CN110326068B - 变压器铁芯 - Google Patents
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Abstract
根据本发明，通过将层叠至少2种从0T励磁到1.7T时的磁致伸缩相差2×10‑7以上的取向性电磁钢板而得的铁芯作为变压器的铁芯，能够减少铁芯的振动，改善变压器的噪音。
Description
技术领域
本发明涉及一种层叠多张取向性电磁钢板而成的变压器铁芯。
背景技术
以往研究了各种减少由变压器产生的噪音的技术。特别是由于铁芯即便在空载时也成为噪音产生源，因此进行了许多关于铁芯和在铁芯中使用的取向性电磁钢板的技术开发，不断推进噪音的改善。
特别是针对属于噪音产生源的取向性电磁钢板的磁致伸缩，例如，在专利文献1和专利文献2中记载了优化钢板的成分、被膜、晶体取向、应变的导入等的技术。
在专利文献3和专利文献4中记载了通过将树脂、减振钢板夹在取向性电磁钢板之间来抑制铁芯的振动的技术。
另外，在专利文献5中记载了通过粘接钢板来抑制铁芯的振动的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-87305号公报
专利文献2：日本特开2012-177149号公报
专利文献3：日本特开平8-250339号公报
专利文献4：日本特开2006-14555号公报
专利文献5：日本特开2003-77747号公报
发明内容
根据上述技术，虽然能够降低磁致伸缩，减少铁芯振动，但利用专利文献1和专利文献2的技术来减少得到的磁致伸缩存在极限，因此噪音的抑制也并不充分。另外，在如专利文献3和专利文献4中记载的将树脂、减振钢板夹于铁芯的技术中产生铁芯变大的问题。另外，在如专利文献5中记载的对铁芯进行粘接的技术中，不仅粘接需要时间，而且有可能对钢板施加不均匀的应力而使磁特性变差。
本发明是鉴于上述情况而进行的，目的在于利用与以往技术不同的机构来减少铁芯的振动，改善变压器的噪音。
本发明人等反复进行深入研究，结果新发现通过在铁芯中使用磁致伸缩特性不同的2种或2种以上的取向性电磁钢板，从而防止铁芯整体产生相同的振动，由此能够减少振动，改善变压器的噪音。
本发明基于上述的新的见解，其要旨构成如下。
一种变压器铁芯，层叠由从0T励磁到1.7T时的磁致伸缩相差2×10-7以上的至少2种的取向性电磁钢板而构成。
根据本发明，能够通过与以往技术不同的机构来减少铁芯的振动，改善变压器的噪音。
具体实施方式
本发明中，在铁芯中使用磁致伸缩特性不同的至少2种取向性电磁钢板。本发明中磁致伸缩特性不同的钢板是指从消磁到磁通密度为0T的状态开始励磁到1.7T时的、取向性电磁钢板的磁致伸缩存在差异的取向性电磁钢板，其磁致伸缩之差为2×10-7以上。
另外，本发明中，可以在铁芯中使用磁致伸缩特性不同的3种以上的取向性电磁钢板。此外，本发明中，只要铁芯中存在磁致伸缩之差为2×10-7以上的钢板，就也可以使用其间的磁致伸缩的钢板，但其磁致伸缩之差小的(磁致伸缩之差小于2×10-7)钢板的使用量优选为铁芯用钢板的整体(以下，简称为整体)的90％以下，更优选为60％以下。
通过在铁芯中使用磁致伸缩特性不同的2种以上的取向性电磁钢板，从而使铁芯各层产生不同的伸缩。因此，磁致伸缩特性不同的层彼此相互抵消振动或者利用层间的摩擦来阻尼振动的机构发挥作用，抑制振动，减少噪音。
与此相对，由所有层具有相同的磁致伸缩特性的取向性电磁钢板构成铁芯时，由于由该具有相同的磁致伸缩特性的取向性电磁钢板构成的铁芯的部分(柱、轭)成为一体地以相同的方式振动，因此振幅容易变大，而且也没有阻尼的机构，因而无法期待噪音减少的效果。
这里，如前所述，本发明的取向性电磁钢板的磁致伸缩之差需要为2×10-7以上。这是因为如果差小于该值，则上述的抑制振动的机构难以发挥作用，噪音的减少效果小。磁致伸缩之差的上限虽然没有特别设定，但差过大时，至少一方的磁致伸缩的绝对值大，因此反而有时导致噪音的增加。因此，磁致伸缩之差优选2×10-6以下。
另外，磁致伸缩分为正和负时，相互抵消振动的效果大，因而更优选。
对于各取向性电磁钢板的优选的磁致伸缩，为了避免铁芯振动过大，其绝对值优选2×10-6以下。另一方面，磁致伸缩的绝对值的最小值没有特别限制，但为可确保上述的磁致伸缩之差的值。
通过“从0T励磁到1.7T时”规定磁致伸缩的变化是因为在变压器中使用取向性电磁钢板时，大多在1.7T左右时使用(为低于1.7T的磁通密度时噪音不易成为问题)，此外，由电磁钢板的晶体取向性、磁畴结构所致的磁致伸缩的特征表现明显，因此作为表示磁致伸缩特性的指标是有效的。对于1.7T时的磁致伸缩特性，使取向性电磁钢板消磁后，在轧制方向以50Hz将最大磁通密度励磁到1.7T而测定磁致伸缩曲线，由其零位-峰值而求出。
为了得到磁致伸缩不同的取向性电磁钢板，需要对钢板彼此改变存在于取向性电磁钢板的磁畴结构。具体而言，可以采用改变晶体取向的方法(使用磁通密度B8不同的取向性电磁钢板等)、改变被膜的张力效果的方法(改变绝缘涂层的成分、厚度、烧结温度等)、向钢板导入应变的方法(将钢板用轧辊压下、利用矫平机等回弯、实施喷丸或水射流、用激光·电子束·等离子体火焰等导入应变等)、它们的任意的组合。
另外，磁致伸缩不同的钢板中的具有某1种磁致伸缩的钢板的在铁芯整体中所占的比率大时，上述磁致伸缩的影响表现明显，振动抑制变得不充分。因此，具有某1种磁致伸缩的钢板的存在比率优选不超过整体的80％，更优选不超过60％。
对于根据本发明的取向性电磁钢板的具体的层叠形态，没有特别限制，但优选在层叠的铁芯的总厚度中转换到磁致伸缩不同的钢板2次以上进行层叠。另外，更优选将层叠张数为1张～20张作为一个单位进行交替层叠。特别是，进一步优选以在层叠的铁芯的总厚度中任一种磁致伸缩的钢板都尽可能地均等分散的方式层叠。
磁致伸缩特性不同的钢板只要至少为2种即可，但没有上限。另外，如前所述，只要铁芯中存在以最小的磁致伸缩和最大的磁致伸缩计相差2×10-7以上的钢板，就可以使用其间的磁致伸缩的钢板。此时的钢板的层叠顺序没有特别限定，为了使相邻的层彼此抵消振动或者使层间的摩擦变大，优选进行组合层叠以使相邻的钢板的磁致伸缩之差变大，并且使磁致伸缩存在差异的层数变多。应予说明，本发明中，仅磁致伸缩存在差异的情况是指根据磁致伸缩的测定的信息在测定时通常认为是误差的范围以上磁致伸缩存在差异。另外，1种钢板是指在上述误差的范围内磁致伸缩没有差异(也称为磁致伸缩相同)的钢板。
实施例
(实施例1)
以表1中示出的取向性电磁钢板1～3的组合来制作变压器铁芯，对噪音进行调查。
变压器的铁芯为三相三柱的层叠铁芯，是对宽度125mm、160mm的取向性电磁钢板的线圈进行斜角切断而制作的。铁芯整体的宽度为890mm，高度为800mm，层叠厚度为244mm。此时以将宽度160mm的钢板作为中心而将宽度125mm的钢板层叠于两外侧的方式制成铁芯。取向性电磁钢板1～3是对厚度0.23mm的高取向性电磁钢板照射激光进行磁畴细化而得的，以各种方式改变激光的输出来改变磁致伸缩。具体而言，将聚光直径为0.1mm的盘式YAG激光器在与轧制方向正交的方向以100m/s线性地扫描进行照射，使照射线的间隔为7.5mm，使输出在200W～3000W的范围变化来改变磁致伸缩。磁致伸缩通过以下方式求出，即，将钢板切断为宽度100mm、长度500mm(轧制方向)，利用激光多普勒方式的磁致伸缩测定装置以50Hz励磁到最大磁通密度1.7T，由此时的零位-峰值而求出。
针对这样改变磁致伸缩后的取向性电磁钢板1～3，以如表1所示的使用比率进行组合来制作铁芯。具体而言，以表1中示出的各自的使用比率来准备取向性电磁钢板1～3的斜角切断材料。接下来，在组装铁芯时，将磁致伸缩相同的钢板2张作为最小单位，以成为各自的使用比率的方式组合而制成铁芯。2种各使用50％时，重叠2张取向性电磁钢板1，接着重叠2张取向性电磁钢板2，重复以上操作进行层叠。并非各50％时，使在层叠总厚度中以不产生偏差的方式均匀地分散，按各自的使用比率进行层叠。在该铁芯上卷绕励磁线圈，以1.7T、50Hz的条件的交流电流进行励磁，在3个柱的整面和背面在高度400mm、距铁芯的表面300mm的位置(共6个位置)测定噪音，将其测定值平均而得到噪音的值。
对于取向性电磁钢板的磁致伸缩，使用切成宽度100mm、长度500mm的试样，使用激光多普勒振动计对用50Hz的交流电从消磁状态(0T)励磁到最大1.7T时的磁致伸缩进行测定。
如表1所记载，由铁芯产生的噪音在根据本发明的铁芯的情况下显示较小的值。
[表1]
表1
Claims (2)
1.一种变压器铁芯，是能够以最大磁通密度1.7T励磁的至少2种取向性电磁钢板层叠而构成的，所述至少2种取向性电磁钢板消磁后，在轧制方向以50Hz将最大磁通密度励磁到1.7T而测定磁致伸缩曲线，由其零位-峰值而求出的由从0T励磁到1.7T时的磁致伸缩相差2×10-7～5.3×10-7，
总厚度中所述至少2种取向性电磁钢板各自的厚度的存在比率不超过整体的60％。
2.根据权利要求1所述的变压器铁芯，其中，所述至少2种取向性电磁钢板中，所述磁致伸缩的绝对值为2×10-6以下。
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