(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲にコイルを備えた主鉄心と、この主鉄心の両端面に当接して閉磁路を形成する副鉄心とを備えた電磁機器において、前記副鉄心の切断積層面に溶接する固定用鉄板の両端にコ字状突起をそれぞれ形成し、このコ字状突起の凸部を前記副鉄心の切断積層面にプロジェクション溶接し、前記主鉄心と副鉄心を固定した電磁機器。
【請求項２】
周囲にコイルを備えた主鉄心の両端面に副鉄心を突合せて閉磁路を形成するように固定する電磁機器の鉄心固定方法において、副鉄心の切断積層面に溶接するコ字状突起を両端に有する固定用鉄板を用い、前記固定用鉄板のコ字状突起を前記副鉄心の切断積層面にプロジェクション溶接機の電極間にて突合せ、前記プロジェクション溶接機により前記固定用鉄板のコ字状突起と前記副鉄心の切断積層面に溶接電流を流してプロジェクション溶接し固定する電磁機器の鉄心固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積層電磁鋼板で構成されるリアクタ、トランス、モータ等の電磁機器とその鉄心固定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁機器の一つであるリアクタは電磁鋼板の積層体である鉄心を組立てて固定したものである。
【０００３】
すなわち、図４に示すように副鉄心１の切断集合面２間に固定用鉄板３を対接し、前記固定用鉄板３と各切断積層面２とを溶接ワイヤレスのＴＩＧ溶接工法にて溶接固着していた。そして、副鉄心１の電磁鋼板の各一枚は同一形状にプレス打抜きされたものであるが、別のＴＩＧ溶接ビード４により図９に示すような積層体とするので、前記切断積層面２に多少の凹凸が生じる。また、固定用鉄板３の溶接部分５の反り変形等を合わせて間隙ができるので、通常の溶接速度ではアークブローが起きやすい。したがって、溶接速度は５ｍｍ／秒の低速溶接としても数％のアークブロー不良があった。
【０００４】
なお、前記固定用鉄板３の幅は２０ｍｍで溶接時間は４秒間を要していた。また、コイル６の中芯となる主鉄心７は図８のように電磁鋼板を積層してＴＩＧ溶接ビード４にて接着して積層体としている。
【０００５】
つぎにＴＩＧ溶接工法に係るアークブロー不良および溶接時間遅れを解消するために図６、図７（ａ）（ｂ）に示すようなプロジェクション溶接工法を検討した。すなわち、図７（ａ）のように固定用鉄板３０の両端に少なくとも１個の半円球状のプロジェクション３０ａを形成し、プロジェクション溶接１１を行ない、副鉄心１間を連結してリアクタを形成した。なお、図４、図６の各固定金具３、３０はそれぞれ図５、図７（ａ）（ｂ）にも示すように左右に一対あり、この一対の固定金具３、３０を引き剥す方向への引張強さＦは、実用上７００ｋｇｆ以上必要であるが、９００〜１３００ｋｇｆを確保できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４、図５の固定用鉄板３の溶接部間隙に適応した低速ＴＩＧ溶接工法の経済的損失に加えて、適応能力以上の間隙が原因でアークブロー不良が発生していた。
【０００７】
したがって、溶接物が溶接面に凹凸を生じやすい電磁機器の副鉄心である場合、前記溶接速度増とアークブロー発生減を実現するには溶接部の間隙を極力零とし、かつＴＩＧ溶接電極先端と溶接物表面との距離精度を常に最適に制御しなければならず、経済的にも工法的にも困難であった。また、図６、７（ａ）（ｂ）の固定用鉄板３０のプロジェクション溶接工法においては、図７（ａ）に示すプロジェクション３０ａの高さＨの寸法も加工上の限度があり、その限度を越える前記凹凸が前記切断積層面に発生した場合はプロジェクション溶接の据込みに異常を来たし、十分な溶接強度が得られないという課題を有していた。
【０００８】
本発明は前記従来の課題を解決することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１の発明は、周囲にコイルを備えた主鉄心と、この主鉄心の両端面に当接して閉磁路を形成する副鉄心とを備えた電磁機器において、前記副鉄心の切断積層面に溶接する固定用鉄板の両端にコ字状に突起をそれぞれ形成し、このコ字状突起の凸部を前記副鉄心の切断積層面にプロジェクション溶接し、前記主鉄心と副鉄心を固定したものである。
【００１０】
また、請求項２の発明は周囲にコイルを備えた主鉄心の両端面に副鉄心を突合せて閉磁路を形成するように固定する電磁機器の鉄心固定方法において、副鉄心の切断積層面に溶接するコ字状突起を両端に有する固定用鉄板を用い、前記固定用鉄板のコ字状突起を前記副鉄心の切断積層面にプロジェクション溶接機電極間にて突合せ、前記プロジェクション溶接機により前記固定用鉄板のコ字状突起と前記副鉄心の切断積層面に溶接電流を流してプロジェクション溶接し固定するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の構成により、請求項１の発明は、少なくとも固定用鉄板の両端のコ字状突起が副鉄心の切断積層面にプロジェクション溶接に伴う溶接据込みがあって、溶接条件のみによって与えられる理論的な据込みが実現できるという作用を有する。
【００１２】
また、請求項２の電磁機器の鉄心固定方法は、プロジェクション溶接機の対向電極間の溶接電流が固定用鉄板の両端のコ字状突起に同時に集中して流れ、確実に溶接据込みが実現できるという作用を有する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面に沿って説明する。なお、従来例と同様の部分については同様の符号を付し説明を省略する。また、実施の形態では電磁機器の１つとして、リアクタについて説明しているが、本発明はリアクタに限られるものではなく、変圧器やモータコア等にも適用可能である。
【００１４】
図１は両端の両側にコ字状突起３１ａを有する固定用鉄板３１で、２つの副鉄心１間を連結したリアクタの外観斜視図である。
【００１５】
なお、前記固定用鉄板３１は副鉄心１を挟むように２個を対称に副鉄心１にプロジェクション溶接される。
【００１６】
図２（ａ）（ｂ）は前記副鉄心１の切断積層面２と固定用鉄板３１との関連を示す。すなわち、図２（ａ）に前記副鉄心１の切断積層面に生じた凹凸差寸法ｔ、固定用鉄板３１の両端のコ字状突起３１ａの凸部３１ｂと凹部３１ｃの差寸法Ｔは突合わされる前の状態と位置関係を示す。またコ字状突起３１ａの凸部３１ｂ幅寸法をＷとし、２つの凸部３１ｂ間は凹部３１ｃ７を設け、Ｔ＞ｔとなるようにして、プロジェクション溶接機７０で副鉄心１の切断積層面と固定用鉄板３１のコ字状突起３１ｂとを突合せプロジェクション溶接を行う。このプロジェクション溶接に伴うコ字状突起の据込み量は溶接電流、溶接時間、加圧力等の溶接条件により決定され、凸部３１ｂへの集中溶接電流により、短時間に、凸部３１ｂの断面積相当の溶着面を持つ強固な溶接部３２となる。図２（ｂ）にそのプロジェクション溶接後の溶接部３２と凹部３１ｃと副鉄心１の切断積層面との位置関係を示す。図２（ｂ）から明らかなように、溶接後も前記切断積層面２の各電磁鋼板の凸部は凹部３１の空間により固定用鉄板３１と接触せず、溶接条件により与えられる理論的な溶接据込みとなる。
【００１７】
したがって、必然的に、溶接速度も従来のＴＩＧ溶接工法と比較して２０分の１程度に短縮され、アークブローなる溶接不良のない強固な溶接継手を実現した。
【００１８】
図２（ａ）のｔ寸法は０．３〜０．５ｍｍであり、Ｔ寸法は１．０〜２．０ｍｍで実用化した。また、各電磁鋼板の厚みが０．５〜０．６５ｍｍ、固定用鉄板３１の厚みが２．３〜３．２ｍｍであるので、コ字状突起３１ａの凸部３１ｂ幅寸法Ｗは、溶接物間の熱バランス設計上、４．０〜４．５ｍｍとした。つぎに図３に示すプロジェクション溶接機７０の溶接電流経路に沿って溶接のメカニズムを説明すると、溶接トランス８を流れる電流Ｉは溶接電極９を通り、固定用鉄板３１の両側にＩ１、Ｉ２に分流し、Ｉ１、Ｉ２の電流はそれぞれ前記の２つのコ字状突起３１ａの凸部３１ｂを流れ、その抵抗発熱に伴って、前記凸部３１が突合されている切断積層面の表面層を溶融し、電磁鋼板の溶着体積の小さな低鉄損のリアクタを実現できた。その溶接後の溶接部３２は図２（ｂ）に示すとおりであり、図２（ａ）に示すようにＴ＞ｔであるので、前記溶接条件に従った溶接据込みとなり、その据込み途中で据込み動作を防げる障害物がない。すなわち、、副鉄心１の切断積層面と固定用鉄板３１が溶着面以外で接触しない理想的なプロジェクション溶接が可能となる。なお、Ｉ１≒Ｉ２であり、８個の溶接部３２は同様の溶接となった。
【００１９】
なお、副鉄心へはクランプ手段１０で２個の主鉄心を挟むようにクランプしている。
【００２０】
なお、プロジェクション溶接機７０は溶接電流１５、５００Ａ、溶接時間０．２秒、加圧力２６０〜３６０ｋｇｆの溶接条件溶接を行い、強固でばらつきの少ない、かつ、電磁機器として鉄損の少ない溶接が可能となった。従来のＴＩＧ溶接工法と比較して、溶接時間では２０分の１程度と速く、さらに、溶接物間の間隙から生ずるアークブローも皆無となり、通常のプロジェクション溶接のような据込み不足に伴う溶接強度のばらつきも少ない高品質の電磁機器と、高速溶接工法による不良率の少ない鉄心固定方法が実現できた。
【００２１】
また、溶接強度は、１３７０〜１４６０ｋｇｆとなり、従来例の溶接強度が９００〜１３００ｋｇｆであるのに比較して絶対値、ばらつきともに大幅に改良された。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、副鉄心の切断面に溶接する固定用鉄板の両端にコ字状突起をそれぞれ形成して、このコ字状突起の凸部を前記副鉄心の切断積層面にプロジェクション溶接し、主鉄心と副鉄心とを固定したもので、プロジェクション溶接の溶接条件にしたがって、理論的な溶接がなされているので、溶接部にアークブロー不良が皆無となりばらつきの少ない溶接継手を形成しており、鉄損の少ない電磁機器を提供できる優れた効果を奏するものである。
【００２３】
また、本発明の電磁機器の鉄心固定方法は、副鉄心の切断積層面に溶接するコ字状突起を両端に有する固定用鉄板を用い、この固定用鉄板のコ字状の突起を前記副鉄心の切断積層面にプロジェクション溶接機の電極間にて突合せ溶接固定するものであり、従来のＴＩＧ溶接工法による溶接に比較して溶接時間の大幅な短縮が図れ、かつ溶接部の間隙から生ずるアークブローが無くなり、したがって溶接据込みが理論的に溶接条件にしたがうことによって不良率の少ない高品質の高速溶接を実現できる優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す電磁機器の外観斜視図
【図２】（ａ）副鉄心と固定用鉄板の溶接前の状態を示す概略一部上面図
（ｂ）副鉄心と固定用鉄板の溶接後の状態を示す概略一部上面図
【図３】プロジェクション溶接機による溶接電流経路を示す概念図
【図４】従来の電磁機器の外観斜視図
【図５】従来の副鉄心と固定用鉄板の溶接後の状態を示す概略一部上面図
【図６】従来の通常のプロジェクション溶接による電磁機器の外観斜視図
【図７】（ａ）通常のプロジェクション溶接による溶接前の状態を示す概略一部上面図（ｂ）通常のプロジェクション溶接による溶接後の状態を示す概略一部上面図
【図８】（ａ）主鉄心の外観斜視図
（ｂ）コイルを周囲に備えた主鉄心の外観斜視図
【図９】副鉄心の外観斜視図
【符号の説明】
１    副鉄心
２    切断積層面
４    ＴＩＧ溶接ビード
６    コイル
７    主鉄心
９    プロジェクション溶接機の電極
１０    クランプ治具
３１    固定用鉄板
３１ａ  コ字状突起
３１ｂ  凸部
３１ｃ  凹部
３２    溶接部
７０    プロジェクション溶接機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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