JPS6021510A - 静止誘導電器用積層磁気鉄心 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は変圧器、リアクトル等の静止誘導電器に用いら
れる積層磁気鉄心に係り、特にその妾合部の改良に関す
るものである。、。

〔発明のＩ！景〕

静止誘導電器の１つである単相２回内鉄形変圧器の鉄心
は１例えば第１図に示すように、脚鉄】と継鉄２が重な
り部３で重ね接合されている。第２図はかかる重ね接合
の様子を詳しく示す第１図の１−１断面図であるが、実
１祭の鉄心は図中Ｓで示される鋼板の配置ｔの繰返しに
なっている。以Ｆの断面図についても同様に表わす。こ
こに示した鉄心では、端部を揃えた２枚の鋼板のグルー
プｌｂ。

２ｂが、脚鉄側と継鉄側から突合されており、突合せの
位置は、積厚方向に対して交互に配置されている。突合
せの部分で、脚鉄側と継鉄側の鋼板が完全に接触するこ
とは極めてまれであり、通常は空１！１４が生ずる。こ
のような鉄心の構成によれば、鉄心内を通る磁束が空隙
４を迂回して流れるため、空隙と積厚方向で見て次に位
置する空隙に挟まれた鋼板並びにその周辺に磁束が集中
し、鉄損や励磁電流、虹には騒音が大きくなる。

このような従来の鉄心構成の改良として１、湾３図及び
第４図に示すように、脚鉄１と継鉄２との突合せ位置を
階段状にずらす方式が提案されている６、この改良案で
は、空隙４を分散させることで、磁束の集中を抑え鉄損
や励磁電流や騒音を低減する効果がある反面、鋼板を１
枚ずつ微小距離Δｔだけずらして積層しなければならな
い上、第１図。

第２図の鉄心構成に比較して多種類の鋼板を用意しなけ
ればならず、製作工程、製作コストが増加するという欠
点がある。

鉄損等を低く抑えがから、製作工程や製作コストを改善
する１つの方法として、端部を揃えて突合せる鋼板の枚
数（１Ｍ下、同時積枚数という）が異なる２種Ｍ以上の
鋼板のグループを組合せることが考えられる。その１例
を第５図に示す。

この接合法によｈば、第５図のＢ−Ｂ断面において、特
定の鋼板グループ２Ｃの断面積が全体の断面積の７５％
を占め、第１図および第２図の鉄心構成に比較して鉄損
は低減される。しかし第５図のＡ−Ａ断面においては、
鋼板グループ１ａ部分での断面積が全体に占める割合は
２５％であり、この部分で鋼板は著しく飽和し、鉄損が
増加する。

鉄損全体は、上に述べた２つの部分の鉄損の利害得失で
決定されるが、第５図の鉄心が、鉄損や励磁電流や騒音
に関して、第１図および第２図に示した鉄心構成よりも
改良されているとは言い難い。

以上のように従来提案された同時積枚数の異なる２ｆｉ
類１メ上の鋼板のグループを組合せる鉄心構造では、接
合部のある部分の鉄損を低減すると、他の部分では鉄損
が増加するという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を除き、鉄損
や励磁電Ｉ５１色や騒音等の磁気特性を向上させながら
、その実現に当っては作業工数と作業コストの増加を最
小限に抑えるよ５　Ｋ　Ｌ、た経済的な積層磁気鉄心を
提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため本発明は、端部を揃えて突合せ
接合される鋼板の積層枚数すなわち同時積枚数の異なる
２種以上の鋼板グループにより鉄心の脚鉄部と継鉄部と
を構成し、最も同時積枚数の多い鋼板グループ同志は、
交互にずらして重なり接合させ、これら重なり接合部間
に前記鋼板グループよりも同時積板数の少ない鋼板グル
ープの少なくとも一つを位置させるように構成したこと
を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第６図乃至第１３図によって詳
細に説明する。なおこれら図中、第１図乃至第５図と同
一符号は同一物または相当物を示す。

第６図および第７図は、本発明の一実施例を示すもので
、第６図は鉄心の積層構成を示す平面図であ、す、第７
図はその鉄心の■−■線に沿って見た断面図である。同
時積枚数の観点から見ると、この鉄心は積層方向に、２
枚、３枚、１枚、１枚。

３枚、更にその繰返ｌ−となるように積１ｍされている
１、第６図および第７図のような鉄心を用いれば、例え
ば第７図のＡ−Ａ断面では鉄心＠面全体に対して鋼板の
占める断面積が７０％で、同Ｂ−８断面でも７０％とな
るから、鉄心接合部における磁束の集中が、第１図、第
２図の鉄心よりも緩和され、鉄損や励磁ｌｉｔ流や騒音
を低く抑えることができる。

その理由を、＃ｃ８図、第９図及、び第１表を用いて説
明する。なお説明を容易にするため、第６図。

第７図の鉄心のかわりに、第８図の鉄心を用いて説明す
る。この鉄心は、ｆ４６図、第７図とほとんど同じであ
るが、第８図図Ｂ−Ｂ断面における鋼板の断面積が全体
に占める割合が６０％となるため、鉄損等の磁気的特性
については若干劣る鉄心である。

第８図は模式図であるから、１−間距離が誇張されてい
る。

第８図において左側から右側の空隙に向って１准れてい
る磁束の大半は、図中破線で示すように空隙を迂回して
、突合された鋼板に渡って行くため、例えば磁束の集中
するＡ−Ａ断面やＢ−Ｂ断面及びその付近で極めて高い
磁束密度になっていることが実験により解明された。こ
のような磁束の集中によって、局部的な鉄損の増加並び
に鉄心外への磁束の漏れが引き起されるのである。

前述した磁束の集中の度合は次のように概算できる。第
８図の鉄心について、磁束の集中を概算するのは容易で
あるが、より一般的に、同時積枚数について、本発明の
主旨に反しない限り任意である鉄心の磁束の集中を概算
する方法を示す。

このような鉄心の断面図を、第９図に示す。図中、１ｎ
、２ｎはそれぞれ脚鉄側並びに継鉄側で同時積枚数がル
枚である鋼板グループを、１７７１゜２ｍにつ（・でも
同様に同時積枚数がｍ枚である鋼板グループを表わす。

ル９ｍは正の整数で、ル〉ｍの関係がなげればならない
。Ａ−Ａ断面における磁束密度Ｂ（Ａ−Ａ）は、Ａ−Ａ
断面での鋼板の＠面積と、その断面に入って来る磁束が
、その断面にしぼり込まれる前に外部していた面積との
比、並びに空隙から十分離れた所での磁束密度Ｂ。

を用いて、次のように表わせる。

Ｂ　−Ｂ　ｌｆ１面における磁束密度Ｂ（Ｂ−Ｂ）も同
様に次のように表わせる。

第１図および第２図に示す鉄心において、磁束が集中す
る位置での磁束密度がほぼ２　Ｂｏとなることは、」二
面３と同様の考察から容易に分かる。従って第９図の鉄
心の１例である第８図の鉄心は、第１図、第２図の従来
の鉄心に比較して、鉄損や励磁電流べ）騒音が低減され
るものと考えられる。第８図の鉄心よりも更に磁束の集
中が少ない前述した本発明の一実施しリである第７図の
鉄心の場合、鉄損の磁気特性の点で、第８図の鉄心より
も更に改善されることは明らかである。しかし鉄損の全
体を一部の磁束密１Ｗだげで論することはできないので
、本発明の効果を確認するため、電子計算機を用いた数
値計算シミュレーションを行った結果を第１表に示す。

第１表 素材の鉄損で正規化した値（−５を除き、重なり寸法は
同じ） この第１表から、第１図、第２図に示した鉄心、本発明
による鉄心、第３図、第４図に示した鉄心の順で鉄損が
低下していることが分る。そして第３図、第４図の鉄心
の鉄損は、他のものよりも著しく低いことを示している
。しかし、ここで付言しておかなければならないのは、
計算では比較し易くするために重なり寸法を等しくとっ
ているが、実際には、磁束をよく分散させるため、突合
せの位置をある程度以上離して配置しなければならない
。従って第３図、第４図の鉄心に：［ｄける重なり寸法
り、は、本発明の鉄心における重なり寸法りよりも大き
くなる傾向にある。一般に、重なり寸法は小さくしたほ
うが損失は小さくなる。そこで、第１図、第２図に示し
た従来構成の鉄心や本発明の鉄心は、機械的強度の点か
ら許される範囲で重なり寸法を小さくして、鉄損を低減
できる。このことは、第１表、ｔ５の数値計算シミュレ
ーションの結果からも明らかである。従って、第３図。

第４図の鉄心と本発明の鉄心の鉄損等の磁気的特性に関
す暮優劣はかｌより接近していると考えられる。

次に、鉄心の製作工程やコストの面から、本発明の鉄心
構成を説明する。本発明の鉄心を構成するのに必要な鋼
板の種類は、第１図、第２図の鉄心を構成するのに必要
な鋼板の種類と同じであり、鋼板の切断や仕分けの点で
、第３図、第４図の鉄心におけるよりも、製作工程を低
く抑えることができる。また、本発明では、同時積枚数
が２枚以上となる鋼板のグループを含んでいるから、す
べて同時積枚数を１枚とし、かつ突合せ位置をずらせる
必要がある第３図、第４図の鉄心よりも、裏作工程やコ
ストを低く抑えることができる。以上のことから本発明
が、鉄損等の磁気的性質に関しては、第３図、第４図の
鉄心に準するような良い特性を得ながら、製作工程やコ
ストの点では極めて有利であるとされる第１図、第２図
の鉄心と大差のない経済的な鉄心構造を堤供しているこ
とが容易に理解される。

第１０図は、本発明の他の実施例を示すものである。第
１１図は、第１０図の鉄心のＭ−Ｍ線に市って見た断面
図である。この鉄心は、第９図の鉄心においてａ　＝　
２．νｎ＝ｌと選んだ場合であるが、本発明の適用例の
中で、１つの理想的な構造となっている。即ち、磁束集
中の度合から言えば、第１０図、第１１図の、鉄心も、
第９図で、ルー４゜ｍ＝２に選んだ鉄心も大差はない。

ところが、後屑の場合は、鋼板に〕ｌ直にかかる磁束が
増え、渦電５．Ｅ　’Ｊ＊失を増加させる結果になる。

従って、同時檀枚数は製作工程が許す限り少なくしたほ
うが良いということになる。一方、現在製作されている
鉄心の大部分は、同時積枚数を１枚あるいは２枚として
製作さＩｔていることから、第１０図、第１１図の鉄心
構造を採用ト２ても、贋作工程上問題となるようなこと
はない１．この実施例では、鉄損等の磁気的特性におい
て、第６図、＠７図の鉄心より改善されている。第１２
図は、本発明を内鉄形の３相３岬鉄心しこ適用した実施
例を示している。第１３図は、第１２図の鉄心のｖ−Ｍ
線に滴って見た断面図である。即ちこの鉄心は、本発明
で提案した鉄心接合法を、１１１１１Ｉ１７ＩＩ鉄と継
鉄の接合される部分のみでなく、中央脚鉄と継鉄の接合
される部分にも適用したものである。第１２１凶、第１
３１閃には、中央脚鉄と継鉄の接合部がＹ面図において
Ｖ字形になる接合方式の鉄心の例を示したが、これ以外
の接合方式の鉄心や４脚以上の鉄心の接合法に対しても
同様にして適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上、実施例によって説明したように、本発明によれば
、鉄損、励磁電流、騒音を低減して磁気特性を向上し、
しかも鉄心の組立作業工数と作業コストの増加を最小限
に抑えて静止誘導電器用積層磁気鉄心を経済的に提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単相２Ｉｌｊｌｌ鉄心の積層構成を示す
平面図、第２図は：Ａ１図の鉄心の１−１線に沿って見
た断面図、第３図は従来の階段状の重なり接合を用いた
単相２脚鉄心の構成を示す平面図、第４図は第３図の鉄
心の■−■線に油って見た断面図、第５図は従来提案さ
れている２種類の同時積枚数を有ｒる鉄心の積層構成を
示す断面図、第６図は本発明の積層磁気鉄心の一実施例
を示す平面図、第７図は第６図の鉄心のｌ−１１Ｉ線に
沿って見た断面図、第８図は本発明の鉄心の接合部にお
ける磁束の集中を説明する模式図、第９図は接合部にお
ける磁束の集中を概算するための模式図、第１０図は本
発明の積層磁気鉄心の他の実施例を示す平面図、第１１
図は第１０図の■−■線に沿って見た断面図、第１２図
は本発明を三相三脚鉄心に適用した実施例の平面図、第
１３図は第１２図の■−ｖ線に沿って見た断面図である
。 １・・・・・・脚鉄、２・・・・・・継鉄、３・・・・
・・脚鉄と継鉄の重なり部、４・・・・・窒隙、ｌａ、
ＩＪ　ｌｃ・・・・・・脚鉄側で同時積枚数が１枚、２
枚、３枚である鋼板のグループ、２ａ、２ｂ、２ｃ・・
・・・・継鉄側で同時積枚数が１枚、２枚、３枚である
鋼板のグループ。 茅！　図 ２ 茅２　日 茅３　目 、！￥４　日 茅６　目 茅７　目 茅８１２］ 第　９　の ′＄ＩＯ目 ２ 茅　／ｌ　層 茅１２　固 華１３　固

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、脚鉄部と継鉄部との端部を揃えて突合せ接合される
   鋼板の積層枚数が互いに異なる二檜以−りの鋼板グルー
   プを備えた静止誘導電器用積層磁気鉄心において、最も
   積層枚数の多い鋼板グループについては、ある鋼板グル
   ープと積厚方向に対して次に隣接する鋼板グループとが
   所定の距離だけ重なるように前記脚鉄部と継鉄部との突
   合せ位置を交互にずらして配置し、更に隣り合った２つ
   の前記量も積層枚数の多い鋼板グループの間に積層枚数
   がより少ない鋼板グループを少なくとも１つ以上配置し
   たことを特徴とする静止誘導電器用積層磁気鉄心。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記量も積層枚数
   の多い鋼板グループ同志の前記型なり部分間に、前記積
   層枚数がより少ない鋼板グループにおける前ＩＩ″！脚
   鉄部と前記継鉄部との突合せ位置を設定したことを特徴
   とする静止誘導電器用積層磁気鉄心。