JPH044085B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ (a) 重なつた非晶質金属シートの重ね体を作
業面に対して位置決めし、 (b) 上記重ね体のシートの所定の領域を80℃〜約
450℃の範囲の温度に加熱して、上記領域を結
晶化させずに軟化または可塑性にし、 (c) 上記所定領域が上記温度範囲内にあつて未だ
軟化または可塑性状態にある間に、圧入構造を
上記領域を通るように上記作業面に向つて駆動
して、これにより上記重ね体を平滑できれいな
切断部を有するように切断する各工程を含む、
非晶質金属シートの重ね体を切断する方法。

２ 上記圧入構造が鋭い切刃を有するブレードで
ある請求の範囲第１項に記載の方法。

３ 上記非晶質金属シートに電流を流すことによ
り非晶質金属シートを上記温度範囲まで昇温する
請求の範囲第１項に記載の方法。

４ 切断作業の間、上記圧入構造を80℃〜450℃
の範囲の温度に加熱する請求の範囲第１項に記載
の方法。

５ 切断作業の間、上記作業面を80℃〜450℃の
範囲の温度に加熱する請求の範囲第１項に記載の
方法。

６ 切断作業の間、上記圧入構造と上記作業面を
80℃〜450℃の範囲の温度に加熱する請求の範囲
第１項に記載の方法。

７ 切断作業の前と切断作業中に上記圧入構造に
熱い流体を供給することにより圧入構造を80℃〜
450℃の範囲の温度に加熱する請求の範囲第１項
に記載の方法。

８ 切断作業の前と切断作業中に上記圧入構造と
作業面に熱い流体を供給することにより圧入構造
と作業面を80℃〜450℃の範囲の温度に加熱する
請求の範囲第１項に記載の方法。

９ 上記作業面が固定のブレードの表面であり、
圧入構造が該ブレードと整合する可動のブレード
であり、該可動のブレードが該固定のブレードに
向つて移動するにつれて両ブレードによつて生じ
る切断部が上記重ね体の横方向に進むように、該
可動のブレードが該固定のブレードに向つて移動
できる請求の範囲第１項に記載の方法。

１０ 上記重ね体の加熱により、切断される領域
を100℃〜300℃の範囲の温度に加熱する請求の範
囲第１項に記載の方法。

１１ 上記重ね体の加熱により、切断される領域
を100℃〜300℃の範囲の温度に加熱する請求の範
囲第３項に記載の方法。

１２ 上記重ね体の加熱により、切断される領域
を100℃〜300℃の範囲の温度に加熱する請求の範
囲第４項に記載の方法。

１３ 上記重ね体の加熱により、切断される領域
を100℃〜300℃の範囲の温度に加熱する請求の範
囲第５項に記載の方法。

１４ 上記重ね体の加熱により、切断される領域
を100℃〜300℃の範囲の温度に加熱する請求の範
囲第６項に記載の方法。

発明の背景 本発明は、重なつた非晶質金属シートの重ね
体、たとえば電気変圧器用の非晶質金属コアの重
なつた層を切断する方法に関する。

非晶質金属は、結晶質鋼型の金属と比較して、
電気変圧器用として望ましい優れた電気的特性を
与える非結晶構造を有する。優れた電気的特性は
非晶質金属コアの電気損失の減少として現われ
る。非晶質金属シートは450℃程度の臨界温度を
有し、この臨界温度に達するか又はそれを超える
と非晶質金属は非結晶状態から結晶状態に転移す
る。

非結晶の非晶質金属は、脆いガラス上構造を有
し、このため打撃力や圧入力が加わると非晶質金
属はガラスのように破砕する。非晶質金属は比較
的薄い材料の連続シートのロールとして入手可能
なことが多い。材料の代表的な厚さは0.038mm
（1.5ミル）である。

電気変圧器の製造過程では、大抵、非晶質金属
シートは電気変圧器用のコアの重なつた層を形成
するように配置される。非晶質金属を重なつた層
に配置する際には、非晶質金属シートを切断しな
くてはならない。切断によつて、非晶質金属シー
トの平滑できれいな切断部をつくるのが望まし
い。さらに、非晶質金属シートの構造を非結晶状
態に保つのが望ましい。

従つて本発明の目的は、非晶質金属シートに破
砕や割れを起さずに平滑できれいな切断部をつく
るような、非晶質金属シートを切断する方法を提
供することにある。

本発明の別の目的は、必要な切断力を低減し、
切断装置の摩耗も減少するような、非晶質金属シ
ートを切断する方法を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、非晶質金属シート
の構造を非結晶状態に保つような切断操作を提供
することにある。

本発明のこれらの目的は、以下の本発明の説明
を考慮すれば当業者には明瞭に理解できるはずで
ある。

発明の開示 本発明は、電気変圧器用の非晶質金属コアの製
造過程で使用されるような、非晶質金属シートの
切断方法を提供することを対象とする。

本発明の好適態様では、重なつた非晶質金属シ
ートの重ね体を圧入構造によつて切断する方法が
提供される。この方法は以下の工程、すなわち(a)
非晶質金属シートの重ね体を作業面に対して位置
決めし、(b)重ね体のシートの所定の領域を80℃〜
約450℃の範囲の温度に加熱して、上記領域を結
晶化を起さずに、上記領域内のシートを可塑性に
し、そして(c)上記領域内のシートが上記温度範囲
内で可塑性を有している間に、圧入構造に力を加
えて、圧入構造を上記作業面にむかつて駆動し
て、上記所定領域にて上記シートのすくなくとも
何枚かを貫き、これにより、重ね体を平滑できれ
いな切断部を有するように切断する工程を含む。

以下の説明を添付図面と関連して考慮すれば本
発明がよく理解できるはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、巻型（wound type）非晶質金属コ
アを構成するように配置された重なつた非晶質金
属層を切断する方法の特徴を示すブロツク図であ
る。

第２図は、積重ね型非晶質金属コアを構成する
ように配置された重なつた非晶質金属層を切断す
る方法の特徴を示すブロツク図である。

第３図は、巻型非晶質金属コアを構成するよう
に配置された重なつた非晶質金属層を切断する本
発明の１実施例の特徴を示すブロツク図である。

第４図は本発明の他の実施例の特徴を示すブロ
ツク図である。

第５図は第４図の実施例の紙截断機型の切断作
業を示すブロツク図である。

第６図は本発明のさらに別の実施例の特徴を示
すブロツク図である。

好ましい実施例の説明 第１図は、電気変圧器用の巻型非晶質金属コア
の、重なつた層を構成する重なつた非晶質金属シ
ートの重ね体を切断する本発明の１実施例に従つ
たブロツク図である。

非晶質金属コアの重なつた層は、第１図で２２
Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，
２２Ｈ，…２２Ｎで示される一組の重なつた非晶
質金属シートで構成され、コアは全体的に参照番
号２２で示してある。非晶質金属コア２２は、第
１図に示し、そして以下に説明するように、その
切断に先立つて通常の巻き重ね技術により巻型構
成に作られる。切断に先立つて非晶質金属コアを
巻型構成に巻き重ねる工程は、本発明の一部では
ないと考えるので、これ以上説明しない。同様
に、第１図の非晶質金属コアは切断後、最終的な
形の電気変圧器用の非晶質金属コアを構成するよ
うにさらに加工されるが、第１図の非晶質金属コ
アを引き続き加工する工程は本発明の一部ではな
いと考えるので、これ以上説明しない。

第１図に示した非晶質金属コア２２は、貫入形
状のブレード装置を有する上側構造２４とほぼ長
方形の形状を有する下側構造１６との間に位置す
るように配置される。非晶質金属コア２２は、切
断作業中に作業面の役目をはたす下側構造１６に
対して位置決めされるものとして示してある。上
側構造２４および下側構造１６はそれぞれ流体モ
ータ１８と加熱手段１２に連結されている。

加熱手段１２は米国ニユーヨーク州ニユーヨー
ク所在のエア・リダクシヨン社（Air Reduction
Company；AIRCO）より入手可能な熱液または
熱ガス型の加熱器でよい。加熱手段１２は、熱運
搬ダクト１５によりブレード２４と作業面１６と
に連通している。

矢印１４で示すように制御された熱が加熱手段
１２で生成されて、ダクト１５を介して導かれ
る。この制御された熱１４は、ダクト１５を介し
てブレード２４へと導かれる矢印１４Ａで示した
熱と、ダクト１５を介して長方形のブロツク１６
へと導かれる矢印１４Ｂで示した熱とに分割され
る。加熱されたブレード２４と、加熱された作業
面１６とは、適当な流体モータ１８の制御下で互
いに相対する位置におかれる。

流体モータ１８は、出力部材に望ましい下向き
の力と速度を付与できる任意適当な通常の形態の
モータでよい。第１図に示した装置では、流体モ
ータ１８はその結合されたブレード２４に矢印２
０の方向で示したような下向きの力を供給する。
下向きの力の量とブレード２４へ力を加える順序
については、非晶質金属コア２２を切断するため
のパラメータと関連して以下に説明する。

非晶質金属コア２２は、ブレード２４と作業面
１６との間の、非晶質金属コア２２の切断に望ま
しい位置にくるように配置されている。第３図
（後述する）に示す抵抗加熱手段３４により、シ
ートに熱を供給して望ましい加熱および切断領域
２５を生成する。加熱および切断領域２５は、そ
れぞれブレード２４の中央点のまわりで測定し
て、典型的には4.10cm³（0.25in³）の加熱された区
域と、典型的には0.16cm³（0.010in³）の切断区域
を含む。領域２５の温度を80℃より高くかつ約
450℃より低い温度まで上げ、その値に保つ。好
適温度範囲は100℃〜300℃である。上限値450℃
は臨界的に重要である。その理由は、この限界に
達するか超えると、非晶質金属層２２Ａ乃至２２
Ｎが非結晶状態から結晶状態に転移し、その結果
非晶質金属コア２２を形成するのに望ましい非晶
質金属層２２Ａ乃至２２Ｎの優れた電気的特性が
そこなわれるからである。領域２５の好適な温度
範囲の下限は、非晶質金属が軟化または可塑性に
なりはじめ、非晶質金属２２Ａ乃至２２Ｎが切断
に適するようになつて、加熱していない非晶質金
属を切断する際に通常生じる破砕や割れが生じな
いようになる温度である。

領域２５の望ましい温度は、加熱手段３４から
供給する熱の量、ブレード２４の寸法、作業面１
６の寸法、切断したい層２２Ａ乃至２２Ｎの数に
より調節する。

本発明を実施したところ、それぞれ厚さ0.038
mm（1.5ミル）と幅25.4mm（1.0インチ）を有する
15枚の非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎを首尾よく
切断できた。領域２５は100℃〜300℃に保つた。
ブレード２４と作業面１６も100℃〜300℃の温度
に上昇し、その温度に維持した。ブレード２４は
約147.48cm³（9.0in³）の体積容量を有した。同様
に、作業面１６の体積容量は約294.97cm³
（18.0in³）であつた。

15枚の非晶質金属シートを切断する実施例で
は、ブレード２４と作業面１６を加熱するのに、
加熱手段１２によりガス型の熱源を供給して火炎
型加熱を行つた。別の実施例ではブレード２４と
ブロツク１６に抵抗型の熱を供給した。火炎型加
熱でも、抵抗型加熱でも、15枚の非晶質金属２２
Ａ乃至２２Ｎを首尾よく切断できた。非晶質金属
層は、火炎型および抵抗型加熱器から工具に供給
された熱を用いて首尾よく切断されたが、ホツト
エアガン、誘導加熱器、その他の型の熱源も、本
発明の実施に際して加熱手段１２として使用でき
ることを認識しておくべきである。

第１図は、ブレード２４でそれぞれが切断され
た後の非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｆの相対的位
置と、ブレード２４が点２６で接触している非晶
質金属層２２Ｇの位置を示す。ブレード２４は、
流体モータ１８により供給された下向きの駆動力
によつて、接触点２６に代表的には2000ポンドの
力を加える。加熱された非晶質金属シート２２Ｇ
と接触している加熱圧入ブレード２４に加えられ
たこの2000ポンドの力により、ブレード２４は加
熱された非晶質金属シート２２Ｇに貫入し、これ
を切断する。ブレード２４に2000ポンドの力を引
きつづき加えることにより、非晶質金属コア２２
を構成する残りの加熱された非晶質金属層を引き
続き切断する。

この望ましい2000ポンドの力は、加熱していな
い非晶質金属層を切断するのに要する10000ポン
ドの代表的な力と比べると、大きな減少である。
さらに、力が2000ポンドに減少したことに対応し
て切断装置、たとえば圧入構造２４の摩耗も減
り、その結果切断装置（ブレード２４）の寿命が
のびる。

本発明により非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎを
切断すると、切断部が平滑できれいなエツジとな
る。たとえば、前述した15枚の非晶質金属層の切
断の場合、切断部のエツジは比較的平滑で割れが
なく、ほとんど「ばり」がなかつた。

本発明の第２の実施例を第２図のブロツク図に
３０で示す。第２図の装置は第１図の装置と同様
で、第１図で説明したのと同じ要素を示す場合
は、できる限り第１図と同様の参照番号を付して
ある。第１図の装置と第２図の装置の大きな違い
は、第１図の作業面が第２図の第２ブレード２８
にかわり、第１図の巻型非晶質金属コア２２が第
２図の積重ね型非晶質金属コア３２にかわつたこ
とである。

第２ブレード２８は、第１ブレード２４につい
て先に述べたのと同様の寸法を有する。第２ブレ
ード２８を第１ブレード２４に対し適切に位置決
めし、流体モータ１８が前述した下向きの力をブ
レード２４に加えたとき、ブレード２４とブレー
ド２８の突起部が互いに接触するように構成す
る。

所望の熱を、加熱手段１２に結合されたダクト
１５を介して矢印１４Ｂの方向にブレード２８に
供給する。第３図に示す抵抗加熱手段３４からの
熱をシートへ供給し、先に説明した第１図の加熱
および切断領域２５と同様の加熱および切断領域
２７を生じさせる。第２図に示すように領域２７
の中央点はほぼ、先に第１図に示した接触点２６
に位置する。領域２７の温度は、領域２５につい
て先に説明したのと同様のやり方で80℃〜450℃
の範囲内の温度に昇温し、その値に維持する。領
域２７の好適温度範囲は100℃〜300℃である。

積重ね型非晶質金属コア３２は、第２図では、
重なつた非晶質金属層３２Ａ乃至３２Ｎの重ね体
からなる平らな配列体として示してある。第２図
の非晶質金属層３２Ａ乃至３２Ｎは圧入ブレード
２４により、先に第１図でブレード２４による非
晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎの切断について説明
したのと同様にして切断される。先に例における
非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎの場合と同様に望
ましい平滑できれいなエツジの切断部が、切断さ
れた非晶質金属層３２Ａ乃至３２Ｎについても得
られる。

本発明のさらに別の実施例を第３図のブロツク
図に５０で示す。第１図に関して前述した非晶質
金属コア２２を切断する第３図の装置は、ブレー
ド４２がパンチとして機能し、固体ブロツク４８
がダイとして機能するようにした、パンチおよび
ダイ構成で動作する。

第３図に示した装置５０の動作と、第１図およ
び第２図についてそれぞれ示し説明した装置１０
および３０の動作との主要な差異は、非晶質金属
コア２２および３２とブレード２４および２８
（第１図および第２図）と作業面１６（第１図）
を全て昇温するのに対し、第３図では非晶質金属
コア２２のみを昇温することである。第３図の非
晶質金属コア２２、特に非晶質金属コア２２の領
域２９は、抵抗加熱器３４が発生する制御された
熱により、80℃乃至450℃の範囲内の温度に加熱
され、その温度に保たれる。好適範囲は100℃〜
300℃である。

抵抗加熱器３４は、米国オハイオ州ワレン所在
のタイラー・ウインフイールド社（Taylor
Winfield Corp.）から入手可能な電子制御装置を
備えた交流変圧器型の加熱器でよい。抵抗加熱装
置３４は、矢印３６で示す方向に電流を供給し、
電流は流路４０および非晶質金属コア２２を通つ
て、矢印３８で示す方向に流れる。抵抗加熱手段
３４は、その出力変圧器３５を介して非晶質金属
コア２２に結合されている。

抵抗加熱器３４の電流は、主として第３図に示
した流路４０を通つて非晶質金属コア２２に導か
れる。抵抗加熱器３４からの電流は、流路４０を
流れて、先に説明した第１図の領域２５に対応す
る加熱領域２９を生成する。

流路４０は、部分的には、抵抗加熱器３４から
の電流の流れを、導電性ブロツク４４の所望の導
電部分に限定することにより設定される。流路４
０の限定は、電流の流れを阻止するのが望まし
い、導電性ブロツク４４の斜線で示した部分に絶
縁材料４６を置くことにより達成される。絶縁材
料４６は樹脂処理紙とすることができ、その典型
的な厚さは3.17mm（0.125インチ）である。絶縁
材料４６はパンチ４２の切断用部分にも配置され
る。

さらに、前述した絶縁材料４６と同様の、円形
で表わした絶縁材料４９を配置することにより、
流路４０に流れる電流がダイ型のブロツク４８内
に流れるのを阻止する。

導電性ブロツク４４は、流路４０用の電気媒体
となる導電部分とともに、パンチ・ブレード４２
を後述するように下向きに逐次駆動する別の空気
圧手段５２に対する連結手段も提供する。空気圧
手段５２は米国オハイオ州ワレン所在のタイラ
ー・ウインフイールド社（Taylor Winfield
Corp.）から入手可能な二重空気作用シリンダ
（Dual Air Action Cylinder）型式のものとする
ことができる。

空気圧手段５０に結合されたブレード４２は、
パンチとして作用し、下向きに押されて非晶質金
属コア２２の非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎに突
き当たりこれらを貫通する。各非晶質金属層２２
Ａ乃至２２Ｎを逐次貫通するのに必要とされる、
空気圧手段５２からブレード４２に供給すべき力
は、非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎの温度を上げ
て非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎを加熱および切
断領域２９において軟化させて可塑性にすること
により、著しく小さくなる。たとえば、加熱して
いない非晶質金属層を貫通するには典型的には
10000ポンドの打撃力が要望されるが、本発明に
より約200℃に加熱された非晶質金属層を貫通す
るには2000ポンドの力しか必要としない。

切断は加熱領域が所望の温度範囲に到達した直
後に行つて、切断を行つている間、領域２９内の
非晶質金属が軟化または可塑性状態にあるように
する。

非晶質金属層２２Ａ乃至２２Ｎは、第３図に示
したようなＶ字形状５４となるように逐次的に切
断される。ブレード４２が個々の非晶質金属層だ
けに接触して打撃を与えるように、空気圧手段５
２によりブレード４２を下向きに逐次的に駆動す
る。ブレード４２は、非晶質金属層２２Ａ乃至２
２Ｎをすべて貫通し、平滑な切断部を有するよう
にきれいに切断するまで、下向きの運動を継続す
る。

第４図に本発明のさらに別の実施例を示す。第
４図の装置６０は前述した第２図の装置２０と類
似しているが、第２図の圧入ブレード２４および
２８の代りに、整合した上側の可動のナイフ型ブ
レード６２と固定のナイフ型ブレード６４とを有
する紙截断機型の装置を用いる。第４図に示す加
熱および切断領域２７は第２図について述べたの
と同様にして生成する。

ナイフ型ブレード６２および６４は、よく知ら
れた紙截断機と同様にして動作させる。第４図の
紙截断機型の実施例は、その切断作業の説明のた
め第５図に側面図で示してある。

第５図では、作業面は固定のブレード６４とし
て示し、圧入構造は流体モータ１８に結合された
可動のナイフ型ブレードとして示してある。可動
のナイフ型ブレード６２は、はじめに非晶質金属
シート３２Ａ乃至３２Ｎの重ね体よりなる非晶質
金属コア３２の一端７０と接触するように配置さ
れている。流体モータ１８により200〜300ポンド
程度の下向きの力を可動のナイフ型ブレード６２
に加えると、可動のブレード６２が固定のブレー
ド６４に向つて移動するにつれて、可動ブレード
６２と固定ブレード６４とによつて生じる切断部
が非晶質金属の重ね体３２Ａ乃至３２Ｎを横方向
に進むようになる。固定とブレード６４は紙截断
機の固定部と同様に働き、一方、可能のナイフ型
ブレード６２は紙截断機のナイフ型ブレードと同
様に働き、両者が同時に複数の非晶質金属シート
を切断する。可動のブレード６２と固定のブレー
ド６４は、米国ペンシルバニア州、マツクキース
ポート所在のナシヨナル・カーバイド・ダイ社
（National Carbide Die）より入手可能な鋼と炭
化物の組合せの型式のものでよい。

本発明のさらに別の実施例を第６図に示した。
第６図に示す装置図８０は前述した第４図の装置
６０と同様であるが、可動のナイフ型ブレード６
２と固定のブレード６４がそれぞれ上側の剪断ま
たははさみ型ブレード６６と下側の剪断またはは
さみ型ブレード６８に置き換えられている。下側
の剪断ブレード６８は切断作業のための作業面を
提供し、上側の剪断ブレード６６は切断作業のた
めの圧入構造を提供する。第６図に示す加熱およ
び切断領域２７は、第２図について先に述べた通
りに生成される。