專利名稱：制造繞制磁芯的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造用于諸如變壓器或電抗器的芯體，特別是用窄長形磁性材料繞制而成的繞制磁芯的方法。
對于一大約5-200千伏安的低或中功率的變壓器，通常，一種具有階梯環(huán)形截面的繞制磁芯1被使用，如圖6和7所示。這種繞制磁芯1通過纏繞三種寬度各不相同的帶狀材料而制成。即，一種窄寬度的材料首先繞一軸(圖中未顯示)纏繞形成2a部分，然后纏繞暫停一下以便將一中等寬度的材料與第一種纏繞材料連接。隨后纏繞繼續(xù)以形成2b部分，纏繞再一次暫停一下以便連接一種寬度的材料。隨后纏繞繼續(xù)以形成2c部分。之后，2d部分用中等寬度的材料而2e部分用窄寬度材料以同樣的方式分別依次形成，于是繞制磁芯在移出軸以后便完成了。
一可分離的圓柱形軸被安裝在具有階梯形截面的繞制磁芯腿部附近，當軸旋轉(zhuǎn)時，芯線被繞在軸上。這種繞制磁芯被制成變壓器或其它裝置。
在這種有著環(huán)形階梯形截面的繞制磁芯中，這樣的階梯被用來增加環(huán)形纏繞的線圈中的磁性材料的截面占有率，同時為了傳導氣或油流動通過階梯形成的空間以冷卻它自己。對于如圖中所示有著五階梯的芯體，其截面的占有率大約為85%。提供更多階梯，將獲得更大的占有率。如果提供一簡單的三階梯結(jié)構(gòu)，占有率約79%，在實際的變壓器中，具有三至九個階梯的繞制磁芯通常被使用。
除了具有如上所述階梯的繞制磁芯以外，如圖8和圖9所示的具有階梯的斷開式芯體3也是可行的。在這種具有階梯形的斷開式芯體中，繞制磁芯形成后被切割并分離，一線圈4被接入使兩分開的部分被互相連接起來使用。此斷開式芯體的截面形狀因為線圈被接入此芯體而可以是方形的。然而由于線圈導線彎曲半徑的限制，方形的角部要被去掉而形成具有三階梯形的截面。
在制造前面提到的具有階梯環(huán)形截面的繞制磁芯或具有階梯的斷開式芯體二者中任一種時，每次都必須要暫停纏繞工作來連接材料以改變材料寬度。工作效率因此而降低并且做好的產(chǎn)品具有磁阻增加以及由于連接部分而產(chǎn)生噪音這樣一些問題。另外，由于數(shù)種不同材料被使用，控制材料很復雜。
另外，一具有環(huán)形截面的繞制磁芯被普遍使用(日本專利公開號60-28357，日本專利公開號61-22851)。為制造這樣一種繞制磁芯，一種材料被切割以使寬度逐漸改變且邊緣形成一橢圓曲線，然后此切割過的材料被纏繞。
盡管高的截面占有率可以被具有環(huán)形截面的繞制磁芯所獲得，但會有材料上的浪費且經(jīng)濟效益因此而降低，因為這種以等寬的帶狀形狀提供的材料的邊緣要被切割掉而成為曲線形狀以供使用。再有，刮削和切割的處理過程要花相當大的力量。因此，這種繞制磁芯僅能用于小功率容量的弱電裝置而不能用于大功率的設備上。
另外，一種具有多邊形截面的繞制磁芯已是眾所周知的了(日本專利公開號44-24605)。這種繞制磁芯按照下面的方法制造。一帶狀材料被暫時纏繞，然后沿斜向移動以使邊緣末端形成圓錐形。然后將其在一平面內(nèi)切割并重新纏繞使其形成狹長的梯形纏繞材料，幾種不同的此纏繞材料被纏繞在一軸上，并被互相連接，形成一有多邊形截面的繞制磁芯。
這種具有多邊形截面的繞制磁芯具有使材料的浪費減少的優(yōu)點，但是因為它仍具有連接部分，因此在實際應用中存在著潛在的問題，就如同前面提到的具有階梯形截面的繞制磁芯的情況一樣。另外，材料的切割也很麻煩困難。所以這種繞制磁芯沒有投入實際使用。
本發(fā)明的目的就是提供一種制造繞制磁芯的改進方法以解決上面提到的各種繞制磁芯的不便，同時不引起材料的浪費，并且能夠高效地制造，從而切實地改進變壓器的性能。
本發(fā)明是制作繞制磁芯的方法，包含這樣一些步驟沿一縱向延伸的折線切割一帶狀磁性材料形成兩條延續(xù)的材料，每一條由順次連接的纏繞材料構(gòu)成，這些纏繞材料的每一個都具有狹長的五邊形形狀，其首端寬度變窄，在中部變寬，尾端又變窄，其一側(cè)邊呈直線，其另一邊呈折線;
纏繞上述一纏繞材料，保持其中心在寬度方向上的一個固定位置，以形成有六邊形截面的繞制磁芯。
附圖簡要說明

圖1是一顯示根據(jù)本發(fā)明的切割材料的方法的平面圖，它的縱向比例比其寬度方向比例縮小到了百分之一。
圖2是一顯示本發(fā)明的一纏繞材料的平面圖，其縱向比例縮小到其寬度方向比例的百分之一。
圖3是一顯示根據(jù)本發(fā)明制造的繞制磁芯的實施例的平面圖。
圖4是一沿圖3中Ⅳ-Ⅳ線的剖面圖。
圖5是一顯示根據(jù)本發(fā)明制作的繞制磁芯的另一實施例的與圖4相類似的剖面圖。
圖6是一具有階梯形截面的習用繞制磁芯的平面圖。
圖7是沿圖6中Ⅶ-Ⅶ線的剖面圖。
圖8是一習用斷開式芯體的透視圖。
圖9是沿圖8中Ⅺ-Ⅸ線的剖面圖。
本發(fā)明將在下文參照圖示進行具體描述。
首先，如圖1所示，一帶狀磁性材料被沿著一沿其縱向延伸的折線11切割。為了圖示方便，圖1和圖2中的縱向長度的比例縮小為橫向長度比例的百分之一。在這種方式下，折線11的兩邊都提供了一連續(xù)的材料13，其由圖2所示的纏繞材料12的順次連接構(gòu)成，每一纏繞材料12都具有一狹長的五邊形的形狀，其首端變窄，中間部分加寬而尾端又變窄，且它的一側(cè)邊呈直線而另一邊呈折線。在這個實施例中，作為一個完成了的繞制磁芯它具有一等邊六角形的截面，纏繞材料12的首端14和尾端15具有同樣的寬度，而在中間部分的最寬位置16的寬度等于首端14或尾端15的兩倍。另外，從首端14到最寬位置16的長度比從最寬處16到尾端15的長度要小，以使當這種材料將首端14放在里面繞一軸纏繞時，最寬處16被設置在繞制磁芯截面的厚度的中央。
接下來，連續(xù)材料13從一纏繞材料12的首端14繞一軸(圖中未顯示)進行纏繞，并在寬度方向上相對于軸被移動，以保持中央17在材料的寬度方向上的一固定位置，然后在尾端15處被切割，纏繞完成。纏繞期間，在寬度方向上的移動會引起材料某些部分的變形，即由于最寬處16一側(cè)邊附近的張力和其它邊附近的壓力而引起材料的某些部位的變形。然而，這種變形是可以忽略的，因為這種材料很長而窄而變形引起的角度也很小。之后，和習用繞制磁芯一樣，尾端15被固定，而軸被拔出，再經(jīng)過熱處理等過程，最后如圖3和4所示的具有等邊六角形截面的繞制磁芯即完成了。
在上述磁材料的切割過程中，一種與被用于制造具有環(huán)形截面的繞制磁芯的切割機結(jié)構(gòu)相同的裝置能夠通過簡單地改變一下切割曲線的設置而被使用。在纏繞中，一種與用于制造具有環(huán)形截面的繞制磁芯的裝置結(jié)構(gòu)相同的裝置能夠被使用。當然，可以利用切割線為一折線這一事實來制造一種用于上述過程的簡單結(jié)構(gòu)的特殊裝置。
在上述方法中，連續(xù)材料13同原來一樣被纏繞并且在纏繞完成后切開為纏繞材料12。另外，也可以使用連續(xù)材料13先被切成纏繞材料12然后纏繞材料再被纏繞的方法。
按上述方式完成的繞制磁芯18同具有階梯環(huán)形截面的習用繞制磁芯的情形一樣被接上一圓柱形軸，被導線纏繞并被用于變壓器或其它裝置。此線圈內(nèi)磁性材料的截面占有率約為83%，與具有五階梯環(huán)形截面的繞制磁芯幾乎相等。
在上述實施例中，截面一等邊六角形，不過本發(fā)明也可用于使截面呈細長的六角形，如圖5中的繞制磁芯19。
繞制磁芯19可被應用于一斷開式芯體。由于角部具有一120度的角度，所以繞在芯體19周圍的線圈導線在角部的彎曲率相當小。因此，這種繞制磁芯19可以所取代具有階梯的習用斷開式芯體。再有，繞制磁芯19能夠?qū)崿F(xiàn)比具有階段的習用斷開式芯體高的截面占有率。
上述具有細長的六角形截面的繞制磁芯可以與繞為環(huán)形的線圈一起使用，同前述的具有等邊六角形截面的繞制磁芯的情況一樣。在這種情況下，截面占有率降低而空余空間增加以獲得有效的冷卻。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，一材料被沿著一切割線切成兩個窄條，并且兩個窄條都被用作纏繞材料，所以沒有材料上的浪費且能獲得較好的經(jīng)濟效益。尤其對于如用大量取向性磁硅鋼做成的用作配電變壓器的電能裝置或用諸如非晶體磁性材料、鎳基磁性材料及很薄的磁硅鋼等很貴的材料做成的繞制磁芯來說，具有顯著的經(jīng)濟利益。另外因為沒有材料上的浪費，刮削過程被避免，因而切割的效率得以提高。
再有，由于兩個窄條材料通過僅切割一個部分而獲得，因而諸如切割工具磨損的控制，切割后毛刺的控制及形狀和尺度的控制這些生產(chǎn)制作上的控制僅對兩窄條之一要求。所以，整個操作的控制工作能夠被簡化。
按照本發(fā)明的繞制磁芯僅通過纏繞一種材料就可完成，這樣，習用的具有階梯或具有多邊形截面的繞制磁芯所要求的連接操作不再需要，生產(chǎn)效率能得到提高。因為只有一種材料被使用，材料的控制也被簡化。
按照本發(fā)明制造的繞制磁芯提供了極好的磁特性并降低了噪音。
本發(fā)明所運用的切割裝置能夠很容易地制造，因為如上所述，切割工具僅在一固定位置被使用，且切割線是一通過簡單地連接兩直線而形成的簡單折線，而且不需要刮削裝置。
權利要求
1.一種制造繞制磁芯的方法，包括以下步驟沿一條縱向延伸的折線切割一帶狀磁性材料以形成兩條連續(xù)的材料，每條連續(xù)材料都由纏繞材料的順次連接構(gòu)成，該每一纏繞材料都為一窄長的五邊形，其寬度在首端變窄，中部加寬，尾端又變窄，且一側(cè)邊呈直線而另一邊呈折線；纏繞上述一纏繞材料同時保持其中心點在寬度方向上的一個固定位置以形成一具有六角形截面的繞制磁芯。
全文摘要
一種制造繞制磁芯的方法。一帶狀磁性材料被沿著一縱向延伸的折線切割以形成兩條連續(xù)的材料，其每一個都由纏繞材料的順序連接構(gòu)成，且每一纏繞材料為一窄長的五邊形，其在首端變窄，中部加寬，尾端又變窄，且一側(cè)邊呈直線而另一邊呈折線。將一纏繞材料進行纏繞同時保持其中心點在寬度方向上的一個固定位置以形成一具有六角形截面的繞制磁芯。該方法沒有材料的浪費并且纏繞過程中不需要材料的連接。
文檔編號H01F41/02GK1070062SQ9210889
公開日1993年3月17日 申請日期1992年8月5日 優(yōu)先權日1991年8月5日
發(fā)明者渡部忠利, 宮坂正一 申請人:電氣鐵芯工業(yè)株式會社