JPS6113607A - 変圧器用鉄心並びにその製造装置及び製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野） 本発明は鉄心層板の両端を互に突き合わせ、かつ、その
突き合わせ部の位置を各層ごとに、またさらに各層区分
ごとに階段状にずらした変圧器用鉄心並びにその製造装
置及び製造方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）従来
より使用されている変圧器用鉄心を第１３図乃至第１６
図に基づいて簡単に説明する。尚、図においては使用さ
れる板材（硅素鋼板）の５１９ＦさΔｔを全て拡大して
図示しである。

第１３図はリングコアを示し、このコア（１）は、円筒
形芯金に方向性硅素鋼帯を巻付け、端末を溶接して芯金
を抜きとって歪取焼鈍を施したものであるが、トロイダ
ル巻線機を使用してコイル（巻線）を１ターンずつ巻か
なければならない為工数が多くなり、又、リング中心部
に巻線機のマグネットワイヤ送りの動輪部を残さなけれ
ばならない為、窓に対するコイル占有率が悪くなって変
圧器自体が大きくなる、という欠点を有する。

第１４図はＥＩ型ココア示し、このコア（２）は、硅素
鋼板をプレスでＥ及びｌ形に打ち扱いて、そのＥｌ　１
形の鋼板を互い違いに積層したものであるが、磁束が材
料方向と直交する部分が生じ、硅素鋼帯の方向性が生か
せないことから、主として低性能の無方向性硅素鋼帯が
使用される為、磁気性能が一番劣って変圧器が大きくな
ると共に、積層組立に手間がかかるという欠点を有する
。

第１５図はＣ形カットコアを示し、このコア（３）は、
矩形体の芯金に方向性硅素鋼帯を巻き付は整形して歪取
焼鈍を行なった後に、芯金を抜き取り積層間に接着剤を
含浸硬化させ、そしてコイルの挿入装着を容易にする為
に脚部を切断するとともに、切断部の突き合せ密着度を
良くする為に切断面を研磨什−トげしたものであるが、
リングコア、ＥＩ形ココア比べると直線的なカット面が
ある為集中的なギャップが生じ、接着及びカット面の研
磨の良否による製品の磁気特性及び騒音特性のバラツキ
が大きくなるという欠点を有する。

第１６図はラップコアを示し、このコア（４）は、リン
グコアを一ケ所で切断し各層の切断位置をずらしてラッ
プさせリングコアを復原した後、固定用矩形芯金を挿入
し外側よりプレスで整形固定して歪取焼鈍を行なったも
のであるが、コイル挿入の為の開口部の脚がコイル窓よ
り大きくなるのでコイルの挿入が厄介〒ある。

又、上述したコアの内で継ぎ目を有するコアにあっては
、その継ぎ目を接合するときに通常接着剤を必要とする
が、その接着剤の為に電気的特性が低下し、さらに高温
度によって接着剤が熱膨張する為空隙が拡大するという
問題を有する。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこの様な問題点に鑑みなされたもので、その特
徴とする点は、変圧器コアにあっては、磁気特性の優れ
た板材を一定枚数の積層区分ごとに積層して同一形状に
形成した第１及び第２のＣ字形部材からなり、これら第
１及び第２のＣ字形部材は、上記板材が順次ずらされて
端部が階段状になるとともに、さらに、上記板材が上記
積層区分ごとに順次ずらされて階段状になっており、か
つ、該第１及び第２のＣ字形部材の端部が合致するよう
にした点にあり、また、変圧器用鉄心の製造装置にあっ
ては、板材送り部と、該板材送り部から送られてきた板
材を切断する切断部と、該切断部で切断された板材の端
部を順次当接させて、板材をずらす傾斜角度設定部と、
該ずらされて積層された板材の積層を検出し、該検出し
た信号に基づいて上記板材送り部の送り量を制御する積
層検出長さ置換設定部と、積層が完了した上記板材を挾
持したままプレス加工してＣ形ラップコアに形成するプ
レス圧入部とを有する点にあり、さらに、変圧器用鉄心
の製造方法にあっては、板厚が八ｔである板材を、順次
、Δｔとπとの積に等しい長さずつ長さを異ならせなが
ら切断し、該切断した板材を長さが段階的に異なるよう
に、かつ、端部が階段状になるように積層するとともに
、上記板材を一定枚数ごとの積層区分に分け、該積層区
分ごとにさらに階段状にずらし、該積層した板材をプレ
ス加工によってＣ形ラップコアに形成し、該Ｃ形ラップ
コアを、該Ｃ形ラップコアを形成する上記の工程を繰り
返し行なって形成した他方のＣ形ラップコアと合致させ
て変圧器用鉄心を製造する点にある。

第１図並びに第３図乃至第８図は本発明の一実施例に係
る変圧器用鉄心（５）を示し、この変圧器用鉄心（５）
は２個のＣ形ラップコア（５Ｐ。

５Ｑ）の脚部端部（６，７）を互いに突き合せた形で構
成してあり、その脚部端部（６，７＞は第４図に示すよ
うに、約Ｑ、３ｍｍの方向性硅素鋼板（６ａ　、　７ａ
　）を一枚一枚規則的に、しかも互い違いにずらしてあ
り、さらに第３図に示すように、例えば４枚を一区分と
した積層区分を規則的に互い違いにずらしである。第３
図は積層区分を明確に示したものである。そして組立時
に脚部端部（６，７）を合致させて突き合せ面のギャッ
プを小さくし、かつ分散させる。このようなカッ１ル位
置、突き合せ而の勾配、積層区分の勾配及び−区分内の
板材枚数は、鉄心の大きさ、形状或いはトランス組立時
の条件に合わせて自由に変更する事が出来る。本実施例
によると、第４図かられかるように、各区分の最長部材
（６８′、　７８　′）が互いに案内板の役目をして各
脚部端部（６，７）の差し込みが容易に行なえるように
なっている。

また、板材（６ａ　、　７ａ　）が互い違いにずれてい
る上に、さらに積層区分もずれていることから、それら
が互いに他の板材を押え付けて接合面のギャップを小さ
くしている。

続いて、上記変圧器用鉄心（５）の製造方法について説
明する。

この変圧器用鉄心は、円の半径を△を増加させるとその
円周の長さが２π×Δｔｉくなることを利用したもので
、例えば第５図に示すようにπ×Δｔ　（Δｔは方向性
硅素鋼板の板厚を意味する）ずつ長さの異なる方向性硅
素鋼板（１０，１１゜１２．１３．１４．１５＞を高さ
がｔとなるように積層させて短冊コアを形成し、この短
冊コアに製品の窓と同じ寸法の芯金（１６）をあてがっ
てからプレス（１７）とプレス受け（１８）とで挾み、
そして製品の外寸と同寸法隔てて配置された外枠（１９
）の間にプレスで圧入すると、カット端面（２０）が平
面で、積層ｔを半径とする４分の１の円弧が２ケ所に形
成されたＣ形部材となる。

この結果、短冊の左右の直線部の長さの和は同一となる
から、同一形状の他のＣ形部材を反転させてカット面を
突ぎ合せると一枚一枚の鋼板の端部が完全に接合したＣ
形コアを作る事が出来る。

本発明に係る変圧器用鉄心を形成するには、鋼板を左右
対称に積層せずにずらして積層すればよい。例えば第７
図及び第８図に基づいて説明すると、この変圧器用鉄心
は２つの積層区分（２５゜２６）に分かれ、それぞれの
積層区分（２５，２６）は３枚の方向性硅素鋼板で構成
されている。

積層区分（２５）は鋼板（２５ａ　、２５ｂ　、２５Ｃ
〉からなり、これらの鋼板（２５ａ　、２５ｂ　。

２５Ｃ）は順に角度θの線上に端部が位置するようにず
らされ、積層区分（２６）も同様に鋼板（２６ａ　、２
６ｂ　、２６ｃ　）が角度θの線上ニスらされ、さらに
積層区分（２５）と（２６）とは互いに寸法ω又は角度
αがずらされて積層されている。このままの状態で外枠
（１９）の間に圧入すれば本発明に係る変圧器用鉄心を
形成する事が出来る。

ここで鋼板のずれについて検討してみると、例−〇− えば第７図においてθ＝ｘ　＋ｔ　ａ　’　　（２／π
〉とした場合には、鋼板は第５図の積層状態で、プレス
時におけるカット面の傾斜角度は０となり（第６図参照
）、又、θ＝９とすると積層区分内の鋼板の成品時にお
ける傾斜角度βはβ−ｔａｎ−’（π／２）となる（第
８図参照）。従って、角度θを小さく覆ることによって
角度βを大きくして、変圧器用鉄心の組立時におけるギ
ャップの位置を分散させることができる。つまり、漏洩
磁束を減少させて磁気特性を良くすることが容易に行な
える。しかし、このギアツブが位置する幅は第３図に示
す変圧器用鉄心の脚直線部の範囲内でなければならない
ので、ずらしの程度は次に述べる積層区分のずれを考慮
して決定しなければならない。

次に区分間ずれについて述べる。第７図の角度αをｔａ
ｎ−１２／π度、即ち、ω−π×△Ｓ／２とした場合に
は（ΔＳは積層区分２５又は２６の厚さを意味する）積
層区分（２５）内の鋼板（２５Ｃ）と積層区分（２６）
内の鋼板（２６Ｃ）との先端は、プレス時に同一平面上
となりずれが生じない。そこでω〈πＸΔａ／２とする
と、第９図及び第１０図に示すように、積層区分の傾斜
と鋼板の傾斜とが同一方向となってしまい、組立時にお
いて、積層区分内で一番突出した鋼板が有効に案内板の
役目を果さなくなるが、コイルが案内板の役目を果して
くれる様な方法を取ればこの構造でもよい。また、ω〉
π×Δａ／２とすると第３図及び第４図で示したように
、積層区分の傾斜と鋼板の傾斜が交叉する形となり、組
立時において積層区分内で一番突出した鋼板が有効に案
内板の役目をする為接合作業が容易になる。

次に突き合せ位置の決定であるが、この位置は脚の直線
部内であれば、左右のバランスが異なっていても又中央
部にな（でも良く、Ｒ部を除く全ての直線部に設定出来
る。しかし芯金（１６）、外枠（１９）の寸法を最小に
する為には、積層した部材全体の中央に芯金（１６）の
中心を合わせてラップコアの両脚の最先端部材の直線部
が同じ長さになるようにしなければならない。例えば第
３図、第７図及び第８図を使用して説明すると、（Ａは
積層、Ｂ及びＤは窓の各辺の長さを意味する）区分数が
Ｎであれば中心寸法は、 （１）　　　（１／ｌａｎα−１／ｌａｎθ）≧π／２
のときは積層部材第７図の右端から （２）　　　（１／ｌａｎα−ｉ／ｌａｎθ）〈π／２
のとき積層部材第７図の左端から となる。

次に第２図、第１１図Ａ及び第１２図を参照して具体的
な製造過程を説明する。

第２図、第１１図、第１２図に示す変圧器用鉄心の製造
装置は、アンコイラ一部（３０）、材料送り部（３２）
　、切断部（３４）、配列積層部（３６）、プレス圧入
部（３８）、外枠送り排出部（４０）　、積層検出長さ
変換設定部（４２）及び傾斜角度−設定部（４４）から
なる。

アンコイラ一部（３０）は硅素鋼板のフープ材をアンコ
イラ−に取付けたもので、鋼板はフィーダー（５０）を
有する材料送り部（３２）によって搬送されるようにな
っている。この材料送り部（３２）は積層検出長さ変換
設定部（４２）の信号に応じて鋼板の搬送長さを変更す
る。次に鋼板は材料送り部（３２）と連動する切断部（
３４）で切断されて配列積層部（３６）で積層される。

ここで積層された鋼板の積層値は、積層検出長さ変換設
定部（４２）の積層検出器（５１）で検出されて材料送
り部（３２）を制御する為のサンプリング値となる。鋼
板は積層される際に、傾斜角度設定部（４２）によって
必要なずらしがなされるようになっている。積層が完了
した鋼板は、プレス圧入部（３８）によってＣ形ラップ
コアにプレス成形され、そして外枠送り排出部（４０）
によって排出される。この工程を練り返し行なって同一
のＣ形ラップコアを製造し、これらのＣ形ラップコアを
合致させると本発明に係る変圧器用鉄心が完成する。

以下、各機構を詳説する。

第１１図に傾斜角度設定部（４４）を示し、この傾斜角
度設定部（４４）は、停止板（７０）、補助停止装置（
８０）及び角度調整器（９０）から成る。停止板（７０
）は複数段設けられており、−個の停止板（７０）で一
つの積層区分内の鋼板のずらしを行ない、詳しくは、傾
斜面（７１）に沿って鋼板の端部を当接させてずらしを
行なうもので、積層区分のずらしはシリンダ（７２）を
操作して停止板（７０）の位置を変更して行ない、鋼板
をずらす量は角度調整器（９０）を操作して傾斜面（７
１）の角度を変えることによって調整する。角度調整器
（９０）は、ネジ（９１）の先端近くの一定位置に、回
動自在に設けられた調整片（９２）を、ネジ（９１）を
回転させて左右に移動させることによって、傾斜面（７
１）の傾斜角度を変えるようになっている。補助停止装
置（８０）は、先端に回転ローラ（８１）が設けられ、
後端にこの回転ローラ（８１）を下方に付勢するスプリ
ング（８２）が連設されて、傾斜面（７１）に沿って滑
動自在になっており、搬送されてきた鋼板が傾斜面（７
１）に衝突した勢いで傾斜面（７１）に沿って上がるの
を押さえる役目をする。

第１２図に積層検出長さ変換設定部（４２）を示す。こ
の積層検出長さ変換設定部（４２）は、下端部にローラ
（５２）が設けられた積層検出器（５１）を有し、この
積層検出器（５１）は、上下動自在になっており、鋼板
（１００）が搬送されて積層されると、ローラ（５２）
は板厚の分だけ持ち上げられ、突出した操作棒（５３）
によってリミットスイッチ（５４）をＯＮにする。この
リミットスイッチ（５４）がＯＮになると、′Ｆｉｔｔ
ｉクラッチ（５５）が連結して電動機（５６）の回転が
ギヤボックス（５７）を介して、ネジ棒（５８）及びギ
ヤボックス（５９）に伝達される。ギヤボックス（５７
）ではそれぞれに伝達する回転方向を異ならせるだけで
、回転数比は同じ１：１である。これによってネジ棒（
５８）は、リミットスイッチ（５４）をＯＦＦにして電
磁クラッチ（５５）を解放するまで回転しながら上昇す
る。

一方ギヤボックス（５７）に伝達された回転力は、ギヤ
ボックス（５９）で１：πの比率に変換されてネジ棒（
６０）に伝達される。ネジ棒（６０）が回転すると、そ
の回転方向に応じて制御棒（６１）が左又は右に移動し
て、フィーダ（５０）の搬送量を変更する。

プレス圧入部（３８）は芯金（１６）と、これを押さえ
るプレス機（１７）と、これらと共に積層材を下から押
さえて挾みつけるプレス受け（１８）と、外枠（１９）
とで成り、プレス機（１７）及びプレス受け（１８）で
芯金（１６）と積層材とを挾んで加圧し、そして両プレ
ス機のシリンダーの圧力差によって積層材を押し下げて
外枠（１９）に圧入してＣ形ラップコアに形成する装置
であり、プレス受け（１８）は常に一圧の挟圧を保持す
る役目をするものである。

続いて、本実施例に係る変圧器用鉄心製造装置を使用し
て下記の変圧器用鉄心を製造する場合の製造過程を説明
する。

■　変圧器用鉄心の外形寸法を第３図に示すように（２
Ａ＋Ｂ）ｘ　（２Ａ十〇）とする。

■　ギャップの位置は変圧器用鉄心の中心を基準に分散
させる。

■　積層区分数をＮとする。つまり、−区分の積層はＡ
／Ｎとなる。

■　積層区分内の鋼板の枚数をｍとし、使用する鋼板の
板厚をΔｔとする。つまり、ｍ　＝Ａ／（ＮＸΔｔ）の
関係が成立する。

■　積層区分内の鋼板の配列勾配をθとする。

■　積層区分間の勾配をαとし、α＜ｔａｎ””２／π
とする。

次に、上記規格の変圧器用鉄心を製造する為に装置の各
部の初期設定を行なう。

まず、芯金（１６）の寸法を（ＢｘＤ／２＞／２のもの
にし、外枠（１９）の内寸法を（２Ａ十Ｂ）ｘ　（Ａ＋
Ｄ／２＞に調整する。そして、芯金及び外枠の中心位置
を下記のように設定する。

イ　（１／　ｔａｎα−１／ｌａｎθ）≧π／２のとき
は、積層部材第７図の右端から 口　（１／ｌａｎα−１／ｌａｎθ）くπ／２のときは
、積層部材第７図の左端から なるようにする。

次に傾斜角度設定部（４４）の角度調整器（９０）を調
整して停止板（７０）の傾斜面（７１）の角度をθに保
ち、停止板（７０）の厚さをＱとして、に）　＞　ｓｉ
ｎθ（ｔａｎθ＋ｔａｎ　ａ　）　ｘΔｔとなるように
する。

また、図示せぬ制御装置のカウンターに積層区分内の鋼
板の枚数をｍ、積層区分数をＮと設定する。ただし積層
区分数Ｎのかわりに積層ｔを設定してもよい。

プレス機（１７）の圧力がプレス受け（１８）の圧力よ
り大きいように、及びその圧力差で外枠（１９）への圧
入が可能であるようにそれぞれの圧力を調整する。

最後に材料送り部（３２）の搬送長さの初期設定（Ｂ＋
Ｄ）＋πｔを行なって、鋼板の先端を切断して始発点を
寸法Ｏにする。

以上の初期設定が完了した後に電源を投入して装置を動
作させると、まず、フィーダー（５０）が動作し、長さ
制御棒（６１）によって設定された長さの鋼板を送り出
した後に停止する。それと同時に切断部（３４）が動作
して材料を切断し、切断された鋼板は配列積層部（３６
）に送られて、先端が補助停止装置（８０）のローラ（
８１）に接触した後停止板（７０）に衝突して停止する
。

この時、鋼板が送り込まれた事によって、積層検出器（
５１）のローラ（５２）が持ち上げられてリミットスイ
ッチ（５４）をＯＮとする。そして、積層検出長さ変換
設定部（４２）によって積層増分△ｔはπ×△ｔとして
長さに変換され、ネジ棒（６０）を介して制御棒（６１
）に伝達され、次の鋼板の送り量が変更される。これと
同時に、ネジ棒（５８）が回転しながら上昇することに
よってリミットスイッチ（５４）をＯＦＦとする。

この後、上記の過程が繰り返し行なわれ、図示せぬ制御
装置のカウンタがｍになると、別の停止板（７０）が、
シリンダ（７２）が動作することによって下降して、積
層された鋼板を押圧して固定しながら次の積層区分内の
鋼板をずらす為の所定の位置に配置される。この時カウ
ンタが０に戻されて、この後上記の動作が繰り返される
。

さらに、図示せぬ制御装置のカウンタがＮになるか、又
は設定値ｔを満足すると、芯金（１６）が積層部材の上
に載置され、そしてプレス機（１７）及びプレス受け（
１８）が動作して、芯金（１６）及び積層部材を挾む。

続いて、停止板（７０）と積層部材の下方に位置する積
層台とが移動すると、プレスＩＮ（１７）は増圧されて
芯金（１６）及び積層部材を、プレス受け（１８）に圧
着した状態で下降させ外枠（１９）に圧入する。

プレス成形が完了すると、プレス受け（１８）は停止し
、プレスＩＩＩ（１７）は上昇して、外枠（１９）から
Ｃ形ラップコアが押し出される。そして、また全ての機
構が初期状態に復帰する。

以上の動作を再度行なって同一形状のＣ形ラップコアを
さらに一個形成し、２個のＣ形ラップコアの一方を反転
させて突き合わせて合致させ、変圧器用鉄心を組み立て
る。この組み立てた変圧器用鉄心に歪取焼鈍処理を行な
うと作業は完了する。

（効　　果） 以上説明したように、本発明によると、同一形状のＣ形
ラップコアを２個組み合わせることによって変圧器用鉄
心が形成できるので、コイルの挿入が容易な上、組立工
数が少なくて済み、しかも、歪取焼鈍後の加工が不要な
ことから板材の磁気特性をぞのまま生かせることができ
る。

又、板材は階段状にずらされている上に、さらに積層区
分ごとに階段状にずらされているので、板材の厚さが約
０．３ｍｍと薄いにもかかわらず、Ｃ形ラップコアの端
部の突き合わせが容易に行なえ、組立時にあっては接着
剤が不要となり、組立後にあっては、接合部が分散して
いるので、漏洩磁束が少なく磁気特性が良くて騒音も小
さく、また、端部が他の端部から押さえられているので
経時に対する変形が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る変圧器用鉄心の正面図
、第２図は本発明の変圧器用鉄心を製造する為の装置を
示す概略構成図、第３図は本発明の一実施例に係る変圧
器用鉄心の正面図、第４図は第３図に示す変圧器用鉄心
を接合させる状態を示す接合部拡大図、第５図及び第６
図は本発明の変圧器用鉄心の製造原理を説明する為の概
略図、第７図及び第８図は本発明の変圧器用鉄心の製造
方法を説明する為の概略図、第９図は本発明の他の実施
例に係る変圧器用鉄心の正面図、第１０図は第９図に示
す変圧器用鉄心を接合させる状態を示す接合部拡大図、
第１１図は第２図に示ず本発明の変圧器用鉄心を製造す
る装置の傾斜角度設定部を示す概略構成図、第１２図は
第２図に示す本発明の変圧器用鉄心を製造する装置の積
層検出長さ変換設定部を示す概略構成図、第１３図乃至
第１６図は従来の変圧器用鉄心を説明する為の正面図で
ある。 特許出願代理人 弁理土山　崎　行　造 手続補正歯 昭和５９年７月、２７日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気特性の優れた板材を一定枚数の積層区分ごと
   に積層して同一形状に形成した第１及び第２のＣ字形部
   材からなり、これら第１及び第２のＣ字形部材は、上記
   板材が順次ずらされて端部が階段状になるとともに、さ
   らに、上記板材が上記積層区分ごとに順次ずらされて階
   段状になっており、かつ、該第１及び第２のＣ字形部材
   の端部が合致するようにしてあることを特徴とする変圧
   器用鉄心。
2. （２）板厚がΔｔである板材を、順次、Δｔとπとの積
   に等しい長さずつ長さを異ならせながら切断し、該切断
   した板材を長さが段階的に異なるように、かつ、端部が
   階段状になるように積層するとともに、上記板材を一定
   枚数ごとの積層区分に分け、該積層区分ごとにさらに階
   段状にずらし、該積層した板材をプレス加工によってＣ
   形ラップコアに形成し、該Ｃ形ラップコアを、該Ｃ形ラ
   ップコアを形成する上記の工程を繰り返し行なって形成
   した他方のＣ形ラップコアと合致させて変圧器用鉄心を
   製造することを特徴とする製造方法。
3. （３）板材送り部と、該板材送り部から送られてきた板
   材を切断する切断部と、該切断部で切断された板材の端
   部を順次当接させて、板材をずらす傾斜角度設定部と、
   該ずらされて積層された板材の積層を検出し、該検出し
   た信号に基づいて上記板材送り部の送り量を制御する積
   層検出長さ変換設定部と、積層が完了した上記板材を挾
   持したままプレス加工してＣ形ラップコアに形成するプ
   レス圧入部とを有することを特徴とする変圧器用鉄心の
   製造装置。