JPH03194909A

JPH03194909A - 非晶質金属薄膜を用いた鉄心とその製造方法及びこれを用いた変圧器とリアクトル

Info

Publication number: JPH03194909A
Application number: JP33453089A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Takeno; 竹野　政継
Original assignee: Senko Denki Co Ltd
Current assignee: Senko Denki Co Ltd
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1991-08-26
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH0727825B2

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］本発明は、非晶質金属（アモルファス）薄膜を用いた鉄
心とその製造方法、及びこれを用いた変圧器（トランス
）とりアクドルに関する。

［従来の技術］変圧器やりアクドルなどには鉄心が用いられている。

一例として、変圧器について説明すると、変圧器は磁気
的に結合された巻線間の電磁誘導作用を利用して、交流
電圧あるいは電流を一定の比に変性し、結果として電力
の変性を行うものである。

現在の電力系統では、交流発電機により発生された電力
は、発電所に設置された電力変圧器により昇圧され、高
圧送電線を経て都市の近郊の１次変電所に送られ、ここ
で降圧されて車中に送られ、２次変電所に配置された配
電変圧器により需要電圧まで下げられる。このような電
力の変性に変圧器は多用されている。

また最近は、高周波用変圧器として小形の変圧器の開発
が進んでいる。

前記した従来技術の変圧器の例を、図面を用いて説明す
る。

第７図は、発電所や変電所などで一般的に用いられる変
圧器の原理モデル図を示したものである。

鉄心に一次巻線と二次巻線を配し一次巻線側の入力端子
から電源を入れると、二次巻線側の出力端子から目的と
する電圧・電流を得ることができる。

このような従来の変圧器の鉄心は、ケイ素鋼板を積層し
たもの、ないしは巻き上げ、第８図に示すようなスリッ
ト切断溝Ｓを入れたものを用いていた。

また、別の公知技術として高周波用変圧器に用いられる
脚鉄心を説明する。第８図に示すように脚鉄心１１は数
十ミクロンの厚さの非晶質金属（アモルファス）薄膜の
巻装体であり、薄膜の間に樹脂が充填されている。そし
てこの脚鉄心１１をインバータ用変圧器に用いる場合、
偏磁短絡などを防ぐため、数ミリメートルの幅のスリッ
ト切断溝Ｓを設けていた。

さらに別の公知技術として、電気回路のインダクタンス
素子として静止器の機能を有するリアクトルの鉄心にお
いても、瞬間の電圧付加の場合のバッハ機能を付与する
ため、その鉄心には第８図に示すような数ミリメートル
の幅のスリット切断溝Ｓを設けていた。

前記した変圧器やりアクドルなどに用いる従来技術の前
記鉄心は、第９図に示すように、薄膜を巻き上げ（Ａ工
程）、巻き上げ形状を保ちヒズミを除くために焼き鈍し
くＢ工程）、一体層形状を保つために樹脂（接着剤）を
真空充填しくＣ工程）、前記接着剤を乾燥しくＤ工程）
、スリットカットしくＥ工程）、カット部分を研磨する
（Ｆ工程）という一連の作業工程を必要としていた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、第８図に示すような非晶質金属（アモル
ファス）薄膜の巻装体に数ミリメートルの幅のスリット
切断溝Ｓを設けること（第９図のＣ工程）は、非晶質金
属薄膜のヴイッカース硬度が約９００（普通のケイ素鋼
板はヴイッカース硬度約２１０）と高く、硬いので切断
が困難であるという課題がある。このためにダイヤモン
ドカッターなど高価な切断器具を用いても切断が困難で
あることに変わりなく、切断コストは高いものであった
。

また、前記従来技術においては、焼き鈍し工程（Ｂ工程
）、スリットカット工程（Ｅ工程）、カット部分を研磨
する工程（Ｆ工程）という一連の作業工程を必要として
いたので、非晶質金属薄膜が最初に持っていた鉄損効率
が低下してしまい、本来の特性を生かせないという課題
があった。とくにスリットカットによる物理的歪みを完
全に戻すことができないからである。

さらに、薄膜を巻き上げ（Ａ工程）と、樹脂を充填しく
Ｃ工程）との間で巻上げ体が崩れやすく、取扱いが面倒
であるという課題もあった。

本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、非晶質
金属薄膜を巻き上げ、偏平化し、かつ樹脂を充填した偏
平化巻装体とした鉄心であるとともに、前記鉄心はスリ
ット切断跡がないものとすることにより、鉄損効率が高
く、そのほかの品質特性の高い鉄心を実現し、かつ、製
造工程を合理化して製造コストを低くした鉄心及びその
製造方法を提供することを第１の目的とする。

本発明の第２の目的は、前記した品質特性が優れ、かつ
製造コストを低くした鉄心を用いて変圧器、およびリア
クトルを提供することである。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するため、本発明は下記の構成からなる
。

［（１）非晶質金属薄膜を用いた鉄心であって、前記非
晶質金属薄膜は巻き上げられ、偏平化され、かつ樹脂が
充填された偏平化巻装体であるとともに、前記偏平化巻
装体はスリット切断跡がないことを特徴とする非晶質金
属薄膜を用いた鉄心。

■　非晶質金属薄膜を用いた鉄心の製造方法であって、
まず、非晶質金属薄膜を巻き上げ、次いで該巻き上げ体
をプレスにより偏平化し偏平化巻装体となし、しかる後
、前記偏平化巻装体に樹脂を充填することを特徴とする
非晶質金属薄膜を用いた鉄心の製造方法。

（３）脚鉄心と、該脚鉄心の上下に存在する継鉄心と、
前記脚鉄心の回りのコイルを少なくとも含む変圧器であ
って、前記変圧器の少なくとも一部の鉄心は、非晶質金
属からなる薄膜を巻き上げ、偏平化され、かつ樹脂が充
填された偏平化巻装体であるとともに、前記偏平化巻装
体はスリット切断跡がない鉄心であることを特徴とする
非晶質金属薄膜を用いた変圧器。

（４）脚鉄心と上下に存在する継鉄心との間隔を０．０
１〜１ｍｍ設けた請求項３記載の非晶質金属薄膜を用い
た変圧器。

（５）脚鉄心と上下に存在する継鉄心との間に、耐熱性
シートまたはフィルムを存在させた請求項３記載の非晶
質金属薄膜を用いた変圧器。

（６）脚鉄心と、該脚鉄心の上下に存在する継鉄心と、
前記脚鉄心の回りのコイルを少なくとも含むリアクトル
であって、前記リアクトルの少なくとも一部の鉄心は、
非晶質金属からなる薄膜を巻き上げ、偏平化され、かつ
樹脂が充填された偏平化巻装体であり、前記偏平化巻装
体はスリット切断跡がない鉄心であるとともに、脚鉄心
と上下に存在する継鉄心との間隔を０．５〜１０ｍｍ設
けたことを特徴とする非晶質金属薄膜を用いたりアクド
ル。

■　脚鉄心と上下に存在する継鉄心との間に、耐熱性シ
ートまたはフィルムを存在させた請求項６記載の非晶質
金属薄膜を用いたりアクドル。」し作用］前記した本発明の請求項１の発明の構成によれば、非晶
質金属薄膜を巻き上げ、偏平化し、かつ樹脂を充填した
偏平化巻装体とした鉄心であるとともに、前記鉄心はス
リット切断跡がないものとしたので、鉄損効率が高く、
品質特性の高い鉄心にすることができる。この理由は、
鉄心にスリットカットを入れれば、必ず歪みが発生し、
非晶質金属薄膜が本来保有している鉄損効率を発揮させ
ることかできないのに対し、本発明においては、スリッ
トカットを不要としているからである。

次に、前記した本発明の請求項２の発明の構成によれば
、従来の６エ程の製造工程を、４工程に簡略化したばか
りでなく、硬度の高い非晶質金属薄膜の巻き上げ体のス
リットカット工程を無くしたので、製造コストを低くす
ることができる。さらに巻上げ体を偏平化してから樹脂
を充填するので、巻上げ体が崩れたすせず、樹脂充填作
業を容易化できる。なお接着剤の乾燥工程は、常温また
は加熱効果を採用することができ、接着剤が接着する機
能を発揮する工程を広くいうものである。

次に、前記した本発明の請求項３の発明の構成によれば
、前記した品質特性が優れた鉄心を用いるので、変圧器
自体の鉄損効率などの品質が優れ、かつ、小形化できる
という作用を発揮する。また製造コストも低くできる。

次に、前記した本発明の請求項４の発明の構成によれば
、前記した変圧器において、脚鉄心と上下に存在する継
鉄心との間隔を０．０１〜１ｍｍ設けたので、インバー
タ用は偏磁短絡を防止することができる。

次に、前記した本発明の請求項５の発明の構成によれば
、前記した変圧器において、脚鉄心と上下に存在する継
鉄心との間に、芳香族ポリアミド、ポリイミド等の耐熱
性シートまたはフィルムを存在させたので、脚鉄心と上
下に存在する継鉄心との間隔を正確に定めることができ
る。

次に、前記した本発明の請求項６の発明の構成によれば
、リアクトルの少なくとも一部の鉄心は、非晶質金属か
らなる薄膜を巻き上げ、偏平化され、かつ樹脂が充填さ
れた偏平化巻装体であり、前記偏平化巻装体はスリット
切断跡がない鉄心であるとともに、脚鉄心と上下に存在
する継鉄心との間隔を０．５〜１０ｍｍ設けたことによ
り、前記した品質特性が優れた鉄心を用いるので、リア
クトル自体の鉄損効率などの品質が優れ、かつ、小形化
できるという作用を発揮する。また製造コストも低くで
きる。

次に、前記した本発明の請求項７の発明の構成によれば
、前記リアクトルにおいて、脚鉄心と上下に存在する継
鉄心との間に、芳香族ポリアミド、ポリイミド等の耐熱
性シートまたはフィルムを存在させたので、脚鉄心と上
下に存在する継鉄心との間隔を正確に定めることができ
る。

［実施例］以下、図面を用いることにより、本発明の一実施例をさ
らに具体的に説明する。なお、本発明は下記の一実施例
に限定されるものではない。

第１図は、本発明の鉄心およびこれを製造する方法を示
す。すなわち、第１図（ａ）は非晶質金属薄膜を巻き上
げた巻上げ体１の芯部に１つの塑性変形可能物体１０を
入れ、プレスにより偏平化して偏平化巻装体２としたも
のである。第１図（ｂ）はこの偏平化巻装体２の平面断
面図である。

第１図（Ｃ）は前記偏平化巻装体２の正面図である。こ
の鉄心は、主に単相用鉄心に向いているものである。

第１図（ｄ）〜（ｆ）は、本発明の鉄心を製造する別の
方法を示す。すなわち、第１図（ｄ）は非晶質金属薄膜
を巻き上げた巻上げ体１の芯部に２つの塑性変形可能物
体１０．１０を入れ、プレスにより偏平化して偏平化巻
装体（鉄心）２としたものである。第１図（ｅ）はこの
偏平化巻装体２の平面断面図である。第１図（ｆ）は前
記偏平化巻装体２の正面図である。この鉄心は、主に三
相用鉄心に向いているものである。

第１図において、巻上げ体１の非晶質金属薄膜は、−船
釣にアモルファス高透磁率材料といわれているものであ
れば、その種類は問わない。例えばＦｅｙｇＢ＋：＋Ｓ
Ｊの組成のもので、薄膜の厚さが、約２５μｍのものな
どが好ましい。より具体的には、このようなものとして
、日本非晶金属株式会社製“ＭＥＴＧＬＡＳ２６０５Ｓ
−２”　（商品名）があ゛る。ほかの例として、「電気
・電子材料ハンドブック」、第８７４〜８７６頁（１９
８７年１１月１５日、朝食書店発行）に記載されている
ものなどを用いることができる。

また巻上げ体１の巻上げ幅は、例えば２５ｍｍ。

あるいは５Ｑｍｍとすることができる。巻き上げ回数は
、たとえば厚さ約２５μｍの薄膜を用いた場合は、４０
０回巻き、積層厚さが約１０ｍｍ程度のものとすること
ができる。

また偏平化巻装体２の大きさは、−例として長さ２００
ｍｍ、高さ５０　ｍ　ｍ　％奥行き５Ｑｍｍのものとす
ることができる。

なお第１図においては、巻き上げ断面をほぼ円形に巻い
てから偏平化したが、本発明の鉄心は最初から偏平状に
巻き上げたものを用いてもよいことは云うまでもない。

次に第２図について説明する。第２図は本発明の鉄心の
製造方法を示すものである。まず、非晶質金属薄膜を巻
き上げ（Ａ工程）、次いで該巻き上げ体をプレスにより
偏平化し偏平化巻装体となしくＰ工程）、次いで、前記
偏平化巻装体に樹脂（接着剤）を真空充填法などで充填
しくＣ工程）、しかる後、前記接着剤を乾燥する工程（
Ｄ工程）からなる。むろんこれ以外の工程を含むことを
除外するものではない。

これにより、従来の６エ程（第９図）の製造工程を、４
工程（第２図）に簡略化できたばかりでなく、硬度の高
い非晶質金属薄膜の巻き上げ体のスリットカット工程を
無くしたので、製造コストを低くすることができた。さ
らに巻上げ体を偏平化してから樹脂を充填するので、巻
上げ体が崩れたすせず、樹脂充填作業を容易化できる。

前記第２図の樹脂充填工程（Ｃ工程）においては、−例
として、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂フェノールノ
ボラック系樹脂などを用いて、真空法などにより薄膜間
に樹脂を充填し、常温または加熱硬化させることを含む
。また、加熱乾燥の場合は、たとえば温度：１７０℃、
時間＝２時間程度を採用することができる。

第３図は、本発明の鉄心を用いた単相の変圧器、または
りアクドルを示す一実施例であり、第４図はその組み立
て図である。

まず第４図の組み立て図から説明すると、脚鉄心３ａ、
３ｂの２本をほぼ平行に並べ、その一方の端を継鉄心４
ａと４０で挟み込むように組み立て、他方の端を継鉄心
４ｂと４ｄで挟み込むように組み立てる。

次に第３図に戻って説明すると、前記第４図のように組
み立てたものが第３図であり、第３図（ａ）は平面図、
第３図（ｂ）は正面図、第３図（Ｃ）は側面図である。

そして第３図において、３ａ、３ｂは脚鉄心、４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄは継鉄心、５はコイル（巻線体）、６は
ステンレスなどの非磁性体からなるボルドーナツト、Ｇ
は一定の間隔であり、リアクトルの場合は０．　５〜１
０ｍｍの間隔が好ましく、変圧器の場合は、０゜０１〜
１ｍｍの間隔を設けることが好ましい。前記間隔Ｇには
、芳香族ポリアミド、ポリイミド等の耐熱性シートまた
はフィルムを存在させるのが好ましい。例えば米国デュ
ポン社の商品名“ノーメックス”ペーパーやフィルムな
どを用いることにより、間隔を正確に設定できる。また
継鉄心の厚さは、脚鉄心の高さＷの１／２程度が好まし
い。

次に第５図、第６図は、本発明の鉄心を用いた三相用変
圧器またはりアクドルの組み立て図である。第６図は第
４図に相当するもので、脚鉄心を３本用いたところが第
４図と異なる。また、第５図（ａ）は平面図、第５図（
ｂ）は正面図、第５図（Ｃ）は側面図である。脚鉄心を
３本用いた以外は第３図と同様であるので、詳細説明を
省略する。

前記した本発明の一実施例によれば、日本非晶金属株式
会社製“ＭＥＴＧＬＡＳ２６０５Ｓ−２”（商品名）（
アモルファス合金）の厚さ２５μｍ１幅２５ｍｍのもの
の本来保有する鉄損カタログ値は、ＩＫＨｚ、１．Ｏｗ
ｂ　（ウェーバ−）／耐で、５．３ｗ／ｋｇであるのに
対して、前記本発明の実施例の鉄心の鉄損値は、６．２
ｗ／ｋｇであった。

一方、従来技術のスリット切断をいれた鉄心の鉄損値は
、８．５　ｗ　／　ｋｇであった。

以上の実施例から、本発明の鉄心の鉄損効率が優れてい
ることが確認できた。

従って、アモルファス合金の磁気的特性、すなわち高透
磁率、低損失、及び電気比抵抗が大きく、厚さが薄いこ
とと相俟って、渦電流損失が小さいため、高い周波数に
も優れた磁気的特性を有する鉄心を実現することができ
、また、この鉄心を用いることにより、優れた特性を有
する変圧器、及びリアクトルを実現することができた。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明の鉄心は、非晶質金属薄膜を
巻き上げ、偏平化し、かつ樹脂を充填した偏平化巻装体
とした鉄心であるとともに、前記鉄心はスリット切断跡
がないものとしたので、鉄損効率が高く、品質特性の高
い鉄心にすることができるという特別の効果を達成でき
る。この理由は、鉄心にスリットカットを入れれば、必
ず歪みが発生し、非晶質金属薄膜が本来保有している鉄
損効率が大きく低下してしまうのに対し、本発明におい
ては、スリットカットを不要としているからである。

次に、本発明の鉄心の製造方法は、従来の６エ程の製造
工程を４工程に簡略化したばかりでなく、硬度の高い非
晶質金属薄膜の巻き上げ体のスリットカット工程を無く
したので、製造コストを低くすることができるという特
別の効果を達成することができる。さらに巻上げ体を偏
平化してから樹脂を充填するので、巻上げ体が崩れたす
せず、樹脂充填作業を容易化できるという効果もある。

次に、本発明の変圧器は、前記した品質特性が優れた鉄
心を用いるので、変圧器自体の鉄損効率などの品質が優
れ、かつ、小形化できるという効果を達成することがで
きる。また製造コストも低くできる。

次に、前記した本発明のりアクドルは、前記した品質特
性が優れた鉄心を用いるので、リアクトル自体の鉄損効
率などの品質が優れ、かつ、小形化できるという効果を
達成できる。また製造コストも低くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の鉄心およびその製造方法を
示し、第２図は本発明の一実施例の鉄心の製造工程を示
し、第３図は本発明の鉄心を用いた単相の変圧器、また
はりアクドルを示す一実施例であり、第４図はその組み
立て図であり、第５図は本発明の鉄心を用いた三相の変
圧器、またはリアクトルを示す一実施例であり、第６図
はその組み立て図であり、第７図は従来技術の変圧器の
原理モデル図を示し、第８図は従来技術の鉄心を示し、
第９図は従来技術の製造工程を示す図である。１：非晶質金属薄膜の巻上げ体２：偏平化巻装体（鉄心）３ａ、３ｂ：脚鉄心４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：継鉄心５：コイル（巻線体）６；非磁性体ボルドーナツトＧニ一定の間隔Ｓニスリット１　非晶質金属薄膜の巻上げ体２　偏平化巻装体（鉄心）１０、塑性変形可能物体［本発明の製造工程］［従来技術の製造工程］第１図第９図３ａ、３ｂ−脚鉄心４ａ、　　４ｂ、　　４ｃ、　４ｄ　　継鉄心第３図Ｃ＜ａ）（ｂ）（Ｃ）第５図第４図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非晶質金属薄膜を用いた鉄心であって、前記非晶
質金属薄膜は巻き上げられ、偏平化され、かつ樹脂が充
填された偏平化巻装体であるとともに、前記偏平化巻装
体はスリット切断跡がないことを特徴とする非晶質金属
薄膜を用いた鉄心。
（２）非晶質金属薄膜を用いた鉄心の製造方法であって
、まず、非晶質金属薄膜を巻き上げ、次いで該巻き上げ
体をプレスにより偏平化し偏平化巻装体となし、しかる
後、前記偏平化巻装体に樹脂を充填することを特徴とす
る非晶質金属薄膜を用いた鉄心の製造方法。
（３）脚鉄心と、該脚鉄心の上下に存在する継鉄心と、
前記脚鉄心の回りのコイルを少なくとも含む変圧器であ
って、前記変圧器の少なくとも一部の鉄心は、非晶質金
属からなる薄膜を巻き上げ、偏平化され、かつ樹脂が充
填された偏平化巻装体であるとともに、前記偏平化巻装
体はスリット切断跡がない鉄心であることを特徴とする
非晶質金属薄膜を用いた変圧器。
（４）脚鉄心と上下に存在する継鉄心との間隔を０．０
１〜１ｍｍの範囲設けた請求項３記載の非晶質金属薄膜
を用いた変圧器。
（５）脚鉄心と上下に存在する継鉄心との間に、耐熱性
シートまたはフィルムを存在させた請求項３記載の非晶
質金属薄膜を用いた変圧器。
（６）脚鉄心と、該脚鉄心の上下に存在する継鉄心と、
前記脚鉄心の回りのコイルを少なくとも含むリアクトル
であって、前記リアクトルの少なくとも一部の鉄心は、
非晶質金属からなる薄膜を巻き上げ、偏平化され、かつ
樹脂が充填された偏平化巻装体であり、前記偏平化巻装
体はスリット切断跡がない鉄心であるとともに、脚鉄心
と上下に存在する継鉄心との間隔を０．５〜１０ｍｍの
範囲設けたことを特徴とする非晶質金属薄膜を用いたリ
アクトル。
（７）脚鉄心と上下に存在する継鉄心との間に、耐熱性
シートまたはフィルムを存在させた請求項６記載の非晶
質金属薄膜を用いたリアクトル。