(57)【要約】【課題】  アモルファス鉄心変圧器は素材から変圧器へ加工する際に、鉄心特性が著しく悪化する。この現象を抑制し、変圧器完成品の鉄心特性を改善する。【解決手段】  本発明は、絶縁性の薄膜は少なくともアモルファス薄帯の片面に形成されており、そして少なくとも鉄心材アモルファス薄帯の複数枚に1枚形成される。また、アモルファス鉄心変圧器の鉄心素材であるアモルファス薄帯の表面に、シラン等を蒸着処理し絶縁性の薄膜を形成し、絶縁性の薄膜は厚さ１μｍ程度で形成する。このような構成により、素材から変圧器へ加工する際に起こる、渦電流損の増加を抑制し、変圧器の無負荷損を低減する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス薄帯を複数層に環状に成形した鉄心と励磁用のコイルを備えて成る変圧器であって、該鉄心を形成するアモルファス薄帯の表面に絶縁性の薄膜が形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１記載の変圧器であって、前記絶縁性の薄膜は少なくともアモルファス薄帯の片面に形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の変圧器であって、前記絶縁性の薄膜は、少なくとも鉄心材アモルファス薄帯の複数枚に1枚形成されることを特徴とする変圧器。
【請求項４】
前記絶縁性の薄膜は、アモルファス薄帯素材を変圧器用鉄心に加工する製造工程中に形成され、製造することを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の変圧器であって、絶縁性の薄膜は鉄心材の表面に約１μｍ程度の厚みで形成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項１乃至５記載のいずれかの絶縁性の薄膜は、シラン系材料の蒸着処理で形成することを特徴とする変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアモルファス鉄心変圧器の構成に係り、特にアモルファス鉄心の構造、製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連した従来技術としては、高周波用変圧器の鉄心構造として、アモルファス薄帯の相間に、絶縁シートを挟み、渦電流損の減少を抑制する方法が知られているが、これは、商用周波数の変圧器では、渦電流の改善効果よりも、絶縁シートを挟むことで鉄心の占積率が低下する影響が大きく実用化されていない。また、絶縁性の薄膜の形成においては、最も一般的な変圧器用の磁性材料である、電磁鋼板では、酸化マグネシウム等の絶縁コーティングがなされているが、厚さが厚く、アモルファス薄帯のような材料には適用できない。また、アモルファス薄帯のような薄い材料では、例えばナノ結晶合金について、特許文献１（特開平８−４５７２３号公報）に、液体を塗布し乾燥させる方法が提案されているが、均一で厚みの薄い絶縁性の薄膜の形成は困難であった。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４５７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アモルファス鉄心変圧器の鉄心材であるアモルファス薄帯は、素材表面の絶縁性の薄膜が金属表面に形成される酸化性の薄膜のみで、十分な絶縁性能を有していない。一方、アモルファス鉄心変圧器の製造工程において、鉄心を形成するため素材を積層するが、アモルファス薄帯は表面性の薄膜の絶縁性能が低く、積層することで等価的に厚みが増した状態となり、素材板厚の２乗に比例する渦電流損が悪化していた。本発明は、アモルファス薄帯を鉄心材料に用いた変圧器について素材の低損失特性を悪化させることなく、また、鉄心の占積率の低下を招くことなく変圧器を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため、アモルファス薄帯の表面にシラン等を蒸着処理し絶縁性の薄膜を形成する。また、絶縁性の薄膜は厚さ１μｍ程度で形成することができ、鉄心の占積率を低下させること無く、実現が可能である。
【発明の効果】
【０００６】
鉄心製造工程で素材を積層したことで発生する渦電流損の悪化を低減でき、変圧器の損失特性を改善することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の最良の実施形態につき、図面を用いて説明する。
【０００８】
図２は本発明の第１の実施例としての変圧器の構成図、図３は図２の変圧器に用いる巻鉄心の説明図、図４は鉄心のラップ部分の模式図、図５は従来のアモルファス鉄心における１ブロック内の構成図、図１、６、７は本発明におけるアモルファス薄帯の絶縁性の薄膜形成例、図８は本発明における巻鉄心の製造と絶縁性の薄膜形成方法に関する説明図、図９は単相アモルファス鉄心変圧器の各製造工程における特性変化の説明図である。
【０００９】
図２において、３は柱上変圧器、４は磁気回路を形成するための巻鉄心、５は電気回路を形成するための励磁用コイル、６は変圧器を機械的に保護する容器である。巻鉄心４は、図３乃至５に示すようにアモルファス薄帯1を複数層に積層、これをブロック８と称するが、このブロック８を巻き回す方向へずらしながら積層することで巻鉄心４が構成されている。該複数層に積層されるアモルファス薄帯は同一ブロックにおいて、その両端部が互いに突き合わされる、または重なり合わされて形成されるラップ部７と呼ばれる部分が存在する。これはコイル５に巻鉄心４を挿入するときにラップ部７を開放することで組み合わせるためである。
【００１０】
ここでは、柱上変圧器を示しているが、油入変圧器やモールド変圧器で使用するアモルファス鉄心への適応も可能である。
【００１１】
本発明においては、積層されるアモルファス薄帯に絶縁性の薄膜を形成することを特徴としており、絶縁性の薄膜の形成は図１，６または７に示す通り、各種の形成パターンが考えられる。図１はアモルファス薄帯１の１枚ずつの両面に絶縁性の薄膜２を形成した場合で、鉄損特性の改善は大きいが占積率は若干低下する。また、図６はアモルファス薄帯１の1枚ずつの片面に絶縁性の薄膜２を形成した場合であり、図７はブロック８の最外周の片面に絶縁性の薄膜２を形成した場合であり、特性改善効果は小さいが、占積率の低下は最小限となる。なお、ブロックの最内周や内部の片面に絶縁性の薄膜２を形成することでも同様の効果が得られる。
【００１２】
アモルファス薄帯は、一般に厚さが２５μm程度で、本発明の絶縁性の薄膜は厚さ１μｍ程度で形成する。この絶縁材の薄膜の厚さは、アモルファス薄帯を積層するため、できるだけ薄い方が望ましい。
【００１３】
図８に鉄心の製造装置を示す。巻鉄心４は、アモルファス薄帯素材フープ９の１０個のフープから引きだされ、切断装置１０で規定寸法に切断され、搬送装置１１で積上げした後、巻きまわして成形することで製造される。本発明では、アモルファス薄帯素材フープ９から、切断装置１０に素材が引き出される工程において、蒸着装置１２によりシランをアモルファス薄帯の表面に蒸着する。なお、別途素材フープ９から蒸着装置１２を介して、再び素材フープへと巻取り、その後は現行の巻鉄心製造装置に流すことも考えられるが、製造工程を考えると本図のような装置とするのが好ましい。
【００１４】
図９に蒸着装置１２の実施例の一つを示す。アモルファス薄帯１が隔壁１４とＮ２または乾燥空気等の遮蔽層１５で仕切られた反応室１３に入る。反応室１３に入ったアモルファス薄帯１はガイド１８に従い、再び、隔壁１４と遮蔽層１５を通り、外へ出て行く。このとき、反応室１３の下部はシラン１６で満たされており、ヒーター１７によって気化される。この気化したシラン１６がアモルファス薄帯１の表面に蒸着することで、薄膜が形成される。本実施例の場合、アモルファス薄帯フープ９は１０個を一度に通すため、１０枚の片端において表面に薄膜が形成される。従って、ガイド１８を任意の枚数ごとに区切ることで任意の位置に薄膜を形成することが可能である。
【００１５】
なお、蒸着するシランは、表１に示す。各種成分系の材料が適用可能である。
表１.各種シラン材料
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【００１６】
次に、本発明による鉄損低減効果について説明する。
【００１７】
図１０に示すとおり、現状、アモルファス鉄心変圧器の製造工程での悪化率、すなわち、ビルディングファクタはアモルファス薄帯から巻鉄心の状態にすることで約２００％となっており、これが特性悪化の要因になっている。これはアモルファス薄帯を積層したことにより、見掛けの厚さが大きくなり、渦電流損が増加することが主な要因と考えられる。
【００１８】
従って本発明のアモルファス薄帯表面に絶縁性の薄膜を形成することで、渦電流損の増加を抑制し、変圧器の無負荷損を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
社会的に地球環境保全の動きが活発化するなかで、配電機材については低損失な機器を提供することが求められており、本発明の利用可能性は非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明における巻鉄心の１ブロックの実施例１を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例としての変圧器の構成図である。
【図３】巻鉄心４の説明図である。
【図４】巻鉄心４におけるラップ部７の説明図である。
【図５】現行の巻鉄心における１ブロックの構成図である。
【図６】本発明における巻鉄心の１ブロックの実施例２を示す構成図である。
【図７】本発明における巻鉄心の１ブロックの実施例３を示す構成図である。
【図８】本発明における製造装置の全体構成図である。
【図９】本発明における蒸着装置１２の説明図である。
【図１０】単相アモルファス鉄心変圧器の製造工程毎の一般的な特性変化を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：アモルファス薄帯
２：絶縁性の薄膜
３：変圧器
４：鉄心
５：コイル
６：変圧器タンク
７：ラップ部
８：アモルファス薄帯を複数枚重ねたブロック
９：素材フープ
１０：切断装置
１１：搬送装置
１２：蒸着装置
１３：反応室
１４：隔壁
１５：Ｎ２，または乾燥空気層
１６：シラン
１７：ヒーター
１８：ガイド
【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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【図１０】
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