(57)【要約】      （修正有）【課題】  磁路の低減を図ると共に、カットコアで接合方式がラップ接合方式のものの損失の低減ができるようにする。【解決手段】  多辺形の巻鉄心１２中、鋼板の突き合わせ部が存在する辺部１２ａと、この辺部１２ａと対向する辺部１２ｂとの、それぞれ両側を斜辺部１２ｃ，１２ｄとした。これにより、そこが弧状部であった従来のものより磁路の低減ができる。又、その突き合わせ部が存在する辺部１２ａの両側の斜辺部１２ｃのうちの、少なくとも一方の斜辺部１２ｃの長さＣ11を、他の斜辺部１２ｄの長さＣ12よりも短くした。これにより、突き合わせ部間の距離の大きい部分の枚数が少なくなり、損失の低減ができる。又、長さＣ11を小さくした斜辺部１２ｃ以外の斜辺部１２ｄは、長さＣ12を極大化できるので、鋼板長さの短縮化、すなわち磁路の低減ができて、やはり損失の低減ができる。【選択図】  図１
2006332235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回する帯状の電磁鋼板を１巻回ごともしくは複数巻回ごとに切断して単位鉄心とし、この単位鉄心を複数それぞれ切断端部で突き合わせると共に、その突き合わせ部を巻回方向にずらして巻き重ね、多辺形に成形して成る巻鉄心において、
前記突き合わせ部が存在する辺部と、この辺部と対向する辺部との、それぞれ両側を斜辺部とし、
前記突き合わせ部が存在する辺部の両側の斜辺部のうちの、少なくとも一方の斜辺部の長さを、他の斜辺部の長さよりも短くしたことを特徴とする巻鉄心。
【請求項２】
巻回する帯状の電磁鋼板を１巻回ごともしくは複数巻回ごとに切断して単位鉄心とし、この単位鉄心を複数それぞれ切断端部で突き合わせると共に、その突き合わせ部を巻回方向にずらして巻き重ね、多辺形に成形して成る巻鉄心において、
前記突き合わせ部が存在する辺部と、この辺部と対向する辺部との、それぞれ両側を斜辺部とし、
前記突き合わせ部が存在する辺部の両側の斜辺部のうちの、少なくとも一方の斜辺部の傾斜角度を、４５度超としたことを特徴とする巻鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるカットコアで、接合方式がラップ接合方式の巻鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば図５に示す巻鉄心形の変圧器１は、所定窓孔寸法を有する多辺形の巻鉄心２と、これの両脚部２ａに外装するコイル３とで構成するものである。そのうちの巻鉄心２を得るには、まず、帯状の電磁鋼板（一般にはけい素鋼板の薄帯）を、当初は、円形状に所定回数巻回する。
【０００３】
巻鉄心２は、上述のように、両脚部２ａにそれぞれコイル３を外装するものであり、それができるように、巻鉄心２は、一般的には、上述の円形状に巻回する折りに、１巻回ごとに１箇所で切断するワンターンカット形としてそれを単位鉄心とし、この単位鉄心を複数それぞれ切断端部で突き合わせ、その後に図示の矩形など多辺形に成形するようにしている。巻鉄心２の切断は、変圧器１の鉄心特性を考慮するとない方が好ましいが、コイル３との組み合わせのためには必要である。
【０００４】
巻鉄心２の鋼板を通る磁束は、全体として閉ループを形成するが、突き合わせ部では不可避的に空隙が生じるものであり、この空隙は磁路を作るには抵抗が大きいため、磁束は空隙を通らず、隣接する他の鋼板を経由する磁路を作り、閉ループを形成する。このとき、隣り合う鋼板の突き合わせ部が巻回方向に同じ位置に並ぶと、磁路が確保されないために磁路が乱れて損失が大きくなること、あるいは鋼板の巻回状態から伸展しようとする復元力のため鋼板の切断端部を突き合わせ続けることが困難で、巻鉄心２全体の巻き戻し膨れが生じることから、隣り合う鋼板の突き合わせ部は、鋼板の巻回方向に最低限必要な数〔ｍｍ〕程度の距離ずつずらして、その距離の分、鋼板の切断端部近くの部分が重なるラップ接合方式を採用している。
【０００５】
変圧器１を組立てる場合、まず、コイル３を所定位置に配置し、この配置したコイル３の内部に、切断部から開いた巻鉄心２を挿入し、挿入後に、巻鉄心２を閉じて各切断端部を突き合わせ直す方法で組立てるが、こうして組立てるには、巻鉄心２の突き合わせ部は、多辺形の巻鉄心２の１辺部にのみ存在しなければならない。しかし、巻鉄心２の鋼板巻回数は数十回〜数百回と多いことから、多辺形の巻鉄心２の１辺部の寸法の範囲に突き合わせ部の全位置を収めるためには、図６に示すように、切断した鋼板４の突き合わせ部５の位置を所定距離Ｌずつずらしながら、巻鉄心２の１辺部の寸法の範囲に突き合わせ部５の全位置が収まる鋼板４の巻回枚数を１ブロックＢ1とし、このブロックＢ1を複数段重ねる構成が採用されている。
【非特許文献１】日刊工業新聞社発行  電力機器講座５  変圧器  第８３頁  図３．７  巻鉄心  （ｃ）ラップジョイント
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のものの場合、巻鉄心２の形状は、図５に示すように矩形であり、突き合わせ部５が存在する辺部（図中、下辺部）と、この辺部と対向する辺部（図中、上辺部）との、それぞれ両側は、半径Ｒの弧状部となっている。
鉄心の全体では、磁路、すなわち鋼板の長さをできる限り短くすることが損失の低減に効果がある。よって、鉄心全体の寸法の低減はもとより、上記各弧状部の半径Ｒの極大化による磁路低減（鋼板長さの短縮化）を図っている。
しかしながら、その半径Ｒの弧状部では、磁路低減にも限度があった。
【０００７】
一方、図６に示すように、上記突き合わせ部５が存在する辺部において、その突き合わせ部５は、１つのブロックＢ1の中では、所定の数〔ｍｍ〕程度の距離Ｌずつしかずれていないが、１つのブロックＢ1の最外層の鋼板４の突き合わせ部５は、隣接する他のブロックＢ1の最外層の鋼板４の突き合わせ部５から、距離Ｍで示すように大きくずれている。
【０００８】
又、図７に示すように、ある鋼板４を通る磁束φは、前述のごとく、突き合わせ部５の空隙ｇは通りにくいので、隣接する鋼板４に移行して磁路を形成し、最終的に巻鉄心２の全体を通る閉ループを形成する。このとき、磁束φが隣接する鋼板４に移行すると、移行した先の鋼板４では、図７に太線で示すように、磁束φの密度が増加する。
【０００９】
ここで、変圧器１の鉄心２の損失は、鋼板４内を通る磁束φの密度によって変化し、それは、図８に示すように、磁束φの密度が高くなるほど大きくなる。併せて、他のブロックＢ1と隣接する鋼板４においては、突き合わせ部５間の距離、すなわち、磁束φの密度の高い部分の寸法が図７にＭで示すように長く、それだけ、損失の増加量も大きくなっていた。
【００１０】
特に、小容量の変圧器では、巻鉄心２の１辺部の長さが小さいため、ブロックＢ1の数が多くなり、上述の磁束φの密度が高く、且つ、長さの大きい部分が多いため、損失の増加は更に大きいものとなっていた。
変圧器の損失の原因としては、鉄心素材の電磁鋼板の特性として有する鉄損以外では、上記突き合わせ部５の影響は大きく、変圧器全体の損失の低減が求められている中で、突き合わせ部５の損失増加率の低減が大きな課題となっている。
【００１１】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、磁路低減を図り、併せて、カットコアで接合方式がラップ接合方式のものの一層の損失の低減ができる巻鉄心を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の巻鉄心においては、第１に、巻回する帯状の電磁鋼板を１巻回ごともしくは複数巻回ごとに切断して単位鉄心とし、この単位鉄心を複数それぞれ切断端部で突き合わせると共に、その突き合わせ部を巻回方向にずらして巻き重ね、多辺形に成形して成る巻鉄心において、前記突き合わせ部が存在する辺部と、この辺部と対向する辺部との、それぞれ両側を斜辺部とし、前記突き合わせ部が存在する辺部の両側の斜辺部のうちの、少なくとも一方の斜辺部の長さを、他の斜辺部の長さよりも短くしたことを特徴とする（請求項１の発明）。
【００１３】
本発明の巻鉄心においては、第２に、巻回する帯状の電磁鋼板を１巻回ごともしくは複数巻回ごとに切断して単位鉄心とし、この単位鉄心を複数それぞれ切断端部で突き合わせると共に、その突き合わせ部を巻回方向にずらして巻き重ね、多辺形に成形して成る巻鉄心において、前記突き合わせ部が存在する辺部と、この辺部と対向する辺部との、それぞれ両側を斜辺部とし、前記突き合わせ部が存在する辺部の両側の斜辺部のうちの、少なくとも一方の斜辺部の傾斜角度を、４５度超としたことを特徴とする（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【００１４】
上記第１の手段（請求項１の発明）によれば、巻鉄心における電磁鋼板の、突き合わせ部が存在する辺部と、この辺部と対向する辺部との、それぞれ両側は斜辺部であり、要するに直線状部であるから、そこが弧状部であった従来のものより磁路の低減ができる。
【００１５】
又、電磁鋼板の突き合わせ部が存在する辺部の両側の斜辺部のうちの、少なくとも一方の斜辺部の長さを、他の斜辺部の長さよりも短くした分、突き合わせ部が存在する辺部の長さが長くなり、その寸法の範囲に鋼板の突き合わせ部の全位置が収まる鋼板の巻回枚数を多くできる。よって、その突き合わせ部の全位置が収まる鋼板の巻回枚数を１ブロックとしたときのブロック総数を少なくできるものであり、かくして、突き合わせ部間の距離の大きい部分の枚数が少なくなり、損失の低減ができる。又、長さを小さくした斜辺部以外の斜辺部は、長さを極大化できるので、鋼板長さの短縮化、すなわち磁路の低減ができて、損失の低減ができる。
【００１６】
第２の手段（請求項２の発明）によっても、巻鉄心における電磁鋼板の、突き合わせ部が存在する辺部と、この辺部と対向する辺部との、それぞれ両側は斜辺部であり、要するに直線状部であるから、そこが弧状部であった従来のものより磁路の低減ができる。
【００１７】
又、電磁鋼板の突き合わせ部が存在する辺部の両側の斜辺部のうちの、少なくとも一方の斜辺部の傾斜角度を、４５度超としたことにより、上述同様、突き合わせ部が存在する辺部の長さが長くなり、その寸法の範囲に鋼板の突き合わせ部の全位置が収まる鋼板の巻回枚数を多くできるので、その突き合わせ部の全位置が収まる鋼板の巻回枚数を１ブロックとしたときのブロック総数を少なくできて、突き合わせ部間の距離の大きい部分の枚数が少なくなり、損失の低減ができる。又、傾斜角度を４５度超とした斜辺部以外の斜辺部は、傾斜角度を４５度以下に留めることにより、鋼板長さの短縮化、すなわち磁路の低減ができて、損失の低減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を変圧器の巻鉄心に適用して、その第１実施例（第１の実施形態）につき、図１ないし図３を参照して説明する。
まず、図１には、変圧器１１の巻鉄心１２とコイル１３とを示している。そのうち、巻鉄心１２は、図２に示す帯状の電磁鋼板（一般にはけい素鋼板の薄帯）１４を、当初、円形状に所定回数巻回し、その１巻回ごとに電磁鋼板１４を１箇所で切断するワンターンカット形としてそれを単位鉄心１５とし、この単位鉄心１５を複数それぞれ切断端部１５ａで突き合わせると共に、その突き合わせ部１６を巻回方向に最低限必要な例えば数〔ｍｍ〕程度の距離Ｌずつずらして巻き重ね、その後に多辺形に成形したものである。
【００１９】
そして、その成形の折り、突き合わせ部１６が存在する辺部（図１中、下辺部）１２ａと、この辺部１２ａと対向する他の辺部（図１中、上辺部）１２ｂとの、それぞれ両側を、斜辺部１２ｃ、１２ｄとし、従って、この場合、巻鉄心２の全体として、八角形に成形している。
加えて、その突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの両側の斜辺部１２ｃは、長さＣ11が、他の斜辺部１２ｄの長さＣ12よりも短くなるように成形している。
【００２０】
しかして、この巻鉄心１２で変圧器１１を組立てるのに、２つのコイル１３を所定位置に配置し、この配置したコイル１３の内部に、上述の切断部から開いた巻鉄心１２をそれぞれ挿入し、挿入後に、巻鉄心１２を閉じて各切断端部１５ａを突き合わせ直しており、この関係上、巻鉄心１２の突き合わせ部１６は、巻鉄心１２の１辺部１２ａにのみ存在している。
【００２１】
又、巻鉄心１２の鋼板１４の巻回数は数十回〜数百回であり、この巻鉄心１２の１辺部１２ａの寸法の範囲に突き合わせ部１６の全位置を収めるために、図２に示すように、切断した鋼板１４の突き合わせ部１６の位置を前述の所定距離Ｌずつずらしながら、巻鉄心１２の１辺部１２ａの寸法の範囲に突き合わせ部１６の全位置が収まる鋼板１４の巻回枚数を１ブロックＢ11とし、このブロックＢ11を複数段重ねる構成をあらかじめ採用している。
なお、上記組立ての結果、コイル１３は、巻鉄心１２の両脚部１２ｅに外装された形態となっている。
【００２２】
さて、上述のごとく構成したものの場合、巻鉄心１２における鋼板４の、突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａと、この辺部１２ａと対向する他の辺部１２ｂとの、それぞれ両側を斜辺部１２ｃ，１２ｄとしており、要するに直線状部としているから、そこが弧状部であった従来のものより、巻鉄心１２の磁路の低減ができる。
【００２３】
又、巻鉄心１２において、鋼板１４の突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの両側の斜辺部１２ｃの長さＣ11を、他の斜辺部１２ｄの長さＣ12よりも短くしており、その分、突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの長さが長くなる。それに伴い、その辺部１２ａの寸法の範囲に鋼板１４の突き合わせ部１６の全位置が収まる鋼板１４の巻回枚数を多くでき、ブロックＢ11の総数を少なくできる。これにより、図３にも示すように、既述の、巻鉄心１２の損失増加の因となっていた、突き合わせ部１６間の距離がＮで大きい部分の枚数が少なくなり、損失の低減ができる。
【００２４】
又、長さＣ11を小さくした斜辺部１２ｃ以外の斜辺部１２ｄは、長さＣ12を極大化できるので、鋼板１４の長さの短縮化、すなわち磁路の低減ができて、損失の低減ができる。
なお、巻鉄心１２の鋼板１４の突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの両側の斜辺部１２ｃは、その両方ではなく、一方のみの長さを、他の斜辺部の長さよりも短くするようにしても、相応の充分な損失低減の効果を得ることができる。
【００２５】
以上に対して、図４は本発明の第２実施例（第２の実施形態）を示すもので、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
このものの場合、上述の、巻鉄心１２における鋼板１４の突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの両側の斜辺部１２ｃの長さＣ11を、他の斜辺部１２ｄの長さＣ12よりも短くしたのに代えて、突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの両側の斜辺部１２ｃの傾斜角度θを、４５度超としている。
【００２６】
このようにしても、突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの長さが長くなる。又、傾斜角度を４５度超とした斜辺部１２ｃ以外の斜辺部１２ｄは、傾斜角度を４５度以下に留めることにより、鋼板１４の長さの短縮化、すなわち磁路の低減ができる。かくして、第１実施例同様の作用効果を得ることができる。
なお、この場合も、巻鉄心１２の鋼板１４の突き合わせ部１６が存在する辺部１２ａの両側の斜辺部１２ｃは、その両方ではなく、一方のみの傾斜角度を４５度超とするようにしても、相応の充分な損失低減の効果を得ることができる。
【００２７】
又、巻鉄心１２の鋼板１４は、１巻回ごとでなく、複数巻回ごとに切断して、それを単位鉄心とするようにしても良い。
更に、全体も、変圧器以外、例えばリアクトル等にも適用することができる。
そのほか、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例を示す変圧器全体の正面図
【図２】図１のＸ部分（主要部分）の拡大正面図
【図３】主要部分の磁路を示す拡大縦断面図
【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図５】従来例を示す図１相当図
【図６】図５のＹ部分（主要部分）の拡大正面図（図２相当図）
【図７】図３相当図
【図８】変圧器鉄心の磁束密度と損失の関係を示す図
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１２は巻鉄心、１２ａは巻鉄心の突き合わせ部が存在する辺部、１２ｂは巻鉄心の突き合わせ部が存在する辺部と対向する辺部、１２ｃ，１２ｄは斜辺部、１３はコイル、１４は電磁鋼板、１５は単位鉄心、１６は突き合わせ部、Ｃ11、Ｃ12は斜辺部の長さ、θは斜辺部の傾斜角度を示す。
【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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