JP3664900B2

JP3664900B2 - 変圧器鉄心及びその製造方法

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Publication number: JP3664900B2
Application number: JP34499398A
Authority: JP
Inventors: 洋典長江; 聡山田
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000173831A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高透磁率，低損失の非晶質磁性合金薄帯を用いて構成した１ターンカット方式の巻鉄心型の変圧器鉄心とこの変圧器鉄心の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、配電用変圧器等に使用する巻鉄心型の変圧器鉄心には、高透磁率，低損失の鉄心材料として従来のけい素鋼帯に代え非晶質磁性合金薄帯（以下、磁性薄帯という）を用いた変圧器鉄心が種々実用化されている。前記磁性薄帯は、これまでのけい素鋼帯と比較して鉄損及び励磁電流が非常に小さく優れた磁気特性を備えており、変圧器の鉄心材料としては最適であると言われている。
【０００３】
然るに、前記磁性薄帯は、その製法上の関係から従来のけい素鋼帯と同じ厚さで製造することが難しく、しかも、その板厚はけい素鋼帯の約１／１０と極端に薄く、かつ、非常に脆い性質を有している。そして、前記磁性薄帯を用いて１ターンカット方式の巻鉄心型の変圧器鉄心を製造する場合は、例えば、けい素鋼帯と同様に巻鉄心の最内周の周長を基準として、これに２πｔ（ｔは磁性薄帯の板厚）の寸法分だけ順次長くして１枚づつ切断し、これを巻回積層して１ターンカット方式の変圧器鉄心を製造することが考えられる。しかし、前記の製造方法においては、非常に薄い磁性薄帯を１枚づつ所要の長さに切断し、これを、例えば、突き合せ接合しながら巻回積層することは、非常に作業効率が悪く、この種鉄心の生産性を阻害する大きな要因となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、最近では前記の点を考慮して、例えば、実公昭６３−２８５８９号公報に記載されているように、複数のドラムから巻戻された帯状の磁性薄帯を複数枚（５〜２０枚）積層し、これを所要の長さ寸法づつ切断装置のところまで移送して切断し、複数枚の磁性薄帯からなる単位鉄心素板を設け、つづいて、前記同様に複数枚積層した磁性薄帯を、前の単位鉄心素板の長さ寸法に２πｔ’（ｔ’は単位鉄心素板の積厚）の寸法分だけ長くして切断装置まで送って切断することにより、次層の単位鉄心素板を設ける。このように、複数枚積層した帯状の磁性薄帯を所定の寸法分だけ順次長くして切断して単位鉄心素板を設け、これら単位鉄心素板を複数層階段状に積層して１ブロック分の鉄心素体群を形成する。
【０００５】
そして、前記所要数の鉄心素体群を順次鉄心巻回装置により円形に巻回することにより、例えば、図７で示すように、各鉄心素体群１，２，３の単位鉄心素板１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｅの両端をそれぞれ突き合せ接合（バットジョイント）させて環状鉄心Ｃを形成する。そして、前記鉄心素体群１，２，３の巻回に際しては、図９で示すように、巻回軸６と共動回転可能に止着されて鉄心の内周面と同一の外周面を備えた円筒状の巻取枠７の外周にエンドレス状の巻込みベルト８を巻掛け、この巻込みベルト８にローラ部９，９ａを回転可能に支承させて構成した巻取枠駆動装置１０の前記巻取枠７の回転を停止させた状態で、巻込みベルト８と巻取枠７との間に、図９で示す如く鉄心素体群１を、最下段の単位鉄心素板１ａが巻取枠７の外周面側に位置するようにさせてその端部から挿入する。
【０００６】
次いで、巻込みベルト８を回動させて巻取枠７の外周面に図１０で示す如く、鉄心素板群１を巻回する。以下、各鉄心素体群２，３を同様にして巻回することにより、環状鉄心Ｃを形成する。なお、実公昭６３−２８５８９号公報に示されている鉄心は、単位鉄心素板１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｅの両端を、各鉄心素体群１，２，３毎に重ね合せながら接合して環状鉄心Ｃを形成するものである。
【０００７】
前記のようにして環状に巻回した環状鉄心Ｃは、図示しない成形治具を用いて図８に示すように、矩形状に成形加工した後焼鈍処理を行って巻鉄心型の変圧器鉄心Ｄを得る。この変圧器鉄心Ｄの場合、即ち、変圧器鉄心Ｄを構成する各単位鉄心素板１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｅ両端の接合部（継目）１１，２１，３１はバットジョイント方式で形成されており、しかも、各鉄心素体群１，２，３を形成する各単位鉄心素板１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｅが、それぞれ複数枚の磁性薄帯を積層したものを用いて変圧器鉄心Ｄを製造する方式が採用されているので、変圧器鉄心Ｄの生産性向上がはかれるとともに、その積厚寸法は、接合部１１，２１，３１部分を有する継鉄部と、接合部１１，２１，３１を有しない他の継鉄部，脚鉄部とが同一積厚寸法となるため、変圧器鉄心Ｄが大形化するのを良好に防ぐことができる。
【０００８】
一方、前記変圧器鉄心Ｄはその接合部１１，２１，３１をバットジョイント方式で製造する場合、図１０で示すように、鉄心素体群１を巻取枠７に巻回すると、巻取枠７に巻回された鉄心素体群１は巻込みベルト８の押圧力により、各単位鉄心素板１ａ〜１ｃの両端がその接合位置において接合されるものの、次層以降の鉄心素体群２，３を順次巻回すると、各層の鉄心素体群１，２，３は前層と次層との鉄心素体群との間において、ずれやたるみが生じる場合がある。
【０００９】
前記巻回された各鉄心素体群１，２，３の各単位鉄心素板１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｅ間を密着させて各鉄心素体群１，２，３の層間のたるみを生じさせないようにするには、各単位鉄心素板１ａ〜３ｅを正規の１ターン分の巻回長さ寸法よりやや短くした長さ寸法で切断して形成すればよいが、各接合部１１，２１，３１には必然的にギャップが生じる。この場合のギャップ長は、各単位鉄心素板１ａ〜３ｅの切断長さの調整及び巻回精度を考慮に入れると、１〜数ｍｍとするのが一般的である。
【００１０】
しかし、前記各単位鉄心素板１ａ〜３ｅ両端の接合部１１，２１，３１に前記のギャップが生じると、例えば、図１１に示すように、鉄心素体群３の各単位鉄心素板３ａ〜３ｅの各接合部３１を流れる磁束Φ１〜磁束Φ５のうち、例えば、図１１で示す鉄心素体群３内の各接合部３１を流れる磁束Φ２〜磁束Φ４（磁束Φ１，Φ５はΦ２〜Φ４と同様であるが、図１１に接合部が記載されていないので説明は省略する）は、閉磁気回路を形成するために磁気抵抗の高い（透磁率の低い）接合部３１のギャップ部ｇには流れず、磁気抵抗の低い（透磁率の高い）隣接する単位鉄心素板を経由して流れることになるため、各接合部３１付近の磁束の流れが乱れて局部的に磁束密度が高くなり（飽和磁束密度に近づく）、この結果、バットジョイント方式により製造した変圧器鉄心Ｄは、励磁電流及び鉄損の増加を招き、鉄心特性を低下させるという問題があった。
【００１１】
又、前記の欠点を解消するために、変圧器鉄心の接合部をバットジョイント方式から、前記の各単位鉄心素板の両端を、例えば、重ね合せ接合（ラップジョイント）方式を採用して変圧器鉄心（図示せず）を巻回形成することもできるが、この重ね合せ接合方式を採用した場合は、各単位鉄心素板の両端がそれぞれ重なり合って１つの閉磁気回路がそれぞれ形成されているので、前記バットジョイント方式に比べて励磁電流及び鉄損を軽減させる点で有利である反面、接合部自体が重合しているため、接合部が存在する変圧器鉄心の継鉄部は、接合部を有しない継鉄部及び脚鉄部に比べてその積厚寸法が増加することは避けられず、変圧器鉄心が大形化することはもとより、接合部を有する部位のみが極端に肥大化するため、巻取枠駆動装置により環状鉄心を巻回する際、鉄心自体がおむすび形となって円形に巻くことが難しく、実用に供するには問題があった。
【００１２】
本発明は、前記の種々な問題点に鑑み、磁気特性は非常に優れているものの、鉄心材料としてはその取扱いが極めて困難な帯状の磁性薄帯を複数枚積層し、これを所要の長さ寸法づつ切断して設けた各単位鉄心素板を、所要数階段状に積層して１ブロック分の鉄心素体群を形成し、これら各鉄心素体群を、２種類の異なる巻回接合方式を用いて巻回形成することにより、鉄心特性に優れ、かつ、接合部を有する部位が接合部を有しない他の部位に比べて積厚寸法がやや大になる程度で１ターンカット方式の巻鉄心の巻回を可能とした変圧器鉄心とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、非晶質磁性合金薄帯を所定枚数積層し、かつ、これをそれぞれ所要の長さ寸法毎に順次切断して形成した複数の長さ寸法の異なる単位鉄心素板を、所定数階段状に積層して１ブロック分の鉄心素体群を形成し、これら鉄心素体群を、巻鉄心の窓内部側においてはオーバーステップラップ接合方式で巻回し、巻鉄心の窓外部側においては隙間解消用単位鉄心素板を介在させたステップラップ接合方式により巻回接合して、１ターンカット方式の巻鉄心を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、非晶質磁性合金薄帯を所定枚数積層し、かつ、これをそれぞれ所要の長さ寸法毎に順次切断して形成した複数の長さ寸法の異なる単位鉄心素板を、所要数階段状に積層して１ブロック分の鉄心素体群を形成する工程と、前記鉄心素体群をオーバーステップラップ接合方式にて所定層数巻回する工程と、前記オーバーステップラップ接合方式で巻回した巻鉄心の外側において前記単位鉄心素板を隙間解消用単位鉄心素板を介在させた状態でステップラップ接合方式により所定層数巻回する工程とにより、１ターンカット方式の巻鉄心を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、磁性薄帯を複数枚積層して設けた長さ寸法が個々に異なる単位鉄心素板を、所要層数階段状に積層して形成した鉄心素体群を、２つの接合方式が異なる方法で巻回して１ターンカット方式の巻鉄心を形成するようにしたので、即ち、鉄心素体群を、オーバーステップラップ接合方式とステップラップ接合方式とを組合せて巻鉄心を巻回形成するようにしたので、鉄心特性（励磁電流，鉄損）を良好に向上させることができる。
【００１８】
特に、巻鉄心の巻回に際し、鉄心の窓内部側をオーバーステップラップ接合方式で鉄心素体群を複数層巻回し、このオーバーステップ方式で巻回した鉄心の外側（鉄心の窓外部側）には、更に、ステップラップ接合方式で鉄心素体群を巻回して巻鉄心を形成することにより、更に、鉄心特性を向上させることが可能となる。しかも、２種類の接合方式により巻回する方式が採用されているので、巻鉄心は接合部を有する継鉄部が接合部を有しない他の部位に比べてわずかに積層寸法が大きくなるだけであるため、この種変圧器鉄心の大形化を良好に抑制することが可能となり至便である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図５によって説明する。なお、図２ないし図５において、図７ないし図１１に使用した符号と同一符号は同一部品を示す。図１は鉄心巻回装置の概略構成を示すもので、図中１２はフープ材として帯状の非晶質磁性合金薄帯（以下、磁性薄帯という）１３を所定の長さ分づつ巻戻しを行う巻戻し装置で、前記磁性薄帯１３は図示しない電動機によって駆動するドラム１４に巻取られている。なお、本実施例では磁性薄帯１３を、例えば５枚重ねて切断する関係上、磁性薄帯１３をフープ状に巻取ったドラム１４を５個使用した例で説明するが、これに限定することなくフープ材を巻取ったドラム１４を６〜２０個程用意し、磁性薄帯１３を６〜２０枚同時に巻戻して積層するようにしてもよい。
【００２０】
次に、前記各ドラム１４から巻戻された磁性薄帯１３は重合ローラ１５により５層に積層されて、電動駆動する巻戻しローラ１６により定量巻戻しされる。そして、前記巻戻しローラ１６によって５枚積層した状態で巻戻しされた磁性薄帯１３は、一対のガイドローラ１７，１８により一定の垂下寸法で垂下するループＬを備えて次の電動駆動する送りローラ１９側に送られる。
【００２１】
そして、前記ループＬを設定する場合は、例えば、ループＬの最下端の位置に図示しない発光素子と受光素子とを設置し、磁性薄帯１３があらかじめ設定されたループＬの長さ分だけ垂下して、発光素子の光が磁性薄帯１３に遮ぎられ受光素子に受光されなくなったとき、受光素子から送出される信号にてドラム１４を駆動する電動機を一旦停止させて磁性薄帯１３の巻戻しを中止し、逆に、磁性薄帯１３が送りローラ１９により切断装置２０側に送られて、前記ループＬの長さが短くなり、発光素子の光が受光素子に受光されると、ドラム１４の電動機を再始動して磁性薄帯１３の巻戻しを再開し、ループＬの長さを再設定する。
【００２２】
前記ループ状に弛ませた磁性薄帯１３は、５枚積層した状態で次の切断装置２０にて切断される長さ分だけ、送りローラ１９にて順次載置台２２上に給送される。載置台２２上を一定の長さ給送された磁性薄帯１３は、可動カッタａと固定カッタｂとからなる切断装置２０により切断されて、単位鉄心素板１ａ（図５参照）を形成する。なお、送りローラ１９により載置台２２上に給送される磁性薄帯１３の送り長さは、例えば、鉄心巻回装置のコントローラＣＴからの指令信号を受けて送りローラ１９の電動機Ｍ₁の回転数を駆動制御することにより設定されている。又、前記コントローラＣＴは送りローラ１９の他に、可動，固定カッタａ，ｂを備えた切断装置２０及び送りローラ１９のローラ押圧手段（例えば、シリンダ）２３、更に、磁性薄帯１３を巻戻すための巻戻しローラ１６の電動機Ｍ₂も駆動制御するように構成されている。
【００２３】
次に、図１において２４は巻取枠駆動装置を示すもので、所定寸法の長さに切断された磁性薄帯１３を巻取る巻取枠２５と、この巻取枠２５を巻込みベルト２６を介して駆動回転させる電動機２７と、前記巻込みベルト２６を回転移動可能に架張するために配設した複数のガイドローラ２８と、巻込みベルト２６に一定の張力を常時付与するためのシリンダ２９とによって構成されている。
【００２４】
つづいて、変圧器鉄心を巻回する場合について説明する。ドラム１４に巻取られている磁性薄帯１３は、それぞれ図示しないドラム駆動用電動機、及びコントローラＣＴからの指令信号により巻戻しローラ１６の電動機Ｍ₂をそれぞれ駆動して定量巻戻しを行う。前記巻戻しされた磁性薄帯１３はそれぞれ重合ローラ１５により５枚重ねに積層された状態で巻戻され、電動機Ｍ₂の駆動と同時にコントローラＣＴからの指令信号にて駆動する電動機Ｍ₁によって前記積層された磁性薄帯１３を載置台２２上に定量給送する。磁性薄帯１３が定量給送されたら、磁性薄帯１３の巻戻し及び給送作業は一旦中断（電動機Ｍ₁，Ｍ₂の駆動をコントローラＣＴからの指令信号にて停止させる）する。
【００２５】
前記磁性薄帯１３の給送が停止すると、コントローラＣＴからの指令信号によって、ローラ押圧手段２３を作動させて磁性薄帯１３を送りローラ１９，１９間にて挟持すると同時に、切断装置２０を駆動して前記載置台２２に定量給送された磁性薄帯１３を切断し、鉄心の最内周となる５枚１組の単位鉄心素板１ａを形成する。
【００２６】
本実施例では磁性薄帯１３を５枚積層したものを切断して単位鉄心素板１ａを形成する場合を説明したが、例えば、磁性薄帯１３を２０枚積層して切断したり、あるいは、５枚積層した磁性薄帯１３を同一長さ寸法で４〜６回給送して切断することにより、同一長さ寸法の磁性薄帯１３を２０〜３０枚積層した単位鉄心素板１ａを形成するようにしてもよい等、１組の単位鉄心素板１ａの積層枚数は、前記任意の手段によって磁性薄帯１３の積層枚数を設定すればよい。なお、本発明の実施例においては、以後の説明の関係から、５枚積層した磁性薄帯１３を同一長さ寸法で６回切断して、３０枚を１組とした単位鉄心素板１ａを磁性薄帯１３により形成した場合について説明する。
【００２７】
次に、磁性薄帯１３を送りローラ１９により順次給送して図２に示す変圧器鉄心を構成する第１〜第５の鉄心素体群１，２，３，４，５を形成する場合について説明する。前記各鉄心素体群１，２，３，４，５は、図５（ａ）〜（ｃ）でその概要を示すように、所要数の単位鉄心素板１ａ〜１ｄ，４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄを具備して形成されている。最初に、図５（ｃ）で示す第１の鉄心素体群１を形成する場合について説明する。第１の鉄心素体群１は４個の単位鉄心素板１ａ〜１ｄからなり、これら単位鉄心素板１ａ〜１ｄは次のようにして形成する。即ち、単位鉄心素板１ａは変圧器鉄心の最内周に配置されるもので、送りローラ１９にて給送された５枚重ねの磁性薄帯１３の先端を切断装置２０の切断位置からＬ₁の距離給送して切断することにより得られる。（但し、Ｌ₁＝Ｌ＋ｓ＋（ｎ−１）２πｔ’であり、ここで、Ｌは鉄心の内周長さ、ｓは単位鉄心素板の端部を重合させるためのラップ幅、ｔ’は単位鉄心素板の積厚、ｎは単位鉄心素板等の巻回数を示すものである。）
【００２８】
このため、第１の鉄心素体群１における最初の単位鉄心素板１ａを形成するには、磁性薄帯１３を送りローラ１９にて、１ａ＝Ｌ＋ｓ＋（１−１）２πｔ’の長さ分だけ給送して切断することにより得られる。つづいて、第２層目の単位鉄心素板１ｂは、１ｂ＝Ｌ＋ｓ＋（２−１）２πｔ’，第３層目の単位鉄心素板１ｃは、１ｃ＝Ｌ＋ｓ＋（３−１）２πｔ’第４層目は、１ｄ＝Ｌ＋Ｓ＋ｓ＋（４−１）２πｔ’の寸法分だけ、磁性薄帯１３を送りローラ１９により給送して、切断することによって得ることができる。
【００２９】
前記のように、磁性薄帯１３を切断して単位鉄心素板１ａ〜１ｄを形成するには、その切断寸法長さ、切断回数、切断時点は事前にコントローラＣＴに設定したプログラムによって実行される。即ち、単位鉄心素板１ａの場合は、コントローラＣＴからの指令信号により、電動機Ｍ₁を単位鉄心素板１ａの長さに相当する時間だけ駆動し、磁性薄帯１３を送りローラ１９によりあらかじめプログラム設定されている長さ寸法分だけ給送し、このあと、電動機Ｍ₁を停止し、つづいて、コントローラＣＴからの指令信号にて切断装置２０を駆動して５枚１組の単位鉄心素板１ａを切断する。
【００３０】
本実施例の場合は前記磁性薄帯１３の送込み、切断動作をあと５回繰り返して所要長さの磁性薄帯１３を３０枚積層した単位鉄心素板１ａを形成するもので、次層以外の各単位鉄心素板１ｂ〜１ｄも前記同様に、磁性薄帯１３を事前にプログラム設定された切断長さで所定枚数切断して、第１の鉄心素体群１を構成する４組の単位鉄心素板１ａ〜１ｄを形成するものである。
【００３１】
そして、所要の長さ寸法に切断された４つの単位鉄心素板１ａ〜１ｄは図５（ｃ）で示すように、最内周の単位鉄心素板１ａを最上部に位置させた状態で階段状に順次積層して第１の鉄心素体群１を形成する。このあと、第１の鉄心素体群１は巻取枠駆動装置２４に送出する。この際、磁性薄帯１３の巻戻し、送出し、切断を行うための電動機Ｍ₁，Ｍ₂及びローラ押圧手段２３，切断装置２０の各動作はコントローラＣＴからの指令信号によりその駆動を停止している。従って、前記巻取枠駆動装置２４に送出された第１の鉄心素体群１は、変圧器鉄心の最内周となる単位鉄心素板１ａを巻取枠２５の外周面に位置させ、この状態で、電動機２７の起動により巻込みベルト２６を駆動して巻取枠２５を回転させることにより、図４で示すように、巻取枠２５の外周面に第１の鉄心素体群１を円形に巻回する。
【００３２】
このとき、第１の鉄心素体群１を構成する各単位鉄心素板１ａ〜１ｄの接合部１１は、前記単位鉄心素板１ａ〜１ｄの各切断端に隣接する内周側と外周側の各単位鉄心素板の切断端同志が、所定のラップ幅ｓにより重合された状態で突き合されて図２に示すように、鉄心素体群１の周方向に分散した状態で配置される。そして、前記載置台２２上の第１の鉄心素体群１を巻回したら、磁性薄帯１３を再び巻戻して第２の鉄心素体群２を形成する。
【００３３】
この第２の鉄心素体群２を設ける場合は、基本的には第１の鉄心素体群１を形成したときと同様に単位鉄心素板２ａ〜２ｄをそれぞれ所要の長さ寸法で切断し、これを階段状に積層することによって形成する。そして、この第２の鉄心素板群２を第１の鉄心素板群１の外周において、巻回する場合は、前記第１の鉄心素体群１のそれぞれの巻始め位置と合致させて巻回する。前記のようにして第２の鉄心素体群２を巻回することにより、第１の鉄心素体群１の巻終り端（単位鉄心素板１ｄの終端）側と、第２の鉄心素体群２の巻始め端（単位鉄心素板２ａの始端）側との間で図２に示すように、各端縁において一対の楔状の隙間Ｐ₁，Ｐ₂が生じる。
【００３４】
即ち、前記隙間Ｐ₁，Ｐ₂は、第１の鉄心素体群１の巻終り位置の外側に、第２の鉄心素体群２の巻始め位置を乗載して巻回することによって生じるものであり、これら隙間Ｐ₁，Ｐ₂が生じるように巻回する方式を、一般にオーバーステップラップ接合方式という。本発明においては、第３の鉄心素体群３も図２に示すように、前記第２の鉄心素体群２と同様にしてオーバーステップラップ接合方式で巻回する。前記オーバーステップラップ接合方式による各鉄心素体群１，２，３の巻回作業は、図２のように鉄心の窓内部側から順次行うことは言うまでもない。この結果、オーバーステップラップ接合方式での巻回に際しては、必ず巻回端において隙間Ｐ₁〜Ｐ₄が生じることになる。
【００３５】
前記のように、各鉄心素体群１〜３をオーバーステップラップ接合方式で巻回を進めると、前記隙間Ｐ₁〜Ｐ₄の発生に伴い、各鉄心素体群１〜３における単位鉄心素板の接合部１１（図２に１ケ所のみ表示した。この接合部１１は、磁性薄帯１３を複数枚積層して形成した単位鉄心素板１，２，３のように、それぞれの巻始端と巻終り端とを直接接合するのではなく、前記巻始め端と巻終り端とをラップ（重合）して巻回する関係上、前記接合部１１の部位には、次層の単位鉄心素板との間で小間隙が生じやすく、図２ではこれを強調する意味で接合部１１を画いた）を有する部位は、接合部１１を有しない他の部位に比べて隙間Ｐ₁〜Ｐ₄が生じる分だけ積厚寸法が厚くなる。
【００３６】
従って、第４の鉄心素体群４を形成する場合は、図５（ｂ）で示すように、最初に鉄心素体群３の最終の単位鉄心素板３ｄの終端と第４の鉄心素体群４の最初の単位鉄心素板４ａの始端とを突き合せ接合するための隙間解消用単位鉄心素板４ａを設け、この後、第４の鉄心素体群４を構成する３組の単位鉄心素板４ｂ〜４ｄを形成するものである。
【００３７】
そして、前記隙間解消用単位鉄心素板４ａは、図２に示すように、各鉄心素体群１，２，３の単位鉄心素板とは異なり、重ね合せ部分を有しない長さに磁性薄帯１３を切断して形成する。即ち、図２に示すように、前記隙間解消用単位素板４ａは、その始端が磁性薄帯１３を、他の単位鉄心素板と同様に５枚積層した状態で、鉄心素体群３の最外層を形成する単位鉄心素板３ｄの終端と突き合せ接合させ、かつ、終端は鉄心素体群３の最内層を形成する単位鉄心素板３ａの始端と一致する位置まで巻回できる長さ寸法で切断するものである。
【００３８】
前記のように、第４の鉄心素体群４は隙間解消用単位鉄心素板４ａを切断したら、残りの単位鉄心素板４ｂ〜４ｄを各鉄心素体群１，２，３を構成する単位鉄心素板と同様に磁性薄帯１３を所要の長さ寸法で順次切断して形成する。そして、隙間解消用単位鉄心素板４ａを図５（ｂ）に示す如く、最上部に位置させ、以下単位鉄心素板を４ｂ→４ｃ→４ｄの順で積層することにより第４の鉄心素体群４の鉄心素体群４を形成する。この場合、各単位鉄心素板４ｂ〜４ｄ及び隙間解消用単位鉄心素板４ａの積層枚数は、第１の鉄心素体群１と同様に磁性薄帯１３を３０枚積層して形成されている。
【００３９】
前記第４の鉄心素体群４を形成したら、これを巻取枠駆動装置２４に送出し、隙間解消用単位鉄心素板４ａを鉄心素体群３の単位鉄心素板３ｄの外周面に位置させたら、電動機２７を起動して巻込みベルト２６を駆動し、第４の鉄心素体群４を第３の鉄心素体群３の外側において、巻込みベルト２６との間に挟入することにより図２で示すように円形に巻回する。
【００４０】
この結果、第４の鉄心素体群４と第３の鉄心素体群３とは、単位鉄心素板３ｄの終端と単位鉄心素板４ｂの始端とにそれぞれ接合４ｆ，４ｇして介挿した隙間解消用単位鉄心素板４ａの存在によって、隙間，ずれ，たるみ等を生じることなく円滑に巻回することができるとともに、第４の鉄心素体群４を構成する各単位鉄心素板４ｂ〜４ｄは、それぞれの切断端が隣接する単位鉄心素板の切断端と所定のラップ幅により重合して突き合せ接合されているので、各単位鉄心素板４ａ〜４ｄの各接合部は、第１〜第３の鉄心素体群１，２，３と同様に特に大きな空隙を生ずることもなく円滑・良好に接合保持されている。前記第４の鉄心素体群４を、前層の鉄心素体群３との間で前記隙間Ｐ₁〜Ｐ₄を生じることなく巻回する方式をステップラップ接合方式という。
【００４１】
次に、第５の鉄心素体群５を形成する場合は、前記第４の鉄心素体群４と同様にして形成するもので、最初に図５（ａ）で示すように、隙間解消用単位鉄心素板５ａを設ける。この隙間解消用単位鉄心素板５ａ及び第５の鉄心素体群５を構成する各単位鉄心素板５ｂ〜５ｄも基本的には、前記第４の鉄心素体群４と同様に磁性薄帯１３を巻き戻して切断することにより形成する。
【００４２】
前記第５の鉄心素体群５を形成したらこれを巻取枠駆動装置２４に送り、第４の鉄心素体群４と巻込みベルト２６との間から狭入することにより、第４の鉄心素体群４の外周に第５の鉄心素体群５を円形に巻回する。この第５の鉄心素体群５の巻回時も、第４の鉄心素体群４との間に隙間解消用単位鉄心素板５ａが介挿されているので、この隙間解消用単位鉄心素板５ａと単位鉄心素板４ｄの終端及び単位鉄心素板５ｂの始端との接合部５ｆ，５ｇと各単位鉄心素板５ｂ〜５ｄの各接合部は、ともに特別大きな空隙や前層の鉄心素体群４との間に隙間を生じることもなく良好に接合保持されて巻回される。この第５の鉄心素体群５も前層の鉄心素体群４と同様にステップラップ接合方式で巻回するものである。
【００４３】
前記のように、所要数の鉄心素体群１〜ｎを巻回して環状鉄心Ａを形成したら、この環状鉄心Ａを図示しない成形用治具を用いて矩形状に成形する。このあと、矩形成形した鉄心の焼鈍処理を行なって、図３に示す巻鉄心型の変圧器鉄心Ｂを形成するものである。本発明の実施例で説明した変圧器鉄心Ｂは、図３で示すように、鉄心の窓内部側には３ブロックの鉄心素体群１，２，３をオーバーステップラップ接合方式で巻回し、鉄心の窓外部側は２ブロックの鉄心素体群４，５をステップラップ接合方式で巻回して形成されている。
【００４４】
前記のように、変圧器鉄心Ｂの製作に当り、鉄心素体群１〜５を鉄心の窓内側はオーバーステップラップ接合方式で巻回し、窓外部側をステップラップ接合方式で巻回することは、鉄心特性の向上と鉄心の大形化を抑制することに他ならない。本件発明者は、本発明の方式で巻回した変圧器鉄心Ｂと、図８に示す従来の突き合せ接合（バットジョイント）方式により形成した変圧器鉄心５との鉄心特性及び鉄心の大形化について比較した。
【００４５】
最初に、鉄心の無負荷損〔Ｗ／ｋｇ〕について測定したところ、従来の変圧器鉄心５を１００％とした場合、本発明の変圧器鉄心Ｂを、鉄心の窓内側にオーバーステップラップ接合方式（７５％）で、鉄心の窓外部側にステップラップ接合方式（２５％）の巻回割合で１ターンカット方式の巻鉄心を巻回した場合、約８５％に、又、オーバーステップラップ接合方式とステップラップ接合方式との巻回割合をともに５０％，５０％とした場合は８７％に減少することが判った。
【００４６】
又、同様にして励磁電流を測定したところ、従来の変圧器鉄心５を１００％とした場合、本発明の場合、前記２種類の巻回方式を用いて巻回した変圧器鉄心Ｂにおいては、前者は約４６％に，後者は約４７％に減少した。更に、鉄心の大きさについては、従来の変圧器鉄心５を１００％とした場合、本発明について前者は約１１２％、後者は約１０９％とわずかに大きくなることが判明したが、これは、オーバーステップラップ接合方式の場合、各鉄心素体群の間で隙間が生じるためのもので、ステップラップ接合方式と組合せて巻回することにより、鉄心の大形化を極力抑制できることが判った。
【００４７】
以上の結果から本発明の変圧器鉄心Ｂは、従来の変圧器鉄心５に比べ、その鉄心特性が著しく向上し、これに伴い鉄心自体がその接合部を有する部位が、接合部を有しない部位に比べ多少大きくはなるものの、従来の変圧器鉄心５に比べ鉄心特性の向上を勘案すれば、十分に実用に供することが可能であることを確認することができた。
【００４８】
このように、本発明の変圧器鉄心Ｂは、鉄心の窓内部側に鉄心素体群をオーバーステップラップ接合方式で、窓外部側をステップラップ接合方式にて巻回形成することにより、磁束はその流れに乱れを生じさせることなく円滑に流れることによって鉄心特性の向上が良好にはかれ、かつ、接合方式の組合せの割合は前記の数値に限定することなく、最低限２５％のオーバーステップラップ接合方式で鉄心の巻回を行えば、十分使用に耐える変圧器鉄心の提供が可能であることも判った。この場合、鉄心の大形化は極力抑制できることは言うまでもない。
【００４９】
なお、図６は変圧器鉄心Ｂの接合部の数を、鉄心の窓外部側に向うに従って順次多くすることによって、鉄心の接合部が存在する部位が他の部位より大きくなるのを阻止するようにしたもので、これにより、変圧器鉄心の大形化を容易に抑制することを可能とした。鉄心の製造及び特性については、図３に示す変圧器鉄心Ｂと同様であるため説明は省略する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、磁性薄帯を複数枚積層して設けた長さ寸法が個々に異なる単位鉄心素板を、所要層数階段状に積層して形成した鉄心素体群を、２つの接合方式が異なる方法で巻回して１ターンカット方式の変圧器鉄心を形成するようにしたので、即ち、所要数の鉄心素体群を、オーバーステップラップ接合方式とステップラップ接合方式とによる巻回を良好に組合せて１ターンカット方式の巻鉄心を巻回形成するようにしたので、鉄心特性（励磁電流，鉄損）を良好に向上させることができる。
【００５１】
特に、変圧器鉄心の巻回に際し、鉄心の窓内部側をオーバーステップラップ接合方式で鉄心素体群を複数層巻回し、このオーバーステップラップ方式で巻回した鉄心の外側（鉄心の窓外部側）には、更に、隙間解消用単位鉄心素板を介在させてステップラップ接合方式で鉄心素体群を巻回して変圧器鉄心を形成することにより、変圧器鉄心は隙間、ずれ、たるみ等を生じることなく円滑に巻回形成することができるので、鉄心特性を更に向上させることが可能となる。しかも、２種類の接合方式を用いて巻回する方式の採用により、変圧器鉄心は接合部を有する継鉄部が接合部を有しない継鉄部に比べてわずかに積層寸法が厚くなるだけであるため、この種変圧器鉄心の大形化を良好に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変圧器鉄心を巻回する装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の変圧器鉄心を円形に巻回した状態を示す説明図である。
【図３】本発明の変圧器鉄心を矩形成形した状態を示す説明図である。
【図４】鉄心素体群の巻回を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は各鉄心素体群を示す側面図である。
【図６】第２実施例の鉄心素体群を示す側面図である。
【図７】従来の変圧器鉄心を円形に巻回した状態を示す説明図である。
【図８】同じく矩形成形した状態を示す説明図である。
【図９】従来の変圧器鉄心の巻始め状態を示す説明図である。
【図１０】従来の変圧器鉄心において、最初の鉄心素体群を巻回した状態を示す説明図である。
【図１１】従来の変圧器鉄心において、磁束の流れを説明するための説明図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５鉄心素体群
１１，２１，３１接合部
１３非晶質磁性合金薄帯
１９送りローラ
２０切断装置
２４巻取枠駆動装置
２５巻取枠
２６巻込みベルト
Ａ環状鉄心
Ｂ変圧器鉄心

Claims

非晶質磁性合金薄帯を所定枚数積層し、かつ、これをそれぞれ所要の長さ寸法毎に順次切断して形成した複数の長さ寸法の異なる単位鉄心素板を、所定数階段状に積層して１ブロック分の鉄心素体群を形成し、これら鉄心素体群を、巻鉄心の窓内部側においてはオーバーステップラップ接合方式で巻回し、巻鉄心の窓外部側においては隙間解消用単位鉄心素板を介在させたステップラップ接合方式により巻回接合して、１ターンカット方式の巻鉄心を形成するようにしたことを特徴とする変圧器鉄心。
非晶質磁性合金薄帯を所定枚数積層し、かつ、これをそれぞれ所要の長さ寸法毎に順次切断して形成した複数の長さ寸法の異なる単位鉄心素板を、所要数階段状に積層して１ブロック分の鉄心素体群を形成する工程と、前記鉄心素体群をオーバーステップラップ接合方式にて所定層数巻回する工程と、前記オーバーステップラップ接合方式で巻回した巻鉄心の外側において前記単位鉄心素板を隙間解消用単位鉄心素板を介在させた状態でステップラップ接合方式により所定層数巻回する工程とにより、１ターンカット方式の巻鉄心を形成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。