静态感应设备用铁芯以及静态感应设备

摘要

本发明的实施方式涉及的静态感应设备用铁芯(1、11、31)由多片电磁钢板(5、16、33)层叠而构成，所述各电磁钢板在将该电磁钢板的端部彼此对接的接合部(6、17、18、32)错开配置的同时进行层叠，并且在所述各电磁钢板的端部表面的与其他电磁钢板的接合部重叠的部分，设置有利用形变而磁畴细化了的磁畴细化处理部(7、19、34)。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是基于2018年12月13日提出的日本专利申请号2018-233410号的申请，在此引用其记载内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及静态感应设备用铁芯以及静态感应设备。

背景技术

在例如变压器这样的静态感应设备的铁芯中，已知有层叠了多片硅钢板等电磁钢板而构成的所谓叠铁芯。例如在三相变压器用的叠铁芯中，三根腿部与上下的轭铁部接合。此时，特别是在中央的腿部与轭铁部之间的接合部分，由于产生方向与电磁钢板的压延方向不同的旋转磁通量，所以损失即铁损增大。因此，在专利文献1中提出了如下方案，通过在与该压延方向相关的横纵方向上对构成叠铁芯的电磁钢板的表面进行网格状激光照射来实施磁畴细化处理，从而进行磁畴细化控制，实现损失的降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-106631号公报。

发明内容

可是，在变压器的铁芯中存在被称为单匝切割型卷铁芯的铁芯，其构成为在每一卷至少设置一处对接接合部，并且重叠卷绕多片带状电磁钢板。在该卷铁芯中，例如将对接接合部设置在下部的轭铁部，在该接合部将电磁钢板阶梯状地错开并进行重叠卷绕。此时，例如在接合部配置非磁性的片构件，并设置固定宽度的气隙。

然而，在具有这样阶梯状错开设置的接合部和气隙的铁芯中，流过铁芯的磁通量在气隙部分以穿过层叠方向上相邻的电磁钢板的方式流动。因此，存在接合部处磁阻变大而产生损失的问题。在此情况下，作为铁芯，除了上述的卷铁芯之外还存在叠铁芯，其构成为层叠多片电磁钢板且分别形成轭铁部以及腿部，在接合部将它们框架状地对接。即使在该叠铁芯中，也有将轭铁部与腿部的对接接合部分作为在层叠方向上阶梯状错开的阶梯重叠接合部的叠铁芯，同样有在接合部产生损失的问题。

因此，提供一种由多片电磁钢板层叠构成，将电磁钢板的端部彼此对接的接合部错开配置并层叠的静态感应设备用铁芯及静态感应设备，其能够减少接合部部分的磁阻导致的损失。

实施方式涉及的静态感应设备用铁芯由多片电磁钢板层叠而构成，所述各电磁钢板在将该电磁钢板的端部彼此对接的接合部错开配置的同时进行层叠，并且在所述各电磁钢板的端部表面与其他电磁钢板的接合部重叠的部分，设置有利用形变而磁畴细化了的磁畴细化处理部。

附图说明

图1是概要地示出第一实施方式涉及的卷铁芯的整体结构的主视图。

图2是第一实施方式涉及的接合部部分的放大主视图。

图3是第一实施方式涉及的电磁钢板的端部的放大仰视图。

图4是示出第一实施方式涉及的损失的试验结果的图。

图5是概要地示出第二实施方式涉及的叠铁芯的整体结构的主视图。

图6是第二实施方式涉及的沿着图5的A－A线的接合部部分的放大横剖视图。

图7是第二实施方式涉及的电磁钢板的端部的放大主视图。

图8是第三实施方式涉及的接合部部分的放大主视图。

具体实施方式

(1)第一实施方式

以下，参照图1至图4说明第一实施方式，该第一实施方式适用于构成作为静态感应设备的单相变压器的卷铁芯。图1示出本实施方式涉及的作为静态感应设备用铁芯的变压器用的卷铁芯1的整体结构。该卷铁芯1构成为转角处呈圆形的矩形环状，并且具有在图中上下方向上延伸的两根腿部2、2，以及将这些腿部2、2的上端部、下端部彼此左右连接的轭铁部3、3。在各腿部2、2分别安装有线圈4(以虚线示出)。另外，在以下说明中提及方向时，以图1的状态为主视图进行说明。

如图2所示，该卷铁芯1设为所谓的单匝切割型的铁芯。即，卷铁芯1构成为将带状的电磁钢板例如硅钢板形成的带状板材5切割成每一卷所需的尺寸，在设置端部彼此对接的接合部6的同时在内外周方向上将这些一片一片的带状板材5重叠卷绕多片。各带状板材5使用方向性电磁钢板，长边方向即卷绕方向与压延方向一致。

在本实施方式中，所述接合部6构成为位于下部的轭铁部3的中央部分，并且如图2所示，构成为使接合部6在带状板材5的重叠卷绕方向即径方向上以固定间距p阶梯状地错开重叠，并且进行层叠。在此情况下，在卷铁芯1下部的轭铁部3中，从内周侧朝向外周侧依次向图中右侧错开配置接合部6。此外，轭铁部3在重叠卷绕方向上分为多个块，图中为两块，反复阶梯状地配置接合部6。虽未图示，但是在所述各接合部6中配置有片状磁绝缘物，并且设置有规定尺寸的气隙。

在本实施方式中，如图2和图3所示，在所述各带状板材5的端部表面与其他带状板材5的接合部6重叠的部分设置有利用形变进行磁畴细化的磁畴细化处理部7。为了方便起见，在图2中以细的锯齿线示出磁畴细化处理部7。磁畴细化处理部7设置在作为带状板材5的端部的一个表面的图中的下表面侧的接合部6的一侧，在此情况下为右侧。此外，在固定范围设置磁畴细化处理部7，例如是跨越带状板材5的整体宽度方向，并且长度尺寸是接合部6的错开的间距p的两倍左右的范围。该范围被认为是在带状板材5的端部表面中磁通量Φ穿过互相重叠的其他带状板材5的范围。在图2中，以细线仅示出上方的四片带状板材5的磁通量Φ。

更具体地，如图3所示，磁畴细化处理部7构成为对带状板材5的端部下表面在相互交叉的两个方向上格子状地实施连续的线状延伸的激光照射处理。由此，在带状板材5的端部下表面形成激光照射导致的线状痕迹L1、L2。其中的线状痕迹L1在带状板材5的压延方向上延伸，并且以规定间隔s平行地形成多条。与此相对地，线状痕迹L2在与线状痕迹L1交叉的方向上，在此情况下为与带状板材5的压延方向正交的方向上延伸，并且也以规定间隔s平行地形成多条。

在此情况下，线状痕迹L1、L2形成的间隔s例如被设为2.0mm以下。另外，能够利用已知的通常的激光照射装置进行对电磁钢板即带状板材5的激光照射处理。关于此时的激光照射处理的条件等，例如由日本专利申请公开2015-106631号公报(【0023】段，图8)等公开，省略此处的说明。

接下来，参照图4说明上述结构的卷铁芯1的作用、效果。首先，简单地说明上述卷铁芯1的组装步骤。即，在组装卷铁芯1时，将规定宽度的带状板材5裁切成所需的长度尺寸，在裁切后的带状板材5的端部的表面即成为下表面的一侧，实施激光照射处理而形成磁畴细化处理部7。然后，将设置有磁畴细化处理部7的带状板材5以例如从内周侧开始的顺序使端部位于下部的轭铁部3，并且将带状板材5弯曲卷绕成四角形的环状。在此情况下，从内周侧的带状板材5向外周侧一片片地紧贴并且重叠卷绕。

在进行该重叠卷绕时，使带状板材5的两端部接近而形成接合部6。此时如上所述，定位并且重叠卷绕带状板材5，以将接合部6配置为阶梯状。由此构成的卷铁芯1呈现接合部6在带状板材5的重叠卷绕方向上阶梯状地错开的状态。此时如图2所示，位于接合部6上表面的带状板材5的下表面的磁畴细化处理部7配置为重叠在该接合部6。

在上述结构的卷铁芯1中，如图2所示，由于在下部的轭铁部3设置有带状板材5的端部彼此对接的接合部6，因此如仅在上半部分所示那样，在接合部6部分的磁通量Φ以穿过层叠方向上相邻的带状板材5的方式流动。因此，在该接合部6部分有磁阻变大，损失即铁损增大的风险。然而在本实施方式中，在带状板材5的端部表面设置有位于与接合部6的重叠部分的磁畴细化处理部7。该磁畴细化处理部7是对带状板材5的表面实施磁畴细化处理且利用形变进行磁畴细化的部分，能够减少该部分的磁阻。进而，能够减少卷铁芯1整体的损失。

图4示出调查了在带状板材5设置了磁畴细化处理部7的本实施方式的卷铁芯1与没有设置磁畴细化处理部的卷铁芯的损失的试验结果。在这里以没有处理的卷铁芯的损失为基准，即100％，描绘了在各磁通密度中实施方式的卷铁芯1的损失的下降到何种程度。从该试验结果可知，本实施方式的卷铁芯1与没有设置磁畴细化处理部的卷铁芯相比能够降低损失，此外，得到了磁通密度越大损失越小的结果。

这样，根据本实施方式，在由多片带状板材5层叠构成的，将带状板材5的端部彼此对接的接合部6错开配置并且重叠卷绕带状板材5的卷铁芯中，能够得到可减少接合部6的磁阻导致的损失的优异效果。

特别是在本实施方式中，通过在交叉例如正交的两个方向上以2.0mm以下的间隔对带状板材5平行地实施格子状的激光照射处理，设置连续的线状的线状痕迹L1、L2，从而形成了磁畴细化处理部7。通过激光照射处理能够可靠地形成磁畴细化处理部7。此时，可知通过在两个方向上格子状地形成线状痕迹L1、L2，并且将此时的线状激光处理的间隔设为2.0mm以下，能够增大损失的降低率。更优选0.5mm以下。在此情况下，如果间隔超过2.0mm，则损失降低效果变差。

而且特别在本实施方式中，使磁畴细化处理部7位于作为带状板材5的端部表面的一个面的下表面侧，并且位于接合部6的一侧，设置在磁通量Φ穿过互相重叠的其他带状板材5的范围。此外，将磁畴细化处理部7设置在与带状板材5的压延方向大致正交的宽度方向的整体。由此，能够将磁畴细化处理部7设置在无需进行所需以外的处理就能够得到充分效果的范围，即必要且充分的范围。

(2)第二实施方式

接下来，参照图5～图7说明第二实施方式。该第二实施方式适用于叠铁芯。图5示出本实施方式涉及的变压器用的叠铁芯11的整体结构。该叠铁芯11具有：在图中左右方向上延伸的上部、下部的轭铁部12、12；在上下方向上延伸且将这些轭铁部12、12上下连接的左右的腿部13、13；以及中央腿部14。在各腿部13、13、14分别安装有线圈(未图示)。另外，在以下说明中提及方向时，以图5的状态为主视图进行说明。

构成叠铁芯11的轭铁部12、12以及各腿部13、13、14例如构成为将硅钢板形成的电磁钢板16在图中的前后方向上层叠多片。而且如后所述，通过对接接合这些轭铁部12、12及各腿部13、13、14构成叠铁芯11整体。另外，作为构成轭铁部12、12的电磁钢板16，使用方向性电磁钢板，压延方向设为图中的左右方向。作为构成各腿部13、13、14的电磁钢板16，也使用方向性电磁钢板，压延方向设为图中的上下方向。

在叠铁芯11的对接部分中，轭铁部12、12的左右两端部与左右的腿部13、13的上下端部接合的上下左右的四个角部被设为以倾斜大致45度切入的所谓的框架状的对接方式。此时如图6所示，在轭铁部12、12与腿部13、13对接的接合部17，采用使两者的接合面在电磁钢板16的层叠方向(图中的前后方向)上依次阶梯状地错开的阶梯重叠接合部。

此外，所述中央腿部14构成为使固定宽度的板在上下两端部成为以中心部分为顶点，从中心部分向左右两侧以倾斜45度的角度切割后的V字状的凸出形状。在所述轭铁部12、12的内侧的边部的中央部，形成有与所述中央腿部14相对应的角度90度的V字状的缺口即凹部。虽然未详细图示，但是关于轭铁部12、12的内侧的边部的中央部与中央腿部14的上下端部对接的接合部18，也采用使两者的接合面在电磁钢板16的层叠方向(图中的前后方向)上依次阶梯状地错开的阶梯重叠接合部。

在本实施方式中，如图6和图7所示，在构成所述轭铁部12、12的电磁钢板16的端部表面，设置有利用形变进行磁畴细化的磁畴细化处理部19。在此情况下，磁畴细化处理部19设置在电磁钢板16前表面的构成接合部17、18的部分，即与互相重叠的其他电磁钢板16重叠的部分。图6示出沿着图5的A－A线的剖面，为了方便起见省略阴影线。在图6中，为了方便起见，以细的锯齿线示出磁畴细化处理部19。磁畴细化处理部19位于构成轭铁部12、12的电磁钢板16的端部的一个表面，即图中的前表面侧，并且设置在固定范围，例如是跨越带状板材16的整体宽度方向，并且长度尺寸是接合部17、18的错开的间距p的两倍左右的范围。该范围设为是在电磁钢板16的端部的前表面中磁通量Φ穿过互相重叠的其他电磁钢板16的范围。

此时，如图7示出的局部那样，磁畴细化处理部19构成为在相互交叉的两个方向上对电磁钢板16的表面侧的接合部17、18结构部分格子状地实施连续的线状延伸的激光照射处理。由此，在电磁钢板16的表面形成激光照射导致的线状痕迹L1、L2。其中的线状痕迹L1在电磁钢板16的压延方向上延伸，并且以规定间隔s平行地形成多条。与此相对地，线状痕迹L2在与线状痕迹L1交叉的方向上，在此情况下为与电磁钢板16的压延方向正交的方向上延伸，并且也以规定间隔s平行地形成多条。在此情况下，线状痕迹L1、L2形成的间隔s也设为2.0mm以下。

接下来说明上述结构的叠铁芯11的作用、效果。首先，简单说明上述叠铁芯11的组装步骤。即，在组装叠铁芯11时，上下的轭铁部12、12、左右的腿部13、13、中央腿部14分别层叠多片预先裁切成所需形状的电磁钢板16，并且例如通过粘接而固定一体化以形成块。另外，上下的轭铁部12、12能够共用相同的构件，左右的腿部13、13也能够共用相同的构件。

此时，关于上下的轭铁部12、12，其构成为预先对电磁钢板16的接合部17、18结构部分实施激光照射处理并形成磁畴细化处理部19，并且将设置了磁畴细化处理部19的电磁钢板16层叠。在组装叠铁芯11时，首先例如对于下部的轭铁部12，在各接合部17、18接合即阶梯重叠接合形成为块状的左右的腿部13、13及中央腿部14。此时的接合能够采用例如使用夹紧构件、紧固构件的已知的方法。其后，对各腿部13、13、14分别安装未图示的线圈。在此基础上，对于各腿部13、13、14的上端，在各接合部17、18接合即阶梯重叠接合形成为块状的上部的轭铁部12。

由此，如图5所示，得到将上下的轭铁部12、12与左右的腿部13、13及中央腿部14对接接合的叠铁芯11。图6代表示出叠铁芯11的图5的左下部的下部的轭铁部12与左侧的腿部13的接合部17的横截面形状。构成腿部13的电磁钢板16与构成轭铁部12的电磁钢板16的两端部接近并对接，形成接合部17。接合部17阶梯状地配置。此时如图6所示，位于接合部17的后表面侧的电磁钢板16的前表面的磁畴细化处理部19配置为重叠在该接合部17。

在上述结构的叠铁芯11中，如图6所示，由于设置有将轭铁部12、12与腿部13、13、14对接的接合部17、18，因此在接合部17、18部分的磁通量Φ以穿过层叠方向上相邻的电磁钢板16的方式流动。因此，在该接合部17、18部分有磁阻变大而损失增大的风险。然而在本实施方式中，在构成轭铁部12、12的电磁钢板16设置有位于接合部17、18的重叠部分的磁畴细化处理部19。利用该磁畴细化处理部19能够使磁通量Φ穿过电磁钢板16之间时的磁阻减少。进而，能够减小叠铁芯11整体的损失。

根据这样的本实施方式，与上述第一实施方式相同，在由多片电磁钢板16层叠构成的，将电磁钢板16的端部彼此对接的接合部17、18错开配置并且层叠的铁芯中设置磁畴细化处理部19。由此，能够得到减少接合部17、18部分的磁阻导致的损失等的优异效果。特别在本实施方式中，通过仅在上下部的轭铁部12、12设置磁畴细化处理部19，即使得到充分的损失降低效果，也能够以简单的结构来完成，并且磁畴细化处理即激光照射处理也变得容易。

(3)第三实施方式、其他实施方式

图8示出第三实施方式，示出卷铁芯31的接合部32部分的结构。该卷铁芯31也构成为设置有将电磁钢板构成的带状板材33的端部彼此对接的接合部32，并且在内外周方向重叠卷绕多片电磁钢板构成的带状板材33。该第三实施方式与上述第一实施方式不同的点在于，磁畴细化处理部34设置在带状板材33的端部的图中的上下两表面，并且位于接合部32的两侧。

在此情况下，磁畴细化处理部34也构成为通过激光照射处理格子状地设置线状痕迹。磁畴细化处理部34位于各带状板材33的端部的两面与其他带状板材33的接合部32重叠的部分，并且以固定的范围，即磁通量Φ穿过互相重叠的其他带状板材33的范围在带状板材33的整体宽度方向上设置。在该第三实施方式中，与上述第一实施方式相同，能够得到减少接合部32部分的磁阻导致的损失等的优异效果。

另外，在上述的各实施方式中，通过对电磁钢板的表面的激光照射处理设置磁畴细化处理部。除此之外，也可以通过等离子体照射、烙铁形成的刻印来施加热应力，或者通过齿轮、压力机施加机械应力，从而设置磁畴细化处理部。磁畴细化处理部的线状痕迹不限于格子状即交叉的两个方向，能够形成为在各种方向上延伸。也可以在相对于电磁钢板的压延方向倾斜的方向上以倾斜的方式设置。形成线状痕迹的间隔s更优选0.5mm以下。

另外能够确认：即使当在相对于电磁钢板的压延方向几乎正交的宽度方向上仅设置一部分磁畴细化处理部时，也能够得到损失降低的效果。以上说明的几个实施方式作为示例提出，并无限定发明的范围的意图。对于这些创新的实施方式，能够以其他各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变化。这些实施方式或其变形被包括在发明的范围或主旨，并且被包括在权利要求的范围所记载的发明和其等价的范围内。