JPS6243115A - 変圧器の製造方法 - 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〕 本発明は変圧器巻線を装着した非晶質磁性合金薄板から
なる鉄心に焼鈍を行なう変圧器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、金１（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
１等）と半金属元素（Ｂ。

ｃ、ｓｔ、ｐ等）を主成分として超急冷法によシ製造さ
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１／３〜Ｖ４と小さく、磁気特性に
優れている。

しかし、非晶質磁性合金薄板は、超急冷法によシ製造す
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。

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、且つ
焼鈍時間も短いために、鉄心向部の温度分布が均一にな
るように短時間で昇温しないと、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。

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ＭＥＴＧＬＡＳ　２６０５　Ｓ　２
では、３９０〜４１０℃程度である。

従来、非晶質磁性合金薄板からなる鉄心に対する焼鈍方
法としては、外部加熱方式、すなわち鉄心を電気ヒータ
を熱源とする恒温槽の内部に入れ、電気ヒータの加熱に
よシ恒温槽の内部を焼鈍温度に上昇させて鉄心を加熱す
る方式が採用されている。

しかしながら、この焼鈍方法は、電気ヒータの輻射熱に
より鉄心を外部から加熱するので、加熱効率が悪く鉄心
内部まで良好に加熱されず、鉄心の表面と内部の温度分
布が不均一となる。

そして、鉄心全体を均一な温度分布とするために、さら
に鉄心を加熱すると、鉄心表面が長時間高温にさらされ
ることになり、非晶質磁性合金薄板の磁気特性が劣化す
るという問題がある。

また、この焼鈍方法において、変圧器巻線を巻回した鉄
心を恒温槽の内部に入れて焼鈍を行なうと、変圧器巻線
も一諸に約４００℃まで加熱されることとなる。一般に
有機絶縁材料にあっては、約４００℃の焼鈍温度に耐え
ることは困難で、変圧器巻線が損傷してしまう。この問
題は鉄心の焼鈍後鉄心に巻線を巻回すれば解決するが、
焼鈍後の鉄心は非晶質磁性合金薄板の脆化現象を併うの
で、焼鈍後の巻線巻回、組立等を行なうと、非晶質磁性
合金薄板が外力で破損する機会が増大し、結果として鉄
心の品質特性に悪影響をあたえることとなる。

〔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する歪取シ焼鈍を良好に且
つ経済的に行なえ、非晶質磁性合金本来の優れた磁気特
性を発揮できる鉄心を備えた変圧器要素を得ることがで
きる変圧器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〕

本発明の変圧器の製造方法は、非晶質磁性合金薄板から
なる鉄心の表面を耐熱性を有する繊維状材で覆うととも
に、前記鉄心に、表面部を耐熱性を有する繊維状材で覆
った変圧器巻線を装着して変圧器要素を形成し、次いで
前記非晶質磁性合金薄板の焼鈍温度よ）も低い温度の融
点を有する金属材を、前記非晶質磁性合金薄板の焼鈍温
度まで加熱して溶融させ、溶融した前記金属材の溶湯中
に前記変圧器要素を浸漬し、前記金属材の溶湯によシ前
記鉄心を加熱して焼鈍を行なうものである。すなわち、
非晶質磁性合金薄板からなる鉄心を焼鈍するに際して、
鉄心を均一な温度分布で加熱して且つ鉄心に巻回した変
圧器コイルを損傷することなく焼鈍を行なうことができ
、焼鈍後における組立工数を減少させるものである。

〔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。

まず、第２図で示すように非晶質磁性合金薄板２からな
る鉄心ノ、例えば非晶質磁性合金薄板２を巻回してなる
巻鉄心を形成する。非晶質磁性合金薄板２としては、例
えばアライド社製ＭＥＴＧＬＡＳ　２６０５　Ｓ　２を
用いる。この非晶質磁性合金材料の焼鈍温度は、３９０
〜４１０℃程度である。

次いで、第１図で示すように鉄心１の表面を耐熱性およ
び柔軟性を有する繊維状材３で覆う。

繊維状材３は、ガラスｆＩ１．維、芳香族？リアミド繊
維、アスベスト繊維などの繊維を用いて織成したチーブ
または布を使用し、鉄心１の表面に巻回する。鉄心１の
表面を覆う繊維状材３の厚さは、後述するように鉄心１
を金属材の溶湯中に浸漬して焼鈍を行なう時に、金属材
、ｆの溶湯の熱が鉄心１に良好に伝導する大きさとする
。

−例をあげれば、厚さ０．１３ｍのがラスチー！を彊重
ね巻きで２回巻回した程度でよい。

さらに、第１図で示すように繊維状材３で表面を覆った
２個の鉄心１，１を並置し、これら鉄心１，１の内側に
位置する脚部に共通に変圧器巻線である巻１ｓ４を装着
する。この巻線４は、鉄心１．１の脚部に巻線導体を眉
間絶縁物を介して巻回することにより装着する。なお、
巻線４の層間絶縁物としては、？リアミドフィルム、ア
ラミツト紙などの耐熱性を有する高分子材料やマイカの
複合材などを用いる。そして、変圧器巻線４の外周表面
部および上下両端表面部を繊維状材５で覆う。このｆＲ
維状材５は、鉄心ｌの表面を覆う繊維状材３と同質材料
のものを使用する０巻線４の外周表面部を覆う繊維状材
５は、巻線４の最外周層と兼用しあるいは最外周層の外
周に所定の厚さで巻回し、且つ巻線４の上下端表面部を
覆う繊維状材５は、巻線４の端部絶縁物の外側に所定厚
さに重ねて巻回する。

巻線４の表面部を覆うＰＲ維状材５の厚さは、鉄心１の
焼鈍を行なう時に、金属材の溶湯の熱が巻線に伝導しな
い大きさとする。

このようにして鉄心ノ、１と巻線４とからなる変圧器要
素を形成する。

次に、第３図で示すように非晶質磁性合金薄板２の焼鈍
温度（３９０〜４１０’Ｃ）よシ低い温度の融点を有す
る金属材６を用意し、この金属材６を容器７の内部にて
非晶質磁性合金薄板２の焼鈍温度まで加熱して溶融させ
る。この金属材６としては、例えば重量比で錫２０％、
鉛８０％からなる合金を使用する。この合金は比重が１
０．２　、固相線温度が１８３℃である。金属材６を加
熱溶解するためＫは、電気ヒータを加熱源とする方法、
液化石油ガスを燃焼させて加熱源とする方法、高周波加
熱による方法などを採用する。加熱溶解する金属材６の
温度を制御するために、加熱源を制御する制御装置を設
け、この制御装置により加熱源を制御して、金属材６を
所定温度まで加熱制御する。金属材６の温度は熱電対な
どによシ測定する。また、容器７は変圧器要素を確実に
浸漬することができる深さを有するものを用いる。

次いで、溶解した金属材６の溶湯の温度を非晶質磁性合
金薄板２の焼鈍温度あるいはそれ以上の高さに保持し、
この状態で変圧器要素を容器７の内部に入れ金属材６の
溶湯の中に一定時間浸漬して、金属材６の溶湯によシ変
圧器要素の鉄心１を加熱して非晶質磁性合金薄板２の適
正焼鈍温度（３９０〜４１０℃）まで温度上昇させる。

この場合、金属材６の溶湯が鉄心ｌの周囲全体を包み、
鉄心１の表面を覆う繊維状材３を通して鉄心１の表面に
熱を伝導する。このため、金属材６の溶湯の鉄心１に対
する加熱効率が高く、溶湯の熱が鉄心１の表面から内部
へ良好に伝達されるので、鉄心１は表面および内部とも
均一な温度分布をもって適正焼鈍温度に短時間に温度上
昇する。なお、巻線４０表面を覆う繊維状材５は厚さを
大にしであるために、金属材６の溶湯の熱をし中断し、
この熱が巻線４に伝導することを阻止する。このため、
巻線４は強制的に鉄心焼鈍温度（４００℃）まで加熱さ
れることがなく、熱による損傷を防止できる。なお、金
属材６の溶湯は繊維状材３，５により、鉄心１と巻線イ
の各表面に直接接触せず、また表面張力が大であるので
繊維状材３，５の内部に浸入することがない。このこと
は、変圧器要素を金属材６の溶湯から引上げた際に、繊
維状材３．５の表面および内部に溶湯が存在せず、特別
な後処理が不要であるという結果が得られる。

さらに、鉄心１および巻線４が金属材６の溶湯により加
熱される時に、鉄心１における各非晶質磁性合金薄板２
の層間および巻線４の内部に存在していた空気が加熱さ
れ爆発に近い状態で急激に体積膨張し、この空気が繊維
状材３゜５を通り金属材６の溶湯中に押し出される。し
かし、空気は、繊維を網目状に織成してなる繊維状材３
，５の内部を通る時に細分化され、その爆発に近い状態
を阻止される。このため、鉄心１および巻線４が内部の
空気の急激な膨張によシ損傷することを防止できる。

しかも、鉄心１は金属材６の溶湯中に浸漬されることに
より外部と直接接触することがないので、鉄心１の非晶
質磁性合金薄板２の空気による酸化を防止することがで
きる。このため、この鉄心１の酸化を防止するために容
器７を非酸化雰囲気中に置く必要がなく、非酸化雰囲気
をつくるための特別な装置が不要である。

鉄心１が非晶質磁性合金薄板２の焼鈍温度まで温度上昇
した後は、変圧器要素を金属材６の溶湯から引き上げて
容器７から取シ出し、取シ出した鉄心１を自然冷却する
。この冷却過程において、鉄心１に直流磁界を印加して
磁気異方性を与えることにより、非晶質磁性合金薄板２
の磁気特性をより効果的に改善することができる。

また、この冷却過程において鉄心１の表面を覆う繊維状
材３は保温材の役目をなして、鉄心１が急激に温度低下
することを防止し、急激な温度低下による非晶質磁性合
金薄板２０部分的な歪の発生を阻止してその磁気特性の
低下を防止することができる。

焼鈍処理を終えた後は、繊維状材３，５を鉄心１および
巻線４の絶縁物として使用する。

なお、前述した実施例では、金属材の溶湯に鉄心を１個
ずつ浸漬する場合について説明したが、これに限定され
ずに、鉄心をコンベアなどの搬送装置により金属材溶湯
槽へ連続的に搬送して溶湯中に浸漬するようにすれば、
多くの鉄心を連続的に焼鈍処理することができる。

また、鉄心を浸漬する溶湯を形成する金属材としては、
実施例で示した錫−鉛合金に限定されず、鉄心を形成す
る非晶質磁性合金薄板の徨類、すなわち焼鈍温度に応じ
て稽々選択することができる。

本発明は、巻鉄心を対象とすることに限らず、非晶質磁
性合金薄板を積層した積層鉄心も対象とすることができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の変圧器の製造方法によれば
、鉄心及びこの鉄心に装着した巻線のそれぞれの表面を
耐熱性を有する繊維状材で覆い、金属材の溶湯中に浸漬
して加熱することにより、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短時間に焼鈍を行な
うことができるので、磁気特性に優れた鉄心を備えた変
圧器を得ることができ、また巻線を装着したまま鉄心の
焼鈍を行なうことができるので、焼鈍後に鉄心に巻線を
装着する工程を行なわなくとも良く、焼鈍後に鉄心に外
力を加える機会を減少させてその磁気特性の低下を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の製造方法の一実施例にお
ける工程を示す説明図である。 １・・・鉄心、２・・・非晶質磁性合金薄板、３・・・
繊維状材、４・・・巻線、５・・・繊維状材、６・・・
金属材。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非晶質磁性合金薄板からなる鉄心の表面を耐熱性を有す
   る繊維状材で覆うとともに、前記鉄心に、表面部を耐熱
   性を有する繊維状材で覆った変圧器巻線を装着して変圧
   器要素を形成し、次いで前記非晶質磁性合金薄板の焼鈍
   温度よりも低い温度の融点を有する金属材を、前記非晶
   質磁性合金薄板の焼鈍温度まで加熱して溶融させ、溶融
   した前記金属材の溶湯中に前記変圧器要素を浸漬し、前
   記金属材の溶湯により前記鉄心を加熱して焼鈍を行なう
   ことを特徴とする変圧器の製造方法。