JPS6154612A - 鉄心の製造方法 - Google Patents

鉄心の製造方法

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JPS6154612A
JPS6154612A JP17625184A JP17625184A JPS6154612A JP S6154612 A JPS6154612 A JP S6154612A JP 17625184 A JP17625184 A JP 17625184A JP 17625184 A JP17625184 A JP 17625184A JP S6154612 A JPS6154612 A JP S6154612A
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一夫 山田
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)

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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板から
なる鉄心に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の材料
として、非晶質磁性合金it−用いることが検討されつ
つある。非晶質磁性合金板は、金属(Fe 、 Co 
、 Ni等)と半金属元素(B、C。
si、p等)を主成分として超急冷法により製造された
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l/3〜l/4と小さく、磁気特性に優
れている。
しかし、非晶質磁性合金板は、超急冷法により製造する
ために、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、非晶質磁性合金板からなる鉄心は、鉄心組
立後に歪取り焼鈍を行なって非晶質磁性合金板の歪を除
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。
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。また、非晶質a性合金版
は焼鈍後に脆化する性質があるので、焼鈍後において鉄
心を取扱う時に、非晶質磁性合金板が外力により破損(
割れや破片の発生)し、変圧器使用中に絶縁破壊などを
起すなどの虞れがあり、鉄心の品質上好ましくない、こ
のため、鉄心を組立てる作業を焼鈍の前工程に行ない、
焼鈍後における組立て工程数を減少して、非晶質磁性合
金板に外力が加わる機会を減らすことが必要である。こ
の場合、鉄心に変圧器コイルを巻回する作業は、鉄心に
応力が加わる度合が大である。
従来、非晶質磁性合金板からなる鉄心の焼鈍は、外部熱
源により鉄心を加熱する方式が採用されている。すなわ
ち、第2図で示すように非晶質磁性合金板2からなる鉄
心11例えば非晶質磁性合金板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lt−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によりコイル3に直流電流を
通電して鉄心lに磁界を印加するとともに、電熱ヒータ
の加熱により恒温槽4内部全所定の焼鈍温度に上昇させ
て鉄心lを加熱することにより焼鈍を行なう。
非晶質磁性合金材料の焼鈍温度は、その種類によっても
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TGLAS260582では、3
90〜410℃程度が適切である。また、焼鈍温度保持
時間は2時間程度が適切とされている・ しかしながら、このような焼鈍方法において、は、鉄心
lは熱源である電熱ヒータの輻射熱により外部から加熱
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@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、電熱ヒータにより鉄心1を所定の焼鈍温度すなわ
ち400℃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、仮り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、フィ
ルも一緒に外部から400℃まで加熱される。しかるに
、一般にコイルの絶縁被穆に用いる絶縁物は、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なくなる。
このため、焼鈍前の工程で鉄心I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、コイルの破損を伴
うので困難であり、焼鈍後の工程で鉄心1にコイルを巻
回することにんる。
しかし、焼鈍後の鉄心1は非晶質磁性合金板2の脆化現
象を伴うので、焼鈍後に鉄心lにコイルを巻回する組立
作業を行なうと、非晶質磁性合金板2が外力により破損
する機会が増大して、鉄心lの品質を低下させることに
なる・そこで、非晶質磁性合金板からなる鉄心に励磁コ
イルを設け、この励磁コイルに励磁用交流電流を流して
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提案されている。
この方法は変圧器コイルの巻回や変圧器中身組立の大部
分を焼鈍の前工程で行うことができるので、焼鈍により
脆化する非晶質磁性合金板の取扱いを極力少なくできる
利点がある。
しかしながら、この方法においては、鉄心自身の発熱で
昇温する際に、鉄心表面よりの放熱があるので、このま
までは励磁のための電力消費量が増大することになる。
〔発明の目的〕
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、非晶質磁性
合金板からなる鉄心に対する焼鈍を経済的に、かつ良好
に行ない、非晶質磁性合金本来の優れた磁気特性を充分
発揮できる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〕
本発明による鉄心の製造方法は、非晶質磁性合金薄板か
らなる鉄心を焼鈍するに際して、励磁コイルを巻回した
鉄心を恒温槽に入れ、励磁コイルに電流を流して鉄心を
励磁し、この励磁に伴い鉄心に生ずる損失により鉄心自
身を発熱させるとともに、恒温槽に設けた発熱体により
鉄心を加熱し、さらに恒温槽内が予じめ設定した温度ま
で上昇した後には、励磁による鉄心自身の発熱のみで鉄
心を所定の焼鈍温度まで上昇させて焼鈍することを特徴
とするものである。
すなわち、本発明は励磁による鉄心自身の発熱と恒温槽
の加熱により鉄心を均一な温度分布で昇温できるととも
に、鉄心の放熱を抑制して鉄心を短時間で昇温させるこ
とにより焼鈍作業を迅速に行なうことができる。この場
合、恒温槽内の設定温度全絶縁物を劣化させない温度に
設定することにより、鉄心に変圧器コイルを装着してそ
の変圧器コイル全損焼することなく焼鈍を行なえるよう
になる。
〔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図は本発明方法の一実施例全示すもので、この実施
例では非晶質磁性合金薄板を巻回してなる2相の巻鉄心
を並べ、各巻鉄心の中央の脚部に共通に変圧器コイルを
巻回したものを対象にしている。
各巻鉄心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。各巻鉄心11は並べてその中央の
脚部に変圧器コイル1)を共通に巻回する。
そして、巻鉄心11を焼鈍するに際しては、各巻鉄心1
1の外側の脚部に励磁用交流電流を流すための仮巻コイ
ル14’i各々巻回する。仮巻コイル14は互いに逆巻
きにして巻回し、その巻回数は変圧器コイル1)の絶縁
耐力上問題のない電圧となるように大きさを設定する。
なお、仮巻コイk14は耐電圧性、耐熱性を考慮してセ
ラミックスなどの無機絶縁被覆電線を用いる。
次いで、変圧器コイA/1)および仮巻コイル14t−
巻回した各巻鉄心IIを恒温槽15の内部に入れる。恒
温槽15内に入れた各巻鉄心11の仮巻コイル14は、
切換スイッチZ7j−介して^周波交流′也源18と直
流電源19に各各接続する。20は交流電源18の電圧
t−調整する電圧調整器である。なお、恒温槽15は発
熱体である電気ヒータ16t−備え、この電気ヒータ1
6の発熱により内部を所定の設定温度に保持している。
そして、巻鉄心11′t−焼鈍するために恒温槽15に
おける内部温度を、変圧器コイル1)に用いられる絶縁
物が熱劣化を生じない温度、例えば100〜150℃程
度に設定する。この設定温度は絶縁物の他類により適宜
変更するととができ、H種絶縁物を使用したものではさ
らに高温度に設定することができる。すなわち、恒温槽
15内部が前記設定温度となるように電気ヒータ16を
発熱させる。このため恒温槽15内部に入れられた巻鉄
心11は電気ヒータ16により外部から加熱されて温度
上昇する。
また、切換スイッチ17により仮巻コイル14t−高周
波交流電源18へ接続し、電圧調整器20により電圧を
調整して仮巻コイル14に励磁用交流電流電流を流す。
この交流電流の周波数は例えば2〜41G(zに選定す
る。このため仮巻コイル14に交流を流すことにより磁
束が発生して巻鉄心11にうず電流が流れ、このうす電
流に伴う電力損失によって巻鉄心11にジュール熱が発
生する。従って巻鉄心11はそれ自身の内部発熱により
加熱されて温度上昇する。
このようにして巻鉄心11は交周波励磁による内部発熱
と、恒温槽15の電気ヒータI6による外部加熱の両方
により温度上昇する◎すなわち、巻鉄心11の温度は恒
温槽15の設定温度範囲までは、励磁による内部発熱と
恒温槽15の外部加熱の併用により上昇する。そして、
巻鉄心11の温度が恒温槽15の設定温度(100〜1
50℃)まで上昇した時点からは、巻鉄心11は高周波
励磁による鉄心自身の発熱により温度上昇する。巻鉄心
11の温度が非晶質磁性合金薄板12の適正焼鈍温度の
400℃まで上昇すれば、電圧調整器20で電圧調整し
て巻鉄心11の温度400℃を適正な温度保持時間で一
定に保持する。なお、各巻鉄心11の仮巻コイル14は
逆極性に接続しであるので、仮巻コイル14に交流電流
を流して励磁を行な−)′cも、変圧器コイル1)に磁
束による誘起電圧が生じない。
次いで、切換スイッチ17の切換えにより仮巻コイル1
4を交流電源18から切離して直流電源19へ接続する
。このため、仮巻コイル14への交流電流の通電がし中
断されて巻鉄心11の励磁が停止し、巻鉄心11が冷却
を始める。同時に直流電源より直流電流が仮巻コイル1
4に流れ巻鉄心11に対して磁場を形成する。
このようにして巻鉄心lik磁場中にて冷却する。
焼鈍終了後は巻鉄心11f、恒温槽15から取り出し、
巻鉄心11から仮巻コイル14f:外して作業を終了す
る。
なお、恒温槽15は巻鉄心11の酸化を防止するために
窒素ガスなどの不活性雰囲気とすることが好ましい。
このようにして巻鉄心11を製造すれば、巻鉄心11の
温度が恒温槽15の設定温度未満の範囲にある時には高
周波励磁による鉄心自身の発熱と恒温槽15からの外部
加熱との併用により巻鉄心JJの温度が上昇し、次いで
巻鉄心11の温度が恒温槽15の設定温度に等しくなっ
た時点からは高周波励磁による鉄心自身の発熱により巻
鉄心11が昇温する。このため、巻鉄心11の放熱蓋は
鉄心温度と恒温槽15の設定温曳との差により決定され
、常温状態で励磁した場合に比して放熱量が小さくなり
1、巻鉄心11’を短時間に焼鈍温度に上昇させること
ができる。
すなわち、巻鉄心11の発熱量t Qt (Kca l
 )、巻鉄心llからの放熱量t−Qt (Kcal 
)、巻鉄1c?11内部への蓄熱量’e Qs (Kc
al )  とすると、Q、=Q、−Q、    ・・
・・・・・・・ (1)となる・ Q、とQsは次式で表わされる。
Ql、、、 klWqt    ・・・・・・・・・ 
(2)Q、 = k、W(Om−Or)−・−・−= 
 (3)JsJ:比例定数 W:鉄心重量(kg ”) q:鉄心単位重量、単位時間当りの発熱量(Kcal 
7kg −h ) t:通電時間(h) Om:鉄心温度(°C) On:恒温槽内の温度じO) 前述の式から明らかなように巻鉄心温度Omを400℃
程度に上昇させるために発熱量Q1を有効に蓄熱蓋Q、
に供するためには放熱量Q。
を小さくする必要がある。一方、常温状態で巻鉄心を励
磁した場合の放熱:!tQ、’は、Q2′=に、W(O
m−Oa)・・・・・・・・・(4)Oa:周囲温度(
常温)℃ となる。
本発明では巻鉄心11を焼鈍するに際して100〜15
0℃の温度に加熱した恒温槽15内で巻鉄心11を励磁
して焼鈍する方法であるから、常温状態で巻鉄心を励磁
した場合に比較して放熱量の差Q、″は、(3)。(4
)式よりQg −kgW(Qm−Oa)となり、放熱蓋
が小さくなるために巻鉄心11は短時間で焼鈍温度まで
上昇させることができる。すなわち、(2)式で表わさ
れる鉄心単位重量、単位時間当りの発熱量qe一定とし
た場合は、400℃程度まで昇温させるのに必要な通電
時間を大幅に短縮でオる。従って巻鉄心11の焼鈍を迅
速に行なえる。一方通電時間tを一定とした場には発熱
:itq′ft小さくでき、qoef  B  (f:
交流電流周波数、B:磁束密度)であることにより、交
流電流の周波数が低くても良く、また同一鉄心重量の場
合には交流電源18の電淵容蓋が小さくてよいという利
点がある。なお、巻鉄心IIからの放熱量を減少させ、
かつ外部加熱を併用することにより、巻鉄心11内、外
部の温度分布が一層均一化され、焼鈍による歪増りが良
好に行えて磁気特性の低下を防止できる。
さらに、巻鉄心11を恒温槽rl内に入れて焼鈍を行な
うに際して、恒温槽15内は変圧器コイル1)の絶縁物
が熱劣化しない温度に設定しであるので、巻鉄心11に
変圧器コイルI3を巻回して焼鈍を行なっても変圧器コ
イル1)t−損傷させることなく焼鈍を行なうことがで
きる。
なお、前述した婁施例では巻鉄心を高層R励磁するため
に、巻鉄心に仮巻した仮巻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に絶縁
破壊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
ためには仮巻コイ/l/金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り、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巻鉄心に限定されず、非晶質磁性合
金薄板f: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均一な温度分布で昇
温させて経済的に焼鈍を行ない、焼鈍による非晶質磁性
合金薄板の磁気特性の劣化を防止できるとともに、焼鈍
を短時間で迅速に行なうことができる。また鉄心に変圧
器コイルを巻回した状態でも変圧器コイルを損傷するこ
となく焼鈍を行なえるので、焼鈍後に行なう組立工程の
数を減少し、非晶質磁性合金薄板の脆化による破損を防
止できる。従って非晶質磁性合金薄板からなる品質の良
い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図は従来例を示す説明図である。 11・・・巻鉄心、12・・・非晶質磁性合金薄板、1
)・・・変圧器コイル、14・・・仮巻コイル、15・
・・恒温槽、16・・・電気ヒータ、18・・・交流電
源、19・・・直流電源。 出願人代理人 弁理士  鈴 江 武 彦第1図 第2図 手続補正書 昭和 40.%−3日 特許庁長官 志 賀    学   殿■、事件の表示 特願昭59−176251号 2、発明の名称 鉄心の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)株式会社 東芝 4、代理人 5、自発補正 7、補正の内容 願書添付の図面の第1図を別紙の通り訂正する。

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を焼鈍するに際
    して、恒温槽の内部に、励磁コイルを巻回した前記鉄心
    を入れ、前記励磁コイルに交流電流を流して前記鉄心を
    励磁し、この励磁に伴い前記鉄心に生ずる損失により前
    記鉄心自身を発熱させるとともに、前記恒温槽に設けた
    発熱体により前記鉄心を加熱して前記鉄心を昇温させ、
    次いで前記恒温槽内の温度が設定値まで上昇した後は、
    前記励磁による前記鉄心自身の発熱のみで前記鉄心を焼
    鈍温度まで上昇させて焼鈍することを特徴とする鉄心の
    製造方法。
  2. (2)恒温槽内の温度を絶縁物が劣化しない温度に設定
    した特許請求の範囲第1項記載の鉄心の製造方法。
JP17625184A 1984-08-24 1984-08-24 鉄心の製造方法 Granted JPS6154612A (ja)

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JPH0552653B2 JPH0552653B2 (ja) 1993-08-06

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