JPH08227816A - 非晶質巻鉄心 - Google Patents

非晶質巻鉄心

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JPH08227816A
JPH08227816A JP27526295A JP27526295A JPH08227816A JP H08227816 A JPH08227816 A JP H08227816A JP 27526295 A JP27526295 A JP 27526295A JP 27526295 A JP27526295 A JP 27526295A JP H08227816 A JPH08227816 A JP H08227816A
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wound
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達 斉藤
Shuya Hagiwara
修哉 萩原
Masaru Higaki
勝 檜垣
Shoyu Yamaguchi
彰宥 山口
Masaru Sakamoto
勝 坂本
Koji Yamanaka
功治 山中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、生産性及び磁気特性に優れた非晶質
巻鉄心を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、非晶質磁性合金の薄帯が巻回されて
四隅が曲線,他が直線となる略矩形状に形成された非晶
質巻鉄心において、薄帯が積層方向に所定の厚さで巻回
されて所定の外径を有する略矩形状の第1のブロック
と、薄帯が積層方向に所定の厚さで巻回されて第1のブ
ロックの外形とほぼ等しい内径を有する略矩形状の第2
のブロックを少なくとも備え、第1のブロックの外側に
第2のブロックをそれらの直線部を実質的に密着させて
構成されたことを特徴とするものである。 【効果】生産性及び磁気特性に優れた非晶質巻鉄心を得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の利用分野】本発明は非晶質磁性合金巻鉄心に関
するものである。 【0002】 【発明の背景】最近、非晶質磁性合金の薄帯を用いて変
圧器などの誘導電器の鉄心を構成し、従来の珪素鋼板の
ものに比べ大幅な鉄損低減を図る試みが盛んに行なわれ
ている。この非晶質磁性合金の薄帯は金属(Fe,Co
など)と非金属元素(B,Siなど)との融体をノズル
から高速回転するドラムに噴射・超急冷し製造されるの
で、厚さが約30μmと非常に薄く、かつ硬くて脆い性
質を有している。このような性質の非晶質磁性合金の薄
帯を用いて積層鉄心を製作することは通常容易でないた
め、一般に巻鉄心として用いられることが多いが、急冷
したままでは大きな残留ひずみがあり本来の低鉄損特性
が十分に発揮できないので、必ず事前に焼鈍が行なわれ
ている。この際に180度磁区を整列させるため、巻鉄
心の周方向に磁界をかけ乍ら行なわれている。 【0003】このようにして製作される非晶質磁性合金
の薄帯の巻鉄心は特開昭59−27511号公報や図1
0にその例が示されているように、鉄心ブロック1aか
ら1gが組み合わされており、その脚部とヨーク部との
一部が直線で他が曲線となり、しかも曲線部の半径が外
周部ほど大きくなるほぼ小判形で、その断面形状は図1
1に示されているようにほぼ円形をしているものが多か
った。 【0004】このような構造で容量が数10kVAから
数100kVAの非晶質磁性合金の薄帯の巻鉄心を製作
しようとすると、板厚が約30μmの薄帯では数千回か
ら数万回巻回しなければならない。このため図10の曲
線部で過大な巻締り現象が起き、図中矢印表示の圧縮力
Fが鉄心窓内方向に働くので、応力に敏感な非晶質磁性
合金の薄帯の特性を著しく損なう。 【0005】また、非晶質磁性合金の薄帯で大形の巻鉄
心を製作しようとすると、焼鈍の点でも大きな問題が生
じてくる。通常の焼鈍では温度350から400℃の不
活性ガス中で1から2時間保持される条件で行なわれる
が、大形の巻鉄心ではこのような雰囲気を作る焼鈍炉自
身が大形化してしまうのみならず、巻鉄心各部の温度分
布がどうしても不均一となる。このため巻鉄心の外層側
では過焼鈍、内部では不足焼鈍となり、非晶質磁性合金
の薄帯の本来の低鉄損特性を十分引き出せず、これらの
点が非晶質合金の薄帯を使用して大形の巻鉄心を実現さ
せる上での障害となっていた。 【0006】 【発明の目的】本発明は以上の点に鑑みなされたもので
あり、生産性及び磁気特性に優れた非晶質巻鉄心を提供
することを目的とするものである。 【0007】 【発明の概要】すなわち本発明は、非晶質磁性合金の薄
帯が巻回されて略矩形状に形成された非晶質巻鉄心にお
いて、薄帯が積層方向に所定の厚さで巻回されて所定の
外径を有する略矩形状の第1のブロックと、薄帯が積層
方向に所定の厚さで巻回されて第1のブロックの外形と
ほぼ等しい内径を有する略矩形状の第2のブロックを少
なくとも備え、第1のブロックの外側に第2のブロック
を実質的に密着させて構成されたことを特徴とするもの
である。 【0008】好ましい実施態様においては、第1のブロ
ックと第2のブロックは積層方向の厚さが実質的に同一
に形成される。 【0009】他の好ましい実施態様においては、第2の
ブロックの積層方向の厚さは第1のブロックの積層方向
の厚さより大となるよう形成される。 【0010】4.さらに好ましい実施態様においては、
第1のブロックと第2のブロックはそれぞれのブロック
の内側形状に沿って配設されて薄帯より剛性のある剛性
部材を有する。 【0011】 【発明の実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発
明を説明する。図1(A),(B),(C)から図5に
は本発明の一実施例が示されている。なお従来と同じ部
品には同じ符号を付したので説明を省略する。本実施例
では巻鉄心を非晶質磁性合金の薄帯2の積層方向に分割
し、かつ所定の形状に巻取りおよび焼鈍した複数の鉄心
ブロック3a,3b,3cで構成した。このようにする
ことにより巻鉄心は薄帯2の積層方向に分割し、かつ所
定の形状に巻取りおよび焼鈍した複数の鉄心ブロック3
a,3b,3cで構成されるようになって、巻締り現象
および不均一焼鈍が防止されるようになり、非晶質磁性
合金の薄帯2の有する低鉄損特性を十分に確保できるこ
とを可能とした非晶質磁性合金巻鉄心を得ることができ
る。 【0012】すなわち図1(A),(B),(C)の
(A)に示されているように、非晶質磁性合金の薄帯2
を素材フープ4からほぼ四角形の所定寸法の鉄心ブロッ
ク3(3a,3b,3c)に巻回形成する。次いで同図
(B)に示されているように、所定寸法に巻回形成した
鉄心ブロック3に励磁コイル5を巻回して直流または交
流の電流を流し、鉄心ブロック3内に磁束を流し乍ら焼
鈍する。この際に素材の酸化を防ぐために不活性ガスを
充満した容器6中で焼鈍する。このように夫々巻回・焼
鈍した鉄心ブロック3a,3b,3cを同図(C)に示
されているように、必要な電気絶縁材や寸法調整用スペ
ーサ等を介して組み立てる。このように夫々別個に巻回
・焼鈍した鉄心ブロック3a,3b,3cを組み立てる
が、これらの鉄心ブロック3a,3b,3cを図2にも
示されているように四隅でのみ曲線となる相似形とし、
曲線部の内径Ri,外径R0および積層厚さtをほぼ同
一にした。 【0013】このようにすることにより巻鉄心は図3に
も示されているように、曲線部が四隅にのみ見られるほ
ぼ四角形の3組の鉄心ブロック3a,3b,3cが直線
部で密着し、四隅では各鉄心ブロック3a,3b,3c
間で三日月状に近い形状の空隙7が形成されるようにな
って、巻鉄心隅部での巻締り現象が防止されるようにな
り、巻鉄心窓内側への過大な圧縮力の伝達を阻止するこ
とができ、非晶質磁性合金の薄帯の特性劣化が大幅に緩
和できる。また、3個の鉄心ブロック3a,3b,3c
は上述のように夫々別個に焼鈍したので、一体で焼鈍し
た場合に問題となる巻鉄心各部の温度分布の不均一によ
る過焼鈍や不足焼鈍がなくなり、非晶質磁性合金の薄帯
に要求される厳しい焼鈍温度条件を満足し、特性の低下
を未然に防止することができる。 【0014】そしてまた、各鉄心ブロック3a,3b,
3cが図4および図5にも示されているように直線部で
は密着し、隅部の曲線部では空隙7が発生するので、そ
の空間寸法gの数だけ鉄心幅が見掛上広がるようにな
る。従って、この空隙7に治具などを配して鉄心ブロッ
ク3a,3b,3cの組み立てを容易にすることがで
き、この空隙7に部材を挿入して鉄心の特性を劣化する
ような応力がかからないように支持することもできる。
更にこの空隙7をそのままとした場合でも、この空隙7
を介して十分な油冷却や空気冷却をすることができるよ
うになり、通常問題となる鉄心内部の発熱を効率よく除
去することができる。 【0015】なお、本実施例では、鉄心ブロック3a,
3b,3cの曲線部の内径Ri,外径R0および積層厚
さtをほぼ同一にした場合について説明したが、これの
みに限るものではなく、曲線部の内径Riのみをほぼ同
一にしても、各鉄心ブロック3a,3b,3c間の四隅
に三日月状に近い形状の空隙7を形成することができ、
前述の場合と同様な作用効果を奏することができる。こ
の場合に鉄心ブロック3a,3b,3cはその角部が曲
線となるほぼ四角形のほぼ相似形にされることは云うま
でもない。また、鉄心の分割個数(鉄心ブロック数)、
その巻厚、内外径などは巻鉄心の仕様,容量により適宜
選択することができる。 【0016】このように本実施例によれば次に述べるよ
うな効果を奏することができる。 【0017】(1)同一幅の鉄心ブロックを曲線部でほ
ぼ同一な内径,外径を有するほぼ四角形に巻取るので、
必要な治具,行程が統一され、作業性が大幅に向上す
る。 【0018】(2)鉄心(薄帯)の巻回数が鉄心ブロッ
クの分割個数だけ減るので、従来問題視されていた巻締
り現象が大幅に緩和され、鉄損特性の低下が防止でき
る。 【0019】(3)鉄心が分割されるので、焼鈍がし易
く、鉄心中の温度むらによる局部的な過焼鈍や不足焼鈍
がなくなり、非晶質磁性合金の薄帯の本来の低鉄損特性
を発揮させることができる。 【0020】(4)鉄心四隅に空隙を形成することがで
きるので、この空隙を利用して鉄心の組み立てや支持、
更に鉄心内部の冷却などを効率よく行なうことができ
る。 【0021】図6には本発明の他の実施例が示されてい
る。本実施例では3組の鉄心ブロック3a,3b,3c
の内側に、非晶質磁性合金の薄帯より剛性のある剛性部
材8を内側の形状に沿って配設した。このようにするこ
とにより巻鉄心の機械的強度を前述の場合よりも向上さ
せることができる。 【0022】すなわち現在の非晶質磁性合金の薄帯の厚
さが約30μmと薄く、機械的強度が弱いために鉄心ブ
ロック3a,3b,3cを組み立てる場合に変形するこ
とや、十分な組立精度を確保できない問題を解決するも
ので、剛性部材8の材質としては非晶質磁性合金の薄帯
と成分的に近く、かつ剛性のある例えば珪素鋼帯などが
考えられる。 【0023】図7には本発明の更に他の実施例が示され
ている。本実施例では同一鉄心幅でその巻厚(積層厚
さ)が大となる場合には鉄心ブロック3b1,3b2の
ように鉄心を分割し、その間に空隙7を形成した。この
場合にも巻厚が大となる部分に空隙7が形成されるよう
になって、上述の場合と同様な作用効果を奏することが
できる。 【0024】すなわちこれまでの実施例では同一鉄心幅
毎に鉄心を分割した(鉄心ブロックを形成した)が、本
実施例ではこれまでの例と異なり、同一鉄心幅でもその
巻厚が大となる場合は、その巻厚の大きい部分を鉄心ブ
ロック3b1,3b2のように分割し、空隙7を形成す
るようにしたもので、鉄心が大形化する場合に特に有効
である。またこれまでの実施例では鉄心を積層方向にの
み分割した例を示したが、現状の非晶質磁性合金の薄帯
では最大鉄心幅が200mm程度が限度であることを考
えると、所定の鉄心幅とするには幅方向に鉄心を組合わ
せなければならない。このような場合においても実施例
で示したのと同様な構成が当然可能である。 【0025】図8には本発明の更に他の実施例が示され
ている。本実施例では鉄心ブロック3a,3b,3cの
内側に、非晶質磁性合金の薄帯より機械的強度にすぐれ
た鋼帯9を配設した。そしてこの鋼帯9を非晶質磁性合
金の通常の厚さ30μmよりも数倍から数10倍厚く、
機械的強度にすぐれた非晶質磁性合金で形成した。この
ようにすることにより各鉄心ブロック3a,3b,3c
の内側で大きくなる巻締り現象による鉄心の変形を防止
することができると共に、各鉄心ブロック3a,3b,
3cの組み立てを容易にすることができる。なお本実施
例では鋼帯9を各鉄心ブロック3a,3b,3cの内側
に極く僅か(積層厚さtに対して)配設したが、その割
合は各鉄心ブロック3a,3b,3cの積層厚さ(巻厚
さ)tと巻締りによる応力の程度とにより、適宜その配
設量が決定される。 【0026】図9には本発明の更に他の実施例が示され
ている。本実施例では鉄心ブロック3a,3b,3cの
内側に、絶縁皮膜を有し、かつ機械的強度にすぐれた非
晶質磁性合金10を配設した。このようにすることによ
り各鉄心ブロック3a,3b,3c間の電気的絶縁を確
保することができ、鉄心ブロック3a,3b,3c間を
流れるうず電流による鉄損の増加を防止することができ
る。 【0027】 【発明の効果】本発明によれば生産性及び磁気特性に優
れた非晶質巻鉄心を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例の非晶質巻鉄心の鉄心ブロッ
クによる巻鉄心の組み立てを示す斜視図で、同図(A)
は鉄心ブロックの巻回状態を示す斜視図、同図(B)は
鉄心ブロックの焼鈍状態を示す斜視図、同図(C)は焼
鈍の終了した各鉄心ブロックの組み立て状態を示す斜視
図である。 【図2】本発明の一実施例の非晶質巻鉄心の曲線部周り
の拡大平面図である。 【図3】本発明の一実施例の非晶質巻鉄心の平面図であ
る。 【図4】本発明の一実施例の非晶質巻鉄心の図3のP−
P線に沿う断面図である。 【図5】本発明の一実施例の非晶質巻鉄心の図3のQ−
Q線に沿う断面図である。 【図6】本発明の他の実施例の非晶質巻鉄心の曲線部周
りの拡大平面図である。 【図7】本発明の更に他の実施例の非晶質巻鉄心の曲線
部周り(図3のQ−Q線に相当する部分)の断面図であ
る。 【図8】本発明の更に他の実施例の非晶質巻鉄心の曲線
部周りの拡大平面図である。 【図9】本発明の更に他の実施例の非晶質巻鉄心の両直
線部(図3のP−P線に相当する部分)の断面図であ
る。 【図10】従来の非晶質巻鉄心の平面図である。 【図11】従来の非晶質巻鉄心の図10のX−X線に沿
う断面図である。 【符号の説明】 2…非晶質磁性合金の薄帯、3,3a,3b,3b1,
3b2,3c…鉄心ブロック、4…素材フープ、5…励
磁コイル、6…容器、7…空隙、8…剛性部材、9…鋼
帯、10…非晶質磁性合金、t…積層厚さ(巻厚さ)、
g…空間寸法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 彰宥 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地1 株式会社日立製作所中条工場内 (72)発明者 坂本 勝 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地1 株式会社日立製作所中条工場内 (72)発明者 山中 功治 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地1 株式会社日立製作所中条工場内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.非晶質磁性合金の薄帯が巻回されて略矩形状に形成
    された非晶質巻鉄心において、前記薄帯が積層方向に所
    定の厚さで巻回されて所定の外径を有する略矩形状の第
    1のブロックと、前記薄帯が積層方向に所定の厚さで巻
    回されて前記第1のブロックの外形とほぼ等しい内径を
    有する略矩形状の第2のブロックを少なくとも備え、前
    記第1のブロックの外側に前記第2のブロックを実質的
    に密着させて構成されたことを特徴とする非晶質巻鉄
    心。 2.前記第1のブロックと前記第2のブロックは積層方
    向の厚さが実質的に同一に形成されたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の非晶質巻鉄心。 3.前記第2のブロックの積層方向の厚さは前記第1の
    ブロックの積層方向の厚さより大となるよう形成された
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非晶質巻
    鉄心。 4.前記第1のブロックと前記第2のブロックはそれぞ
    れのブロックの内側形状に沿って配設されて前記薄帯よ
    り剛性のある剛性部材を有することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の非晶質巻鉄心。
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