JPS6366047B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非晶質（アモルフアス）磁性薄板を用
いて変圧器の鉄心を製造する方法に関するもので
ある。

従来、配電用変圧器に使用される巻鉄心として
は、磁気特性において鉄損が少なく、しかも、飽
和磁束密度が高いことが望まれ、このため、通常
は方向性珪素鋼板等の磁性材料を使用している。

ところで、近年種々の低損失な鉄心材料が開発
されているが、この中で、アモルフアスと称する
非晶質磁性薄板が注目が集めている。上記非晶質
磁性薄板は従来の珪素鋼板の鉄損に比べて約1/2
〜1/3と低損失であるため、この非晶質磁性薄板
を使用した配電用変圧器等の巻鉄心の開発が大い
に期待されている。然るに、上記非晶質磁性薄板
はその厚さが20乃至30μm程度で極めて薄く、そ
の上、ばね性に富んでいるため、非晶質磁性薄板
を用いて従来の珪素鋼板と同様の方法で巻鉄心を
製作することは非常に困難であつた。即ち、第１
図に示すように、非晶質磁性薄板１を矩形状の巻
枠２に所要回数巻回して巻鉄心素体３を形成し、
このあと、巻鉄心素体３を磁場焼鈍するに当り、
励磁コイル（図示せず）の巻回に際して巻枠２を
巻鉄心素体３から取り外すと、上記巻鉄心素体３
は、巻枠２による支えがなくなるため、ほぼ円形
に変形してしまい、磁場焼鈍用の励磁コイルを巻
鉄心素体３に巻くことができず、この結果、第２
図に示すように、巻鉄心素体３を、非磁性材料か
らなる巻枠２に非晶質磁性薄板１を巻装して形成
し、このあと、巻鉄心素体３の外周に非磁性材料
からなる成形板４を押し当て、各成形板４同志を
固定ボルト５により連結固定し、巻鉄心素体３を
矩形状に維持させた状態で、上記巻鉄心素体３の
脚部に励磁コイルを成形板４と巻枠２とにまたが
つた状態で巻回しなければならないので、この励
磁コイルの巻回作業は非常に手間がかかり面倒で
あつた。又、巻鉄心素体３の焼鈍後、巻枠２を取
り外して上記巻鉄心素体３を移動させたり、巻線
機にセツトしたりする際、巻鉄心素体３にはこれ
を矩形状に維持させる方策がとられていないの
で、形崩れを起したり変形したりしやすく、この
結果、折角焼鈍処理を行つても、形崩れ等を修復
するときに、巻鉄心素体３を構成する磁性薄板に
外力が加わつて巻鉄心の特性を劣化させる虞れが
あつた。

本発明は上述の点に鑑み、磁気特性は非常に優
れているが、鉄心材料としては取扱いが面倒な非
晶質磁性薄板を用いて、変圧器用の巻鉄心をその
特性を損うことなく合理的に製造する方法を提供
するもので、以下本発明の実施例を第３図乃至第
９図により説明すると、回転自在にセツトされた
ドラム６に巻回された非晶質磁性薄板（以下磁性
薄板という）１を、従来同様に複数のガイドロー
ラー７を介して電動駆動するマンドレル８に取付
けられた矩形状の巻枠１１に所要回数巻付けて巻
鉄心素体１２を形成する。この際、巻鉄心素体１
２は、巻線の占積率を高めるために、従来の珪素
鋼板を巻回した巻鉄心と同じくその断面形状を極
力円形に近づけるうえから、磁性薄板１の巻回に
際しては、巻枠１１上に先づ幅寸法の最も狭い磁
性薄板を所要の厚さまで巻回し、その外周に、前
層より幅寸法の広い磁性薄板を、前層の磁性薄板
の幅方向の中心と一致させて所要の厚さまで巻回
する。以下同様にしてより幅寸法の広い磁性薄板
を段階的に所要厚で巻層し、所定の巻回厚さ以上
では逆に順次幅寸法の狭い磁性薄板を段階的に所
要厚さで巻回することによつて、両側端面が段階
状となつたほぼ矩形状の巻鉄心素体１２を形成す
る。

尚、巻枠１１には第８図に示すように、その外
周面に複数条の溝１３が、磁性薄板１の巻回方向
と直交して穿設されている。

そして、巻鉄心素体１２を巻回形成したあと、
これを巻枠１１と共にマンドレル８から取り外
し、上記巻鉄心素体１２の脚部１２ａおよび継鉄
部１２ｂにそれぞれ成形板１４を当てて、この成
形板１４をプレス等の押圧手段にて第３図に矢印
で示すように、巻鉄心素体１２の上下および左右
方向から巻枠１１の中心方向に向けて押圧するこ
とにより、ほぼ矩形状に巻回された巻鉄心素体１
２の形状を矩形状に押圧保持させる。このあと、
矩形状に保持されている巻鉄心素体１２の脚部１
２ａおよび継鉄部１２ｂの両側端面に形成される
各段縁１５に、第５図に示す如くセラミツク系の
材料あるいは耐熱性のFRP樹脂等からなる断面
形状が三角形をなした棒状の支持部材１６を、脚
部１２ａ，継鉄部１２ｂの各長手方向に沿つて接
着剤等を用いて当接し、このあと、第３図に示す
ように、巻鉄心素体１２を、成形板１４を介して
押圧した状態で、上記巻鉄心素体１２の各段縁１
５に当接した支持部材１６の囲りにスチールバン
ド又は耐熱性のFRP樹脂等のテープからなる締
付部材１７を巻枠１１の溝１３と、この溝１３と
対応させて成形板１４に設けた溝１８とを通して
上記巻鉄心素体１２の脚部１２ａおよび継鉄部１
２ｂに締着する。上記締付部材１７を必要本数巻
鉄心素体１２に締着させたあと、成形板１４の押
圧を解き、更に、巻枠１１を除去する。この際、
巻枠１１を除去しても、巻鉄心素体１２は、脚部
１２ａと継鉄部１２ｂとの各段縁１５に設けた支
持部材１６によつて形崩れすることなく原形状態
（矩形状）に保持される。（第４図参照）つづい
て、巻鉄心素体１２を磁場焼鈍する場合は、第７
図に示すように、巻鉄心素体１２の脚部１２ａに
磁場焼鈍用の励磁コイル１９を必要回数巻回す
る。励磁コイル１９の巻回は次の順序で行う。即
ち、巻鉄心素体１２の一方の脚部１２ａに、歯部
を外周に有する鍔板２０を両端に設けたセラミツ
ク系の部材からなる耐熱性の２分割されたボビン
２１を、その分割部を利用して回転自在に取付
け、このボビン２１の鍔板２０外周の歯部２０ａ
を電動駆動する歯車２２と噛合させてボビン２１
を回転させることにより、上記ボビン２１の胴部
に耐熱処理を行つた電線２３を所要回数巻付けて
励磁コイル１９を設ける。励磁コイル１９の巻回
後、巻鉄心素体１２を図示しない焼鈍炉に収納
し、上記励磁コイル１９に直流電流（支持部材１
６を耐熱性のFRP樹脂からなるテープにて締付
固定する場合は交流を通電させてもよい）を通電
させると共に、炉内を窒素とかアルゴン等の不活
性ガスで充満させ、しかも、炉内を加熱装置にて
焼鈍に適した温度（350〜450℃）まで上昇させ
る。この結果、巻鉄心素体１２はその巻回方向に
磁場を誘起させる。尚、この誘起磁場の強度は磁
性薄板をほぼ飽和させる程度でよい。

このように、誘起磁場発生下において巻鉄心素
体１２を、磁性薄板１の結晶化温度およびキユリ
ー温度未満の温度で所要時間焼鈍処理を行つて、
磁性薄板１の磁気特性を向上させる。巻鉄心素体
１２の磁場焼鈍後、励磁コイル１９を除去すると
共に、支持部材１６締付用の締付部材（締付部材
１７が耐熱性樹脂からなるテープを用いている場
合を除く）１７を一本づつ取り除きながら、巻鉄
心素体１２の支持部材１６を取付けた位置に、例
えば、ガラス繊維等高強度繊維材料からなるテー
プ２４を巻付けることにより、第６図に示すよう
に、巻鉄心素体１２の脚部１２ａおよび継鉄部１
２ｂを支持部材１６により形崩れしないように補
強を施して巻鉄心２５を形成するものである。

尚、容量の大きい巻鉄心を形成する場合とか、
巻層段数が増加する場合は、第１０図に示すよう
に、巻鉄心の各段縁１５に支持部材１６を介在さ
せる他に、巻鉄心の最内層と最外層にも板状の支
持部材１６ａを配設して、これら支持部材１６，
１６ａの補強によつて、非晶質磁性薄板１からな
る巻鉄心２５の変形や形崩れを防止するようにし
ても本発明は成立するものである。

又、巻鉄心２５の各段縁１５に介在させる支持
部材１６は、三角形状に限定することなく、巻鉄
心１５の脚部１２ａ等の断面形状が円形を保つこ
とができる範囲内で、例えば丸棒状のものを用い
てもよいことは勿論である。

本発明は上述のように、幅寸法の異なる非晶質
磁性薄板を巻枠に所要厚さで段階的に巻回してほ
ぼ矩形状の巻鉄心素体を形成し、次にこの巻鉄心
素体をその外周の上下および左右方向から成形板
を介してプレス等の押圧手段により矩形状に押圧
保持させ、この状態で上記巻鉄心素体の両側端面
に階段状に形成された各段縁に棒状の支持部材を
介在させてこの支持部材を、巻枠の外周面に設け
た溝から成形板に巻枠の溝と対応させて設けた溝
とを通して巻鉄心素体の脚部と継鉄部とにそれぞ
れ巻付けた耐熱性テープ等の締付部材にて締付固
定し、次に巻枠と成形板との巻鉄心素体から除去
してこの巻鉄心素体に磁場焼鈍用の励磁コイルを
巻回した後、この励磁コイルを通電させながら上
記巻鉄心素体を不活性ガスの雰囲気内において所
要温度で焼鈍処理を施し、焼鈍後励磁コイルを除
去してから巻鉄心素体の脚部と継鉄部とに支持部
材を覆つてガラス繊維等高強度繊維材料からなる
テープを巻回して矩形状に維持された非晶質磁性
薄板からなる巻鉄心を得るようにしたもので、従
来のように、焼鈍後巻心が形崩れしたりあるいは
この形崩れを修復する際に磁性薄板に外力が加わ
つて磁性薄板の磁気特性を劣化させるようなもの
とは全く異なり、本発明は、巻鉄心の両側端面の
階段状の各段縁に形崩れや変形を防止するための
支持部材が巻鉄心の補強として介在させてあるの
で、焼鈍後巻鉄心を、巻線を巻回するために移動
させたり、あるいは、巻線後にセツトする場合で
も、巻鉄心は支持部材により補強が施されている
ので、巻鉄心を構成する非晶質磁性薄板が外力に
より特性劣化をきたすことは全く生じない。しか
も、巻鉄心の端部段縁に介在される支持部材は、
巻鉄心の端面全周に介在させる必要はなく、脚部
とか継鉄部の直線部分に、巻鉄心の断面形状が円
形状態を維持できる程度に配設すればよく、その
上、除去する必要もなく、更に、巻鉄心の端部に
自然に形成される段縁に配設するのみであるた
め、上記支持部材の取付けは容易に行い得ると共
に、励磁コイルを巻回したり、あるいは焼鈍後巻
線を施す場合も、何等邪魔にならず、巻線作業を
円滑に且つ能率的に行うことができる。又、特に
磁場焼鈍用の励磁コイルの巻回作業に際しては、
巻鉄心の各段縁に支持部材が締付部材によつて固
定保持させてあるので、従来のように、励磁コイ
ルの巻回に当り、巻鉄心の形崩れを防ぐために設
けた巻枠と成形板とにまたがつて励磁コイルを巻
回する必要はないので、励磁コイルを巻線機によ
つて自動巻が行い得るため、巻鉄心の生産性を向
上させることができると共に、励磁コイルを巻回
するための電線量を少なくすることができる。更
に、巻鉄心の段縁に配設される支持部材は棒状に
成型加工したものを必要長さに切断して使用すれ
ばよいので、あらかじめ鉄心容量に応じたものを
準備する必要がないので経済的な利用が可能とな
る。

以上説明したように、本発明は非晶質磁性薄板
からなる巻鉄心を、その特性を何等低下させるこ
となく、しかも、特別に手間をかけることなく、
能率的に且つ経済的に製作でき、その上、巻鉄心
の生産性を向上させることができる等幾多の優れ
た特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は非晶質磁性薄板を用いて巻鉄心の巻回
状態を示す概略図、第２図は巻鉄心を矩形状に成
形加工する従来の方法を示す説明図、第３図は本
発明による巻鉄心の成形加工を示す説明図、第４
図は焼鈍処理前の状態を示す巻鉄心の正面図、第
５図は第４図のＡ―Ａ線における断面図、第６図
は本発明の方法により製作した巻鉄心の正面図、
第７図は励磁コイルの巻回状態を示す斜視図、第
８図乃至第９図は巻枠、、成形板、支持部材を示
す斜視図、第１０図は本発明の他の実施例を示す
巻鉄心の要部断面図である。 １……磁性薄板、１１……巻枠、１２……巻鉄
心素体、１４……成形板、１６……支持部材、１
７……締付部材、１９……励磁コイル、２４……
テープ、２５……巻鉄心。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 幅寸法の異なる非晶質磁性薄板を巻枠に所要
   厚さで段階的に必要回数巻回してほぼ矩形状の巻
   鉄心素体を形成し、この巻鉄心素体を成形板を介
   して押圧手段にて矩形状に押圧保持させて上記巻
   鉄心素体の両側端面に段階状に形成された各段縁
   に棒状の支持部材を配置し、この支持部材をテー
   プ状の締付部材にて巻鉄心素体に締付固定させた
   後、上記巻鉄心素体から巻枠と成形板とを取り外
   してこの巻鉄心素体の脚部に励磁コイルを巻装
   し、次に上記励磁コイルを通電させて巻鉄心素体
   を不活性ガスの雰囲気内で磁場焼鈍を施し、焼鈍
   後上記励磁コイルを除去して支持部材が存在する
   巻鉄心素体の脚部と継鉄部とにガラス繊維等の高
   強度繊維材料からなるテープを巻回せしめて巻鉄
   心の形状を矩形状に維持するようにしたことを特
   徴とする変圧器鉄心の製造方法。