(57)【要約】【課題】長さが短く残った電磁鋼板を有効に利用し、特性や製造に問題を生じない鉄心を提供することを目的とする。【解決手段】長さが短い複数の電磁鋼板を接合して繋いだ接合磁性体板を長手方向に伸長し、この伸長した電磁鋼板を巻回して接合電磁鋼板フープを形成する。この接合してロール状にした電磁鋼板フープの巻鉄心材料から電磁鋼板を引出し、巻回して円形鉄心を形成し、この円形鉄心を矩形に成型するとともに応力を緩和するための焼鈍を行って鉄心を製造する。さらに３つの巻鉄心を接合部が空間部に来るように組み合わせて三相巻鉄心とした。【選択図】  図１
2004158773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁性体板を接合して繋いだ接合磁性体板をロール状にして巻鉄心材料とし、前記ロール状にした巻鉄心材料から引き出した接合磁性体板を巻回した巻鉄心。
【請求項２】
複数の磁性体板を接合して繋いだ接合部を有した接合磁性体板をロール状にして巻鉄心材料とし、前記ロール状にした巻鉄心材料から引き出した接合磁性体板を巻回し、角部をＲ形状にして矩形形状とした第１、第２および第３の３つの巻鉄心を、前記第１および第２の巻鉄心の巻回外周面どうしが接するように並べ、第３の巻鉄心を前記第１および第２の巻鉄心を取り巻いて前記第３の巻鉄心の巻回内周面が前記第１および第２の巻回外周面に接するように配し、前記第１および第２の巻鉄心が接する面の両端に前記第１および第２の巻鉄心の角部および第３の巻鉄心の平面部にはさまれた空間部を有する三相巻鉄心であって、前記第１および第２の巻鉄心は、前記第１および第２の巻鉄心が有する接合部を前記空間部に近い角部に位置し、前記第３の巻鉄心は、前記第３の巻鉄心が有する接合部を前記空間部に近い平面部に位置するようにした三相巻鉄心。
【請求項３】
複数の磁性体板を接合して繋いだ接合磁性体板をロール状にして巻鉄心材料とし、前記ロール状にした巻鉄心材料から引き出した接合磁性体板を巻回した後、焼鈍した巻鉄心。
【請求項４】
磁性体板を所定の長さに切り取って積鉄心材料として積み重ねした積鉄心であって、前記積み重ねした磁性体板の少なくとも１箇所に、接合して繋いだ接合部を有する積鉄心。
【請求項５】
磁性体板は電磁鋼板である請求項１から４のいずれかに記載の鉄心。
【請求項６】
磁性体板を巻回または積み重ねした巻鉄心を用いた変圧器であって、前記巻鉄心を構成する磁性体板の少なくとも１箇所に接合して繋いだ接合部を有する変圧器。
【請求項７】
磁性体板を巻回または積み重ねした巻鉄心を用いたリアクトルであって、前記巻鉄心を構成する磁性体板の少なくとも１箇所に接合して繋いだ接合部を有するリアクトル。
【請求項８】
複数の磁性体板を接合して繋いだ接合磁性体板をロール状にして巻鉄心材料とする工程を有し、前記工程で作成された巻鉄心材料から引き出した接合磁性体板を巻回して製造する巻鉄心製造方法。
【請求項９】
巻回後に焼鈍する工程を有する請求項８記載の巻鉄心製造方法。
【請求項１０】
複数の磁性体板を接合して繋いで所定の長さにして積鉄心材料とする工程を有し、前記工程で作成された積鉄心材料を積み重ねて製造する積鉄心製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器やリアクトルなどの電磁機器などに用いる鉄心に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、変圧器やリアクトルなどの電磁機器で使用する鉄心は、原材料の鉄から電磁鋼板を製造して長大なロール状の原フープとし、製品製造のために適した寸法または重量になるように原フープを長手方向に分けて複数のフープとし、その分けられたフープを用いて鉄心などを製造する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、原フープを寸法または重量で分けると、原フープの終端部分が端材となって残ってしまい、一般的に、この残された端材部分は２つの処理方法によって処理される。１つはスクラップにして再利用する方法であり、もう１つは、いくつかの長さの短い端材となった電磁鋼板を、各々が接合されることなく繋がっていない状態で一つの非接合電磁鋼板フープとし、このフープから鉄心を製造する方法である。
【０００４】
図６は、従来の非接合電磁鋼板フープを作成方法を示す概略図であり、いくつかの長さの短い端材となった電磁鋼板１０１を各々が接合されることなく空間を有しながら非接合電磁鋼板フープ１０２を形成している。このようにして作成された非接合電磁鋼板フープ１０２から鉄心を製造する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３１９８１９号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電磁鋼板の製造には、圧延工程や表面処理工程などを行うため大量のエネルギーを必要とし、このように大量のエネルギーを消費して製造したものを単にスクラップしてしまうことは、近年特に重要視されている省エネ、省資源といった環境調和に反することになる。
【０００７】
また、電磁鋼板を巻回して巻鉄心を製造する場合、特性や製造に問題を生じさせないため、巻回する電磁鋼板の途中でずれが生じないようにし、また空間が生じないようにすることが必要である。しかし、繋がっていない電磁鋼板を巻回すると、図７（ａ）の従来の第１の鉄心の突合せ部の概略を示す上面図および図７（ｂ）の同斜視図に示すように、繋がっていない電磁鋼板１０１の突合せ部に空隙１０３が存在する。そして、この空隙１０３には空気が存在し、この空気は電磁鋼板より透磁率が低いので、鉄心の損失を増加させるなど特性悪化の要因となる。
【０００８】
したがって、電磁鋼板を巻回して巻鉄心を製造する場合、特性や製造に問題を生じさせないため、このような空隙を生じさせないようにする必要があるが、従来のように繋がっていない電磁鋼板を巻回すると、突合せ部に空隙ができ、鉄心の損失を増加させるなど特性悪化の要因となる。
【０００９】
また、このような空隙があると、図８（ａ）の従来の第２の鉄心の突合せ部の概略を示す上面図および図８（ｂ）の同斜視図に示すように、鉄心巻き取り時に突合せ部分で電磁鋼板にずれが生じ、このずれの修正などを行う必要が生じるなど鉄心の製造が困難となる。また、ずれが生じることにより鉄心の特性悪化にもつながる。
【００１０】
本発明は、長さが短く残った電磁鋼板を有効に利用し、しかもその際特性や製造に問題を生じない鉄心を容易で安価な方法で提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉄心は、帯状の磁性体板を巻鉄心材料として巻回した巻鉄心であって、巻回した磁性体板の少なくとも１箇所に、接合して繋いだ接合部を有するものである。また、本発明の鉄心は、接合磁性体板の接合部を、接合部を有する３つの巻鉄心どうしが接触しない面に位置するようにした三相巻鉄心である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１から図５を用いて実施の形態１について説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、本実施の形態における接合前の電磁鋼板の概略を示す斜視図であり、（ｂ）は本実施の形態における接合後の電磁鋼板の概略を示す斜視図である。図１において、１は帯状の磁性体板である電磁鋼板、２は２つの電磁鋼板１を突合わせてレーザ溶接で接合した接合部を示す。本実施の形態の巻鉄心を作成するための第１の工程として、図１に示す様に電磁鋼板１を接合する。この電磁鋼板１は、主に端材となった長さの短いものであり、この電磁鋼板１をレーザー溶接により複数接合して繋ぎ合わせ、長手方向に伸長する。
【００１４】
図２は、本実施の形態における接合電磁鋼板フープの概略を示す斜視図であり、３は上述した第１の工程で作成した電磁鋼板１を巻回してフープ状に形成した接合電磁鋼板フープである。本実施の形態の巻鉄心を作成するための第２の工程として、接合電磁鋼板フープ３を鉄心巻取り装置（図示せず）に取り付け、繋ぎ合わせて伸長した電磁鋼板１を巻回して接合電磁鋼板フープ３を形成する。
【００１５】
図３は、本実施の形態における電磁鋼板の巻き取りの概略を示す斜視図であり、４は、本実施の形態の一実施例として示す接合電磁鋼板フープ３の電磁鋼板１を巻回して形成した円形鉄心である。また、図４は、本実施の形態における巻鉄心の例を示す概略図であり（ａ）は円形巻鉄心、（ｂ）は矩形巻鉄心を示す。本実施の形態の巻鉄心を作成するための第３の工程として、接合電磁鋼板フープ３から電磁鋼板１を引き出して図３に示す様に、円形鉄心４を作成する。また矩形巻鉄心を作成する方法として、円形鉄心４の内側空間部に、治具を強制的に圧入し、鉄心の形状が矩形になるように成型する。
【００１６】
以上が、本実施の形態における巻鉄心を作成するための方法である。
【００１７】
続いて、これらの巻鉄心を組み合わせて、図５に示す三相巻鉄心を作成する方法について説明する。図５は、本実施の形態における三相巻鉄心概略図を示し、６は三相巻鉄心を形成する矩形の第１の内鉄心、７は第１の巻鉄心６と巻回面が隣接するように同方向に配して三相巻鉄心を形成する矩形の第２の内鉄心、８は第１の内鉄心６と第２の内鉄心７の両方を囲んで形成する矩形の外鉄心、９は第１の内鉄心６と第２の内鉄心７と外鉄心８からなる三相巻鉄心である。
【００１８】
以上のように構成された三相巻鉄心を製造するための第１および第２の工程は、上述した巻鉄心の作成方法と同一であるので重複する説明は省略する。そして、第３の工程として、接合電磁鋼板フープ３から電磁鋼板１を引き出して図３に示す様に円形鉄心４を３つ作成する。この時、３つの円形鉄心４は大を１つ、小を２つ作成する。さらに、３つの円形鉄心４の内側空間部に、それぞれ治具を強制的に圧入し、鉄心の形状が矩形になるように成型して図４（ｂ）に示すような矩形鉄心を作成する。鉄心の形状を矩形にする理由は、変圧器などの製造で鉄心とコイルを組み合わせる工程において、組み合わせ工程の容易化や変圧器外形を小さくするなどのためである。
【００１９】
さらに第４の工程として、矩形に成型した小２つの鉄心を第１の内鉄心６と第２の内鉄心７、大１つの鉄心を外鉄心８とし、３つの鉄心を焼鈍炉内に放置し焼鈍を行う。焼鈍を行う理由は、鉄心の形状が矩形になるように円形鉄心４の内側空間部に治具を強制的に圧入すると電磁鋼板１に応力が加わり、電磁鋼板１の特性が悪化してしまう。そこで、この応力を緩和するため、温度が８００℃程度の焼鈍炉（図示せず）内に矩形に成型された矩形鉄心５を放置して焼鈍を行う。この焼鈍により電磁鋼板１に加えられた応力が緩和され、電磁鋼板１の特性が回復する。このように、巻鉄心の製造には焼鈍の工程が必要である。
【００２０】
ここで、電磁鋼板１を溶接して接合すると電磁鋼板１に歪が生じて損失などの特性が悪化する。しかし、上記のように巻鉄心の製造の過程では必ず焼鈍を行うので、この焼鈍により電磁鋼板１の溶接による応力は緩和される。従って、接合のために電磁鋼板１を溶接したことによる特性悪化を心配する必要はない。
【００２１】
上記工程で巻鉄心を製造することにより、長さが短く残った電磁鋼板を有効に利用し、特性や製造に問題を生じない巻鉄心を実現することができる。
【００２２】
また、本願発明のように、端材の電磁鋼板を接合して鉄心の製造に利用することにより、電磁鋼板の端材をスクラップにする場合と比べて、省エネや省資源といった環境調和を実現することができる。
【００２３】
なお鉄心は、繋ぎ目のない電磁鋼板を使用する通常の方法で作成することにより、端材を接合したり焼鈍したりする工程は不要となるが、従来として利用価値が低い廃材として廉価で購入できる端材を利用できるので本実施の形態により、充分通常の方法とコスト面でも差異なく作成できる。さらに、端材の形状、特性が異なっても繋ぎ合わせることで本実施の形態ではあらゆる種類の材料を自由に組み合わせて使える有効な手段を提供するものである。
【００２４】
さらに、本実施の形態では、巻回する巻鉄心でのみ説明したが、所定の長さの電磁鋼板を積み重ねて作成する積鉄心にも応用でき、所定の長さに足らない端材を繋ぎ合わせ、所定の長さにして積み重ねることで、通常の方法で作成する積鉄心と同等のものが作成できる。
【００２５】
さらに、リアクトル、変圧器への利用として、コイルの巻中心にこれらの巻鉄心または積鉄心を配置することで、電磁鋼板の端材をスクラップにすることなく、省エネや省資源といった環境調和に貢献するリアクトル、変圧器を生産できる。
【００２６】
（実施の形態２）
実施の形態２についても実施の形態１と同様、図１から図５を用いて説明する。図５において、１０は第１の内鉄心６の外周面のＲ形状をした角部６ａと、第２の内鉄心７の外周面のＲ形状をした角部７ａと外鉄心８の内周面の平面部８ａで囲まれた空間部である。なお、図５の三相巻鉄心においては、３つの鉄心とも矩形であり、図のように２つの内鉄心６、７とそれらを囲むように外鉄心８を配していることから、３つの鉄心によって生じる空間は２箇所の空間１０だけである。
【００２７】
そして本実施の形態で実施の形態１と異なるのは、２つの内鉄心６、７および外鉄心８に存する電磁鋼板の接合部（図１で示す接合部２）を、それぞれ空間部１０に近い角部６ａ、７ａおよび平面部８ａに配した点である。
【００２８】
以上のように構成された三相巻鉄心について説明する。
【００２９】
図３において、接合電磁鋼板フープ３の電磁鋼板１を巻回して円形鉄心４を形成する過程において、接合電磁鋼板フープ３から引き出され、円形鉄心４に送給されて円形鉄心４として巻回されるまでの間の位置で電磁鋼板１の接合部２を検出し、電磁鋼板１の巻回と切断を行う鉄心巻き取り装置（図示せず）で電磁鋼板１の長さ調節を行うなどして、電磁鋼板の接合部が図５の空間部１０に近い所定の範囲にくるように円形鉄心４を形成する。その後、３つの巻鉄心を組合せた時に、接合部が空間部１０に近い位置になるように、第１の内鉄心６と第２の内鉄心７と外鉄心８の元となる３つの円形鉄心を矩形に成型して三相巻鉄心９とする。
【００３０】
以上のような構成により、電磁鋼板を溶接して接合すると接合部が膨らんで厚さが増し鉄心形状に少なからず影響を与え、この鉄心の形状変化によりコイルと組み合わせる場合などの作業性が悪くなるが、接合部を空間部１０に面した位置に配することによりその膨らみを空間部１０で吸収することができ、組み合わせ作業を問題なく行うことができる。
【００３１】
また、接合部が多数存在する場合は、接合部どうしが重ならないようにすることが好ましい。
【００３２】
なお、本実施の形態では巻鉄心について説明したが、実施の形態１と同様、接合電磁鋼板フープを所定の長さに切って積鉄心材料とし、積鉄心材料を焼鈍した後に積層して積鉄心を製造することにより、長さが短く残った電磁鋼板を有効に利用し、特性や製造に問題を生じない積鉄心を実現することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態の鉄心を用いて電磁機器の一例である変圧器を製造することにより、長さが短く残った電磁鋼板を有効に利用し、特性や製造に問題を生じない変圧器を実現することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態の鉄心を用いて電磁機器の一例であるリアクトルを製造することにより、長さが短く残った電磁鋼板を有効に利用し、特性や製造に問題を生じないリアクトルを実現することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態により、損失など特性が異なる電磁鋼板であっても、幅および厚さが同様であれば接合して接合電磁鋼板フープとし鉄心を形成することができる。一般的に、同一特性の電磁鋼板ばかりが残る可能性は少なく、同一特性の電磁鋼板を接合しただけでは長さが短く鉄心を製造するためには量的に足りない場合も生じるが、特性が異なる電磁鋼板を接合することにより、鉄心製造に必要な長さの接合電磁鋼板フープを形成することができ、鉄心を製造することが可能となる。
【００３６】
異なる特性の電磁鋼板を接合しても、最も低い電磁鋼板の特性よりも悪くなることはなく、接合した電磁鋼板の特性は、異なる特性の電磁鋼板の重量の割合などにより決まる。
【００３７】
また、端材として幅が異なる電磁鋼板が残った場合でも、幅が異なる電磁鋼板を接合し、その後で所定の幅にスリットして巻回しフープとすることにより鉄心の製造が可能となるので、幅が異なる電磁鋼板を有効に利用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、長さが短い複数の電磁鋼板を接合して鉄心を製造することにより、長さが短く残った電磁鋼板を有効に利用し、特性や製造に問題を生じない鉄心を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態における接合前の電磁鋼板の概略を示す斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態における接合後の電磁鋼板の概略を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態における接合電磁鋼板フープの概略を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態における電磁鋼板巻き取りの概略を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態における巻鉄心の実施例を示す図
（ａ）円形巻鉄心概略図
（ｂ）矩形巻鉄心概略図
【図５】本発明の実施の形態における三相巻鉄心概略図
【図６】従来の非接合電磁鋼板フープを作成方法を示す概略図
【図７】（ａ）従来の第１の鉄心の突合せ部の概略を示す上面図
（ｂ）従来の第１の鉄心の突合せ部の概略を示す斜視図
【図８】（ａ）従来の第２の鉄心の突合せ部の概略を示す上面図
（ｂ）従来の第２の鉄心の突合せ部の概略を示す斜視図
【符号の説明】
１  電磁鋼板
２  接合部
３  接合電磁鋼板フープ
４  円形鉄心
５  矩形鉄心
６  第１の内鉄心
７  第２の内鉄心
６ａ、７ａ  角部
８  外鉄心
８ａ  平面部
９  三相巻鉄心
１０  空間部
【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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