JP3098570B2 - アモルファス鉄心製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変圧器用の鉄心製造方
法とその装置に係り、特に極薄のアモルファス素材複数
枚を引き揃えたアモルファスブロック材を順次ラップ部
を設けて層状に券回する鉄心の製造方法とその装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】アモルファス素材は板厚０．０５ｍｍ内
外と非常に薄く、かつ、硬度が高いため、これを多数枚
層状に巻回して変圧器用鉄心に成形する作業は、従来、
生産性が低く品質の安定化に多くの手間を要するもので
あり、例えば図１２に示すように、長尺の丸巻素材２３
をカッタ２４で切断しこれを展開して台形材２５とし、
アモルファス素材１の複数枚を引き揃えてなるアモルフ
ァスブロック材１０を再び丸巻材２７に成形したのち、
矩形鉄心２８を製造するものである。また、別の従来技
術は、図１３に示すように、複数枚のアモルファス素材
１を切断してアモルファスブロック材１０とし、このブ
ロック材１０を巻型６の上部に位置決めし長手方向長さ
の概ね中央部を上押え２２により押圧固定してから、加
圧ローラ２９を外周に沿って転動させながら巻型６に押
圧成形し、図１４に示すように、ラップした合わせ目に
テープ３０を貼り付け、押付け駒３１を用いて固定する
作業を繰り返して鉄心に成形するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記図１２の従来技術
は、長尺の丸巻素材２３を巻戻し再び丸巻材２７に形成
する方式を採用しているが、本発明の対象はオーバラッ
プして成形するアモルファス鉄心であって、ラップした
合わせ目部分は、他の部分に比べて約１．５倍も厚さが
増して成形後の鉄心形状は略楕円形になるから、丸巻き
に成形することが困難で、このため一般に、丸巻き後矩
形状に成形する工程を設けるため作業効率が低下する。
さらに矩形状にして焼鈍作業を行った後、コイルと鉄心
の再組立のための機械化を考慮した場合、ラップ合わせ
目の位置ずれの発生は不可避の問題となり、このためラ
ップ部合わせ目に位置ずれを生ずることなく、効率のよ
い巻付け手段がぜひとも必要であった。図６（ａ）は矩
形成形鉄心の全体図、図６（ｂ）はラップ部Ｃの拡大詳
細図を示している。また、図１３の従来技術は、ラップ
合わせ目の位置ずれを発生させないように、アモルファ
ス素材１の複数枚を切断してブロック材１０とし、矩形
の巻型６の外周に沿って１ブロックずつ積層して巻型６
に加圧ローラ２９を押圧しながら巻付けるため、巻付け
に長時間を要する点に問題があり、図１５に示すよう
に、巻付け終了後巻終り端をテープ３０で固定するた
め、加圧ローラ２９に押圧された部分が凹部３２を形成
するため周長が伸びる。また前記凹部３２の上層に次の
ブロック材１０を順に積層して巻付けるため、鉄心の占
積率を高めることができないという問題点があった。本
発明は、上記の問題点に鑑み、品質、特に高占積率の確
保と、原価低減に好適なアモルファス鉄心製造方法及び
その装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、少なくとも１枚の長尺アモルファス素材
を引き揃えてアモルファスブロック材を形成する工程
と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基
準とし、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモ
ルファスブロック材を略矩形巻型上方に積み重ねる工程
と、前記複数組のアモルファスブロック材を前記略矩形
巻型に固定する工程と、前記略矩形巻型を上方に吊り上
げて前記複数組のアモルファスブロック材を逆Ｕ字状に
垂下させ、前記逆Ｕ字状に垂下した前記複数組のアモル
ファスブロック材の両肩部を密着させる工程と、前記ア
モルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接する少な
くとも３平面に対し直角方向の押圧力によって密着固定
する工程と、前記複数組のアモルファスブロック材の両
側自由端を順次積層しループ状に成形固定する工程とを
具備する。また、少なくとも１枚の長尺アモルファス素
材を引き揃えてアモルファスブロック材を形成する手段
と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基
準とし、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモ
ルファスブロック材を略矩形巻型上方に積み重ねる手段
と、前記複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形
巻型に固定する手段と、前記略矩形巻型を上方に吊り上
げて前記複数組のアモルファスブロック材を逆Ｕ字状に
垂下させ、前記逆Ｕ字状に垂下した前記複数組のアモル
ファスブロック材の両肩部を密着させる手段と、前記ア
モルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接する少な
くとも３平面に対し直角方向の押圧力によって密着固定
する手段と、前記複数組のアモルファスブロック材の両
側自由端を順次積層しループ状に成形固定する手段とを
具備することにより、達成される。

【０００５】

【作用】鉄心用薄板材としてブロック材は、引き揃えた
長さの短いブロック材から順に積み重ねることにより、
位置決めの確認が容易であり、また、積層されたブロッ
ク材の長手方向の略中央部の下に巻型を置き平面部分を
締付けた後、巻型を吊り上げることにより、ブロック材
の両端が自重で逆Ｕ字状に垂下し、逆Ｕ字状両肩部押え
と側面締付板の取り付け作業が容易になると共に、ブロ
ック材の長手方向の一端を基準としているから、ブロッ
ク材の切断寸法にバラツキが発生してもラップ部の位置
ずれを生ずることがなく、また適正な占積率を有するよ
うに締め付け調整することが可能となる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図７、図９及び図
１１に示す。図１は切断した長尺アモルファス素材１の
複数枚を１ブロック（本実施例では１ブロックは同一切
断寸法の２０枚）とするブロック材１０を左右交互に位
置決めして鉄心の巻型６上に積み上げる積み重ね装置の
斜視図、図２は同正面図である。位置決め駒４ａ、４ａ
及び４ｂ、４ｂは、巻型６を中央にして左右に配設した
積み台２、２上に位置決めピン３、３を用いて位置決め
されている。位置決め駒４ａ、４ａは、階段状に形成さ
れた複数の突き当て部を有しており、これにブロック材
１０を左右交互に１ブロックずつ突き当てて順に上方向
に重ねていき、所定の段数例えば、図２では位置決め駒
４ａ、４ａの３段目まで積み上げると、上段の位置決め
駒４ｂ、４ｂの突き当て部に移行する。この時、ブロッ
ク材１０は幅方向にも揃える必要があるから、押し当て
板５に押し当てながら位置決めするため、図９に示すよ
うに積み台２に傾斜角度をつけると自重により端部を揃
え易い。

【０００７】図６は本実施例により成形した鉄心の正面
図（ａ）及びラップ部Ｃの拡大詳細図（ｂ）を示すが、
１ブロックずつの積み重ねによって同図（ｂ）に示すよ
うにラップ幅が所定の限界範囲Ｌに達したとき、下記に
詳細に説明するように、次の段の位置決め駒４ｂを重ね
合わせ、位置決め駒４ｂに１ブロックずつ交互に左右端
を突き当てて積み重ねを継続することにより、最初のラ
ップ位置に戻るように構成されている。限界範囲Ｌは、
鉄心成形後にコイルを装着することが可能な限界を規制
する寸法であって、鉄心の仕様によって決まる所定値と
してあらかじめ設定される。

【０００８】このようにして、鉄心１台分相当のブロッ
ク材１０を略直線状に保持した状態で巻型６上に積み重
ねた後、図１に示すように、上部締付板７をブロック材
１０上に載置し、積み台２、２の中央部にあらかじめセ
ットした巻型６と上部締付板７を締付ボルト８を用いて
固く締結する。このとき、ブロック材１０の長手方向の
両端を自由端とした状態で締結が行なわれる。上部締付
板７には、吊り上げ用吊りボルト９が取付けられてい
る。上記のように巻型６は積み台２、２の中間にあらか
じめセットされているから、積み重ねたときにブロック
材１０のたるみを防止し正確な位置決めをするのに好適
である。本実施例では巻型６は略矩形であるが、これに
限るものではなく、円形、長円形のものであってもよ
い。

【０００９】図６（ｂ）に示すように、第１層１０ａは
中心線３３の左方にｐ線を起点としてラップしろｙでラ
ップされ、第２層１０ｂは中心線３３の右方にｑ線を起
点としてラップしろｙでラップされている。続いて第３
層１０ｃは、中心線３３の左方にｐ線を起点としてラッ
プしろｙ＋ｘでラップされ、第４層１０ｄは中心線３３
の右方にｑ線を起点としてラップしろｙ＋ｘでラップさ
れる。以下左右交互にｐ線、ｑ線を起点としてラップし
ろはｘづつ増加する。これにより、ラップ幅が所定の限
界範囲Ｌに達したとき、左右それぞれ最初のラップしろ
ｙに戻るものである。

【００１０】図２において、ブロック材１０の突き当て
端は、向って左側をＡ端、右側をＢ端とすると、Ａ端で
は、第１層の突き当て端１０ａＡと第３層の突き当て端
１０ｃＡとの差は、２πｔ（ｔは１ブロックの厚さ）で
あるから、図７（ｃ）に示す２πｔの段差を有する駒４
ｃの形状でよい筈であるが、Ｂ端側は、図６（ｂ）に示
すようにｘ分だけラップしろが順次増加するから、第１
層の突き当て端１０ａＢと第３層の突き当て端１０ｃＢ
が当接するＢ端の位置決め駒４ａの段差は、ｘ＋２πｔ
でなければならない。そこで、Ａ端は第２層の突き当て
端１０ｂＡ、第４層の突き当て端１０ｄＡと当接するよ
う位置決め駒４ａを左右対称の形状とした。ラップ幅の
限界範囲Ｌに達しときラップしろをｙに戻す構成である
から位置決め駒４ｃの突き当て部分は、ブロック材１０
の突き当て端１０Ａ側に当接する位置決め駒とした。位
置決め駒４ｂについても同様である。これにより、ブロ
ック材１０の切断寸法にバラツキがあっても、ラップ部
は外側基準で一元的に位置決めされているから、上記バ
ラツキは鉄心のセンタ側の起点位置ｐ、ｑ線に生ずる。
従ってラップ幅の所定限界Ｌを常時一定に維持すること
が可能である。位置決め駒４ａ、４ｂは、端部の垂れ下
がり防止も兼ねており、位置決め駒４ａ、４ｂの段差に
替えて図７（ｂ）に示すように、斜面上に目盛線２６を
刻んだ位置決め駒４ｄを使用してもよい。

【００１１】上記実施例の積み重ね装置で異なった寸法
の鉄心を製造するには、位置決め駒４ａ、４ｂの追加ま
たは位置決めピン３の位置変更により対応することが可
能で例えば、ラップしろの増分ｘ寸法とラップ幅の限界
範囲Ｌが異なる場合は、位置決め駒４ａ、４ｂの変更に
よって対応可能である。

【００１２】図１において積層された１台分のブロック
材１０を、略矩形の巻型６の上部の１辺と上部締付板７
で固く締結してから、図３に示すように、上部締付板７
の吊りボルト９を介して吊り上げるためブロック材１０
にずれを生ずることはない。本実施例ではブロック材１
０は巻型６の１辺に締付けられたが、締付け位置はこの
部分に限ることなく、締付板の形状を変えればコーナ部
であってもよい。ずれ止め駒１１は上部締付板７を固定
する際ブロック材１０との直角度を保持するため巻型６
を位置決めするものであって、ずれ止め駒１１は吊り上
げた時に自然に外れ落ちるようになっている。また、上
部締付板７で締め付け後、積み台２を長手方向の巻型６
から遠ざかる方向にスライドさせる機構を設け、ブロッ
ク材１０の締結後に積み台２をスライドさせることによ
り、ブロック材１０が巻型６に沿って垂下し、吊りボル
ト９を用いて吊り上げた状態と同じになり、クレーンに
よる作業を廃止することができる。このときブロック材
１０の両端は自由端であるため巻型６に沿って自重によ
り垂下し、ブロック材１０を構成する各アモルファス素
材１相互間を隙間なく密着して重ね合せることができ
る。

【００１３】吊り上げ状態で図３に示すように、肩押え
１２を取り付けて、逆Ｕ字状の肩の部分を強く押えた
後、側面締付板１３を取り付け巻型６の３平面に対して
ブロック材１０を固く締結する。側面取付板１３には回
転軸１４があらかじめ取り付けられている。

【００１４】次いで、吊り上げたブロック材１０を反転
台１５に載置して１８０°回転させた状態を図４に示し
ている。反転によって上部に位置したブロック材１０を
矢印Ｄ方向に起こし、ラップ部１６の組み合わせを行な
いテープで固定し、さらに下部締付板１７を締結する。
特許請求の範囲の「複数組のブロック材を、略矩形巻型
の互いに隣接する少なくとも３平面に対して、直角方向
の押圧力によって密着固定させる手段」とは、例えば上
記実施例では、上部締付板７、側面締付板１３による締
め付けを指している。「少なくとも」は、肩押さえ１２
を使用することによってさらに密着固定に効果的である
ことを意味する。ラップ部１６の組み合わせは、産業用
ロボットやマニピュレータを駆使し自動組付けを行なっ
てもよい。次いで、ラップ部１６を下部締付板１７にて
締結し固定してから上部締付板７、下部締付板１７を設
定した占積率を満足するように調整して図１１に示す鉄
心を完成させる。

【００１５】図４に示す反転台１５による１８０°回転
のほか、ラップ部１６の組み合わせは、複数組積み重ね
たブロック材１０を巻型６に固定した後、ブロック材１
０上に巻型６を横転させて他の２平面を固定してから行
ってもよい。

【００１６】本発明の他の実施例を図８、図１０により
説明する。図８に示すように、切断したブロック材１０
を巻型６上へ搬送し位置決めし上押え２２を下降させ巻
型６に押圧した後、肩押え１８によりブロック材１０の
肩部を押え込み、次に横押え１９により上押え２２と直
角方向を押圧する。この動作を繰り返し、鉄心１台分相
当のブロック材１０積み重ねを終了した後、上部締付板
７の締結、側面締付板１３の締結を行い逆Ｕ字状に成形
する。これらの詳細な手順を図１０のフローチャートに
示す。

【００１７】巻型６を本装置中央に取付けた後、切断さ
れた複数枚のアモルファス素材１のブロックを位置決め
する。位置決めの手段は、先の実施例に準じ長手方向の
片側端を基準としてＮＣ制御（数値制御）による位置決
めを行う。次に上押え２２によりブロック材１０を巻型
６の上部に押し当て後、肩押え１８にて肩部分を押え次
に横押え１９にて横部分を押え込む。横部分を押えた
ら、次のブロック材１０を巻き付けるため上押え２２と
肩押え１８を逃がす。鉄心１台分巻付けが終了したら、
上押え２２を後退させ上部締付板７を締付ボルト８で固
定する。次に肩押え１８は加圧したままで横押え１９を
逃がし側面部分を側面締付板１３で締め付ける。締付完
了したら、Ｕ字状に成形された鉄心を取り出し、ラップ
部の組み合わせをマニピュレータ等を駆使して行なった
後下部締付板１７にてラップ部を固定し、最終的に占積
率を調整してアモルファス鉄心の成形を終了する。

【００１８】この実施例では１ブロックずつ巻き付けて
いるが、図１の積み重ね装置を使用して鉄心１台分相当
のブロック材１０を自動的に位置決めしてから、図８に
示す工程により積層分を一挙に成形してもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の実施により、同一寸法のアモル
ファス素材複数枚からなるブロック材を効率よく位置決
めし積み重ねてから一挙に成形固定し、若しくは前記ブ
ロック材ごとに逐次位置決めして成形固定することによ
り、占積率の高いアモルファス鉄心を容易に低原価で製
造する装置及びその方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積み重ね装置の一実施例を示す斜
視図である。

【図２】図１の要部を示す正面図である。

【図３】図１実施例におけるブロック材の吊り上げ状態
を示す斜視図である。

【図４】図３の状態から１８０°反転した状態を示す斜
視図である。

【図５】図１実施例における鉄心製造のフローチャート
である。

【図６】図１実施例により製造された鉄心の正面図とラ
ップ部の拡大詳細図である。

【図７】本発明に係る位置決め駒の実施例図である。

【図８】本発明に係る鉄心自動巻付装置による製造工程
を示す一実施例図である。

【図９】本発明に係る積み台の一実施例図である。

【図１０】図８実施例の製造フローチャートである。

【図１１】本発明に係るアモルファス鉄心の成形終了状
態を示す正面図である。

【図１２】従来技術の鉄心の製造工程を示す図である。

【図１３】従来技術の加圧ローラによる加工工程を示す
図である。

【図１４】従来技術の加圧ローラによる加工終結工程を
示す斜視図である。

【図１５】従来技術の加圧ローラ加工によるブロック材
の変形を示す説明図である。

【符号の説明】

１ アモルファス素材 ２ 積み台 ３ 位置決めピン ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 位置決め駒 ５ 押し当て板 ６ 巻型 ７ 上部締付板 ８ 締付ボルト ９ 吊りボルト １０ ブロック材 １１ ずれ止め駒 １２ 肩押え １３ 側面締付板 １４ 回転軸 １５ 反転台 １６ ラップ部 １７ 下部締付板 １８ 肩押え １９ 横押え ２０ 上押えシリンダ ２１ 横押えシリンダ ２２ 上押え ２３ 丸巻 ２４ カッタ ２５ 台形材 ２６ 目盛線 ２７ 丸巻材 ２８ 矩形鉄心 ２９ 加圧ローラ ３０ テープ ３１ 押し付け駒 ３２ 凹部 ３３ 中心線

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１枚の長尺アモルファス素材を
   引き揃えてアモルファスブロック材を形成する工程と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基準と
   し、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモルフ
   ァスブロック材を略矩形巻型上方に 積み重ねる工程と、前記複数組のアモルファスブロック材を前記略矩形巻型
   に 固定する工程と、前記略矩形巻型を上方に吊り上げて前記複数組のアモル
   ファスブロック材を逆Ｕ字状に垂下させ、前記逆Ｕ字状
   に垂下した前記複数組のアモルファスブロック材の両肩
   部を密着させる工程と、 前記アモルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接す
   る少なくとも３平面に対し直角方向の押圧力によって密
   着固定する工程と、 前記複数組のアモルファスブロック材の両側自由端を順
   次積層しループ状に成形固定する工程とを具備したこと
   を特徴とするアモルファス鉄心の製造方法。
2. 【請求項２】少なくとも１枚の長尺アモルファス素材を
   引き揃えてアモルファスブロック材を形成する手段と、前記アモルファスブロック材の長手方向の一端を基準と
   し、順次左右交互に位置決めして複数組の前記アモルフ
   ァスブロック材を略矩形巻型上方に 積み重ねる手段と、前記複数組の前記アモルファスブロック材を略矩形巻型
   に 固定する手段と、前記略矩形巻型を上方に吊り上げて前記複数組のアモル
   ファスブロック材を逆Ｕ字状に垂下させ、前記逆Ｕ字状
   に垂下した前記複数組のアモルファスブロック材の両肩
   部を密着させる手段と、 前記アモルファスブロック材を前記巻型の互いに隣接す
   る少なくとも３平面に対し直角方向の押圧力によって密
   着固定する手段と、 前記複数組のアモルファスブロック材の両側自由端を順
   次積層しループ状に成形固定する手段とを具備したこと
   を特徴とするアモルファス鉄心の製造装置。