特許 6640015 巻鉄心

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6640015

(24)【登録日】2020年1月7日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】巻鉄心

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/24 20060101AFI20200127BHJP

   H01F 27/245 20060101ALI20200127BHJP

   H01F 27/26 20060101ALI20200127BHJP

【ＦＩ】

   H01F27/24 H

   H01F27/245 157

   H01F27/26 130S

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-93797(P2016-93797)

(22)【出願日】2016年5月9日

(65)【公開番号】特開2017-204498(P2017-204498A)

(43)【公開日】2017年11月16日

【審査請求日】2019年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】霜村 英二

(72)【発明者】

【氏名】塩田 広

(72)【発明者】

【氏名】後藤 博

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 圭史

【審査官】 右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１１１３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０９０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１９７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１７９５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２１０６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０５１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３４４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１８３５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４０３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２２８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２６１２３１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ２７／２４

Ｈ０１Ｆ ２７／２４５

Ｈ０１Ｆ ２７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに組み合わされることで環状をなす複数の鉄心と、
前記鉄心を組み合わせた際のギャップに配置されるギャップ材と、
前記鉄心を組み合わせた状態に締結する締結部材と、を備え、
前記ギャップは、前記鉄心を環状に組み合わせた状態におけるコーナー部に設けられており、
前記ギャップ材は、磁性体材料で薄板状に形成され、前記ギャップ内に配置される磁性部材と、前記磁性部材を前記ギャップ内に保持する保持部材とにより構成されており、
前記保持部材は、前記鉄心のコーナー部の外周面に沿って前記ギャップの両側に延びている鍔部と、それぞれの前記鍔部に繋がっていて前記鉄心の内周側で折り返されている保持部とにより構成されている巻鉄心。

【請求項2】

前記ギャップは、内周側のギャップ長が、外周側のギャップ長よりも長くなるように形成されている請求項１記載の巻鉄心。

【請求項3】

前記鉄心は、環状に組み合わせた状態において際に内周側に配置される第一鉄心と、外周側に配置される第二鉄心とに区分けされ、前記第一鉄心と前記第二鉄心との間に、前記第一鉄心の変形を許容する緩衝部を設けた請求項１または２記載の巻鉄心。

【請求項4】

前記磁性部材は、前記鉄心に比べて硬度が相対的に高く、自身が変形しないことにより、前記ギャップのギャップ長を確保するセラミック材料で形成されている請求項１から３のいずれか一項記載の巻鉄心。

【請求項5】

前記磁性部材は、前記鉄心に比べて硬度が相対的に低く、自身が変形することにより、環状に組み合わされた状態における前記鉄心の周方向への変形を許容するソフトフェライトにより形成されている請求項１から３のいずれか一項記載の巻鉄心。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、鉄心材を巻回して形成された巻鉄心に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばけい素鋼板等の鉄心材を環状に巻回して形成された巻鉄心が知られている。このような巻鉄心は、故障時の交換や修理のために、コイルを通すために環状の一部が切断されていたり、例えば特許文献１のように複数の鉄心に分割可能とされていたりすることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１３４４４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、鉄心を切断する際には、樹脂の含浸や固化による残留応力が開放されることから、鉄心が外側に広がる傾向がある。そのため、各鉄心を組み合わせた際に隙間が生じないように、切断面を水平研磨している。
しかしながら、製造時には互いの切断面が水平になっていたとしても、例えば変圧器に用いて運転した場合には鉄心の内周側と外周側とで発熱量が異なることから、組み合わせた鉄心が変形してギャップ材が押しつぶされ、その結果、互いの鉄心間の距離すなわちギャップ長が内周側と外周側とで異なるようになり、温度分布の不均一化を招くことになる。
そこで、複数の鉄心を組み合わせる構成において温度分布の不均一化を招くことがない巻鉄心を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の巻鉄心は、互いに組み合わされることで環状をなす複数の鉄心と、鉄心を組み合わせた際のギャップに配置されるギャップ材と、鉄心を組み合わせた状態に締結する締結部材と、を備え、ギャップ材は、セラミック材料で形成されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態による巻鉄心を模式的に示す図

【図2】従来の巻鉄心が変形した状態を参考例として模式的に示す図その１

【図3】従来の巻鉄心が変形した状態を参考例として模式的に示す図その２

【図4】他の巻鉄心を模式的に示す図

【図5】第２実施形態による複合型の巻鉄心を模式的に示す図その１

【図6】複合型の巻鉄心を模式的に示す図その２

【図7】単一型の巻鉄心を模式的に示す図その１

【図8】単一型の巻鉄心を模式的に示す図その２

【図9】第３実施形態による巻鉄心を模式的に示す図

【図10】第４実施形態による巻鉄心を模式的に示す図その１

【図11】巻鉄心を模式的に示す図その２

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、複数の実施形態について図面に基づいて説明する。各実施形態の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の巻鉄心１０は、２つの鉄心１１と、各鉄心１１に挟まれたギャップ材１２と、各鉄心１１およびギャップ材１２を環状に組み合わせた状態に締結する締結部材１３とを備えている。この巻鉄心１０は、図示しないコイルとともに例えば変圧器等に用いられる。

【0008】

各鉄心１１は、例えばけい素鋼板等の鉄心材を環状に巻回したものを２つに切断することにより、概ねＣ字状に形成されている。このとき、各鉄心１１の切断面、つまりは、互いの鉄心１１が対向する部位である端面１１ａは、水平研磨されている。このため、切断後においては、各鉄心１１の端面１１ａは、互いに平行となっている。つまり、巻鉄心１０では、内周側のギャップ長（Ｌ１）は、外周側のギャップ長（Ｌ２）と一致している。ここで、「一致」とは、所定の公差を含んだ状態を意味している。

【0009】

ギャップ材１２は、鉄心１１を環状に組み合わせた際の接合部、つまりは、各鉄心１１の端面１１ａが向かい合う空間であるギャップを埋めるように設けられている。このギャップ材１２は、本実施形態では、例えばフェライトやアルミナ等、無機物を焼き固めた焼結体であるセラミック材料で形成されている。このため、ギャップ材１２は、熱膨張率が極めて低いとともに、鉄心１１に比べて硬度が相対的に高くなっている。つまり、ギャップ材１２は、形状の変化に対する耐性が非常に高く、温度や外部から加わる力による変形がほぼ生じないものとなっている。このギャップ材１２は、例えば樹脂材料等により鉄心１１に接着あるいは固定されている。

【0010】

締結部材１３は、各鉄心１１を、鉄心１１間にギャップ材１２を挟んだ状態で環状に組み合わせた状態に締結する。この締結部材１３は、鉄心１１を環状に維持できる強度で、且つ、比較的重量がある鉄心１１がばらばらにならないように、鉄心１１およびギャップ材１２を強固に締結している。これにより、巻鉄心１０は、四隅にＲ状のコーナー部を有する略長方形の環状に形成される。
次に、上記した構成の作用について説明する。

【0011】

まず、図２および図３を参照しながら、従来の巻鉄心１１０に生じる不具合について説明する。図２は、従来の巻鉄心１１０を模式的に示しており、ギャップ材１１２の材料以外は、図１に示した本実施形態の巻鉄心１０と共通する。この従来の巻鉄心１１０は、ギャップ材１１２が例えばソフトフェライト等の比較的硬度が低い材料で形成されており、変形を許容する構造となっていた。
そのため、製造時に端面１１ａを水平研磨したとしても、例えば変圧器等において実際に運転した場合には、磁束は鉄心１１の内周側のほうが流れ易いことから、内周側の方が外周側よりも発熱量が多くなり、内周側の変形量が大きくなって鉄心１１の変形を招いていた。

【0012】

具体的には、例えば締結部材１３により強固に鉄心１１を締結した場合には、外周側への変形が許容されないことから、ギャップ材１２を囲うようにコイルを設けた構成であれば、巻鉄心１１０は、図２に示すように内側に向かって変形する。すなわち、ギャップ材１１２の外周側が押しつぶされることによって、鉄心１１間の距離すなわちギャップ長が内周側と外周側とで異なるようになる。この場合、内周側のギャップ長（Ｌ１１。ただし、Ｌ１１＞Ｌ１）が長くなる一方、外周側のギャップ長（Ｌ１２。ただし、Ｌ１２＜Ｌ１）が短くなる。そして、ギャップ長が短くなった側、つまり、図２でいえば巻鉄心１１０の外周側には磁束がより集中することになるため、巻鉄心１１０は、外周側がさらに発熱し、更なる変形が引き起こされる可能性がある。

【0013】

あるいは、締結部材１３により比較的緩やかに鉄心１１を締結した場合には、外周側への変形が許容され、巻鉄心１１０は、図３に示すように外側に向かって変形する。すなわち、ギャップ材１１２の内周側が押しつぶされることによって、鉄心１１間の距離すなわちギャップ長が内周側と外周側とで異なるようになる。この場合、内周側のギャップ長（Ｌ１１。ただし、Ｌ１１＜Ｌ１）が短くなる一方、外周側のギャップ長（Ｌ１２。ただし、Ｌ１２＞Ｌ１）が長くなる。つまり、ギャップの内周側と外周側とで磁気抵抗が不均一となる。

【0014】

そして、ギャップ長が短くなった側、つまり、図３でいえば巻鉄心１１０の内周側には磁束がより集中することになるため、巻鉄心１１０は、内周側がさらに発熱し、更なる変形が引き起こされる可能性がある。
このように、従来では、実際に運転した際の熱膨張による変形によってギャップ長が変化して温度分布が不均一化するという問題があった。

【0015】

これに対して、実施形態の巻鉄心１０の場合、ギャップ材１２は、上記したように熱膨張率が極めて低いとともに、鉄心１１に比べて硬度が相対的に高いセラミック材料で形成されている。このため、巻鉄心１０の場合には、実際に運転した場合に変形することがない。すなわち、巻鉄心１０の場合には、内周側と外周側とでギャップ長が異なる状態にはならない。

【0016】

これにより、内周側と外周側とでギャップ長が変わらないことから、磁気抵抗を均一化することができ、外周側や内周側の一方のみが発熱し続けることを防止することができる。また、ギャップ長が変わらないことから、温度分布の不均一化を防止することができる。
このとき、締結部材１３を外せば巻鉄心１０を２つに分解することができるため、巻鉄心１０や図示しないコイルの修理や交換作業を効率よく行うことができるとともに、例えば変圧器の補修等が容易な構成であることは勿論である。

【0017】

また、例えば図４に示す他の巻鉄心２０の場合にも、巻鉄心１０と同様の効果を得ることができる。具体的には、巻鉄心２０は、外側に広がった形状の２つの鉄心２１と、各鉄心２１の間に設けられているセラミック材料で形成されたギャップ材２２と、締結部材１３とを備えている。この鉄心２１は、製造時に既に広がった形状とされており、各鉄心２１の切断面は、鉄心２１が広がった状態で互いに平行となるように水平研磨されている。
このような巻鉄心２０であっても、外周側や内周側の一方のみが発熱し続けることを防止することができるとともに、ギャップ長が変わらないことから、温度分布の不均一化を防止することができる。

【0018】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、図５から図７を参照しながら説明する。
上記した第１実施形態で説明したように、従来では、実際に運転した際の熱膨張による変形によってギャップ長が変化して温度分布が不均一化するという問題があった。ただし、その問題は、予め熱膨張による変形を考慮した構造とすることによっても解決することができる。以下、４つの具体例１〜４に基づいて説明する。

【0019】

＜具体例１＞
図５に示す巻鉄心３０は、２つの鉄心３１と、各鉄心３１に挟まれたギャップ材３２と、各鉄心３１およびギャップ材３２を組み合わせた状態に締結する締結部材１３とを備えている。各鉄心３１は、それぞれ、環状に組み合わされた状態において内周側に配置される第一鉄心３１ａと、外周側に配置される第二鉄心３１ｂとにより構成されている。また、本例の場合、ギャップ材３２は、外部から加わる力に応じて変形する材料、例えばソフトフェライトにより形成されている。

【0020】

第一鉄心３１ａおよび第二鉄心３１ｂは、鉄心材をそれぞれ異なる径となるように巻回したものを２つに分割することで形成されている。このとき、第一鉄心３１ａの外形は、第二鉄心３１ｂの内径にほぼ一致するように形成されている。このため、第一鉄心３１ａおよび第二鉄心３１ｂを組み合わせた場合には、互いの隙間がほとんど無い状態となる。
そして、第一鉄心３１ａおよび第二鉄心３１ｂの端面は、互いに平行となるように水平研磨されている。ただし、内周側に配置される第一鉄心３１ａ間のギャップ長（Ｌ１）は、外周側に配置される第二鉄心３１ｂのギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように形成されている。

【0021】

すなわち、巻鉄心３０は、鉄心３１を環状に組み合わせた状態における内周側と外周側とでギャップ長が異なっているとともに、内周側のギャップ長（Ｌ１）が外周側のギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように形成されている。
そして、内周側のギャップ長と外周側のギャップ長とは、運転時の発熱量、例えば定格負荷で運転した際の発熱量に基づいてそれぞれ設計されている。換言すると、内周側のギャップ長および外周側のギャップ長は、運転時に第一鉄心３１ａおよび第二鉄心３１ｂが発熱により変形する変形量を考慮して、運転時に両者が概ね同じ長さとなるように設計されている。

【0022】

この巻鉄心３０を例えば変圧器等において実際に運転した場合には、磁束が流れ易い内周側の方が外周側よりも変形量が大きくなることから、内周側のギャップ長が短くなる。このとき、上記したようにギャップ材３２はソフトフェライトにより形成されていることから、鉄心３１が変形することにより押しつぶされ、ギャップ長が短くなることが許容される。つまり、ギャップ材３２は、自身が圧縮されることにより、鉄心３１の変形を吸収する。

【0023】

これにより、運転時には、内周側と外周側のギャップ長が概ね同じ長さとなり、磁気抵抗を均一化することができ、温度分布の不均一化を防止することができる。
また、ギャップ材３２をソフトフェライトで形成しているため、上記した段差のあるギャップに対しても、容易にギャップ材３２を充填あるいは挿入することができる。

【0024】

＜具体例２＞
図６に示す巻鉄心４０は、２つの鉄心４１と、各鉄心４１に挟まれたギャップ材４２と、各鉄心４１およびギャップ材４２を組み合わせた状態に締結する締結部材１３とを備えている。各鉄心４１は、それぞれ、環状に組み合わされた状態において内周側に配置される第一鉄心４１ａと、外周側に配置される第二鉄心４１ｂとにより構成されている。また、本例の場合、ギャップ材４２は、外部から加わる力に応じて変形する材料、例えばソフトフェライトにより形成されている。

【0025】

第一鉄心４１ａおよび第二鉄心４１ｂは、鉄心材をそれぞれ異なる径となるように巻回したものを２つに分割することで形成されている。このとき、第一鉄心４１ａの外形は、第二鉄心４１ｂの内径にほぼ一致するように形成されている。このため、第一鉄心４１ａおよび第二鉄心４１ｂを組み合わせた場合には、互いの隙間がほとんど無い状態となる。

【0026】

そして、第一鉄心４１ａおよび第二鉄心４１ｂの端面は、ギャップ長が内周側に向かうほど長くなるように研磨されている。具体的には、内周側に配置される第一鉄心４１ａ間のギャップ長（Ｌ１）は、外周側に配置される第二鉄心４１ｂのギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように形成されている。
すなわち、巻鉄心４０は、鉄心４１を環状に組み合わせた状態における内周側と外周側とでギャップ長が異なっているとともに、内周側のギャップ長（Ｌ１）が外周側のギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように形成されている。

【0027】

そして、内周側のギャップ長と外周側のギャップ長とは、運転時の発熱量、例えば定格負荷で運転した際の発熱量に基づいてそれぞれ設計されている。換言すると、内周側のギャップ長および外周側のギャップ長は、運転時に第一鉄心４１ａおよび第二鉄心４１ｂが発熱により変形する変形量を考慮して、運転時に両者が概ね同じ長さとなるように設計されている。

【0028】

この巻鉄心４０を例えば変圧器等において実際に運転した場合には、磁束が流れ易い内周側の方が外周側よりも変形量が大きくなることから、内周側のギャップ長が短くなる。このとき、上記したようにギャップ材４２はソフトフェライトにより形成されていることから、鉄心４１が変形することにより押しつぶされ、ギャップ長が短くなることが許容される。
これにより、運転時には、内周側と外周側のギャップ長が概ね同じ長さとなり、磁気抵抗を均一化することができ、温度分布の不均一化を防止することができる。
また、ギャップ材４２をソフトフェライトで形成しているため、上記した段差のあるギャップに対しても、容易にギャップ材４２を充填あるいは挿入することができる。

【0029】

＜具体例３＞
図７に示す巻鉄心５０は、２つの鉄心５１と、各鉄心５１に挟まれたギャップ材５２と、各鉄心５１およびギャップ材５２を組み合わせた状態に締結する締結部材１３とを備えている。各鉄心５１は、鉄心材を巻回したものを２つに分割することで形成されている。そして、各鉄心５１の端面は、内周側のギャップ長（Ｌ１）が外周側のギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように、段差状に研磨されている。

【0030】

すなわち、巻鉄心５０は、鉄心５１を環状に組み合わせた状態における内周側と外周側とでギャップ長が異なっているとともに、内周側のギャップ長（Ｌ１）が外周側のギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように形成されている。
また、本例の場合、ギャップ材５２は、外部から加わる力に応じて変形する材料、例えばソフトフェライトにより形成されている。なお、ギャップ材５２は、実質的には上記した具体例１のギャップ材３２と共通するものである。

【0031】

このとき、内周側のギャップ長と外周側のギャップ長とは、運転時の発熱量、例えば定格負荷で運転した際の発熱量に基づいてそれぞれ設計されている。換言すると、内周側のギャップ長および外周側のギャップ長は、運転時に鉄心５１が発熱により変形する変形量を考慮して、運転時に両者が概ね同じ長さとなるように設計されている。

【0032】

この巻鉄心５０を例えば変圧器等において実際に運転した場合には、磁束が流れ易い内周側の方が外周側よりも変形量が大きくなることから、内周側のギャップ長が短くなる。このとき、上記したようにギャップ材５２はソフトフェライトにより形成されていることから、鉄心５１が変形することにより押しつぶされ、ギャップ長が短くなることが許容される。

【0033】

これにより、運転時には、内周側と外周側のギャップ長が概ね同じ長さとなり、磁気抵抗を均一化することができ、温度分布の不均一化を防止することができる。
また、ギャップ材５２をソフトフェライトで形成しているため、上記した段差のあるギャップに対しても、容易にギャップ材５２を充填あるいは挿入することができる。

【0034】

＜具体例４＞
図８に示す巻鉄心６０は、２つの鉄心６１と、各鉄心６１に挟まれたギャップ材６２と、各鉄心６１およびギャップ材６２を組み合わせた状態に締結する締結部材１３とを備えている。そして、各鉄心６１の端面は、ギャップ長が内周側に向かうほど長くなるように研磨されている。具体的には、内周側のギャップ長（Ｌ１）は、外周側のギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように形成されている。

【0035】

すなわち、巻鉄心６０は、鉄心６１を環状に組み合わせた状態における内周側と外周側とでギャップ長が異なっているとともに、内周側のギャップ長（Ｌ１）が外周側のギャップ長（Ｌ２）よりも長くなるように形成されている。
また、本例の場合、ギャップ材６２は、外部から加わる力に応じて変形する材料、例えばソフトフェライトにより形成されている。なお、ギャップ材６２は、実質的には上記した具体例２のギャップ材４２と共通するものである。

【0036】

そして、内周側のギャップ長と外周側のギャップ長とは、運転時の発熱量、例えば定格負荷で運転した際の発熱量に基づいてそれぞれ設計されている。換言すると、内周側のギャップ長および外周側のギャップ長は、運転時に鉄心６１が発熱により変形する変形量を考慮して、運転時に両者が概ね同じ長さとなるように設計されている。

【0037】

この巻鉄心６０を例えば変圧器等において実際に運転した場合には、磁束が流れ易い内周側の方が外周側よりも変形量が大きくなることから、内周側のギャップ長が短くなる。このとき、上記したようにギャップ材６２はソフトフェライトにより形成されていることから、鉄心６１が変形することにより押しつぶされ、ギャップ長が短くなることが許容される。

【0038】

これにより、運転時には、内周側と外周側のギャップ長が概ね同じ長さとなり、磁気抵抗を均一化することができ、温度分布の不均一化を防止することができる。
また、ギャップ材６２をソフトフェライトで形成しているため、上記した段差のあるギャップに対しても、容易にギャップ材６２を充填あるいは挿入することができる。

【0039】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、図９を参照しながら説明する。
上記した第１実施形態で説明したように、従来では、実際に運転した際の熱膨張による変形によってギャップ長が変化して温度分布が不均一化するという問題があった。ただし、その問題は、予め熱膨張による変形を考慮した構造とすることによっても解決することができる。

【0040】

図９に示す巻鉄心７０は、２つの鉄心７１と、各鉄心７１に挟まれたギャップ材７２と、各鉄心７１およびギャップ材７２を組み合わせた状態に締結する締結部材１３とを備えている。各鉄心７１は、それぞれ、環状に組み合わされた状態において内周側に配置される第一鉄心７１ａと、外周側に配置される第二鉄心７１ｂとにより構成されている。また、本例の場合、ギャップ材７２は、例えばソフトフェライトでもよいが、本実施形態では第１実施形態で説明したセラミック材料により形成されている。

【0041】

第一鉄心７１ａおよび第二鉄心７１ｂは、鉄心材をそれぞれ異なる径となるように巻回したものを２つに分割することで形成されている。また第一鉄心７１ａおよび第二鉄心７１ｂの端面は、互いに平行となるように水平研磨されている。そして、製造時には、内周側に配置される第一鉄心７１ａ間のギャップ長（Ｌ１）と、外周側に配置される第二鉄心７１ｂのギャップ長（Ｌ２）とがほぼ一致するように形成されている。つまり、第一鉄心７１ａおよび第二鉄心７１ｂは、組み合わされた状態においてその端面が面一となっている。

【0042】

これにより、巻鉄心７０は、四隅がＲ状となった略長方形の環状に形成されるとともに、その幅方向（図示左右方向）つまりは略長方形における短手方向においては第一鉄心７１ａおよび第二鉄心７１ｂの隙間がほとんど無い状態となる一方、その高さ方向（図示上下方向）つまりは略長方形における長手方向においては第一鉄心７１ａおよび第二鉄心７１ｂとの間に空隙７３（緩衝部）が形成される。つまり、略長方形の環状の短手側の腕部間に、空隙７３が形成される。

【0043】

この空隙７３は、運転時の発熱量、例えば定格負荷で運転した際の発熱量に基づいてそれぞれ設計されている。換言すると、空隙７３は、運転時に第一鉄心７１ａが発熱により変形する変形量を考慮して設計されている。
本実施形態の場合、空隙７３には、例えば樹脂材料で形成された充填剤７４が充填されている。なお、図９では、充填剤７４を模式的にハッチングにより示している。これにより、第一鉄心７１ａと第二鉄心７１ｂとは、空隙７３において互いに固定あるいは固着されている。この充填剤７４は、ギャップ材７２よりも強度が相対的に低い材料で形成されている。

【0044】

この巻鉄心３０を例えば変圧器等において実際に運転した場合には、磁束が流れ易い内周側の方が外周側よりも変形量が大きくなることから、第一鉄心７１ａの変形量が大きくなる。このとき、上記したようにギャップ材７２よりも充填剤７４のほうが硬度は低いことから、第一鉄心７１ａは、充填剤７４を押し付けながら空隙７３内に侵入する。つまり、発熱による第一鉄心７１ａの変形は、空隙７３によって吸収される。つまり、空隙７３は、緩衝部として機能する。

【0045】

これにより、運転時には、内周側と外周側のギャップ長が概ね同じ長さとなり、磁気抵抗を均一化することができ、温度分布の不均一化を防止することができる。
なお、例えば樹脂を含浸させること等により長手側のヨーク(図示左右のヨーク）にて第一鉄心７１ａと第二鉄心７１ｂとを固定できるのであれば、必ずしも空隙７３に充填剤７４を充填しなくてもよい。

【0046】

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、図１０および図１１を参照しながら説明する。
上記した実施形態ではギャップを長手側のヨークに設けた例を示したが、ギャップを他の位置に設けてもよい。

【0047】

例えば、図１０に示す巻鉄心８０のように、ギャップをコーナー部８０ａに設けてもよい。本実施形態の場合、鉄心８１は、図示左右側の長手側となるヨークを有する略Ｕ字状の鉄心８１ａと、図示上方の短手側の腕部となる鉄心８１ｂとにより形成されている。つまり、巻鉄心８０は、略長方形の環状において、端手側の１辺が分割可能に形成されている。この鉄心８１ａは、鉄心材をそれぞれ異なる径となるように巻回したものを分割することで形成されている。

【0048】

各鉄心８１ａ、８１ｂは、それぞれの端面が、環状に組み合わされた状態で平行となるように研磨されている。そして、各鉄心８１ａ、８１ｂの端面間に、ギャップが設けられている。このギャップには、本実施形態では第１実施形態で説明したセラミック材料により形成されたギャップ材８２が配置されている。
このように、ギャップをＲ状のコーナー部８０ａに設けた巻鉄心８０であっても、ギャップ材８２をセラミック材料により形成することにより、運転時にギャップ長が変化することによる温度分布の不均一化を招くことがない。

【0049】

また、コーナー部８０ａにギャップを設けているので、バンド状の締結部材１３で締め付けることにより、短手側の腕部を、ギャップ材を介して長手側のヨークに密着させて押し付けることができる。したがって、鉄心８１およびギャップ材８２をしっかりと締結することができる。

【0050】

ところで、ギャップを設ける場合には、ギャップにおいて透磁率が低下することになるため、ギャップにおける透磁率を調整する構成としてもよい。具体的には、図１１（ａ）に示すように、巻鉄心９０は、鉄心９１ａ、９１ｂ、ギャップ材９２、および締結部材１３を備えている。これら鉄心９１ａ、９１ｂは、上記した鉄心８１ａ、８１ｂと実質的に共通するので、その説明を省略する。

【0051】

ギャップ材９２は、図１１（ｂ）に示すように、磁性体材料で形成されている磁性部材９２ａと、磁性部材９２ａを保持する保持部材９２ｂとにより構成されている。磁性部材９２ａは、例えばフェライトにより薄い板状、且つ、ギャップ内に納まる大きさに形成されている。保持部材９２ｂは、鉄心９１ａ、９１ｂのコーナー部に沿った形状の鍔部と、磁性部材９２ａを収容するとともに磁性部材９２ａが内周側に落下しないように保持する保持部とから構成されている。

【0052】

これにより、磁性部材９２ａによってギャップにおける透磁率が調整されるとともに、うず電流損発生部位の縮小と渦電流路の遮断を果たすことができる。
また、鍔部と保持部とを有する保持部材９２ｂにより磁性部材９２ａを保持することにより、磁性部材９２ａのずれや脱落を防止することができる。

【0053】

（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に示した構成や構造を任意に変形あるいは組み合わせることができる。
第１実施形態の巻鉄心１０に、第４実施形態で例示した磁性部材９２ａおよび保持部材９２ｂを設けてもよい。

【0054】

第２実施形態の図５では内周側と外周側の２つの第一鉄心３１ａと第二鉄心３１ｂに区分けした巻鉄心３０例示したが、鉄心３１を３以上に区分けしてもよい。すなわち、第一鉄心３１ａとは、鉄心３１において最も内周側に配置されるものであることを意味し、第二鉄心３１ｂとは、鉄心３１において最も外周側に配置されるものであることを意味するのであって、鉄心３１の区分けを２に限定するものではない。

【0055】

第２実施形態の図６では外周側から内周側に向かってほぼ連続的にギャップ長が変化するように端面を傾斜させた巻鉄心４０を例示したが、ギャップ長が段階的に変化するように端面を段差状としてもよい。
第２実施形態の図７では内周側と外周側とで異なる２段階のギャップ長を有する巻鉄心５０を例示したが、３段階以上のギャップ長を有する構成としてもよい。

【0056】

第２実施形態の図８では外周側から内周側に向かってほぼ連続的にギャップ長が変化するように端面を傾斜させた巻鉄心６０を例示したが、ギャップ長が段階的に変化するように端面を段差状としてもよい。

【0057】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0058】

図面中、１０、２０，３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０は巻鉄心、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１は鉄心、１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２はギャップ材、１３は締結部材、３１ａ、４１ａは第一鉄心（鉄心）、３１ｂ、４１ｂは第二鉄心（鉄心）、７３は空隙（緩衝部）、８０ａはコーナー部、９２ａは磁性部材、９２ｂは保持部材を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】