JPH0463410A - 空隙付変圧器鉄心 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、変圧器、特に半導体装置と組合せて使用する
変圧器の鉄心構造の改良に関する。

（従来の技術） 変圧器は、交流電力の電圧及び電流の大きさを変換する
装置であり、直流を直接変換することは出来ない。従っ
て、もし−次巻線に直流電流成分が流れると、この成分
は二次側に変換されずに、鉄心に対して励磁電流として
働らく。その結果鉄心は、この直流成分によって偏磁さ
れ、鉄心飽和による交流励磁電流の過大と、巻線の振動
あるいはもれ磁束による局部過熱を発生する恐れがある
。

特に、近年半導体装置と組合せた変圧器の使用が増え、
直流偏磁されることが多い。例えば半導体素子の点弧角
のずれは、直流電流成分の原因となるから変圧器鉄心に
対して飽和に対する配慮が求められる。

直流偏磁による鉄心飽和の防止策としては、鉄心磁路中
に空隙を設けたものを変圧器鉄心として用いることが一
般に行われている。これは、空隙によって鉄心のパーミ
アンスを低くシ、直流磁化力が加わっても飽和しに＜＜
シたものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、鉄心に空隙を設けることは、別の問題を
誘発している。即ち、空隙を挟んだ鉄心の両端が互いに
磁気力を作用しあい、その結果鉄心の振動とそれに伴う
騒音の増大が新たな問題とされるようになった。そこで
、飽和しにくく、かつ磁気振動の少ない空隙付変圧器鉄
心の実現が要望されていた。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、磁気振動の小さい空隙付変圧器鉄
心を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、脚部鉄心又は脚部鉄心と継鉄との接合部に空
隙を設けた空隙付変圧器鉄心に於て、空隙に対向する脚
部鉄心又は脚部鉄心と継鉄の面を、角度を持って交わる
複数の面で構成したものである。

（作用） 振動の発生原因となる磁気吸引力は、空隙磁束密度の２
乗に比例するので、例えば第１図に示すように空隙対向
面を角度を持って交わる複数の面で構成することにより
、対向面積が増大して空隙磁束密度を低下させ、振動を
小さくすることができる。又、この場合、直角方向の磁
気力を互いに打消すこともできる。尚、空隙対向面積が
増大すると磁気吸引力も大きくなるが、空隙磁束密度が
低下して磁気吸引力を小さくする作用の方が大きいから
、結果的に振動を小さくすることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
２図は、本発明の一実施例を示す正面図である。

同図は、単相３脚鉄心を示し、中央脚１．側脚２、上部
継鉄３及び下部継鉄４により磁路が構成されている。こ
の構成に於て、中央脚１の両端１ａ。

１ｂは、それぞれ９０°の角度を持つ逆■字形、■字形
に切断され、上部継鉄３及び下部継鉄４はこれに対応し
た逆Ｖ字形、■字形の切欠き３ａ及び４ａとし、隙間を
介して対向している。この隙間には絶縁板５，６が挟ま
れ、中央脚１と上部継鉄３及び下部継鉄４との磁気的な
空隙を形成している。尚、その他の構成は、従来と同様
である。

次に、以上のように構成された実施例の作用を説明する
。中央脚１に巻回された巻線（図示しない）の付勢によ
って発生する磁束は、中央脚１から上部継鉄３．側壁２
、下部継鉄４へと流れ再び中央脚１へ戻る。このとき、
磁路中の絶縁板５゜６が空隙として作用するために、こ
の部分にｇＸＢｇ／μに相当する大きな磁化力を必要と
する。ここで、ｇは空隙長であり、絶縁板５，６の厚さ
に相当する。Ｂｇは空隙磁束密度、μは絶縁板５，６の
透磁率で真空の透磁率の値に等しい。

第３図は１本実施例の磁化曲線を示す。横軸の磁化力は
、けい素鋼板を磁化するに要する磁化力と空隙を磁化す
るに要する磁化力の和であるが、前者に比較して後者の
方がはるかに大きいので、これが磁化曲線を決定する。

直流電流による磁化力に対し、空隙を磁化するに要する
磁化力が大きいために、鉄心の飽和は起らない。

次に、このときの磁気吸引力を、第４図及び第５図を参
照して説明する。第４図は、本実施例の鉄心の空隙部分
を拡大して示す部分図である。又、第５図は、従来の空
隙付変圧器鉄心の空隙部分を拡大して示す部分図であり
、上部継鉄７には切欠きが設けられておらず、中央脚６
の端部とは隙間を介して一つの面で対向し、この隙間に
絶縁板８が挟まれ、磁気的な空隙を形成している。

中央部は上部継鉄との対向面に於ける磁気吸弓力Ｆは、
次式で計算される。

１　　　（Ｂｇ）２・５ Ｆ＝−・ ２　　　　　　μ ここで、Ｂｇは空隙磁束密度（Ｔ）、Ｓは対向面積（ｍ
）、ｔｔは空隙の透磁率で４　ｔｃ　Ｘ　１Ｏ−７（Ｗ
ｂ／　Ａ−ｍ）である。

ところで、対向面積Ｓは、中央脚の幅と厚さが同一の場
合には対向する部分の長さに比例する。

従って、第４図に示す本実施例の鉄心の対向面積は、第
５図に示す従来の鉄心の対向面積に比例して４２倍とな
る。

これにより、磁束密度Ｂｇは１／ｖ２となる。従来の鉄
心の磁気吸引力をＦ３とすれば、本実施例では（１／２
Ｊ２）Ｆ、の磁気吸引力が２つの面に働くが、横方向の
成分は大きさが同一で方向が反対であるから打消し合う
ために、合計の磁気吸引力は２Ｘ１／４従って、上記し
た実施例は、以上のように構成することにより、鉄心飽
和を抑えながら、更に磁気吸引力を従来の鉄心の１／２
に低減して振動を大幅に低減することができる。

尚、本発明は、上記した実施例に限定されるものではな
く、種々変形できる。即ち、上記実施例では空隙対向面
を、中央脚１の端部を９０＠　をなす２つの面で構成し
たが、この以外の角度は例えば６０°にすると磁気吸引
力が更に低減される。ただし、この場合には継鉄の幅を
大きくする必要がある。

又、第６図は、他の実施例の空隙部を拡大して示す部分
正面図であり、中央脚９の上端部９ａは。

逆ｖ字状の突出部を２つ連らねた形状に切断され。

上部継鉄１０はこれに対応する２つの逆Ｖ字形の切欠き
１０ａと隙間を介して対向している。この隙間には絶縁
板（図示しない）が挟まれる。中央脚９の下端部、下部
継鉄もこれに対応した形状となっている。この実施例の
利点は、継鉄の幅寸法を小さくすることが可能になるこ
とである。又、継鉄は、３つに分割され、中央の鉄心素
片（同図に一点鎖線で示す部分）１１をインサートする
ことにより組立が容易となる。この実施例のように空隙
対向面の個数を増したときには、一つの空隙対向面の長
さｄが空隙長ｇに比較して十分大きくなるように留意し
なければならない。

更に、以上の各実施例は、空隙を脚部と継鉄の接合部に
設けたが、第１図に示すように脚部の中央に設けても同
様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、脚部鉄心または脚
部鉄心と継鉄との接合部に空隙を設けた変圧器鉄心に於
て、空隙に対向する鉄心の端部が角度を持って交る複数
の面で形成されているので、鉄心の飽和を防止し、磁気
吸引力による振動を低減した空隙付変圧器鉄心を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す部分斜視図、第２図は
本発明の一実施例を示す正面図、第３図は本発明の一実
施例に於ける鉄心磁化特性図、第４図は本発明の一実施
例の磁気力を示す説明図。 第５図は従来の空隙付変圧器鉄心の磁気力を示す説明図
、第６図は本発明の他の実施例の要部を示す部分正面図
である。 １・・・中央部。 ２・・・側部、 ３・・・上部継鉄、 ５．６・・・絶縁板 ｌａ、　ｌｂ・・・端部 ２ａ、３ａ・・・切欠き ４・・・下部継鉄 第１図 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第２図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　脚部鉄心又は脚部鉄心と継鉄との接合部に空隙を設け
   た空隙付変圧器鉄心に於て、前記空隙に対向する前記脚
   部鉄心又は前記脚部鉄心と前記継鉄の面を、角度を持っ
   て交わる複数の面で構成したことを特徴とする空隙付変
   圧器鉄心。