JPS60161603A - 放射状鉄心 - 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】

［発明の技術分野］ 本発明は静止読導機器の中で、特にリアク１〜ル等の鉄
心として用いられる放射状鉄心の構造に関する。 ［発明の技術的背景］ 磁路にギＶツブを有するリノ７クトル等の鉄心としては
、従来から放射状鉄心が広く採用されている。以下、第
１図乃至第４図を用い、この様な従来の放射状鉄心の一
例を具体的に説明する。 第１図に示ず如く、放射状鉄心１は、所定の個数の扇状
単位ブロック２を円形に配列して形成されている。この
扇状単位ブロック２は、第２図に示す如き長さく即ち、
放射状鉄心の高さとなる）が同じで、Ｉｔ］の異なる例
えば４種類の鋼板片３８〜３ｄを、第３図の様に中央に
［１］が広いものが来る様にして順次重ねて形成されて
いる。 この様な放ｑ］状鉄心１は、一般に次の様に製造される
。 まず、第２図に示す如き４種類の鋼板片３ａ。 ３ｂ、３ｃ、３ｄの巾ｗ１．Ｗ２　、Ｗ３　、ｗ４（ｗ
ｌ　＞ｗ２　＞Ｗ３　＞ｗ４　）に等しい巾の４種類の
コイル状の銅帯を用意する。そして、この各銅帯を切断
機を用いてそれぞれ所定の長さ文に必要な枚数だけ切断
し、鋼板片３ａ、３ｂ、３Ｃ，，３ｄの山をそれぞれ作
る。次に各鋼板片の山を巾の大小により適宜配列し、順
次取出しながら手作業又は機械作業で組合せ、積層し、
第３図の様な扇状単位ブロック２を複数側板り槓づる。 さらに、第４図に示す様な、形成すべき放射状鉄心の内
径ｄ及び外径りを有する金枠等の治具４を用意して、こ
の治具４内に扇状単位ブロック２を順次垂直に立てて円
形に並べる。最後に、治具４内に樹脂を注いで、複数個
の扇状単位ブロック２を一個に固めて放射状鉄心１と成
り“。 ［背景技術の問題点］ しかしながら、上述した如き従来の放射状鉄心には、製
造時の生産性及び製品化した後の磁気的特性の両面にお
いて欠点が存在する。 まず、初めに、製造時の生産性の面における欠点を説明
Ｊ−る。 即ち、銅帯を切断する工程において、ある巾の銅帯の切
断後、別のｒｌＪの銅帯を切断する際には、銅帯コイル
の切断機へのかけ替えや、切断機の巾替え調整等の［１
］替え作業が必要であるが、これらの作業は極めて手間
がかかる。従って、上）小の如き、数種類のｒｌＪの銅
帯が使用される従来型の放射状鉄心においては、この手
間のかかる１】替え作業を頻繁に行なわねばならない。 また、扇状単位ブロックを作る際にも、［１］の異なる
多数の鋼板片を所定の順序に従って間違いなく組合せ、
積層しなければならず、これも極めて手間のかかる作業
である。 さらに、多数の一扇状単位ブロック２を治具４内に並べ
る際にも、各鋼板片の巾が異なる上、鋼板片同士は仮り
積みされただけであるから、特に力を受

【プ易いブロッ
ク外側に位＠づる１１Ｊの狭い鋼板片は、ずれたり傾い
たりし易い。このため、ずれた鋼板片を所定の位置に修
正する作業が必要であり、この作業も手間のかかる作業
である。 この様に、従来の放射状鉄心は、その製造時の各工程に
おいてそれぞれ、手間のかがる作業を必要とし、これら
の作業に莫大な労力及び時間が費されるため、生産性が
極めて低かった。 次に、製品化した後の磁気的特性の面にＪ３ける欠点を
、第１図及び第５図を用いて具体的に説明する。 第５図は、第１図（Ａ）と同じく、従来の放射状鉄心の
一例を示した正面図であり、特にその詳細を示づ部分拡
大図である。なお、第５図は、第１図に比して、より一
般的に放射状鉄心の構成を示す１こめに、任意の整数ｎ
を用いている。 第５図において、隣り合う２つの扇状単位ブロック２，
２は、外径の半径をＲ１内径の半径をＲ／ｎ　（ｎは任
意の等分割数）とし、図示しない高さをＨとする放射状
鉄心１の一部を構成している。 扇状単位ブ［Ｊツク２を構成する鋼板片３は、半径Ｒを
任意の等分割数ｎで除した等分長Ｒ／　ｎの１倍から（
ｎ−１）倍までの各整数倍をそれぞれの１１」とするも
のであり、即ら、中心の最大中がＲ／ｎ・（ｎ−１＞で
、これより外側に向がって順にＲ／ｎ　−（ｎ−２）、
Ｒ／ｎ　−（ｎ−３）　・・・・・・Ｒ／　ｎとなって
いる。また、各鋼板片３は一定の厚さｔ及び長さ斐（放
射状鉄心の高さＨ）を右する。 ところで、放射状鉄心１の外径と内径との間の断面を各
扇状単位ブロック２毎に半径Ｒで分割し、この結果でき
た一つの略扇形部分の断面積（即ち、電磁的に有効でな
い隙間５を含めた外見の断面積）を＄１とし、また一つ
の扇状単位ブロック２の断面積（即ち、電磁的に有効な
鋼板部分の断面積）を８２とすると、Ｓｌで８２を除し
た値「は、外見の断面積に苅り−る放射状鉄心１の平均
占積率を示Ｊ。 一つの扇状単位ブロック２には、他の扇状単位ブロック
２との接合部に、それぞれその面積がＲ／２ｎ−ｔの樹
状の隙間５が２（ｎ−１＞個あるため、前述の平均占積
率ｆは次の式で表せる。 また放射状鉄心１のＲ／ｎに分割されたｎ−１個の環状
の鉄心部分を内側より１＋　＋　Ｉ２１　ｌ３１１４・
・・■１−４とづ゛ると、一番目の環状部分の占積率ｆ
ｊは次式で表わすことができる。 ｆ　ｊ　＝ｊ／　（ｊ　＋（１／２）　１＝１／（１＋
（１／２ｊ））・・・・・・・・・（２）（なお、ｊ＝
１．２，３．・・・・・・・・・ｎ−１）（２）式より
、ｊ番目の環状鉄心部分の占積率ｆｊは、その外側に隣
接するｊ＋１番目の環状鉄心部分の占積率ｆｊ＋１より
小ざいことが明らかである。 即ち、放射状鉄心１の局所的な占積率は、その最も外径
側に位置する環状鉄心部分が最も高く、内側に向かうに
従って減少し、最も内径側に位置する環状部分が最も低
い値を示すのである。 そして、この様にＢ９．　剣状鉄心１の占積率に局所的
な差異があることは、放射状鉄心１の磁束密度に局所的
な格差を生じさせることになり、このことが鉄心磁束密
度を設計するに当たって大きな障害となる。 即ち、放ｑ寸状鉄心が電磁的に最も有効に活用されるの
は、鉄心磁束密度が非飽和領域における最大磁束密度を
とる場合であるが、鉄心磁束密度が最大磁束密度を越え
て飽和領域に達した場合には、大きな鉄損が生じ、温度
が異常に高くなる等の問題が生じてしまう。そのため、
ｖ２心磁束密磨の設計に際しては、鉄心各箇所の磁束密
度を飽和領域に到達させることなく、しかも、各箇所の
磁束密度に最大磁束密度をとらせて鉄心を最大限有効に
活用づ“ることが要求される。しかしながら、磁束密度
に局所的な格差がある上記従来型の放射状鉄心１におい
ては、放口］状鉄心１のどの部分が、いかなる磁束密度
になるのかを十分配慮しても、この二つの条件を満ｌこ
すことはでさない。 例えば放射状鉄心１の半径Ｒ＝２５０ｍｍ、等分割数口
＝５とした時の平均占積率［、最内径側の環状部分の占
積率「１、及び最外径側の環状部分の占積率ｆ／ｌを上
記（１）、（２）式を用いてそれぞれめると次の様にな
る。 ｆ　＝１０／（１０＋４／２）＝０．８３３ｆ＋＝１０
／（１＋１／２）＝０．６６７ｆ１　＝　４／　（４＋
　１／２）＝０．８８９一方、鋼板として方向性硅素鋼
板を用いると、一般に非飽和領域におりる最大磁束密度
１３ｎｌａＸ＝１．７丁（デスク）といわれている。 今、放射状鉄心１の電磁的有効断面積Ｓを平均占積率「
においてめ、基準磁束密度Ｂ＝１．７王として、放射状
鉄心１に総磁束φ−１，７８を与える様に設ｉｔ　シた
場合、 放射状鉄心１の最内径側環状鉄心部分における磁束密度
Ｂ１％及び最外径側環状鉄心部分における磁束密度Ｂ４
は、それぞれ Ｂ＋　＝１．７ｘ　（０，８３３１０，６６７＞＝２．
１２５Ｔ ８４　＝１．７ｘ　（０，８３３１０，８８９）＝１．
５９３王 となる。この場合、最内径側環状部分におりる磁束密度
Ｂ１が最大磁束密度ＢＩＩｌａｘをはるかに越え飽和領
域に遂するため、この部分に人ぎな鉄損が生じ、温度が
異常に高くなる等の問題が生じてしまう。 以上の事態を回避り゛るＩＣめに、段目者は一般に磁束
密度Ｂを非飽和領域における最大磁束密度Ｂｍａｘより
かなり小さい値を取って段目りる。つまり、放射状鉄心
１の内、最す占積率が小ざい最内径側環状部分におりる
磁束密度Ｂ１を、非飽和領域における最大磁束密度３　
ｍａｘにとれば、その外側に位置する環状鉄心部分の占
積率１．、ｆ２、ｆ３、ｆ４がｆｌ　＜ｊ’２　＜ｆ３
　＜ｌ’４なる関係にあることから、それらの部分の磁
朱密ＩＪｉ３＋□−Ｂ１の関係は、Ｂｌ　＞３２　＞８
３　＞８４となるので、Ｂ２．Ｂ３及びＢ１は最大磁束
密度１３ｍａｘＪ、り小さくなる。従って、放射状鉄心
１の特定の部分に局所的に大きな鉄損を生じ、湿度が異
常に１１りなる等の問題は解消できる。しかしながら、
その半面、放射状鉄心１の肉量も占積率が小さい最内径
側環状鉄心部分の磁束密度Ｂ１を、硅＠鋼板の非飽和領
域における最大磁束密度３＋１１ａＸにとれば、その外
側の環状部分の磁束密度はＢｍａｘより小になるので、
電磁的に放射状鉄心１の断面積を有効に活用できなくな
ってしまう。 ［発明の目的］ 本発明は、上述の如き従来技術の欠点を解消するために
提案されたものであり、その目的は、鉄心を構成Ｊ−る
多数の鋼板片の配置梅漬を改良することで、生産性が高
く、しかも磁気的特性に優れた放射状鉄心を提供するこ
とである。 ［発明の概要１ 本発明による放射状鉄心は、一定の１１」と、等しい長
さ及び厚さを有する多数の鋼板片を、その巾り向が放射
方向となる様に円環状にＶ４層して円環状単位鉄心を形
成した上で、この円環状単位鉄心を複数個同心円状に配
設した構成とすることにより、 多数の鋼板片をまとめて円環状に並べるだ（〕で、簡単
に放射状鉄心を積層することができ、且つ、各円環状単
位鉄心に使用Ｊ”る鋼板片のＩＩＪ及び厚みを適宜選択
して局所的な占積率の調整を行うことで、鉄心全体の占
積率の一定化を可能としたものである。 ［発明の実施例］ 以上説明した本発明による放射状鉄心の実施例を次に説
明する。 第６図（Ａ）（Ｂ）は本発明による放射状鉄心の基本的
な実施例を示す図である。第６図において、放射状鉄心
１は、複数個の円環状単位鉄心６８〜６ｅを同心円上に
配設して形成され、・内径ｄ、外径Ｄ１高さ］」とされ
ている。各円環状単位鉄心６ａ〜６ｅは、それぞれ一定
の［１］と等しい長さ及び厚さを有する多数の鋼板片３
８〜３ｅを、その中方向が放射方向となる様に円環状に
積層して形成されている。各鋼板片３ａ〜３ｅの長さは
全て放射状鉄心１の高さＨに等しくされている。 以上の構成を有する本実施例の鉄心の′Ａ造方法の一例
を説明する。 まず、円環状単位鉄心６ａ〜６ｅを構成ザる各鋼板片３
８〜３ｅのそれぞれの１】ｗ１〜Ｗ５に等しいＩＩＪの
コイル状の銅帯をそれぞれ準備し、これらを順次切断機
に掛けて、Ｈの長さに所用枚数ずつ切断し、各鋼板片３
８〜３ｅ毎にまとめておく。 一方、製造する放射状鉄心１の内径ｄ、外径り及び高さ
Ｈにほぼ等しい内径、外径、高さを有する同心円環状の
金枠を予め用意しておき、この金枠内に、その内周に沿
って多数の鋼板片３ｅをまとめて並べ、その１１」方向
を放射方向として円環状に積層することで、最外側の円
環状単位鉄心６ｅを形成する。同様にして、この円環状
単位鉄心６ｅの内側に順次円環状単位鉄心６ｄ、６ｃ、
６ｂ。 ６ａを形成づることにより、放射状鉄心１が完成する。 この様に本発明の放射状鉄心は、複数個の円環状単位鉄
心を同心円状に嵌め合せて構成され、一つの円環状単位
鉄心を構成する鋼板片の寸法は全く同一であるため、多
数の鋼板片をまとめて直接金枠内に円環状に並べるだ（
プで、簡単に放射状鉄心を積層することができる。従っ
て、従来の放射状鉄心を積層する時に必要であった複雑
に異なる１１］の鋼板を相合ぜて扇状単位ブロックを仮
り積みする等の手間のかかる工程が省略できる。 また、本実施例において、放射状鉄心１を構成する各円
環状単位鉄心６ａ〜６ｅを構成りる各鋼板片３ａ〜３ｅ
のｒｌ」Ｗ　＋〜Ｗ５の全部を等しくずれば、銅帯コイ
ルの巾を一種類に限定できるので、銅帯を切断機で切断
する工程におい−（，１１Ｊ替えに伴う厄介な銅帯コイ
ルの切断機へのかり替えや、繁雑な切断機の中替え調整
等手間の係る作業が省略できる。従って、切断機の稼働
率を一層高めることができ、またより省力化が可能であ
る。 次に、本発明において占積率を調整覆る際の一例を第７
図を用いて説明Ｊ−る。 第７図は、第６図と同様に本発明の多数の円環状単位鉄
心より成る放射状鉄心の正面図を示しＩＣもので、Ｗｌ
、Ｗ２・・・Ｗル　は、「１個の各円環状単位鉄心６を
構成づるそれぞ′れの鋼板片３のＩＪを内側より順次示
し、Ｄｏ、Ｄ＋・・・Ｄ？、は円環状単位鉄心６のぞれ
ぞれの外径を内側より順次承り。今、各円環状単位鉄心
を構成する各鋼板片の厚さを全て等しいものとし、且つ
各円環状単位鉄心の占積率を全て等しいものとして、こ
の占積率をｆとすれば、次の式が成立゛する。 ｆ＝Ｄｏ　／Ｄ＋　＝Ｄ＋　／Ｄ２　＝Ｄ２　／Ｄ３＝
・・・・・・・・・・・・・・・−ＤＱＮ−ｚ／　Ｄ−
−Ｉ＝　Ｄ屯−＋／Ｄル・・・・・・・・・　〈３） （３）式より内側からｊ番目の円環状単位鉄心の外径Ｄ
ｊは、次の通りである。 またｎ番目の円環状単位鉄心を構成する鋼板片の巾ｗｊ
は、次の様になる。 （５）式において１／’ｆ＞１であるから、ｊが大にな
るに従ってｗｊは大になる。 即ち、放射状鉄心１を構成１′るそれぞれの円環状単位
鉄心６を構成する各鋼板片３の厚さを全て等しくした場
合には、各鋼板片３の１］を放射状鉄心１の内側Ｊ：り
外側に向かって順次一定の割合（占積率の逆数倍）で大
きくすれば、各円環状単位鉄心６の占積率を一定にでき
る。、 また、これと同様にして、各円環状単位鉄心６を構成す
る各鋼板片３の厚さと［ＩＪとの両方を調整して、占積
率を一定にすることも可口しである。 この様に、本発明によれば、各円環状単位鉄心の占積率
を一定にでさるため、磁束密度は放射状鉄心のどの円環
状単位鉄心部分をとっても等しくなる。従って放射状鉄
心を軸方向に通る磁束φのφＡｖ＝φ／ＡＸｆΔＶ　（
なお、φは放射状鉄心を通る総磁束、Ａは放射状鉄心の
断面積、１°ＡＹは平均占積率である。）で表ける平均
磁束密度φＡＶを、鋼板の非飽和領域にお１プる最大磁
束密度付近にとってし、放射状鉄心の全ての円環状単位
鉄心部分の占積率１°が１“Δ■に等しいので、部分的
に磁束密度が高くなることはない。そのため、磁束が部
分的に飽和Ｊることによる鉄１０増人や加熱などの問題
を生ずることな（、しかし放射状鉄心の有効断面を最大
限有効に活用しに設；１１が可能になる。 一方、本発明の放射状鉄心は、第７図の一部を拡大した
第８図に示すように、構成する円環状単位鉄心の隣り合
う嵌め合せ部分で鋼板ハ３の端面が接触して、電気的な
閉回路を形成するので、軸方向の磁束φによりこの閉回
路に起電力を生じ、その結果この閉回路に図示の１なる
循環電流が流れる。この循環電流は鉄損を増大ｕしめ、
場合によってはこの部分を加熱するので好ましくない。 この防止策としては、第９図に示づ一様な手段が考えら
れる。第９図にＪ３いて放射状鉄心１を構成する円環状
単位鉄心６の隣接する円環状単位鉄心の嵌め合い部分に
、放射状鉄心１の高さＨに略等しい高ざの薄葉絶縁物７
がＩＮめ合い部分に沿って環状に配設されている。この
薄葉絶縁物７が隣接する円環状単位鉄心６ａ〜６ｅ同士
を電気的に絶縁するため、前記欠点が解消できる。 なお、使用する薄葉絶縁物は絶縁紙、ガラス繊維布等の
繊維にり成る材料でも良いし、ポリエステルフィルムや
不織布等のフィルム状のものでも良い。 ［発明の効果コ 以上説明した様に、本発明によれば、一定の＋ｌ］と等
しい長さ及び厚さを有する多数の鋼板片より形成された
複数個の円環状単位鉄心を同心円状に配設した４１４成
と１−ることで、製造の際の作業を大幅に省略可能とし
、且つ局所的な占積率の調整で鉄心全体の占積率を一定
化Ｊることにより、磁束密度の過大なしに磁気的な最大
限の右動活用を可能として、より生産性が高く、しかも
磁気的特性に優れた放射状鉄心を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、それぞれ従来の放射状鉄心の一例
を示づ図で、第１図（Δ）（Ｂ）はそれぞれ鉄心全体を
示づ゛正面図と側面図、第２図は放射状鉄心を構成づる
鋼板片を示す平面図、第３図は、第２　！Ｊ’　（１）
　ｔ！’Ｉ板片を組合μに扇状単位ブロックを示す斜視
図、第４図は扇状単位ブロックを金枠内に積層Ｊる状態
を承り斜視図、第５図は鉄心の一部を示り拡大正面図で
ある。第６図乃至第９図は、それぞれ本発明にＪこる放
射状鉄心の実施例を示す図で、第６図（Δ）（Ｂ）は基
本的な実施例を示す゛正面図と側面図、第７図は他の実
施例を示す正面図、第８図は鋼板片の配置を示す拡大正
面図、第９図（△）（Ｂ）は、それぞれ薄葉絶縁物の配
設状態を承り−１面図と側面図である。 １・・・成用状鉄心、２・・・扇状単位ブロック、３・
・・鋼板片、４・・・金枠、５・・・隙間、６・・・円
環状単位鉄心、７・・・薄葉絶縁物。 出願人　東京芝浦電気株式会社 代理人　弁理士　本内光春 第　１　図（Ａ）　第　１　図（Ｂ） 第２図　第３図 第５図 第６　図（Ａ）　第６　図ＣＢ） ５．、Ｗｌ 第７図　− 第８図 第９ （Ａ） （Ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定の巾と等しい長さ及び厚さを有する多数の鋼
   板片を、その巾方向を放射方向として円環状に積層して
   、複数個の径の異なる円環状単位鉄心を形成し、これら
   複数個の円環状単位鉄心を同心円上に配設したことを特
   徴とする放射状鉄心。
2. （２）各円環状単位鉄心を構成する各鋼板片の［１］が
   全て等しいものである特許請求の範囲第１項記載の放射
   状鉄心。
3. （３）各円環状単位鉄心を構成する各鋼板片のｒｌＪが
   、鉄心の内側から外側に向かって、一定の割合で順次大
   きくなっている特許請求の範囲第１項記載の放射状鉄心
   。
4. （４）隣接Ｊる円環状単位鉄心同士が、その接合面に絶
   縁物が配設されている特許請求の範囲第１項、第２項又
   は第３項記載の放射状鉄心。