[发明专利]变压器及其卷绕铁芯的制造装置和制造方法

说明书

本申请是2009年6月11日提出的申请号为200980102766.8的专利申请“变压器、变压器铁芯的制造装置和制造方法”的分案申请

技术领域

本发明涉及由薄板状磁性材料层叠而成的变压器铁芯的结构和制造技术。

背景技术

作为在专利文献中记载的与本发明有关的现有技术，例如有日本特开平8-162350号公报（专利文献1）和日本特开平4-302114号公报（专利文献2）中记载的技术。在日本特开平8-162350号公报中，作为能提高产品特性的变压器用非晶铁芯的制造技术，记载了下述技术：从多个开卷装置的卷状非晶片材重叠地抽出多片片材，在该重叠的片材的各个块中，使各片材的切断长度以2πt或接近2πt的量变化，同时切断多片片材，使矩形状成型时的连接部的间隙基本上一定；在日本特开平4-302114号公报中，作为在磁特性优良、制造工序简化、设备费用降低等方面优选的非晶铁芯的制造技术，记载了下述技术：串行排列辊卷非晶材料的多个卷轴，将从各卷轴抽出的非晶片料粘合层叠得到片料，串行排列另外多个卷轴，将从各卷轴抽出的非晶片料粘合层叠而得到片料，通过将上述两种粘合层叠而得到的片料进一步层叠而得到片材块，将该片材块连续地送出并以规定的长度切断，确定该切断的片材块的位置，一面矩形状地成型一面依次卷绕在芯上而构成矩形铁芯，然后对其进行磁退火。

此外，对变压器铁芯的制造装置和制造方法中磁性材料的切断机构和方法进行说明。

作为与本发明相关的现有技术，可列举日本特开平10-241980号公报（专利文献3）。在日本特开平10-241980号公报中，记载了下述内容：在层叠多片片材并连续地向切断机构送出的工序之后，对层叠的片材块测量厚度，从而调整切断长度，抑制材料的偏差。但是，非晶材料每片的厚度非常薄，大约为25μm，除此之外板厚的变化率也很大，在某区间上最大和最小的比可能会产生110%以上的差。因此，材料所占空间的比率即占空系数非常差，若令静态设备类中使用的电磁钢板为97%左右，则非晶材料是85%左右，如在日本特开平8-162350号公报中说明的那样，仅仅通过测量厚度难以抑制材料的偏差。此外，由于边测量厚度边进行切断，所以切断的速度可能会变慢。

但是，抑制每个材料的偏差，在应用了非晶材料的卷绕铁芯的制造中确实能够产生非常有益的效果。例如，在变压器的情况下，与绕线交链的铁芯的截面积是最重要的因素，但是如上所述，在使用作为板厚的偏差和占空系数较差的材料的非晶材料的情况下，所使用的材料的偏差越大，对截面积的影响就越大，在不能管理板厚的偏差的情况下，可能需要投入必要以上的材料，或反过来不能提供必需量的材料，在最坏的情况下，可能以此为原因导致产品的特性不良。此外，切断长度也受到其影响，长度可能会超出必要，从而导致卷绕铁芯的连接部的形状变坏，特性产生恶化，或向连接部投入原本不需要的材料，结果减小了铁芯截面积，可能导致特性恶化。

专利文献1：日本特开平8-162350号公报

专利文献2：日本特开平4-302114号公报

专利文献3：日本特开平10-241980号公报

发明内容

在上述现有技术中，都将从多个卷抽出的非晶片料多片重叠构成重叠片材，以规定长度将其切断，将该切断的片材矩形状成型，从而形成非晶铁芯，矩形状成型时的连接部处的各个非晶片料的两端部间的间隙长度和两端部的搭接长度（两端部相互重合的长度）搭接位置（两端部相互重合的位置）由重叠片材的切断长度决定，所以即使在一个重叠片材内，配置在矩形状铁芯的外周侧的片材和配置在内周侧的片材上的间隙长度和搭接长度也为不同的值，这构成该间隙长度和搭接长度的偏差，从而影响铁芯的磁路特性和尺寸等，使它们发生变化。进一步地，在重叠片材自身的切断长度存在偏差的情况下，这使得上述连接部的间隙长度和搭接长度及搭接位置的偏差进一步变大，使铁芯的磁路特性即铁损和磁阻等，以及铁芯的尺寸即连接部处的层叠厚度进一步发生较大的变化变大。

鉴于上述现有技术的情况，本发明要解决的技术问题是，在层叠结构的变压器铁芯中，能够抑制磁路特性和尺寸的变动，并提高生产率。

此外，如上所述，对切断的非晶材料测量多片层叠的厚度并由此实施切断长度的反馈，还存在不现实的部分。在本发明中，不使用实际测量的厚度，而是采用其他的方式推测厚度，从而抑制包含切断长度的调整的材料的偏差，实现产品特性的稳定化。此外，实现铁芯自身的性能提高也是本发明的目的。

另一方面，也重新考虑了切断时的材料送出的结构，提出能提高上述问题中的特别是切断后的材料送出的精度的结构。