JP2018160502A - Method of manufacturing wound core - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態はリボン状のアモルファス材を巻回して形成される巻鉄心の製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a method for manufacturing a wound iron core formed by winding a ribbon-like amorphous material.
近年、例えば配電用変圧器等には、いわゆるトップランナー制度に代表されるように世界的にも高効率を求める規格が定められる等、省エネ化、高効率化が強く求められている。そして、鉄損と称される鉄心中で発生する無負荷損を低減するために、鉄心の材料として鉄系のアモルファス材を用いたものが増えつつある。 In recent years, for example, power distribution transformers and the like have been strongly demanded for energy saving and high efficiency, such as a standard that requires high efficiency worldwide as represented by the so-called top runner system. And in order to reduce the no-load loss which generate | occur | produces in the iron core called iron loss, what uses the iron-type amorphous material as a material of an iron core is increasing.
このようなアモルファス材は、溶融した材料を急冷することによりリボン状に形成されており、所定の鉄心形状に成型した後に焼鈍することにより、所望の鉄心特性を得ることができる。このとき、アモルファス材は、焼鈍する前には弾性を有しており、例えば鋭角に曲げたりしても損傷するおそれは小さいものの、焼鈍後には弾性が低下していわゆる粘り強さが低下することから、力が加わると小さな破片となって飛散するおそれがある。そのため、例えば特許文献1では、巻鉄心全体を覆うことで破片の飛散を防止することが提案されている。
Such an amorphous material is formed in a ribbon shape by rapidly cooling a melted material, and desired core characteristics can be obtained by annealing after molding into a predetermined iron core shape. At this time, the amorphous material has elasticity before annealing. For example, although it is less likely to be damaged even if bent at an acute angle, the elasticity decreases after annealing, so-called tenacity decreases. When force is applied, there is a risk of scattering as small fragments. Therefore, for example, in
しかしながら、アモルファス材の破損は、巻鉄心の製造時にも発生する可能性がある。例えば、焼鈍したアモルファス材を切断して積層したものを成型するときや、環状に成型した状態で焼鈍された巻鉄心の一部を切断して開口部を形成するとき等に、アモルファス材が破損するおそれがある。そのため、従来では、巻鉄心を製造する際に細心の注意を払って取り扱う必要があった。
そこで、製造する際の取り扱いを容易にすることができる巻鉄心の製造方法を提供する。
However, the breakage of the amorphous material may occur at the time of manufacturing the wound core. For example, when an amorphous material that has been annealed is cut and laminated, the amorphous material is damaged when an opening is formed by cutting a part of a wound core that has been annealed in an annular shape. There is a risk. Therefore, conventionally, it has been necessary to handle with care when manufacturing a wound iron core.
Then, the manufacturing method of the wound iron core which can make it easy to handle at the time of manufacture is provided.
実施形態の巻鉄心の製造方法は、所定の長さに切断したアモルファス材を積層してU字状に成形し、U字状に成形した状態でアモルファス材を焼鈍し、焼鈍したアモルファス材の開口部を閉じて環状に成形する。 The method of manufacturing a wound core according to the embodiment includes stacking amorphous materials cut to a predetermined length and forming them in a U shape, annealing the amorphous material in a state of being formed into a U shape, and opening the annealed amorphous material The part is closed and formed into an annular shape.
以下、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、各実施形態において実質的に共通する部位には同一の符号を付して説明する。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1から図9を参照しながら説明する。
Hereinafter, a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the site | part substantially common in each embodiment.
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
図1に示すように、巻鉄心1は、リボン状に形成された鉄系のアモルファス材(以下、アモルファスリボン2と称する)を複数枚積層することにより、全体として環状に形成されている。この巻鉄心1は、概ねU字状に形成されている2つの鉄心片3を付き合わせることで環状に形成されている。また、各鉄心片3は、互いの接合面3aに複数の凹凸形状、ここでは側面視において複数の三角形状が形成されており、その凹凸形状は、互いに噛み合うように設計されている。この巻鉄心1は、最終的には巻線4が装着され、例えば変圧器の鉄心などに利用される。
As shown in FIG. 1, the
さて、アモルファスリボン2は、溶融した材料を急冷することによりリボン状に形成されている。このアモルファスリボン2は、焼鈍される前には弾性を有しており、比較的容易且つ手軽に成形することができる一方、焼鈍後には粘り強さが低下することから、破損しないようにその取り扱いに注意が必要とされる。製造工程で言えば、積層したアモルファスリボン2を成形するときや、積層したものを移送すると機等に細心の注意を払う必要がある。
Now, the
そこで、本実施形態では、製造時における取り扱いを容易にするために、以下に説明する製造方法を採用している。
図2は、本実施形態における巻鉄心1の製造方法を、製造工程の一部の流れとともに示している。巻鉄心1の製造工程では、まず、アモルファスリボン2を所定の長さに切断(S1)。このS1の工程は、切断工程に相当する。アモルファスリボン2は、図3に示すように、フープ10と称されるコイル状に巻回された状態で供給される。なお、フープ10は、図示しない保持スプールに回転可能に保持されている。そして、切断工程では、フープ10から巻解かれたアモルファスリボン2を切断工具11によって所定の長さに切断する。
Therefore, in the present embodiment, a manufacturing method described below is employed in order to facilitate handling during manufacturing.
FIG. 2 shows a method for manufacturing the
本実施形態では、アモルファスリボン2は、複数例えば2つのフープ10から巻解いたものを重ねた状態で切断している。このため、本実施形態のアモルファスリボン2は、1つのフープ10から巻解かれた際の厚み(D)にフープ10の数(X)を乗じた厚み(D×X)となっている。なお、一般的には、Dは概ね数十μm程度である。また、切断された状態では、アモルファスリボン2は、所定の長さの薄い平板状に形成されている。
In this embodiment, the
続いて、図1に示すように、切断されたアモルファスリボン2を所定の配置に積層する(S2)。このS2の工程は、積層工程に相当する。具体的には、アモルファスリボン2は、図4に示すように、上記した凹凸形状を形成するように端部(図示左右の両端)の位置を異ならせて積層される。
Subsequently, as shown in FIG. 1, the cut
続いて、図1に示すように、積層したアモルファスリボン2をU字状に成型する(S3)。このS3の工程は、U字状成形工程に相当する。具体的には、図4に示すように、積層したアモルファスリボン2を上部から巻型12で抑えつつ、巻型12からはみ出ている端部を上方に折り曲げることで、図示上方に開口部3bを有する概ねU字状、且つ、接合面3aが凹凸形状になった鉄心片3が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 1, the laminated
このとき、アモルファスリボン2は、まだ焼鈍されていないため、粘り強さを有しているため容易にU字状に成形することができるとともに、破損するおそれが低いため、手軽に成形作業を行うことができる。
また、巻型12は、アモルファスリボン2に接する底面側と、その底面側から立ち上がっている側面側とのなす角が概ね90度、且つ、角部が曲面状に形成されている。そのため、U字状に成形された鉄心片3も、角部(R)が概ね90度の曲面状になる。
At this time, since the
In addition, the winding
このとき、巻鉄心1の形状は、図4に示したものに限らない。これは、変圧器は運転中に励磁振動が生じることがあるため、巻鉄心1の形状に工夫を施すことがあるためである。具体的には、図5に示すように、角部をいわゆるC面加工したもの、つまりは、底面側から側面側に向かって概ね45度の角度となる直線状部分を有する形状の巻型12を用いることで、U字状に成形された状態における鉄心片3の角部(R)を概ね45度の直線状に形成することができる。この場合、左右一対の角部のなす角は、概ね135度になる。
At this time, the shape of the
このような直線状の角部を形成する場合であっても、つまりは、巻鉄心1の角部(R)に明確な曲げ加工を施す場合でも、上記したようにアモルファスリボン2を焼鈍する前に曲げ加工を施すことから、アモルファスリボン2が破損するおそれを低減できる。すなわち、手軽に成形作業を行うことができる。なお、角部(R)は、90度や45度以外の他の角度にすることもできる。
Even when such a straight corner portion is formed, that is, when the corner portion (R) of the
また、上記した積層工程(S2)とU字状成形工程(S3)は、同時に行うことができる。具体的には、図6に示すように、巻型12の上方にアモルファスリボン2を積層し、端部を自重で下方にたらすことにより、積層と成形とを同時に行うことができる。この場合、鉄心片3の接合面3aは、凹凸形状ではなく平坦形状となるように積層および成型することもできる。
Moreover, an above-described lamination process (S2) and U-shaped shaping | molding process (S3) can be performed simultaneously. Specifically, as shown in FIG. 6, lamination and molding can be performed simultaneously by laminating the
続いて、図1に示すように、U字状に成形した状態でアモルファスリボン2を焼鈍する(S4)。このS4は、焼鈍工程に相当する。この場合、いわゆる焼鈍炉を用いて焼鈍することもできるし、コイル等を用いてアモルファスリボン2内に磁束を生じさせる励磁焼鈍を行うこともできる。
Subsequently, as shown in FIG. 1, the
その後、巻線4を装着し(S5)、U字状の開口部3bを閉じて環状に成形する(S6)。このS5は、巻線装着工程に相当し、S6は、環状成形工程に相当する。この環状成形工程では、図7に示すように、2つの鉄心片3を互いに接合面3aを付き合わせて組み合わせ、開口部3bを閉じて環状に成形される。
Thereafter, the winding 4 is mounted (S5), and the
このようにして、アモルファスリボン2を環状に積層した巻鉄心1が製造される。このとき、図8に示すように、1つの鉄心片3の接合面3aを付き合わせることで、開口部3bを閉じて環状に形成した巻鉄心1を製造することもできる。また、図9に示すように、接合面3aを平面状に形成した鉄心片3同士を組み合わせることで、接合面3aが概ね中央に位置した巻鉄心1を製造することもできる。また、図4や図5に示した態様で製造した鉄心片3と、図6に示した態様で製造した鉄心片3とを組み合わせて巻鉄心1とすることもできる。また、図4あるいは図5に示した態様で製造した鉄心片3と図6に示した態様で製造した鉄心片3とを組み合わせて巻鉄心1を製造することもできる。
In this way, the
以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
実施形態の巻鉄心1の製造方法では、所定の長さに切断したアモルファスリボン2を積層してU字状に成形し、U字状に成形した状態でアモルファスリボン2を焼鈍し、焼鈍したアモルファスリボン2の開口部3bを閉じて環状に成形して巻鉄心1を製造する。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
In the manufacturing method of the
これにより、平板状のアモルファスリボン2を焼鈍後に積層および成形する手法に比べて、成形する際にアモルファスリボン2が破損してしまうおそれを大幅に低減することができる。
Thereby, compared with the method of laminating and forming the flat
また、環状に成形したアモルファスリボン2を焼鈍した後に開口を形成するために一部を切断する手法に比べて、U字状に成形されていることから開口部3bが始めから形成されているため、切断時および切断後に巻鉄心1を破損するおそれを無くすことができるとともに、開口を形成する作業が不要となり、作業性を向上させることができる。
Further, since the
さらに、アモルファスリボン2が破損するおそれを低減できることから、破損して破棄しなければならない不具合品の発生を低減でき、生産性の改善を図ることもできる。
したがって、巻鉄心1を製造する際の取り扱いを容易にすることができる。
Further, since the risk of damage to the
Therefore, handling at the time of manufacturing the
また、実施形態の巻鉄心1の製造方法では、アモルファスリボン2は、複数のフープ10から巻解いたものを重ねた状態で所定の長さに切断される。上記したように、一般的なアモルファスリボン2は、その厚みが数十μm程度であり、巻鉄心1を形成する際には非常に多くのアモルファスリボン2を積層する必要がある。
Moreover, in the manufacturing method of the
そのため、切断時つまりは機械による作業が可能な段階で複数枚を積層し、見かけ上の厚みを増加させたアモルファスリボン2を積層することにより、単純計算で言えば積層作業に要する時間を重ねた枚数(X)分の1まで短縮することができる。これにより、製造に要する時間を大きく短縮することができ、生産性の向上を図ることができる。
Therefore, by laminating a plurality of sheets at the time of cutting, that is, at a stage where the work by the machine is possible, and laminating the
また、実施形態の巻鉄心1の製造方法では、アモルファスリボン2をU字状に成形する際、少なくとも1つの角部を曲面状に成形する。これにより、変圧器の運転中に生じる励磁振動への対策を施すことができる。また、U字状に成形する工程は焼鈍前に行われるため、成形中にアモルファスリボン2が破損するおそれを低減することができる。
Moreover, in the manufacturing method of the
また、実施形態の巻鉄心1の製造方法では、アモルファスリボン2をU字状に成形する際、少なくとも1つの角部を直線状に成形する。これにより、変圧器の運転中に生じる励磁振動への対策を施すことができる。また、U字状に成形する工程は焼鈍前に行われるため、角部を直線状に成形する際に明確な曲げ加工を施す場合であっても、成形中にアモルファスリボン2が破損するおそれを低減することができる。この場合、1つの鉄心片3の角部を図5に示したように直線状に形成し、開口部3bを閉じる際に開口部3b側の角部を曲面状に形成することもできる。
Moreover, in the manufacturing method of the
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、図10および図11を参照しながら説明する。第2実施形態では、工程順が第1実施形態と異なっている。なお、第1実施形態の工程と共通する工程には同一のステップ番号を付して説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In the second embodiment, the process order is different from that of the first embodiment. In addition, the same step number is attached | subjected and demonstrated to the process which is common in the process of 1st Embodiment.
図10は、本実施形態での製造工程の流れを示している。この製造工程では、まず、第1実施形態と同様にアモルファスリボン2を所定の長さに切断し(S1)、積層したのち(S2)、U字状に成型する(S3)。このとき、第1実施形態と同様に、アモルファスリボン2を複数のフープ10から巻解いたものを重ねた状態で所定の長さに切断したり、少なくとも1つの角部を曲面状に成形したり、少なくとも1つの角部を直線状に成形したりすることができる。また、積層と成型とを同時に行うこともできる。
FIG. 10 shows the flow of the manufacturing process in this embodiment. In this manufacturing process, first, similarly to the first embodiment, the
続いて、アモルファスリボン2に断熱材15を装着する(S10)。このS10は、断熱材装着工程に相当する。この断熱材装着工程では、図11に示すように、少なくとも巻線4が装着される範囲において、巻線4の内周と鉄心片3の表面との間に、断熱材15が装着される。
Subsequently, the
続いて、図10に示すように、断熱材15を装着した部分に巻線4を装着する(S5)。なお、断熱材装着工程(S10)と巻線装着工程(S5)とは、その順序を入れ替えることができるし同時に行うこともできる。
Subsequently, as shown in FIG. 10, the winding 4 is attached to the portion where the
続いて、U字状の鉄心片3の開口部3bを閉じて環状に成型する(S6)。この場合、第1実施形態と同様に、2つのU字状の鉄心片3を組み合わせて開口部3bを閉じて環状に成型することができるし、1つの鉄心片3の開口部3bを閉じて環状に成型することができる。
Subsequently, the
そして、この巻鉄心1を、真空環境を実現する真空炉20内に配置して、巻線4が装着されて環状に成型された状態で焼鈍する(S4)。このとき、巻線4の入力端子4aと出力端子4bとの間に高周波電圧(E)を印加することにより、アモルファスリボン2に磁束を流して励磁焼鈍する。つまり、本実施形態では、開口部3bを閉じて最終的な環状に形状に成型した状態のアモルファスリボン2つまりは鉄心片3を焼鈍している。
And this winding
このように、所定の長さに切断したアモルファスリボン2を積層してU字状に成形し、成形した状態でアモルファスリボン2に巻線4を装着し、アモルファスリボン2の開口部3bを閉じて環状に成形した状態でアモルファスリボン2を焼鈍することによっても、成形中にアモルファスリボン2が破損するおそれを大きく低減できるとともに、生産性の改善を図ることができ、巻鉄心1を製造する際の取り扱いを容易にすることができる等、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In this way, the
また、実施形態の巻鉄心1の製造方法では、開口部3bを閉じてから焼鈍するので、開口部3bを閉じて環状に成型する際にはアモルファスリボン2は柔軟性を有していることから、損傷するおそれを無くすことができる。
Moreover, in the manufacturing method of the
また、実施形態の巻鉄心1の製造方法では、アモルファスリボン2に、巻線4を装着する部位において当該巻線4との間に断熱材15を配設した状態で巻線4を装着し、断熱材15および巻線4を装着した状態でアモルファスリボン2を真空環境下に設置し、真空環境下に設置した状態で巻線4に高周波電圧(E)を印加してアモルファスリボン2を焼鈍する。つまり、最終的な巻鉄心1の状態で焼鈍する。
Moreover, in the manufacturing method of the
これにより、焼鈍後に巻鉄心1自体を成型したり加工したりする必要が無くなることから、アモルファスリボン2を破損させてしまうおそれを大きく低減することができる。
Thereby, since it becomes unnecessary to shape | mold or process the
また、第1実施形態の図8に示したような1つの鉄心片3の接合面3aを付き合わせることで開口部3bを閉じて環状に形成する巻鉄心1においても同様に、装着した巻線4を用いてアモルファスリボン2を焼鈍することができる。また、複数のフープ10から巻解いたものを重ねた状態で所定の長さに切断したアモルファスリボン2を用いた巻鉄心1、少なくとも1つの角部を曲面状に成形した巻鉄心1、および少なくとも1つの角部を直線状に成形した巻鉄心1にも本実施形態の製造方法を適用することができる。
Similarly, in the
(その他の実施形態)
実施形態では2枚のアモルファスリボン2を重ねて切断したものを用いる例を示したが、3枚以上を重ねたアモルファスリボン2を切断して用いることができる。また、重ねずに1枚のアモルファスリボン2を切断したものを用いることもできる。
(Other embodiments)
In the embodiment, an example is shown in which two
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
図面中、1は巻鉄心、2はアモルファスリボン(アモルファス材)、3は鉄心片(巻鉄心)、3bは開口部、4は巻線、15は断熱材、20は真空炉を示す。 In the drawings, 1 is a wound iron core, 2 is an amorphous ribbon (amorphous material), 3 is an iron core piece (wound iron core), 3b is an opening, 4 is a winding, 15 is a heat insulating material, and 20 is a vacuum furnace.
Claims (6)
所定の長さに切断した前記アモルファス材を積層してU字状に成形し、
U字状に成形した状態で前記アモルファス材を焼鈍し、
焼鈍した前記アモルファス材の開口部を閉じて環状に成形することを特徴とする巻鉄心の製造方法。 A method of manufacturing a wound core formed by winding a ribbon-shaped amorphous material,
The amorphous material cut to a predetermined length is laminated and formed into a U shape,
Annealing the amorphous material in a U-shaped state,
A method of manufacturing a wound iron core, wherein the opening of the annealed amorphous material is closed and formed into an annular shape.
所定の長さに切断した前記アモルファス材を積層してU字状に成形し、
成形した状態で前記アモルファス材に巻線を装着し、
前記アモルファス材の開口部を閉じて環状に成形し、
環状に成形した状態で前記アモルファス材を焼鈍することを特徴とする巻鉄心の製造方法。 A method of manufacturing a wound core formed by winding a ribbon-shaped amorphous material,
The amorphous material cut to a predetermined length is laminated and formed into a U shape,
Mount the winding on the amorphous material in the molded state,
Close the opening of the amorphous material and shape it into a ring,
A method for manufacturing a wound core, comprising annealing the amorphous material in a state of being formed into an annular shape.
前記断熱材および前記巻線を装着した状態で前記アモルファス材を真空環境下に設置して前記巻線に高周波電圧を印加して前記アモルファス材を焼鈍することを特徴とする請求項1または2記載の巻鉄心の製造方法。 At the site where the winding is mounted on the amorphous material, the winding is mounted in a state where a heat insulating material is disposed between the winding and the winding,
3. The amorphous material is annealed by installing the amorphous material in a vacuum environment in a state where the heat insulating material and the winding are mounted, and applying a high frequency voltage to the winding. Method for manufacturing a wound iron core.
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