JPH012309A - 変圧器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、非晶７１磁性合金薄帯を用いた１ターンｈツ
ト形の巻鉄心を備えた変圧器の製造方法に関する。

［従来の技術１ 最近、鉄唱が少なく磁気特性が優れた非晶質磁性合金の
開発が准み、従来のけい素鋼帯に代えて非晶質磁合金を
鉄心材料として用いた電気機器が実用化されようとしで
いる。非晶質磁性合金番ユ非゛常に薄いストリップ（辞
書）の形で１？供されるため、非晶質磁性合金により鉄
心を形成する場合には、巻鉄心の形をとるのが有利であ
る。非晶質磁性合金１９帯を用いた巻鉄心としては種々
の形式のものが配索−されているが、巻鉄心に’Ｕ　ｌ
’２を嵌装する作業の容易性の点で、鉄心１ターン当り
１箇所゛だ（ノリノ断箇所をす２（〕て該切切Ｊｉ　ｖ
Ｉ爪で巻鉄心を開さ＋’Ｊうようにした１ターンカット
形の巻鉄心が注目されている。

非晶質磁性合金は超だミ冷法により製造されるため、忠
冷時に生じた歪により磁気特性が極端に低下しており、
ゲＪ造された非晶質磁性合金をそのままｉ人心に使用し
ても本来の優れた磁気１２１竹を（ｒＪることかできな
い。そのため、非晶質磁性合金により鉄心を構成する場
合には、鉄心絹〜′Ｌ俊に歪取りのための焼鈍を行なっ
て歪を陥入し、非晶質１６竹合金木来の磁気特性の回復
を図る必要がある。

Ｊ１品質り社竹合金の焼鈍ｄシ度１よ、ぞの←ｆ類によ
っても＋Ｊ″？、なるが、現在変圧器用鉄心材１１とし
て最も適切とされている米［ｌアライド社製Ｈ［ｒＧＬ
Ａｓ　２６０！１３２（商品名）では、３９０〜４１０
℃程度が適当であるとされ、焼鈍の際の適正温度範囲は
比較的狭い。

このように、非晶ｒｉ　ｔａ性合金の適正な焼鈍温度条
件の範囲Ｇ、１狭く、良りｆな磁気材料を１７るために
は、温度および該湿度の保持時間を所定の範囲に設定づ
ることが必要であり、焼鈍温度が低すぎても、あるいは
高すぎてら、非晶７１磁性合金の磁気特性の回復率（内
部歪が除かれる割合）が小さくなる。焼鈍の際の許容温
度範囲は適正焼鈍（８度を中心にしてその上丁±５℃以
内が良いとされ、湿度範囲が±１０°Ｃ以上になると磁
気４ｊｉ　ＦＩが悪化する。また焼鈍温度の保持時間が
長くなり過ぎると、非晶質磁性合金薄帯の磁気特性が悪
化する。

従って非晶質磁性合金薄帯本来の優れたＵ４１気１）性
を発揮させるためには、歪取り焼鈍の際の温ＩＱを±５
°Ｃ以内の範囲に保つ必要がある。

非晶質磁性合金薄帯からなる巻鉄心の歪取り焼鈍を行う
方法としては、外部加熱方式と高周波励磁加熱方式とが
知られている。

外部加熱方式では、第９図に示したように非晶質磁性合
金薄帯を巻回してなる巻鉄心１００に焼鈍用励磁コイル
１０１を巻装し、この巻鉄心を電熱ヒータ１０２を熱源
とする焼鈍炉１０３の内部に収容する。そして図示しな
い直流電源より励磁コイル１０１に直流電流を通電して
巻鉄心に磁界を印υ１１するとともに、電熱ヒータ１０
２の発熱により焼鈍炉内部を所定の焼鈍温度まで１冒さ
せ、ぴｉ人心を加熱することにより焼鈍を行なう。

、した畠周波励Ｋｉ加熱方式では、第１０図に示したＪ
、うに、焼鈍前に巻鉄心１０１．１０１に電気ｌｊｌ器
Σ線１０５を巻装し、史に励磁用谷線１０６を巻回する
。そして励磁用巻線１０６に高周波１３京１１０からト
ランス１１１を介して高周波電流を通°市して巻鉄心を
励磁し、この「、〜巻鉄心に牛ずろ＋ｒｘ失で巻鉄心自
身を発熱胃渇させて焼鈍を行う。

この方法にＪ、れば、電気＠器巻線の巻回作業や電気（
電器の中Ｑ（７）組立作業の大部分を焼鈍の前工程どし
て行なうことができるため、焼鈍により非晶゛ｌ″ｔ…
性合金簿帯ｌメ脆弱化した（口の巻鉄心の取扱いを（千
カ少なくして非晶質磁性合金薄帯に外力がガ１１わる機
会を少なくすることができる。

しかしながら、非晶質磁性合金薄帯からなる１ターンカ
ツＬ形の５　ｔｚ心にｎ　ＩＬＩ波加熱加熱方式用した
場合には、以下にポリ理由で鉄心の各部を均一にｌｉｔ
熱することが困難である。すく寥わら、電気機器巻線１
０５の窓部内に巻鉄心１００．１００を挿入した後、該
巻鉄心の両端を突き含ｌ！で接合した場合、接合部にギ
ャップが生じるのを避ｔＪられず、この部分で磁束の乱
れが生じて渦流日が光１する。また鉄心の接合部にギセ
ップがあると、該＼゛！・ツブの部分で実質の鉄心面積
が減るため、接合部の磁束密度が高くなって１０失が増
加し、接合部の温度が他の部分より高くなる。特に高周
波励磁加熱方式では、高周波［１００（１１１１１励１
社により鉄心自身に発生する損失を利用して短時間に胃
濡させるため、外部加熱方式［６０１１ｚｌでは全く無
視できるに１失が局部的に温度を１冒させる原因となる
。

このように高周波励磁加熱方式により焼鈍を行う場合に
（よ、鉄心各部での発生旧失吊が大きく責なると、鉄心
全体を均一に加熱することが困梵である。そのため高１
８波励罎加熱によつ焼鈍を１ｊう場合にｔよ、第１１図
及び第１２図に見ら机るように、さ鉄心１００の接合部
に非晶′ｒＩｍ性合金薄帯からなるスペーサ１０７を挿
入し、該スペー沓すにより１＆合部の実質鉄心断面積を
増加させて磁束の流れをスムーズにし、鉄心の局部的温
度上昇を防止していた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来高周波励磁加熱方式により焼鈍をｆｊう場合には、
第１１°図に示したように、非晶質磁性合金薄帯を１タ
一ン巻回する亀にスペーサ−１０７を挿入して、隣合う
非晶質磁性合金λ９帯相Ｕ間にそれぞれスベーりを介在
させていたたため、接合部で鉄心の積厚が倍に増加して
巻鉄心が人形化するという問題があった。

またスペーサを薄帯１枚毎に挿入するため、スペーサの
挿入作業に多くの手間を要し、ｇＩＡ’、Ｓ　工数が多
くなるという問題もあった。

史に１ターンカツト形の巻鉄心では、非晶質磁性合金薄
帯に作用する血圧が鉄心の周方向に沿って不均一である
と、鉄心の層間に不均一な間隙ｑが生じる。高周波励磁
加熱方式による場合に、鉄心の接合部に不均一な間隙が
存在すると磁束の渡りが不均一となり、その部分で局部
的に温度が上′ｊ′１する。従って高周波励磁加熱方式
により焼鈍を行う場合には、巻鉄心を巻回する際に血圧
を均一にして、接合部に不均一な間隙が生じないように
する必要がある。しかしながら非晶質磁性合金薄帯はそ
の厚さが極めて薄く、剛性が１！Ｊられないため、巻鉄
心全体に亘って血圧を均一にすることは困難である。そ
のため高周波加熱方式で焼鈍を１ｊつだ場合には、非晶
質…性合金簿帯本来の低損失特性を回復させて磁気特性
が優れた巻ｉ人心を４りることが難しいという問題があ
った。

本発明の目的は、非晶質１ＩｔＩ竹合金λつ帯が木来有
する優れた磁気特性を活かした巻鉄心を備えＩζ変圧器
を能率よく製造することができる変圧器のツＪ造方法を
提供することにある。

［問題点を解決しようとする手段１ 本発明の製造方法は、非晶質磁性合金薄帯を所定ターン
数巻回して円形の巻回体を形成する工程と、該巻回体を
１カ所で積層方向に一括して切断する工程と、切断した
巻回体を複数の鉄心ブロックに分割して各鉄心ブロック
を構成する薄帯を１枚ずつまたは複数枚ずつ１手方向に
ずらして各鉄心ブロックの長手方向の両端のｆａ層面を
傾□斜させる工程と、複数の鉄心ブロックのそれぞれの
両端を接合して順次重ね合せて接合部を一つの継鉄部に
位置さけた矩形状巻鉄心を形成する工程と、該巻鉄心を
焼鈍炉内に搬入して磁場焼鈍する工程と、該巻鉄心を接
合部の所で開いて該巻鉄心に巻線を嵌装し、次いで接合
部を再形成する工程と、巻鉄心の接合部が存在する継鉄
部め鉄心ブロック相ｎ間の空隙に磁性材料からなるスペ
ーサを挿入する工程とを行うものである。

［発明の作用］ 上記のように巻鉄心の焼鈍を外部加熱方式で行なう場合
には、焼鈍の際に巻鉄心の接合部での損失が問題になら
ないため、非晶質磁性合金薄帯を１タ一ン巻口する毎に
磁性材料からなるスペーサを挿入したり、あるいは非晶
ｙ’ｔｖＡ性合金薄帯に作用する血圧を均一にするため
の手段を講じたりする必要がない。従ってさ鉄心の焼鈍
を筒中に行うことができ、高周波励磁焼鈍方法に比べて
工数の削減を図ることができまた高周波数において接合
部での損失を問題にならない稈１’ｆに減少させるため
には、非晶質磁性合金薄帯の１ターン出にスぺ＋９を挿
入する必要はなく、上記のように鉄心ブロック相互間に
スペーサ″を挿入するだけで十分である。このようにス
ペーサを鉄心ブロック相り間のみに挿入するようにすれ
ば、巻鉄心が人形化するのを防ぐことができる上に、巻
鉄心を構成する部材を少なくりることができ、コス１−
の低減を図ることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第８図は本発明の実施例を工程−〇に示し
たものである。木実１１！ＡＰＡでは、先ず第１図に示
すように、非晶質磁性合金薄帯１を断面が円形の巻芯２
の外周に巻回する。非晶″？′１磁情合３簿帯１を所定
ターン数巻回して第１番［１の鉄心ブロック３ａを形成
したところで該鉄心ブロック３ａの外面にｔａ性材料か
らなるスペー奢す４を配置し、再びｉ人心ブ［１ツク３
ａの外周に第２番目の鉄心ブロック３ｂ（ｒ’５回する
。以下同様に所定ターン数毎にスペーサ“４を挿入しな
がら非晶ｖ１磁付合金薄帯１を巻回して、鉄心ブロック
３ｃ、・・・（鉄心ブ［１ツクの数は任意）を順次形成
したところで１１品ＹＨｎ竹合金薄帯１を切断する。そ
し−Ｕ　／ｉｌ外周の鉄心ブロック３ｄの巻終り端部を
接着剤または接着テープにより固定し、巻芯２に巻かれ
た非晶質磁１ノ［合金ｉ’ｔ？　−：＋＞　１の円形巻
回体３の巻きほぐれを防止する。

第２図は上記のようにして巻芯２の外周に形成された円
形巻回体３を示しでいる。尚この円形巻回体を形成する
に当っては、１枚の：１１晶Ｙ１磁性合♂薄帯を巻芯２
に巻回してもよく、またｌｒｉ数枚の非晶７１磁性合金
薄帯を重ねて形成した重合体を一括しｃ巻芯２に巻回し
てもよい。

スペーサ４の厚さは、非晶質磁性合金薄帯１のＶさより
も厚くするかまたは同等に設定し、該スベー９の幅は非
晶７１磁竹合金簿帯１の幅と略同じに設定してｌｊ３り
。このスペーサ４としては通常けい素鋼帯あるいは非晶
？’ｉｖＡ性合金３９帯を使用する。

次いで巻回体３から巻芯２を１友取り、巻回体３のスペ
ー１）４が挿入されていない側の部分を図示しないクラ
ンプ貝てクランプした１（、巻回体３を径り向に一括切
所する。第２図においてへは切断面を示す。

巻回体３を切断した後、第３図に承りように巻回体３を
展開させて長手方向の両端の積層面を傾斜させ、巻鉄心
を複数の鉄心ブロック３ａ、３ｂ。

・・・に分割する。そして第４図に示すように各鉄心ブ
ロック（第４図には１つの鉄心ブロック３ａを示しであ
る。）を構成する薄帯の１σ置を１枚ずつまたは所定枚
数ずつずらし、長手方向の両端の積層面３　ａｌ、　３
　ａ２を階段状に傾斜ざＵる。この作業は例えば積層体
ブロックの長手方向の一端に傾斜板を配置して、鉄心ブ
ロックを構成する薄帯を該傾斜板に突き当てることによ
り行なう。

次いで巻芯６（第５図参照）の回りに鉄心ブロックを順
次巻込／υで円形に成形づる巻回成形装青く図示けず。

）に第１番目の鉄心ブロック３ａを巻込む。これにより
鉄心ブロック３ａを円形に成形して銭鉄心ブロックの両
端の積層面３　ａｌ、　３　ａ２を突合は接合し、積層
面３　ａｌ、　３　ａ２を接合したどころで該接合部を
覆うにうにスペーサ４を巻込む。

次いｐ５回成形装置に第２番目の鉄心ブ［］ツク３ｂを
巻込み、該鉄心ブロック３ｂの両端を突合せ接合したと
ころでスペーサ４を杏込む。以下同様にして鉄心ブロッ
ク３ｃ、３ｄを巻込み、各鉄心ブロックを巻込／υでそ
れぞれの両端を接合したところでスペーサ−４を巻込む
。この場合鉄心ブロック３ａ、３ｂ、・・・の接合部」
をほぼ同じ位ｉ１″？（この例では巻鉄心の上部継鉄部
に相当する部分）に位「′スさｌるＪ、うにし、第５図
に承りよ・うに鉄心ブ［１ツク相ｑ間に接合部ｊを覆う
スペーりを介在させた円形の５　ＫＸ心５を形成づる。

上記のようにして第５図に承り巻鉄心５を形成した１り
を芯６を外し、第６図に示１Ｊ−ように巻芯６の代りに
矩形状の巻芯７を挿入する。次いで第７図に示すように
４方よりプレス型８を押し当て、該プレス型により巻鉄
心５を押圧することにより該巻鉄心を矩形状に成形する
。次いで巻鉄心９をプレス型８により拘束したまま巻芯
７とともに焼鈍炉内に搬入し、鉄心に図示しない励磁巻
線を巻回した後、該励磁巻線に通電して鉄心に磁界を与
えつつ焼鈍し、１ターンカツト形の矩形状’５ＳＪ心９
を１ｑる。この矩形状巻鉄心９は鉄心ブロック３ａない
し３ｄによりそれぞれ形成されていて、各鉄心ブロック
の接合部は鉄心の１つの継鉄部（本実ｈ１！ｉ例では上
部継鉄部）に配置され、隣合う鉄心ブロック相ｎ間に鉄
心の接合部を磁気的に橋絡するスペーサ４が挿入されて
いる。

第７図はこの巻鉄心９の接合部を拡大して示しＩこもの
で、この例では鉄心ブロック３０〜３ｂの接合面が３ス
テツプの階段状傾斜面となっている。

尚８傾斜面のステップ数は任意ぐある。

尚本実施例では鉄心ブロックの接合面を階段状傾斜面と
したが、本発明はこれに限定されるしのではなく、例え
ば接合面を左右にｎい違いにずらして積層する振分はス
テップ状としてもよい。

矩形状巻鉄心９を焼鈍した後、巻芯７を取外して接合部
ｊを右する１辺を接合部の所で左右に聞き、スペーサ４
を手またはペンチ等の工員で側面より引出して除去する
。スペーサを除去した後には空隙が残るため、開口分離
された矩形状巻鉄心９の上部群鉄部付近はかなりの可撓
性を有している。

次いで矩形状巻鉄心９の接合部ｊを左右に押し開いて別
工程で巻回された変圧器巻線１０の窓部内に挿入し、該
巻線を巻鉄心の脚部となる２辺に位置させる（第８図参
照）。呑Ｓ人心の継鉄部を構成する１辺は接合部の所で
左右に聞かれているため、変圧器巻線ｉｏ、ｉｏの装着
は容易に行なうことができる。

ＷＦｌ！１０．１０の窓部内に巻鉄心９を挿入した後、
開かれていた１辺（上部継鉄部）を■じて接合部ｊを再
形成し、巻鉄心９の上部継鉄部に相当する部分で鉄心ブ
ロック相互間に形成されている各空隙に…竹材料（例え
ば非晶″Ｃ１１４１性合金薄ｊｌ）またはけい素鋼帯）
からなるスペーサ１１を１・９人して第８図に示すよう
イｒ矩形状巻鉄心９を完成する。

上記の実施例では、巻鉄心９を（１４成する鉄心ブ１コ
ック３ａ〜３ｄを一括しＵ５線１０の窓部内に挿入する
ようにしたが、内側に位置する鉄心ブロックから順に１
つずつ巻線の窓部内に１Φ人するようにしてもよい。

スペーサ１１としては、スペーＩｔ　４として製作した
ものをそのまま用いることができる。しかし上部群鉄部
付近での磁束の流れを円滑にするためには、スペーサ１
１として新たなものを用いるのが好ましい。

上記の実施例では５回体を形成する工程でしスペーサ４
を挿入し、焼鈍の工程でもスペーサ゛４を挿入している
が、このようにスベー１７を挿入しておくと、第８図の
工程でスペーサ１１の挿入を容易にすることができる。

しかし本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
巻回体を形成する工程及び焼鈍の工程ではスペーサの挿
入を省略することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、巻鉄心の焼鈍を外部加
熱方式で行なうため、スペーサは９５鉄心の接合部が設
けられた継鉄部の鉄心ブロック相互間のみに挿入１れば
よく、スペーサの仲人作業を筒中にして工数の削減を図
ることができる一Ｆに、ｂ　！Ｘ心の大形化を防ぐこと
ができる。

また巻鉄心の接合部が設番ノられた継鉄部の鉄心ブロッ
ク相互間に磁性材料からなるスペーサを挿入して該継鉄
部の実７１鉄心断面積を増大させたので、接合部での磁
束の流れを円滑にして鉄心の遇気１５　Ｍの低下を防ぐ
ことができる。

更にスペーサを鉄心ブロック相互１１１のみに挿入する
ようにしたため、巻鉄心を構成する部材の削減を図るこ
とができ、コストの低減を図ることができる。従って本
発明ににれば、低１【３失で励磁電流が少ないという非
晶質…竹合金薄帯の特性を活かした巻鉄心を備えた変圧
器を能率よく装）ろすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の実施例を示すしので、第
１図は非晶７１磁性合金簿帯をさ回してさ目体を形成す
る工程を示１正面図、第２図は１！７られｌζ巻回体の
正面図、第３図は５回体を展開して形成された鉄心ブロ
ックを示す正面図、第４図は第３図の鉄心ブロックの１
つの両端面を傾斜させた状態を示す正面図、第５図は得
られた巻鉄心の正面図、第６図は第５図の巻鉄心を矩形
状に成形する工程を示す正面図、第７図は第６図の鉄心
の接合部付近の拡大図、第８図μ本発明の実施例により
得られた変圧器を示す正面図、第９図は外部加熱方式に
よる鉄心焼鈍方法を示す説明図、第１０図は高周波励磁
加熱による焼鈍方法を示す説明図、第１１図は従来の巻
鉄心を示す正面図、第１２図は第１１図の鉄心の接合部
付近の拡大図である。 １・・・非晶質磁性合金薄帯、２・・・巻芯、３ａ〜３
ｄ・・・鉄心ブロック、４・・・スペーサ、９・・・矩
形状巻鉄心、１１・・・スペーサ。 ＠１図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　非晶質磁性合金薄帯を所定ターン数巻回して円形の巻
   回体を形成する工程と、 前記巻回体を１カ所で積層方向に一括して切断する工程
   と、 前記切断した巻回体を複数の鉄心ブロックに分割して各
   鉄心ブロックを構成する薄帯を１枚ずつまたは複数枚ず
   つ長手方向にずらして各鉄心ブロックの長手方向の両端
   の積層面を傾斜させる工程と、 複数の鉄心ブロックのそれぞれの両端を接合して順次重
   ね合せて接合部を一つの継鉄部に位置させた矩形状巻鉄
   心を形成する工程と、 前記巻鉄心を焼鈍炉内に搬入して磁場焼鈍する工程と、 前記巻鉄心を接合部の所で開いて該巻鉄心に巻線を嵌装
   し、次いで接合部を再形成する工程と、前記巻鉄心の接
   合部が存在する継鉄部の鉄心ブロック相互間の空隙に磁
   性材料からなるスペーサを挿入する工程とを行なうこと
   を特徴とする変圧器の製造方法。