JP6454634B2 - アモルファス変圧器及びアモルファス鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、アモルファス変圧器及びアモルファス鉄心に関する。

鉄心幅を大きく取るアモルファス鉄心変圧器が特許文献１に記載されている。この特許文献1には、「幅の異なる複数種のアモルファス磁性薄帯をそれぞれ突き合わせて並べて積層するとき、該並べて積層したアモルファス磁性薄帯の突き合わせ面がずれるように並べる位置を交互に換えて積層してアモルファス鉄心を構成。」と記載されている。

特開２０１３−９８３４９号公報

特許文献１（特開２０１３−９８３４９）に記載された突き合わせ面がずれるように並べる位置を交互に換えて積層してアモルファス鉄心を構成するには、前記積層したアモルファス箔体を鉄心コイル組み立ての際に、所定の位置から動かないように固定することが求められる。

アモルファス箔体の長手方向の直線性は，サブミリ程度のうねりが伴うことがある。そのため、特許文献１は、２種類以上の幅を有するアモルファス箔体を束ねたブロック体の端面同士を突き合わせると、突き合わせられたアモルファス箔体同士に重なる部分が生じることがある。これにより、積層方向に厚みが生じ、鉄心が大型化してしまう場合がある。この点について、特許文献１は考慮されていない。

本発明は、上記の課題を解決し、小型の鉄心と当該鉄心を有する変圧器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一例として、アモルファス箔体が積層された鉄心を有する変圧器であって、鉄心は、１組のアモルファス箔体の集合が積層されており、１組のアモルファス箔体の集合は、２以上のアモルファス箔体が並べられた第１の層と、第２の層と、を有しており、第１の層のアモルファス箔体と、第２のアモルファス箔体と、の重なり合う部分に接合部を有していることを特徴とするアモルファス変圧器を提供する。

本発明によれば、小型の鉄心を有する変圧器を提供することができる。

本発明の３相３巻線で構成したアモルファス変圧器の斜視図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す上面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す側面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す側面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の鉄心の一例を示す断面図である。 本発明の鉄心の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す上面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す側面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す上面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す断面図である。 本発明の基本構成部材の一例を示す上面図である。

以下、図面を用いて実施例の説明をする。実施例を説明するための全図において、同一の構成には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。異なる図に記載される同一の符号であっても、他の図で説明した同一の符号は、原則として同一の構成であるため、説明を省略する場合がある。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

以下本発明の実施例１を図１と図２（ａ）から（ｃ）を用いて説明する。
図１は，本発明のアモルファス変圧器１００を斜視図により示す。本発明のアモルファス変圧器１００は、鉄心３０とコイル４０ａ，４０ｂ，４０ｃとから構成され、３相３巻線である。アモルファス鉄心３０は、大きい鉄心３０ａと大きい鉄心より小さく構成される小さい鉄心４０ｂ，３０ｃとから構成される。
大きい巻鉄心３０ａの大きいとは、小さい巻鉄心３０ｂ，３０ｃと比較して直径が大きいという意味である。

言い換えると、鉄心３０は、外周に配置される大きい巻鉄心３０ａと内周に配置される小さい巻鉄心３０ｂ、３０ｃとにより構成されている。

巻線コイル４０aの内側を、小さい巻鉄心３０ｂと、大きい巻鉄心３０ａが組み込まれている。また、コイル４０ｂには、小さい巻鉄心３０ｂと小さい巻鉄心３０ｃが組み込まれている。また、コイル３０ｃには、小さい巻鉄心３０ｃと大きい巻鉄心３０ａが組み込まれている。

小さい巻鉄心３０ｂは、コイル４０ａとコイル４０ｂを通過するように構成されている。小さい巻鉄心３０ｃは、コイル４０ｂと４０ｃを通過するように構成されている。大きい巻鉄心３０ａは、コイル４０ａとコイル４０ｃを通過するように構成されている。

鉄心３０の最表面には、図１手前側に示される幅の広いアモルファス箔体1と図１奥側に示される幅の狭いアモルファス箔体２をアモルファス箔体の面方向に並べて配置される様子が示されている。つまり、アモルファス箔体１、２が同じ層において、隣り合うように横に並べられている。最表面の１層下に配置される層には、アモルファス箔体１が奥側、アモルファス箔体２が手前側に配置されている。
以下、大きい鉄心３０ａ、小さい鉄心３０ｂ，３０ｃをまとめて、幅広の鉄心３０を代表して説明する。

この２種類の幅のアモルファス箔体１、２を並べて積層する構造を、図２（ａ）から（ｃ）を用いて説明する。幅広の鉄心３０は、アモルファス箔体から構成される基本構成部材１０を巻き、これを積層することによって構成されている。
図２（ａ）から（ｃ）においては、最小の構成として２層からなるアモルファス箔体１から４を基本構成部材１０として説明する。

図２（ａ）に示される基本構成部材１０は、幅広の鉄心３０が巻かれる前の状態を示すものである。すなわち、平面方向に開かれた状態の基本構成部材１０の上面図を示すものである。

幅の広い第１のアモルファス箔体１が水平方向に延びて配置され、幅の狭い第２のアモルファス箔体２が水平方向に延びて配置されている。また、これら第１のアモルファス箔体１とアモルファス箔体２との間には、間隙が設けられている。この間隙５０は、１００ｍｍ以下であることが望ましい。占積率を高くすることができるためである。さらに望ましくは、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔である。

一方で、アモルファス箔体の長手方向の直線性は，サブミリ程度のうねりが伴うことがあるため、０．１ｍｍ以上の間隙を設ける方が、２種類のアモルファス箔体が重なり合うことを防止でき、製造工程も簡略化できる。
また、うねりを考慮した上で、アモルファス箔体１とアモルファス箔体２が重なり合わないようにし、間隙５０を０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすると占積率を高くすることができ、さらに好ましい。

また、図２（ａ）は上面図であることから、第１のアモルファス箔体１と第２のアモルファス２が上側の層である第１の層を形成している。また、第１の層の下には、第３の幅が狭いアモルファス箔体３と第４の幅が広いアモルファス箔体４が配置され、これらが第２の層を形成している。

基本構成部材１０の長手方向の端面部には、端面接合部２０ａが示され、アモルファス箔体１から４の端面が接合されている。また、対向する端面も同様に端面接合部２０ｂが接合されている。

図２（ｂ）は、基本構成部材１０を側面から見た図である。第１の層手前側には、第２のアモルファス箔体２が示され、奥側には第１のアモルファス箔体１が配置されている。また、第２の層手前には、第４のアモルファス箔体４が示され、奥側には第３のアモルファス箔体３が配置されている。

つまり、基本構成部材１０は、幅が広い第１のアモルファス箔体１と幅が狭い第２のアモルファス箔体２を第１の層として平面状に配置され、さらに、幅が狭い第３のアモルファス箔体３と幅が広い第４のアモルファス箔体４を第２の層として第１の層の下に配置されている。これら第１の層と第２の層が幅方向の端面部が一致するように並べられたものを長手（長辺）方向の端面部において、端面接合部２０ａ，２０ｂによって接合されている。

言い換えると第１の層と第２の層は、上下交互の配置されることで，同じ層のアモルファス箔体の突合せ面の位置は上下の層でずれている。

また、第１の幅が広いアモルファス箔体１と第４の幅が広いアモルファス箔体４の幅は略同一であり、第２の幅が狭いアモルファス箔体２と第３の幅が狭いアモルファス箔体３の幅は略同一である。これらの幅の関係であれば、突き合わせた２種類のアモルファス箔体の上下の層での幅のばらつきがなくなるからである。

図２（ｃ）は図２（ａ）のａ−ａ’断面を示すものである。
上下交互に並べられた１組４枚のアモルファス箔体1から４は，端面接合部２０ａ，２０ｂが、レーザ或いは電気抵抗溶接などの接合方法で溶接されることによって構成される。これらの溶接条件は適宜変更可能である。

第１の層と第２の層とで、横に並べたアモルファス箔体１から４の突合せ面が上下でずれているため，幅が広いアモルファス箔体１と４の幅Ｗｌの一部が重なり合う。すなわち、短辺において、少なくとも、その幅Ｗｌのうちオーバラップした部分が接合される。また、第１のアモルファス箔体１と幅の狭い第３のアモルファス箔体３の重なり合う部分、つまりＷｓの幅の分が接合される。

これらの接合によって，短辺の端面が接合されると、４枚のアモルファス箔体1から４は，バラバラにならずに、基本構成部材１０を構成できる。

アモルファス箔体の厚みは一般的な鉄心材である珪素鋼板の厚さの10分の一以下で，代表的な厚さは50ミクロン以下である。アモルファス箔体で変圧器の鉄心を形成する場合，鉄心の厚さを例えば百ミリメートルとすると，積層枚数は２千枚以上になる。

アモルファス箔体同士を接合せずに，幅広に並べて数千枚を重ねていくことは原理上可能である。しかしながら、実際には巻き線コイルへの組み込み作業と巻き鉄心でのラッピング作業での取り扱いで，アモルファス箔体の位置はずれてしまい，何らかの方法で位置ずれの修正が必要となる。

アモルファス箔体を固定せずに数千枚を精確に積層し，コイルへの組み込み作業を行い，鉄心端をラッピングして形作るのは生産効率が悪く生産コストがかさむ。また、ずれによって予定していたラッピング位置がずれ、鉄心の厚みも増すこととなる。つまり、変圧器の小型化が困難である。また、アモルファス箔体が幅方向にずれると鉄心の幅が広がり、焼鈍をした場合には、破損が起こりやすくなる。

本発明の基本構成部材10を形作り，積層して幅広の鉄心３０を製造することによって、小型化が実現できる。また、数千枚を積層した幅広の鉄心コイル組立の作業性を改善できる。作業性の改善によって、生産効率も向上することとなり、製造装置の使用時間が短縮され省エネにも寄与できる。

また、基本構成部材１０は、従来の積層方法と同じ鉄心コイル組立の作業を行うことができるため，アモルファス箔体の位置ずれによる作業低下は生じないため、生産効率が向上する。そのため、生産タクトの向上によって製造時間が短縮し、省エネにも貢献できる。

一方、基本構成部材１０とは異なり、水平方向に並べられたアモルファス箔体の長辺の突き合わせは、上述のようにアモルファス箔体のうねりによって、突き合わせ自体が困難であるため、接合が困難である。仮に接合できたとしても、うねりによって同じ層の長辺の一部が重なりあう部分が生じてしまう。
この場合には、同じ層のアモルファス箔体同士が重なり合った部分を接合した部分が元の厚さより厚くなってしまう。さらには、この重なりあった部分が積層された鉄心には、積層される厚み方向にゆがみが生じる。これにより、ゆがみ周辺には空隙ができるため占積率，磁気特性が低下する。空隙ができなくとも厚みが増すことで、鉄心の小型化は困難である。

したがって、本発明の基本構成部材１０によって、上記のゆがみを抑制することが可能となる。

つまり、図２ａ−ａ’断面に示すようアモルファス箔体１から４を配置し，上下のアモルファス箔体同士を接合しているため、端面接合部２０ａ，２０ｂは接合された部分が元の厚みで基本構成部材１０が構成される。すなわち、平面で重なり合う部分がないため、アモルファス箔体２枚分の厚みで接合されている。

これにより、積層される基本構成部材１０は、厚み方向にゆがみが生じないため、数千枚を重ねた場合であっても、ゆがみによる厚みを抑制することができる。これにより、幅広の鉄心３０を小型化できる。また、積層された基本構成部材１０同士は、密着することができるため、占積率が向上し、磁気特性も向上させることができる。

ひいては、本発明の幅広の鉄心３０を有する変圧器１００は、エネルギー効率のよい変圧器を提供できることにより省エネに貢献できる。

次に、本発明に係る幅広の鉄心３０と変圧器１００の製造方法の一例について図３（ａ）を用いて説明する。

基本構成部材１０の製造方法について説明する。
まず、長手方向の所定の長さに切断した２種類の幅が異なる４枚の箔を上下左右交互に図２（ａ）のように配置する。この配置は，人手を介して配置しても良いが繰り返し同じ作業を行うため，搬送ロボットなどで効率良く並べ，配置するのが良い。

横に箔を並べたときの突合せ面の隙間５０は生産性を考慮した大きさにすると良い。アモルファス箔体の長手方向の直線性は，例えば、サブミリ程度くらいのうねりを有する場合がある。そのため，隙間５０を例えば５０ミクロン以下でコントロールしようとすると，精度が高い制御とモニタリングが必要となり，場合によっては突合せ箇所が重なる可能性も生じてくる。

従って，突合せ面の隙間は供給されるアモルファス箔の直線性（うねり）より大きく取るのが望ましく，突合せ面の隙間は例えば，好ましい値として０．１ｍｍ以上から１０ｍｍ以下、または、生産性を考慮し、１００ｍｍ以下の間隔を設けると良い。

図３（ａ）には、上記した４枚のアモルファス箔体１から４が配置され、アモルファス箔体１と２との間の隙間５０は前記した間隔が空けて構成されている様子が示される。
また、移動可能な接合装置２６により接合される。ここでは、代表してレーザ接合装置である場合を示し、アモルファス箔体１に対してレーザ２７が照射されている。切断手段２８は、アモルファス箔体２の外側で待機されている。

アモルファス箔体１から４の長手方向端部（端面）である短辺をレーザ或いは電気抵抗溶接などで溶接することで端面接合部２０ａを形成し、基本構成部材１０を形成する。

接合後、これを右矢印方向に基本構成部材１０の所定の長さまで搬送し、短辺方向にアモルファス箔体１から４を接合することで端面接合部２０ｂを形成する。

そして，切断位置まで所定の長さ分を搬送し，切断手段２８を用いて切断する。これにより基本構成部材１０を構成する。
切断手段２８は、ダイシングソーやバンドソーまたはワイヤ放電加工等の切断する手段を用いてもよい。この切断方法は，レーザ或いは電気抵抗溶接等を用いて熱で切断することができる。レーザや電気抵抗溶接等の場合は、接合装置２６と同一の装置を利用できるため、別途切断装置を設けなくてよい。

さらに、熱で切断しながら端面接合部２０を形成するよう接合する方法を行っても良い。

次に、基本構成部材１０の切断方法の一例について図３（ｂ）を用いて説明する。ここでは、まず端面接合部２０ｂが接合され第１の基本構成部材１０ａが形成される。

その後、切断せずにアモルファス箔体１から４を右矢印方向へ搬送し、次に製造される第２の基本構成部材１０ｂの端面接合部２０ｃを接合する。

次に、切断手段２８を用いて、第１の基本構成部材１０ａと第２の基本構成部材１０ｂとの間の短辺を切断する。つまり、先の製造方法と異なる点は、切断作業が第２の基本構成部材１０ｂの端面接合部２０ｃを接合した後に行われる点である。

これにより、切断手段２８による切断によってアモルファス箔体１から４のずれが起こる可能性が下がるため、基本構成部材１０ｂの精度が向上する。

この場合、基本構成部材１０ａと１０ｂとの間、すなわち、端面接合部２０ｂと２０ｃの外側には、結晶化されていないアモルファス箔体がそれぞれに接続された状態となる。この結晶化されていない部分は除去する必要はない。
鉄心を製造する際に、この除去されてない部分を結線した場合には、例えば、接合によって結晶化した部分の前後を結線できるため、一の層と他の層の結線部を多く取ることができるメリットがある。

次に、幅広の鉄心３０とコイルの組み立て方法について図３（ｃ）を用いて説明する。
基本構成部材１０ａ等を数千枚積層した後に，左右の巻線したコイル40ａとコイル４０ｂとの内側に積層した幅広の鉄心30の端面接合部20ｂを通し，該端面接合部20ｂをコイルに巻きつけ，ラッピングしている様子を示している。

基本構成部材10ａの端面接合部20ａと２０ｂは，溶接などで接合されており，非晶質のアモルファスが接合箇所周辺では結晶化した組織を形成している。一般に巻き鉄心でラッピングする場合，結束バンドでラッピング箇所を締め付け結線部２５により結線する。

本発明の基本構成部材10ａを用いる場合，端面接合部20ａと２０ｂは結晶化しているため，そのまま、端面同士を突き合わせまたは端部同士を重ね合わせて結線すると、結晶化した端面接合部20ａと２０ｂ同士が結線される。

ここで、本発明のラッピング方法の一例では，結晶化した端面接合部20ａと２０ｂをオーバラップして重ねる。この場合，結晶化した端面接合部20ａと２０ｂ同士が結合されず磁気回路の流れが阻害されない。つまり、磁気回路の流れが阻害されなくなるのである。

オーバラップして重ねると基本構成部材10ａの厚み分（アモルファス箔２枚分の厚さ）が増えるが，次の層の基本構成部材１０ｂの層のオーバラップは，下層のオーバラップ箇所をずらして重ねていくため，数千枚を重ねても基本構成部材10ａの厚み分だけで積み重ねることが可能となる。したがって、鉄心３０ａは、アモルファス箔体の枚数の厚みにアモルファス箔体２枚分の厚みだけで構成することができ、鉄心の小型化が実現できる。

該オーバラップの方法で重ね，例えば、結束バンドで積層されたアモルファス箔体全体をラッピングする方法でも良い。結晶化した端面接合20ａと２０ｂ同士が接していないため，磁気回路はオーバラップで重なった非晶質同士で接したところを通るため，特性が損なわれることはない。

又，従来の結束バンドで固定する方法は，効率良く束ねることができる。反面，鉄心端部が解けないように，結束バンドで締め付けるため，締め付けられた鉄心の箇所には応力（ひずみ）が生じ，磁気特性の性能低下を招く。

そのため，結束バンドで固定せずに，オーバラップした非晶質の部位を結線25し，ラッピングする方法であることが望ましい。それぞれの層を結線部25ａ，２５ｂ等で結線するため，強い力で固定する必要はなく，外力による応力が発生しないため磁気特性の性能は低下しない。また、層ごとに結束バンドが不要であるため、鉄心の厚みも低減させることができる。

図３（ｄ）は、は鉄心３０ｂの断面を図３（ｃ）に示されるｂ−ｂ’を矢印方向から見た断面50を示す。図３（ｄ）b-b’に示すように基本構成部材10ａ、１０ｂ等を数千枚積層しても薄く積層することができる。

図４（ａ）から（ｃ）は、幅広にアモルファス箔体を成す基本構成部材10の他の例を示す。
本実施例では，２種類の幅のアモルファス箔体を各２枚ずつ（合計４枚）組み合わせた例で述べたが，図４（a）に示すように，２種類の幅のアモルファス箔体を用いて合計６枚で並べた例の断面図を示す。

アモルファス箔体１または２を積層する方向をＺ軸方向とし、上の層を第１の層、下の層を第２の層と呼ぶ。また、アモルファス箔体を並べる水平方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向で最初に配置される位置を始点と呼び、最後に配置される側を終点と呼ぶ。

図４（ａ）の場合は、第１層の始点には、幅（Ｗｌ）の広いアモルファス箔体１ａが配置され、次に幅（Ｗｓ）の狭いアモルファス箔体２ａ、終点には、幅の狭いアモルファス箔体２ｂが配置される。また、第２の層の始点には、幅の狭いアモルファス箔体３ａが配置され、次に、幅の狭いアモルファス箔体３ｂ、終点には、幅の広いアモルファス箔体４ａが配置される。

次に、図４（ｂ）は、第１の層は、始点から終点に向かって、幅の広いアモルファス箔体１ｃが２枚、幅の狭いアモルファス箔体２ｃの順に配置される。第２の層は、始点から終点に向かって、幅の狭いアモルファス箔体３ｃ、幅の広いアモルファス箔体４ｃ，４ｄの順に配置されることによって構成される。

そのため，基本構成部材の構成要素であるそれぞれのアモルファス箔体は一体となっていることでバラバラにならず、鉄心コイルの組立作業は容易で，幅の異なる鉄心を効率良く製造することができる。さらには、占積率の高い鉄心及び変圧器を製造することができる。

また、図４（c）に示すように２種類の幅のアモルファス箔体を用いて合計８枚で並べた例の断面図を示す。

第１層には、始点から幅がＷｌのアモルファス箔体１が２枚、Ｗｓのアモルファス箔体が２枚並べられている。また、第２層には、始点からＷｓの幅のアモルファス箔体３とＷｌの幅のアモルファス箔体４が交互に並べられている。このような並べ方でも幅広の基本構成部材を実施できる。

これら図４（ａ）から（ｃ）の構成は、第１の層と第２の層のアモルファス箔体の幅の総和が略同一であれば実施できるということである。言い換えると、第１の層の終点と第２の層の始点のアモルファス箔体の幅が略同一であればよい。

特に、２種類の場合は、第１層の始点と第２の終点のアモルファス箔体が略同一の幅であれば、第１の層と第２の層で異なる幅のアモルファス箔体を互い違いに配置すると、重なり合う部分を構成しやすく並べやすい。

ここで、アモルファス箔体の幅とは、市販されているアモルファス箔体の幅の規格のことを意味するだけでなく、市販されている規格の幅のアモルファス箔体を加工し、加工によって調整された幅も含む概念である。

また、少なくとも、第１層と第２層で重なり合う部分が接合されていれば実施できる。接合部の構成の詳細は後述する。

換言すれば、基本構成部材を構成する１組のアモルファス箔体について、第１の層の幅の総和と第２の幅の総和が等しい関係であって、第１の層のアモルファス箔体と第２の層のアモルファス箔体が重なり合う関係を有し、当該重なり合う部分の少なくとも一部が溶接されていれば実施できるということである。

なお、第１の層の総和と第２の層の総和が異なるものであっても、実施可能であるが、占積率を考慮すると、できるだけ総和が等しい状態が望ましい。

これらの第１の層と第２に層に集合された１組のアモルファス箔体の短辺を溶接などで接合することにより，各アモルファス箔体はバラバラにならずに基本構成部材を構成することができる。

これら図４（ａ）から（ｃ）の構成は、第１の層と第２の層のアモルファス箔体の幅の総和が略同一であれば実施できる。言い換えると、第１の層の終点と第２の層の始点のアモルファス箔体の幅が略同一であるということを意味する。

特に、２種類の場合は、第１層の始点と第２の終点のアモルファス箔体が略同一の幅であれば、第１の層と第２の層で異なる幅のアモルファス箔体を互い違いに配置すると、上下の層で重なり合う部分を構成しやすい。

後述するが、少なくとも、第１層と第２層で重なり合う部分のうち一部が接合されていれば実施できる。

又，２種類の幅のアモルファス箔体を用いて基本構成部材の構成を説明したが，３種類以上の幅のアモルファス箔を用いた場合の一例を図４（ｄ）に示す。

アモルファス箔体１１ａ，１１ｂ，１１ｃは第１の幅である。また、アモルファス箔体１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは第２の幅であり、第１の幅の２倍の幅である。また、アモルファス箔体１３ａは第３の幅であり、第１の幅の３倍の幅である。

この場合は、第１の層の始点がアモルファス箔体１１ａであり、第２の層の終点はアモルファス箔体１２ｄであり、異なる幅である。３種類の幅のアモルファス箔体を用いて基本構成部材を構成するには、第１の層のアモルファス箔体の幅の総和と、第２の層のアモルファス箔体の幅の総和が等しければ実施できる。

また、図４（ｅ）には、同じ幅のアモルファス箔体１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを１組のアモルファス箔体の集合として、基本構成部材を構成する場合の一例を示す。

この場合は第１の層の始点側であるアモルファス箔体１４ａと第２の層の始点側であるアモルファス箔体１４ｃの一部が重なる部分を有する。また、アモルファス箔体１４ｃと第１の層の終点側であるアモルファス箔体１４ｂとが重なる部分を有する。アモルファス箔体１４ｂと第２の層の終点側であるアモルファス箔体１４ｄが重なる部分を有している。

これらの重なる部分が接合されることによって、１組のアモルファス箔体はバラバラにならない。アモルファス箔体１４ａと１４ｂとの間には間隙５０が設けられるが、この値は任意である。間隙５０を広げることでも幅広の鉄心を構成することができる。この間隙を小さくするとより占積率が向上させることができる。このようにアモルファス箔体の幅が１種類であっても実施することができる。
当該幅広の鉄心と変圧器の特徴は，幅広に形成したアモルファス箔体それぞれが層の異なる他のアモルファス箔体と固定（接合）されているため，効率良く組み立てを行うことができる。

この幅広の基本構成部材を適用することで、占積率の高い鉄心によって、変圧器は、低い損失を実現することが出来る。また、幅広の鉄心を有するアモルファス変圧器の課題であった，製造コスト増を抑制し低コストで製造することができる。そのため、製造タクトが上昇し、省エネにも貢献できる。

ひいては、顧客の要望に合う幅であって小型のアモルファス鉄心と変圧器を提供することができる。

次に、図５（ａ）から（ｃ）を用いて本発明による第２の実施例を説明する。尚、図５において、図１〜図４（ｅ）と同一符号は同一の構成を示すので、再度の説明は省略する。

第２の実施例では、長手方向の両端の短辺を接合し端面接合部20とせず，接合ライン21でアモルファス箔体１と３、２と４との重なり合う部分を接合し、基本構造部材11を成す点が第１の実施例と比較した場合の変更点である。

接合ライン21はレーザ或いは電気抵抗接合で接合する。
接合ライン21の接合箇所は図５a-a’断面に示すように，２層のアモルファス箔体の上下を接合する。基本構成部材11がバラバラにならず，最小の接合ラインで接合するには３箇所必要となる。図５（ｃ）の接合ライン２１が示すように、第１の層と第２の層で重なり合う部分は３箇所有するためである。接合ライン２１は幅広に構成してもよいが、少なくとも、重なり合う部分の一部が接合されていればよい。

また、他の例として、図４（ａ）から（ｅ）に示す構成で第２の実施例と同じ接合ライン21で基本構成部材11を成すには，図４（a）の最小接合ライン数は５箇所，図４（b）は５箇所，図４（c）と（ｄ）は７箇所、図４（ｅ）は３箇所となる。２種類の幅が異なるアモルファス箔を合計ｎ枚（偶数）の仕様で構成したときの最小接合ライン数はｎ−１箇所となる。

このような接合により、１組のアモルファス箔体の集合が有するアモルファス箔体同士は、接合部を介して物理的に接続される関係を有する。つまり、一のアモルファス箔体は、重なり合う部分のうち接合された部分を介して他のアモルファス箔体と物理的に接続されるということである。したがって、基本構成部材が有するアモルファス箔体同士がひと繋ぎとなっている。

接合ライン21の接合では，連続に接合ラインを形成する必要はなく，図に示すように断続で接合して良く，レーザ切断であればパルス照射で断続的に接合する方法で問題ない。又，電気抵抗接合で効率良く接合するには，回転電極を用いたシーム接合方法があるが，この電気抵抗を加える方法も連続である必要が無く，断続して電気を加え接合しても良い。さらに，電気抵抗溶接の一つであるスポット溶接を接合ライン21に沿って，アモルファス箔銅同士がバラバラにならない程度に固定できる数の接合数で構成しても良い。

接合した箇所は結晶化しており，磁気回路の流れを妨げ，損失を増加させる働きがある。基本構成部材11を積層し鉄心を形作ったときの磁気回路の流れは，図５a-a’断面の奥行き方向又は手前側方向に流れる。磁気回路の流れを妨げないようにするには，a-a’断面に投影したときの接合面積が小さいほど良い。

そのため，図５に示す基本構成部材11の接合ライン数は３箇所より多くする必要がなく，そして，各接合ライン21の断面の幅を小さくして接合することが望ましい。
例えば，接合ライン数は３箇所とし，核接合断面の幅は1mm以下とするなどである。幅が狭いアモルファス箔の幅を100mm，幅が広いアモルファス箔の幅を200mmとすると，幅広にアモルファス箔を広げたときの全幅は約300mmとなる。接合ライン1箇所の接合幅を1mmとすると，接合ライン数は３つあるので，合計３mmとなる。全幅300mmに対し，磁気回路の流れを阻害する幅は3mmであるため，全て非晶質としたときに比べると１％程度の損失変動が生じることになるが，影響は他のバラツキ要因の中に含まれる大きさであり損失を低減することができる。

基本構成部材11の製造は，長手方向と接合ラインの方向が一致しているため，事前にアモルファス箔体（1〜４）をアモルファス箔体（1〜４）を引き出し，図５a-a’断面に示す配置にして同時にアモルファス箔（1〜４）を送り出していく。そして，接合ライン21の３箇所それぞれに，レーザ照射ヘッド部或いは電気抵抗接合の回転電極部を配置して，アモルファス箔（１〜４）を一斉に送り出しながら接合21していく。

そして，基本構成部材11をロールで巻き取る。この製造方法は基本構成部材11を連続して製造することが可能なため，自動化しやすく，製造装置を細かく止めずに製造することができる。

鉄心の製作は該ロールで巻き取った基本構成部材11を必要に応じて引き出し，所定の長さに切断し積層する。鉄心コイル組立では，積層し基本構成部材11をコイル40に組み込み巻きつけて，基本構成部材それぞれの端部をラッピングする。

実施例１では，基本構成部材10の端面接合部20が結晶化しているため，オーバラップさせる方法を取った。

一方、実施例２では基本構成部材11の長手方向の端部は結晶化していないため，オーバラップしてラッピングする必要はなく，従来と同様の方法，例えば結束バンドでラッピングしても良い。又，オーバラップしてラッピングして各端部を結線する方法を用いても良く，この場合，結束バンドでの応力の影響を避けることができる。

これらの方法で，大きさが異なる幅広の鉄心を性能を維持しながら効率良く製造することができる。該幅広の鉄心の特徴は，幅広に形成した箔が固定（接合）されているため，効率良く製造し，組み立てを行うことができる。

又，幅広に形成し接合した箔（基本構成部材11）は元の箔の厚さより増えていないため，数千枚を積層してもゆがみが生じにくく，磁気特性の影響を招きにくい。
基本構成部材11で接合した箇所は，接合箇所が小さいため、接合箇所は結晶化しているが，磁気回路の流れへの影響を小さくすることができ，磁気損失の影響はほとんど生じない。

本実施例の基本構成部材１１を有する鉄心と変圧器は、低損失である。また、顧客の要望に合せた幅のアモルファス鉄心と変圧器を提供することができる。また、鉄心の組み立て工程の簡略化が可能となるため、生産タクトが向上し、設備の稼働時間を減少させることによって省エネにも寄与する。

次に、図６（ａ）から（ｃ）を用いて実施例３について説明する。同様の符号の説明は省略する。実施例１と異なる点は、１組のアモルファス箔体の集合である基本構成部材１０ｃの長辺の両端である端面接合部２０ｃの構成である。

図６（ｂ）に示すのは、端面接合部２０ｃの接合方法の一例であり、短辺全て接合されず結晶化されていない。黒い部分が結晶化された部分であり、ハッチングを施した部分が非結晶化部分である。

第１の層のアモルファス箔体１と第２の層のアモルファス箔体３との重なり合う部分が結晶化されており、アモルファス箔体１のうち第３のアモルファス箔体３と４と重なり合わない部分については、結晶化されていない。また、第２層のアモルファス箔体４のうち第１のアモルファス箔体１と２と重なり合う部分が結晶化され、他の部分は結晶化されていない。

これにより、接合箇所を減らすことができ、さらには、接合領域の結晶化領域を減少させることで、磁気回路を効率よく形成することができる。

他の例について図６（ｃ）を用いて説明する。図６（ｂ）と異なる点は、重なり合う部分の一部を接合している点である。

つまり、第１層の第１のアモルファス箔体１と第２層のアモルファス箔体３が重なり合う領域は、第３のアモルファス箔体３の幅であるＷｓであるが、このうち一部だけを接合している。そのため、結晶化されている黒の領域はＷｓのうち一部であることが示される。アモルファス箔体１と４の重なり合う部分も同様に、一部が接合され、アモルファス箔体２と４の重なり合う部分Ｗｓのうち一部が接合されている。

すなわち、第１の層のアモルファス箔体は第２のアモルファス箔体と接合され、また、第２のアモルファス箔体は第１のアモルファス箔体と接合される領域を有するということである。

また、アモルファス箔体３のように２箇所接合してもよい。この場合は、１枚のアモルファス箔の幅方向の両端を接合すると、よりアモルファス箔体のズレが生じにくくなる。

このように、重なり合う部分のうち一部の接合を行った場合には、結晶化される領域を小さくすることができる。
また、接合箇所が減るため、溶接等による接合部の厚みが生じる可能性を減らすことができる。そのため、この１組のアモルファス箔体の集合を積層した鉄心と、当該鉄心を有する変圧器の小型化に寄与することができる。

図７を用いて実施例４について説明する。これまでの実施例で説明した符号と同一の符号の説明は省略する。

これまでの実施例と異なる点は、１組のアモルファス箔体の集合である基本構成部材１０ｄに端部接合部２０ｄと接合部２００を有することである。端部接合部２０ｄは、実施例１または３の接合方法を用いる。

接合部２００は、実施例２のライン接合部２１と類似する接合方法である。接合部２００は第１層のアモルファス箔体と第２層のアモルファス箔体の重なり合う部分を適宜接合するものである。接合部２００同士の間隔は適宜設定することができる。

これにより、１組のアモルファス箔体の集合を搬送する際に、ズレが生じにくくなる。また、端部接合２０ｄを図６（ｃ）に示される接合方法を用いた場合に、接合面積が小さくなるが、接合部２００によって接合領域が確保されるため、アモルファス箔体同士のズレが生じにくくなる。この場合は、端面接合部２０ｄの接合領域が少ないため、鉄心として結線する際に、磁気回路をより効率よく形成した上で、アモルファス箔体のズレが生じにくい基本構成部材１０ｄを構成することができる。

１，３…幅の広いアモルファス箔体、２，４…幅の狭いアモルファス箔体、１０，１０ａ，１０ｂ，１１…基本構成部材、２０…端面接合部、２１…接合ライン、２００…接合部、２５…結線部、２８…切断手段、３０…幅広の鉄心、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…コイル、５０…間隙

Claims (13)

1. アモルファス箔体が積層された鉄心を有する変圧器において、
   前記鉄心は、１組のアモルファス箔体の集合が積層されており、
   前記１組のアモルファス箔体の集合は、２以上のアモルファス箔体が並べられた第１の層と、第２の層と、を有しており、
   前記第１の層のアモルファス箔体と、前記第２の層のアモルファス箔体と、の重なり合う部分に接合部を有し、
   前記１組のアモルファス箔体の集合は、結晶化した前記接合部同士が重なり合わない位置で結線され、前記１組のアモルファス箔体の集合は、非結晶化部分が重なり合う位置で結線部により結線されていることを特徴とするアモルファス変圧器。
2. 請求項１に記載のアモルファス変圧器であって、
   前記第１の層のアモルファス箔体のうち、一のアモルファス箔体と、前記一のアモルファス箔体と隣り合う他のアモルファス箔体とが、間隙を介して配置されていることを特徴とするアモルファス変圧器。
3. 請求項２に記載のアモルファス変圧器であって、
   前記間隙は、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とするアモルファス変圧器。
4. 請求項１に記載のアモルファス変圧器であって、
   前記第１の層のアモルファス箔体と、前記第２の層のアモルファス箔体と、は前記接合部を介して物理的に接続された関係を有することを特徴とするアモルファス変圧器。
5. 請求項４に記載のアモルファス変圧器であって、
   前記１組のアモルファス箔体の集合には、２種類の幅のアモルファス箔体で構成されており、
   前記接合部は、前記１組のアモルファス箔体の集合が有するアモルファス箔帯の数より１小さい数であることを特徴とするアモルファス変圧器。
6. 請求項１に記載のアモルファス変圧器であって、
   前記接合部は、前記アモルファス箔体の短辺方向に形成されていることを特徴とするアモルファス変圧器。
7. 請求項１に記載のアモルファス変圧器であって、
   前記１組のアモルファス箔体の集合の磁気回路の流れに垂直な断面に形成される前記接合部の接合断面の幅が１ｍｍ以下で接合していることを特徴とするアモルファス変圧器。
8. 請求項１に記載のアモルファス変圧器であって、
   前記接合部は、前記アモルファス箔体の長手方向に形成されていることを特徴とするアモルファス変圧器。
9. アモルファス箔体が積層された鉄心において、
   前記鉄心は、１組のアモルファス箔体の集合が積層されており、
   前記１組のアモルファス箔体の集合は、２以上のアモルファス箔体が並べられた第１の層と、第２の層と、を有しており、
   前記第１の層のアモルファス箔体と、前記第２の層のアモルファス箔体と、の重なり合う部分に接合部を有し、
   前記１組のアモルファス箔体の集合は、結晶化した前記接合部同士が重なり合わない位置で結線され、前記１組のアモルファス箔体の集合は、非結晶化部分が重なり合う位置で結線部により結線されていることを特徴とするアモルファス鉄心。
10. 請求項９に記載のアモルファス鉄心であって、
    前記第１の層のアモルファス箔体のうち、一のアモルファス箔体と、前記一のアモルファス箔体と隣り合う他のアモルファス箔体とが、間隙を介して配置されていることを特徴とするアモルファス鉄心。
11. 請求項１０に記載のアモルファス鉄心であって、
    前記間隙は、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とするアモルファス鉄心。
12. 請求項９に記載のアモルファス鉄心であって、
    前記第１の層のアモルファス箔体と、前記第２の層のアモルファス箔体と、は前記接合部を介して物理的に接続された関係を有することを特徴とするアモルファス鉄心。
13. 請求項１２に記載のアモルファス鉄心であって、
    前記１組のアモルファス箔体の集合には、２種類の幅のアモルファス箔体で構成されており、
    前記接合部は、前記１組のアモルファス箔体の集合が有するアモルファス箔帯の数より１小さい数であることを特徴とするアモルファス鉄心。

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