專利名稱：非晶鐵芯的退火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電抗器等的鐵芯的退火方法，特別涉及使用非晶質(zhì)的非晶鐵芯的退火方法。
背景技術(shù)：
以往，提出了進(jìn)行非晶鐵芯的退火的退火爐，其使 退火爐的爐內(nèi)溫度均勻化進(jìn)行鐵芯的退火，成為特別對熱處理時(shí)間要求嚴(yán)格的非晶材料鐵芯的退火是有效的裝置(專利文獻(xiàn)I)。在對非晶鐵芯退火的鐵芯退火爐中，在爐體上部設(shè)置熱源和風(fēng)扇，該爐體中形成由爐體的內(nèi)側(cè)的分隔壁形成的爐內(nèi)和由該分隔壁和爐體外側(cè)的外壁形成的空間這二層結(jié)構(gòu)，該風(fēng)扇設(shè)置在上述爐體上部中央，上述風(fēng)扇從二層結(jié)構(gòu)的爐內(nèi)導(dǎo)入熱風(fēng)，對二層結(jié)構(gòu)的外側(cè)輸送熱風(fēng)，從該爐體下部輸入爐內(nèi)，對鐵芯加熱，使熱風(fēng)循環(huán)。因?yàn)闋t內(nèi)溫度均勻化，所以可以用批次方式一次進(jìn)行大量的熱處理，對于現(xiàn)在使用的熱處理?xiàng)l件要求嚴(yán)格的非晶鐵芯的退火也能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)。此外，提出了通過以在非晶多腳卷鐵芯中流過以中央腳為中心周圍對稱的方向的磁通的方式進(jìn)行勵(lì)磁退火，而不需要對構(gòu)成非晶多腳卷鐵芯的內(nèi)側(cè)鐵芯和外側(cè)鐵芯分別進(jìn)行勵(lì)磁退火，能夠?qū)φw一齊勵(lì)磁，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁退火作業(yè)的改善的非晶變壓器及其制造方法(參照專利文獻(xiàn)2)。因?yàn)閮H在中央腳上安裝勵(lì)磁線圈就能夠?qū)φw進(jìn)行勵(lì)磁退火，所以勵(lì)磁退火作業(yè)變得非常容易，此外，流過以中央腳為中心對稱的磁通時(shí)，鐵損和勵(lì)磁電容都良好，結(jié)果實(shí)現(xiàn)鐵芯特性良好。此外，提出了使非晶質(zhì)磁性合金的薄帶從材料卷卷繞形成為大致四邊形但僅在四角為曲線的相似形的規(guī)定尺寸的鐵芯塊，接著，在以規(guī)定尺寸卷繞形成的鐵芯塊上卷繞勵(lì)磁線圈并流過直流或交流的電流，在鐵芯塊內(nèi)流過磁通并且在為了防止氧化而充滿了非活性氣體的容器中退火，將分別卷繞、退火的鐵芯塊隔著必要的電絕緣材料和尺寸調(diào)整用的間隔物等組裝為鐵芯(參照專利文獻(xiàn)3)。進(jìn)而，提出了通過消除熱處理時(shí)的同一環(huán)狀鐵芯內(nèi)的溫度不均進(jìn)行正確的溫度控制，能夠可靠地提高磁特性的環(huán)狀鐵芯的熱處理方法(參照專利文獻(xiàn)4)。該環(huán)狀鐵芯的熱處理方法，是由非晶合金構(gòu)成的環(huán)狀鐵芯的熱處理方法，是使由金屬材料構(gòu)成的導(dǎo)熱件與環(huán)狀鐵芯接觸并加熱的環(huán)狀鐵芯的熱處理方法。優(yōu)選導(dǎo)熱件在熱處理溫度下的導(dǎo)熱率為15(ff/m.K)以上，導(dǎo)熱件具備截面與環(huán)狀鐵芯的內(nèi)周部截面大致相同尺寸的柱狀部件，將該柱狀部件裝入環(huán)狀鐵芯的內(nèi)周部?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2008-285746號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平10-022145號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開平08-227816號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開2004-14601號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題主要用作變壓器的鐵芯材料的非晶材料，與同樣用作變壓器的鐵芯材料的電磁鋼板相比厚度較薄，用于變壓器的情況下(特別是低電力時(shí))鐵損特性優(yōu)秀，對于制造高效率機(jī)器是優(yōu)秀的材料。但另一方面，因?yàn)橛捕雀?、脆、疊層厚度極薄，所以具有加工困難的性質(zhì)。退火通常是為了緩和內(nèi)部應(yīng)力而進(jìn)行的，對于非晶材料，還為了進(jìn)一步提高特性，而在退火中使磁場在鐵芯的方向上旋轉(zhuǎn)地施加，由此使內(nèi)部磁場在一個(gè)方向上一致而進(jìn)行。電磁鋼板可以使溫度上升到800°C附近作為退火溫度，但非晶金屬的情況下，在380°C 400°C下會(huì)結(jié)晶化，作為變壓器的特性會(huì)惡化，所以在溫度上需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行退火。為了通過應(yīng)變(Strain relief)等改善材料特性、對材料附加方向性的目的而進(jìn)行的磁場中退火作業(yè)中，磁特性會(huì)因退火條件(退火溫度、退火時(shí)間)而大幅變化，所以難以制造一 定特性的鐵芯。此外，因?yàn)槭欠蔷з|(zhì)，所以如果是較低溫度下的退火則不會(huì)結(jié)晶化，但存在退火花費(fèi)過多時(shí)間的問題。于是，以臨近結(jié)晶化的溫度在短時(shí)間中進(jìn)行退火。非晶材料超過一定溫度時(shí)會(huì)發(fā)生材料的結(jié)晶化而失去非晶質(zhì)的特性。現(xiàn)在的退火方法是將非晶鐵芯放入退火爐內(nèi)，通過調(diào)整爐內(nèi)溫度而進(jìn)行退火條件的調(diào)整。但是，該方法中，外部氣溫(爐內(nèi)溫度)對鐵芯的傳導(dǎo)熱是從鐵芯的表面向其內(nèi)部傳導(dǎo)的方式，所以鐵芯的中心部較遲升溫，沒有在鐵芯表面和鐵芯中心部進(jìn)行均勻的退火。因?yàn)榉蔷Р牧鲜侵丿B數(shù)層使用的，所以與層交叉的方向上的導(dǎo)熱率會(huì)因?yàn)閵A在非晶層之間的空氣層而降低。相反，如果在退火時(shí)能夠自由調(diào)整鐵芯內(nèi)的溫度分布，則可以利用磁特性因退火條件而變化的非晶材料的特征，例如使鐵芯中周長較短部分的磁特性與周長較長部分的磁特性具有差異，由此能夠制造具有特殊的磁特性的鐵芯。于是，使退火時(shí)的非晶鐵芯內(nèi)的溫度不是僅依賴于來自表面的傳導(dǎo)熱地能夠進(jìn)行調(diào)整，這一點(diǎn)是要解決的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種非晶鐵芯的退火方法，其調(diào)整退火時(shí)的非晶鐵芯內(nèi)的溫度分布，防止例如鐵芯內(nèi)的退火不均引起的鐵損惡化，通過退火條件使鐵芯內(nèi)的磁阻分布變化，調(diào)整鐵芯特性本身，實(shí)現(xiàn)退火時(shí)間的縮短。用于解決課題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明中，作為用于調(diào)整退火時(shí)的非晶鐵芯內(nèi)的退火溫度分布的退火方法，公開了將熱源夾在鐵芯之間的退火方法、從疊層面升溫的退火方法、將導(dǎo)熱率高的物質(zhì)夾在疊層之間進(jìn)行退火的方法、使鐵芯在與疊層面垂直的方向上分為數(shù)級地延伸進(jìn)行退火的方法、將鐵芯在疊層方向上分為多個(gè)進(jìn)行退火的方法。本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法中，用疊層多片非晶材料的薄板而成的塊狀疊層體構(gòu)成鐵芯，在相鄰的上述非晶材料之間夾入熱源，能夠用來自上述熱源的熱進(jìn)行退火。此夕卜，使熱源與在疊層多片非晶材料的薄板而成的塊狀疊層體的疊層端面接觸，能夠用來自上述熱源的熱進(jìn)行退火。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在非晶鐵芯中，通過將鐵芯內(nèi)的退火條件調(diào)整為均勻的，能夠?qū)⒉痪鶆蛲嘶鹨鸬拇盘匦粤踊种茷樽钚∠薅取４送?，能夠特意使鐵芯內(nèi)的退火條件產(chǎn)生差異，由此制造特殊規(guī)格的鐵芯，例如鐵損低的鐵芯、磁阻聞的鐵芯等。進(jìn)而，能夠通過增加對鐵芯傳導(dǎo)的每單位時(shí)間的熱的絕對量而實(shí)現(xiàn)退火時(shí)間的縮短，得到退火溫度的升降自如的良好的退火工藝。


圖I是表示本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的將熱源夾在鐵芯之間的方式的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。圖2是表示圖I所示的退火方法中使用的利用感應(yīng)加熱的熱源的一例的詳細(xì)立體圖。
圖3是表示本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的將熱源夾在鐵芯之間的方式的其他實(shí)施例的立體圖。圖4是表示本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的從疊層端面升溫的方式的實(shí)施例的立體圖。圖5是表示作為圖4中使用的熱源例的熱源的詳細(xì)圖。圖6是表示本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的使鐵芯在與疊層端面垂直的方向上分為數(shù)級地延伸的狀態(tài)的立體圖。圖7是表示本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的將鐵芯在疊層方向上分割為多個(gè)的狀態(tài)的立體圖。符號說明la, lb, lc, Id, le, If, Ig......非晶鐵芯2a，2b......加熱器2c......導(dǎo)熱件2d……加熱器2e……加熱器2d的加熱面的放大圖3a......勵(lì)磁線圈的電線4a,4b,4c,4d,4e,4f......在鐵芯最外周、最內(nèi)周卷繞的固定零件(金屬零件)
具體實(shí)施例方式以下參照

本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法，即調(diào)整鐵芯內(nèi)的溫度分布的實(shí)施例。圖1、2是說明本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的第一、第二實(shí)施例的圖。圖I是表示進(jìn)行非晶鐵芯Ia的退火的第一實(shí)施例的立體圖，表示在多片非晶材料(薄膜材料)疊層而成的非晶鐵芯Ia中夾入有加熱器2a的狀態(tài)。加熱器2a，例如可以是使圖I的2a自身直接加熱的鐵制的薄板這樣的加熱器。加熱器2a優(yōu)選為能夠承受退火溫度400°C以上的溫度的物質(zhì)，在從鐵芯Ia的最內(nèi)周一側(cè)起第n(n是2以上的整數(shù))層的非晶材料與第n+1層的非晶材料之間配置，用來自外部的熱源加熱，將退火用的熱輸送到兩個(gè)非晶層之間。圖2表示作為非晶鐵芯的退火方法的第二實(shí)施例，使用感應(yīng)加熱(IH加熱)原理的加熱器2b。加熱器2b是加熱器2a的代替例，用感應(yīng)加熱使鐵芯自身加熱。加熱器2b是在能夠承受退火溫度400°C以上的溫度的物質(zhì)中用電線3a等制造多個(gè)一匝或多匝的感應(yīng)線圈。能夠通過對各感應(yīng)線圈施加的電壓和線圈的匝數(shù)調(diào)整對鐵芯Ia傳遞的熱量。圖3是表示本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的第三實(shí)施例的說明圖。圖3中，表示在由非晶材料構(gòu)成的非晶鐵芯Ia中夾入筒狀的導(dǎo)熱件2c的狀態(tài)。導(dǎo)熱件2c是用于對鐵芯Ia的非晶鐵芯的中心部傳導(dǎo)熱的銅板等構(gòu)成的導(dǎo)熱件，優(yōu)選為例如能夠承受退火溫度4000C以上的溫度、導(dǎo)熱率為25w/m K以上的物質(zhì)。導(dǎo)熱件2c配置在鐵芯Ia的從最內(nèi)周一側(cè)起第n(n是2以上的整數(shù))層的非晶材料與第n+1層的非晶材料之間，因?yàn)樾纬蔀橥矤?，所以能夠確保與兩個(gè)非晶層充分接觸、擴(kuò)大導(dǎo)熱表面積。在鐵芯Ia的非晶材料之間夾著的導(dǎo)熱件2c在退火時(shí)起到將外部溫度傳導(dǎo)到非晶材料之間的作用，調(diào)整鐵芯Ia內(nèi)的溫度分布。導(dǎo)熱件2c對鐵芯Ia傳遞的熱量，能夠通過導(dǎo)熱件2c的疊層厚度、板寬度、導(dǎo)熱率調(diào)整。導(dǎo)熱件2c的個(gè)數(shù)也與加熱器2a和加熱器2b的個(gè)數(shù)同樣，能夠與鐵芯Ia的大小相應(yīng)地增加。用圖4、5的說明圖說明本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的第四實(shí)施例。圖4是表示 用加熱器2d對非晶鐵芯Ia的疊層端面加熱的圖，圖5是對加熱器2d的加熱表面部的一部分放大表示其表面狀態(tài)的圖。非晶鐵芯與電磁鋼板相比填充系數(shù)(Space factor，占空系數(shù))較低，在疊層之間空氣層較多，所以可以預(yù)想疊層之間的導(dǎo)熱較低。于是，通過用加熱器2d從非晶薄材料的疊層端面加熱，對各個(gè)非晶薄材料能夠效率良好地對鐵芯傳導(dǎo)熱。結(jié)果，可以縮短退火時(shí)間。因?yàn)殍F芯的疊層端面在工藝上有若干的級偏差(誤差)，所以對鐵芯疊層面加熱的面不是平坦的，而是優(yōu)選如2e所示那樣以粗糙的纖維狀態(tài)減少接觸面積。加熱器2d的加熱面能夠使用金屬纖維或碳纖維、碳納米管這樣的材料、或者膠狀的材料。加熱器2d通過具備這樣的纖維狀的加熱面，在實(shí)質(zhì)上能夠確保與非晶鐵芯Ia的疊層端面的接觸面積。用圖6、7的說明圖說明本發(fā)明的非晶鐵芯的退火方法的第五、六實(shí)施例。圖6表示退火時(shí)為了不改變鐵芯內(nèi)的升溫條件而將鐵芯分為數(shù)級地延伸的狀態(tài)，圖7是表示將鐵芯相對于疊層面分割為數(shù)個(gè)的狀態(tài)的圖。如上所述，非晶鐵芯在疊層之間的導(dǎo)熱低，退火時(shí)，鐵芯的外側(cè)與中心部會(huì)產(chǎn)生溫度差異。為了抑制該差異，如圖6所示，使鐵芯在與疊層面垂直的方向上分為數(shù)級(2級以上)地延伸。退火后再恢復(fù)原本的鐵芯狀態(tài)。此時(shí)，如圖6的4a、4b、4c所示，在各級的最外周、最內(nèi)周卷繞能夠承受退火溫度400°C以上的溫度的物質(zhì)，由此防止作業(yè)時(shí)發(fā)生的非晶材料之間的燒接等引起的材料破損。此外，作為進(jìn)一步抑制鐵芯的外側(cè)與中心部的溫度差異的方法，有如圖7所示將鐵芯相對于疊層面分割為數(shù)部分(22級以上)進(jìn)行退火的方法。此時(shí)，如圖7的4d、4e、4f所示，在分割后的鐵芯的各部分的最外周、最內(nèi)周卷繞能夠承受退火溫度400°C以上的溫度的物質(zhì)，固定鐵芯。本方法中，除了對分割后的所有鐵芯用相同條件退火、抑制鐵芯內(nèi)的退火溫度不均的效果以外，還能夠?qū)Ψ指詈蟮蔫F芯用分別不同的條件退火，由此使磁阻分布變化，對鐵芯特性自身進(jìn)行調(diào)整。此外，非晶材料的退火在磁場中進(jìn)行，所以優(yōu)選為對磁場沒有影響的非磁性材料。此外，非晶材料的退火優(yōu)選在氣氛溫度中進(jìn)行，但從疊層面供給熱的情況下，并不一定要在氣氛溫度中。
權(quán)利要求
1.一種非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 由疊層多片非晶材料的薄板而成的塊狀疊層體構(gòu)成鐵芯，在相鄰的所述非晶材料之間夾入熱源，用來自所述熱源的熱進(jìn)行退火。
2.如權(quán)利要求I所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源是包括由非磁性體構(gòu)成的疊層薄板和夾在所述疊層薄板之間并通過感應(yīng)加熱而發(fā)熱的多個(gè)獨(dú)立的線圈的加熱器。
3.如權(quán)利要求2所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源，夾在從最內(nèi)周側(cè)起第n層的非晶材料與第n+1層的非晶材料之間，其中，n是2以上的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源是導(dǎo)熱率為25W/(m*K)以上的物質(zhì)。
5.如權(quán)利要求I所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源，是通過被外部的加熱源加熱而對所述非晶材料傳導(dǎo)熱的由非磁性體構(gòu)成的導(dǎo)熱薄板。
6.如權(quán)利要求5所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源，夾在從最內(nèi)周側(cè)起第n層的非晶材料與第n+1層的非晶材料之間，其中，n是2以上的整數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源是導(dǎo)熱率為25W/(m*K)以上的物質(zhì)。
8.一種非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 使熱源與疊層多片非晶材料的薄板而成的塊狀疊層體的疊層端面接觸，用來自所述熱源的熱進(jìn)行退火。
9.如權(quán)利要求8所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源中，與所述塊狀疊層體的所述疊層端面接觸的部分由纖維材料構(gòu)成。
10.一種非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 由疊層多片非晶材料的薄板而成的塊狀疊層體構(gòu)成鐵芯，在相鄰的所述非晶材料之間夾入第一熱源，并使第二熱源與所述塊狀疊層體的疊層端面接觸，用來自所述第一熱源和所述第二熱源的熱進(jìn)行退火。
11.如權(quán)利要求10所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述第一熱源，是包括由非磁性體構(gòu)成的疊層薄板和夾在所述疊層薄板之間并通過感應(yīng)加熱而發(fā)熱的多個(gè)獨(dú)立的線圈的加熱器，所述第二熱源中，與所述塊狀疊層體的所述疊層端面接觸的部分由纖維材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求10所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述第一熱源，是通過被外部的加熱源加熱而對所述非晶材料傳導(dǎo)熱的由非磁性體構(gòu)成的導(dǎo)熱薄板，所述第二熱源中，與所述塊狀疊層體的所述疊層端面接觸的部分由纖維材料構(gòu)成。
13.一種非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 通過疊層多片非晶材料的薄板構(gòu)成塊狀疊層體，通過疊層多層該塊狀疊層體構(gòu)成鐵芯，使所述多層塊狀疊層體在與疊層面垂直的方向上分為多級地延伸，對多級的該塊狀疊層體的每一級進(jìn)行退火。
14.如權(quán)利要求13所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 在所述塊狀疊層體中，在相鄰的所述非晶材料之間夾入熱源，用來自所述熱源的熱進(jìn)行退火。
15.如權(quán)利要求14所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源，是包括由非磁性體構(gòu)成的疊層薄板和夾在所述疊層薄板之間并通過感應(yīng)加熱而發(fā)熱的多個(gè)獨(dú)立的線圈的加熱器。
16.如權(quán)利要求14所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 所述熱源，是通過被外部的加熱源加熱而對所述非晶材料傳導(dǎo)熱的由非磁性體構(gòu)成的導(dǎo)熱薄板。
17.如權(quán)利要求13所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 使熱源與所述塊狀疊層體的疊層端面接觸，用來自所述熱源的熱進(jìn)行退火。
18.如權(quán)利要求13所述的非晶鐵芯的退火方法，其特征在于 在所述塊狀疊層體中疊層且相鄰的所述非晶材料之間夾入第一熱源，并使第二熱源與所述塊狀疊層體的疊層端面接觸，用來自所述第一熱源和所述第二熱源的熱進(jìn)行退火。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非晶鐵芯的退火方法，通過調(diào)整鐵芯內(nèi)的退火溫度分布，能夠抑制因鐵芯內(nèi)的退火溫度不均勻引起的磁特性的劣化，縮短退火時(shí)間。為了調(diào)整退火時(shí)的非晶鐵芯內(nèi)的退火溫度分布，將作為熱源的加熱器(2a)夾在鐵芯(1a)的疊層的薄膜非晶材料之間，進(jìn)行退火。通過將鐵芯(1a)內(nèi)的退火條件調(diào)整為均勻，能夠?qū)⒉痪鶆蛲嘶鹨鸬拇盘匦粤踊种茷樽钚∠薅取４送?，能夠通過特意使鐵芯(1a)內(nèi)的退火條件具有差異而制造特殊規(guī)格的鐵芯，例如鐵損低的鐵芯、磁阻高的鐵芯等。進(jìn)而，通過增加對鐵芯傳導(dǎo)的每單位時(shí)間的熱的絕對量，能夠?qū)崿F(xiàn)退火時(shí)間的縮短?？梢詮寞B層面升溫、退火，也可以使鐵芯在與疊層面垂直的方向上分為多級地延伸進(jìn)行退火。
文檔編號C21D6/00GK102741957SQ20118000835
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者中上賢治 申請人:株式會(huì)社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)