TWI475577B - 框形鐵心及其組裝方法 - Google Patents

Description

框形鐵心及其組裝方法

本發明係關於框形鐵心及其組裝方法。

眾所皆知，變壓器係在構成磁電路的鐵心上安裝構成導電電路的線圈所構成。鐵心的構造雖有各種形式，但其中有一種是適度積疊由條板狀的矽鋼板所組成的塊體而構成之稱為疊片鐵心的形式者。由於適度配置條板狀的塊體而構成磁電路，所以會在鄰接塊體的端部彼此間之接縫部分產生間隙。在那樣的帶有間隙的鐵心，會有圖謀減低殘留磁通並減低勵磁湧入電流的要求，因而習知日本專利文獻1所揭載之發明被提出。

此日本專利文獻1所揭載之發明係適度積疊長方形的塊體而構成平面口字狀的疊片鐵心者，各塊體則是在長方形的矽鋼板之單面全面或兩面全面設置非磁性的絕緣體或金屬體之構成，採用積疊該塊體而使非磁性的絕緣體等介於上下重疊之塊體的各層間之構成。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1　日本專利特開平7-94341號公報

在如同上述日本專利文獻1所揭載之技術中，因橫跨到各塊體的單面或兩面全面設置非磁性的絕緣體或金屬體，所以鐵心中磁性體的占有比率變少，為獲得所期望的特性，會產生無法避免大型化．重量化之新的問題。於是，具有所謂欲達小型化．輕巧化並減低勵磁湧入電流之課題。

為了要解決上述過的課題，本發明的框形鐵心：

(1)一種以由磁性體所組成的腳部來連結由一對磁性體所組成之磁軛部的至少兩端彼此間而構成，前述磁軛部以及前述腳部分別將複數個條板狀的塊體在長邊方向上交替地一面交錯一面積層，並且其接合部傾斜之框形鐵心，在連續於將前述磁軛部用塊體與前述腳部用塊體接合之接縫部分的狀態下，配置非磁性的構件。

採用這種構成以減低實驗結果的殘留磁通密度已被確認。然後，非磁性構件係與接縫部分連接地配置，故可在在不對接縫部分以外的磁軛部或腳部的全面作配置之下，增大磁軛部以及腳部中的磁性體之存在比率(使非磁性構件的存在比率減少)，能達到小型化．輕巧化。

(2)前述非磁性構件可作成薄片構件。材質可以是所期望的樹脂薄膜，可以採用包含絕緣紙在內的各種材料所組成之薄片構件。具體來說，可以採用例如高分子製薄膜、 高分子製纖維薄片、表面塗佈薄片、樹脂浸漬薄片、絕緣紙、不織布、玻璃纖維布薄片等。因需要適度地彎折，故以使用具延伸性或強度之樹脂薄膜為宜。

(3)前述非磁性構件也可以塗佈非磁性的塗料而構成。如此一來，即使接合面為凹凸仍可簡單地配置非磁性構件。

(4)前述磁軛部用的塊體及/或前述腳部用的塊體，可重疊複數片矽鋼板而構成。如此一來，殘留磁通密度會減少，片數愈多則其減少程度愈多

(5)前述重疊複數片矽鋼板而構成的塊體當中的至少1個塊體，可設定成位於一方或雙方的表面之矽鋼板較短且不與前述接縫部分重疊。該短的矽鋼板在本實施形態中為圖號22的矽鋼板，只配置在其中一方的下面。這樣的配置，因鐵心中每單位體積(剖面積)之磁性體的存在比率更加提升，所以較佳。

(6)本發明的組裝方法是一種以由磁性體所組成的腳部來將由一對磁性體所組成之磁軛部的兩端彼此連結而構成，前述磁軛部以及前述腳部分別將複數個條板狀的塊體在長邊方向上交替地一面交錯一面積層，並且其接合部傾斜度之框形鐵心的組合方法，形成為積疊前述磁軛部用的塊體或前述腳部用的塊體而形成前述磁軛部或前述腳部，接著以將非磁性的薄片構件對向配置在該已形成的前述磁軛部或前述腳部的側面，壓入該薄片構件的方式，將前述磁軛部用的塊體或前述腳部用的塊體之側面，***前述磁軛部或前述腳部之側面的接合部。

本發明係與磁軛部與腳部的接合部之接縫部分連續地配置非磁性構件，故可以抑制鐵心中磁性體之存在比率的下降，達到既小型化又輕巧化並減低勵磁湧入電流。

[用以實施發明的形態]

第1圖為顯示有關本發明的鐵心之一個實施形態的平面圖。第2圖為接縫部分的剖面圖。本實施形態的鐵心1係上下配置的一對磁軛部(yoke)2的兩端彼此被腳部3接合構成為平面口字狀。然後，磁軛部2及腳部3均使用方向性矽鋼板而構成。該磁軛部2與腳部3的接合面傾斜45度，且將接合面彼此適切地重疊接合，藉以形成所謂的框形鐵心。此外，本實施形態中，接合部雖傾斜45度，但可為其角度是傾斜30度或60度等任意的角度(銳角)。

即，如同第2圖所示，磁軛部2係將條板狀的複數個磁軛部用塊體20積層而構成。同樣地腳部3也是將條板狀的複數個腳部用塊體30積層所構成。磁軛部用塊體20以及腳部用塊體30係分別重疊複數片(n片)條板狀的方向性矽鋼板所構成。各方向性矽鋼板係由在壓延方向上使長邊方向的兩端傾斜45度之等腰梯形的平面形狀所組成。

然後，各磁軛部用塊體20於進行積層時，在長邊方向上交替地交錯既定距離X的程度。藉此，各磁軛部用塊體20則成為交替地使其一側的前端朝側方突出既定距離X的程度。同樣地，各腳部用塊體30也是在長邊方向上交替地交錯既定距離X的程度而積層。此時，鄰接的磁軛部用塊體20及腳部用塊體30的交錯方向成為相反，各個塊體之突出的前端，伸入對方側的凹陷空間內。

在此，本發明係在磁軛部2及腳部3的接合部(連結部)間配置連續之絕緣性．非磁性的薄片構件5。此薄片構件可使用薄的樹脂薄膜或絕緣紙等之經適度彎折等而可容易變形的材質者來構成。也就是在各塊體20、30的前端側面20a、30a彼此相對向的對接部及前端側的上下面20b、30b彼此相對向的重疊部，以連續的狀態配置薄片構件5。藉此，在鄰接之磁軛部2與腳部3的接合面，至少確保薄片構件5的膜厚之間隙。然後，從磁軛部2流往腳部3且從腳部3流往磁軛部2之磁通係成為通過其非磁性的薄片構件5而移動。

另外，從圖中能明白，只有以既定距離所重疊之接合部的區域要配置薄片構件5，該區域以外的磁軛部2與腳部2不重疊的部分則是成為分別存在由磁軛部用塊體20以及腳部用塊體30所組成之由方向性矽鋼板所組成之磁性體。因而，如同日本專利文獻1所示，與在塊體的表面全面配置非磁性體者相較下，可增大鐵心中每單位剖面積之磁性體的量。其結果，可達成小型化．輕巧化。

再者，本實施形態中，磁軛部用塊體20及腳部用塊體30均積疊10個塊體而構成磁軛部2及腳部3。於是，適當位置的塊體為，使用最下方的一片方向性矽鋼板的長度是短了既定距離X或短了比X更多者、且由n-1片之基準長度的等腰梯形所組成之方向性矽鋼板21與較短的方向性矽鋼板22，係將一端對齊疊置而予以一體化。藉此，在另一端面側，尺寸較短之方向性矽鋼板22的前端位置係位在僅與磁軛部用塊體20的端部相距既定距離的跟前側。因此採用當重疊各塊體20、30時，該尺寸較短的方向性矽鋼板22不存在於接合部分的重疊部之構成。

其結果，藉由僅在接合部的區域配置薄片構件5，以使其接合部的厚度(高度)增加，於接合部以外的區域中上下的塊體間隔有空間，不過可以設置上述尺寸較短的方向性矽鋼板22，藉以填補該空間的一部分，更加提高矽鋼板的存在(占有)比率。

此外，於腳部3側亦是，既定的腳部用塊體30中可採用同樣的構成(省略圖示)。

該構成的鐵心可依照以下所示的順序構成。首先，備妥既定形狀的矽鋼板並備妥重疊各n片而一體化的各塊體20、30。然後，例如將10個磁軛部用塊體20在長邊方向上交替地一面交錯一面積層，用螺栓等來連結而一體化，藉以形成磁軛部2(第3(a)圖)。

在磁軛部2的兩端(實際上為每一單側)附近，以覆蓋其端面(隱蔽)的方式配置絕緣性‧非磁性的薄片構件5(第3(b)圖)。接著，從下方起依序，將隔著其薄片構件5而對向配置之腳部用塊體30的前端，***磁軛部用塊體20間的接合部(第3(c)圖)。伴隨此***作業，薄片構件5成為配合各塊體20、30的端面形狀而適度彎折，且呈與磁軛部2與腳部3的接合部(連結部)間連續的形狀配置。如此，由於使用薄片構件5作為非磁性體，所以透過將薄片構件以垂下的狀態配置在覆蓋磁軛部2、腳部3的端面之位置，且依序壓入既定的塊體，可簡單地組裝。

另外，在上述的說明中，係作成先形成磁軛部2，再對該磁軛部適當安裝腳部用塊體30，不過亦可與其相反地，先製造腳部3。另外，當然也可以不是先形成磁軛部2及腳部3其中一個，而是一面適度地將磁軛部用塊體20與腳部用塊體30組合一面積層製造。

再者，本實施形態中，還使用薄片構件5作為非磁性體，但本發明並不是侷限於此，可以使用各種的非磁性體。舉一個例子，可藉由在接合部塗布非磁性的塗料來實現。例如(第3(a)圖)所示，若已形成磁軛部2的話，則對其前端面塗上既定的塗料。接著，適度安裝腳部用塊體30即可製造鐵心。塗料係塗佈在要接合之鄰接的塊體中的至少單側即可，因而在圖示的例子中，只塗佈在腳部2側即可。當然，與此相反地，不在已組裝的磁軛部2塗佈塗料，而在腳部用塊體30的前端塗佈塗料，再將該塊體組裝在磁軛部2的方式亦可。

第4圖為顯示其他的實施形態。本實施形態中，顯示適用於三相用的框形鐵心的例子。即，由於是三相用，所以中央之腳部4的兩端形成為直角的等邊三角形，在與該處接合之磁軛部2的一邊之中央形成V凹口2a。藉此，中央的腳部4及磁軛部2的接合部成為V形。

本實施形態中也是與上述同樣地，左右之腳部3與磁軛部2的接合部就不用說了，而且在中央之腳部4與磁軛部2的接合部(連結部)也配置了連續的絕緣性‧非磁性之薄片構件5。各接合部的剖面圖與第2圖大致同樣。另外，此三相的形式也是與上述同樣，亦可使用非磁性的塗料來取代薄片構件。

再者，在上述的各實施形態及變形例中，以習知的框形鐵心而言，各塊體大多使用1片矽鋼板，不過可以確認如同本實施形態設為n片，以使殘留磁通密度降低，其片數愈多則其降低的效果愈高。

第5圖為顯示用來證實本發明的效果的實驗結果之曲線圖。第5(a)圖為在作為比較例之通常的框形鐵心(尚未***薄片構件)安裝既定的線圈，求出磁通密度對激磁電流的特性者。此外，每一塊體之矽鋼板的片數設為N片。殘留磁通密度對穩定磁通密度的比例成為57%程度。第5(b)圖為顯示增加了每一塊體的矽鋼板片數(3N片)之框形鐵心(尚未***薄片構件)的磁通密度-激磁電流特性。此外，伴隨使每一塊體的片數增加，積疊之塊體的數量則減少。另外，任一框形鐵心也是第4圖所示的三相形式者，其平面形狀設為相同尺寸。

如同圖示，殘留磁通密度對穩定磁通密度的比例減低而成為40%。第5(c)圖為本實施形態的框形鐵心，使用第5(b)圖所示之每1塊體積層了3N片矽鋼板者，並且顯示針對在接合部連續配置薄片構件者之磁通密度-激磁電流特性。如同圖示，可以確認當N片時之殘留磁通密度對穩定磁通密度的比例降低到20%程度，相較於相同鐵心構造(每一塊體3N片)者減半。

1．．．鐵心

2．．．磁軛部

2a．．．凹口

3．．．腳部

4．．．腳部

5．．．薄片構件

20．．．磁軛部用塊體

20a．．．前端側面

20b．．．前端側的上下面

21．．．方向性矽鋼板

22．．．方向性矽鋼板

30．．．腳部用塊體

30a．．．前端側面

30b．．．前端側的上下面

X．．．既定距離

第1圖為顯示本發明中一較佳實施形態的平面圖。

第2圖為顯示本發明中一較佳實施形態的剖面圖。

第3(a)~(c)圖為顯示組裝方法的一個實施形態之圖。

第4圖為顯示本發明中適當的另一個較佳實施形態的平面圖。

第5(a)~(c)圖為顯示實驗結果之曲線圖。

2．．．磁軛部

3．．．腳部

5．．．薄片構件

20．．．塊體

20a．．．前端側面

20b．．．前端側的上下面

21．．．方向性矽鋼板

22．．．方向性矽鋼板

30．．．塊體

30a．．．前端側面

30b．．．前端側的上下面

X．．．既定距離

Claims (4)

1. 一種框形鐵心，係以磁性體所組成的腳部將一對磁性體所組成之磁軛部的至少兩端彼此予以連結所構成，前述磁軛部以及前述腳部分別將複數個條板狀的塊體在長邊方向上交替地一面交錯一面積層，且其接合部傾斜，該框形鐵心之特徵為：以與結合前述磁軛部用塊體與前述腳部用塊體之接縫部分接續的狀態配置非磁性構件，前述磁軛部用的塊體及/或前述腳部用塊體係重疊複數片矽鋼板而構成，兩個該塊體當中的至少1個塊體，係設定成位於一方或雙方的表面之矽鋼板較短，且不重疊於前述接縫部分。
2. 如申請專利範圍第1項之框形鐵心，其中，前述非磁性構件為非磁性的薄片構件。
3. 如申請專利範圍第1項之框形鐵心，其中，前述非磁性構件為塗布了非磁性的塗料者。
4. 一種框形鐵心的組裝方法，該框形鐵心係以磁性體所組成的腳部將一對磁性體所組成之磁軛部的至少兩端彼此予以連結所構成，前述磁軛部以及前述腳部分別將複數個條板狀的塊體在長邊方向上交替地一面交錯一面積層，且其接合部呈傾斜，該框形鐵心的組裝方法之特徵為：積疊前述磁軛部用的塊體或前述腳部用塊體而形成前述磁軛部或前述腳部，以與結合前述磁軛部用塊體與前述腳部用塊體之接 縫部分接續的狀態配置非磁性構件，前述磁軛部用的塊體及/或前述腳部用塊體係重疊複數片矽鋼板而構成，兩個該塊體當中的至少1個塊體，係設定成位於一方或雙方的表面之矽鋼板較短，且不重疊於前述接縫部分，接著，在其形成之前述磁軛部或前述腳部的側面，以對向方式配置非磁性的薄片構件以壓入其薄片構件的方式，將前述腳部用塊體或前述磁軛部用的塊體的側面，***前述磁軛部或前述腳部的側面之接合部。