JPS63260119A - 誘導電器用積み鉄心の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、大容量変圧器、リアクトル等の誘導電器に
用いられる額縁形積み鉄心の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

誘導電器において磁束を通す鉄心は、電流を通”す巻線
とともに誘導電器の核ともいうべき重要な構成要素であ
り、ことに鉄心の断面寸法が巻線に直接影響することか
らその縮小化が求められている。

誘導電器の鉄心構造は内鉄形積み鉄心と外鉄形積み鉄心
とに大別され、さらに相数および鉄心脚部の数によシ単
相２脚鉄心、三相３脚鉄心、単相３脚鉄心（中央脚部鉄
心ともいう）、三相５脚鉄心等に区分され、また鉄心脚
部との接合構造により短冊形鉄心および額縁形鉄心に区
分されるが、この発明の対称となる鉄心構造は額縁形接
合部を有する内鉄形積み鉄心である。

第４図は従来構造の代表例を示す内鉄形三相３脚積み鉄
心の側面図、第５図は第４図のＡ−Ａ位置における断面
図であシ、巻線が巻装される鉄心脚部１Ａ、　１Ｂ、お
よび１Ｃと、継鉄部２Ａ、２Ｂとを備えてお勺、鉄心脚
部１Ａおよび１Ｃと継鉄部２Ａ、２Ｂとが４５″接合部
３を介して額縁状に相互に結合されると同時に、中央の
鉄心脚部１Ｂの山形の端部と継鉄部２Ａ、２Ｂの切欠部
とが山形の接合部４を形成して相互に結合され、図示し
ない巻線の巻装スペースとなる二つの鉄心窓部９を包囲
する内鉄形三相３脚積み鉄心が形成される。

鉄心脚部および継鉄部それぞれは第５図に鉄心脚部１Ｃ
の断面形状によって代表して示すように、幅がＣ！なる
鉄心ブロック１１の両側に幅がＣ１ないしＣ２なる鉄心
ブロック１２ないし１７を互いに対称に配し、各鉄心ブ
ロックの幅方向の両端縁が一つの外接円上に位置するよ
う段付円状に形成され、積層方向の最も外側に位置する
鉄心ブロック１７と外接円との間の弓状の隙間には例え
ば押圧板５を配し各鉄心ブロックの幅方向の側面と外接
円との間の隙間（段差部）２１ないし２７には隙間の形
状に相応した断面形状を有する棒状の非鉄金属あるいは
絶縁材からなる間隔片を必要に応じて配し、その外側を
例えば熱硬化性接着剤を言浸シたガラスロービングテー
プ等からなる緊縛テープ層６によって緊縛し、接着剤を
加熱硬化することＫよって一体化された鉄心脚部あるい
は継鉄部が形成される。

第６図は複数の鉄心ブロックの製作方法を示す模式図で
あシ、３１．３２，５５は鉄心ブロック１１ないし１７
それぞれの幅Ｃ８ないしＣ１に相応する幅を有する例え
ば方向性けい素鋼帯ロールであシ、鉄心ブロックの幅に
対応した数の方向性けい素鋼帯ロールが用意される。第
４図における鉄心脚１Ａおよび１Ｂ用の鉄心ブロックを
製作しようとする場合、各方向性けい素鋼帯ロールは両
端が４５°接合部６に対応する平均長さ１なる台形状の
電磁鋼板４１，４２．４３に裁断され、かつピッチｐな
る少くとも２個の案内孔４９が幅方向の中央線上に打抜
かれる。そして、一対の案内孔４９と電磁鋼板の端線と
の距離ｄ、　、　ｄ、が順次裁断される電磁゛鋼板ごと
に交互に４５″′接合部３０重ね代ｄだけ中心線上で移
動した位置に形成される。また、中央脚１Ｂおよび継鉄
部２Ａ、２Ｂにおいては、さらに山形接合部４に相応し
た裁断または打抜き加工が追加される。

このようにして形成された電磁鋼板４１，４２゜４３等
は案内孔４９に挿通された案内ピンをガイドにして鉄心
脚部、継鉄部交互に鉄心積み作業が行われ、段付円状の
鉄心断面と重ね代ｄを有する磁路が形成されるので、前
述の抑圧板５９段差部２１ないし２７に間隔片を配した
後、積層面に押圧力を加えつつ緊縛層を巻着、加熱硬化
することによ〕、額縁形三相３脚鉄心が形成される。

なお、他の鉄心構造についてその製造方法は上記の方法
と同様であるが、単相３脚鉄心や三相５脚鉄心において
は、継鉄部および継鉄部の両端釦結合される鉄心脚部（
帰路膜とよぶ）を通る磁束量が他の鉄心脚部（主脚とよ
ぶ）のそれに比べて少くなる。したがって、継鉄部およ
び帰路膜の鉄心断面を積層方向を直径とする半円形状あ
るいは積層方向を長径とするだ円形状とし、鉄心ブロッ
ク数あるいは電磁鋼板数を減らすことなく鉄心断面積を
縮小する構造を採用するのが普通でちゃ、この場合も鉄
心ブロック１１ないし１７０幅を半円形外接円あるいは
だ円形外接円に対応して変化させることにより、前記と
同様な方法で積み鉄心が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の技術においては、鉄心各部を電磁鋼板の積層体か
らなる幅および積み厚の異なる複数の積層ブロックを組
み合わせて鉄心断面を段付円状。

段付だ円状、あるいは段付半円形に形成したために、各
積層ブロック両側の段差部と緊縛テープ層との間に磁束
の通路として機能しない無駄な空間が発生し、これが原
因で外接円内に占める鉄心断面積（ここでは占積率とよ
ぶ）が低いという問題がある。また、各積層ブロック両
側の角部に電界が集中するために、鉄心脚部を包囲する
巻線との間の絶縁距離を大きくする必要が生じ、これが
原因で巻線重量が増大するという問題がある。また、こ
れらの問題点を回避するために積層ブロック数を増すこ
とが考えられるが、この場合には幅の異なる例えば方向
性けい素鋼帯ロールを数多く用意する必要があシ、かつ
けい素鋼帯ロールの必要な長さが積層ブロック毎に異な
るために必要量に比べて遥かに多量の素材を用意する不
経済性と、電磁鋼板の裁断を多数のけい素鋼帯ロールに
ついて行うために、ロール取換のための準備時間が増大
するなど数々の問題がある。

この発明の目的は、鉄心各部の段差を縮小することによ
シ鉄心の占積率を高めるとともに、けい素鋼帯ロール数
を低減することによシミ磁鋼板の裁断加工を効率化する
ことＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、断面
形状が円形、半円形またはだ円形の鉄心脚部および継鉄
部を有する額縁形積み鉄心の製造方法において、前記鉄
心脚部および継鉄部それぞれの断面形状によって定まる
所定の算式に基づき幅が連続的に変化する軟質磁性鋼帯
をその一方端から前記鉄心脚部および継鉄部相互の接合
部構造によって決まる形状の所定長さに順次裁断し、得
られる複数の電磁鋼板の積層体の包路線が前記断面形状
に合致する電磁鋼板群を前記鉄心脚部および継鉄部それ
ぞれに対応して形成する工程を含むこととする。

〔作用〕

この発、明の構成においては、軟質磁性材である例えば
１条の方向性けい素鋼帯の一方端から所定の形状および
長さの電磁鋼板を互いに隣接して順次裁断し、切断順序
に基づいて電磁鋼板を積み重ねて電磁鋼板群を形成し九
とき、各電磁鋼板の幅方向の端縁に直交する包路線が鉄
心脚部あるいは継鉄部の所望の断面形状である円形、半
円形、あるいはだ円形に合致するよう、素材である方向
性けい素鋼帯の幅を長さ方向位置に対して所定の算式に
基づいて連続的に変化するようあらかじめ形成しておく
ようにしたことにより、得られる鉄心脚部および継鉄部
の断面形状は所望の円形やだ円形に最も近くなシ、高い
占積率が得られるとともに１方向性けい素鋼帯の長さが
電磁鋼板の長さと数の積で決まる必要最小限になるので
、用意すべき方向性けい素鋼帯ロールの数が低減される
。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例方法によって得られる断面形
状が円形の鉄心脚部あるいは継鉄部の楔形断面図である
。図において、１００Ａおよび１００Ｂは半径Ｒなる円
の積層面に平行な中心線に対して互いに対称に配された
電磁鋼板群であシ、それぞれ抑圧部材５の配設スペース
を残して厚みｔなる多数の電磁鋼板１０Ｘｔ　、　１０
Ｘｓ　ｍ　ｌ０Ｘｓ　”・１０ｘｎ　の積層体で構成さ
れ、かつ各電磁鋼板の幅方の両端縁が半径Ｒなる外接円
に合致するよう電磁鋼板それぞれの幅Ｃｘが所定の寸法
１Ｃ歳断されておシ、シたがって緊縛テープ層６によっ
て積１面に押圧力が加えられて一体化した時点では各電
磁鋼板両側の段差部分く電磁鋼板の厚みｔｉｃよって決
まる僅かな空隙が残るのみとなる。

第２図は実施例製造方法を説明する丸めの模式図であり
、ロール状に巻き取られた軟質磁性材としての例えば方
向性けい素鋼帯２００は、その長さ方向位置Ｘに対する
幅Ｃｘが所定の算式に基づいて連続的に変化するよう、
例えばカッター間隔る。方向性けい素鋼帯２００はその
幅方向の中央線上における切断長さがいずれもｌなる例
えば台形状の電磁鋼板１０ｘｓ　ｅ　１０ｘ＊　ｔ　１
０ｘｓ・・・・１Ｑｘｎ等を切断角度を交互に変えて順
次裁断したとき、電磁鋼板１０ｘｌ　１１０Ｘｔ　ｓ　
１０ｘ口等の幅方向の両端縁が半径Ｒなる外接円上に位
置するようその幅ＣＸが長さＸ方向に連続的に変化する
よう形成される。

いま、外接円の半径をＲ９９電磁鋼板１００Ａ。

１００Ｂの積層寸法をＨ１電磁鋼板の厚みをｔ。

電磁鋼板の切断長を１とした場合、方向性けい素鋼帯の
長さ方向位置Ｘに対する幅Ｏｘが次式を満たすよう決め
られることによって上述の条件を満足する断面形状が円
形の鉄心脚部あるいは継鉄部が得られる。

第３図はけい素鋼帯２００の長さ方向位置Ｘに対する幅
Ｃｘの変化（図は幅ＣｘのＨの寸法を表示している）を
示す線図で１７、Ｒミ３００閣。

Ｈ−２７５−２１±３０００鳩、ｔ±０．３５同とした
場合の例を示したものである。図に示すように、方向性
けい素鋼帯２００の一方端で最小幅Ｃｘ１　　が約２４
０閣を、！＆小幅側からの長さ約２６５７ｍｒ＞いて最
大幅Ｃｘｎ−６００ｒｙｓ　（２Ｒ）を示し、最小幅側
からの長さＸに対して幅Ｃｘは飽和曲線を示す。そこで
、スラ゛イスロール式の連続裁断機を用いて広幅の素材
から方向性けい素鋼帯２００を切シ取る際、電磁鋼板群
１００Ａおよび１００Ｂを互いに逆向きに隣接させて裁
断するとともに、銅帯２００の長さを２分割または３分
割して二つの銅帯間隔を縮小するようＫすれば、板取シ
の無駄を抑さえることができる。

一方、鉄心の断面形状が長径が２Ａ、短径が２Ｂなるだ
円形であシ、長径方向に電磁鋼板を積み重ねて鉄心を形
成しようとする場合、電磁鋼板群の積層厚さをＨ９電磁
鋼板の切断長さおよび厚みをそれぞれｌおよびｔとすれ
ば、方向性けい素鋼帯の長さ方向位置Ｘに対する幅Ｃｘ
は次式で表わされる。

したがって、上式に基づいて幅Ｃｘが連続的・に変化す
る方向性けい素鋼帯を用いて前述の円形鉄心におけると
同様な製造方法によってだ円形断面を有する鉄心脚部あ
るいは継鉄部を形成することができる。

次に、前述のようにして裁断された鉄心脚部および継鉄
部に対応する電磁鋼板群を用いて重ね代ｄなる額縁形積
み鉄心を製造する鉄心組立方法は既に説明した従来の製
造方法と同様に、案内孔４９に挿通された案内ピンによ
り電磁鋼板の位置決めを行いつつ鉄心脚部の電磁鋼板と
継鉄部の電磁鋼板とを交互に積み重ねることによシ容易
に行うことができ、その際かな）大きな鉄心脚部、継鉄
部であっても２条または６東根度の数少ない方向性けい
素鋼帯から電磁鋼板群を裁断できるので、裁断加工の準
備作業および工数を低減することができる。

なお、方向性けい素鋼帯の幅Ｃｘが長さＸに対□して連
続的に変化するよう形成されているために、裁断された
電磁鋼板Ｃｘ、　、　Ｃｘ、　、　Ｃｘ、・・・・・・
Ｃｘｎ等はその長さ１方向の両端でその幅に差を生ずる
ので、組立てられた鉄心脚部や継鉄部もその長さ方向の
断面寸法に僅かながら差を生ずる。しかしながら、この
寸法差は鉄心の寸法誤差として一般に認められる許容誤
差の範囲内に納まるので特に問題にすることはない。ま
た、実施例においては軟質磁性材として方向性けい素鋼
帯を用いた例を説明したが、普通のけい素鋼帯であって
もよく、あるいは非晶質合金帯のようなものであっても
よい。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、軟質磁性銅帯の長さ方向位置
に対する幅が所定の算式に基づいて連続的に変化するよ
うあらかじめ形成しておき、その−万端から所定の長さ
および形状の電磁鋼板を順次裁断し、得られた電磁鋼板
を順次積み重ねて電磁鋼板群を形成し、それを一対組み
合わせたとき、各電磁鋼板の幅方向の端縁を連ねた包路
線が円形。

半円形あるいはだ円形等所望の鉄心断面形状にほぼ合致
するよう構成した。その結果、幅および厚みの異なる複
数の積層ブロックの積層体からなる従来の積み鉄心にお
いて各積層ブロックの段差によって生ずる磁束の通路と
して機能しない無駄な空間部を電磁鋼板レベルに縮小分
割して最小限に減らすことが可能となシ、従来の積み鉄
心に比べて占積率が高く、したがって鉄心断面寸法の小
さい額縁形の積み鉄心を提供しうる誘導電器用積み鉄心
の製造方法が得られる。また、電磁鋼板群が多くても２
条または３東根度の軟質磁性帯ロールを裁断して得られ
るので、従来技術において積層ブロック毎に軟質磁性帯
ロールを用意しなければならないという問題点が排除さ
れ、電磁°鋼板の裁断加工効率の高い製造方法が得られ
る。さらに、積層ブロック単位の段差が電磁鋼板単位の
段差に縮小分散されて鉄心外周部の電界集中が緩和宴れ
るので、この電界集中を避けるために巻線径を増大する
必要がなく、かつ段差部に間隔片を配設する必要もなく
、シたがって誘導電器の構造簡素化および小形軽量化に
貢献できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

！１図はこの発明の実施例方法によって得られる鉄心の
模型断面図、第２図は実施例方法を説明するための模式
図、第３図は実施例方法における軟質磁性帯の幅対長さ
方向位置線図、第４図は従来の額縁形三相３脚鉄心を示
す側面図、第５図は第４図のＡ−Ａ位置における断面図
、第６図は従来の製造方法を説明するための模式図であ
る。 １０ＸＩ　、１０Ｘ＊ｓ　１０Ｘｓ　””　Ｉ　Ｑｘｎ
：電磁鋼板、１００Ａ、１００Ｅ・・・電磁鋼板群、２
００・・・軟質磁性鋼帯（方向性けい素鋼帯）、１Ａ　
、　ｉ　Ｂ。 １Ｃ・・・鉄心脚部、２Ａ、２Ｂ・・・継鉄部、３・・
・４５１１接合部（額縁形接合部）、４・・・山形接合
部、５・・・押圧部材、６・・・緊縛テープ層、７．４
９・・・案内孔、Ｃｘ・・・幅寸法、Ｘ・・・軟質磁性
銅帯の長さ方向位置。 蒋１図 第２恥

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）断面形状が円形、半円形またはだ円形の鉄心脚部お
   よび継鉄部を有する額縁形積み鉄心の製造方法において
   、前記鉄心脚部および継鉄部それぞれの断面形状によっ
   て定まる所定の算式に基づき幅が連続的に変化する軟質
   磁性鋼帯をその一方端から前記鉄心脚部および継鉄部相
   互の接合部構造によって決まる形状の所定長さに順次裁
   断し、得られる複数の電磁鋼板の積層体の包路線が前記
   断面形状に合致する電磁鋼板群を前記鉄心脚部および継
   鉄部それぞれに対応して形成する工程を含むことを特徴
   とする誘導電器用積み鉄心の製造方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、鉄
   心脚部あるいは継鉄部の断面形状が円形または半円形で
   あり、軟磁性鋼帯の長さ方向位置Ｘに対する幅Ｃｘが次
   の算式に基づいて連続的に変化するよう形成されたこと
   を特徴とする誘導電器用積み鉄心の製造方法。 Ｃ＿ｘ＝２√｛Ｒ＾２−（Ｈ−ｘｔ／ｌ）＾２｝ただし
   、Ｒ：鉄心の断面半径 Ｈ：電磁鋼板群の積み厚（全積み厚の ２分の１） ｌ：電磁鋼板の切断長（中央線上） ｔ：電磁鋼板の厚み ３）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、鉄
   心脚部および継鉄部の断面形状がだ円形であり、軟磁性
   鋼帯の長さ方向位置Ｘに対する幅Ｃｘが次式に基づいて
   連続的に変化するよう形成されたことを特徴とする誘導
   電器用積み鉄心の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、Ａ：だ円の長径方向の半径（横み厚方向） Ｂ：だ円の短径方向の半径（軟磁性鋼 帯の幅方向）