JPH09186023A - 低騒音変圧器鉄心 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変圧器の鉄心が発する騒音を低減する方法を
提供する。 【解決手段】 電磁鋼板を積層して作製する変圧器鉄心
において、鉄心の表面に近い部分３で１層ないし数層の
鋼板の板厚を、部分４の鋼板の板厚よりも厚くする。こ
れにより鉄心全体の振動を抑えるとともに、部分４の剛
性向上により鉄心表面層の振動も抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器の鉄心、特
に低騒音の変圧器鉄心に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変圧器はその巻線に交流電圧が印加され
るか、あるいは交流電流が通電されるものである。その
時、変圧器から騒音が発生し周辺の人間に不快感を与え
ることがある。特に、住宅地に設置された場合は周辺住
民に日常的に不快感を与え、苦情が出ることがある。そ
のため、変圧器の騒音を低減させる様々な方法が検討さ
れている。騒音の発生には複数の原因が考えられるが、
鉄心に関してはその素材である電磁鋼板の磁気ひずみに
よる振動や、鉄心のコーナ部に存在する接合部での鋼板
間の渡り磁束による振動などが指摘されている。

【０００３】このように鉄心が発する騒音の直接原因は
鉄心の振動であるため、振動を低減するための様々な方
法が提案されている。具体例としては、文献（電気協同
研究第３３巻 第２号）に示されている様に、磁気ひず
み量の小さな高配向性の方向性電磁鋼板を用いる方法
や、鉄心の共振振動を避けるように寸法設計を行う方法
などがある。また、騒音を遮蔽する方法としては、変圧
器の周囲に防音壁を設けて遮音する方法などもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記のような
方法を用いても、変圧器騒音を完全に抑えることは変圧
器の製造コストを考慮すると困難で、様々な方策を施し
た変圧器でもまだ騒音を発しているのが現状である。一
方、近年は居住環境の快適性追究が重視されてきてお
り、今後更に一層の低騒音が要求された場合は、従来の
技術だけでは対応しきれなくなることが予想される。

【０００５】本発明は、従来の技術に加えて更に変圧器
騒音を低減することができる変圧器鉄心を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電磁鋼板を積
層して作製する変圧器鉄心において、積層された鋼板の
内、鉄心の表面に近い方から１層ないし数層の鋼板の板
厚をそれ以外の鋼板の板厚よりも厚くし、変圧器騒音を
低減することを特徴とするものである。

【０００７】以下、本発明について詳細に説明する。変
圧器の鉄心は電磁鋼板を積層することで作成されるが、
単に積層されただけでは鉄心に外部から力が働いた場
合、鋼板同士がずれて鉄心自体が変形してしまう。そこ
で図１の単相内鉄形積鉄心の例に示されるように、鉄心
１に一定間隔でバンド２を巻回して締め付け力を与え、
摩擦力で鋼板同士のずれを防ぐ方法が用いられている。
ここで、バンド２の間の部分には締め付け力はほとんど
働かない。この影響を実験で検証した。実際に鉄心の表
面の振動を測定した例を図２に示す。これは図１の鉄心
１上の線分ｘ−ｘ′上で連続的に、鋼板面に対して垂直
方向の振動変位成分を測定して表示したものである。図
２から明かなように、バンドの締め付け力が働かない部
分で鋼板の振動変位が大きくなっている。この原因は次
のように考えられる。

【０００８】磁気ひずみなどによって発生した振動は鉄
心内を弾性波として伝播しているが、これは鉄心中の比
較的容易に振動できる部分に集中して現れると考えられ
る。その容易に振動できる位置として、鉄心表面で締め
付けバンドの間の部分がある。容易に振動できる理由
は、その部分で外部からの拘束力がなく、表層部の鋼板
がその面の垂直方向に振動しやすいためである。これ
は、鉄心のその部分で面に垂直方向の剛性が低下したと
言い換えることができる。ところでこの振動を低減する
ための方法としては、使用する鋼板の剛性を高めること
が考えられる。特殊な鋼板を用いずに剛性を上げる手段
としてまず考えられるのは、より厚い鋼板を用いる方法
である。以上の考察から、電磁鋼板はより厚いものを用
いた方が低騒音となると推測される。

【０００９】そこで、実験的に鉄心に用いる鋼板の板厚
と騒音の関係を求めた結果を図３に示す。ここでは、結
晶方位集積度がほぼ等しく、板厚が０．１８mm、０．２
３mm、０．３０mm、０．３５mmである方向性電磁鋼板を
それぞれ用いて３相変圧器を製作し、それらの間の騒音
を比較したものである。励磁磁束密度は１．３Ｔと１．
７Ｔで励磁周波数は５０Hzとした。この図で示される様
に、実際には変圧器騒音は、用いた電磁鋼板の板厚と比
例関係にある。すなわち、騒音低減のためにはより薄い
電磁鋼板を用いるのが有効であることがわかる。

【００１０】ところで、この実験結果は先に立てた仮説
と矛盾する。このような結果が得られた理由として、板
厚によって磁気ひずみが異なり、より薄い鋼板の方が磁
気ひずみが低くなるいう現象が考えられる。また、使用
する鋼板の板厚変化によって鉄心全体の機械的特性が変
化することも理由の一つと推測される。今回の実験結果
はこれらの原因が反映されたものと考えられる。ところ
で、これらの現象は先に述べた鉄心表層部での鋼板の振
動現象とは独立した現象である。従って、これらの現象
に対する対策を並行してとれば、騒音を更に低減させる
ことができる。具体的に述べると、鉄心の表面に近い方
から１層ないし数層の鋼板の板厚を、それ以外の鋼板の
板厚よりも厚くするという手段を用いればよい。これに
よって、鉄心全体としてはより薄い鋼板を用いた効果で
騒音低減が実現され、鉄心表層部では厚い鋼板を用いた
効果で剛性が増し、振動が抑制されて騒音低減を実現す
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
説明する。図４には本発明を用いた一例を示す。本図は
鉄心の断面図を示す。ここで、鉄心の表層部である部分
３に用いる鋼板の厚みは、その内側の部分４で用いる鋼
板の厚みよりも厚くされている。このような構成を採用
した効果を検証するために、３相３脚内鉄型鉄心からな
る変圧器を３台製作し、それぞれＡ，Ｂ，Ｃと符号付け
した。変圧器Ａは本発明に係わる手段を用いたもので、
鉄心のほとんどの部分に用いる鋼板の厚みを０．２３mm
とし、鉄心の最表面の１層とその内側の１層の計２層に
は０．３５mmの鋼板を用いている。変圧器Ｂ，Ｃは比較
のために製作したもので、変圧器Ｂには０．２３mmの、
変圧器Ｃには０．３５mmの鋼板を用いた。これらを励磁
条件１．７Ｔ、５０Hzで励磁したときの騒音レベル測定
結果を表１に示す。本表より、本発明に係わる手段を用
いた変圧器Ａが他の変圧器よりも低騒音になることが判
る。

【００１２】

【表１】

【００１３】図５と図６には本発明を用いた他の実施例
を示す。図５は鉄心断面の全体図であるが、ここでは変
圧器鉄心で通常行われるように断面形状を円形に近づけ
るように、用いる鋼板の幅を位置によって変更し、段差
をつけてある。図５の部分５の拡大図を図６（ａ）に、
部分６の拡大図を図６（ｂ）に示す。図６において、鉄
心の表層部である部分３に用いる鋼板の厚みは、部分４
で用いる鋼板の厚みよりも厚くしている。

【００１４】

【発明の効果】本発明の鉄心を用いることによって、従
来の変圧器鉄心よりも騒音を低減することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な単相変圧器鉄心の構造図。

【図２】図１の線分ｘ−ｘ′上で測定された振動変位の
図。

【図３】鉄心に用いた鋼板厚みと騒音レベルの関係を示
す図。

【図４】本発明の実施例を示す鉄心断面図。

【図５】断面形状が円形に近づくように段差が付けられ
た本発明の他の実施例を示す鉄心断面図。

【図６】図５の該当部分の拡大断面図。

【符号の説明】

１ 変圧器の鉄心 ２ 鉄心を締め付けるためのバンド ３ 鉄心の表面に近い方の層（板厚の厚い部分） ４ 部分３よりも板厚の薄い部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁鋼板を積層して作製する変圧器鉄心
   において、積層された鋼板の内、鉄心の表面に近い方か
   ら１層ないし数層の鋼板の板厚をそれ以外の鋼板の板厚
   よりも厚くし、変圧器騒音を低減することを特徴とする
   低騒音変圧器鉄心。