溶接トランスおよびその製造方法
【課題】電磁鋼板の裁断工数および積層枚数を低減し、積層鉄心の組立作業時間を短縮して、溶接トランスの製造コストを低減する。
【解決手段】溶接トランス１の積層鉄心２は、複数の中間積層体と複数の挟持積層体とを有する。中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は同一方向に揃えられる。複数の中間積層体２１は間隔を置き、中間積層体２１の長さ方向を揃えて配置される。中間積層体２１に、中間積層体２１に環状にコイル３が巻回される。複数の挟持積層体２２は、中間積層体２１の長さ方向の両側から複数の中間積層体２１を挟持する。中間積層体２１と挟持積層体２２とは、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向の両側から一対の組立フランジで挟持される。
【解決手段】溶接トランス１の積層鉄心２は、複数の中間積層体と複数の挟持積層体とを有する。中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は同一方向に揃えられる。複数の中間積層体２１は間隔を置き、中間積層体２１の長さ方向を揃えて配置される。中間積層体２１に、中間積層体２１に環状にコイル３が巻回される。複数の挟持積層体２２は、中間積層体２１の長さ方向の両側から複数の中間積層体２１を挟持する。中間積層体２１と挟持積層体２２とは、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向の両側から一対の組立フランジで挟持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心の構造を改良した溶接トランスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接機などの抵抗溶接機は、瞬間的に大電流を供給できるようにするために溶接トランスを備えている。溶接トランスは、磁気回路を形成する積層鉄心を有し、積層鉄心によって入力側の一次回路と出力側の二次回路とを相互インダクタンスで結合する。
【０００３】
溶接トランスは、鉄心とコイルの配置関係によって内鉄形と外鉄形とに大別され、外鉄形が一般的である。内鉄形は鉄心の周りにコイルを配置し、外鉄形はコイルの周りに鉄心を配置する。
【０００４】
溶接トランスも一般的なトランスと同様に、渦電流損を低減するために、積層鉄心を採用している。積層鉄心は、たとえば、矩形状に裁断した薄い平鋼板（電磁鋼板）を絶縁被覆し、その厚み方向に複数積層して構成される。たとえば特許文献１には、所定形状の打ち抜き無方向性珪素鋼板を複数積層し、リベットでかしめ固定した積層鉄心が開示されている。
【０００５】
また、組立作業が容易な鉄心として、帯状の圧延鋼板を絶縁処理して巻いた巻鉄心や、巻鉄心を焼きなまして接着剤を含浸させた後これを２片に裁断したカットコア式巻鉄心がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１８６０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の積層鉄心は、形状や板幅の異なる複数枚の平鋼板を使用している。したがって、形状や板幅ごとにプレス機の設定を変えて、平鋼板を打ち抜く必要があり、平鋼板の裁断工数が多くなる。また、従来の積層鉄心は、すべての平鋼板の積層方向を一方向に揃えているので、平鋼板の使用枚数（積層枚数）が多くなる。このため、積層鉄心の組立作業時間が長くなり、溶接トランスの製造コストが増大する。
【０００８】
一方、巻鉄心およびカットコア式鉄心は、巻機により圧延鋼板を巻いて積層するので、電磁鋼板の裁断工数を削減することができ、組立作業時間の短縮化が期待される。その反面、巻機、熱処理槽、接着剤含浸炉、および巻きコア切断機などを備えなければならず、鉄心の作製に高額な設備投資と広い敷地面積が必要となる。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、積層鉄心を採用しても、平鋼板の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心の組立作業時間を短縮でき、コイルの形成も容易にでき、製造コストを低減することができる溶接トランスおよびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための溶接トランスは、複数の中間積層体と複数の挟持積層体とを有する。中間積層体は、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層する。挟持積層体は、上記中間積層体と同一の幅の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層する。
【００１１】
中間積層体と挟持積層体の幅方向は、同一方向に揃えられる。複数の中間積層体は間隔を置き、これらの中間積層体の長さ方向を揃えて配置される。中間積層体に環状にコイルが巻回される。複数の挟持積層体は、配置した複数の中間積層体を上記中間積層体の長さ方向の両側から挟持する。
【００１２】
一対の組立フランジは、中間積層体と挟持積層体とをこれらの幅方向の両側からで挟持する。
【００１３】
なお、本発明において、矩形状の平鋼板の幅とは当該平鋼板の短辺を意味し、矩形状の平鋼板の長さとは当該平鋼板の長辺を意味する。また、「幅方向」とは複数の平鋼板からなる積層体の短辺方向を意味し、「長さ方向」とは複数の平鋼板からなる積層体の長辺方向を意味する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る溶接トランスによれば、中間積層体を形成する平鋼板の幅と、挟持積層体を形成する平鋼板の幅とが、同一の幅に揃えられる。したがって、プレス機の打ち抜き幅の設定を変更する必要がなく、平鋼板の裁断工数を低減することができる。
【００１５】
また、中間積層体と挟持積層体の幅方向は同一方向に揃えられる。一方、中間積層体と挟持積層体の長さ方向は交差しており、これらの中間積層体と挟持積層体との平面同士の組み合わせで、コイルを収容するコイル収容空間が区画される。
【００１６】
したがって、中間積層体の積層方向と挟持積層体の積層方向は交差しており、従来構造のように、すべての平鋼板が一方向を向かないので、平鋼板の使用枚数（積層枚数）を低減することができる。また、コイルは挟持積層体を除いた状態で中間積層体に挿入することができるので、溶接トランスの組み立てが容易になる。
【００１７】
その結果、積層鉄心を採用しても、平鋼板の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心の組立作業時間を短縮化して、溶接トランスの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。
【図２】実施形態１の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。
【図３】実施形態１の溶接トランスを示す側面図である。
【図４】実施形態２の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。
【図５】実施形態２の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。
【図６】実施形態３における溶接トランスの製造方法のフローチャートである。
【図７】比較例の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係る溶接トランスの実施形態を［実施形態１］と［実施形態２］に、本発明に係る溶接トランスの製造方法の実施形態を［実施形態３］に説明する。
【００２０】
［実施形態１］
図１から図３を参照して、実施形態１の溶接トランスについて説明する。図１は、実施形態１の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。図２は、実施形態１の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。図３は、実施形態１の溶接トランスを示す側面図である。
【００２１】
本実施形態の溶接トランス１００は、積層鉄心２を採用しながらも、平鋼板の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心２の組立作業時間の短縮化を図ることができるようになる。
【００２２】
本発明に係る溶接トランス１００は、鉄心構造に特徴を有する。図２に示すように、実施形態１の溶接トランス１００はコイル３と積層鉄心２とを備え、コイル３の周囲に積層鉄心２を配置した外鉄形である。
【００２３】
積層鉄心２は、磁気回路を形成して、入力側の一次回路と出力側の二次回路とを相互インダクタンスで結合する。積層鉄心２は、複数の積層体２０を組み合わせて構成される。各積層体２０は、たとえば、幅と長さを有する矩形状の薄い平鋼板１２を厚み方向に複数積層した集合体である。
【００２４】
ここで、本発明において、矩形状の平鋼板１２の「幅」とは当該平鋼板１２の短辺を意味し、矩形状の平鋼板１２の「長さ」とは当該平鋼板１２の長辺を意味する。また、「幅方向」とは複数の平鋼板１２からなる積層体２０の短辺方向を意味し、「長さ方向」とは複数の平鋼板１２からなる積層体２０の長辺方向を意味する。なお、正方形の平鋼板１２の場合は、「幅」と「長さ」の実質的な区別はない。
【００２５】
平鋼板１２としては、鉄損が少なく、飽和磁束密度や透磁率の大きい電磁鋼板を用いることが好ましい。電磁鋼板としては、たとえば、珪素鋼板を挙げることができ、特定の方向に磁化し易い方向性珪素鋼板を用いてもよい。また、特に損失の低減を図る目的で、アモルファス磁性材料が用いられることもある。
【００２６】
平鋼板１２の厚みは、プレス機による打ち抜き易さなどを考慮して、たとえば０．５ｍｍ程度のものを採用するが、この厚みに限定されない。
【００２７】
各平鋼板１２は、たとえば、ワニス等の天然樹脂化合物や合成樹脂等の絶縁溶剤中に浸漬して鋼板表面を絶縁被覆した後、その厚み方向に複数積層して積層体２０を構成する。
【００２８】
積層体２０は、複数の中間積層体２１と複数の挟持積層体２２で構成される。本実施形態の積層体２０は、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂと、からなる。
【００２９】
中間積層体２１は、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板１２をその厚み方向に積層してなる。挟持積層体２２は、上記中間積層体２１と同一の幅の矩形状の平鋼板１２をその厚み方向に積層してなる。中間積層体２１と挟持積層体２２との平鋼板１２の積層枚数は同数でもよく、異なっていてもよい。中間積層体２１と挟持積層体２２を通過する磁束の密度によって、中間積層体２１を形成する平鋼板１２の厚みと挟持積層体２２を形成する平鋼板１２の厚みが変わる場合があるからである。中間積層体２１と挟持積層体２２とを同一の幅に揃えることにより、プレス機の打ち抜き幅を中間積層体２１と挟持積層体２２とで変更する必要がないので、平鋼板１２の裁断工数が低減される。
【００３０】
積層鉄心２の組み立てに際して、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は同一方向に揃えられる。本実施形態では、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は、図１に示すように、積層鉄心２の前後方向ＦＲに揃えられる。
【００３１】
複数の中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向は、積層鉄心２の高さ方向ＨＬに揃えられる。そして、これらの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、一方の挟持積層体２２ａ上において、コイル３を装着するための間隔を置いて配置される。これらの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの配置方向は挟持積層体２２ａの長さ方向であり、積層鉄心２の左右方向ＬＲと一致している。
【００３２】
すなわち、実施形態１の溶接トランス１００では、図１（ａ）に示すように、挟持積層体２２ａの長さ方向における両端と中間に、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃを垂直に起立させている。このように組立てることにより、中間積層体２１ａと２１ｂとの間、中間積層体２１ｂと２１ｃとの間には、上部が開放された空間３０が区画される。この空間３０は、積層鉄心２にあらかじめ形成してあるコイル３を装着するためのコイル収容空間である。
【００３３】
なお、本実施形態では、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの内、中間積層体２１の配置方向の中間に位置する中間積層体２１ｂの平鋼板１２の積層枚数のみが、他の中間積層体２１ａ、２１ｃの積層枚数よりも多く積層される。
【００３４】
図２は、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの上端に挟持積層体２２ｂを配置する前の上部開放状態を示している。
【００３５】
上部開放状態において、環状に巻回されたコイル３が、上方から中間の中間積層体２１ｂの両側のコイル収容空間３０に装着される。本実施形態の溶接トランス１００は外鉄形であるので、コイル３内に中間の中間積層体２１ｂが配置され、このコイル３の周囲に両端の中間積層体２１ａ、２１ｃが配置される。
【００３６】
コイル３には電流が流れ、積層鉄心２の磁気回路により溶接に必要な大きな電流が誘起される。コイル３には、たとえば、絶縁被覆を有する軟銅線等の被覆導線が用いられる。
【００３７】
一般に、溶接トランス１００のコイル３は、入力側の一次回路を形成する一次コイル３１と、出力側の二次回路を形成する二次コイル３２と、を備えている（図３参照）。一次コイル３１と二次コイル３２は交互に配置され、中間の中間積層体２１ｂに環状に巻回されている。なお、図３において、３３は二次コイルの接続端子である。
【００３８】
中間の中間積層体２１ｂの周囲にコイル３を装着した後、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの上端に挟持積層体２２ｂを配置して、コイル収容空間３０が閉じられる。すなわち、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、これらの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向の両側から相対向する一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂで挟持される。したがって、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂの間隔は、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さで決まる。
【００３９】
中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとの間の漏れ磁束を少なくするため、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向の両端面と、当該両端面が接触する挟持積層体２２ａ、２２ｂの接触面とは面接触される。
【００４０】
そして、図３に示すように、挟持積層体２２ａ、２２ｂおよび中間積層体２１ａ、２１ｃの幅方向の前後両端は、一対の組立フランジ４１、４２で挟持される。これらの組立フランジ４１、４２は、中央にコイル３を外部へ突出させるための不図示の窓を有し、周囲にボルト４３を挿通させるための不図示のボルト孔を有する。
【００４１】
そして、組立フランジ４１、４２の相対向するボルト孔にそれぞれボルト４３を挿通させ、それぞれのボルト４３にナット４４を取り付けることにより、組立フランジ４１、４２間に積層鉄心２が固定される。
【００４２】
ボルト４３としては、一端にねじ山が切られた普通のボルトを使用しても構わないが、両端にねじ山が切られたスタッドボルトを使用することが好ましい。スタッドボルトは、溶接時の電磁誘導に伴う振動でボルトが一方向へ回転しても、一端のナットは緩もうとするが、他端のナットは締まろうとするので、全体として締め付けが保たれ、緩みが生じ難いからである。
【００４３】
以上のように、実施形態１の溶接トランス１００の積層鉄心２は、中間積層体２１を形成する平鋼板１２の幅と、挟持積層体２２を形成する平鋼板１２の幅とが、同一の幅に設定されている。したがって、プレス機の打ち抜き幅の設定を中間積層体２１と挟持積層体２２とで変更する必要がなく、平鋼板１２の裁断工数を低減することができる。
【００４４】
また、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は同一方向に揃えられる。一方、図１（ａ）の正面図において、中間積層体２１の長さ方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬへ向き、挟持積層体２２の長さ方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲへ向いており、中間積層体２１と挟持積層体２２の長さ方向は交差している。したがって、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとの平面同士の組み合わせで、コイル３を収容するコイル収容空間３０が区画される。
【００４５】
これに対し、従来の積層鉄心の構造は、すべての平鋼板の積層方向が積層鉄心の前後方向ＦＲに向いており、コイル収容空間３０が平鋼板の積層端面で区画されている。
【００４６】
したがって、本実施形態における平鋼板１２の積層枚数（使用枚数）は、従来の積層鉄心の構造よりも少なくなる。よって、積層鉄心２を採用しても、平鋼板１２の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心２の組立作業時間を短縮化して、溶接トランス１００の製造コストを低減することができる。
【００４７】
また、中間積層体２１と挟持積層体２２は同一の幅に揃えられるので、一種類の幅の平鋼板から、中間積層体用と挟持積層体用の平鋼板１２の材料切り出しが可能である。加えて、幅の異なる複数の平鋼板１２を準備する必要がないため、裁断工程における段取り代えのコストと、平鋼板１２の在庫コストが削減される。
【００４８】
さらに、本実施形態の溶接トランス１００の鉄心構造は積層鉄心２であり、巻鉄心およびカットコア式鉄心のように、巻機、熱処理槽、接着剤含浸炉、巻きコア切断機などの設備を要しないため、設備投資が低額に抑えられ、広い敷地面積が不要である。
【００４９】
［実施形態２］
実施形態２は、本発明に係る溶接トランスを、積層鉄心の周囲にコイルを配置した内鉄形溶接トランスに適用したものである。
【００５０】
図４および図５を参照して、実施形態２の溶接トランス２００について説明する。図４は、実施形態１の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。図５は、実施形態２の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。なお、実施形態１と同一の構成部材については、同一の符号を付して説明する。
【００５１】
図４および図５に示すように、実施形態２の溶接トランス２００は内鉄形であるので、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂ間において、当該挟持積層体２２の長さ方向の両端に、２セットの中間積層体２１ａ、２１ｃを配置している。実施形態２の溶接トランス２００は、実施形態１と異なり、両端の中間積層体２１ａ、２１ｃの間に、中間の中間積層体を設けていない。
【００５２】
中間積層体２１ａ、２１ｃはコイル３、３を配置するための間隔を置き、中間積層体２１ａ、２１ｃの長さ方向を揃えて配置されている。各中間積層体２１ａ、２１ｃの周囲には環状にコイル３が巻回される。
【００５３】
中間積層体２１ａ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂの幅方向は、同一方向に揃えられる。そして、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂは、実施形態１と同様に、これらの中間積層体２１ａ、２１ｃをそれぞれの長さ方向の両側から挟持している。
【００５４】
実施形態２の溶接トランス２００は、両端の中間積層体２１ａ、２１ｃの間に、一つのコイル収容空間３０を有している。図４（ａ）の正面図において、中間積層体２１の長さ方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬへ向き、挟持積層体２２の長さ方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲへ向いており、中間積層体２１と挟持積層体２２の長さ方向は交差している。したがって、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとの平面同士の組み合わせで、コイル３を収容するコイル収容空間３０が区画される。
【００５５】
その結果、図４（ａ）において、中間積層体２１ａ、２１ｃの積層方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲへ向き、挟持積層体２２ａ、２２ｂの積層方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬに向くことになる。したがって、平鋼板１２の積層枚数（使用枚数）は従来よりも低減され、その裁断工数も低減することができる。
【００５６】
また、本実施形態の溶接トランス２００は、実施形態１と同様に、平鋼板１２の裁断工数を低減するため、中間積層体２１と挟持積層体２２が同一の幅に設定される。
【００５７】
そして、本実施形態の内鉄形溶接トランス２００は、実施形態１と同様に、窓およびボルト孔を有する一対の組立フランジ４１、４２、ボルト４３、およびナット４４を用いて、組立てられる。
【００５８】
このように実施形態２の溶接トランス２００は、鉄心構造の基本的構成が実施形態１と同じであるので、実施形態１と同様の作用効果を奏することになる。
【００５９】
［実施形態３］
実施形態３は、本発明に係る溶接トランスの製造方法を、実施形態１の外鉄形溶接トランスに適用したものである。
【００６０】
図６は、実施形態３における溶接トランスの製造方法のフローチャートである。なお、このフローチャートは、溶接トランスの製造方法の製造手順を示す。
【００６１】
図６に示すように、実施形態３の製造方法は、まず、準備段階として、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板１２が準備される（Ｓ１）。平鋼板１２は、プレス機を用いて鋼板を打ち抜くことにより形成される。
【００６２】
本実施形態では、中間積層体２１と挟持積層体２２とを同一の幅に揃えるので、一種類の幅の鋼板から中間積層体用と挟持積層体用の平鋼板１２の材料切り出しが可能である。また、中間積層体２１と挟持積層体２２とを同一の幅に揃えれば、幅の異なる複数の平鋼板１２を準備する必要がないため、裁断工程における段取り代えのコストと、平鋼板１２の在庫コストが削減される。
【００６３】
打ち抜かれた複数の平鋼板１２は、中間積層体２１および挟持積層体２２を積層するに際して、たとえば、ワニス等の天然樹脂化合物や合成樹脂等の絶縁溶剤中に浸漬して鋼板表面が絶縁被覆される。
【００６４】
次に、絶縁溶剤が固化する前に、平鋼板１２をその厚み方向に積層して、複数の中間積層体２１と複数の挟持積層体２２とが形成される（Ｓ２）。絶縁溶剤の固化前に平鋼板１２を積層すれば、平鋼板同士を接着することができる。本実施形態では、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂが形成される。
【００６５】
中間積層体２１と挟持積層体２２とは、平鋼板１２の積層枚数が同数でもよく、異なっていてもよい。本実施形態では、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの内、中間積層体２１の配置方向の中間に位置する中間積層体２１ｂの積層枚数が、両端の中間積層体２１ａ、２１ｃの積層枚数よりも多くなっている。
【００６６】
次に、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂの幅方向が同一方向に揃えられる（Ｓ３）。本実施形態では、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は、図１に示すように、積層鉄心２の前後方向ＦＲに揃える。
【００６７】
さらに、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、中間積層体２１の長さ方向が揃えられ、コイル３の巻数に応じた間隔を置いて配置される（Ｓ４）。本実施形態では、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向は、積層鉄心２の高さ方向ＨＬに揃える。そして、長さ方向を揃えた中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、一方の挟持積層体２２ａ上において、コイル３を装着するための間隔を置いて配置される。
【００６８】
このように配置することにより、図１（ａ）に示すように、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、挟持積層体２２の長さ方向における両端と中間に垂直に起立した状態となる。中間積層体２１の配置方向は、挟持積層体２２の長さ方向および積層鉄心２の左右方向ＬＲと一致する。
【００６９】
なお、実施形態２の溶接トランス２００を製造する場合には、中間積層体２１ａ、２１ｃが２セットである。実施形態２の溶接トランス２００は内鉄形であるので、２セットの中間積層体２１ａ、２１ｃが、挟持積層体２２の長さ方向における両端に配置される。
【００７０】
そして、中間積層体２１ｂの両側のコイル収容空間３０に、コイル３が配置される（Ｓ５）。コイル３は、入力側の一次コイル３１と、出力側の二次コイル３２とを交互に配置し、中間積層体２１の長さ方向に沿って環状に巻回される。
【００７１】
その後、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの上端に上部の挟持積層体２２ｂを配置し、中間積層体２１の長さ方向の両側から一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂで挟持する（Ｓ６）。挟持積層体２２ａ、２２ｂによる挟持は、不図示の押圧治具を用いて行う。
【００７２】
すなわち、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂで中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃを挟持した状態で、押圧治具を用いて中間積層体２１の長さ方向の両側から押圧することにより、挟持積層体２２ａ、２２ｂ間に中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃが固定される。押圧治具を用いるのは、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向の両端面と、当該両端面が接触する挟持積層体２２ａ、２２ｂの接触面とを確実に面接触させて、中間積層体２１と挟持積層体２２との間の漏れ磁束を少なくするためである。
【００７３】
最後に、中間積層体２１ａ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとは、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向の両側から一対の組立フランジ４１、４２で挟持される（Ｓ７）。上述したように、これらの組立フランジ４１、４２は、中央にコイル３を外部へ突出させるための不図示の窓を有し、周囲にボルト４３を挿通させるための不図示のボルト孔を有する。
【００７４】
一対の組立フランジ４１、４２による挟持は、これらの組立フランジ４１、４２で中間積層体２１ａ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとを挟持した状態で、組立フランジ４１、４２の相対向するボルト孔にそれぞれボルト４３を通し、各ボルト４３にナット４４を取り付けることによって行う。本実施形態では、溶接機に振動が生じても組立フランジ４１、４２に強固な保持力を付与するため、ボルト４３として、スタッドボルトが採用される。
【００７５】
実施形態３の製造方法は、中間積層体２１と挟持積層体２２が同一の幅に揃えられる。したがって、一種類の幅の鋼板から、中間積層体用と挟持積層体用の平鋼板１２の材料切り出しが可能である。加えて、幅の異なる複数の平鋼板１２を準備する必要がないため、裁断工程における段取り代えのコストと、平鋼板１２の在庫コストが削減される。
【００７６】
さらに、実施形態の製造方法は、簡単な治具を用いて積層鉄心２を製造することができる。したがって、巻鉄心およびカットコア式鉄心のように、巻機、熱処理槽、接着剤含浸炉、巻きコア切断機などの設備を要さず、設備投資が低額に抑えられ、広い敷地面積が不要である。
【００７７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【００７８】
たとえば、上記実施形態１および実施形態２では、中間積層体２１と挟持積層体２２とをすべて同一の幅に揃えているが、コイル３内に収容する中間積層体２１の幅を挟持積層体２２の幅よりも小さく設定してもよい。コイル３内に収容する中間積層体２１の幅を小さく設定することにより、組立フランジ４１、４２からコイル３が外部へ突出する度合いを小さくしたり、組立フランジ４１、４２内にコイル３を収納したりすることができる。
【００７９】
＜実施例＞
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明に係る溶接トランスをさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００８０】
〔実施例〕
再び図１を参照して、本発明に係る溶接トランスの実施例について説明する。本実施例では、図１に示す積層鉄心２の組立てを行なった。
【００８１】
実施例の積層鉄心２は、上述したように、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、挟持積層体２２ａ、２２ｂの平面同士でコイル収容空間３０が区画される。したがって、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの積層方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲに向き、挟持積層体２２ａ、２２ｂの積層方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬに向いている。
【００８２】
本実施例で用いる平鋼板１２の板厚は０．５ｍｍである。積層体２０の積層厚は、複数の中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの内、中間積層体２１の配置方向の中間に位置する中間積層体２３ｂの積層厚のみを１２０ｍｍ（積層数２４０枚）とし、その他の積層体２１ａ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂの積層厚を６０ｍｍ（積層数１２０枚）とした。その結果、使用した平鋼板１２の総枚数は、２４０＋１２０×４＝７２０枚であった。
【００８３】
〔比較例〕
次に図６を参照して、従来構造の溶接トランスを比較例として説明する。図７は、比較例の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図であり、図１に対応させて表したものである。
【００８４】
比較例では、図７に示すように積層鉄心５２の組立てを行なった。比較例の積層鉄心５２は、中間積層体６１ａ、６１ｂ、６１ｃと挟持積層体６２ａ、６２ｂの積層端面同士でコイル収容空間３０が区画される。したがって、中間積層体６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび挟持積層体６２ａ、６２ｂの積層方向は、すべて積層鉄心５２の前後方向ＦＲに向いている。
【００８５】
比較例で用いる平鋼板の板厚は、実施例と同様に、板厚０．５ｍｍである。積層体６０の積層厚は、中間積層体６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび挟持積層体６２ａ、６２ｂについて、すべて３２５ｍｍ（積層数６５０枚）とした。積層体６０の数は、実施例と同様に５セットである。その結果、使用した平鋼板１２の総枚数は、５×６５０＝３２５０枚であった。
【００８６】
このように実施例の積層鉄心２は、従来構造に比べて、使用する平鋼板１２の総枚数を大幅に削減することができる。すなわち、上記実施例は、積層鉄心２を採用しながらも、平鋼板１２の裁断工数および積層枚数を大幅に低減することができ、積層鉄心２の組立作業時間を短縮化して、溶接トランス１００の製造コストを低減することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る溶接トランスは、自動車や鉄道車輌等の車輌の組立てに用いるスポット溶接機やレーザー溶接機などの溶接機に広く適用しうる。
【符号の説明】
【００８８】
３ コイル、
１２ 平鋼板、
２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ） 中間積層体、
２２（２２ａ、２２ｂ） 挟持積層体、
１００、２００ 溶接トランス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心の構造を改良した溶接トランスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接機などの抵抗溶接機は、瞬間的に大電流を供給できるようにするために溶接トランスを備えている。溶接トランスは、磁気回路を形成する積層鉄心を有し、積層鉄心によって入力側の一次回路と出力側の二次回路とを相互インダクタンスで結合する。
【０００３】
溶接トランスは、鉄心とコイルの配置関係によって内鉄形と外鉄形とに大別され、外鉄形が一般的である。内鉄形は鉄心の周りにコイルを配置し、外鉄形はコイルの周りに鉄心を配置する。
【０００４】
溶接トランスも一般的なトランスと同様に、渦電流損を低減するために、積層鉄心を採用している。積層鉄心は、たとえば、矩形状に裁断した薄い平鋼板（電磁鋼板）を絶縁被覆し、その厚み方向に複数積層して構成される。たとえば特許文献１には、所定形状の打ち抜き無方向性珪素鋼板を複数積層し、リベットでかしめ固定した積層鉄心が開示されている。
【０００５】
また、組立作業が容易な鉄心として、帯状の圧延鋼板を絶縁処理して巻いた巻鉄心や、巻鉄心を焼きなまして接着剤を含浸させた後これを２片に裁断したカットコア式巻鉄心がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１８６０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の積層鉄心は、形状や板幅の異なる複数枚の平鋼板を使用している。したがって、形状や板幅ごとにプレス機の設定を変えて、平鋼板を打ち抜く必要があり、平鋼板の裁断工数が多くなる。また、従来の積層鉄心は、すべての平鋼板の積層方向を一方向に揃えているので、平鋼板の使用枚数（積層枚数）が多くなる。このため、積層鉄心の組立作業時間が長くなり、溶接トランスの製造コストが増大する。
【０００８】
一方、巻鉄心およびカットコア式鉄心は、巻機により圧延鋼板を巻いて積層するので、電磁鋼板の裁断工数を削減することができ、組立作業時間の短縮化が期待される。その反面、巻機、熱処理槽、接着剤含浸炉、および巻きコア切断機などを備えなければならず、鉄心の作製に高額な設備投資と広い敷地面積が必要となる。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、積層鉄心を採用しても、平鋼板の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心の組立作業時間を短縮でき、コイルの形成も容易にでき、製造コストを低減することができる溶接トランスおよびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための溶接トランスは、複数の中間積層体と複数の挟持積層体とを有する。中間積層体は、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層する。挟持積層体は、上記中間積層体と同一の幅の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層する。
【００１１】
中間積層体と挟持積層体の幅方向は、同一方向に揃えられる。複数の中間積層体は間隔を置き、これらの中間積層体の長さ方向を揃えて配置される。中間積層体に環状にコイルが巻回される。複数の挟持積層体は、配置した複数の中間積層体を上記中間積層体の長さ方向の両側から挟持する。
【００１２】
一対の組立フランジは、中間積層体と挟持積層体とをこれらの幅方向の両側からで挟持する。
【００１３】
なお、本発明において、矩形状の平鋼板の幅とは当該平鋼板の短辺を意味し、矩形状の平鋼板の長さとは当該平鋼板の長辺を意味する。また、「幅方向」とは複数の平鋼板からなる積層体の短辺方向を意味し、「長さ方向」とは複数の平鋼板からなる積層体の長辺方向を意味する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る溶接トランスによれば、中間積層体を形成する平鋼板の幅と、挟持積層体を形成する平鋼板の幅とが、同一の幅に揃えられる。したがって、プレス機の打ち抜き幅の設定を変更する必要がなく、平鋼板の裁断工数を低減することができる。
【００１５】
また、中間積層体と挟持積層体の幅方向は同一方向に揃えられる。一方、中間積層体と挟持積層体の長さ方向は交差しており、これらの中間積層体と挟持積層体との平面同士の組み合わせで、コイルを収容するコイル収容空間が区画される。
【００１６】
したがって、中間積層体の積層方向と挟持積層体の積層方向は交差しており、従来構造のように、すべての平鋼板が一方向を向かないので、平鋼板の使用枚数（積層枚数）を低減することができる。また、コイルは挟持積層体を除いた状態で中間積層体に挿入することができるので、溶接トランスの組み立てが容易になる。
【００１７】
その結果、積層鉄心を採用しても、平鋼板の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心の組立作業時間を短縮化して、溶接トランスの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。
【図２】実施形態１の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。
【図３】実施形態１の溶接トランスを示す側面図である。
【図４】実施形態２の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。
【図５】実施形態２の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。
【図６】実施形態３における溶接トランスの製造方法のフローチャートである。
【図７】比較例の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係る溶接トランスの実施形態を［実施形態１］と［実施形態２］に、本発明に係る溶接トランスの製造方法の実施形態を［実施形態３］に説明する。
【００２０】
［実施形態１］
図１から図３を参照して、実施形態１の溶接トランスについて説明する。図１は、実施形態１の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。図２は、実施形態１の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。図３は、実施形態１の溶接トランスを示す側面図である。
【００２１】
本実施形態の溶接トランス１００は、積層鉄心２を採用しながらも、平鋼板の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心２の組立作業時間の短縮化を図ることができるようになる。
【００２２】
本発明に係る溶接トランス１００は、鉄心構造に特徴を有する。図２に示すように、実施形態１の溶接トランス１００はコイル３と積層鉄心２とを備え、コイル３の周囲に積層鉄心２を配置した外鉄形である。
【００２３】
積層鉄心２は、磁気回路を形成して、入力側の一次回路と出力側の二次回路とを相互インダクタンスで結合する。積層鉄心２は、複数の積層体２０を組み合わせて構成される。各積層体２０は、たとえば、幅と長さを有する矩形状の薄い平鋼板１２を厚み方向に複数積層した集合体である。
【００２４】
ここで、本発明において、矩形状の平鋼板１２の「幅」とは当該平鋼板１２の短辺を意味し、矩形状の平鋼板１２の「長さ」とは当該平鋼板１２の長辺を意味する。また、「幅方向」とは複数の平鋼板１２からなる積層体２０の短辺方向を意味し、「長さ方向」とは複数の平鋼板１２からなる積層体２０の長辺方向を意味する。なお、正方形の平鋼板１２の場合は、「幅」と「長さ」の実質的な区別はない。
【００２５】
平鋼板１２としては、鉄損が少なく、飽和磁束密度や透磁率の大きい電磁鋼板を用いることが好ましい。電磁鋼板としては、たとえば、珪素鋼板を挙げることができ、特定の方向に磁化し易い方向性珪素鋼板を用いてもよい。また、特に損失の低減を図る目的で、アモルファス磁性材料が用いられることもある。
【００２６】
平鋼板１２の厚みは、プレス機による打ち抜き易さなどを考慮して、たとえば０．５ｍｍ程度のものを採用するが、この厚みに限定されない。
【００２７】
各平鋼板１２は、たとえば、ワニス等の天然樹脂化合物や合成樹脂等の絶縁溶剤中に浸漬して鋼板表面を絶縁被覆した後、その厚み方向に複数積層して積層体２０を構成する。
【００２８】
積層体２０は、複数の中間積層体２１と複数の挟持積層体２２で構成される。本実施形態の積層体２０は、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂと、からなる。
【００２９】
中間積層体２１は、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板１２をその厚み方向に積層してなる。挟持積層体２２は、上記中間積層体２１と同一の幅の矩形状の平鋼板１２をその厚み方向に積層してなる。中間積層体２１と挟持積層体２２との平鋼板１２の積層枚数は同数でもよく、異なっていてもよい。中間積層体２１と挟持積層体２２を通過する磁束の密度によって、中間積層体２１を形成する平鋼板１２の厚みと挟持積層体２２を形成する平鋼板１２の厚みが変わる場合があるからである。中間積層体２１と挟持積層体２２とを同一の幅に揃えることにより、プレス機の打ち抜き幅を中間積層体２１と挟持積層体２２とで変更する必要がないので、平鋼板１２の裁断工数が低減される。
【００３０】
積層鉄心２の組み立てに際して、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は同一方向に揃えられる。本実施形態では、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は、図１に示すように、積層鉄心２の前後方向ＦＲに揃えられる。
【００３１】
複数の中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向は、積層鉄心２の高さ方向ＨＬに揃えられる。そして、これらの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、一方の挟持積層体２２ａ上において、コイル３を装着するための間隔を置いて配置される。これらの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの配置方向は挟持積層体２２ａの長さ方向であり、積層鉄心２の左右方向ＬＲと一致している。
【００３２】
すなわち、実施形態１の溶接トランス１００では、図１（ａ）に示すように、挟持積層体２２ａの長さ方向における両端と中間に、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃを垂直に起立させている。このように組立てることにより、中間積層体２１ａと２１ｂとの間、中間積層体２１ｂと２１ｃとの間には、上部が開放された空間３０が区画される。この空間３０は、積層鉄心２にあらかじめ形成してあるコイル３を装着するためのコイル収容空間である。
【００３３】
なお、本実施形態では、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの内、中間積層体２１の配置方向の中間に位置する中間積層体２１ｂの平鋼板１２の積層枚数のみが、他の中間積層体２１ａ、２１ｃの積層枚数よりも多く積層される。
【００３４】
図２は、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの上端に挟持積層体２２ｂを配置する前の上部開放状態を示している。
【００３５】
上部開放状態において、環状に巻回されたコイル３が、上方から中間の中間積層体２１ｂの両側のコイル収容空間３０に装着される。本実施形態の溶接トランス１００は外鉄形であるので、コイル３内に中間の中間積層体２１ｂが配置され、このコイル３の周囲に両端の中間積層体２１ａ、２１ｃが配置される。
【００３６】
コイル３には電流が流れ、積層鉄心２の磁気回路により溶接に必要な大きな電流が誘起される。コイル３には、たとえば、絶縁被覆を有する軟銅線等の被覆導線が用いられる。
【００３７】
一般に、溶接トランス１００のコイル３は、入力側の一次回路を形成する一次コイル３１と、出力側の二次回路を形成する二次コイル３２と、を備えている（図３参照）。一次コイル３１と二次コイル３２は交互に配置され、中間の中間積層体２１ｂに環状に巻回されている。なお、図３において、３３は二次コイルの接続端子である。
【００３８】
中間の中間積層体２１ｂの周囲にコイル３を装着した後、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの上端に挟持積層体２２ｂを配置して、コイル収容空間３０が閉じられる。すなわち、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、これらの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向の両側から相対向する一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂで挟持される。したがって、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂの間隔は、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さで決まる。
【００３９】
中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとの間の漏れ磁束を少なくするため、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向の両端面と、当該両端面が接触する挟持積層体２２ａ、２２ｂの接触面とは面接触される。
【００４０】
そして、図３に示すように、挟持積層体２２ａ、２２ｂおよび中間積層体２１ａ、２１ｃの幅方向の前後両端は、一対の組立フランジ４１、４２で挟持される。これらの組立フランジ４１、４２は、中央にコイル３を外部へ突出させるための不図示の窓を有し、周囲にボルト４３を挿通させるための不図示のボルト孔を有する。
【００４１】
そして、組立フランジ４１、４２の相対向するボルト孔にそれぞれボルト４３を挿通させ、それぞれのボルト４３にナット４４を取り付けることにより、組立フランジ４１、４２間に積層鉄心２が固定される。
【００４２】
ボルト４３としては、一端にねじ山が切られた普通のボルトを使用しても構わないが、両端にねじ山が切られたスタッドボルトを使用することが好ましい。スタッドボルトは、溶接時の電磁誘導に伴う振動でボルトが一方向へ回転しても、一端のナットは緩もうとするが、他端のナットは締まろうとするので、全体として締め付けが保たれ、緩みが生じ難いからである。
【００４３】
以上のように、実施形態１の溶接トランス１００の積層鉄心２は、中間積層体２１を形成する平鋼板１２の幅と、挟持積層体２２を形成する平鋼板１２の幅とが、同一の幅に設定されている。したがって、プレス機の打ち抜き幅の設定を中間積層体２１と挟持積層体２２とで変更する必要がなく、平鋼板１２の裁断工数を低減することができる。
【００４４】
また、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は同一方向に揃えられる。一方、図１（ａ）の正面図において、中間積層体２１の長さ方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬへ向き、挟持積層体２２の長さ方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲへ向いており、中間積層体２１と挟持積層体２２の長さ方向は交差している。したがって、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとの平面同士の組み合わせで、コイル３を収容するコイル収容空間３０が区画される。
【００４５】
これに対し、従来の積層鉄心の構造は、すべての平鋼板の積層方向が積層鉄心の前後方向ＦＲに向いており、コイル収容空間３０が平鋼板の積層端面で区画されている。
【００４６】
したがって、本実施形態における平鋼板１２の積層枚数（使用枚数）は、従来の積層鉄心の構造よりも少なくなる。よって、積層鉄心２を採用しても、平鋼板１２の裁断工数および積層枚数を低減することができ、積層鉄心２の組立作業時間を短縮化して、溶接トランス１００の製造コストを低減することができる。
【００４７】
また、中間積層体２１と挟持積層体２２は同一の幅に揃えられるので、一種類の幅の平鋼板から、中間積層体用と挟持積層体用の平鋼板１２の材料切り出しが可能である。加えて、幅の異なる複数の平鋼板１２を準備する必要がないため、裁断工程における段取り代えのコストと、平鋼板１２の在庫コストが削減される。
【００４８】
さらに、本実施形態の溶接トランス１００の鉄心構造は積層鉄心２であり、巻鉄心およびカットコア式鉄心のように、巻機、熱処理槽、接着剤含浸炉、巻きコア切断機などの設備を要しないため、設備投資が低額に抑えられ、広い敷地面積が不要である。
【００４９】
［実施形態２］
実施形態２は、本発明に係る溶接トランスを、積層鉄心の周囲にコイルを配置した内鉄形溶接トランスに適用したものである。
【００５０】
図４および図５を参照して、実施形態２の溶接トランス２００について説明する。図４は、実施形態１の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図である。図５は、実施形態２の溶接トランスの上部開放状態を示す平面図である。なお、実施形態１と同一の構成部材については、同一の符号を付して説明する。
【００５１】
図４および図５に示すように、実施形態２の溶接トランス２００は内鉄形であるので、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂ間において、当該挟持積層体２２の長さ方向の両端に、２セットの中間積層体２１ａ、２１ｃを配置している。実施形態２の溶接トランス２００は、実施形態１と異なり、両端の中間積層体２１ａ、２１ｃの間に、中間の中間積層体を設けていない。
【００５２】
中間積層体２１ａ、２１ｃはコイル３、３を配置するための間隔を置き、中間積層体２１ａ、２１ｃの長さ方向を揃えて配置されている。各中間積層体２１ａ、２１ｃの周囲には環状にコイル３が巻回される。
【００５３】
中間積層体２１ａ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂの幅方向は、同一方向に揃えられる。そして、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂは、実施形態１と同様に、これらの中間積層体２１ａ、２１ｃをそれぞれの長さ方向の両側から挟持している。
【００５４】
実施形態２の溶接トランス２００は、両端の中間積層体２１ａ、２１ｃの間に、一つのコイル収容空間３０を有している。図４（ａ）の正面図において、中間積層体２１の長さ方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬへ向き、挟持積層体２２の長さ方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲへ向いており、中間積層体２１と挟持積層体２２の長さ方向は交差している。したがって、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとの平面同士の組み合わせで、コイル３を収容するコイル収容空間３０が区画される。
【００５５】
その結果、図４（ａ）において、中間積層体２１ａ、２１ｃの積層方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲへ向き、挟持積層体２２ａ、２２ｂの積層方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬに向くことになる。したがって、平鋼板１２の積層枚数（使用枚数）は従来よりも低減され、その裁断工数も低減することができる。
【００５６】
また、本実施形態の溶接トランス２００は、実施形態１と同様に、平鋼板１２の裁断工数を低減するため、中間積層体２１と挟持積層体２２が同一の幅に設定される。
【００５７】
そして、本実施形態の内鉄形溶接トランス２００は、実施形態１と同様に、窓およびボルト孔を有する一対の組立フランジ４１、４２、ボルト４３、およびナット４４を用いて、組立てられる。
【００５８】
このように実施形態２の溶接トランス２００は、鉄心構造の基本的構成が実施形態１と同じであるので、実施形態１と同様の作用効果を奏することになる。
【００５９】
［実施形態３］
実施形態３は、本発明に係る溶接トランスの製造方法を、実施形態１の外鉄形溶接トランスに適用したものである。
【００６０】
図６は、実施形態３における溶接トランスの製造方法のフローチャートである。なお、このフローチャートは、溶接トランスの製造方法の製造手順を示す。
【００６１】
図６に示すように、実施形態３の製造方法は、まず、準備段階として、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板１２が準備される（Ｓ１）。平鋼板１２は、プレス機を用いて鋼板を打ち抜くことにより形成される。
【００６２】
本実施形態では、中間積層体２１と挟持積層体２２とを同一の幅に揃えるので、一種類の幅の鋼板から中間積層体用と挟持積層体用の平鋼板１２の材料切り出しが可能である。また、中間積層体２１と挟持積層体２２とを同一の幅に揃えれば、幅の異なる複数の平鋼板１２を準備する必要がないため、裁断工程における段取り代えのコストと、平鋼板１２の在庫コストが削減される。
【００６３】
打ち抜かれた複数の平鋼板１２は、中間積層体２１および挟持積層体２２を積層するに際して、たとえば、ワニス等の天然樹脂化合物や合成樹脂等の絶縁溶剤中に浸漬して鋼板表面が絶縁被覆される。
【００６４】
次に、絶縁溶剤が固化する前に、平鋼板１２をその厚み方向に積層して、複数の中間積層体２１と複数の挟持積層体２２とが形成される（Ｓ２）。絶縁溶剤の固化前に平鋼板１２を積層すれば、平鋼板同士を接着することができる。本実施形態では、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂが形成される。
【００６５】
中間積層体２１と挟持積層体２２とは、平鋼板１２の積層枚数が同数でもよく、異なっていてもよい。本実施形態では、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの内、中間積層体２１の配置方向の中間に位置する中間積層体２１ｂの積層枚数が、両端の中間積層体２１ａ、２１ｃの積層枚数よりも多くなっている。
【００６６】
次に、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂの幅方向が同一方向に揃えられる（Ｓ３）。本実施形態では、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向は、図１に示すように、積層鉄心２の前後方向ＦＲに揃える。
【００６７】
さらに、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、中間積層体２１の長さ方向が揃えられ、コイル３の巻数に応じた間隔を置いて配置される（Ｓ４）。本実施形態では、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向は、積層鉄心２の高さ方向ＨＬに揃える。そして、長さ方向を揃えた中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、一方の挟持積層体２２ａ上において、コイル３を装着するための間隔を置いて配置される。
【００６８】
このように配置することにより、図１（ａ）に示すように、３セットの中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、挟持積層体２２の長さ方向における両端と中間に垂直に起立した状態となる。中間積層体２１の配置方向は、挟持積層体２２の長さ方向および積層鉄心２の左右方向ＬＲと一致する。
【００６９】
なお、実施形態２の溶接トランス２００を製造する場合には、中間積層体２１ａ、２１ｃが２セットである。実施形態２の溶接トランス２００は内鉄形であるので、２セットの中間積層体２１ａ、２１ｃが、挟持積層体２２の長さ方向における両端に配置される。
【００７０】
そして、中間積層体２１ｂの両側のコイル収容空間３０に、コイル３が配置される（Ｓ５）。コイル３は、入力側の一次コイル３１と、出力側の二次コイル３２とを交互に配置し、中間積層体２１の長さ方向に沿って環状に巻回される。
【００７１】
その後、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの上端に上部の挟持積層体２２ｂを配置し、中間積層体２１の長さ方向の両側から一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂで挟持する（Ｓ６）。挟持積層体２２ａ、２２ｂによる挟持は、不図示の押圧治具を用いて行う。
【００７２】
すなわち、一対の挟持積層体２２ａ、２２ｂで中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃを挟持した状態で、押圧治具を用いて中間積層体２１の長さ方向の両側から押圧することにより、挟持積層体２２ａ、２２ｂ間に中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃが固定される。押圧治具を用いるのは、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの長さ方向の両端面と、当該両端面が接触する挟持積層体２２ａ、２２ｂの接触面とを確実に面接触させて、中間積層体２１と挟持積層体２２との間の漏れ磁束を少なくするためである。
【００７３】
最後に、中間積層体２１ａ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとは、中間積層体２１と挟持積層体２２の幅方向の両側から一対の組立フランジ４１、４２で挟持される（Ｓ７）。上述したように、これらの組立フランジ４１、４２は、中央にコイル３を外部へ突出させるための不図示の窓を有し、周囲にボルト４３を挿通させるための不図示のボルト孔を有する。
【００７４】
一対の組立フランジ４１、４２による挟持は、これらの組立フランジ４１、４２で中間積層体２１ａ、２１ｃと挟持積層体２２ａ、２２ｂとを挟持した状態で、組立フランジ４１、４２の相対向するボルト孔にそれぞれボルト４３を通し、各ボルト４３にナット４４を取り付けることによって行う。本実施形態では、溶接機に振動が生じても組立フランジ４１、４２に強固な保持力を付与するため、ボルト４３として、スタッドボルトが採用される。
【００７５】
実施形態３の製造方法は、中間積層体２１と挟持積層体２２が同一の幅に揃えられる。したがって、一種類の幅の鋼板から、中間積層体用と挟持積層体用の平鋼板１２の材料切り出しが可能である。加えて、幅の異なる複数の平鋼板１２を準備する必要がないため、裁断工程における段取り代えのコストと、平鋼板１２の在庫コストが削減される。
【００７６】
さらに、実施形態の製造方法は、簡単な治具を用いて積層鉄心２を製造することができる。したがって、巻鉄心およびカットコア式鉄心のように、巻機、熱処理槽、接着剤含浸炉、巻きコア切断機などの設備を要さず、設備投資が低額に抑えられ、広い敷地面積が不要である。
【００７７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【００７８】
たとえば、上記実施形態１および実施形態２では、中間積層体２１と挟持積層体２２とをすべて同一の幅に揃えているが、コイル３内に収容する中間積層体２１の幅を挟持積層体２２の幅よりも小さく設定してもよい。コイル３内に収容する中間積層体２１の幅を小さく設定することにより、組立フランジ４１、４２からコイル３が外部へ突出する度合いを小さくしたり、組立フランジ４１、４２内にコイル３を収納したりすることができる。
【００７９】
＜実施例＞
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明に係る溶接トランスをさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００８０】
〔実施例〕
再び図１を参照して、本発明に係る溶接トランスの実施例について説明する。本実施例では、図１に示す積層鉄心２の組立てを行なった。
【００８１】
実施例の積層鉄心２は、上述したように、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、挟持積層体２２ａ、２２ｂの平面同士でコイル収容空間３０が区画される。したがって、中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの積層方向は積層鉄心２の左右方向ＬＲに向き、挟持積層体２２ａ、２２ｂの積層方向は積層鉄心２の高さ方向ＨＬに向いている。
【００８２】
本実施例で用いる平鋼板１２の板厚は０．５ｍｍである。積層体２０の積層厚は、複数の中間積層体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの内、中間積層体２１の配置方向の中間に位置する中間積層体２３ｂの積層厚のみを１２０ｍｍ（積層数２４０枚）とし、その他の積層体２１ａ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂの積層厚を６０ｍｍ（積層数１２０枚）とした。その結果、使用した平鋼板１２の総枚数は、２４０＋１２０×４＝７２０枚であった。
【００８３】
〔比較例〕
次に図６を参照して、従来構造の溶接トランスを比較例として説明する。図７は、比較例の溶接トランスの積層鉄心を示す正面図および側面図であり、図１に対応させて表したものである。
【００８４】
比較例では、図７に示すように積層鉄心５２の組立てを行なった。比較例の積層鉄心５２は、中間積層体６１ａ、６１ｂ、６１ｃと挟持積層体６２ａ、６２ｂの積層端面同士でコイル収容空間３０が区画される。したがって、中間積層体６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび挟持積層体６２ａ、６２ｂの積層方向は、すべて積層鉄心５２の前後方向ＦＲに向いている。
【００８５】
比較例で用いる平鋼板の板厚は、実施例と同様に、板厚０．５ｍｍである。積層体６０の積層厚は、中間積層体６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび挟持積層体６２ａ、６２ｂについて、すべて３２５ｍｍ（積層数６５０枚）とした。積層体６０の数は、実施例と同様に５セットである。その結果、使用した平鋼板１２の総枚数は、５×６５０＝３２５０枚であった。
【００８６】
このように実施例の積層鉄心２は、従来構造に比べて、使用する平鋼板１２の総枚数を大幅に削減することができる。すなわち、上記実施例は、積層鉄心２を採用しながらも、平鋼板１２の裁断工数および積層枚数を大幅に低減することができ、積層鉄心２の組立作業時間を短縮化して、溶接トランス１００の製造コストを低減することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る溶接トランスは、自動車や鉄道車輌等の車輌の組立てに用いるスポット溶接機やレーザー溶接機などの溶接機に広く適用しうる。
【符号の説明】
【００８８】
３ コイル、
１２ 平鋼板、
２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ） 中間積層体、
２２（２２ａ、２２ｂ） 挟持積層体、
１００、２００ 溶接トランス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層した複数の中間積層体と、
前記中間積層体と同一の幅の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層した複数の挟持積層体とを有し、
前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向は同一方向に揃えられ、
前記複数の中間積層体は間隔を置き前記中間積層体の長さ方向を揃えて配置され、
前記中間積層体に環状にコイルが巻回され、
前記複数の挟持積層体は配置した前記複数の中間積層体を前記中間積層体の長さ方向の両側から挟持し、
前記中間積層体と前記挟持積層体とを前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向の両側から一対の組立フランジで挟持することを特徴とする溶接トランス。
【請求項２】
前記中間積層体と前記挟持積層体とが接触する前記中間積層体の長さ方向の両端面と前記両端面が接触する前記挟持積層体の接触面は、前記中間積層体と前記挟持積層体との間の漏れ磁束を少なくするため面接触されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接トランス。
【請求項３】
前記中間積層体と前記挟持積層体との前記平鋼板の積層枚数は異なることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トランス。
【請求項４】
前記一対の組立フランジは、その周囲に複数のボルト孔を有し、前記ボルト孔に通したボルトとナットによって前記中間積層体と前記挟持積層体とを挟持することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の溶接トランス。
【請求項５】
前記コイルは前記複数の中間積層体の内の前記配置の方向の中間に位置する前記中間積層体に設けることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の溶接トランス。
【請求項６】
前記コイルは前記複数の中間積層体の内の前記配置の方向の両端に位置する２つの中間積層体に設けることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の溶接トランス。
【請求項７】
幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を準備する段階と、
前記平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層して複数の中間積層体と複数の挟持積層体とを形成する段階と、
前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向を同一方向に揃え、前記複数の中間積層体を、前記中間積層体の長さ方向を揃え間隔を置いて配置し、前記中間積層体に環状に巻回されたコイルを配置し、前記配置した複数の中間積層体を、前記中間積層体の長さ方向の両側から前記複数の挟持積層体で挟持する段階と、
前記中間積層体と前記挟持積層体とを前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向の両側から一対の組立フランジで挟持する段階と、
を含むことを特徴とする溶接トランスの製造方法。
【請求項８】
前記平鋼板を準備する段階は、
鋼板をプレスで打ち抜くことにより、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を準備することを特徴とする請求項７に記載の溶接トランスの製造方法。
【請求項９】
前記複数の挟持積層体で挟持する段階は、
前記挟持積層体を前記中間積層体の長さ方向の両側から押圧する治具を用いて、複数の中間積層体を、前記中間積層体の長さ方向の両側から前記複数の挟持積層体で挟持することを特徴とする請求項７または８に記載の溶接トランスの製造方法。
【請求項１０】
前記一対の組立フランジで挟持する段階は、
前記一対の組立フランジの周囲に有する複数のボルト孔にボルトを通し、該ボルトにナットを取り付けることによって、前記中間積層体と前記挟持積層体とを挟持することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の溶接トランスの製造方法。
【請求項１】
幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層した複数の中間積層体と、
前記中間積層体と同一の幅の矩形状の平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層した複数の挟持積層体とを有し、
前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向は同一方向に揃えられ、
前記複数の中間積層体は間隔を置き前記中間積層体の長さ方向を揃えて配置され、
前記中間積層体に環状にコイルが巻回され、
前記複数の挟持積層体は配置した前記複数の中間積層体を前記中間積層体の長さ方向の両側から挟持し、
前記中間積層体と前記挟持積層体とを前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向の両側から一対の組立フランジで挟持することを特徴とする溶接トランス。
【請求項２】
前記中間積層体と前記挟持積層体とが接触する前記中間積層体の長さ方向の両端面と前記両端面が接触する前記挟持積層体の接触面は、前記中間積層体と前記挟持積層体との間の漏れ磁束を少なくするため面接触されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接トランス。
【請求項３】
前記中間積層体と前記挟持積層体との前記平鋼板の積層枚数は異なることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トランス。
【請求項４】
前記一対の組立フランジは、その周囲に複数のボルト孔を有し、前記ボルト孔に通したボルトとナットによって前記中間積層体と前記挟持積層体とを挟持することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の溶接トランス。
【請求項５】
前記コイルは前記複数の中間積層体の内の前記配置の方向の中間に位置する前記中間積層体に設けることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の溶接トランス。
【請求項６】
前記コイルは前記複数の中間積層体の内の前記配置の方向の両端に位置する２つの中間積層体に設けることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の溶接トランス。
【請求項７】
幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を準備する段階と、
前記平鋼板を当該平鋼板の厚み方向に積層して複数の中間積層体と複数の挟持積層体とを形成する段階と、
前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向を同一方向に揃え、前記複数の中間積層体を、前記中間積層体の長さ方向を揃え間隔を置いて配置し、前記中間積層体に環状に巻回されたコイルを配置し、前記配置した複数の中間積層体を、前記中間積層体の長さ方向の両側から前記複数の挟持積層体で挟持する段階と、
前記中間積層体と前記挟持積層体とを前記中間積層体と前記挟持積層体の幅方向の両側から一対の組立フランジで挟持する段階と、
を含むことを特徴とする溶接トランスの製造方法。
【請求項８】
前記平鋼板を準備する段階は、
鋼板をプレスで打ち抜くことにより、幅と長さを揃えた複数の矩形状の平鋼板を準備することを特徴とする請求項７に記載の溶接トランスの製造方法。
【請求項９】
前記複数の挟持積層体で挟持する段階は、
前記挟持積層体を前記中間積層体の長さ方向の両側から押圧する治具を用いて、複数の中間積層体を、前記中間積層体の長さ方向の両側から前記複数の挟持積層体で挟持することを特徴とする請求項７または８に記載の溶接トランスの製造方法。
【請求項１０】
前記一対の組立フランジで挟持する段階は、
前記一対の組立フランジの周囲に有する複数のボルト孔にボルトを通し、該ボルトにナットを取り付けることによって、前記中間積層体と前記挟持積層体とを挟持することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の溶接トランスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０５７７４（Ｐ２０１３−１０５７７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６４４２（Ｐ２０１１−２４６４４２）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００１５１０７０）株式会社電元社製作所 (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００１５１０７０）株式会社電元社製作所 (23)
【Ｆターム（参考）】
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