JP2004055773A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄損が少なく、製造コストを低減できる変圧器を提供する。
【解決手段】鋼板を複数枚、厚さ方向に（好ましくは３方向に）積層・固定して用いる変圧器であって、該鋼板を一体として二方向性電磁鋼板から切り出された構造とすることを特徴とする変圧器。好ましくは、該鋼板の直線部が方向性電磁鋼板からなり、該鋼板のコーナー部が二方向性電磁鋼板からなる。好ましくは、前記鋼板を３方向に積層・固定し、該鋼板の直線部が方向性電磁鋼板からなり、該鋼板のコーナー部が二方向性電磁鋼板からなる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して用いる変圧器に関する。具体的には、変圧用コイルを巻き付ける積層体に電磁鋼板を用いた変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器は、鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定し、その周囲にコイルを巻き付けた構造となっている。
従来の変圧器は、鉄損を低減するために無方向性電磁鋼板（ＮＯ）または方向性電磁鋼板（ＧＯ）を積層することにより作られていた。
無方向性電磁鋼板は、図７に示すように、鋼板表面のどの方向にも一様な比透磁率を有する鋼板であって、比較的鉄損の小さい材料として広く用いられているが、長時間連続運転する変圧器に用いる材料としては十分な磁気特性が得られていなかった。
【０００３】
一方、方向性電磁鋼板は、図８に示すように、特定の方向の磁気特性に優れた鋼板であって、この方向性電磁鋼板を用いた従来の変圧器の構造を図４に示す。変圧器を構成する鋼板を図４のように分割し、矢印で示した方向を磁化容易方向とする方向性電磁鋼板としていた。
しかし、このように、鋼板を分割すると、変圧器の部品数が多くなり、その分、製造コストが高くなるという問題点があった。
また、鋼板のコーナー部には２方向に磁束が流れるが、そのどちらか１方に
方向性電磁鋼板の磁化容易方向を合わせる必要があり、このコーナー部における鉄損が大きいという問題点もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決し、鉄損が少なく、製造コストを低減できる変圧器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、変圧器を構成する鋼板に二方向性電磁鋼板を用いることにより、鉄損が少なく、製造コストを低減できる変圧器を提供するものであり、その要旨は特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して用いる変圧器であって、該鋼板を一体として二方向性電磁鋼板から切り出された構造とすることを特徴とする変圧器。
（２）前記鋼板を３方向に積層・固定することを特徴とする（１）に記載の変圧器。
（３）鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して用いる変圧器であって、該鋼板の直線部が方向性電磁鋼板からなり、該鋼板のコーナー部が二方向性電磁鋼板からなることを特徴とする変圧器。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図３を用いて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明における変圧器の第１の実施形態を示す図である。
変圧器を構成する鋼板は、一体として、二方向性電磁鋼板から切り出された構造となっており、その周囲にコイルを巻き付けることによって変圧器を構成している。
【０００７】
図１において、交差している矢印が二方向性電磁鋼板の磁化容易方向を示している。
この第１の実施形態では、鋼板を分割しないので、変圧器の部品数が少なくなり、その分、製造コストを低減することができる。
また、鋼板のコーナー部には図１の上下、左右の双方に磁束が流れるが、その双方の方向と二方向性電磁鋼板の磁化容易方向が一致しているので、鉄損の少ない変圧器を実現することができる。
なお、図１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、三相交流の結線方法を示す。
【０００８】
（第２の実施形態）
図２は、本発明における変圧器の第２の実施形態を示す図である。
第１の実施形態と同じく、変圧器を構成する鋼板は、一体として、二方向性電磁鋼板から切り出された構造となっており、その周囲にコイルを巻き付けることによって変圧器を構成している。
第２の実施形態における変圧器は、鋼板を３方向に積層した構造となっている。こうすることにより、鉄損をさらに低減することができ、三相交流を取り出し易くすることができる。
【０００９】
図２において、矢印が交差しているのは、二方向性電磁鋼板の磁化容易方向を示している。
この第２の実施形態では、鋼板を分割してもよいが、鋼板に曲げ加工を施すことにより、鋼板を分割しないで一体構造とすることもできる。一体構造とすることにより、変圧器の部品数が少なくなり、その分、製造コストを低減することができる。
また、鋼板のコーナー部には図１の上下、左右の双方に磁束が流れるが、その双方の方向と二方向性電磁鋼板の磁化容易方向が一致しているので、鉄損の少ない変圧器を実現することができる。
【００１０】
（第３の実施形態）
図３は、本発明における変圧器の第３の実施形態を示す図である。
図３に示すように、この実施形態では、変圧器を構成する鋼板の直線部が方向性電磁鋼板からなり、鋼板のコーナー部が二方向性電磁鋼板からなっている。
図３において、交差している矢印が二方向性電磁鋼板の磁化容易方向を示し、交差していない矢印が方向性電磁鋼板の磁化容易方向を示す。
【００１１】
前述のように、鋼板のコーナー部には２方向の磁束が流れるが、このコーナー部に二方向性電磁鋼板を用いることにより、磁束の方向と電磁鋼板の磁化容易方向を一致させることができるので、鉄損を著しく低減することができる。
図５は、方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁化容易方向の説明図である。
方向性電磁鋼板は圧延方向であるＲＤ（Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が磁化容易方向となる。
【００１２】
一方、二方向性電磁鋼板は、圧延方向を二方向とし、さらに必要な熱処理を施すことにより磁化容易方向を二方向とした鋼板であり、通常は、圧延方向に加えて、これと直角方向であるＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が磁化容易方向となる。
図６は、方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁気特性を示す図である。図６の横軸は磁界Ｈ、縦軸は磁束密度Ｂであり鋼板の磁気特性の指標となる比透磁率はμ＝Ｂ／Ｈとして表され、図６のグラフの傾きに相当する。
方向性電磁鋼板はθ＝０（ＲＤ方向）の磁気特性がよく、二方向性電磁鋼板はθ＝０（ＲＤ方向）およびθ＝９０（ＴＤ方向）の磁気特性がよい。
【００１３】
図７は、無方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
無方向性電磁鋼板は、どの方向にも等しい磁気特性を有するが、方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板に比べて比透磁率（μ）の値は低い。
図８は、方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
方向性電磁鋼板は、圧延方向の比透磁率（μ_Ｒ）の値が大きく、その他の方向は無方向性電磁鋼板と同等である。
図９は、二方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
二方向性電磁鋼板は、圧延方向の比透磁率（μ_Ｒ）および圧延方向と直角方向の比透磁率（μ_Ｔ）の値が大きく、その他の方向は無方向性電磁鋼板と同等である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、変圧器を構成する鋼板に二方向性電磁鋼板を用いることにより、鉄損が少なく、製造コストを低減できる変圧器を提供することができ、鋼板を３方向に積層することによりさらに鉄損を低減することができ、三相交流を取り出し易くなる。
また、変圧器を構成する鋼板のコーナー部に二方向性電磁鋼板を用いることにより、磁束の方向と鋼板の磁化容易方向を一致させることができるので、鉄損を著しく低減できるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における変圧器の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明における変圧器の第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明における変圧器の第３の実施形態を示す図である。
【図４】従来の変圧器の構造を示す図である。
【図５】方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁化容易方向の説明図である。
【図６】方向性電磁鋼板および二方向性電磁鋼板の磁気特性を示す図である。
【図７】無方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
【図８】方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
【図９】二方向性電磁鋼板の比透磁率（μ）の特性を示す図である。
【符号の説明】
１　：　鋼板
２　：　直線部
３　：　コーナー部

Claims (3)

1. 鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して用いる変圧器であって、該鋼板を一体として二方向性電磁鋼板から切り出された構造とすることを特徴とする変圧器。
2. 前記鋼板を３方向に積層・固定することを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
3. 鋼板を複数枚、厚さ方向に積層・固定して用いる変圧器であって、該鋼板の直線部が方向性電磁鋼板からなり、該鋼板のコーナー部が二方向性電磁鋼板からなることを特徴とする変圧器。

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