JP6809598B2 - 変圧器鉄心 - Google Patents

変圧器鉄心 Download PDF

Info

Publication number
JP6809598B2
JP6809598B2 JP2019510199A JP2019510199A JP6809598B2 JP 6809598 B2 JP6809598 B2 JP 6809598B2 JP 2019510199 A JP2019510199 A JP 2019510199A JP 2019510199 A JP2019510199 A JP 2019510199A JP 6809598 B2 JP6809598 B2 JP 6809598B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetostriction
iron core
grain
steel sheet
oriented electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019510199A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018181831A1 (ja
Inventor
岡部　誠司
誠司 岡部
大村　健
大村　　健
博貴 井上
博貴 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of JPWO2018181831A1 publication Critical patent/JPWO2018181831A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6809598B2 publication Critical patent/JP6809598B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/02—Cores, Yokes, or armatures made from sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/16—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/106—Magnetic circuits using combinations of different magnetic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/33—Arrangements for noise damping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Description

本発明は、方向性電磁鋼板を複数枚積層してなる変圧器鉄心に関する。
変圧器から発生する騒音を低減する様々な技術が、従来検討されている。特に鉄心は無負荷時でも騒音の発生源になっているため、鉄心とこれに用いられる方向性電磁鋼板に関する技術開発は数多くなされ、騒音の改善が進められてきた。
特に騒音の発生源である方向性電磁鋼板の磁歪については、例えば、特許文献１および特許文献２に、鋼板の成分、被膜、結晶方位、歪みの導入などを適正にする技術が記載されている。
特許文献３および特許文献４には、樹脂や制振鋼板を方向性電磁鋼板の間に挟むことによって、鉄心の振動を抑制する技術が記載されている。
また、特許文献５には、鋼板を接着して鉄心の振動を抑制する技術が記載されている。
特開2013-87305号公報 特開2012-177149号公報 特開平8-250339号公報 特開2006-14555号公報 特開2003-77747号公報
上記の技術により、磁歪の低減や、鉄心振動の低減が可能となるが、特許文献１および特許文献２の技術による磁歪の低減には限界があるため、騒音の抑制も不十分である。また、特許文献３および特許文献４に記載されるような、鉄心に樹脂や制振鋼板を挟む技術では、鉄心が大きくなるという問題が生じる。また、特許文献５に記載されるような、鉄心を接着する技術では、接着に時間を要する上、鋼板に不均一な応力がかかって磁気特性が劣化する虞がある。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術とは異なる機構によって鉄心の振動を低減し、変圧器の騒音を改善することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、磁歪特性が異なる２種またはそれ以上の方向性電磁鋼板を鉄心に用いることで、鉄心全体に同一の振動が生じることを防止し、これによって振動が低減され、変圧器の騒音を改善できることを新規に知見した。
本発明は、上記の新規な知見に立脚するものであり、その要旨構成は、以下のとおりである。
0Tから1.7Tに励磁したときの磁歪が2×10-7以上異なる、少なくとも２種の方向性電磁鋼板の積層からなる変圧器鉄心。
本発明によれば、従来技術とは異なる機構によって鉄心の振動を低減し、変圧器の騒音を改善することができる。
本発明では、鉄心に磁歪特性の異なる少なくとも２種の方向性電磁鋼板を用いる。本発明で磁歪特性が異なる鋼板とは、磁束密度が0Tに消磁された状態から1.7Tに励磁したときの、方向性電磁鋼板における磁歪に差が有る方向性電磁鋼板のことであって、その磁歪の差が2×10-7以上であることを指す。
また、本発明では、鉄心に磁歪特性の異なる３種以上の方向性電磁鋼板を用いることができる。さらに、本発明では、鉄心中、磁歪の差が2×10-7以上ある鋼板があれば、その間の磁歪の鋼板も用いることができるが、その磁歪の差が小さな（磁歪の差が2×10-7未満）鋼板の使用量は、鉄心用鋼板の全体（以下、単に全体という）の90％以下が好ましく、60％以下であることがより好ましい。
鉄心に磁歪特性の異なる２種以上の方向性電磁鋼板を用いることで、鉄心の層ごとに異なる伸縮が生じることになる。これによって、磁歪特性が異なる層同士が互いに振動を打ち消しあう、あるいは層間の摩擦で振動を減衰させるといった機構が働き、振動が抑制され、騒音が低減されることとなる。
これに対し、全ての層が同じ磁歪特性を有する方向性電磁鋼板から鉄心を構成する場合は、当該同じ磁歪特性を有する方向性電磁鋼板によって構成された鉄心の部分(脚やヨーク)が、一体となって同じように振動するため、振幅が大きくなりやすく、また減衰させる機構もないため、騒音が低減される効果は期待できない。
ここで、前述したように、本発明の方向性電磁鋼板の磁歪の差は、2×10-7以上である必要がある。これよりも差が小さいと上記の振動抑制の機構が働きにくく、騒音の低減効果が小さいからである。磁歪の差の上限は特に設けないが、差が大きすぎる場合は、少なくとも一方の磁歪の絶対値が大きいことになるので、かえって騒音の増加を招くことがある。従って、磁歪の差は2×10-6以下が好ましい。
また、磁歪が正と負に分かれている場合は、互いに振動を打ち消し合う効果が大きいため、さらに好ましい。
各方向性電磁鋼板における、好適な磁歪は、鉄心振動が過大にならないようにするためその絶対値は2×10-6以下が好ましい。一方、磁歪の絶対値の最小値は特に制限しないが、前記した磁歪の差が確保できるものとする。
磁歪の変化を、「0Tから1.7Tに励磁したとき」で規定するのは、方向性電磁鋼板を変圧器に用いる際に、1.7T程度で使われる場合が多く(1.7Tより低磁束密度では騒音が問題になりにくい)、さらに電磁鋼板の結晶配向性や磁区構造による磁歪の特徴が顕著に出るため、磁歪特性を表す指標として有効だからである。1.7Tでの磁歪特性は、方向性電磁鋼板を消磁した後、圧延方向に50Hzで最大磁束密度を1.7Tに励磁して磁歪カーブを測定し、そのゼロ-ピーク値により求める。
磁歪が異なる方向性電磁鋼板を得るには、方向性電磁鋼板に存在する磁区構造を鋼板相互で変える必要がある。具体的には、結晶方位を変える方法(磁束密度B8の異なる方向性電磁鋼板を用いる等)、被膜の張力効果を変える方法(絶縁コーティングの成分、厚さ、焼き付け温度を変える等)、鋼板に歪みを導入する方法(鋼板をロールで圧下する、レベラー等によって曲げ戻す、ショットブラストやウォータージェットをかける、レーザ・電子ビーム・プラズマ炎等で歪みを導入する等)や、これらの任意の組み合わせを採用することができる。
また、磁歪が異なる鋼板のうち、ある１種の磁歪を有する鋼板の鉄心全体に占める比率が大きくなると、かかる磁歪の影響が大きく現れ、振動抑制が不十分になる。従って、ある１種の磁歪を有する鋼板の存在比率は、全体の80％を超えないことが好ましく、60％を超えないことがより好ましい。
本発明に従う方向性電磁鋼板の具体的な積層形態については、特に制限はないが、積層された鉄心の全厚みのなかで２回以上、磁歪の異なる鋼板に切り替えて積層することが好ましい。また、積層枚数が1枚以上20枚以下を1つの単位として、切り替えて積層することがより好ましい。特に、積層された鉄心の全厚みのなかで、いずれの種の磁歪の鋼板もできるだけ均等に分散させて積層することがさらに好ましい。
磁歪特性の異なる鋼板は少なくとも２種あればよいが、上限はない。また、鉄心中、最小の磁歪と最大の磁歪で2×10-7以上異なる鋼板があれば、その間の磁歪の鋼板も用いることができるのは前述したとおりである。この際の鋼板の積層順は特に限定されないが、隣り合う層が互いに振動を打ち消したり、層間の摩擦が大きくしたりするためには隣り合う鋼板の磁歪の差が大きくなるように、また、磁歪に差がある層の数が多くなるように組み合わせて積層することが好ましい。なお、本発明で、単に磁歪に差があるといった場合は、磁歪の測定の情報に従い測定したときに通常認められる誤差の範囲以上に磁歪に差があることを意味する。また、１種の鋼板とは上記誤差の範囲内で磁歪に差のない（磁歪が同一ともいう）鋼板を意味する。
（実施例１）
表１に示す方向性電磁鋼板１〜３の組み合わせで変圧器鉄心を製作し、騒音を調査した。
変圧器の鉄心は、三相三脚の積鉄心で、幅125mm、160mmの方向性電磁鋼板のコイルを斜角切断して製作した。鉄心全体の幅は890mm、高さは800mm、積層厚さは244mmである。このとき幅160mmの鋼板を中心に、幅125mmの鋼板を両外側に積層する形で鉄心とした。方向性電磁鋼板１〜３は厚さ0.23mmの高配向性電磁鋼板にレーザを照射して磁区細分化を行ったもので、レーザの出力を様々に変えて磁歪を変化させた。具体的には、集光径を0.1mmにしたディスクYAGレーザを、圧延方向と直交する方向に線状に100m/sで走査して照射し、照射線の間隔を7.5mmとして、出力を200Wから3000Wの範囲で変えて磁歪を変化させた。磁歪は、鋼板を幅100mm、長さ500mm(圧延方向)に切断し、レーザドップラー方式の磁歪測定装置によって、50Hzで最大磁束密度1.7Tに励磁したときのゼロ-ピーク値により求めた。
このようにして磁歪を変化させた方向性電磁鋼板１〜３について、表１に示すような使用比率で組み合わせて鉄心を製作した。具体的には、方向性電磁鋼板１〜３の斜角切断材を、表１に示すそれぞれの使用比率で準備した。ついで、鉄心を組み立てる際に、磁歪が同一の鋼板２枚を最小単位として、それぞれの使用比率になるように組み合わせて鉄心を作製した。２種を50％ずつ使用する場合は、方向性電磁鋼板１を２枚重ね、次に方向性電磁鋼板２を２枚重ねることを繰り返して積層した。50％ずつではない場合は、全厚みを積層するなかで、偏りが生じないように均一に分散させて、それぞれの使用比率で積層した。この鉄心に励磁コイルを巻き、1.7T、50Hzの条件の交流電流で励磁し、３つの脚の全面と背面で、高さ400mm、鉄心の表面から300mmの箇所(全6箇所)で騒音を測定し、その測定値を平均し、騒音の値とした。
方向性電磁鋼板の磁歪は、幅100mm、長さ500mmに切った試料を用い、消磁状態(0T)から最大1.7Tに50Hzの交流で励磁したときの磁歪をレーザドップラー振動計で測定した。
表１に記載のとおり、鉄心から生じる騒音は、本発明に従う鉄心の場合に、小さい値を示した。
Figure 0006809598

Claims (1)

  1. 0Tから1.7Tに励磁したときの磁歪が2×10-7以上5.3×10 -7 以下異なる、少なくとも２種の方向性電磁鋼板の積層からなる変圧器鉄心。
JP2019510199A 2017-03-30 2018-03-29 変圧器鉄心 Active JP6809598B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017068235 2017-03-30
JP2017068235 2017-03-30
PCT/JP2018/013490 WO2018181831A1 (ja) 2017-03-30 2018-03-29 変圧器鉄心

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018181831A1 JPWO2018181831A1 (ja) 2019-06-27
JP6809598B2 true JP6809598B2 (ja) 2021-01-06

Family

ID=63676444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019510199A Active JP6809598B2 (ja) 2017-03-30 2018-03-29 変圧器鉄心

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11430599B2 (ja)
EP (1) EP3605566B1 (ja)
JP (1) JP6809598B2 (ja)
KR (1) KR102268415B1 (ja)
CN (1) CN110326068B (ja)
RU (1) RU2724649C1 (ja)
WO (1) WO2018181831A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2023004641A (es) 2020-10-21 2023-05-15 Jfe Steel Corp Lamina de acero electrico de grano orientado, metodo para fabricar lamina de acero electrico de grano orientado, y metodo para evaluar lamina de acero electrico de grano orientado.
CN113447743B (zh) * 2021-06-28 2024-03-12 西安西电变压器有限责任公司 一种变压器空载噪声确定方法、装置及系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5230508Y2 (ja) 1973-09-21 1977-07-12
US4100521A (en) * 1975-04-15 1978-07-11 Hitachi, Ltd. Iron core for induction apparatuses
JPS6022308A (ja) * 1983-07-18 1985-02-04 Mitsubishi Electric Corp 磁気鉄心
JPH04116809A (ja) * 1990-09-07 1992-04-17 Toshiba Corp 変圧器鉄心
KR950015006B1 (ko) * 1989-10-23 1995-12-21 가부시끼가이샤 도시바 변압기 코어
JPH03204911A (ja) 1989-10-23 1991-09-06 Toshiba Corp 変圧器鉄心
US5371486A (en) * 1990-09-07 1994-12-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Transformer core
RU2038638C1 (ru) 1993-01-11 1995-06-27 Научно-производственное предприятие "Гамма" Магнитопровод
KR970009050B1 (ko) * 1993-11-30 1997-06-03 이규식 비자성체로 되는 토너전이 로울러의 제조방법
JPH08250339A (ja) 1995-03-10 1996-09-27 Nippon Steel Corp 低騒音方向性電磁鋼板および積層鉄心
JPH09199340A (ja) * 1996-01-17 1997-07-31 Nippon Steel Corp 低騒音積層鉄心
JP3799252B2 (ja) 2001-08-30 2006-07-19 中国電機製造株式会社 騒音抑制積層鉄心の製造方法
JP2005086143A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Nippon Steel Corp 変圧器またはリアクトル用巻鉄心の材料選択方法
JP2006014555A (ja) 2004-06-29 2006-01-12 Toyo Electric Mfg Co Ltd 電磁機器の低騒音化構造
JP5923882B2 (ja) * 2010-06-30 2016-05-25 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP5760504B2 (ja) 2011-02-25 2015-08-12 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP5896112B2 (ja) * 2011-10-14 2016-03-30 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板とその製造方法および変圧器
WO2013069270A1 (ja) 2011-11-08 2013-05-16 株式会社 東芝 非接触受電装置用磁性シートとそれを用いた非接触受電装置、電子機器、並びに非接触充電装置
JP6015723B2 (ja) * 2013-08-30 2016-10-26 Ｊｆｅスチール株式会社 低騒音変圧器鉄心用方向性電磁鋼板の製造方法
JP6365333B2 (ja) * 2015-02-05 2018-08-01 Ｊｆｅスチール株式会社 騒音特性に優れた電気機器鉄心の励磁方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3605566A1 (en) 2020-02-05
KR20190110129A (ko) 2019-09-27
US11430599B2 (en) 2022-08-30
CN110326068A (zh) 2019-10-11
EP3605566A4 (en) 2020-05-06
RU2724649C1 (ru) 2020-06-25
WO2018181831A1 (ja) 2018-10-04
KR102268415B1 (ko) 2021-06-22
US20200051731A1 (en) 2020-02-13
EP3605566B1 (en) 2023-06-07
CN110326068B (zh) 2023-06-09
JPWO2018181831A1 (ja) 2019-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101553497B1 (ko) 방향성 전자 강판 및 그 제조 방법
KR101309346B1 (ko) 방향성 전기 강판 및 그 제조 방법
JP5761377B2 (ja) 方向性電磁鋼板
CN111902894B (zh) 变压器用铁心
KR20130025965A (ko) 방향성 전기 강판
JP6809598B2 (ja) 変圧器鉄心
WO2020158732A1 (ja) 方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP6169695B2 (ja) 方向性電磁鋼板
JP5241095B2 (ja) 低鉄損一方向性電磁鋼板
CN111886662B (zh) 变压器用铁芯
JP2009224531A (ja) 振動と騒音の低い変圧器およびリアクトル用鉄心
JP5531550B2 (ja) トランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法
JP6365333B2 (ja) 騒音特性に優れた電気機器鉄心の励磁方法
JP7529005B2 (ja) 積鉄心および積鉄心の製造方法
JP6911631B2 (ja) 変圧器の騒音予測方法
WO2024075621A1 (ja) 積鉄心および積鉄心の製造方法
JP2007177260A (ja) 磁歪特性に優れる方向性電磁鋼板
JP6690463B2 (ja) 鉄心構造体、トランス、及び磁歪制御方法
US20240282502A1 (en) Iron core of transformer, and manufacturing method therefor
JP5742175B2 (ja) 低鉄損三相積変圧器
JP5691886B2 (ja) 方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法
JP2008166636A (ja) 変圧器およびリアクトル鉄心
JP2019102692A (ja) 積鉄心

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200407

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200605

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201123

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6809598

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250