(57)【要約】【課題】  オーバーラップ接合によりアモルファス巻鉄心が形成されたアモルファス変圧器において、変圧器中身組立時の鉄心変形による応力歪みを抑え、磁気特性の劣化を抑える。【解決手段】  アモルファス合金薄帯を積層したアモルファス巻鉄心を有するアモルファス変圧器であって、オーバーラップ接合により端部が交互に重ね合わされたラップ部を有するアモルファス巻鉄心と、前記ラップ部の内側に配置されたラップ部内側当板と、前記ラップ部の外側に配置されたラップ部外側当板と、を備え、前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板の少なくとも一方が、前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部の膨らみに沿った形状を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス合金薄帯を積層したアモルファス巻鉄心を有するアモルファス変圧器であって、
オーバーラップ接合により端部が交互に重ね合わされたラップ部を有するアモルファス巻鉄心と、
前記ラップ部の内側に配置されたラップ部内側当板と、
前記ラップ部の外側に配置されたラップ部外側当板と、を備え、
前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板の少なくとも一方が、前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部の膨らみに沿った形状を備えることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載のアモルファス変圧器において、
前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部は、内側に膨らみを有しており、
前記ラップ部外側当板が、平らな板であり、
前記ラップ部内側当板が、前記ラップ部の膨らみに沿った湾曲した形状であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載のアモルファス変圧器において、
前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部は、外側に膨らみを有しており、
前記ラップ部内側当板が、平らな板であり、
前記ラップ部外側当板が、前記ラップ部の膨らみに沿った湾曲した形状であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項４】
請求項１に記載のアモルファス変圧器において、
前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部は、内側および外側に膨らみを有しており、
前記ラップ部内側当板が、前記ラップ部の内側の膨らみに沿った湾曲した形状であり、
前記ラップ部外側当板が、前記ラップ部の外側の膨らみに沿った湾曲した形状であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項５】
請求項１に記載のアモルファス変圧器において、
前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板の少なくとも一方が、平板の両側に半丸棒を取り付けた当板であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項６】
請求項１に記載のアモルファス変圧器において、
前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板の少なくとも一方が、平板の両側に数種の幅の異なる平板を積層した当板であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項７】
アモルファス合金薄帯を積層した巻鉄心を有するアモルファス変圧器であって、
前記巻鉄心の下部の脚部は、他の脚部よりも厚みを有するラップ部を有しており、
前記ラップ部は、前記巻鉄心の内側に配置される第１の支持部材と、前記巻鉄心の外側に配置される第２の支持部材と、により挟み込まれており、
前記第１の支持部材または前記第２の支持部材の中央部は、両端部よりも前記巻鉄心から離れる方向に向かって凸となる形状を有することを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項８】
請求項７に記載のアモルファス変圧器において、
前記ラップ部は、前記鉄心の下部内側に凸となるよう配置され、
前記第１の支持部材は、前記鉄心外側に接触する面が平坦であって、
前記第２の支持部材は、両端部よりも前記鉄心内側に向かって凸となる形状であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項９】
請求項７に記載のアモルファス変圧器において、
前記ラップ部は、前記鉄心の下部外側に凸となるよう配置され、
前記第１の支持部材は、両端部よりも前記鉄心外側に向かって凸となる形状であり、
前記第２の支持部材は、前記鉄心内側に接触する面が平坦であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項１０】
請求項７に記載のアモルファス変圧器において、
前記ラップ部は、前記鉄心の下部内側および外側に凸となるよう配置され、
前記第１の支持部材は、両端部よりも前記鉄心外側に向かって凸となる形状であり、
前記第２の支持部材は、両端部よりも前記鉄心内側に向かって凸となる形状であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項１１】
請求項７に記載のアモルファス変圧器において、
前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とは、前記鉄心に倣う形状であることを特徴とするアモルファス変圧器。
【請求項１２】
オーバーラップ接合によりアモルファス巻鉄心が形成されたアモルファス変圧器の製造方法であって、
前記アモルファス巻鉄心のラップ部の内側にラップ部内側成形型を配置し、アモルファス巻鉄心の端部を順次交互に重ね合わせ、ラップ部の外側にラップ部外側成形型を取り付けるステップと、
前記アモルファス巻鉄心を焼鈍するステップと、
前記アモルファス巻鉄心のラップ部を開放し、コイルを挿入するステップと、
前記アモルファス巻鉄心のラップ部の内側にラップ部内側当板を配置し、アモルファス巻鉄心の端部を順次交互に重ね合わせ、ラップ部の外側にラップ部外側当板を取り付けるステップと、を備え、
前記ラップ部内側成形型および前記ラップ部外側成形型の少なくとも一方が、前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部の膨らみに沿った形状を備え、かつ、
前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板の少なくとも一方が、前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部の膨らみに沿った形状を備えることを特徴とするアモルファス変圧器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載のアモルファス変圧器の製造方法において、
前記ラップ部内側成形型および前記ラップ部外側成形型は、それぞれ前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板と同一の形状であることを特徴とするアモルファス変圧器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーバーラップ接合によりアモルファス巻鉄心が形成されたアモルファス変圧器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファス合金薄帯を用いたアモルファス巻鉄心の接合方式の一つとして、オーバーラップ接合が使用されている。オーバーラップ接合では、複数枚のアモルファス合金薄帯を１ブロックとして、１ブロック毎に交互に重ね合わせラップして、巻鉄心を形成する。
オーバーラップ接合では重ね合わせ部を磁束が渡るため、ステップラップ接合と比較して、接合部における磁束の渡りが良く、鉄心の磁気特性が良好である。ただし、オーバーラップ接合は、ステップラップ接合と比較して、接合部における重ね合わせによるラップ接合部の積厚増大が発生する。そのため、ラップ接合が集中するヨーク中央部が膨らんだ形状となる。
【０００３】
特許文献１には「アモルファス鉄心製造方法」が記載され、「積み台上に、鉄心１台分のブロック材を位置決め駒を用いて位置決めし、巻線の周りに逆Ｕ字状に成形し、巻型と上部締付板を締結後、１８０°反転させ、側面締付板を用いて締結し、ラップ部を組み合わせてから下部締付板を締結しつつ、適正占積率になるように調整する」（要約参照）と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３６８１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、巻鉄心のラップ接合部を含むヨーク部の面に板状部分を有する補強部材（下部締付板）を設け、該ヨーク部をアモルファス材積層方向の厚さ全体にわたり補強することが示されているが、オーバーラップ接合の影響で中央部が膨らんだヨーク部を平板の補強部材で固定することは鉄心の歪みを生むことになる。
【０００６】
本発明は、オーバーラップ接合によりアモルファス巻鉄心が形成されたアモルファス変圧器において、変圧器中身組立時の鉄心変形による応力歪みを抑え、磁気特性の劣化を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、オーバーラップ接合の影響でラップ接合が集中する中央部が膨らんだ形状となるヨーク部について、変圧器中身組立時に形状に沿ったラップ部当板を取り付けることで、鉄心の変形を抑えるものである。
【０００８】
本発明の「アモルファス変圧器」の一例を挙げるならば、アモルファス合金薄帯を積層したアモルファス巻鉄心を有するアモルファス変圧器であって、
オーバーラップ接合により端部が交互に重ね合わされたラップ部を有するアモルファス巻鉄心と、
前記ラップ部の内側に配置されたラップ部内側当板と、
前記ラップ部の外側に配置されたラップ部外側当板と、を備え、
前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板の少なくとも一方が、前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部の膨らみに沿った形状を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の「アモルファス変圧器」の他の一例を挙げるならば、アモルファス合金薄帯を積層した巻鉄心を有するアモルファス変圧器であって、
前記巻鉄心の下部の脚部は、他の脚部よりも厚みを有するラップ部を有しており、
前記ラップ部は、前記巻鉄心の内側に配置される第１の支持部材と、前記巻鉄心の外側に配置される第２の支持部材と、により挟み込まれており、
前記第１の支持部材または前記第２の支持部材の中央部は、両端部よりも前記巻鉄心から離れる方向に向かって凸となる形状を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の「アモルファス変圧器の製造方法」の一例を挙げるならば、オーバーラップ接合によりアモルファス巻鉄心が形成されたアモルファス変圧器の製造方法であって、
前記アモルファス巻鉄心のラップ部の内側にラップ部内側成形型を配置し、アモルファス巻鉄心の端部を順次交互に重ね合わせ、ラップ部の外側にラップ部外側成形型を取り付けるステップと、
前記アモルファス巻鉄心を焼鈍するステップと、
前記アモルファス巻鉄心のラップ部を開放し、コイルを挿入するステップと、
前記アモルファス巻鉄心のラップ部の内側にラップ部内側当板を配置し、アモルファス巻鉄心の端部を順次交互に重ね合わせ、ラップ部の外側にラップ部外側当板を取り付けるステップと、を備え、
前記ラップ部内側成形型および前記ラップ部外側成形型の少なくとも一方が、前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部の膨らみに沿った形状を備え、かつ、
前記ラップ部内側当板および前記ラップ部外側当板の少なくとも一方が、前記アモルファス巻鉄心の前記ラップ部の膨らみに沿った形状を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、オーバーラップ接合によりアモルファス巻鉄心が形成されたアモルファス変圧器において、変圧器中身組立時の鉄心変形による応力歪みを抑え、磁気特性の劣化を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１のアモルファス変圧器の中身組立後の構造を示す図。
【図２Ａ】実施例１のアモルファス変圧器の鉄心成形時の構造を示す図。
【図２Ｂ】実施例１のアモルファス変圧器の鉄心焼鈍時の構造を示す図。
【図２Ｃ】実施例１のアモルファス変圧器の中身組立時の構造を示す図。
【図２Ｄ】実施例１のアモルファス変圧器の中身組立後の構造を示す図。
【図３】実施例１のアモルファス変圧器の変形例を示す図。
【図４】実施例１のアモルファス変圧器の他の変形例を示す図。
【図５】実施例２のアモルファス変圧器の中身組立後の構造を示す図。
【図６】実施例２のアモルファス変圧器の変形例を示す図。
【図７】実施例３のアモルファス変圧器の中身組立後の構造を示す図。
【図８】オーバーラップ接合によるアモルファス変圧器の製造工程の説明図。
【図９】アモルファス変圧器の鉄心成形後の構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を説明するに先立ち、アモルファス変圧器の製造工程を説明する。
図８に、オーバーラップ接合によるアモルファス変圧器の製造工程の一例を示す。アモルファス変圧器は、以下の工程で変圧器中身が製造されている。
（鉄心切断）アモルファス薄帯の鉄心母材から材料を切り出す。（Ｓ２０１）
（鉄心矩形成形）切り出した鉄心材料を指定する矩形（Ｕの字状）に成形する。（Ｓ２０２）
（一次ラップ）矩形成形した鉄心を交互に重ね合わせることにより、鉄心の磁路を形成する。（Ｓ２０３）
（型取り付け）鉄心形状を維持するため、鉄心を金型等で保持する。（Ｓ２０４）
（励磁焼鈍）磁路を形成した鉄心を加熱し、直流磁場を印加して、鉄心の歪み落としを行う。（Ｓ２０５）
（型ばらし）鉄心保持の金型等をばらす。（Ｓ２０６）
（ラップ開放）鉄心ラップ部の接合を開放する。（Ｓ２０７）
（コイル挿入）コイルに鉄心を挿入する。（Ｓ２０８）
（二次ラップ）開いた鉄心を交互に重ね合わせることにより、再び接合する。（Ｓ２０９）
（金具取り付け）締め金具等を取り付ける。（Ｓ２１０）
この工程により製造した一次ラップ後或いは二次ラップ後の巻鉄心を、図９に示す。図に示すように、オーバーラップ接合の影響でラップ接合が集中する中央部１０４が膨らんだ形状となっている。この状態で、中央部が膨らんだヨーク部を平板の補強部材で固定すると、鉄心変形により応力歪みを生むことになる。そこで、本発明は、オーバーラップ接合によりアモルファス巻鉄心が形成されたアモルファス変圧器において、変圧器中身組立時の鉄心変形による応力歪みを抑え、磁気特性の劣化を抑えるものである。また、鉄心焼鈍時にも、鉄心変形による応力歪みを抑え、磁気特性の劣化を抑えるのが好ましい。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１５】
図１に、本発明の実施例１のアモルファス変圧器の中身組立後の構造を示す。アモルファス鉄心１０１は、図の下側において、開いた鉄心を交互に重ね合わせて接合（オーバーラップ接合）されており、中央部の厚さが膨らんでいる。本実施例では、アモルファス鉄心１０１のラップ部１０４の内側に配置するラップ部内側当板（第２の支持部材）１０７として、ラップ部１０４の膨らみに対応した湾曲した板を用いる。そして、アモルファス鉄心１０１のラップ部１０４の外側に配置するラップ部外側当板（第１の支持部材）１０９としては、平らな板を設ける。ラップ部内側当板１０７の湾曲形状は、アモルファス鉄心をオーバーラップ接合した場合の膨らみの形状とすればよい。図において、符号１０６はコイルである。ラップ部内側当板１０７として、鉄心内側に向かって凸となる形状の湾曲した板を用いることにより、オーバーラップ接合の影響によるヨーク部中央部の膨らみを鉄心内周側で吸収し、その形状を維持することができる。
【００１６】
図２Ａ乃至図２Ｄに、本実施例のアモルファス変圧器の製造の概略を示す。図２Ａは、アモルファス変圧器の鉄心成形時の図を示す。側面および上面に鉄心成形型１０２を取り付けて、アモルファス鉄心を逆Ｕ字状に配置する。そして、ラップ部の内側（下面内側）に湾曲したラップ部内側成形型１０３を配置し、図の矢印で示すように、アモルファス鉄心の下側端部を順次交互に重ね合わせる。図２Ｂは、重ね合わせが終わってラップ部外側成形型１０５を取り付けた図を示す。その後、図の矢印で示すように、上下左右から成形型１０２，１０３，１０５によりアモルファス鉄心１０１を締め付け、焼鈍を行う。
このように、オーバーラップ接合によるヨーク部中央部の膨らみを鉄心内周側で吸収し、その形状を維持するラップ部内側成形型１０３を用いたので、鉄心成形・焼鈍時に、鉄心変形による応力歪みを抑え、応力歪みによる磁気特性の劣化を抑えることができる。
【００１７】
図２Ｃに、アモルファス変圧器の中身組立時の図を示す。コイル１０６へ、焼鈍しラップ部を開放したアモルファス鉄心１０１を挿入する。そして、ラップ部１０４の内側（下面内側）に湾曲したラップ部内側当板（第２の支持部材）１０７を配置し、図の矢印で示すように、アモルファス鉄心の下側端部を順次交互に重ね合わせる。図２Ｄに、重ね合わせが終わってラップ部外側当板（第１の支持部材）１０９を取り付けた図を示す。
このように、オーバーラップ接合によるヨーク部中央部の膨らみを鉄心内周側で吸収し、その形状を維持するラップ部内側当板１０７を用いたので、出来上がった変圧器は、鉄心変形による応力歪みを抑え、応力歪みによる磁気特性の劣化を抑えることができる。
【００１８】
また、変圧器中身組立時にも、鉄心成形・焼鈍時に使用したラップ部成形型と同形状のラップ部当板を取り付けることにより、変圧器中身組立後の鉄心形状が鉄心成形・焼鈍時の鉄心形状から変形することを抑えることができ、鉄心変形による応力歪みを最小限に抑え、応力歪みによる磁気特性の劣化を抑えることが可能となる。
【００１９】
焼鈍時に用いるラップ部成形型としては、焼鈍時の高温に耐える鉄、ステンレスなどの材料を用いる必要があるが、変圧器中身組立時に使用するラップ部当板は、これらの材料に限らず、プレスボード、エポキシ積層板などの材料を用いても良い。
【００２０】
図３に、本実施例の変形例を示す。この変形例は、湾曲したラップ部内側当板に代えて、平板の両側に半丸棒１０８を取り付けた当板１０７を用いるものである。半丸棒１０８の高さは、鉄心のラップ部１０４の膨らみの高さとすればよい。
図４に、本実施例の他の変形例を示す。この変形例は、ラップ部内側当板１０７として、平板の両側に数種の幅が異なる平板を積層したものである。積層した平板の高さは、鉄心のラップ部１０４の膨らみの高さとすればよい。
【００２１】
図３或いは図４の変形例によれば、平板の両側に半丸棒或いは積層した平板を設けたので、容易にラップ部の膨らみの高さに応じた高さとすることができる。
【実施例２】
【００２２】
図５に、本発明の実施例２のアモルファス変圧器の中身組立後の構造を示す。実施例２は、オーバーラップ接合の影響によるヨーク部中央部の膨らみを鉄心外周側で吸収するものである。
【００２３】
本実施例では、アモルファス鉄心１０１のラップ部１０４の内側に配置するラップ部内側当板（第２の支持部材）１０７として、平らな板を用いる。アモルファス鉄心１０１は、開いた鉄心を交互に重ね合わせて接合（オーバーラップ接合）することにより、中央部下側の厚さが膨らんだ形状となる。そして、アモルファス鉄心１０１のラップ部１０４の外側に配置するラップ部外側当板（第１の支持部材）１０９としては、ラップ部１０４の膨らみに対応した湾曲した板を用いる。ラップ部外側当板１０９の湾曲形状は、アモルファス鉄心をオーバーラップ接合した場合の膨らみの形状とすればよい。
【００２４】
ラップ部外側当板１０９として、鉄心外側に向かって凸となる形状の湾曲した板を用いることにより、オーバーラップ接合の影響によるヨーク部中央部の膨らみを鉄心外周側で吸収し、その形状を維持することができる。
【００２５】
図６に、鉄心最外周をけい素鋼板で保護する構造のアモルファス変圧器を示す。この場合は、図に示すように、ラップ部外側当板１０９の外側からけい素鋼板１１０巻き付ければよい。
【００２６】
本実施例によれば、ラップ部内側当板を平らな板とし、ラップ部外側当板をラップ部の膨らみに沿った湾曲した形状としたので、ラップ部外側当板の形状のみを変更すればよく、実施例１の効果に加えて、従来のアモルファス変圧器からの改変が少なくてすみ、製造等が容易であるという効果がある。
【実施例３】
【００２７】
図７に、本発明の実施例３のアモルファス変圧器の中身組立後の構造を示す。実施例３は、オーバーラップ接合の影響によるヨーク部中央部の膨らみを鉄心内周側および鉄心外周側で吸収するものである。
【００２８】
本実施例では、アモルファス鉄心１０１のラップ部１０４の内側に配置するラップ部内側当板（第２の支持部材）１０７として、鉄心内側に向かって凸となる形状の湾曲した板を用いる。アモルファス鉄心１０１は、開いた鉄心を交互に重ね合わせて接合（オーバーラップ接合）することにより、中央部上側および下側の厚さが膨らんだ形状となる。そして、アモルファス鉄心１０１のラップ部１０４の外側に配置するラップ部外側当板（第１の支持部材）１０９としては、ラップ部１０４の下側への膨らみに対応した湾曲した板を用いる。
【００２９】
本実施例によれば、オーバーラップ接合の影響によるヨーク部中央部の膨らみを鉄心内周側および外周側で吸収し、その形状を維持することができる。そして、ヨーク部中央部の膨らみを鉄心内周側および外周側で吸収するので、ヨーク中央部の内側或いは外側への最大の膨らみを小さくすることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０１  アモルファス巻鉄心 
１０２  鉄心成形型 
１０３  ラップ部内側成形型 
１０４  ラップ部 
１０５  ラップ部外側成形型
１０６  コイル 
１０７  ラップ部内側当板
１０８  半丸棒
１０９  ラップ部外側当板
１１０  けい素鋼板 
【図１】
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【図２Ａ】
2018060893.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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