JPS61179507A - 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
らなる鉄心に歪取り焼鈍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および積層鉄心におい
ては、鉄心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。非晶質磁性合金薄板は磁性合金の
溶湯を超急冷して製造した・もので、従来からの鉄心材
料であ、るけい素鋼板に比して鉄損（損失）が大幅に小
さく磁気特性に優れている。

しかし、非晶質磁性合金薄板は、超急冷法によ如製造す
るために１急冷時の歪により鉄損の増大など磁気特性が
極端に低下しており、本来の優れた磁気特性が得られな
い。このため、非晶質磁性合金薄板からなる鉄心は、鉄
心組立後に歪取シ焼鈍を行なって非晶質磁性合金薄板の
歪管除去し、鉄損の減少などの非晶質磁性合金本来の磁
気特性の回復を図っている。この焼鈍　　　　。

は、鉄心を磁場中に置いて磁気異方性を与えて磁気特性
の改善を図る方法である。

非晶質磁性合金材料の焼鈍温度は、その種類によりても
異なるが、現在変圧器用鉄心材料として最も適切とされ
ているアライド社製部ＴＧＬＡＳ２６０５Ｓ２では、３
９０〜４１０℃程度が適切である。

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
の各部分を温度分布が均一になるように適正な焼鈍温度
範囲に昇温しないと、熱応力により磁気特性が低下して
、その本来の優れた磁気特性の回復を図ることができな
い。

従来、非晶質磁性合金薄板からなる鉄心の焼鈍は、外部
熱源によシ鉄心を加熱する方式が採用されている。すな
わち、第３図で示すように非晶質磁性合金薄板２からな
る鉄心１、例えば非晶質磁性合金薄板２を巻回してなる
巻鉄心に磁界印加用のコイル３を巻回し、この鉄心１を
電熱ヒータ（図示せず）を熱源とする恒温槽４の内部に
収容する。そして、直流電源５によシコイル３に直流電
流を通電して鉄心１に磁界を印加するとともに、電熱ヒ
ータの加熱によυ恒温槽４内部を所定の焼鈍温度に上昇
させて鉄心１を加熱することにより焼鈍を行なう。

しかしながら、このような焼鈍方法においては、鉄心１
は熱源である電熱ヒータの輻射熱によシ外部から加熱さ
れるので、鉄心内部まで良好に加熱されず、鉄心１表面
と内部の温度分布が不均一になる。このため、鉄心１の
非晶質磁性合金薄板２は熱応力により磁気特性が低下し
て、本来の磁気特性を回復することが困難である。また
、電熱ヒータによシ鉄心１を所定の焼鈍温度すなわち４
００℃程度まで加熱するために、恒温槽４内部も同温度
まで昇温するので、仮シに変圧器コイルを巻回した鉄心
１を恒温槽４の内部に入れて焼鈍を行なうと、変圧器コ
イルも一緒に外部から４００′ｃまで加熱される。

しかるに、一般に変圧器コイルの絶縁被覆に用いる絶縁
物は、耐熱性の限度が低く、４００℃の温度まで加熱さ
れると、絶縁物が損傷して実用性が々くなる。このため
、焼鈍前の工程で鉄心１に変圧器コイルを巻回して、そ
の後に焼鈍を行なうことは、変圧器コイルの破損を伴う
ので困難であシ、焼鈍後の工程で鉄心ｌに変圧器コイル
を巻回することになる。しかし、焼鈍後の鉄心１は非晶
質磁性合金薄板２の脆化現象を伴うので、焼鈍後に鉄心
１にコイルを巻回する組立作業を行なうと、非晶質磁性
合金薄板２が外力によシ破損する機会が増大して、鉄心
１０品質を低下させることになる。

しかして、最近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、
この励磁により鉄心に生ずる損失で鉄心自身を発熱昇温
させて焼鈍する方法が開発されている。（特願昭５９−
３９５０６号）この方法は変圧器コイルの巻回作業や変
圧器中身の組立作業の大部分を焼鈍の前工程として行な
うことができ、焼鈍により非晶質磁性合金薄板が脆化し
た後の鉄心の取扱いを極力少なくして非晶質磁性合金薄
板に外力が加わる機会を少なくできる利点がある。

しかしながらこの高周波焼鈍方法は、高周波励磁により
鉄心自身に発生する損失が鉄心の温度が３００℃程成に
上昇まではほとんど変化しないが、３００℃を越えると
鉄心の飽和磁束密度の低下および透磁率の低下によって
鉄心の鉄損が低下する現象が生じる。このため鉄心の温
度上昇速度が低下する。そして鉄心温度が高くなると鉄
心表面からの放熱量が増大するので、鉄心表面部の温度
上昇が遅くなり、鉄心表面部の温度が鉄心内部の温度に
対して約３０〜５０℃程低くなって、鉄心の非晶質磁性
合金薄板積厚方向の温度差が生じる。このため鉄心の各
部分の温度分布が不均一になり、適正な焼鈍温度範囲を
外れて非晶質磁性合金薄板本来の優れた磁気特性を回復
した鉄心を得ることがむづかしいという問題がありた。

〔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良好な焼鈍を効率良く
行なうことができ、以て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ものであ
る。

〔発明の概要〕

本発明の鉄心の製造方法は、非晶質磁性合金薄板からな
る鉄心を真空タンクの内部に入れ、鉄心を高周波励磁し
て、その発生損失により鉄心自身を発熱昇温させて焼鈍
を行なうものであり、焼鈍に際して、巻鉄心の表面から
の放熱量を減少させるとともに巻鉄心の薄板積厚方向の
熱伝導率を高めて巻鉄心の各部の温度分布を均一化し、
また温度上昇速度を高めて焼鈍時間を短縮するものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、この実施例で
は非晶質磁性合金薄板を巻回してなるノーカット形の２
組の巻鉄心を並べ、各巻鉄心の中央脚部に共通に変圧器
コイルを巻回したものを対象としている。巻鉄心１１は
帯状の非晶質磁性合金薄板１２を矩形状に巻回して形成
する。

そして、巻鉄心１１を焼鈍する前工程において、巻鉄心
１１を並べてその中央の脚部に共通。

に変圧器コイル１３を巻回する。各巻鉄心１１の外側の
脚部には励磁用高周波電流を流すための励磁コイル１４
を夫々巻回（仮巻）する。これら励磁コイル１４は互い
に巻回方向を逆にして巻回する。励磁コイル１４は耐熱
、耐電圧性を考慮してセラミックスなどの無機絶縁被覆
電線などを使用し、その巻回数は絶縁耐力上問題のない
電圧となる大きさに設定する。

次いで、変圧器コイル３および励磁コイル１４を巻回し
た巻鉄心１１を真空タンク１５の内部に入れる。この真
空タンク１５は内壁面に輻射率の小さい材料からなる遮
蔽層１６を形成しである。この遮蔽層１６は例えば真空
タンク１５の内壁面に銀粉血料を塗装する、あるいはア
ルミニウム板を取付けるなどの方法により形成する。そ
して、真空夕／り１５に入れ丸巻鉄心１１の励磁コイル
１４は真空タンク１５に設けた端子１７を介して真空タ
ンク１５の外部に設けた切換スイッチ１８に接続し、こ
の切換スイッチ１８は高周波交流電源１９と直流電源２
０に各各接続する。図中２１は交流電源１９の電圧を調
整する電圧調整器である。

次いで、巻鉄心１１の歪取り焼鈍を行なう場合には、真
空ポンプ（図示せず）により真空タンク１５の内部の真
空引きを行ない、真空タンク１５の内部を真空または減
圧の状態とする。

そして、切換スイッチ１８により励磁コイル１４を高周
波交流電源１９へ接続し、電圧調整器２１により電圧を
調整して励磁コイル１４に高周波交流電流を流す。この
交流電流の周波数は例えば２〜１０ｋＨｚに選定する。

励磁コイル１４に交流電流を流すと磁束の発生によ９巻
鉄心１１における非晶質磁性合金薄板１２にうず電流が
流れ、このうず電流に伴う電力損失により非晶質磁性合
金薄板１２に熱が発生する。このため、非晶質磁性合金
薄板１２はそれ自身の内部発熱により温度上昇する。非
晶質磁性合金薄板１２の温度が適正な焼鈍温度４００ｔ
：まで上昇すれば、電圧調整器２１で交流電流の電圧を
調整して温度４００℃を一定時間例えば３０分間保持す
る。

このようにして巻鉄心１１全体の非晶質磁性合金薄板１
２が均一な温度分布で短時間に焼鈍温度４００℃まで上
昇する。なお、励磁コイル１４を互いに逆極性に接続し
であるので、励磁コイル１４に交流電流を流して巻鉄心
１１を励磁し　。

た時に、巻鉄心１１の中央側脚部における磁束の方向が
互いに逆向きになシ、この中央側脚部に巻回した変圧器
コイル１３には磁束による誘起電圧が生じない。また、
励磁コイル１４を互いに逆直列に接続しても同じ効果が
得られる。

その後に１切換スイツチ１８の操作で励磁コイル１４を
交流電源１９から直流電源２０に切換え接続する。これ
によシ、巻鉄心１１は交流による励磁が停止され冷却を
始める。同時に直れ、巻鉄心１１に対して磁場を形成す
る。このようにして巻鉄心１１を磁場中にて冷却する。

焼鈍終了後は巻鉄心１１を真空タンク１５から外部に取
υ出し、巻鉄心１１かも励磁コイル１４を取り外す。

しかして、このように巻鉄心１ノを真空タンク１５の内
部に入れて歪取シ焼鈍を行なうすなわち真空中にて焼鈍
を行なうと、真空中では対流が生じないので、巻鉄心１
１の表面からの放熱として対流の熱伝達による放熱がな
く、輻射のみの放熱となるために、鉄心表面からの放熱
量が減少して鉄心表面部の温度低下を抑制できる。ま丸
巻鉄心１１における各非晶質磁性合金薄板１２の眉間に
空気層が存在しないので、鉄心の占積率が向上し薄板積
層方向の熱伝導率が高くなる。このため巻鉄心１１の薄
板巻厚方向の温度分布を均一にし、巻鉄心１１の各部を
均一に温度上昇させることができる。しかも、巻鉄心１
１の表面から輻射された熱は、真空タンク１５の内壁面
に設けた輻射率の小さい材料からなる遮蔽層１６により
反射されるので、輻射による放熱量も減少し巻鉄心１１
の温度分布をより一層均−化することができる。さらに
巻鉄心１１の表面からの放熱量が減少するために、温度
上昇速度が速くなり焼鈍時間が短縮化される。さらにま
た、巻鉄心ＩＩを形成する非晶質磁性合金薄板１２の焼
鈍時の酸化を回避することができるので、酸化による非
晶質磁性合金薄板１２の脆化を防止できる。

第２図は高周波励磁により巻鉄心を焼鈍した場合におけ
る巻鉄心の薄板積厚方向の温度分布の一例を示す線図で
ある。この焼鈍時の処理条件は交流電流の周波数６　ｋ
Ｈｚ　、磁束密度０．８テスラである。この線図におい
て実線Ａは本発明方法によυ巻鉄心を真空中で高周波励
磁焼鈍を実施した場合の巻鉄心の薄板積厚方向の温度分
布を示し、破線Ｂは大気中にて高周波励磁焼鈍を実施し
た場合の巻鉄心の温度分布を示している。この線図によ
れば真空中で焼鈍を実施した場合における巻鉄心の温度
分布が、大気中で焼鈍を実施した場合の巻鉄心の温度分
布に比して均一であることが判る。

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シ、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。

焼鈍を行なう鉄心はノーカット形の巻鉄心に限定されず
、１ターンカツト形のものであっても良く、さらに非晶
質磁性合金薄板を積層してなる積層鉄心も対象にして同
等の効果を得ることができる。

焼鈍を行表う場合には、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均一な温度分布で効
率良く温度上昇させて高周波励磁による焼鈍を行なうこ
とができ、磁気特性に優れた鉄心を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の一実施例を示す説明図、第
２図は高周波励磁焼鈍を実施した場合における巻鉄心の
温度分布を示す説明図、第３図は従来の焼鈍方法を示す
説明図である。 １１・・・巻鉄心、１２・・・非晶質磁性合金薄板、１
３・・・変圧器コイル、１４・・・励磁コイル、１５・
・・真空タンク、１６・・・遮蔽層。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 ２］ 第２図 第３図

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励磁
   コイルに励磁用高周波電流を通して前記鉄心を励磁し、
   この励磁に伴い前記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するに際して、前記鉄心を真空タン
   クの内部に入れて焼鈍することを特徴とする鉄心の製造
   方法。
2. （２）真空タンクの内壁面に輻射率の小さい材料からな
   る遮蔽層を設けてなる特許請求の範囲第１項に記載の鉄
   心の製造方法。