JPS6252912A - 鉄心の焼鈍方法 - 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
ら成る鉄心に焼鈍を行なう鉄心の焼鈍方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点〕 近時、変圧器などに用いられる鉄心材料に於いては、従
来より用いられているけい素鋼板に代り、優れた低鉄損
特性を有する非晶質磁性合金板を使用する検討が進めら
れている。非晶質磁性合金板は従来のけい素鋼板に比し
て摘失が１／３〜１／４と小さく、磁気特性が優れてい
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、このままでは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成る鉄
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、鉄損の減少など磁気特性の回復を図
っている。この焼鈍は、鉄心を１＆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。すな
わち、第５図に示すように、非晶質磁性合金薄板１２か
ら成る例えば巻鉄心１１に磁界印加用のコイル１３を巻
回し、この巻鉄心１１を電熱ヒータ（図示せず）を熱源
とする恒温［１４の内部に収容する。そして、直流電源
１５によりコイル１３に直流を通電して巻鉄心１１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
１４内部を所定の焼鈍温度に上昇させて巻鉄心１１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め
焼鈍温度は、その種類によっても異なるが、現在変圧器
用材料として最も適切とされているアライド社ＩＭＥＴ
ＧＬＡＳ２６０５Ｓ２では、３９０〜４１０℃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於
いては、巻鉄心１１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、巻鉄心１１表面と内部の温度分布が不均一に成
る。このため、巻鉄心１１の非晶質磁性合金板１２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、電熱ヒータにより巻鉄心
１１を所定の焼鈍温度すなわち４００パＣ程度まで加熱
するために、恒温槽１４内部も同温度まで昇温するので
、仮に変圧器コイルを巻回した巻鉄心１１を恒温槽１４
の内部に入れて焼鈍を行なうと、コイルも一緒に外部か
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
なくなる。このため、変圧器コイルは、焼鈍前の工程で
巻鉄心１１に巻回しておくと、その後に行なう焼鈍によ
って損傷することになるので、焼鈍後の工程で巻鉄心１
１に巻回することになる。

しかし、焼鈍後の巻鉄心１１は、非晶質磁性合金薄板１
２の膀化現象を伴なうので、焼鈍後に巻鉄心１１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
１２が外力により破損する機会が増大して、巻鉄心１１
の品質を低下させることになる。

このようなことを考慮し、最近非晶質磁性合金薄板１２
からなる巻鉄心１１に巻回したコイルに高周波電流を通
して巻鉄心１１を高周波励磁により生ずる損失で巻鉄心
１１自身を発熱昇温させて焼鈍する方法が開発されてい
る。この方法によれば、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、従って焼鈍により非晶質磁性合金薄板１２
が脆化した後の巻鉄心の１１の取扱いを極力少なくして
非晶質磁性合金薄板１２に外力が加わる機会を少なくで
きる利点がある。しかし、この方法に於いて高周波励磁
により巻鉄心１１の温度が高くなるに従い、巻鉄心１１
の飽和磁束密度及び透（社率の低下によって巻鉄心１１
の損失が低下する現象が生じること、また巻鉄心１１の
温度が高くなると巻鉄心１１の表面からの放熱量が増大
し、４温速度が遅くなると共に巻鉄心１１の積厚方向に
対して温度差が生じ、巻鉄心１１の中心部に対して巻鉄
心１１の内外周の温度上昇が低くなり易い。このため巻
鉄心１１に対して適正な焼鈍が出来ないために巻鉄心１
１の磁気特性の低下、バラツキの増大などの問題点があ
った。

［発明の目的］ 本発明は、前記の事情に鑑みなされたもので、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よく
行ない、非晶質磁性合金本来の優れた磁気特性を十分発
揮出来る品質の良い鉄心を得ることが出来る鉄心の焼鈍
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］ 本発明の鉄心の焼鈍方法は、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交流電流を通し
て鉄心を高周波励磁し、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するに際し、鉄
心の表面に、非晶質磁性合金板に比べて鉄損特性の大き
い磁性材料を鉄心の表面に密着させて設け、この磁性材
料を高周波励磁により加熱することにより、鉄心表面か
らの放熱による鉄心内外表面部分の温度低下に見合った
損失を補い、鉄心内の温度分布を均一化し、非晶質磁性
合金薄板からなる鉄心を良好且つ効率よく焼鈍し、磁気
特性の優れた鉄心を得るものである。

［発明の実施例１ 以下本発明の一実施例について説明する。第１図及び第
２区は本発明の一実施例で、非晶質磁性合金薄板を巻回
してなる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像としている。第
１図において、巻鉄心１は帯状の非晶質磁性合金薄板２
を矩形状或いは円形に巻回して形成する。この場合、第
２図にその詳細を示すように巻鉄心１の内周及び外周に
Ｕ字状薄板３を密着するように挿入する。このＵ字状薄
板３はコイル内の鉄心占積率を低下させず、巻鉄心１に
なじみ易い、すなわち加工性のよい薄板が望ましく、ま
た、非晶質磁性合金薄板２よりも大きな鉄損特性を示す
磁性材料、例えばけい素鋼帯を用いる。このように構成
した巻鉄心１を焼純する前行程において、巻鉄心１を２
個並べてその中央脚部に共通に変圧器コイル４を巻回す
る。

さらに巻鉄心１を焼純するに際しては、各巻鉄心１の脚
部或いは継鉄部に励磁用の高周波電流を通すための仮巻
コイル５を各々巻回する。この仮巻コイル５は巻回数に
応じた電圧が加わるため巻回数を少なくして絶縁耐力上
の問題のない巻回数を選定する。巻鉄心１の焼純を行な
う場合、切換スイッチ６を高周波交流電源７側に接続し
、電圧調整器８により電圧を調整して仮巻コイル５に励
磁用の高周波電流を流す。この場合の励磁周波数は２〜
１０ＫＨ２に選定する。仮巻コイル５に高周波電流を流
すと高周波磁束によって巻鉄心１にはヒステリシス損及
びうず電流積に伴う電力損失によってジュール熱が発生
する。これにより巻鉄心１は鉄心自身の内部発熱により
加熱され温度上昇する。この場合、高周波励磁により巻
鉄心１自身に発生する損失は巻鉄心１の温度上昇が３０
０℃程度まではほとんど変化しないが、これ以上の温度
になると巻鉄心１の飽和磁束密度の低下或いは透磁率の
低下によって鉄損が低下する現象が生じる。このため巻
鉄心１の温度上昇速度が遅くなる。

また鉄心表面からの放熱りも増大するために巻鉄心１の
温度分布が不均一になり易く、特に鉄心積厚方向に温度
差が生じ、鉄心表面は鉄心内部に対して温度が３０〜５
０℃低くなる。ところで、非晶質磁性合金薄板２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ＷＭＥＴ
ＧＬＡＳ２６０５８２では３９０〜４１０℃程麿が適切
とされている。このため巻鉄心１の温度分布が不均一と
なり、上記の適正焼鈍温度範囲を外れると巻鉄心１の磁
気特性が悪化することになる。これに対し本発明の焼鈍
方法では、鉄心積厚方向で鉄心表面温度が鉄心内部温度
に対して低くなることを改善するため、巻鉄心１の内外
周に非晶質磁性合金薄板２より鉄損値の大きい磁性材料
より形成したＵ字状薄鋼板３を挿入し、鉄心中心部より
鉄心表面近傍の発生損失を増大させ、鉄心表面からの放
熱による温度上昇の低下に見合った熱量に相当する損失
分を加え、巻鉄心１の温度分布の均一化を図っている。

このようにして巻鉄心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を高周波交流電源７の電圧を調整することにより巻鉄
心１の温度４００℃を適正な保持時間一定に保持する。

この保持時間は従来の恒温槽による焼鈍では２時間が適
正とされているが、本焼鈍方法では非晶′１１１ｉ性合
金薄板２の自己発熱で昇温する方法のため、３０分程度
で良好な特性が得られる。尚、仮巻コイル５を互いに逆
極性に接続しているので、仮巻コイル５に高周波交流電
流を流し巻鉄心１を励磁しても、巻鉄心１の中央脚部に
於ける磁束の方向９が互いに逆向きになり、この中央側
脚部に巻回した変圧器コイル４には磁束による誘起電圧
は生じない。また、仮巻コイル５を逆直列に接続しても
同様の効果が得られる。

次いで切換スイッチ６の切換操作により仮巻コイル５を
高周波交流電源７側から直流電源１０側へ切換接続する
。これにより仮巻コイル５による巻鉄心１への高周波励
磁がなくなり巻鉄心１は冷却を始める。同時に直流電源
１０から直流電流が仮巻コイル５に流れ、巻鉄心１に対
して直流磁界を与える。焼鈍機仮巻コイル５及び巻鉄心
１の内外周に挿入したＵ字状薄鋼板３を巻鉄心１から取
り外して焼鈍作業を終了する。

第３図の線図は、周波数６ＫＨ２，磁束密邸０゜８Ｔで
高周波励磁焼鈍により巻鉄心を温度上背させた場合の一
実験結果である。この線図において実線は本焼鈍方法に
よる巻鉄心の鉄心積厚方向の温度分布を示し、点線は従
来の非晶質磁性合金漣板のみを巻回して構成した巻鉄心
の温度分布を示している。同線図より明らかな様に、本
焼鈍方法では従来の方法に比較して鉄心内周部と鉄心外
周部の温度が高くなり、鉄心積厚方向の温度分布が均一
化されていることが認られる。

尚、上記実施例では巻鉄心を例にとって説明したが、積
層鉄心でも同様に実施することができる。

また巻鉄心はノーカット形に限らずラップジヨイント形
のように、鉄心焼鈍復一旦分解して変圧器コイルに組み
込んで形成する構成のものにおいても、非晶質磁性合金
薄板の焼鈍後の脆化対策を施すことな〈実施できる利点
がある。

また第３図に示すようにＵ字状薄板３の一部に仮巻コイ
ル用の巻回部３ａを形成し、この巻回部３ａに仮巻コイ
ル５とは独立した電源または同一電源によって高周波励
磁される仮巻コイル５ａを設けて巻鉄心と薄板を別個に
加熱するようにしてもよい。３ｂは絶縁スペーサである
。このようにすれば、薄板を別電源で加熱できるので、
薄板３の温度上昇を任意に設定することができ、巻鉄心
をより均一に加熱できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の鉄心の焼鈍方法によれば、
鉄心を高周波励Ｉｉｆ！するに際して、非晶質磁性合金
薄板からなる鉄心の表面に、非晶質磁性合金薄板より鉄
損特性が大きく、しがも４ｏ○℃の温度では磁気特性の
変化が少ない磁性材料を密着させて設け、この磁性材料
も高周波励磁により加熱を行なうため、鉄心昇温時にお
ける鉄心表面からの放熱が少なくなって鉄心内の温度分
布がより一層均−化できる。このため、非晶質磁性合金
薄板からなる鉄心を良好且つ効率よく焼鈍でき、磁気特
性の優れた高品質の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焼鈍方法を示す
説明図、第２図は鉄心の詳細を示す説明図、第３図は本
発明の他の実施例を示す説明図、第４図は鉄心積厚方向
における鉄心温度分布を示す絵図、第５図は従来の鉄心
の焼鈍方法を示す説明図である。 １．１１・・・巻鉄心、２．１２・・・非晶質磁性合金
薄板、３・・・薄板（磁性材料）、４・・・変圧器コイ
ル、５．５ａ・・・仮巻コイル、６・・・切換スイッチ
、７・・・高周波交流Ｔｉ源、１０・・・直流電源。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　　　　三　　俣　　弘　　文第１図 第２図 第３図 第４図 第！図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　非晶質磁性合金薄板から成る鉄心に巻回したコイルに
   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より鉄心自身を発熱さ
   せて焼鈍するに際し、前記鉄心の表面に、前記非晶質磁
   性合金薄板に比べて鉄損の大きい磁性材料を密着させて
   設け、この磁性材料を高周波励磁して加熱する事を特徴
   とする鉄心の焼鈍方法。