JPS63501607A - 無定形金属変圧器鉄心及びコイル集成体とその製造方法 - 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】 無定形金属変圧器鉄心及びコイル集成体とその製造方法 発　明　の　背　景 この発明は電気変圧器、特に無定形金属製鉄心を持つ変圧器に関する。

従来、電気変圧器の鉄心は高配向性珪素鋼板で形成されていた。何年もの間、こ の様な電気鋼にかなりの改良が加えられて、変圧器の鉄心の寸法、製造費及び変 圧器の鉄心が配電系統に持込む損失を減少することが出来る様になった。電気エ ネルギのコストが上昇し続けるのにつれて、あらゆる寸法の電気変圧器で、鉄心 の損失を減少することが、設計上で次第に重要な観点になった。この理由で、変 圧器鉄心の動作損失を大幅に少なくする為に、無定形強磁性材料が変圧器鉄心材 料として使われている。

無定形金属は、それに対応する結晶性金属の特徴である原子レベルの周期的な繰 返し構造、即ち結晶格子が事実上存在しないことを主に特徴としている。非結晶 性無定形構造は、米国特許第３，８５６．５１３号に記載される様な適当な組成 の溶融金属を急冷することによって作られる。

冷却速度が速い為、合金が結晶状態で形成されず、それを形成するもとになった 液相を表わす準安定の非結晶構造を持つ。結晶性原子構造が存在しない為に、無 定形合金は「硝子様」合金と呼ばれる場合が多い。

製造方法の性質の為、例えば配電用変圧器鉄心の巻装に適した無定形強磁性スト リップは、極めて薄く、方向性珪素鋼板の７乃至１２ミルに対し、公称１ミルで ある。更に、この様な無定形強磁性ストリップは非常に脆く、破壊し易い。その 為、巻装無定形金属鉄心の製造は、鉄心を巻装し、切断し、鉄心を構成する多数 の積層板（１ａｍｌｎａｔ１ｏｎ）を所望の継手パターンに配置し、鉄心を整形 及び焼鈍し、最後に鉄心を予め形成された変圧器コイルの窓の中に通し、この為 に最初に鉄心の継手を開き、その後再び閉じると云う種々の製造工程全体にわた って、極く薄いストリップを取扱う独特の問題がある。特に重要なのは、鉄心を コイルに通す工程であり、これは鉄心がコイルの窓の中に通された後、鉄心をそ の焼鈍した形状から永久的に変形させない様にする為に、極度の注意をはらって 行なわなければならない。即ち、鉄心が焼鈍された時の形に正確に戻らないと、 コイルに通す手順の間に応力が入り込む。この為、コイルに通した後にかなりの 応力が残っていれば、無定形金属鉄心材料によって得られる鉄心損失が少ないと 云う潜在的な特性が達成されない。無定形金属の積層板は非常に弱く、弾力性が 殆んどないから、コイルに通す工程の間、その向きが変わり易く、それを補正し なければ、鉄心の永久変形を招く。この問題の他に、脆い無定形金属の積層板の 破損を避ける様な十分な注意を持って、コイルに通す工程を実行すると云う当然 の問題がある。

従って、この発明の目的は、改良された巻装無定形金属変圧器鉄心及びコイル集 成体を提供することである。

別の目的は、上に述べた性格であって、変圧器製造過程の間、その鉄心損失が潜 在的に低いと云う特性が保存される様な巻装無定形金属鉄心及びコイル集成体を 提供することである。

別の目的は、上に述べた性格であって、その無定形金属積層板が、鉄心を巻線コ イルに組立てる工程の間、向きが変わらない様に拘束される様な巻装変圧器鉄心 を提供することである。

別の目的は、上に述べた性格であって、その無定形金属積層板が、変圧器製造過 程の間、破損されない様に保護される巻装変圧器鉄心を提供することである。

別の目的は、設計効率が良く、経済的に製造出来、長い使用寿命にわたって信頼 性のある巻装無定形金属変圧器鉄心を提供することである。

この発明の別の目的は、上に述べた性格の変圧器鉄心及びコイル集成体を製造す る改良された方法を提供することである。

この発明のその他の目的は一部分は明らかであろうし、一部分は以下の説明から 明らかになろう。

発　明　の　要　約 この発明では、閉ループ形の巻装変圧器鉄心を提供する。

この鉄心は窓の周りを伸びていて、その局部的な領域には鉄心の継手があり、こ れによって鉄心を開いて、予め形成されたコイル構造の窓の中に挿入することが 出来る様にする。鉄心は薄い無定形強磁性ストリップの積層板を重ねて構成され 、これらのストリップが前述の局部的な継手領域から鉄心に沿って連続的に伸び る。各々の継手が２つの半部で構成され、その各々が複数個の無定形金属積層板 で構成される。無定形金属積層板は、１枚の無定形金属積層板の厚さよりもかな り厚い少なくとも１つの一番内側の層の上に支持される。この基礎層は普通の珪 素電気鋼で形成することが出来、特に鉄心を整形する間、無定形金属積層板を破 砕から保護する様に作用する。更に、無定形金属積層板がやはり珪素電気鋼で作 られた一番外側の固定用ターンの中に配置されており、このターンが、焼鈍の間 、並びに鉄心及びコイル集成体を達成する為に鉄心をコイル構造の中に通した後 に、こういう積層板の位置を制御して保護するのに役立つ。コイルに通す工程の 間、無定形金属積層板の向きが変わらない様に拘束する為、適当な結合剤を用い て、積層板の縁を結合する。コイルに通す手順を容易にする為、並びに積層板の 損傷を防止する為、継手の両半部は適当な軽量ワニス油の中に浸漬し、この油を 積層板の界面に吸込む。この油が、継手の両半部の積層板を面間で緊密に接する 様に引張ると共に、それらを保持する効果があり、コイルに通す手順を実施する 間、継手の両半部を一体として安全に取扱うことが出来る。

従って、この発明は以下説明する構造及び方法によって例示される様な、構造、 要素の組合せ、部品の配置並びにその製法を特徴としており、この発明の範囲は 請求の範囲に記載されている。

図面の簡単な説明 この発明の性質及び目的が更によく理解される様に、次に添付図面について詳し く説明する。

第１図はこの発明の鉄心に使われる積層板の積重ねとなる様に切断する環状体の 側面図である。

第１Ａ図はこの発明に従って構成された巻装無定形金属変圧器鉄心の斜視図であ り、整形前の中間の環状の状態を示す。

第１Ｂ図は第１Ａ図の鉄心に形成された若干の分布したすき間継手の拡大図であ る。

第２図は第１Ａ図の鉄心を矩形の形状に成形した状態を示す斜視図である。

第３図は第２図の鉄心の側面図で、１対の変圧器コイルに通す準備として、開い た状態を示す。

第４図は一部分を破断した側面図で、鉄心をコイルに通す手順を容易にする為に 、第３図の鉄心の開放端を油に浸漬した状態を示す。

第５図は第３図の鉄心を、１対の変圧器コイルの周りに通した状態を示す側面図 である。

第６図は外鉄形変圧器鉄心及びコイル集成体にこの発明を適用した場合を示す組 立て図である。

第７図は鉄心が１対の入れ子式鉄心ユニットとして形成された変圧器鉄心及びコ イル集成体の側面図である。

図面全体にわたり、対応する部分には同じ参照数字を用いている。

詳　し　い　説　朗 第１図にはこの発明の変圧器鉄心を作る為の環状体４が示されている。環状体４ は、無定形強磁性材料のストリップを心棒（図面に示してない）の周りに巻きつ けることによって作られる。適当な無定形ストリップ材料は、ニューシャーシー 州モリスタウン所在のアライド・コーポレイション社からＭＥＴＧＬＡ３２６０ ５−ＳＣ形材料として販売されているものである。巻きつけた後、環状体４をそ の窓を通り抜ける不動の支持体５の上に置き、薄い回転といし車７によって半径 方向の１本の線６に沿って切断する。

その後、得られた積層板を破線８で示す様に、１ターンの積層板の積重ねに落下 させる。

積重ね８の頂部から始めて、積層板を夫々整合させた１０乃至２０枚の積層板を 含む小積重ね体に分けて適当なベルト・ネスタ（図に示してない）に供給する。

ベルト・ネスタは全般的に米国特許第４．４１３．４０６号の５０、又は米国特 許第４，４６７．６３２号の６０乃至６６に示される形式にすることが出来、積 層板が無定形金属であることを考慮して、適当な変更を加える。ベルト・ネスタ がこの発明の一部分ではないから、それを図面にも示さないし、詳しく説明しな い。ベルト・ネスタが第１Ａ図の１０に示す新しい環体を形成する様に作用する 。この環体は、その領域１７に分布すき間継手と普通呼ばれるものを持っている 。この発明の１形式では、こういう分布すき間継手は、ベルト・ネスタに供給さ れた積層板の各々の小積重ね体の両端を互いに重ね合せて重ね継手１６を形成し 、相次ぐ又は半径方向に隣合う重ね継手１６を互いに角度方向にずらすことによ って形成される。

各々の重ね継手は段と見なすことが出来、一群の重ね継手は一層の段と見なすこ とが出来る。予定の円弧にわたる一層の重ね継手を形成した後、ベルト・ネスタ が最初の段と同じ角度位置で次の段を開始し、最初の一層と全体的に同じ角度に わたって、別の一層の段を形成し、新しい環体１０に全ての積層板が組込まれる まで、この順序を何回も繰返す。こういう重ね継手又は段の全部が、全体的に１ ７に示す様に、鉄心１０の局部的な継手領域内にあることが認められよう。

この様な継手群１４の拡大図が第１Ｂ図に示されている。

各群の段の小積重ね体が、夫々１．２．３で示されている。

各々の小積重ね体（例えば１）の両端が重なり合うこと、及び相次ぐ継手１１例 えば１−１．２−２．３−３等が角度方向にずれていることが判る。各継手１６ を構成する小積重ね体の各々の端を以下継手の半部と呼ぶが、これは複数個、例 えば１０乃至２０枚の薄い無定形金属積層板１２を含むことが判る。

配電用変圧器の分野に於ける典型的な積層珪素鋼板の厚さが７乃至１２ミルであ るのが普通であるのに比べて、無定形金属の各々の積層板は非常に薄く、公称僅 か約１ミルの厚さである。従って、上に述べた小積重ね体の厚さは、積層珪素鋼 板の１枚又は２枚に相当する厚さしか持たない。

積層板を個別にではなく、小積重ね体として取扱うことにより、製造上の経済性 が実質的によくなる。希望によってはこの新しい環体１０は、上に述べた小積重 ね体を利用して、手で入れ子式に配置することによって形成することが出来る。

更に第１Ａ図について説明すると、鉄心の積層板１２を正しく入れ子式に配置し た後、第１の基礎ストリップ又は部分的なターン１８を半円に撓ませて、鉄心１ ０の円筒形の窓２０にはめ込む。同様に、第２の基礎ストリップ又は部分的なタ ーン２２をストリップ１８と重ね合せて、窓２０にはめ込む。こういう基礎スト リップは、その磁気的な性質がこの発明に必要な特徴ではないけれども、鉄心用 の鋼で構成することが出来、鉄心の潰れに抵抗する強度が殆んどない鉄心の積層 板１２を下から機械的に支えるのに十分な厚さく例えば１０ミル）及び弾力性を 持っている。こういう無定形金属の積層板は非常に脆いから、こういう基礎の部 分的なターンが、これから説明する様に、この後の製造工程の間並びに使用中、 欠は落ち及び破砕に対して更に保護する様に作用する。鉄心の積層板１２に重な る支持体にする為、外側の固定用ターン２４が設けられ、これも１０ミルの鉄心 用鋼ストす・ノブであってよいが、第１Ａ図に見られる入れ子式に配置した環状 の鉄心１０を収容する。

この様な外側の固定用ターンについて更に詳しいことは、米国特許第４，０２４ ，４８６号を参照されたい。今の説明では、固定用ターンの下に入り込んだ端に 耳２４ａを形成し、それをそれと重なる端に設けた固定用溝孔２４ｂから外へ出 して、折曲げて、入れ子式に配置した鉄心を抱き込む様に固定用ターンを固定す ることを述べておけば十分であると思われる。

第１Ａ図の環体１０を上に述べた様にして構成した後、その窓２０を通り抜ける ２つの適当な成形要素（図面に示してない）の上にのせる。こういう成形要素を この後強制的に引離して、環体１０を第２図に示す矩形に整形する。

この整形工程の前、第１図の基礎ターン２２を重なり合ない一層短いターン２２ ａに置換える。整形工程の間、こういう一層厚手の基礎の部分的なターン１８． ２２ａが第２図のＵ字形に変換されることが判る。こういう基礎ターンの重要な 作用は、この時矩形の鉄心の窓２０の直角の隅２０ａに十分大きな曲げ半径を作 り、比較的脆い無定形金属の積層板１２がその周りに同形になる様にして、こう して破砕の可能性を大幅に少なくすることである。更にこういう基礎の部分的な ターンが、鉄心整形工程の間、鉄心が成形要素と係合する時、特に鉄心の一番内 側の積層板のターンに対する損傷を防止する様に作用する緩衝層として作用する 。外側の固定用ターン２４は、整形手順の間、鉄心１０を抱き込む状態にとソま るが、これも鉄心の一番外側の積゛層板を保護する緩衝層として作用する。

鉄心が第２図の矩形に整形された後、鉄心の外面の近くに適当な焼鈍板（図に示 してない）を取付け、その後適当な焼鈍オーブンの中で磁界中で鉄心を焼鈍する 。この焼鈍が、周知の様に、切断、巣ごもり、整形又は成形の各工程の間に加え られたものを含めて、無定形金属の積層板の応力除去をする様に作用する。焼鈍 が完了した時、前に述べた焼鈍板を取外す。焼鈍の間、鉄心は無定形金属の積層 板の応力除去をするのに十分な温度、例えば約３６０℃に加熱するが、何れも普 通の鉄心用鋼等である、外側の固定、用ターン２４又は基礎層の部分的なターン １８．２２ａを焼鈍する程の温度にはしない。

更に第２図について説明すると、この発明の重要な特徴として、鉄心１０を焼鈍 した後、鉄心の両側で、無定形金属の積層板１２の露出した側縁に、適当な結合 剤を層２６として適用する。この結合剤は液体状で、好ましくはブラシがけによ って適用し、その後乾燥して、積層板の縁を互いに結合する弾力性のある被覆を 形成する。この縁結白層が、基礎の部分的なターン１８の自由端１８ａの少し手 前又はそれと殆んど面一になる線２６ａに沿って止まることが判る。この為、層 ２６が、上側ヨーク１９と見なすことの出来る図示の上側領域の全長に沿って、 並びに相互接続用の脚２１の長さの大部分に沿って、積層板１２を一体として固 着し、継手領域１７を含む下側領域２３との隅の接続部の少し手前で止まる。従 って、無定形金属の積層板１２は相対的に向きが変わらない様に実効的に拘束さ れるが、継手領域１７と共にその中に含まれる下側ヨーク２３にある積層板のセ グメントは、自由に開き、第３図について後で説明する鉄心をコイルに通す手順 が出来る様にする。基礎の部分的なターン２２ａが縁結白層の境界線２６ａの先 にあり、従って鉄心を変圧器コイルに通す時、自由に取外せることに注意された い。然し、基礎の部分的なターン１８及び固定用ターン２４は、その長きの大部 分に沿って、積層板１２に縁が結合されている。結合剤を適用する際、積層板の 間に浸透しない様に注意を払うべきである。もしそうなると、鉄心損失に悪影響 がある。適当な縁結合剤は、何れも３Ｍカンバニイから入手し得るＳ　Ｃ０ＴＣ Ｈ−ＧＲＩＰ８２６又は５ＣＯＴＣＨ−ＣＬＡＤ　ＥＣ７７６であることが判っ た。

上に述べた縁の結合を行なった後、外側の固定用ターン２４は、耳２４ａを真直 ぐにし、それを固定用溝孔２４ｂから開放することによって、固定作用を外す。

上側ヨーク１９がそれから脚２１が下に伸びる状態で支持されていると、固定作 用から解除した外側ターンの縁を結合していない部分かばね作用で第３図に示す 位置に戻る。下側ヨークの両半部２３ａは、もはや外側の固定用ターンによって 拘束されていないので、第３図の垂れ下がる位置に落下し、下側ヨークにある継 手領域１７で互いに離れる。縁結白層２６は、その円周長の大部分にわたって、 積層板１２の相対的な移動を拘束しながら、容易に鉄心を開くことが出来る様に することが判る。

鉄心をコイルに通す作業を容易にする為、下側ヨークの内、局部的な継手領域１ ７と下側ヨークの両端にある２つの明領域の間を伸びる両半部２３ａは、それを 取付ける鉄心の脚２１と実質的に整列する向きにする。その結果、この時鉄心は 大体Ｕ字形であり、略真直ぐな脚がちとの脚２１とその時整列したヨークの両半 部２３ａとで構成される。

このＵ字形構造の延長した脚は、僅かなすき間だけでもとの脚２１を夫々取巻く 様になっている２つの変圧器コイル構造２８の開口２８ａに容易に滑り込ませる ことが出来る。

この手順を促進すると共に積層板１２を保護する為、各々の延長した脚の周りに 板金のぴったりと合さる副木又はシュート２９（便宜的に右側の延長した脚につ いてだけ示す）を設けて、コイル構造２８に挿入する時に、脚を略直線の状態に 保持することが出来る。各々の副木は断面が全体的にＣ字形であって、３つの平 坦な側面を持ち、４番目の側が、直角に曲げられた狭い隅のフランジ２９ａの間 で開放している。副木はその開いた側を若干広げて、延長した脚をその中に入れ 易くすることによって組立てる。副木２９は上から下へ若干テーパをつけて、延 長した脚をコイルの開口２８ａの中へ更によく案内する様にすることが好ましい 。この様に挿入した後、板金の副木を延長した脚から外す様に摺動させ、各々の ヨークの半部２３ａにある積層板の群が、コイルに通す作業の一部分として、も との脚２１に対して直角のもとの継手を閉じる位置へ移動することが出来る様に する。鉄心の隅２０ａが、コイルに通す作業の一部分として、鉄心を開き且つ閉 じる間、実質的に撓むことは明らかである。

第４図に示す様に、全ての段形の重ね継手１６の両半部１６ａを所謂「フェス」 油の様な軽量の油３２の浴３０に浸漬した場合、鉄心をコイルに通す手順は、そ の遂行が容易になると共に、薄くて極めて脆い無定形金属の積層板１２の損傷を 避ける両方の点で、一段と良くなることが判った。こういう種類の油は、蒸発し た時に残渣を殆んど残さないと云う性質の点で望ましい。この発明に使うことが 出来ることが判ったこの様な１つのワニス油は、ペンシルバニア州フィラディル フィア所在のＧ、ウィツトフィールド・１）、チャーズ・カンバニイから入手し 得る４Ｂ油である。

油３２が、毛管作用により、各群１４の継手の両半部１６ａにある積層板１２の 間の界面に吸込まれる。その時、油は、積層板を面間で緊密に接触する様に引張 ると共に、表面張力によって積層板を接着する効果があることが判った。

この為、１０枚乃至２０枚の無定形金属の積層板からなる各々の継手の半部１６ ａ１並びに大抵の場合は、継手の半部の各群１４は、変圧器コイル２８（第３図 ）に鉄心１０を通した後で、段形の重ね継手１６を再び作る際に、一体として取 扱うことが出来る。一度に個別の積層板１２ごとよりも、一度に継手の半部ずつ 又は一群の継手の半部ずつで継手を再び作ることが、鉄心１０を再び閉じること を格段に促進することが容易に理解されよう。更に、脆い無定形金属の積層板を 個別に取扱うと、非常に注意を払っても、その破砕を招く場合が多い。軽量のワ ニス油が鉄心をコイルに通す手順を促進するのによく適していることが判ったが 、例えばパークロロエチレンの様な他の流体を利用して、有害な残渣を残さずに 、所要の表面張力を発生させることが出来る。

第５図は鉄心の窓２０に変圧器コイル２８を入れ、固定用ターン２４を再び鉄心 の脚２１を抱き込む様に固定して完成された集成体を示す。注意すべきことは、 縁結金層２６が、鉄心を再び閉じる時、積層板１２の向きが変わらないことを保 証し、この為、変圧器巻線コイルとの組立てを完了した時の鉄心は、それを焼鈍 した時に持っていたのと全く同じ形を持つことである。この為、鉄心をコイルに 通す手順の際に積層板に誘起された事実上全ての応力が実効的に除去される。結 合層２６の別の作用は、鉄心を作る際又は使っている間に、上側ヨーク又は被覆 された脚頭域から剥離するかけら又は粒子があっても、それを鉄心に局限する殻 体として作用することである。これに関連して云うと、完成された鉄心及びコイ ル集成体の下側ヨーク２３に結合剤の２回目の適用をして、全部を包み込む結合 層の保護殻体を設けることが出来る。結合層が鉄心の図示の結合区域を連続的に 覆うことが望ましいが、場合によっては、結合層がこの領域で不連続であっても 、例えば縞状に適用されても、積層板の相対的な移動に対する十分な拘束が達成 される。

第５図は、基礎の部分的なターン１８と重ね継手になる様に、第２図に示した一 層短いターン２２ａの代りに用いる一層長い、予め形成された基礎の部分的なタ ーン２２ｂを示している。この為、こういう部分的なターンは、最後の組立ての 際、しっかりと結合することが出来る。これは鉄心の短絡強度を大幅に改善する 。この目的の為に、層２６を構成するのと同じ結合剤を利用することが出来る。

短絡強度が問題ではなければ、コイル２８を所定位置に配置した後、基礎の部分 的なターン２２ａを鉄心の窓に再び取付け、その後鉄心を再び閉じてもよい。

以上の説明から、その無定形強磁性積層板が、鉄心製造過程、鉄心をコイルに通 す手順、その後の処理及び輸送の間並びに使用中に、欠は落ち及び破砕に対して 十分に保護される様な、改良された低損失の変圧器鉄心が提供されたことが理解 されよう。更に、以上の説明から判る様に、この発明は変圧器鉄心及び巻線集成 体を製造する改良された方法を提供する。この時、残留応力の為に、又は鉄心の 積層板の損傷の為に、無定形金属によって得られる鉄心損失が小さいと云う特性 が脅かされることはない。この発明は外鉄形及び内鉄形の両方の変圧器の形式に 同じ様に用いることが出来ることが理解されよう。更にこの発明は、こ＼で説明 する様に、環状体に巻装され、その後矩形に整形される代りに、矩形の形に直接 的に巻装される無定形金属の鉄心にも用いることが出来る。

外鉄形変圧器について云うと、第６図は、この発明をそれに用いることが出来る １つの方法を示している。第６図の変圧器は２つの鉄心５０と１個のコイル構造 ２８とで構成されている。各々の鉄心５０は、（イ）各々の鉄心の継手１６がヨ ーク１９ではなく、鉄心の脚２１に配置されていること、及び（ロ）結合剤２６ が鉄心５０の１つの脚及び１つのヨークにだけ適用されていることを別にすると 、第２図の鉄心１０と全く同じに作られる。継合せた脚は、継手１６の片側に上 側部分２１ａを持ち、継手１６の反対側に下側部分２１ｂを持っている。各々の 鉄心５０が、最初に継手１６を開き、鉄心の無定形金属の積層板の結合されてい ない部分を破線の位置５４．５６へ変位させることにより、コイル構造２８の中 に通される。位置５４にするには、継合せた脚の上側部分２１ａを上側ヨーク１ ９と整列させ、上側ヨークを他方の脚２１と整列する様に移動する。副木（図に 示してない）を整合した部分２１ｇ、１９及び結合された脚２１の上側部分に沿 って配置して、それらを位置５４で大体整合した状態に保つことが好ましい。

５４に示したこの整列した鉄心構造及び５６に示した鉄心構造を全体的に第４図 に示す様に、油浴に浸漬する。その後、右側の鉄心５０について云うと、整列し た鉄心構造５４をコイル構造２８の中孔に通し、右側の鉄心５０の窓の中の鎖線 ６０で示す様に、コイル構造を鉄心の窓の中に位置ぎめする。その後、５４及び ５６に示す結合されていない鉄心部分をコイル構造２８の周りに巻き、第６図に 実線で示した継手を閉じた位置へと戻す。結合されていない鉄心部分は、半径方 向に一番内側の継手から開始して、順々に半径方向外向きの相次ぐ継手に進むこ とにより、一度に１つの継手の半部又は一群の継手の半部ずつ、継手を閉じた位 置へ戻すのが典型的である。左側の鉄心５０に対しても、この鉄心コイル構造の 中に通す為に、同じ工程を繰返す。左側の鉄心の右側の脚２１が、右側の鉄心の 左側の脚が占めずに残されている、コイル構造２８の中孔の空間内にはめられる 。

鉄心を一体としてコイル構造に通す方法を説明したが、この発明は広義に見れば 、鉄心をコイル構造の中に個別に通す複数個のユニットで形成する様な方法にも 用いることが出来る。第７図はこの様な実施例を示している。

この実施例では、鉄心が２つのユニット４４．４６で構成されており、これを内 側鉄心及び外側鉄心と呼ぶことにする。最初、内側鉄心４４を、前に第２図及び 第３図の鉄心１０について述べたのと略同じ様に、コイル構造２８に通す。内側 鉄心の継手１６がその下側ヨークにある。その後、外側鉄心を殆んど同じ形で、 コイル構造２８に通すが、継手１６は下側ヨークではなく、上側ヨークにある。

外側鉄心は、内側鉄心構造を入れる時とはコイル構造の反対の端から入れる。

図示の鉄心は矩形断面であるが、この発明がこの他の断面、例えば丸い、卵形又 は十字形の断面を持つ鉄心にも用いることが出来ることは云うまでもない。典型 的には、鉄心の脚を取囲むコイル構造２８は、脚と全体的に同じ断面形の中孔を 持っている。更に、無定形鉄心金属が段形重ね継手を持つものとして説明したが 、この発明が、例えば互い違いの突合せ継手の様な他の形式の継手を持つ無定形 金属鉄心にも用いることが出来ることは云うまでもない。

従って、これまでの説明から明らかになった目的も含めて、最初に述べたこの発 明の目的が効率よく達成されたこと、更にこの発明の範囲内で、上に述べた構造 及びその作り方にある変更を加えることが出来るから、以上説明したこと並びに 図面に示したことは、この発明を例示するものＩＧ−４ 国際調査報告 ｋｌｕＩＩａｌｉ６ｆｉＭＩＡａｅｌ喝ｃａ１１６ＮＮ＠１；；−ｃ：：：１１ ［１九９８６１０２５７０

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. １．電気変圧器に於て、 （Ａ）予め形成されたコイル構造と、 （Ｂ）窓の周りを伸びる閉ループ形の巻装鉄心であって、その局部的な領域に継 手を持ち、該継手で当該鉄心を開いて、前記予め形成されたコイル構造の窓に挿 入して、当該鉄心の一部分を取巻く様にすることが出来、前記局部的な継手領域 から当該鉄心に沿って連続的に仲びる薄い無定形強磁性ストリップ材料の積層板 を積重ねて構成されている巻装鉄心とを有し、 （Ｃ）前記無定形強磁性積層板は前記継手に隣接した予定の部分が、前記局部的 な継手領域から比較的大きな距離だけ変位されて、前記予め形成されたコイル構 造を挿入する為に前記鉄心の窓に対する広い開口を作るようになっており、更に （Ｄ）前記鉄心の内、前記予定の部分を含まない領域にある前記積層板の露出し た側縁に前記変位の前に適用された接着性結合剤の被覆を有し、こうして前記鉄 心を開く時に前記積層板を正しく組立てた状態に保持し、しかも前記予定の部分 が前記継手を開き又は再び閉じる為に移動する間、前記予定の部分の変位と干渉 しない様にした電気変圧器。
2. ２．請求の範囲第１項に記載した電気変圧器に於て、ａ）前記積層板を下から支 持して保護する為に、前記鉄心の窓の中に配置された少なくとも１つの基礎層と 、ｂ）前記積層板を上から支持して保護する様に、前記積層板の周りを抱きかか える様に固定された外側の固定用ターンとを有する電気変圧器。
3. ３．請求の範囲第２項に記載した電気変圧器に於て、前記鉄心が環状に巻かれ、 その後全体的に矩形に整形される電気変圧器。
4. ４．請求の範囲第３項に記載した電気変圧器に於て、前記基礎層の一部分が、前 記鉄心を全体的に矩形に整形する問に存在すると共に、前記整形の際、その周り に同形になる積層板の破砕を防ぐのに十分な半径を持つ丸い隅が形成される電気 変圧器。
5. ５．請求の範囲第４項に記載した電気変圧器に於て、前記基礎層が、前記積層板 よりも実質的に厚さが厚い第１及び第２の金属のＵ字形ストリップを含んでおり 、該第１のストリップはその開放側が前記継手領域に向かう様にして前記鉄心の 窓の中に配置され、前記第２のストリップが前記第１のストリップと逆の関係で 鉄心の窓の中に配置されている電気変圧器。
6. ６．請求の範囲第５項に記載した電気変圧器に於て、前記被覆の縁が第１のスト リップを積層板に結合する電気変圧器。
7. ７．請求の範囲第２項に記載した電気変圧器に於て、前記被覆の縁が固定用ター ンを積層板に結合する電気変圧器。
8. ８．請求の範囲第５項に記載した電気変圧器に於て、前記コイル構造を前記鉄心 の窓の中に配置した後、前記第１及び第２のストリップが互いに結着される電気 変圧器。
9. ９．請求の範囲第１項に記載した電気変圧器に於て、前記積層板の間の継手が分 布すき間継手として構成されている電気変圧器。
10. １０．請求の範囲第９項に記載した電気変圧器に於て、各々の継手が複数個の積 層板を含んでいる電気変圧器。
11. １１．請求の範囲第１０項に記載した電気変圧器に於て、基礎層が前記鉄心の窓 内にあって、前記鉄心を整形する際、前記積層板を下から支持して保護し、前記 基礎層は前記整形の間、その周りに同形になる積層板の破砕を防ぐのに十分な半 径を持つ丸い隅が形成されている電気変圧器。
12. １２．請求の範囲第１１項に記載した電気変圧器に於て、前記基礎層が、前記積 層板よりも実質的に厚さが厚い第１及び第２の金属のＵ字形ストリップを含み、 該第１のストリップがその開放側が前記継手領域を向く様にして鉄心の窓の中に 配置され、前記第２のストリップが該第１のストリップに対して逆の関係で鉄心 の窓の中に配置されている電気変圧器。
13. １３．変圧器に用いる無定形金属鉄心及びコイル集成体を製造する方法に於て、 （Ａ）鉄心の窓の周りに重なる様に配置された強磁性無定形金属の実質的に１タ ーンの積層板で構成された閉ループ形の鉄心を形成し、該鉄心は局部的な継手領 域にある前記積層板の端の間に一群の継手を持ち、各々の継手は向い合う２つの 継手半部で構成され、各半部は複数個の積層板を含んでおり、半径方向に隣合う 継手が互いに角度方向にずれており、前記鉄心は前記継手に隣接して、該継手を 分離して鉄心を開く為に変位し得る予定の部分を含んでおり、 （Ｂ）前記鉄心を焼鈍し、 （Ｃ）前記継手領域から離れた前記鉄心の領域で、前記積層板の相対的な移動を 拘束し、 （Ｄ）前記継手を分離して前記鉄心を開くと共に前記窓に出入り出来る様にし、 （Ｅ）後で前記継手を再び閉じる際に、前記継手の両半部を動かす時、各々の継 手の半部の複数個の積層板を一体として保持することが出来る流体を前記継手の 両半部に適用し、 （Ｆ）開放した鉄心を介して前記鉄心の窓に変圧器用コイル構造を挿入し、 （Ｇ）前記継手を再び閉じる位置に前記継手の両半部を移動して前記鉄心を閉じ 、こうして前記積層板が前記焼鈍工程が終った時に存在していた物理的状態と略 同じ状態に戻る様にする工程を含む方法。
14. １４．請求の範囲第１３項に記載した方法に於て、前記継手の両半部が前記工程 Ｅの間、前記流体の中に浸漬される方法。
15. １５．請求の範囲第１４項に記載した方法に於て、前記流体が蒸発した時に残渣 を殆んど残さない様な種類の軽量油である方法。
16. １６．請求の範囲第１３項に記載した方法に於て、前記相対的な移動を拘束する 工程が、前記積層板の側線に結合剤を適用することによって行なわれる方法。
17. １７．請求の範囲第１３項に記載した方法に於て、前記鉄心が、 ａ）無定形強磁性材料の薄いストリップを第１の積層環状構造に巻き、 ｂ）該第１の環状構造を全体的に半径方向に切断して前記１ターンの積層板を作 り、 ｃ）前記積層板を前記一群の継手を持つ第２の環状構造に配置し、 ｄ）前記第２の環状構造を前記鉄心の窓を取囲む一体に結合された４辺を持つと 共に１辺の中に前記継手領域の全部がある様な全体的に矩形の積層鉄心に形成す ることによって形成される方法。
18. １８．請求の範囲第１７項に記載した方法に於て、更に、前記形成する工程の間 、前記窓の中に基礎層を設け、該基礎層が、形成する工程によって、その周りに 同形になる積層板の破砕を実質的に防止するのに十分な半径を持つ丸い隅を持つ 様に整形される様にすることにより、前記鉄心の辺の間の隅に於ける積層板の曲 げ半径を制御する工程を含む方法。
19. １９．請求の範囲第１８項に記載した方法に於て、前記工程Ｅの間、前記継手の 両半部が、蒸発した時に残渣を殆んど残さない種類の軽量油の中に浸漬される方 法。
20. ２０．請求の範囲第１７項に記載した方法に於て、前記相対的な移動を拘束する 工程が、前記積層板の側縁に結合剤を適用することによって行なわれる方法。
21. ２１．請求の範囲第１７項に記載した方法に於て、ａ）前記矩形の鉄心の４辺が 、相隔たる２つのヨーク及び相隔たる２つの脚を含み、該脚及びヨークは前記鉄 心の隅領域で一体に結合されており、前記継手領域が一方のヨークの中に配置さ れており、 ｂ）前記一方のヨークの両端で前記継手領域及び隅領域の間に、継手を分離して 鉄心を開く為に変位させられる予定のヨーク部分があり、 ｃ）前記工程Ｄに於て、前記ヨーク部分を前記脚と大体整列する位置へ移動し、 該移動の際、前記隅領域を撓め、前記鉄心に大きな開口を作り、該開口を介して 前記コイル構造を前記窓の中に挿入し、 ｄ）前記工程Ｅに云う流体が、継手を再び閉じることに伴って、前記ヨーク部分 が継手を閉じる位置へ戻る時、各々の継手の半部の積層板を一緒に保持する様に した方法。
22. ２２．請求の範囲第２１項に記載した方法に於て、前記の相対的な移動を拘束す る工程Ｃが、前記鉄心の前記一方のヨーク以外の領域及び前記一方のヨークの両 端にある隅領域で、前記積層板の側縁に結合剤を適用することによって行なわれ る方法。
23. ２３．変圧器に用いる無定形金属鉄心及びコイル集成体を製造する方法に於て、 （Ａ）鉄心の窓の周りに重ねて配置された強磁性無定形金属の略１ターンの積層 板で構成された閉ループ形の鉄心を形成し、該鉄心は局部的な継手領域にある前 記積層板の端の間に一群の継手を持ち、各々の継手は向い合う２つの継手半部で 構成され、各半部が複数個の積層板を持っていて、半径方向に隣合う継手は互い に角度方向にずれており、前記鉄心が前記継手に隣接して、前記継手を分離して 鉄心を開く為に変位し得る予定の部分を持っており、（Ｂ）前記鉄心を焼鈍し、 （Ｃ）前記継手領域から離れた鉄心の領域にある積層板の側縁に結合剤を適用す ることにより、前記継手領域から離れた鉄心の領域で前記積層板の相対的な移動 を拘束し、（Ｄ）前記鉄心の予定の部分を変位させることにより、前記継手を分 離して前記鉄心を開き、 （Ｅ）開いた鉄心を介して鉄心の窓の中に変圧器用コイル構造を挿入し、該コイ ル構造が前記鉄心の一部分を取囲む様にし、 （Ｆ）前記継手の両半部を前記継手を再び閉じる位置へ移動し、こうして鉄心を 閉じ、この為前記積層板が前記焼鈍工程が終った時に存在していたのと事実上同 じ物理的な状態に戻る様にする工程を含む方法。
24. ２４．請求の範囲第２３項に記載した方法に於て、ａ）前記工程Ａが、隅領域で 結合された４辺を持つと共に鉄心の窓を取囲む全体的に矩形の鉄心を作り、前記 継手の全部が１辺の中にあり、該１辺は前記継手領域及び前記１辺の両端にある 隅領域の間に、前記継手を分離して鉄心を開く為に変位し得る前記予定の辺部分 を含んでおり、ｂ）前記工程Ｃの結合剤が、前記鉄心の前記１辺以外の領域及び 前記１辺の両端にある隅領域で積層板の側縁に適用され、 ｃ）前記工程Ｄ及びＦが前記１辺の両端にある隅領域を撓めることを含む方法。
25. ２５．請求の範囲第２４項に記載した方法に於て、前記４辺が相隔たる２つのヨ ーク及び相隔たる２つの脚で構成されており、継手は全部が１つのヨークの中に あって、前記予定の辺部分が前記ヨーク部分であり、一方のヨーク部分が前記工 程Ｄにより、１つの脚と大体整合する様に変位させられる方法。
26. ２６．請求の範囲第２５項に記載した方法に於て、他方のヨーク部分が前記工程 Ｄにより、他方の脚と大体整合する様に変位させられる方法。
27. ２７．請求の範囲第２４項に記載した方法に於て、ａ）前記４辺が相隔たる２つ の脚及び相隔たる２つのヨークで構成されており、前記継手の全部が１つの脚の 中にあって、前記予定の辺部分が脚部分であり、ｂ）前記鉄心が開いている時、 前記予定の脚部分及びそれに接続された一方のヨークの内の一方が他方の脚と大 体整列する位置に移動して、前記コイル構造を前記窓に挿入する時、前記一方の 脚部分及び前記一方のヨークを前記変圧器用コイル構造に入れ易い様に位置ぎめ する方法。
28. ２８．請求の範囲第２４項に記載した方法に於て、ａ）鉄心が環状の型を変形す ることによって全体的に矩形に形成され、 ｂ）前記変形する工程の間、前記窓の中に、前記変形する工程によって、その周 りに同形になる積層板の破砕を実質的防止するのに十分な半径を持つ丸い隅を持 つ様に整形される基礎層を設けることにより、前記隅領域の積層板の曲げ半径が 制御される方法。
29. ２９．変圧器に用いる無定形金属鉄心及びコイル集成体を製造する方法に於て、 （Ａ）隅領域で結合された４辺を持つと共に鉄心の窓を取囲む全体的に矩形の積 層鉄心を形成し、該鉄心は重ね合せに配置された略１ターンの積層板で構成され ていると共に、１辺の中にある局部的な継手領域に存在する積層板の両端の問に 一群の継手を持ち、各々の継手は向い合う２つの継手半部を持ち、各半部は複数 個の積層板を含んでおり、半径方向に隣合う継手が互い違いになっており、前記 １辺が前記継手領域及び該１辺の両端にある隅領域の間に、前記継手を分離して 鉄心を開く為に変位し得る予定の辺部分を持っており、 （Ｂ）前記鉄心を焼鈍し、 （Ｃ）前記継手領域から離れた鉄心の領域で、前記積層板の相対的な移動を拘束 し、 （Ｄ）前記予定の辺部分の内の少なくとも１つを、隅領域でそれと接続された１ 辺と大体整列する位置へ変位させることによって、前記継手を分離し、こうして 相互接続する隅領域を撓め、 （Ｅ）前記１辺部分及びそれと大体整列したそれに接続される辺に肉圧の薄い副 木を適用し、該副木は、前記１辺部分及び前記それに接続された辺の少なくとも 一部分を少なくとも部分的に取囲み、こうして前記１辺部分及びそれに接続され た辺を大体整列した状態に保持し、（Ｆ）前記１辺部分、それに接続された辺及 び前記副木を一体として、予め形成されたコイルの中孔の中に挿入し、 （Ｇ）前記副木を前記中孔の軸方向に移動することにより、前記副木を前記１辺 部分及び前記それに接続された辺から摺動によって取除き、 （Ｈ）前記辺部分を前記継手を再び閉じる位置へ変位させ、こうしてコイルを前 記のそれに接続された辺の周りに配置して、前記鉄心を前記コイルの周りで閉じ る工程を含む方法。
30. ３０．請求の範囲第２９項に記載した方法に於て、ａ）前記副木が全体的にＣ字 形の断面を持つと共にその１辺にすき間を持つ細長い中空部材であって、前記１ 辺部分及び全体的に整列したそれに接続された辺を該副木の内部に入れることが 出来る様に、前記副木の膨張が出来る様にし、 ｂ）前記副木は、前記１辺部分及びそれに接続された辺が前記すき間を介して副 木の内部に入る様にすることによって適用される方法。
31. ３１．請求の範囲第２９項に記載した方法に於て、ａ）前記副木が１端に於ける 縮小した断面までテーパがつけられており、 ｂ）前記副木は、前記縮小した断面を持つ端が全体的に整列した１辺部分及びそ れに接続された辺の自由端に来る様に適用される方法。
32. ３２．請求の範囲第２９項に記載した方法に於て、前記１辺部分が前記予め形成 されたコイルの中孔に挿入された時、前記副木が前記１辺部分にある継手の両半 部を覆う方法。
33. ３３．請求の範囲第１３項に記載した方法に於て、ａ）前記鉄心が全体的に矩形 であって、前記窓を取囲む４辺を持ち、 ｂ）前記４辺が相隔たる２つのヨーク及び相隔たる２つの脚で構成され、該脚及 びヨークは鉄心の隅領域で一体に結合されており、前記継手領域が１つの脚の中 にあり、ｃ）前記継手領域及び前記１つの脚の両端にある隅領域の間には、継手 を分離して鉄心を開く為に変位し得る予定の脚部分があり、 ｄ）前記鉄心が開いている時、前記予定の脚部分及びそれに接続された一方のヨ ークの内の一方が他方の脚と大体整列する位置へ可動であり、前記一方のヨーク の両端にある隅領域を撓めて、前記鉄心に大きな開口を作り、該開口を介して前 記コイル構造が前記窓の中に挿入される様にする方法。
34. ３４．請求の範囲第３３項に記載した方法に於て、前記の相対的な移動を拘束す る工程Ｃが、前記積層板の側縁に結合剤を適用することによって行なわれる方法 。
35. ３５．請求の範囲第３３項に記載した方法に於て、前記の相対的な移動を拘束す る工程Ｃが、前記予定の脚部分以外の鉄心の領域及び前記一方のヨークの両端に ある隅領域で、前記積層板の側縁に結合剤を適用することによって行なわれる方 法。
36. ３６．請求の範囲第３３項に記載した方法に於て、前記の相対的な移動を拘束す る工程Ｃが、鉄心をコイルに通す際、前記鉄心を開く作業及び閉じる作業の間、 前記他方の脚に対して変位しない前記鉄心の領域にある前記積層板の側縁に結合 剤を適用することによって行なわれる方法。
37. ３７．請求の範囲第２５項に記載した方法に於て、前記継手を開き及び再び閉じ ることに伴なう前記予定のヨーク部分の変位の間、前記１つのヨークの予定の部 分及び該１つのヨークの両端にある隅領域は結合剤のない状態に保ち、こうして 前記変位の際、前記予定のヨーク部分及び前記１つのヨークの両端にある隅領域 にある積層板の相対的な移動が出来る様にした方法。
38. ３８．請求の範囲第１項に記載した電気変圧器に於て、前記継手に隣接した鉄心 の予定の部分は、前記変位の際、接着性結合剤がなく、こうして前記変位の間、 前記鉄心の各々の予定の部分にある積層板の相対的な移動が出来る様にした電気 変圧器。
39. ３９．請求の範囲第１項に記載した電気変圧器に於て、ａ）前記鉄心が全体的に 矩形で相隔たる２つのヨーク並びに該ヨークを結合する相隔たる２つの脚を持ち 、各々のヨークが前記鉄心の隅領域で前記脚に結合されており、ｂ）前記局部的 な継手領域が一方のヨークにあり、前記予定の部分が前記一方のヨークにあって 前記継手の両側で前記継手領域及び２つの隅領域の問を伸びており、ｃ）前記コ イル構造を挿入する為に鉄心を開いた時、前記予定の部分が前記脚と大体整列す る位置へ変位可能であり、こうして前記２つの隅領域を撓め、ｄ）前記の変位し 継手を再び閉じる際に、前記結合被覆が、前記鉄心の内、前記２つの隅領域を含 まない領域にある結合剤の縁に設けられている電気変圧器。