JPH053123B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアモルフアス磁性材料（以下、非晶質
磁性薄帯）を用いた変圧器鉄心の製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

近年、変圧器等の静止形電気機器に使用する鉄
心は、従来のけい素鋼帯で構成したものに代え
て、優れた低損失特性を備えたアモルフアス磁性
材料（以下、非晶質磁性薄帯という）が開発さ
れ、変圧器たリアクトル等静止形電気機器用の巻
鉄心や積鉄心の鉄心材料としてその実用化が現在
進められている。この非晶質磁性薄帯は鉄損と励
磁電流が非常に小さく、特に、鉄損は現用の最高
級のけい素鋼帯を用いた場合に比べ1/2〜1/3と低
減でき、これを例えば、電力用変圧器の鉄心に用
いた場合、優れたエネルギー効果が期待できる。
しかし、非晶質磁性薄帯は超急冷、超高速にて製
造する関係上、この製造上の制限を受けて、現状
ではその板厚が約20〜30μmと極端に薄く、かつ、
剛性が小さい。その上、硬くて脆弱な性質を備え
ている。従つて、このような非晶質磁性薄帯を用
いて積層鉄心を製造する場合、前記磁性薄帯自体
が極薄であるため、切断、積層作業等が非常に困
難であつた。このため、現在非晶質磁性薄帯を鉄
心材料として使用する場合は、大部分が配電用小
形変圧器の巻鉄心に採用するための開発が鋭意進
められている。

しかし、最近、あらかじめ非晶質磁性薄帯を複
数枚積層し、これを加熱接着した鉄心材料（板
厚・約0.13mm、以下単に磁性帯という）が、積層
鉄心用として市販されている。この磁性帯はその
製造工程中において既に焼鈍処理が行われている
ので、鉄心材料としての使用に際しては、熱処理
を行う必要がないので至便である。この磁性帯
は、例えば、米国・アライド・シグナル社から販
売されている“パワーコア”（商品名）が一般に
よく知られており、積層鉄心に使用するための研
究開発が進められている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前記磁性帯を所定の長さ寸法に切断
した単板を積重ねて積層鉄心を構成した場合、次
のような問題点があつた。

(1) 磁性帯は、複数枚の非晶質磁性薄帯を加熱接
着により形成したにもかかわらず、その板厚は
けい素鋼帯に比べ約1/2と薄く、しかも、表面
はその製法上粗く（凹凸がある）なつているの
で、占積率が非常に悪く、所定枚数の磁性帯を
単に積層しただけでは、例えば、第３図の鉄心
脚１１において実線で示すように、設計上定め
た所定の積厚ｔに対し、２点鎖線で示す部分だ
け積厚が増加し、積層時点での積厚はt′になつ
てしまい鉄心脚１１をt′−ｔ分の積厚寸法だけ
圧縮する必要が生じる。しかし、磁性帯はけい
素鋼帯に比べ応力又は歪みに対して非常に敏感
であり、前記けい素鋼帯と同様の締付手段で積
層鉄心を製造すると、磁性帯が持つ優れた鉄心
特性を損なうおそれがあつた。

即ち、積層鉄心の締付面圧と鉄損との関係は
第８図に示す実験例の線図で明らかなように、
締付面圧が０の場合、鉄損Ｘは約0.3Wである。
これを同図に示す倍数Ｙに置き換えると、鉄損
は約1.0倍である。ここで、前記のように締付
面圧が０の積層鉄心を構成した場合、磁性帯の
特長をほぼ100％満足させることができる鉄損
の小さい変圧器を理論的に得られることが考え
られる。しかし、このような積層鉄心を製造し
ようとした場合、磁性帯の単板を積層して鉄心
脚を形成したとしても、この鉄心脚自体には締
付力が全く加えられていないので、継鉄用の磁
性帯を挿入して積層鉄心を組立ようとしても、
前記鉄心脚が継鉄用の磁性帯を挿入する都度、
その前後、あるいは左右方向にずれてしまい、
継鉄の組立が全く行えず、即ち、鉄心脚として
実用に供することが全くできず、積層鉄心の構
成が不能となる。このため、前記鉄心脚を使用
できるようにするには、鉄心脚自体をある程度
の圧力で締付けて鉄心としての剛性を高める必
要があつた。

一方、前記鉄心脚にある剛性をもたせるため
に、鉄心脚を例えば、テーピング等を行なつて締
付けた場合、剛性を高めることはできるものの、
鉄心脚を必要以上の締付力で締付けると、即ち、
外力を加えると、磁性帯はこの外力に敏感に反応
し、前記過大な締付けにより、無負荷損、無負荷
電流が増加して鉄心特性を悪化させるとともに、
テーピング作業に手間と時間がかかり、生産性を
向上させることが困難であつた。

(2) 又、焼鈍を行なつた非晶質磁性薄帯は、磁性
帯自体が脆くなる性質があるため、積層鉄心の
組立後コイルを挿入する際、コイルが鉄心脚の
角部等に衝接したりすると、鉄心脚の一部が簡
単に欠落、剥落して積層鉄心として使用できな
くなつたり、あるいは、積層鉄心として使用で
きる範囲での剥離等が生じたとしても、剥離し
た磁性帯の破片が変圧器の運転中に油中に浮遊
し、これが、万一コイル内に侵入すると、短絡
事故を誘発するおそれがあつた。

このように、非晶質磁性薄帯を複数枚加熱接着
して設けた磁性帯の単板を所定枚数積層して積層
鉄心を製造する場合、前記積層鉄心自体の剛性強
化と脆性対策を充分に施さない限り、この種鉄心
を省エネルギー形の変圧器に使用することができ
なくなる問題があつた。

本発明は前記の問題点に鑑み、鉄心占積率が良
好で、しかも、剛性及び脆性対策を充分に施し、
非晶質磁性薄帯の特長を効果的に引出すようにし
た変圧器鉄心の製造方法を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本発明は、非晶質磁性薄帯を複数枚加熱接着し
て設けた磁性帯を所定の長さで長方形又は台形状
に切断し、この切断した多数枚の単板を、所要枚
数積層して積層鉄心の鉄心脚を形成し、この鉄心
脚を、その両面に高密度に圧縮成形したプレスボ
ード等の絶縁物からなる当板を介して所定の締付
面圧で締着して剛性を強化し、このあと鉄心脚に
継鉄を各層毎に接合部が異なるように挿入配置し
て積層鉄心を構成し、この積層鉄心に、更に、Ｌ
字形又はコ字形に折曲した絶縁物の覆板を被覆さ
せ、コイル組立時において磁性帯の欠落、剥落を
確実に防止し、非晶質磁性薄帯の特長を充分に引
出してこの種変圧器鉄心の生産性を向上させるよ
うにしたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第８図に
より説明する。本発明は三相変圧器用の積層鉄心
に実施した例で説明する。

はじめに、第２図ないし第６図において、１０
は本発明の方法により製造した積層鉄心示し、こ
の積層鉄心１０は、焼鈍処理を行つた非晶質磁性
薄帯を複数枚加熱接着してフープ状に巻回した磁
性帯を、巻戻しながら、順次所定の長さ寸法で長
方形又は台形状に切断した多数の単板を積層して
構成した鉄心脚１１及び継鉄１２からなる。そし
て、前記鉄心脚１１は、切断した必要枚数の単板
を継鉄との組込みができるよう第３図で示すよう
に積層して構成する。この場合、前記鉄心脚１１
は単板を単に積層しただけであるが、その積厚
t′は第３図に２点鎖線で示す積厚分だけ設計上定
めた積厚ｔより厚くなつている。このため、前記
鉄心脚１１は第４図で示すように、その積層後、
両側面に継鉄の挿入を妨げない範囲内で、幅方向
の角部をテーパー状に切削した絶縁性の当板１３
を当接し、つづいて、しやこ万力あるいはプレス
等の締付装置１４により前記当板１３を介して鉄
心脚１１を挾持し、この状態で締付位置１４を操
作して鉄心脚１１を所定の面圧で締付ける。この
場合、第８図に示すように、締付面圧を単純に増
せば鉄損Ｘも単純増加の傾向を示しており、本発
明においては、鉄心脚１１に対する締付面圧が、
第８図のように１〜３Kg／cm²の範囲であれば非晶
質磁性薄帯の特性を損わない、即ち、実用に供す
ることができる範囲の鉄損値を得られることが試
験の結果判明した。このため、本発明は鉄心脚１
１を前記締付面圧（１〜３Kg／cm²）の範囲内で締
付けを行い、この面圧を維持する上から、第４図
のように、鉄心脚１１を当板１３を介して締付装
置１４で締付保持している間に、加熱硬化性の接
着剤を塗布したガラスバインドテープ等の締付バ
ンド１５を、当板１３から鉄心脚１１にまたがつ
て巻回締着し、第５図で示すように、所定の締付
面圧で締付けられた鉄心脚１１を構成する。この
ようにして鉄心脚１１を構成すれば、過度の締付
力により締付けを抑制し、締付力過剰による鉄心
脚１１の特性低下を未然に防ぐことができる。

次に、前述のようにして設けた鉄心脚１１を用
いて積層鉄心１０を製造する場合について説明す
ると、前記鉄心脚１１を第６図に示すように、横
倒しの状態で３本平行に並べ、これら鉄心脚１１
の下方端において、継鉄用の単板を各鉄心脚１
１，１１，１１間にまたがつて各層毎に順次挿入
積層し、第６図に示すように、鉄心脚１１に下部
継鉄１２を備えた平面形状がＥ形の積層鉄心１０
ａを形成する。前記下部継鉄１２を各鉄心脚１１
にまたがつて挿入積層したあと、同じく第６図で
示すように、前記継鉄１２及び、この継鉄１２が
鉄心脚１１と交差する鉄心角部ａとに、プレスボ
ート等の絶縁板をＬ字形となるように成形加工し
た覆板１６，１６ａ，１６ｂを、前記継鉄１２の
周面が直接外部に露出しないようにそれぞれ第６
図の矢印方向から挾持させて被覆し、これら覆板
１６，１６ａ，１６ｂを介して下部クランプ１７
を鉄心脚１１と同様の締付面圧で下部継鉄１２に
締着してＥ形の積層鉄心１０ａを形成する。この
あと、前記Ｅ形の積層鉄心１０ａを第７図に示す
ように起立させる。この際、かく鉄心脚１１は当
板１３により剛性強化がはかられ、しかも、下部
継鉄１２は覆板１６を介して挾着した下部クラン
プ１７にて機械的強度の強化がはかられているの
で、前記Ｅ形積層鉄心を起立させても、充分にそ
の自立状態を維持することができる。Ｅ形積層鉄
心１０ａの起立後、各鉄心脚１１には上部継鉄１
２ａ（第２図参照）が挿入される部分を除き、絶
縁性の覆板１６ｃ，１６ｃを当板１３の方向から
挾持させて、これら覆板１６ｃ，１６ｃ同士を接
着剤等にて止着することにより、鉄心脚１１の鉄
心部分が外部に露出しないように被覆される。こ
のあと、鉄心脚１１の上端部を、その部位を破損
しない程度にテープ等を用いて先細状に少し搾め
てから、コイル１８を各鉄心脚１１に嵌合する。
このコイル１８の嵌合に際しては、前述のよう
に、鉄心脚１１の上端部を除きＥ形積層鉄心１０
ａの鉄心部分のすべてが覆板１６……にて被覆さ
れているので、コイル１８が鉄心部分と衝接して
これを破損させるようなことはない。仮に、コイ
ル１８が鉄心脚１１と衝突し、その一部が欠落し
たとしても、その欠落片は覆板１６ｃに阻止され
て外部に逃出すことはない。

各鉄心脚１１にコイル１８を嵌合させたあと、
Ｅ形積層鉄心１０ａの下部継鉄１２と同様に、継
鉄用の単板を、前記鉄心脚１１上端の先細状態を
解いてから順次挿入積層して第２図で示すよう
に、上部継鉄１２ａを形成する。上部継鉄１２ａ
の形成後は、下部継鉄１２の場合と同じく、継鉄
１２ａの長さ方向の上側には、第２図のように覆
板１６を、側端部には覆板１６ｄを、更に、継鉄
１２ａの長さ方向を下側からは覆板１６ｂ（図示
せず）をそれぞれ挾持させ、この状態で上部クラ
ンプ１９を鉄心脚１１の締付面圧と同様の面圧で
締着する。この上部クランプ１９の締着により、
積層鉄心及び同コイル１８の組立作業を終了する
ものである。

なお、本発明は、覆板１６……の一部をクラン
プ１７，１９を利用して積層鉄心１０に固定する
例について説明したが、これに限定せず、接着剤
あるいは、熱硬化性のガラスバインドテープ等を
用いて積層鉄心１０に脱落しないように固定する
ようにしてもよい。

又、第９図は本発明の他の実施例を示すもの
で、鉄心脚１１を所定の締付面圧で締付ける際、
鉄心脚１１の積層面と当板１３との間に、耐油及
び耐熱性に優れたニトリルゴム等の弾性部材２０
を介在させ、鉄心脚１１に対する締付面圧を前記
弾性部材２０の弾性力を利用して長年月にわたり
一定に保持させるようにしても本発明は成立す
る。

〔発明の効果〕 本発明は、積層鉄心を製造するために使用す
る非晶質磁性薄帯は、あらかじめ焼鈍処理を行
い、かつこれを所要枚数積層して加熱接着した
鉄心材料を積層鉄心の材料として使用している
ので、即ち、非晶質磁性薄帯はその１枚当りの
板厚がけい素鋼帯のそれに比べて1/10以下と極
端に薄く、かつ、剛性に乏しいものである。し
かし、本発明は焼鈍済の非晶質磁性薄帯をあら
かじめ所要枚数積層して前記けい素鋼帯の板厚
に近い厚さに加熱接着したものを鉄心材料とし
て使用しているため、積層鉄心の形成に際して
は、鉄心脚を積層したり、この鉄心脚に継鉄の
単板を挿入積層する場合、前記鉄心材料の板厚
がけい素鋼帯に近似しているため、非晶質磁性
薄帯からなる積層鉄心を迅速・容易に製造する
ことが可能となる。しかも、鉄心材料の板厚が
厚くなつているので、積層鉄心の鉄心材料とし
ての使用に際しては、フープ状に巻回している
状態からの切断が容易に行えるとともに、既
に、焼鈍処理が完了しているので、積層鉄心を
構成した段階での焼鈍処理が全く不要となるた
め、この種積層鉄心の生産性を著しく向上させ
ることができる。

又、本発明においては、鉄心脚を積層したあ
と、その鉄心脚の両端面に絶縁性の当板を当接
し、しかも、この鉄心脚を、鉄心特性を損なわ
ない一定の締付面圧により常に所定の積厚寸法
でもつて製造する方法が採用されているので、
前記当板の存在により鉄心脚の剛性強化がはか
れ、これにより、継鉄の組立（挿入積層）作業
が、前記鉄心脚に何等悪影響を与えることなく
円滑・良好に行うことができる。その上、鉄心
脚はその積層後、一定の締付面圧で保持されて
いるので、継鉄の積層によつて締付面圧が変更
することもないため、非晶質磁性薄帯の特徴を
十分に活用した鉄心特性に優れた積層鉄心を製
造することができる。

更に、本発明においては、積層鉄心の組立途
中において、積層鉄心の鉄心部分における露出
部分を、すべてＬ字形及びコ字形に形成した絶
縁性の覆板にて完全に覆う方法が採用されてい
るので、前記覆板にて積層鉄心を被覆した後、
前記積層鉄心に外力が加えられたとき、該覆板
内の積層鉄心の一部が欠落しても、その破片は
すべて覆板内に閉じこめられて外部に漏出する
ことがないので、前記積層鉄心の破片が外部に
露出することにより、これが、絶縁油中に浮遊
してコイルの層間に侵入した場合に層間短絡事
故等を誘発するという事態を確実に回避するこ
とができる。

又、本発明では、積層鉄心が覆板にて被覆さ
れているので、積層鉄心にクランプ部材を止着
したり、外力が加えられたとしても、前記覆板
の存在によつて、これが、緩衝的な役目を果た
すことになるため、積層鉄心の鉄心特性を損な
うことはなく、非晶質磁性薄帯の特徴を十分に
活用した積層鉄心の製造が可能となる結果、前
記覆板を積層鉄心に被覆することと相まつて、
この種の積層鉄心を鉄心特性に優れ、しかも、
製造工程の簡略化をはかつて円滑・良好に、か
つ、経済的に製造することができる利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造した積層鉄心
を用いた変圧器の斜視図、第２図は本発明の方法
により製造した積層鉄心の斜視図、第３図ないし
第５図は鉄心脚の製造工程を説明するための斜視
図、第６図は積層鉄心の概略を示す分解斜視図、
第７図は同じく積層鉄心にコイル組立を行う場合
を説明するための分解斜視図、第８図は積層鉄心
の締付面圧と鉄損との関係を示す線図、第９図は
本発明の他の実施例を示す要部断面図である。 １０……積層鉄心、１１……鉄心脚、１２……
継鉄、１３……当板、１５……締付バンド、１６
ａ〜１６ｄ……覆板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 焼鈍処理を行つた非晶質磁性薄帯を複数枚加
   熱接着して所要厚さの磁性体を構成する工程と、
   前記磁性帯を所定の長さ切断して鉄心脚および継
   鉄用の単板を多数枚形成する工程と、前記鉄心脚
   の単板を所要枚数積層して鉄心脚を形成する工程
   と、この鉄心脚の両側面に、継鉄の挿入を妨げな
   い範囲で絶縁性の当板を当接し、かつ、該当板を
   介して鉄心脚を非晶質磁性薄帯の鉄心特性を損な
   わない１〜３Kg／cm²の締付面圧の範囲で締付けを
   行う工程と、前記所要の締付面圧の範囲で締付け
   を行う工程と、前記所要の締付面圧で締付けた鉄
   心脚に絶縁性の締付バンドを巻回締着して前記鉄
   心脚を所要の締付面圧で保持させる工程と、前記
   鉄心脚に継鉄を形成するための単板を挿入積層し
   て鉄心脚及び継鉄からなる積層鉄心を構成する工
   程と、前記積層鉄心の鉄心脚及び継鉄における角
   部や平坦部をそれぞれＬ字形およびコ字形に折曲
   した絶縁性の覆板にて積層鉄心の鉄心部分が外部
   に露出しないように被覆させる工程と、更に、前
   記積層鉄心の継鉄を前記覆板を介して鉄心脚と同
   じ締付面圧でクランプ部材にて締着する工程とを
   備えたことを特徴とする変圧器鉄心の製造方法。