JPH05291053A - 変圧器鉄心 - Google Patents
変圧器鉄心Info
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- JPH05291053A JPH05291053A JP4086789A JP8678992A JPH05291053A JP H05291053 A JPH05291053 A JP H05291053A JP 4086789 A JP4086789 A JP 4086789A JP 8678992 A JP8678992 A JP 8678992A JP H05291053 A JPH05291053 A JP H05291053A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 インバータ電源等の高調波発生負荷に用いる
変圧器の鉄心を低騒音形に構成する。 【構成】 方向性けい素鋼板からなる鉄心１１を中央部
に配置し、その両側に例えば６．５％けい素鋼板のよう
な低磁歪材料からなる鉄心１２を配置した組合せ鉄心と
する。低磁歪材料の鉄心１２ａの断面積は全鉄心断面積
の１０〜５０％とする。鉄心１１を構成する方向性けい
素鋼板には予め機械的歪あるいは熱歪を導入しおく。
変圧器の鉄心を低騒音形に構成する。 【構成】 方向性けい素鋼板からなる鉄心１１を中央部
に配置し、その両側に例えば６．５％けい素鋼板のよう
な低磁歪材料からなる鉄心１２を配置した組合せ鉄心と
する。低磁歪材料の鉄心１２ａの断面積は全鉄心断面積
の１０〜５０％とする。鉄心１１を構成する方向性けい
素鋼板には予め機械的歪あるいは熱歪を導入しおく。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインバータ電源用などに
用いられる変圧器鉄心に関する。
用いられる変圧器鉄心に関する。
【０００２】
【従来の技術】近来、変圧器などの誘導機器に用いられ
る鉄心に従来から３％方向性けい素鋼板に代わり、磁気
歪が小さく優れた磁気特性を有する６．５％けい素鋼板
を用いることが検討されている。
る鉄心に従来から３％方向性けい素鋼板に代わり、磁気
歪が小さく優れた磁気特性を有する６．５％けい素鋼板
を用いることが検討されている。
【０００３】この６．５％けい素鋼板は磁気歪がほぼ零
で鉄損も少なくなることが古くから知られていたが、け
い素の含有量が増すにつれて脆くなり、その圧延技術は
困難とされていた。しかし最近になって脆性材料の圧延
技術の向上やＣＶＤ法の進歩により、この６．５％けい
素鋼板が開発されるようになってきた。
で鉄損も少なくなることが古くから知られていたが、け
い素の含有量が増すにつれて脆くなり、その圧延技術は
困難とされていた。しかし最近になって脆性材料の圧延
技術の向上やＣＶＤ法の進歩により、この６．５％けい
素鋼板が開発されるようになってきた。
【０００４】この６．５％けい素鋼板は磁気歪が０．３
×１０-6程度であるため、変圧器の騒音低減に有利な材
料であるが、高磁束密度領域のＢ−Ｈ特性が悪いために
商用周波数の機器では、励磁電流が増大する欠点があ
る。また、高磁束密度領域でのＢ−Ｈ特性を改善すると
鉄損が増大する問題がある。このため、商用周波数の変
圧器では従来のけい素を３％含有する方向性けい素鋼板
より磁束密度を下げて設計する必要性があり、機器の小
形・軽量化のネックとなっていた。
×１０-6程度であるため、変圧器の騒音低減に有利な材
料であるが、高磁束密度領域のＢ−Ｈ特性が悪いために
商用周波数の機器では、励磁電流が増大する欠点があ
る。また、高磁束密度領域でのＢ−Ｈ特性を改善すると
鉄損が増大する問題がある。このため、商用周波数の変
圧器では従来のけい素を３％含有する方向性けい素鋼板
より磁束密度を下げて設計する必要性があり、機器の小
形・軽量化のネックとなっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方最近のエレクトロ
ニクス技術の進歩により、インバータ電源を用いた機
器、例えばＵＰＳ電源などが大幅に増加している。
ニクス技術の進歩により、インバータ電源を用いた機
器、例えばＵＰＳ電源などが大幅に増加している。
【０００６】これら電源を負荷とした変圧器のコイルに
は第５，７，１３次の高調波成分を含む負荷電流が流れ
るが、前記高調波成分により発生した洩れ磁束は変圧器
鉄心に侵入するため、高調波成分の重畳した磁束が鉄心
内に流れることになる。図４に高調波含有負荷電流によ
り発生した洩れ磁束と主磁束の流れを示す。一次巻線２
より励磁された積鉄心１には主磁束Φm が流れる。この
主磁束Φm は正弦波形を成している。負荷にＵＰＳ等高
調波を発生する機器が接続されると、二次巻線３に流れ
る負荷電流には高調波成分が重畳されることになり、こ
の電流により生じる洩れ磁束ΦL にも高調波成分が含有
される。洩れ磁束ΦL は、鉄心脚部に流れ込み主磁束Φ
m と合成されるため脚部に流れる磁束は継鉄のそれと異
なり、高調波を含有した歪波形となる。そしてこの高調
波磁束は鉄心１に対し異常な発熱，騒音の増大を招き、
しばしば問題となっていた。
は第５，７，１３次の高調波成分を含む負荷電流が流れ
るが、前記高調波成分により発生した洩れ磁束は変圧器
鉄心に侵入するため、高調波成分の重畳した磁束が鉄心
内に流れることになる。図４に高調波含有負荷電流によ
り発生した洩れ磁束と主磁束の流れを示す。一次巻線２
より励磁された積鉄心１には主磁束Φm が流れる。この
主磁束Φm は正弦波形を成している。負荷にＵＰＳ等高
調波を発生する機器が接続されると、二次巻線３に流れ
る負荷電流には高調波成分が重畳されることになり、こ
の電流により生じる洩れ磁束ΦL にも高調波成分が含有
される。洩れ磁束ΦL は、鉄心脚部に流れ込み主磁束Φ
m と合成されるため脚部に流れる磁束は継鉄のそれと異
なり、高調波を含有した歪波形となる。そしてこの高調
波磁束は鉄心１に対し異常な発熱，騒音の増大を招き、
しばしば問題となっていた。
【０００７】本発明は前記の問題点を解決するためにな
されたもので、インバータ電源等高調波発生負荷に対し
低騒音に構成できる変圧器鉄心を提供することを目的と
する。
されたもので、インバータ電源等高調波発生負荷に対し
低騒音に構成できる変圧器鉄心を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の変圧器鉄心は、
方向性けい素鋼板からなる鉄心を中央部に配置し、その
両側に例えば６．５％けい素鋼板のような低磁歪材料か
らなる鉄心を配置した組合せ鉄心とし且つ低磁歪材料の
鉄心の断面積を全鉄心断面積の１０〜５０％とした変圧
器鉄心において、方向性けい素鋼板に予め機械的歪ある
いは熱歪を導入してなることを特徴とする。
方向性けい素鋼板からなる鉄心を中央部に配置し、その
両側に例えば６．５％けい素鋼板のような低磁歪材料か
らなる鉄心を配置した組合せ鉄心とし且つ低磁歪材料の
鉄心の断面積を全鉄心断面積の１０〜５０％とした変圧
器鉄心において、方向性けい素鋼板に予め機械的歪ある
いは熱歪を導入してなることを特徴とする。
【０００９】
【作用】このような鉄心構成では例えば基本波の５０Ｈ
ｚや６０Ｈｚの磁束成分は、方向性けい素鋼板からなる
鉄心に多く流れ、高調波磁束成分は、方向性けい素鋼板
に歪が導入されているために、高調波の周波数域で方向
性けい素鋼板よりも透磁率の高くなった低磁歪材料に大
部分が流れることになる。
ｚや６０Ｈｚの磁束成分は、方向性けい素鋼板からなる
鉄心に多く流れ、高調波磁束成分は、方向性けい素鋼板
に歪が導入されているために、高調波の周波数域で方向
性けい素鋼板よりも透磁率の高くなった低磁歪材料に大
部分が流れることになる。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１乃至図３を用いて説
明する。図において、パンチ，けがき等により歪を導入
した方向性けい素鋼板１１ａを４５℃切断して積層した
額縁状の積鉄心１１は積層方向の中央部に配置し、その
積層方向の両側に、低磁歪材料である６．５％けい素鋼
板１２を９０°切断して積層した短冊状の積鉄心１２を
ほぼ同一断面積で配置して各積鉄心を一体とした組合せ
鉄心１０を構成する。この場合、両側に配置した６．５
％けい素鋼板１２ａの積鉄心１２は組合せ鉄心１０の全
断面積の１０〜５０％にしている。尚、コイルは図示し
ていないが、鉄心脚に各々巻回挿入される。
明する。図において、パンチ，けがき等により歪を導入
した方向性けい素鋼板１１ａを４５℃切断して積層した
額縁状の積鉄心１１は積層方向の中央部に配置し、その
積層方向の両側に、低磁歪材料である６．５％けい素鋼
板１２を９０°切断して積層した短冊状の積鉄心１２を
ほぼ同一断面積で配置して各積鉄心を一体とした組合せ
鉄心１０を構成する。この場合、両側に配置した６．５
％けい素鋼板１２ａの積鉄心１２は組合せ鉄心１０の全
断面積の１０〜５０％にしている。尚、コイルは図示し
ていないが、鉄心脚に各々巻回挿入される。
【００１１】図３（ａ）及び（ｂ）に方向性けい素鋼板
と６．５％けい素鋼板の磁束密度と透磁率の特性比較を
示す。（ａ）は方向性けい素鋼板に歪を導入しない従来
材の実験結果であるが、５０Ｈｚ，５００Ｈｚとも方向
性けい素鋼板の方が透磁率が大きく、５００Ｈｚ前後の
高調波磁束成分は方向性けい素鋼板の方へ多く流れる。
このため高調波磁束成分を６．５％けい素鋼板に流す目
的は達成できない。
と６．５％けい素鋼板の磁束密度と透磁率の特性比較を
示す。（ａ）は方向性けい素鋼板に歪を導入しない従来
材の実験結果であるが、５０Ｈｚ，５００Ｈｚとも方向
性けい素鋼板の方が透磁率が大きく、５００Ｈｚ前後の
高調波磁束成分は方向性けい素鋼板の方へ多く流れる。
このため高調波磁束成分を６．５％けい素鋼板に流す目
的は達成できない。
【００１２】（ｂ）は機械的に歪を導入した方向性けい
素鋼板についての実験結果である。５００Ｈｚの周波数
付近では、６．５％けい素鋼板の方が方向性けい素鋼板
よりも透磁率が大きく、その結果高調波磁束は６．５％
けい素鋼板にかなり流れ、高調波成分に起因する騒音が
大幅に低減できることになる。また５００Ｈｚを越える
高調波磁束成分については、当然６．５％けい素鋼板に
ほとんどが流れるため前記効果は顕著となる。尚、レー
ザを用いて熱歪を導入した方向性けい素鋼板において
も、前記特性と同様な結果が得られた。
素鋼板についての実験結果である。５００Ｈｚの周波数
付近では、６．５％けい素鋼板の方が方向性けい素鋼板
よりも透磁率が大きく、その結果高調波磁束は６．５％
けい素鋼板にかなり流れ、高調波成分に起因する騒音が
大幅に低減できることになる。また５００Ｈｚを越える
高調波磁束成分については、当然６．５％けい素鋼板に
ほとんどが流れるため前記効果は顕著となる。尚、レー
ザを用いて熱歪を導入した方向性けい素鋼板において
も、前記特性と同様な結果が得られた。
【００１３】このような特性を持たせた組合せ鉄心で
は、組合せ鉄心１０の全断面積に対して方向性けい素鋼
板１１ａを半分以上の割合（５０〜９０％）で使用して
いるため、６．５％けい素鋼板１２ａの欠点である商用
周波数における高磁束密度領域でのＢ−Ｈ特性の悪化を
改善することができる。
は、組合せ鉄心１０の全断面積に対して方向性けい素鋼
板１１ａを半分以上の割合（５０〜９０％）で使用して
いるため、６．５％けい素鋼板１２ａの欠点である商用
周波数における高磁束密度領域でのＢ−Ｈ特性の悪化を
改善することができる。
【００１４】一方、高調波成分（約数１００〜数ｋＨ
ｚ）については、高調波域で透磁率の高い６．５％けい
素鋼板１２ａに磁束成分の大部分が流れることになり、
優れた磁気特性を示す。
ｚ）については、高調波域で透磁率の高い６．５％けい
素鋼板１２ａに磁束成分の大部分が流れることになり、
優れた磁気特性を示す。
【００１５】騒音については特に高調波による騒音増大
が問題となるが、６．５％けい素鋼板１２ａの磁気歪は
０．３×１０-6程度であり、方向性けい素鋼板１１ａの
約２×１０-6に対して、１／１０程度と非常に小さいた
め、大幅に騒音を低減できる。表１に変圧器の騒音特性
を示す。
が問題となるが、６．５％けい素鋼板１２ａの磁気歪は
０．３×１０-6程度であり、方向性けい素鋼板１１ａの
約２×１０-6に対して、１／１０程度と非常に小さいた
め、大幅に騒音を低減できる。表１に変圧器の騒音特性
を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１より変圧器の騒音は方向性けい素鋼板
１１ａのみの鉄心に対して、本実施例の組合せ鉄心１０
では磁束密度１．５Ｔにおいて５〜９ｄＢ低減している
ことがわかる。これに対し、全鉄心断面積に対する６．
５％けい素鋼板の比率が５％のものは騒音低減の効果は
少ない。なお、全鉄心断面積に対する６．５％けい素鋼
板１２ａの比率が５０％のものは６．５％けい素鋼板１
２ａのみの鉄心と比べて騒音がほぼ同一であるので、こ
れ以上６．５％けい素鋼板１２ａの割合を増加させても
騒音低減の効果は少なく、逆に鉄損や励磁電流などの磁
気特性が悪化するため好ましくない。
１１ａのみの鉄心に対して、本実施例の組合せ鉄心１０
では磁束密度１．５Ｔにおいて５〜９ｄＢ低減している
ことがわかる。これに対し、全鉄心断面積に対する６．
５％けい素鋼板の比率が５％のものは騒音低減の効果は
少ない。なお、全鉄心断面積に対する６．５％けい素鋼
板１２ａの比率が５０％のものは６．５％けい素鋼板１
２ａのみの鉄心と比べて騒音がほぼ同一であるので、こ
れ以上６．５％けい素鋼板１２ａの割合を増加させても
騒音低減の効果は少なく、逆に鉄損や励磁電流などの磁
気特性が悪化するため好ましくない。
【００１８】また歪を導入しない従来材の方向性けい素
鋼板を用いた組合せ鉄心と比較するため、表１に６．５
％けい素鋼板の比率が３０％のものを一例として示し
た。この例との比較からも歪を導入した方向性けい素鋼
板を用いた方が３〜４ｄＢ騒音が低減していることがわ
かる。表１には示さなかったこの他の６．５％けい素鋼
板の比率においても、歪導入した方向性けい素鋼板を用
いた組合せ鉄心の方が騒音低減していた。
鋼板を用いた組合せ鉄心と比較するため、表１に６．５
％けい素鋼板の比率が３０％のものを一例として示し
た。この例との比較からも歪を導入した方向性けい素鋼
板を用いた方が３〜４ｄＢ騒音が低減していることがわ
かる。表１には示さなかったこの他の６．５％けい素鋼
板の比率においても、歪導入した方向性けい素鋼板を用
いた組合せ鉄心の方が騒音低減していた。
【００１９】上記実施例では、６．５％けい素鋼板１２
ａの積鉄心１２を方向性けい素鋼板１１ａの積鉄心１１
の両側に配置しているが、これは騒音発生の放射面の大
きい鉄心積層方向両側に磁気歪の小さい６．５％けい素
鋼板１２ａの鉄心１２を配置することにより、騒音低減
効果をより大きく得るためである。
ａの積鉄心１２を方向性けい素鋼板１１ａの積鉄心１１
の両側に配置しているが、これは騒音発生の放射面の大
きい鉄心積層方向両側に磁気歪の小さい６．５％けい素
鋼板１２ａの鉄心１２を配置することにより、騒音低減
効果をより大きく得るためである。
【００２０】このように、方向性けい素鋼板１１ａと
６．５％けい素鋼板１２ａの組合せ鉄心１０とし、しか
も方向性けい素鋼板１１ａに予め歪みを導入しておくこ
とによって磁気特性の悪化を軽減し、騒音の非常に小さ
い変圧器鉄心を得ることができる。
６．５％けい素鋼板１２ａの組合せ鉄心１０とし、しか
も方向性けい素鋼板１１ａに予め歪みを導入しておくこ
とによって磁気特性の悪化を軽減し、騒音の非常に小さ
い変圧器鉄心を得ることができる。
【００２１】本実施例による変圧器鉄心では方向性けい
素鋼板１１ａを用いた額縁状の積鉄心１１と６．５％け
い素鋼板１２ａを用いた短冊状の積鉄心１２を組合せ、
鉄心１０を構成しているが、これに限らず、磁気特性を
多少犠牲にすることを考慮すれば、両鉄心材料とも９０
°切断した短冊状積鉄心を組合せて構成することも可能
である。また、組合せ鉄心１０を構成する方向性けい素
鋼板１１ａについては額縁状の積鉄心１１とせず巻鉄心
構造とすることも可能である。
素鋼板１１ａを用いた額縁状の積鉄心１１と６．５％け
い素鋼板１２ａを用いた短冊状の積鉄心１２を組合せ、
鉄心１０を構成しているが、これに限らず、磁気特性を
多少犠牲にすることを考慮すれば、両鉄心材料とも９０
°切断した短冊状積鉄心を組合せて構成することも可能
である。また、組合せ鉄心１０を構成する方向性けい素
鋼板１１ａについては額縁状の積鉄心１１とせず巻鉄心
構造とすることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による変圧
器鉄心によれば、低磁歪材の高磁束密度領域におけるＢ
−Ｈ特性の悪化を改善し、騒音を大幅に低減できる効果
が得られる。
器鉄心によれば、低磁歪材の高磁束密度領域におけるＢ
−Ｈ特性の悪化を改善し、騒音を大幅に低減できる効果
が得られる。
【図１】本発明の変圧器鉄心の一実施例を示す分解斜視
図
図
【図２】本発明の変圧器鉄心の一実施例を示す組立斜視
図
図
【図３】（ａ）及び（ｂ）は６．５％けい素鋼板及び方
向性けい素鋼板を用いた鉄心の透磁率特性比較を示す説
明図
向性けい素鋼板を用いた鉄心の透磁率特性比較を示す説
明図
【図４】従来の変圧器鉄心を示す概略図
１０は組合せ鉄心、１１は額縁状の積鉄心、１１ａは方
向性けい素鋼板、１２は短冊状の積鉄心、１２ａは６．
５％けい素鋼板（低磁歪材料）を示す。
向性けい素鋼板、１２は短冊状の積鉄心、１２ａは６．
５％けい素鋼板（低磁歪材料）を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 方向性けい素鋼板からなる鉄心を中央部
に配置し、その両側に該方向性けい素鋼板より低磁歪材
料からなる鉄心を配置して両鉄心を一体とし、且つその
うち低磁歪材料の鉄心の断面積を全鉄心断面積の１０〜
５０％とした変圧器鉄心において、前記方向性けい素鋼
板に機械的あるいは熱的に歪を導入させてなることを特
徴とする変圧器鉄心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086789A JPH05291053A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 変圧器鉄心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4086789A JPH05291053A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 変圧器鉄心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291053A true JPH05291053A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13896539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4086789A Pending JPH05291053A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 変圧器鉄心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291053A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965450A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-20 | 国网河北省电力有限公司沧州供电分公司 | 用于研究间谐波对含铁心设备影响的模拟装置 |
| CN112735768A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置 |
-
1992
- 1992-04-08 JP JP4086789A patent/JPH05291053A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965450A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-20 | 国网河北省电力有限公司沧州供电分公司 | 用于研究间谐波对含铁心设备影响的模拟装置 |
| CN112735768A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置 |
| CN112735768B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-05-27 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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