除く辺部における鉄心材の占積率よりも低くなっている。従って、例えば巻鉄心１０の成形時や締め付け時において鉄心材１０ａに変形が生じたとしても、その変形をコーナ部で吸収することができ、接合部１４が開いてしまうことを防止することができる。よって、各製造工程において精密な寸法管理を行わなくとも、接合部１４が閉じられた良好な巻鉄心１０を製造することができる。また、例えば巻線の組み付け後における巻鉄心の締付工程を不要とすることができ、製造工数の増大を招くことなく巻鉄心１０を製造することができる。また、製造される巻鉄心１０において接合部１４が開いてしまうことを防止できることから、鉄損の増大を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、巻鉄心１０は、所定枚の鉄心材１０ａごとに鉄心材群１５ａ，１５ｂ，・・・を形成している。そして、巻鉄心１０において、各鉄心材群１５ａ，１５ｂ，・・・に含まれる鉄心材１０ａは、切断部が接合される接合部１４が相互に周方向にずれて階段状に位置するように巻回されている。また、巻鉄心１０において、一の鉄心材群において最も内側で巻回される鉄心材１０ａの接合部１４の位置は、当該鉄心材群の内側に隣接する鉄心材群において最も内側で巻回される鉄心材１０ａの接合部１４の位置と完全にあるいはほぼ一致している。即ち、巻鉄心１０において、接合部１４が形成される部分が周方向に階段状にずれるように構成した。これにより、磁路の磁気抵抗が比較的大きくなる接合部１４を周方向に沿って順次ずらすことができ、巻鉄心１０における磁束の流れをスムーズにすることができる。

また、本実施形態によれば、巻鉄心１０は、一の鉄心材群において最も内側で巻回される鉄心材１０ａの周長が、当該鉄心材群の内側に隣接する鉄心材群において最も外側で巻回される鉄心材１０ａの周長よりも大きくなるように構成した。これにより、コーナ部１２の占積率を確実に低くすることができる。また、各鉄心材１０ａの周長を適宜調整することにより、コーナ部１２の占積率を定量的に低くすることができる。

また、本実施形態に係る巻鉄心の製造方法によれば、一巻ごとに１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材１０ａを少なくとも従来よりも緩く巻回し、各鉄心材１０ａの切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部１１を形成する。この製造方法によれば、コーナ部１２における鉄心材１０ａの占積率がコーナ部１２を除く辺部１３における鉄心材１０ａの占積率よりも低くなっている巻鉄心１０を安定的に製造することができる。

（第２実施形態）
例えば図８に示す巻鉄心２０は、図示しない珪素鋼板を切断することにより得られた複数枚の鉄心材２０ａを巻回された構成である。この巻鉄心２０は、中心にほぼ矩形の窓部２１を有する。また、巻鉄心２０は、４つのコーナ部２２と、これらコーナ部２２を除く４つの辺部２３を有する。この場合、辺部２３は、図示しない巻線が組み付けられる長辺部２３ａと、この長辺部２３ａよりも短い短辺部２３ｂからなる。巻鉄心２０を構成する鉄心材２０ａは、一巻き分、つまりワンターン分ごとに珪素鋼板から切断されたものであり、従って、この場合、一巻ごとに１箇所の切断部を有している。そして、各鉄心材２０ａにおいて切断部が接合される部分、つまり、各鉄心材２０ａの両端部には接合部２４が形成される。

そして、例えば図９に示すように、巻鉄心２０は、コーナ部２２における鉄心材２０ａの占積率が辺部２３における鉄心材２０ａの占積率よりも低くなっている。即ち、辺部２３では鉄心材２０ａが密に積層されているが、コーナ部２２では鉄心材２０ａが密に積層されておらず各鉄心材２０ａ間に隙間を有する状態となっている。この場合、各鉄心材２０ａは、１枚毎に隙間を有している。

より具体的に説明すると、図１０に例示するように、例えば鉄心材２０ａ２は、当該鉄心材２０ａ２において辺部２３を形成する部分の長さＬａ２が、当該鉄心材２０ａ２の内側の鉄心材２０ａ１において辺部２３を形成する部分の長さＬａ１よりも所定量（２×α）だけ長くなるように折り曲げられている。なお、所定量αの値は、目標とする巻鉄心２０のコーナ部２２の占積率に応じて、適宜変更して設定することができる。また、鉄心材２０ａ２は、当該鉄心材２０ａ２においてコーナ部２２を形成する部分の長さＬｂ２が、当該鉄心材２０ａ２の内側の鉄心材２０ａ１においてコーナ部２２を形成する部分の長さＬｂ１よりも所定量（２×β）だけ長くなるように折り曲げられている。なお、所定量βの値は、目標とする巻鉄心２０のコーナ部２２の占積率に応じて、適宜変更して設定することができる。

また、この巻鉄心２０も、所定枚の鉄心材２０ａごとに鉄心材群２５ａ，２５ｂ，・・・を形成した構成である。即ち、内側から所定枚の鉄心材２０ａが積層されるごとに１つの鉄心材群２５ａ，２５ｂ，・・・が形成される。また、各鉄心材群２５ａ，２５ｂ，・・・に含まれる鉄心材２０ａは、切断部が接合される接合部２４が相互に周方向にずれて階段状に位置するように巻回されている。また、例えば鉄心材群２５ｂにおいて最も内側で巻回される鉄心材２０ａの接合部２４の位置Ｐｂは、当該鉄心材群２５ｂの内側に隣接する鉄心材群２５ａにおいて最も内側で巻回される鉄心材群２５ａの接合部２４の位置Ｐａとほぼあるいは完全に一致している。また、鉄心材群２５ｂにおいて最も内側で巻回される鉄心材２０ａの周長Ｌｂは、当該鉄心材群２５ｂの内側に隣接する鉄心材群２５ａにおいて最も外側で巻回される鉄心材２０ａの周長Ｌａよりも大きくなっている。

次に、このようにコーナ部２２の占積率が低くなった巻鉄心２０を製造するための製造方法の一例について説明する。この製造方法は、珪素鋼板の折り曲げ工程、珪素鋼板の切断工程、鉄心材の積層工程、巻鉄心の成形工程、巻鉄心の焼鈍工程からなる。
≪珪素鋼板の切断工程≫
この工程では、図示しない製造装置は、珪素鋼帯をフィーダによって順次送る構成である。そして、順次送られる珪素鋼帯から、一巻き分、つまりワンターン分の鉄心材２０ａを切断刃により順次切断する。

≪珪素鋼板の折り曲げ工程≫
この工程では、図示しない製造装置は、順次送られる鉄心材２０ａを折り曲げ機によって適宜折り曲げる。このときの折り曲げ位置を適宜調整して設定することにより、例えば図１０に示したように、適宜の位置にて折り曲げられた鉄心材２０ａが順次得られる。なお、珪素鋼帯を所定位置にて順次折り曲げる折り曲げ工程を行った後に、その珪素鋼帯をワンターン分ごとに切断する切断工程を行うように構成してもよい。

≪鉄心材の積層工程≫
この工程では、珪素鋼帯から得られた折り曲げ済みの鉄心材２０ａを順次積層する。このとき、例えば図９に示したように、コーナ部２２となる部分における各鉄心材２０ａ間には隙間が形成された状態となる。なお、この積層工程においては、各鉄心材２０ａを密に積層する必要はなく、折り曲げられた部分、さらには折り曲げられていない部分も含めて全体的に緩く積層すればよい。

≪巻鉄心の成形工程≫
この工程では、例えば図１１に示すように、積層された複数枚の鉄心材２０ａの内側の４箇所と外側の４箇所に成形型１０４，１０５を当てる。そして、成形型１０４，１０５により、鉄心材２０ａの４箇所を積層方向に沿って適宜プレスする。なお、プレスは、各鉄心材２０ａの切断部を接合した状態で行われる。鉄心材２０ａの４箇所が適宜プレスされることにより、プレスされる部分に辺部２３が形成され、それ以外の部分、つまり、プレスされない部分にコーナ部２２が形成される。このとき、コーナ部２２となる部分における各鉄心材２０ａ間には隙間が形成されていることから、当該部分により、プレスに伴う鉄心材２０ａの変形を吸収することができる。よって、プレス後に、各鉄心材２０ａの切断部、換言すれば接合部２４が開いてしまうことを防止することができる。なお、接合部２４は、短辺部２３ｂに位置して形成されるように設定されている。即ち、各鉄心材２０ａは、接合部２４を形成する部分が短辺成形型１０４ｂ，１０５ｂの間に挟まれた状態でプレスされる。

≪巻鉄心の焼鈍工程≫
この工程では、巻鉄心２０を、例えば約８００℃ほどの所定温度に加熱した後に冷却する。これにより、巻鉄心２０を構成する各鉄心材２０ａに生じている残留応力を緩和することができ、残留応力に起因して巻鉄心２０の鉄損特性が悪化してしまうことを回避することができる。なお、残留応力が解消されることに伴い各鉄心材２０ａが若干変形する場合がある。しかし、このような変形が生じたとしても、その変形は、占積率が低いコーナ部２２が適宜変形することにより吸収される。よって、この焼鈍工程により接合部１４が開いてしまうことも防止される。

以上の各工程により、コーナ部２２における鉄心材２０ａの占積率が辺部２３における鉄心材２０ａの占積率よりも低くなっている巻鉄心２０が製造される。この巻鉄心２０において、各鉄心材２０ａが形成する接合部２４は殆どあるいは全く開いておらず、接合部２４においてギャップは殆どあるいは全く発生していない。

次に、巻鉄心２０に巻線を組み付ける組み付け工程について説明する。図示は省略するが、この巻線の組み付け工程では、まず、巻鉄心２０が、各鉄心材２０ａの切断部、換言すれば接合部２４を境界として一旦開かれる。そして、長辺部２３ａに巻線が組み付けられる。そして、再び、各鉄心材２０ａの切断部が接合するように巻鉄心２０を閉じる。巻鉄心２０を開く前においては、上述した通り、各鉄心材２０ａの接合部２４にはギャップが発生していない。よって、巻鉄心２０を一旦開いたとしても、再び閉じて開く前の元通りの形状に戻すことで、接合部２４にギャップが発生していない巻鉄心２０を巻線が組み付けられた状態で再生することができる。そのため、巻鉄心２０を閉じる際に、接合部２４のギャップを縮めるための作業を行う必要がなくなり、製造工数の削減を図ることができる。

本実施形態によれば、巻鉄心２０は、コーナ部における鉄心材の占積率がコーナ部を除く辺部における鉄心材の占積率よりも低くなっている。従って、例えば巻鉄心２０の成形時や締め付け時において鉄心材２０ａに変形が生じたとしても、その変形をコーナ部で吸収することができ、接合部２４が開いてしまうことを防止することができる。よって、各製造工程において精密な寸法管理を行わなくとも、接合部２４が閉じられた良好な巻鉄心２０を製造することができる。また、例えば巻線の組み付け後における巻鉄心の締付工程を不要とすることができ、製造工数の増大を招くことなく巻鉄心２０を製造することができる。また、製造される巻鉄心２０において接合部２４が開いてしまうことを防止できることから、鉄損の増大を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、巻鉄心２０は、所定枚の鉄心材２０ａごとに鉄心材群２５ａ，２５ｂ，・・・を形成している。そして、巻鉄心２０において、各鉄心材群２５ａ，２５ｂ，・・・に含まれる鉄心材２０ａは、切断部が接合される接合部２４が相互に周方向にずれて階段状に位置するように巻回されている。また、巻鉄心２０において、一の鉄心材群において最も内側で巻回される鉄心材２０ａの接合部２４の位置は、当該鉄心材群の内側に隣接する鉄心材群において最も内側で巻回される鉄心材２０ａの接合部２４の位置と完全にあるいはほぼ一致している。即ち、巻鉄心２０において、接合部２４が形成される部分が周方向に階段状にずれるように構成した。これにより、磁路の磁気抵抗が比較的大きくなる接合部２４を周方向に沿って順次ずらすことができ、巻鉄心１０における磁束の流れをスムーズにすることができる。

また、本実施形態によれば、巻鉄心２０は、一の鉄心材群において最も内側で巻回される鉄心材２０ａの周長が、当該鉄心材群の内側に隣接する鉄心材群において最も外側で巻回される鉄心材２０ａの周長よりも大きくなるように構成した。これにより、コーナ部２２の占積率を確実に低くすることができる。また、各鉄心材２０ａの周長を適宜調整することにより、コーナ部２２の占積率を定量的に低くすることができる。

また、本実施形態に係る巻鉄心の製造方法によれば、一巻ごとに１箇所の切断部を有し、且つ、コーナ部２２を形成する部分が予め折り曲げられた鉄心材２０ａを緩く積層し、各鉄心材２０ａの切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部２１を形成する。この製造方法においては、鉄心材２０ａを積層する前に、一の鉄心材において辺部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材において辺部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げ、且つ、一の鉄心材においてコーナ部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材においてコーナ部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げる。この製造方法によっても、コーナ部２２における鉄心材２０ａの占積率がコーナ部２２を除く辺部１３における鉄心材２０ａの占積率よりも低くなっている巻鉄心２０を安定的に製造することができる。

以上に説明した実施形態に係る巻鉄心は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材が巻回され、中心に矩形の窓部を有する巻鉄心であって、コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている。

また、以上に説明した実施形態に係る巻鉄心の製造方法は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材を緩く巻回し、各鉄心材の前記切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部を形成することにより、コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている巻鉄心を製造する。

また、以上に説明した実施形態に係る巻鉄心の製造方法は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有し、且つ、コーナ部を形成する部分が予め折り曲げられた鉄心材を緩く積層し、各鉄心材の前記切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部を形成することにより、前記コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている巻鉄心を製造する製造方法であって、前記鉄心材を積層する前に、一の前記鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げ、且つ、一の前記鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げる。

以上に説明した実施形態によれば、製造工程における精密な寸法管理を要することなく、また、製造工数の増大を招くことなく製造することができ、且つ、鉄損の増大を抑制することができる。

なお、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、鉄心材は、一巻ごとに１箇所の切断部を有するものに限られず、一巻ごとに複数箇所の切断部を有するものであってもよい。即ち、鉄心材は、一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有するものであれば、本実施形態に係る技術思想に含まれる。

また、例えば図１２に示すように、巻鉄心１０は、コーナ部１２における各鉄心材１０ａが複数枚毎に隙間を有している構成としてもよい。また、例えば図１３に示すように、巻鉄心２０は、コーナ部２２における各鉄心材２０ａが複数枚毎に隙間を有している構成としてもよい。この場合、隙間と隙間との間に存在させる鉄心材１０ａあるいは鉄心材２０ａの枚数は適宜変更して実施することができ、例えば、上述した鉄心材群毎に隙間を有する構成とすることができる。また、図示はしないが、巻鉄心は、コーナ部において、各鉄心材が１枚毎に隙間を有する領域と各鉄心材が複数枚毎に隙間を有する領域とを混在させる構成としてもよい。

図面中、１０は巻鉄心、１１は窓部、１２はコーナ部、１３は辺部、１４は接合部、２０は巻鉄心、２１は窓部、２２はコーナ部、２３は辺部、２４は接合部を示す。

Claims (7)

1. 一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材が巻回され、中心に矩形の窓部を有する巻鉄心であって、
   コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている巻鉄心。
2. 所定枚の前記鉄心材ごとに鉄心材群が形成され、
   各鉄心材群に含まれる前記鉄心材は、前記切断部が接合される接合部が相互に周方向にずれて階段状に位置するように巻回されており、
   一の前記鉄心材群において最も内側で巻回される前記鉄心材の前記接合部の位置は、当該鉄心材群の内側の鉄心材群において最も内側で巻回される前記鉄心材の前記接合部の位置と一致しており、
   一の前記鉄心材群において最も内側で巻回される前記鉄心材の周長は、当該鉄心材群の内側の鉄心材群において最も外側で巻回される前記鉄心材の周長よりも大きくなっている請求項１に記載の巻鉄心。
3. 前記鉄心材は、前記コーナ部を形成する部分が予め折り曲げられた状態で巻回されるものであり、
   一の前記鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さは、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げられ、
   一の前記鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さは、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げられている請求項１または２に記載の巻鉄心。
4. 前記コーナ部における前記鉄心材は、１枚毎に隙間を有している請求項１から３の何れか１項に記載の巻鉄心。
5. 前記コーナ部における前記鉄心材は、複数枚毎に隙間を有している請求項１から４の何れか１項に記載の巻鉄心。
6. 一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有する複数枚の鉄心材を緩く巻回し、各鉄心材の前記切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部を形成することにより、コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている巻鉄心を製造することを特徴とする巻鉄心の製造方法。
7. 一巻ごとに少なくとも１箇所の切断部を有し、且つ、コーナ部を形成する部分が予め折り曲げられた鉄心材を積層し、各鉄心材の前記切断部を接合した状態で中心に矩形の窓部を形成することにより、前記コーナ部における前記鉄心材の占積率が前記コーナ部を除く辺部における前記鉄心材の占積率よりも低くなっている巻鉄心を製造する製造方法であって、
   前記鉄心材を積層する前に、
   一の前記鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記辺部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げ、且つ、
   一の前記鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さを、当該鉄心材の内側の鉄心材において前記コーナ部を形成する部分の長さよりも所定量長くなるように折り曲げることを特徴とする巻鉄心の製造方法。

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