JPH04302114A - アモルファス鉄心製造方法及びその装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変圧器の鉄心製造方法
とその装置に係り、特にアモルファスの磁性シート素材
を使用した鉄心の製造方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器の鉄心に使用されるアモルファス
磁性素材は厚さが０．０２２〜０．０２５ｍｍと非常に
薄く、かつ、硬度が高く材質的なバラツキもある。例え
ば、従来技術は、図７に示すように、アモルファスシー
ト素材４を所定の長さと直径にロール巻きした材料を、
グラインダー５１を用いて切断し、所定のラップ量を設
けてずらし作業を行なった後、矩形成形を行なっている
。図８は従来のカットラップ形のアモルファス鉄心５５
の正面図（ａ）、とラップ部ｓの拡大図（ｂ）を示す。

【０００３】また、米国特許４４１３４０６号公報にア
モルファス変圧器のコアの低温金属のボンディングによ
る製造方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７、図８に示す従来
技術のアモルファス鉄心５５は、同一のロール状シート
素材４から成形するため、素材ロットごとに磁気特性ほ
か品質のバラツキが大きい。またグラインダ５１による
切断面が粗のため、焼鈍後、切断部から破断しやすく、
製品納入後に前記破断片が事故原因となることがあり、
オーバラップ形のため合わせ目の厚さは他の部分より約
１．５倍厚く楕円状となり丸巻が困難で、丸巻後、矩形
成形のための作業工数が必要となり、かつ、矩形焼鈍後
、コイルと鉄心の再組立の機械化を図る場合、丸巻付で
は必ず発生する合わせ目の位置ズレが問題であった。 図９は、シート素材のロールフィードによる押し送り装
置によってシート素材に撓みが生じ送り不可となった状
態を示している。また、図１０に示すようにシート素材
４をグリッパ５４によって引張る方式では、グリッパ５
４がカッタ５１と干渉して送り不可となることがある。

【０００５】図１１に示すように、多数枚重ね巻きした
シート素材４を供給することも可能であるが、重ね巻き
したシート素材４を同一寸法ずつ送ると、１ブロックで
外巻分は１周で２πｔ（ｔ１×Ｎ枚数分）長いため、ア
ンコイラ部で撓みが生じ吸収が困難となるし、また、複
数のシート素材４の切れ目は同一でないため、その処理
も面倒で巻きに要する工数も大で問題であった。

【０００６】米国特許については、 （１）鉄粉等を加え加熱して接着するため高額の設備費
が必要となる。

【０００７】（２）接着したまま丸巻するため、外周側
薄板と内周側になる薄板とでは長さが異なり、丸巻時、
薄板同志がズレないためスキマが生じ占積率が悪くなり
、ひいては磁気特性が低下するなどの種々の問題点があ
った。本発明は、上記の問題点を解決し、製造履歴の異
なるシート素材を混合して使用することが可能なアモル
ファス鉄心変圧器の製造方法とその装置を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する手
段は特許請求の範囲に記載されている。すなわち、ａ個
のリールを少なくとも１段設け、それぞれのリールから
繰り出したアモルファスシート素材を加圧密着してａ枚
のシート材とし、前記シート材を１束に併合してａ枚の
シートブロックを形成し、厚さを計測し、この計測値を
フィードバックしてシートブロックを切断装置へ連続的
に送り出す繰り出し工程と、前記ａ枚のシートブロック
を所定の切断長に切断する工程と、前記切断シートブロ
ックを計量し、少なくとも１束をラップしろを設けて順
次矩形状に成形する工程と、３８０℃以下の低温条件で
概ね２時間徐冷する磁場中焼鈍を行なう焼鈍工程とを有
するアモルファス鉄心製造方法、及び、アモルファスシ
ート素材をロール巻きしたａ個のリール、このリールを
直列に整列し前記シート素材を密着積層してシート材を
形成するするガイドローラ、前記積層シート材をａ枚積
層したシートブロックの張力を調整する手段、板厚測定
装置、及び、前記板厚測定値をフィードバックして前記
シートブロックを連続的に次工程の装置へ送り出す手段
を備えるアンコイラ装置と、前記シートブロックを所定
の切断長に切断する切断装置と、前記定寸切断されたａ
枚のシートブロックを位置決めし、矩形に成形しながら
順次芯金に巻き付ける矩形成形装置と、前記矩形成形さ
れた鉄心を磁場中焼鈍する焼鈍装置と、前記の各装置内
及び装置間の調整制御を行う制御装置とからなるアモル
ファス製造装置によって達成される。

【０００９】

【作用】上記の構成により、アンコイラからの繰り出し
工程では、薄い長尺のアモルファス素材の送りが容易に
なり、切断工程では、カッタ切断により材料の滑りも良
く鉄心の占積率、磁気特性とも優れ、矩形成形工程では
、矩形巻付方式によりラップ部ｓの精度が高く、従来の
２工程を１工程に短縮して効率を高めることができ、仕
様の異なる矩形鉄心製造にもフレキシブルに対応でき、
アモルファス鉄心の組立精度の向上が図られアモルファ
ス鉄心変圧器の磁気特性が向上し、アモルファスシート
素材のバラツキの影響が緩和され鉄心製造工程が極めて
安定する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例と共に説明する。鉄心
の磁気特性のバラツキを少なくするために、多数枚のア
モルファスシート素材を積層して使用することが好まし
く、その枚数については５〜２０枚が適当で、少ないと
加工効率も悪く効果も小であるが、あまり多くすると切
断が困難となり、また、アンコイラ装置の設備費も大と
なる。また、ロール巻きの時に特性を調査しておき、比
較的低質の材料を内側に、比較的良質の材料を外側に使
用することにより鉄心の製品特性が向上する。

【００１１】図１は、本発明のアモルファス鉄心製造装
置の一実施例を示すシステム説明図であって、全体のシ
ステム構成は、アンコイラ部１と、切断装置２と、矩形
成形装置３、焼鈍装置２５及びコンピュータ等を用いた
制御部３５から構成されている。またアモルファス鉄心
の製造方法の一実施例の手順は図６に示されている。

【００１２】アンコイラ装置１は、５連ずつ２段に設け
たリール４ａにセットされたロール状アモルファスシー
ト素材４（以下シート素材と記す）をリール４ａからそ
れぞれ繰出し、５枚重ねのシート材５（以下複数枚のシ
ート素材をシート材と記す）とし、上下の２組をさらに
合一して１０枚重ねのシート材７を形成する。上下２段
のシート材５の合一部にたるみ量を設ける検出レバー６
を配設すると共に、積層部分の占積率を向上させるため
に適切な張力を与えるようしている。すなわちシート材
７に最適の張力を付与するため、アンコイラ装置１の動
作をコントロールする機構を備えている。アンコイラ装
置１の詳細を図２に示す。上段５連、下段５連のシート
材５は、制御レバー２１によりたるみを吸収され、調整
レバー２２によりリール４ａからの繰り出し抵抗が調整
される。また、たるみ検出レバー６は、シート材７に張
力を常に付与しておき、アモルファス素材４を互いに隙
間なく密着させ、こうして、５枚重ねのシート材５は１
０枚重ねのシート材７に形成されて切断装置２へ送給さ
れる。

【００１３】次に、切断装置２へ１０枚重ねのシート材
７を送る機構は、薄いシート材７を従来技術のように押
し出し送りのみでは困難であり（図９参照）かつ、引張
り送り単独ではカッタ５１と干渉する（図１０参照）。 このため、図３に示すようにまず押し出し送り装置９の
押し出しグリッパ９ｂでシート材７を把持して送り、そ
の後、頭出ししたシート材７を引張りグリッパ１２ｂが
把持し長い距離の送りは引張り送り装置１２が受け持つ
ように構成している。図中、９ａ押し出しグリッパ９ｂ
を作動するシリンダ、１２ａは引張りグリッパの送りね
じである。

【００１４】また、図１に示すように、制御部３５によ
り、板厚測定装置８がシート材７の厚さを計測し、前記
計測値をフィードバックして切断装置へ信号を送り、シ
ート材を連続的に送り出して切断長を規制する。本実施
例では、切断動作を２回行ない２０枚を１ブロックとし
て計量する。計量は１ブロックの重量を累計し鉄心１台
分の重量に達するまでこの動作を繰り返す。計量された
１ブロックは、矩形成形装置３へ搬送され一定量の鉄心
が製作されるようになっている。カッタ１０によって切
断されたシート材７は計量器１１上に載置され１０枚重
ねのシート材７は、２０枚の定寸切断ブロック材１８と
して次工程の矩形成形装置３に送られる。

【００１５】前記ブロック材１８は矩形成形装置３に移
送され、制御部３５からの指令により、仕様に従ってブ
ロック材１８ごとにラップ位置とラップしろを決定した
後、図４に示す手順（ａ）〜（ｃ）に従って矩形芯金２
０により最終的に矩形状に成形される。すなわち、（ａ
）矩形芯金２０を使用し、ブロック材１８は矩形芯金２
０上の所定の位置に搬送され位置決めされる。 （ｂ）位置決め後、所定位置に位置ずれのないように押
さえ金具１３により固定し加圧ローラ１４ａ、１４ｂを
用いてオーバーラップ下側のブロック材１８の端部１８
ａから先に矩形芯金２０に倣って巻き付け、次いで（ｃ
）加圧ローラ１４ｂを用いて矩形芯金２０に倣って巻回
する。 （ｄ）巻き付け後に、加圧ローラ１４ａ、１４ｂでブロ
ック材１８を押えたままラップ部ｓにテープ貼付ヘッド
１６を介してテープ１５を接着しておく。 （ｅ）これにより、ブロック材１８はブロックごとに固
定される。 以下、次次にブロック材１８を上側に同様に巻き付けラ
ップ部ｓを設けて矩形成形作業を行なう。これにより、
ラップ部がズレることなく矩形状にブロック材１８を巻
き付けることが可能となる。ラップ部ｓは、巻回時にズ
レをなくしたとしても、多数層の巻き付けによりシート
素材４の板厚のバラツキ、占積率のバラツキなどの誤差
によって巻回時の基準位置にバラツキが生ずる。この対
策としては、次層に巻き付けるブロック材１８の板厚を
測定し、さらに占積率を加味して切断長を決定し矩形成
形することができる。

【００１６】図５（ａ）は本実施例によるアモルファス
成形鉄心３０の正面図を示し、ｓはラップ部、３１はコ
イル、図５（ｂ）は、ラップ部ｓの拡大図を示し、ｓ１
〜ｓ４はラップしろである。本実施例では、１ブロック
のアモルファス磁性材素片の枚数は２０枚とし、図示の
ように、最内側の第１ブロックから順次ラップ部ｓがラ
ップしろｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，…を有するように各
ブロックを積層する。すなわちヨーク部の対称中心線Ｘ
−Ｘ線から所定寸法ａだけずらせた位置に第１のラップ
しろｓ１を設けて互いに端部を重ね合わせる。次に前記
Ｘ−Ｘ線に関して第１のラップしろｓ１と反対側に、所
定寸法ａだけずらせて第２のラップしろｓ２を有する第
２ブロックを形成する。第３ブロックは第１ブロック１
と同じ側に所定寸法ａだけずらせて第３のラップしろｓ
３を設ける。第３のラップしろｓ３は、第１のラップし
ろｓ１より大きくとり、その増分をｂとすると第３のラ
ップしろｓ３はｓ３＝ｓ１＋ｂとする。第４のブロック
４は、第３のブロック３と反対側の位置でＸ−Ｘ線から
所定寸法ａだけずらせて第４のラップしろｓ４を設けｓ
４＝ｓ２＋ｂとする。上記の通り、矩形芯金２０に１ブ
ロック毎に巻き付け成形することにより、成形の１工程
化が図られ高精度な鉄心の製作が可能となった。

【００１７】矩形状に成形された成形鉄心３０は、焼鈍
工程では焼鈍装置２５によって磁場中焼鈍を実施するよ
うに構成されており、３８０℃以下の低温で概ね２時間
焼鈍することによって、磁気特性及び材料の機械的特性
の安定化が図られる。焼鈍装置２５は、図１に示すよう
に複数個の鉄心３０を同時に焼鈍できるように構成され
る。鉄心３０には少なくとも１ターンのコイルが巻かれ
、焼鈍中、または焼鈍後の徐冷中に直流通電による励磁
が行われる。

【００１８】本実施例は、多連のアンコイラ装置１は、
一定量のアモルファスのシート素材を供給するため、ア
ンコイラ装置１の出口部分においてシート材５に適切な
たるみ量を設けるように駆動源を有しており、多数枚重
ねた部分に検出レバー６を設けて張力を付与し、多数枚
のシート素材４が隙間なく密着するようにしている。ま
た、前述したように押し出し送りと引張り送りの双方を
組み合わせ、薄いシート材の円滑な送りを可能としてい
る。ロール巻き重なり部分はカッタによる剪断により切
断面にシャープでかえりがないため滑りがよく、成形時
の外周側長さと内周側長さの差を容易に吸収することが
可能である。また、グラインダーによる切断に比べて、
より材料の割れが少なく製品事故が減少する。アモルフ
ァスシート素材の板厚のバラツキは、製品としての鉄心
の寸法精度及び磁気特性に大きな影響を与えるが、板厚
を一定として切断長を決定すると、巻き付けた場合、外
周に行くにしたがいバラツキが累積し周長に大きな差を
生じる。これを最小にするため板厚を高精度に測定し切
断長にフィードバックする。

【００１９】上記の通り、本実施例によれば、アンコイ
ラからの繰り出し工程では、薄い長尺のアモルファス素
材の送りが容易になり、切断工程では、カッタ切断によ
り材料の滑りも良く鉄心の占積率、磁気特性とも優れ、
矩形成形工程では、矩形巻付方式によりラップ部ｓの精
度が高く、従来の２工程を１工程に短縮して効率を高め
ることができ、仕様の異なる矩形鉄心製造にもフレキシ
ブルに対応できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の実施により、アモルファス鉄心
の組立精度の向上が図られアモルファス鉄心変圧器の磁
気特性が向上し、アモルファスシート素材のバラツキの
影響が緩和され鉄心製造工程が極めて安定すると共に、
アモルファスシート素材の接着を必要としないから、工
程が簡素化され設備費用が著しく低減するなどの顕著な
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアモルファス鉄心製造装置の一実施例
を示すシステム説明図である。

【図２】本発明に係るアンコイラ装置の詳細を示す図で
ある。

【図３】本発明に係る切断装置の素材送り出し機構の説
明図である。

【図４】本発明のアモルファス鉄心の成形手順を示す図
である。

【図５】本発明に係る一実施例のアモルファス鉄心の正
面図（ａ）とラップ部の拡大図である。

【図６】アモルファス鉄心の製造方法の一実施例の手順
を示すフロー図である。

【図７】従来のアモルファス鉄心の成形手順を示す図で
ある。

【図８】従来技術のオーバラップ鉄心（ａ）とラップ部
の拡大正面図（ｂ）である。

【図９】従来技術の素材の押し出し送りを示す説明図で
ある。

【図１０】従来技術の素材の引張り送りを示す説明図で
ある。

【図１１】従来技術の複数枚の素材を重畳する方式の説
明図である。

【符号の説明】

１　　　　アンコイラ装置 ２　　　　切断装置 ３　　　　矩形成形装置 ４　　　　アモルファス材 ５　　　　５枚重ねの素材 ６　　　　たるみ検出レバー ７　　　　１０枚重ねの素材 ８　　　　板厚測定器 ９　　　　押し出し送り装置 ９ａ　　シリンダ ９ｂ　　押し出しグリッパ １０　　　　カッタ １１　　　　計量器 １２　　　　引張り送り装置 １２ａ　　送りねじ １２ｂ　　引張りグリッパ １３　　　　押え金具 １４　　　　加圧ローラ １５　　　　テープ １６　　　　テープ貼付ヘッド １７　　　　矩形芯金に巻き付けられた鉄心１８　　　
　２０枚定寸切断素材 １９　　　　成形中の素材 ２０　　　　矩形芯金 ２１　　　　制御レバー ２２　　　　調整レバー ３０　　　　成形鉄心 ５０　　　　丸鉄心 ５１　　　　グラインダー切断刃 ５２　　　　成形機 ５３　　　　送り装置 ５４　　　　グリッパ ５５　　　　成形鉄心

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ個のリールを設け、それぞれのリールか
   ら繰り出したアモルファスシート素材を加圧密着してａ
   枚のシート材とし、さらに前記シート材を１束に併合し
   てａ枚のシートブロックを形成し、厚さを計測し、この
   計測値をフィードバックしてシートブロックを切断装置
   へ連続的に送り出す繰り出し工程と、前記ａ枚のシート
   ブロックを所定の切断長に切断する工程と、前記切断シ
   ートブロックを計量し、少なくとも１束をラップしろを
   設けて順次矩形状に成形する工程と、３８０℃以下の低
   温条件で磁場中焼鈍を行なう焼鈍工程を有することを特
   徴とするアモルファス鉄心製造方法。
2. 【請求項２】アモルファスシート素材をロール巻きした
   ａ個のリール、このリールを直列に整列し前記シート素
   材を密着積層してシート材を形成するするガイドローラ
   、前記積層シート材をａ枚積層したシートブロックの張
   力を調整する手段、板厚測定装置、及び、前記板厚測定
   装置による測定値をフィードバックして前記シートブロ
   ックを連続的に次工程の装置へ送り出す手段を備えるア
   ンコイラ装置と、前記シートブロックを所定の切断長に
   切断する切断装置と、前記定寸切断したａ枚のシートブ
   ロックを位置決めし、矩形状に成形しながら順次芯金に
   巻き付ける矩形成形装置と、前記矩形成形された鉄心を
   磁場中焼鈍する焼鈍装置と、前記の各装置内及び装置間
   の調整制御を行う制御装置からなることを特徴とするア
   モルファス製造装置。
3. 【請求項３】前記シート材の張力を調整する手段は、ロ
   ール状シート材からの繰出し抵抗を調整する制御レバー
   及び調整レバーと、前記ガイドローラの後段に設けたた
   るみ検出レバーと、を備えることを特徴とする請求項２
   記載のアモルファス製造装置。
4. 【請求項４】前記シートブロックを送り出す手段は、複
   数枚の密着した素材を所定長さ押し出す送り装置と、前
   記押出し送り装置の直後に設けた引張り送り装置と、を
   備えることを特徴とする請求項２記載のアモルファス製
   造装置。
5. 【請求項５】前記矩形成形装置は、矩形状芯金と、前記
   切断シートブロックの中心近傍を押圧する押え金具と、
   前記シートブロックを前記矩形芯金に沿って摺動する１
   対の加圧ローラと、ラップ部の位置とラップしろを設定
   する位置決め手段と、を備えることを特徴とする請求項
   ２記載のアモルファス製造装置。