JPS61174613A - 鉄心の製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は変圧器などに用いられる非晶質磁性合金薄板か
らなる鉄心に熱処理を行なう鉄心の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、変圧器な゛どに用いる巻鉄心−小←をシ礒→の鉄
心材料として非晶質磁性合金材料とし：て非晶質磁性合
金薄板を用いることが検討されつつある。この非晶質磁
性合金薄板は磁性合金材料の溶湯を超急冷して製造した
もので、優れた低鉄損特性を有している。

しかして、非晶質磁性合金薄板は超急冷法により製造す
る時に内部歪みを生じるので、そのままでは非晶質磁性
材料本来の優れた低損失特性を発揮させることができな
い。このため、非晶質磁性合金薄板からなる鉄心を製造
する場合には、組立てた鉄心に歪取り焼鈍（熱処理）を
施して非晶質磁性合金薄板の歪みを除去し、良好な磁気
特性を得るようにしている。この焼鈍は、鉄心を磁場中
に置いて磁気異方性を与え磁気特性の改善を図る方法で
ある。

しかして、この焼鈍を行なう場合には次の点が重要であ
る。非晶質磁性合金薄板は焼鈍温度条件が狭く、鉄心内
部の温度分布が均一になるように適正焼鈍温度で加熱し
ないと、熱応力により磁気特性が低下して本来の磁気特
性の回復を図ることができないことである。

従来、非晶質磁性合金薄板からなる鉄心に対する歪取り
焼鈍としては、鉄心を電気炉に入れて加熱する外部加熱
方法が採用されている。しかしこの焼鈍方法は、鉄心温
度を上げるために炉内雰囲気ガスを加熱しなければなら
ないので熱効率が悪く、また鉄心内部を均一に加熱する
ことが困難であるという欠点がある。

このため最近では、鉄心に高周波磁界を印加することに
より、鉄心内部に磁気的に発生する損失熱を利用して加
熱を行なう高周波焼鈍方法が考えられている。（％願昭
５９−３９５０６号）この焼鈍方法は鉄心各部で発生す
る損失熱により加熱を行なうので熱効率が良く、短時間
で焼鈍することが可能である。しかしこの高周波焼鈍方
法は鉄心全体を均一に加熱するという点では未だ不充分
である。それは鉄心各部での発生損失量が大きく異なる
からである。矩形巻鉄心の場合を例にとると、鉄心のコ
一す部では曲げ応力、占積度が大きいことにより発生損
失が増大するために温度上昇が大きく、これに対して鉄
心の脚部およびけい鉄部では発生損失が小さいので温度
があまり上がらず、鉄心全体として不均一な温度分布を
持つようＫなる。このため鉄心全体を適正な焼鈍温度で
均一な温度分布をもって加熱することができず、高周波
焼鈍方法によっても非晶質磁性合金薄板本来の優れた磁
気特性を有する鉄心を得ることがむづかしいという問題
がある。

さらに、このように鉄心の温度分布が不均一な状態のま
ま鉄心をキューリ点近傍にある焼鈍温度まで昇温させる
と、磁化の急速な減少により鉄心コーナ部での磁束の流
れが不均一となシ、さらに鉄心コーナ部の温度が上昇し
て鉄心全体の温度分布の不均一が一層拡がることになる
。

この現象について説明を加える。第４図は、現在非晶質
磁性合金薄板において鉄心材料として最も適切とされて
いる米国アライド社製ＭＥＴＧＬＡＳ　２６０５　Ｓ　
２における飽和磁化の温度特性を示す線図である。この
材料のキューリ点は４１５℃、焼鈍温度は４００℃であ
る。この線図によれば、非晶質磁性合金薄板の温度が上
昇するにつれてその飽和磁化は、温度３００℃まではな
だらかな減少を示すが、３００℃以上では減少が加速さ
れて進行し、キューリ点で消失している。

従って非晶質磁性合金薄板からなる鉄心が焼鈍温度４０
０’Ｃ１で温度上昇すると、磁化が急速に減少すること
が判る。また、第５図は、矩形巻鉄心においてコーナ部
が４００℃程度まで温度上昇し、且つ脚部およびけい鉄
部がそれに追従できない状態にある時の磁束の流れを示
す説明図である。鉄心１の脚部およびけい鉄部に磁束人
が均一に流れていても、コーナ部では飽和磁化の減少に
より許容できない磁束分が生じ、この許容できない磁束
は磁気抵抗が小さいコーナ部の内周側部分に集中して流
れる。このためコーナ部の内周側部分は損失熱の発生が
増大して局部的に加熱され、鉄心１全体の各部の温度差
がさらに拡大することになる。このように鉄心１の各部
分での温度差が大きくなると、一層鉄心１を適正焼鈍温
度で均一に加熱することができなくなる。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、非晶質磁
性合金薄板からなる鉄心に対して各部を均一に加熱する
良好な焼鈍を行なうことができ、非晶質磁性合金本来の
優れた磁気特性を充分発揮して品質の良い鉄心を得るこ
とができる鉄心の製造方法を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

本発明の鉄心の製造方法は、非晶質磁性合金からなる鉄
心に巻回したコイルに励磁用高周波電流を通して鉄心を
励磁し、この励磁に伴い鉄心に生ずる損失により鉄心自
身を発熱昇温させて焼鈍を行なうに際して、損失発生量
が大なる鉄心部分、すなわち鉄心の部分の外部に磁性材
料からなる補助磁路体を当接して設けることにより、前
記鉄心部分の断面積を実質上増大させて損失発生量を低
減し、鉄心各部の損失発生量を均等化して均一に温度上
昇させるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面で示す実施例について説明する。

第１図は本発明の製造方法の一実施例を示すもので、こ
の実施例では帯状の非晶質磁性合金薄板２を連続的に巻
回し′て矩形状に形成した巻鉄心１を対象にしている。

まず矩形状をなす巻鉄心１の各コーナ部の外部に補助磁
路体３を各々当接して配置し、これら補助磁路体３はバ
ンドなどの固定具を用いて巻鉄心１に固定する。補助磁
路体３は磁性材料を加工して形成したもので、磁性材料
としては、キューリ点が高く受容磁束量が大きなけい素
鋼板、同じくキューリ点が高く受容磁束量が大であり、
しかも研削加工により任意形状の形成が容易な加工性に
富んだ軟鉄、透磁率が高いパーマロイ、高周波特性の良
好なフェライト、あるいは巻鉄心１と同じ材質を含む非
晶質磁性合金材料などが挙げられ、なかでも巻鉄心１の
コ一す部の内周部の局部的な加熱を防止するためにキュ
ーリ点および飽和磁化が非晶質磁性合金薄板に比して高
い軟鉄、けい素鋼板を使用することが好ましい。補助磁
路体３は巻鉄心１のコーナ部に確実に密着できる形状で
あることが好ましく、その形状としては例えば第３図（
、）〜（ｄ）で示すものが挙げられる。第３図（−）〜
（ｄ）に示す補助磁路体３は夫々巻鉄心１のコーナ部の
外面に密着する曲面を内周面に有する断面略三日月形の
もので、受容磁束量を変化させるため厚みを異ならせて
いる。第１図の実施例では第３図（Ｃ）で示す形状の補
助磁路体３を用いている。

また、巻鉄心１の脚部に励磁用高周波電流を流すための
励磁コイル４を巻回する。この励磁・コイル４は切換ス
イッチ５を介して高周波交流電源６と直流電源７に各々
接続する。図中８は高周波交流電源６の電圧を調整する
電圧調整器である。

そして巻鉄心１の焼鈍を行なうに際しては、切換スイッ
チ５により励磁コイル４を高周波交流電源６側へ接続し
、電圧調整器８によりミ圧を調整して励磁コイル４に励
磁用の２〜１０Ｈｚ程度の高周波電流を通す。励磁コイ
ル４に高周波電流を通すと電磁誘導作用により第２図で
示すように巻鉄心１の周方向に磁束量が発生し、巻鉄心
１にうず電流が流れる。このうず電流に伴う電力損失に
よって巻鉄心１にジュール熱が発生し、これにより巻鉄
心１はそれ自身の内部発熱により加熱されて温度上昇す
る。巻鉄心１の温度が非晶質磁性合金薄板２の適正焼鈍
温度の４００℃まで上昇すれば、電圧調整器８を操作し
て交流電源６の電圧を調整することＫより、巻鉄心１の
温度４００℃を適正な保持時間で一定に保持する。

次いで、切換スイッチ５の切換操作により励磁コイル４
を交流電源６から直流電源７へ切換接続する。これによ
り励磁コイル４による巻鉄心１への高周波励磁が停止し
て巻鉄心１の冷却を開始する。この冷却時に直流電源７
から直流電流が励磁コイル４に流れ、巻鉄心１に対して
磁場を形成し、巻鉄心１を磁場中にて冷却する。

このようにして巻鉄心１に歪取シ焼鈍を行なう。

焼鈍後には巻鉄心１から励磁コイル４と補助磁路体３を
外す。

しかして、このようにして巻鉄心１を焼鈍する方法にお
いて、巻鉄心ｌの各コーナ部の外部に各々補助磁路体３
を設けであるので、励磁コイル４に高周波電流を通して
巻鉄心１に磁束を発生させた場合に、第２図で示すよう
に巻鉄心１のコーナ部を通る磁束量の一部が補助磁路体
３にも流れ込む。すなわち、巻鉄心１のコーナ部は補助
磁路体３を設けることにより、磁束が通る実効断面積が
巻鉄心１の脚部およびけい鉄部に比して増大し、磁束密
度が脚部およびけい鉄部に比して減少する。巻鉄心１に
生ずる損失は磁束密度の２乗程度に比例するので、巻鉄
心１のコーナ部に発生する損失は脚部お上びけい鉄部に
発生する損失よりも小さい。従ってコーす部にて非晶質
磁性合金薄板２の曲げ応力、占積度の増大により発生損
失値が増大しても、補助磁路体３の配設によるコーナ部
の実効断面積の増大、すなわち磁束密度の低下により打
ち消される。なお、コーナ部における磁束密度の低下量
は、第３図で示すように補助磁路体３の形状、すなわち
断面積を任意に変えることにより調整できる。このよう
に励磁コイル４に高周波電流を流すことによυ巻鉄心１
全体の各部を均一に発熱させて昇温でき、巻鉄心１を形
成する非晶質磁性合金薄板２に本来の優れた低損失特性
を回復させることができる。

また巻鉄心１のコーナ部に設ける補助磁路体３として、
キューリ点および飽和磁化が非晶質磁性合金薄板より高
い磁性材料例えば軟鉄、けい素鋼板などで形成したもの
を用いると、非晶質磁性合金薄板２からなる巻鉄心１の
コーナ部がキューリ点近くの焼鈍温度まで昇温して飽和
磁化が低下し磁束Ａの受容ができなくなっても、その受
容できない磁束Ａを補助磁路体３が受けもつので、コー
ナ部の内周部への磁束の集中を抑えることができる。こ
のため巻鉄心１のコーナ部の内周部が局部的に温度上昇
することを防止できる。

なお、前述した実施例では巻鉄心を高周波励磁するため
に、巻鉄心に仮巻した励磁コイルを用いているが、これ
に限定されず巻鉄心に巻回した変圧器コイルを利用して
も良い。但し、この場合高圧用では変圧器コイルの絶縁
の問題が生じるので、低圧用の変圧器に採用することが
可能である。

また、巻鉄心を冷却する時に巻鉄心に直流磁界を付与す
るためには励磁コイルを利用する方法の他に、変圧器コ
イルを利用することも可能であυ、さらに巻鉄心を加熱
させる過程から巻鉄心に直流磁界を゛付与することも可
能である。

焼鈍を行なう場合には、鉄心に変圧器コイルを巻回して
おくことが品質上および製造上有利である。しかし必ず
しもこれに限らず、鉄心に変圧器コイルを巻回しないで
焼鈍することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の鉄心の製造方法によれば、
非晶質磁性合金薄板からなる鉄心を高周波焼鈍するに際
して、鉄心の局部的な発熱昇温を防止し、鉄心の各部を
均一な温度分布で加熱して焼鈍を行なうことができ、従
りて非晶質磁性合金薄板本来の優れた磁気特性を有する
鉄心を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による鉄心の製造方法を示す
説明図、第２図は同実施例における鉄心の磁束の流れを
示す説明図、第３図（ａ）〜（ｄ）は鉄心に設ける補助
磁路体の互いに異なる形状を示す説明図、第４図は非晶
質磁性合金薄板における飽和磁化と温度との関係を示す
線図、第５図は従来の鉄心の製造方法における鉄心の磁
束の流れを示す説明図である。 １・・・巻鉄心、２・・・非晶質磁性合金薄板、３・・
・補助磁路体、４・・・励磁コイル。 第　１　　崗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非晶質磁性合金薄板からなる鉄心に巻回したコイ
   ルに励磁用高周波電流を通して鉄心を励磁し、この励磁
   に伴い鉄心に生ずる損失により鉄心自身を発熱昇温させ
   て焼鈍を行なうに際して、前記鉄心のコーナ部の外部に
   、磁性材料からなる補助磁路体を当接して設けることを
   特徴とする鉄心の製造方法。
2. （２）補助磁路体を形成する磁性材料は非晶質磁性合金
   薄板より飽和磁化が高いものである特許請求の範囲第１
   項に記載の鉄心の製造方法。