JPH0684657A - 電気機器用鉄心ブロックとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 製造が容易で製造中割れを生じないようにで
き、完成後の鉄心ブロックが十分な強度と耐熱性を有す
るようにすること。 【構成】 素鉄心７の外周部に熱収縮性ＰＰＳ繊維織テ
ープ１９を巻装した状態で金形内に入れ、熱硬化性樹脂
で一体化した鉄心ブロック。この鉄心ブロックの加熱処
理時に、素鉄心７の上部と上部金形３４との間に離間ク
ロス３２を介在させる製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気機器に用いる鉄
心ブロックとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電気機器には、図８に例示する如
きリアクトル等の鉄心ブロックを用いたものがある。こ
れは一定高さの鉄心ブロック１と、間隔片２とを交互に
積み重ねて成る脚部３の複数個と、これら脚部３の軸方
向の同一方向端部間を相互に磁気的に及び構造上も結合
する継鉄部４とより成る。このリアクトルの鉄心ブロッ
ク１は、間隔片２部分におけるフリンジング磁束が常に
鉄心ブロック１を形成する放射状磁性板の厚さ方向より
出入してうず電流損が小さくなるようにしたものであ
る。

【０００３】従来の鉄心ブロック１は、図９に例示する
如く、高さ（脚部の軸方向の寸法）が等しく長さの異な
る各磁性板５をそれぞれ一端を揃えて大きさの順に並べ
た扇状のユニット６を複数個放射状に配して環状素鉄心
７を構成する。そしてその円形外周部を綿テープ等のバ
ンド８により拘束してその形を維持し、下方より熱硬化
性樹脂液を含浸させ熱硬化させて一体とし放射状鉄心ブ
ロック１を構成していた。

【０００４】しかし、上記従来の方法では磁性板５間の
隙間に浸透した含浸樹脂が加熱工程中にゲル化ないし硬
化するうちに収縮し、鋼板接着部の最弱点部に図１０に
例示するような割れ９を生ずることがある。このような
割れ９を生ずると、鉄心ブロック１の通過磁束によって
大きな騒音を発生させるばかりでなく、鉄心ブロックの
強度を著しく弱める結果となる。

【０００５】そこで、図１１に例示する如く樹脂が含浸
された環状の素鉄心７の円形外周に樹脂を含浸させたガ
ラスバインドテープ１０と、熱収縮テープ１１とを交互
に数回巻回して締め付ける。そしてこれらを一体にする
ために加熱するがその加熱工程中においては、素鉄心７
に含浸した樹脂が硬化し始め、次いで熱収縮テープ１１
が収縮し始め最後にガラスバインドテープ１０の樹脂が
硬化し始め、また素鉄心の樹脂，熱収縮テープ１１，ガ
ラスバインドテープ１０の順に収縮硬化が終わるように
各材料を選定する。

【０００６】このように構成することにより、まず、素
鉄心７の樹脂が硬化収縮する際に、まず熱収縮テープ１
１が収縮してガラスバインドテープ１０を介して素鉄心
７を圧縮し、各磁性板５に中心方向に向く力をかけて磁
性板５が容易に樹脂の収縮に追従し得るようにし、割れ
を防止するようにする。この際ガラスバインドテープ１
０はその外側にある熱収縮テープ１１より収縮量が小さ
いので、ガラスバインドテープ１０は熱収縮テープ１１
間又はこのテープ１１と素鉄心７との間で波状に屈曲し
たまま硬化し鉄心ブロック１の機械的強度を保つように
していた。

【０００７】他の従来例として、特公平３−５２２０３
号公報に記載された図１２及び図１３に例示するものが
ある。これは、図１２に示すような環状の成形部をもつ
金形１２を用いて製造するものである。すなわち、金形
１２内の環状の素鉄心７の内周と外周に体面する部分に
ガラス繊維等の樹脂含浸性を有するシート状の繊維基材
１３を入れておく。次に金形１２内に磁性板５を放射状
に配列し、金形１２内に構成した環状の素鉄心７と繊維
基材１３とに熱硬化性樹脂を含浸硬化させる。

【０００８】この含浸硬化後冷却すると図１３に示す如
く金形１２内の素鉄心７の外周に存在する繊維基材１３
に樹脂が含浸固化した繊維層１４が最初に冷却収縮する
ため素鉄心７の外周に放射方向に中心に向かうたが応力
σ₂が加わる。さらに素鉄心７が冷却されると磁性板５
相互間の樹脂層は収縮し、樹脂層内部に引張り応力σ₁
を生ずるが中心に向かうたが応力σ₂により素鉄心７の
外周が締付けられるので樹脂層の内部応力は相殺され、
鉄心ブロック１に割れを生じないようにする。

【０００９】また、内周側の繊維層１４ａは、たが応力
σ₂が加わることにより磁性板５が放射方向に中心に向
かって移動するとき、金形１２の中央の芯金１２ａとの
緩衝の役割をはたし、内周付近に発生する割れを防止す
るものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】まず第１に前述した図
１１に示す素鉄心７にガラスバインドテープ１０と熱収
縮テープ１１とを交互に巻付けて鉄心ブロックを構成す
る手段では、熱収縮テープ１１の収縮力はガラスバイン
ドテープ１０で緩和され、放射状の素鉄心７の締付力と
して作用しにくい。また、強力なガラスバインドテープ
１０程セミキュアでも屈曲しないので、この従来例の如
く屈曲して硬化させるには、弱いガラスバインドテープ
１０しか使用できず強固な締付ができないので、割れを
生ぜず十分な強度をもつ鉄心ブロックを作れないという
問題があった。

【００１１】また上述の第１の従来手段では、加熱処理
工程で環状の素鉄心中の樹脂液をまず硬化させ、次に熱
収縮テープを収縮させ、最後にガラスバインドテープ１
０を硬化させられるように材料を選ばなければならな
い。ところで一般的に充填材の入らない樹脂では熱硬化
温度が低いほど耐熱性が劣るので、耐加熱劣化に優れた
鉄心ブロックを得られず、特にこの手段では絶縁ガス封
入分路リアクトル用の鉄心ブロックのように使用中高温
となる鉄心ブロックを作ることができないという問題が
あった。

【００１２】また、第２に前述した図１２及び図１３に
例示する特公平３−５２２０３号公報に記載された金形
と繊維基材１３とを用いて鉄心ブロックを構成する手段
では、環状の素鉄心７に樹脂を含浸硬化後冷却する際、
金形１２内の素鉄心７の外周に巻装した樹脂含浸固化繊
維層が最初に冷却収縮されるようにし、環状の素鉄心に
おける中心に向かう放射線方向のたが応力σ₂が加わる
ようにせねばならない。しかし、一般に鉄心ブロック
は、その厚みより外径が大きい円板形状をしているた
め、放熱面積の大きい平面側から冷却され易く、環状の
素鉄心７に巻装した樹脂含浸固化繊維層１４が冷却収縮
するようにすることが困難であるため良好な鉄心ブロッ
クを製造するのが困難であるという問題があった。

【００１３】本発明は上述の点に鑑み、環状の素鉄心の
外周にテープを巻く作業を容易とし、樹脂を含浸させて
加熱硬化処理する際素鉄心の中心に向かう放射線方向の
力を十分強力にして鉄心ブロックに割れを生じないよう
にし、完成した鉄心ブロックが十分な機械的強度を有
し、鉄心ブロックの耐熱性が良好で使用中高温となる条
件にも耐えられ、しかも製造が容易な電気機器用鉄心ブ
ロックとその製造方法を新たに提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の電気機器用鉄心
ブロックは、磁性板を放射状に配置した素鉄心の外周部
にガラスバインドテープと同等以上の機械的強度を有す
る熱収縮性ＰＰＳ繊維織テープを巻装したものを金形内
に納め、真空注形法又は含浸法により熱硬化性樹脂で一
体化して鉄心ブロックを構成したことを特徴とする。

【００１５】本発明の電気機器用鉄心ブロックの製造方
法は、磁性板を放射状に配置した素鉄心の外周部に熱収
縮性ＰＰＳ繊維織テープを巻装したものを金形内に入
れ、素鉄心の上面と上部金形との間に離形クロスを介在
させた状態で真空注形法により熱硬化性樹脂で一体化し
て鉄心ブロックを製造するようにしたことを特徴とす
る。

【００１６】

【作用】本発明の電気機器用鉄心ブロックは、熱収縮性
ＰＰＳ繊維織テープが熱収縮し素鉄心を締付けながら磁
性板間の樹脂を収縮硬化させるので、磁性板間で剥離又
はクラックが生じるのを防止するものである。

【００１７】磁性板間に万が一剥離あるいはクラックが
生じても、熱収縮性ＰＰＳ繊維織テープが素鉄心の外周
部側から強固に締付けることによって、ブロック状鉄心
の剛性を維持し、使用中騒音の発生を防止し、強度が低
下するのを防止するものである。

【００１８】本発明の電気機器用鉄心ブロックの製造方
法によれば、真空注形加熱硬化時に熱収縮性ＰＰＳ繊維
織テープが収縮して素鉄心部分を締付けようとする際、
素鉄心部分の上面と上部金形との間で容易に滑り、テー
プの締付力のロスを無くすようにするものである。

【００１９】さらに、加熱硬化処理後、上部金形を離形
クロス部分から容易に取り外せるので、成形用金形を容
易に解体できるようにするものである。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の電気機器用鉄心ブロックとそ
の製造方法の一実施例を図１ないし図７によって説明す
る。なお、この図１ないし図７において、前述した図８
ないし図１３に示す従来例に対応する部分には同一符号
を付すこととし、その詳細な説明を省略する。図１は鉄
心ブロックを製造する状態を示す縦断面図、図２はその
平面図、図３は鉄心ブロックの縦断面図であり、図で１
は鉄心ブロック、５は磁性板、６はユニット、７は環状
の素鉄心、１５は下部金形である。

【００２１】下部金形１５の上には、大径筒状の外径側
金形１６を組み付け、下部金形１５の中央部上には外径
側金形１６と同心に小径筒状の内径側金形１７を組み付
けて、成形用金形１８を枠組みする。

【００２２】次に外径側金形１６の内側に添うようにテ
ープリング１９を配置する。

【００２３】テープリング１９は熱収縮性繊維であるＰ
ＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）繊維で構成する。
このＰＰＳ繊維の性質は、耐熱性がＦ種で、加熱収縮性
は１００℃で７％収縮し、０．６ｇ／ｄの収縮をし、応
力を発生するものである。さらに加水分解せず耐油性に
優れた性質をもつ。

【００２４】テープリング１９は、ＰＰＳ繊維によって
図４ないし図６に例示する如く構成する。この図４は平
面図、図５は図４におけるイ−イ断面矢視図、図６は図
４におけるロ−ロ断面矢視図である。

【００２５】これらの図において、２０〜２２はそれぞ
れ多数本の熱収縮性繊維（以下では単に繊維と記す）に
撚りの戻りによる緩みを防止するために極めて僅かの撚
りをかけた太い縦糸で、２３〜２６はこの太い縦糸２０
〜２２の３本を１群とした太い縦糸群を示す。なお、本
実施例では３本まとめてあるが、１本でもよい。２７〜
２９は前記太い縦糸２０〜２２に比べて少数本の繊維に
極めて僅かの撚りをかけた細い縦糸で、前記縦糸群２３
〜２６それぞれの間に設けられている。３０は細い横糸
で、前記細い縦糸と同様に太い縦糸２０〜２２に比し少
数本の繊維に極めて僅かの撚りをかけたものである。

【００２６】前記太い縦糸群２３〜２６は屈曲しないよ
うに水平に張設し、縦糸２７〜２９の手前側を水平に張
設された太い縦糸群２３〜２６の上方に引っ張って、太
い縦糸群２３〜２６の表面側で且つ細い縦糸２７〜２９
の下側を図４の左側から右側に向かって細い横糸３０ａ
を通し、次に細い縦糸２７〜２９の手前側を水平に張設
されている太い縦糸群２３〜２６の下方に引っ張って、
太い縦糸群２３〜２６の裏面側で且つ細い縦糸２７〜２
９の上側を図４の右側から左側に向かって細い横糸３０
ｂを通す。この作業を繰り返すことによって図に示すバ
インドテープを織りＰＰＳ繊維によるバインドテープを
得る。

【００２７】なお、収縮特性をより発揮させ且つ引張強
度を高めるために縦繊維の比率を撚繊維より大となし屈
曲しないように編み込むものとする。

【００２８】このようにして織り上げたＰＰＳ繊維織バ
インドテープはガラスバインドテープと同等の機械的強
度と耐熱劣下特性を有するものであって外径側金形１６
の内径周長に等しい外周長を有するリングに構成する。
このＰＰＳ繊維織バインドテープのリングは２周巻重
ね、その層間の一箇所を常温硬化の耐熱接着剤で接着し
てテープリング１９とする。上述の如く構成したテープ
リング１９は、図１に示すように外径側金形１６内に配
置する。

【００２９】また内径側金形１７の外周面部には、ガラ
スクロス３１を巻装する。さらに、成形用金形１８内に
素鉄心７を詰める。そして、環状の素鉄心７の上面に、
フッ素樹脂繊維織のクロスである離形クロス３２を置
き、その上に多数の樹脂注入口３３を設けた上部金形３
４をセットする。

【００３０】次に真空注形法による加熱硬化工程に移
る。このため、上述のように素鉄心７を詰めた成形用金
形１８ごと図７に例示するタンク３５内に納め、所定の
温度に加熱し、その後タンク３５内を真空に引く。次に
あらかじめ混合して樹脂ポット３５ａに用意した液状樹
脂を成形用金形１８内に注入し、さらに真空引きして樹
脂を磁性板層間に含浸させる。

【００３１】次にタンク３５内の真空状態を解除し、そ
の後加熱装置３５ｂで徐々に加熱して所定の温度に達し
たならば、その温度で所定の時間加熱する。このような
樹脂を硬化させる処理後、不用な樹脂３６を除去して鉄
心ブロックを製造するものである。

【００３２】また、上述の成形加工時に、加熱中熱収縮
テープリング１９が収縮して素鉄心７を締付ける際、そ
の上部表面にある離形クロス３２と上部金形３４との間
が摩擦なく容易に滑る状態にあるので、テープリング１
９による締付力のロスを無くすことができるものであ
る。さらに、加熱硬化処理後、上部金形３４を離形クロ
ス３２部分から容易に取り外せるので、成形用金形１８
を容易に解体できるとともに、鉄心ブロック上面の仕上
げを不要とできるものである。なお、本発明は上述の実
施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内においてその他種々の構成を取り得ることは
勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の電気機器用
鉄心ブロックとその製造方法によれば、第１に磁性板を
放射状に配置した素鉄心の外周部にガラスバインドテー
プと同等以上の機械的強度を有する熱収縮性ＰＰＳ繊維
織テープを巻装したものを金形内に納め、真空注形法又
は含浸法により熱硬化性樹脂で一体化して鉄心ブロック
を構成したので、熱収縮性ＰＰＳ繊維織テープが熱収縮
し素鉄心を締付けながら磁性板間の樹脂を収縮硬化させ
るので、磁性板間で剥離又はクラックが生じるのを防止
できるという効果がある。これとともに、鉄心ブロック
における磁性板間に万が一剥離あるいはクラックが生じ
ても、熱収縮性ＰＰＳ繊維織テープが、素鉄心の外周部
側から強固に締付けることによって、ブロック状鉄心の
剛性を維持し、使用中騒音の発生を防止し、強度が低下
するのを防止できるという効果がある。

【００３４】また、従来用いられていたガラスバインド
テープと同等の機械的強度と耐熱劣化特性を有する熱収
縮性ＰＰＳ繊維織テープを素鉄心の外周に巻装して用い
る。よって従来のようにガラスバインドテープと熱収縮
テープとを交互巻付け、又は多重巻付けする面倒な作業
が不用となるという効果がある。さらに本考案ではガラ
スバインドテープとの交互巻付けをしないので、熱収縮
性ＰＰＳ繊維織テープの収縮力の全てを素鉄心部分への
締付力として用いることができるという効果がある。

【００３５】また本発明では第２に、磁性板を放射状に
配置した素鉄心の外周部に熱収縮性ＰＰＳ繊維織テープ
を巻装したものを金形内に入れ、素鉄心の上面と上部金
形との間に離形クロスを介在させた状態で真空注形法に
より熱硬化性樹脂で一体化して鉄心ブロックを構成した
ので、真空注形加熱硬化時に熱収縮性ＰＰＳ繊維織テー
プが収縮して素鉄心部分を締付けようとする際、素鉄心
部分の上面と上部金形との間で容易に滑り、テープの締
付力のロスを無くすことができるという効果がある。

【００３６】さらに、加熱硬化処理後、上部金形を離形
クロス部分から容易に取り外せるので成形用金形を容易
に解体できるとともに、鉄心ブロック上面の仕上げを不
要とできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気機器用鉄心ブロックとその製造方
法の一実施例を示す素鉄心を金形に収めた状態での縦断
面図。

【図２】上記実施例の素鉄心を下部金形に収めた状態を
示す平面図。

【図３】上記実施例の鉄心ブロックを取り出して示す縦
断面図。

【図４】上記実施例のＰＰＳ繊維によるバインドテープ
の平面図。

【図５】図４におけるイ−イ断面矢視図。

【図６】図４におけるロ−ロ断面矢視図。

【図７】上記実施例の鉄心ブロックの製造に用いる加熱
真空注形用タンク部分の縦断面概略説明線図。

【図８】従来のリアクトル鉄心を例示する正面図。

【図９】上記従来例の放射状ブロック鉄心の平面図。

【図１０】上記従来例の割れを生じたブロック鉄心の平
面図。

【図１１】他の従来例を示すリアクトル鉄心の正面図。

【図１２】従来の金形で鉄心ブロックを製造する状態を
示す縦断面図。

【図１３】上記従来方法で製造した鉄心ブロックの平面
図。

【符号の説明】

１…鉄心ブロック ５…磁性板 ７…素鉄心 １５…下部金形 １６…外径側金形 １７…内径側金形 １８…成形用金形 １９…テープリング ３１…ガラスクロス ３２…離形クロス ３４…上部金形

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形用金形内に、磁性板を放射状に配置
   した素鉄心の外周部に熱収縮性ＰＰＳ繊維織テープを巻
   装した状態のものを納め、真空注形法又は含浸法により
   熱硬化性樹脂を含浸加熱処理して一体化したことを特徴
   とする電気機器用鉄心ブロック。
2. 【請求項２】 成形用金形内に、磁性板を放射状に配置
   した素鉄心の外周部に熱収縮性ＰＰＳ繊維織テープを巻
   装した状態のものを納め、上記素鉄心の上面と、上記成
   形用金形の上部金形との間に離形クロスを介在させた状
   態で真空注形法により熱硬化性樹脂を含浸加熱処理し一
   体化して製造するようにしたことを特徴とする電気機器
   用鉄心ブロックの製造方法。