JPS58154214A - 電磁誘導装置 - 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】 本発明は、鉄心材料として薄帯状の非晶質磁性合金（以
下、非晶質磁性薄帯という）を用いた変圧器、リアクト
ルなどのような電磁誘導装置に関する。

近年、磁気特性のすぐれた非晶質磁性薄帯を変圧器など
の鉄心に利用する研究か進められているが、非晶質磁性
薄帯を用いて巻鉄心を作成する場合、次のような技術的
間總点がある。

従来の方向性けい素鋼帯を用いた巻鉄心は、歪とりと成
形のため８００℃程度の高温で焼鈍される。

これによって鉄心は安定した形状となり、かつ鉄心自体
の１性が太さいため、そのまま変圧器などに組込んでも
変形することはない。これにひきかえ、非晶質磁性薄帯
を用いた巻鉄心では、高温焼鈍は材料の磁気特性を著し
く損なうため、性能向上のため焼鈍するにしてもその温
度は３００Ｃ位か限度で、焼鈍により鉄心に所定の形状
を付与することはでさない。その上、鉄心材料か厚さ式
十μｍ程度の薄箔であることから自重により変形しやす
いので、鉄心を所定の形状に安定に保持するためには何
らかの拘束構造物か必要で、かつその拘束力が鉄心全体
に均一に加わることが理想である。

本発明は上記問踊点に着目してなされたもので、その目
的は、非晶質磁性薄帯の特性を活用して安定した性能と
良好な占積率をもつ電磁誘導装置を提供するＣとにある
。また、他の目的は非晶質磁性薄帯を用いた巻鉄心を一
工程で容易に所定形状に成形できる実用性の高い電磁誘
導装置を提供することにある。

非晶質磁性薄帯を用いた巻鉄心は、材料が薄箔であるた
め、製作上刃ットコア構造とすることが回帰で、継目無
の環状鉄心、いわゆるノーカットコアとして使用され、
コイルは鉄心脚に装着した二つ割のボビンに円筒状に巻
かれる。このようなノーカットコアでは、占積率を上げ
るため、鉄心の断面形状を経済的に許す限り円形に近付
けるよう異幅の非晶質磁性薄帯を数段に重ね巻きして、
鉄心０斤間の周辺に外接円に沿って段を付けるのか普九
であるか、この場合でも鉄心の段付部とコイルボビンと
の間には必ずある程度のすき間が生じ一′： る。本発明は、このすき間にあらかじめ成形したｈｔ！
Ｉ　ｈリングを妖め込むことにより、余分のスペースを
とらずに非晶質磁性薄帯からなる巻鉄心を少な（とも一
つの直線状脚部を有する所定の形状に拘束保持するもの
である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図〜第８図は本発明の一実施か」図である。

第１図および第２図には巻鉄心１と円筒状コイル２を有
する内鉄形変圧器の本体部分か例示されている。ここに
示した巻鉄心１の素材は、鉄、ニッケル、コバルトを主
成分とし、クロム、けい素。

はう素、炭素、りん等を自む合金を溶融状態から急冷し
て得られる既知の非晶質磁性薄帯である。

第３図および第４図にさらに詳しく示すようにこの巻鉄
心Ｉは、３種類の異幅の非晶質磁性薄帯を鉄心断面か円
形に近い形状となるよう重ね巻きして、鉄心断面の周辺
に半径ｒの外接円に沿った段付部３ａ、　３ｂ、　３ｃ
、　３ｄを鉄心の内周側から外周側にかけて軸対称に形
成したもので、それぞれの段付部３ａ、　３ｂ、　３ｃ
、　３ｄにそれらの全周にわたって妖：′１．．。

め込まれた剛体リング５ａ、　５ｂ、　５ｃ、　５ｄに
よって二つの直線状脚、部４ａ、　４ｂを有する所定の
形状（この例ではほぼ長方形）に拘束保持されている。

鉄心に付ける段数や鉄心形状は図示した特定の例に限定
されるものでなく、段数は経済的に許す限り多い方か良
（、鉄心形状は長方形のほが、長円形あるいはＤ形など
、コイルを巻くために必要な少な（とも−っの直線状脚
部を有するものであれば良い。剛体リング５ａ〜５ｄは
、軟鋼、ステンレス鋼。

銅合金、アルミニウム合金などのような金属材料または
フェノール樹脂などの合成樹脂成形品のような非金属材
料の中から選ばれた剛性の高い材料であらかじめ上記し
た所定の形状に成形されたもので、中実あるいは中空の
いずれでも良く、その断面形状も任意で段付部３ａ〜３
ｄに適合する形状であれば良い。また、連続したリング
に限らず、切目かあっても良い。なお、これら剛体リン
グ５ａ〜５ｄは、後述する理由により取付状態で鉄心断
面の外接円に接するか、または寸法誤差を見込んで第４
図に示すように鉄心断面の外接円よりい（らか突出する
程度（突出寸法をδで示す）に断面寸法を定めておくこ
とが望ましい。

次に、第５図〜第８図を参照して上記した巻鉄心１およ
びコイル２の製造方法を説明する。まず、−用意された
異幅の非晶質磁性薄帯を数段重ねて円。

形の心金に巻き取り、一般に用いられているスチールバ
ンド６で外周を締め付けて、第５図に示す円形の巻鉄心
１を形成する。巻き取られた素材は、心金を取り去った
後もスプリングバックにより円形に保持されている。こ
の円形巻鉄心１を、第６図に示すように成形用心金７と
四方の押し型８ａ。

８ｂ、　８ｃ、　８ｄからなる治具を用いて所定の形状
、すなわち使用状態での最終形状に変形させる。このま
まの状態で、巻鉄心の段付部３ａ〜３ｄに第７図に示す
ようにあらかじめ成形した剛体リング５を嵌め込めば、
比較的剛性の低い巻鉄心１は剛体リング５によって拘束
され、変圧器として組立てた後も安定した形状に保持さ
れる。非晶質磁・性薄帯は機械的歪による磁気特性の変
化が比較的少ない性質を有し、かつ剛体リング５による
拘束力は鉄心全体にほぼ均一に加わるので、性能の良い
巻鉄心か得られる。剛体リング５ａ〜５ｄの脱落防止の
ため必要とあれば、鉄心断面の周囲に適当な間隔をおい
てガラス繊維補強プラスチックなどにょるバント締めを
施し固定する。このようにして成形された巻鉄心１に次
の工程で第８図に示すようにトロイダル巻線を施す。こ
れはノーカットコアの巻線に従来から実用されている方
法で、はぼ円形断面の鉄心脚に二つ割ボビン９を嵌め、
これを着脱自在なリングギヤ１０と駆動ギヤ１１により
回転させて電線Ｉ２を巻き込み、第１．２図１こ示すよ
うな円筒状コイル２を形成する。この場合、第４図に示
したように剛体リング５の断面寸法を適当に選び、取付
状態での剛体リング５の外接円か鉄心断面の外接円より
も外側にあるようにしておくと、巻線時に鉄心脚の角部
が回転するボビン９と擦ね合って損傷し、性能を損なう
ことを防止できる。

本発明を配電用変圧器に適用した場合、異幅の非晶質磁
性薄帯を重ね巻きすることによって鉄心断面の周辺には
幅１０馴程度の段が付き、通常この段付部とコイルボビ
ンとの間に生：する三角状のすき間はデッドスペースと
なっているので、この部分に剛体リング５を配置するこ
とは変圧器の他の性能を何ら損なわずに、スペースを有
効に利用できることになる。

第９図〜第１２図には本発明の他の実施例を示す。

非晶質磁性薄帯は変圧器等の鉄心の低損失化にすぐれた
性能を発揮するが、鉄心温度が上昇すると損失が増加す
る点が一つの問題点とされている。

本実施例はこの点の解決をもはかったもので、前述した
剛体リング５を冷却媒体の導管に兼用したものである。

第９図および第１０図に示すように剛体リング１５ａ。

１５ｂ、　１５ｃ、　ｉ５ｄをそれぞれ中空パイプ状に
形成し、。

上部ヘッダ１３と下部ヘッダ１４に接続して一体の組立
品とする。第１１図はこの一体化された中空パイプ状の
剛体リング１５ａ〜１５ｄを非晶質磁性薄帯からなる巻
鉄心１の段付部３ａ〜３ｄに嵌め込み、巻鉄心ｌを所定
の形状に拘束保持した状態を第４図に対応する断面図で
示している。

第１２図はこの巻鉄心：１：ｉ：１を組み込んだ気化冷
却式変圧器の概要図である。巻鉄心ｌと円筒状コイル２
を有する変圧器本体部分はタンク１６内の絶縁油１７の
油面下に浸漬され、巻鉄心ｌの両側面部に位置する２組
の中空パイプ状剛体リング１５８〜１５ｄ（以下、専管
１５という）は、次のようにタンク外の放熱器１８ａ、
　１８ｂにそれぞれ接続され、気化冷却媒体（以下、冷
媒という）の導管として使用される。すなわち、鉄心温
度か上昇すると、導管１５内に充てんされた冷媒液（フ
ロンなど）が巻鉄心ｌから熱を奪って蒸発し、冷媒蒸気
は上部ヘッダ１３から専管１９ａ、１９ｂによって放熱
器１８ａ、　１８ｂに尋かれ、ここで凝縮した冷媒液は
導管２０ａ〜２０ｂと下部へラダ１４を通って導管１５
にもどるというサイクルをくり返す。この場合、導管１
５は巻鉄心１の表面に密着して良好な伝熱関係を保って
配置されているので、極めて効果的な冷却が行なわれ、
鉄心温度の上昇による損失の増加を抑えて、変圧器を小
形軽量化するのに有効である。

以上説明したように本発明によれば、鉄心段付部とコイ
ルボビンとのすき間を有効に利用して鉄心およびコイル
を大形化することなく、非晶質磁性薄帯からなる巻鉄心
を所定の形状に安定に拘束保持し、小形軽量で性能の良
い配電用変圧器等の電磁誘導装置を実現できる。また、
鉄心の成形か剛体リングを嵌め込むだけで簡単にできる
ので、製作上からも実用性が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として示した鉄心。 コイル組立品の切断正面図、第２図はその平面図、第３
図は第１図Ａ部“の拡大図、第４図は第３図のＢ−Ｂ線
に沿った断面図、第５図は成形前の巻鉄心を示す正面図
、第６図は治具を用いて巻鉄心を所定形状に変形させた
状態を示す図、第７図は巻鉄心を拘束する剛体リングの
一つを示す正面図、第８図は巻線工程を示す斜視図、第
９図は本発明の他の実施例に用いる中空パイプ状剛体リ
ングとヘッダの組立品の正面図、第１０図は第９図のＣ
−Ｃ線。に沿った断面図、第１１図は第９図に示す剛体
リングにより拘束保持された巻鉄心の断面図、第１２図
は第９図に示す剛体リングを冷却媒体の導管として用い
た気化冷却式変圧器の概要図である。 ｌ：非晶質磁性薄帯からなる巻鉄心 ２：円筒状コイル ３ａ〜３ｄ：巻鉄心の段付部 ４ａ、　４ｂ　：巻鉄心の直線状脚部 ５．５ａ〜５ｄ：剛体リング １５．１５ａ〜１５ｄ：冷却媒体の導管を兼ねた剛体リ
ング 代理人弁理士　中村純之助

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１＋　　２種類以上の異幅の非晶質磁性薄帯を組合せ
   て外接円に沿って段付けされた断面形状となるように巻
   回してなる巻鉄心と円筒状コイルを有する電磁誘導装置
   において、上記巻鉄心をその段付部に軟着した剛体リン
   グにより、上記円筒状コイルが巻かれる少なくとも一つ
   の直線状脚部を有する所定の形状に拘束保持したことを
   特徴とする電磁誘導表置。 （２）上記剛体リングが、冷却媒体の導管を兼ねた中空
   パイプ状に形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲（１）項記載の電磁誘導装置。