【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は鉄損の低い積変圧器に関するもので
ある。
周知のように変圧器は主に方向性電磁鋼板を鉄
心に用いているが、その鉄心の構成によつて積変
圧器と巻変圧器とに大別される。すなわち積変圧
器は所望の形状に切断された鋼板を積層すること
によつて鉄心が形成されたものであるのに対し、
巻変圧器は所望の幅にスリツトされた鋼帯を型枠
等に巻付けることにより鉄心が形成されたもので
あり、大容量用の変圧器としては専ら積変圧器が
使用されている。
ところで変圧器に要求される重要な特性として
は変圧器鉄損があげられる。変圧器鉄損とは変圧
器鉄心が励磁された時に生じるエネルギー損失で
あり、これが大きければ電力損失が大きくなるか
ら、変圧器鉄損を可及的に小さくすることが強く
要求されている。
変圧器鉄損を小さくするためには、鉄心の素材
となる鋼板の鉄損を小さくすれば良いと考えられ
る。しかるに巻変圧器においては素材鉄損と変圧
器鉄損とがほぼ一対一で対応するから、素材鉄損
を小さくすることによつて変圧器鉄損を小さくす
ることができるが、積変圧器においては素材鉄損
と変圧器鉄損とが一定の対応関係とならず、した
がつて素材鉄損が小さいからといつて必ずしも変
圧器鉄損が小さいとは限らないのが実情である。
その理由は、素材鉄損の測定法（JIS−Ｃ−
2550）では磁束は正弦波状態であり、その方向も
ほぼ圧延方向であるのに対し、巻変圧器ではほぼ
素材鉄損測定時と同様な磁束状態にあるものの、
積変圧器では磁束が回転したり歪んだり、また圧
延方向以外にも流れたりして、磁束状態が素材鉄
損測定時と異なつてしまうためと言われている。
変圧器鉄損と素材鉄損との比はビルデイングフア
クタあるいはデイストラクシヨンフアクタと称さ
れており、その値は巻変圧器ではどのような素材
でもほぼ１であるのに対し、積変圧器では同じ型
でも素材により1.1〜1.5程度の範囲で変化し、前
述の如く素材鉄損が小さいからといつて必ずしも
変圧器鉄損が小さいとは限らない。しかるに従来
は、変圧器鉄損に関係する素材の特性としては素
材鉄損以外は認識されておらず、したがつて変圧
器鉄損を小さくするための素材特性の指標として
は不満足ながらも素材鉄損を用いざるを得ず、そ
のためややもすれば過剰に高品質の電磁鋼板を用
いていたずらに高コスト化を招いたり、またその
ように高品質の電磁鋼板を用いても確実に変圧器
鉄損を小さくし得ないこともある等の問題があつ
た。
この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、確実に変圧器鉄損を小さくした積変圧器を提
供することを目的とするものである。
本発明者等は上述の目的を達成するべく鋭意実
験・研究を重ねたところ、積変圧器においては電
磁鋼板の1.7テスラ（以下Ｔと記す）における圧
延方向に直角な方向の透磁率μCと圧延方向の透
磁率μLとの比μC／μLの値が変圧器鉄損に関係
し、その値が３×10-3〜11×10-3の範囲内にある
場合に変圧器鉄損が最小となることを見出し、こ
の発明をなすに至つたのである。
したがつてこの発明の積変圧器は、前記比μ
C／μLの値が３×10-3〜11×10-11の範囲内にあ
る方向性電磁鋼板を使用したことを特徴とするも
のである。
以下この発明をさらに詳細に説明する。
先ずこの発明をなすに至つた知見について説明
すると、本発明者等は種々の方向性電磁鋼板を用
いて種々の積変圧器を製作して、変圧器鉄損を測
定し、かつ素材の各方向性電磁鋼板の各種磁気特
性との関係を調べたところ、第１図に示すように
変圧器鉄損と素材鉄損との比、すなわち所謂ビル
デイングフイクタは、素材鋼板の1.7Tにおける
圧延方向に直角な方向の透磁率μCと圧延方向の
透磁率μLとの比μC／μLと相関関係があること
を新規に見出した。すなわちビルデイングフアク
タはμC／μLが小さくなるほど増加する。この理
由は充分には解明されていないが、積変圧器にお
いては鋼板の圧延方向以外にも磁束が流れるのを
避け得ず、そのためμC／μLの値が小さければ磁
束の曲がり等が生じて歪波磁束等が生じ、ビルデ
イングフアクタが大きくなるものと考えられる。
さらに本発明者等は上記実験に基いて素材鋼板
の1.7TにおけるμC／μLと変圧器鉄損との関係
を調べたところ、第２図に示すようにμC／μLが
３×10-3〜11×10-3の範囲内にある場合に変圧器
鉄損が最小となり、その範囲を越えた場合および
その範囲に至らない場合のいずれにおいても変圧
器鉄損が大きくなることを新規に知見したのであ
る。このようにμC／μLが特定の範囲で変圧器鉄
損が最小値を持つ理由は、次のように考えられ
る。すなわち、一般に素材の鉄損は圧延方向の鉄
損であるから、μC／μLが小さくなれば素材鉄損
の値は小さくなるが、前述のようにμC／μLが小
さくなればビルデイングフアクタが増加し、一方
μC／μLが大きくなれば素材鉄損の値は大きくな
るがビルデイングフアクタが減少し、これらの相
反する２種の関係からμC／μLに対しそのある範
囲内で変圧器鉄損が最小値を持つものと考えられ
る。
以上のような関係は、単相または三相、内鉄型
または外鉄型等の変圧器の型式や、鋼板の積層方
法等によらず積変圧器の場合には常に成立し、し
たがつてμC／μLが３×10-3〜11〜10-3の方向性
電磁鋼板を用いることによつて、積変圧器の変圧
器鉄損を確実に最少値とし得ることが判明したの
である。
以下この発明の実施例を記す。
実施例
1.7TにおけるμC／μLの値の異なる７種の方
向性電磁鋼板を用いて、それぞれ三相三脚積変圧
器を作成した。各素材鋼板の鉄損Ｗ17/50（磁束
密度1.7T、周波数50Hzで磁化した場合の鉄損）
と、変圧器鉄損Ｗ17/50とを調べた結果第１表に
示す結果が得られた。
This invention relates to a product transformer with low iron loss. As is well known, transformers mainly use grain-oriented electromagnetic steel sheets for their cores, and are broadly classified into multilayer transformers and wound transformers depending on the configuration of the core. In other words, while a laminated transformer has an iron core formed by laminating steel plates cut into a desired shape,
A winding transformer has an iron core formed by winding a steel strip slit to a desired width around a formwork or the like, and a bulk transformer is exclusively used as a large-capacity transformer. By the way, one of the important characteristics required of a transformer is transformer iron loss. Transformer iron loss is the energy loss that occurs when the transformer core is excited, and the larger this loss is, the greater the power loss, so there is a strong demand to reduce transformer iron loss as much as possible. In order to reduce transformer iron loss, it is considered that the iron loss of the steel plate that is the material of the iron core should be reduced. However, in a wound transformer, there is a nearly one-to-one correspondence between the material iron loss and the transformer iron loss, so the transformer iron loss can be reduced by reducing the material iron loss. The actual situation is that the material iron loss and the transformer iron loss do not have a fixed correspondence, and therefore, just because the material iron loss is small, it does not necessarily mean that the transformer iron loss is small.
The reason is that the material iron loss measurement method (JIS-C-
2550), the magnetic flux is in a sine wave state and its direction is almost in the rolling direction, whereas in a winding transformer, the magnetic flux state is almost the same as when measuring material iron loss.
This is said to be because in multilayer transformers, the magnetic flux rotates, is distorted, and flows in directions other than the rolling direction, causing the magnetic flux state to be different from that when measuring material iron loss.
The ratio of transformer iron loss to material iron loss is called the building factor or destruction factor, and its value is approximately 1 for any material in a wound transformer, whereas in a product transformer Even for the same type, the difference varies in the range of 1.1 to 1.5 depending on the material, and as mentioned above, just because the material iron loss is small, it does not necessarily mean that the transformer iron loss is small. However, in the past, material properties other than material iron loss have not been recognized as properties related to transformer iron loss, and therefore material iron loss, although unsatisfactory, has not been recognized as an indicator of material properties for reducing transformer iron loss. Therefore, it is possible to unnecessarily increase costs by using excessively high-quality electrical steel sheets, and even if such high-quality electrical steel sheets are used, it is difficult to ensure that the transformer iron loss is reduced. There were some problems, such as things that could not be done. This invention was made in view of the above circumstances, and an object of the invention is to provide a multilayer transformer in which transformer iron loss is reliably reduced. The present inventors conducted extensive experiments and research to achieve the above-mentioned purpose, and found that in a multilayer transformer, the magnetic permeability μ C of an electrical steel sheet in the direction perpendicular to the rolling direction at 1.7 Tesla (hereinafter referred to as T) The value of the ratio μ C /μ L to the magnetic permeability μ L in the rolling direction is related to the transformer iron loss, and if the value is within the range of 3 × 10 -3 to 11 × 10 -3 , the transformer iron loss He discovered that the loss could be minimized and came up with this invention. Therefore, the product transformer of the present invention has the ratio μ
The present invention is characterized in that a grain-oriented electrical steel sheet having a C / μL value within the range of 3×10 −3 to 11×10 −11 is used. This invention will be explained in more detail below. First, to explain the findings that led to this invention, the present inventors manufactured various laminated transformers using various grain-oriented electrical steel sheets, measured the transformer iron loss, and measured the core loss in each direction of the material. As shown in Figure 1, the ratio of the transformer iron loss to the material iron loss, that is, the so-called building factor, is It was newly discovered that there is a correlation with the ratio μ C /μ L of magnetic permeability μ C in the perpendicular direction and magnetic permeability μ L in the rolling direction. That is, the building factor increases as μ C /μ L becomes smaller. The reason for this is not fully understood, but in a multilayer transformer, it is unavoidable that magnetic flux flows in directions other than the rolling direction of the steel plate, and therefore, if the value of μ C / μ L is small, bending of the magnetic flux will occur. It is thought that this causes distortion wave magnetic flux, etc., and increases the building factor. Furthermore, based on the above experiment, the present inventors investigated the relationship between μ C /μ L and transformer iron loss at 1.7T of the material steel plate, and found that μ C /μ L is 3 × The transformer iron loss is minimum when it is within the range of 10 -3 to 11 × 10 -3 , and the transformer iron loss increases both when it exceeds that range and when it does not reach that range. This was a new discovery. The reason why the transformer iron loss has a minimum value within a certain range of μ C /μ L is considered as follows. In other words, the iron loss of the material is generally the iron loss in the rolling direction, so the smaller μ C /μ L , the smaller the material iron loss, but as mentioned earlier, if μ C / μ L becomes smaller, the As the factor increases and μ C /μ L increases, the value of material iron loss increases, but the building factor decreases, and from these two contradictory relationships, there is a certain value for μ C / μ L. It is considered that the transformer iron loss has a minimum value within this range. The above relationship always holds true in the case of multilayer transformers, regardless of the type of transformer (single-phase or three-phase, internal iron type or external iron type), the method of laminating steel plates, etc. It has been found that by using grain-oriented electrical steel sheets with μ C / μ L of 3×10 -3 to 11 to 10 -3 , the transformer core loss of multilayer transformers can be reliably minimized. . Examples of this invention will be described below. Example Three-phase three-legged volume transformers were made using seven types of grain-oriented electrical steel sheets having different values of μ C /μ L at 1.7T. Iron loss W of each material steel plate 17/50 (iron loss when magnetized at magnetic flux density 1.7T and frequency 50Hz)
As a result of investigating the transformer iron loss W 17/50 , the results shown in Table 1 were obtained.
【表】
第１表から、素材鋼板1.7TにおけるμC／μL
が３×10-3〜11×10-3の範囲内にある場合に変圧
器鉄損が小さいことが明らかである。
以上の説明で明らかなようにこの発明の積変圧
器は、1.7TにおけるμC／μLが３×10-3〜11×
10-3の範囲内にある方向性電磁鋼板を使用するこ
とによつて確実かつ安定して変圧器鉄損を低減し
得たものであり、したがつて電力損失の低減や変
圧器騒音の低減等に極めて有効なものである。[Table] From Table 1, μ C / μ L for the material steel plate 1.7T
It is clear that the transformer iron loss is small when is within the range of 3×10 -3 to 11×10 -3 . As is clear from the above explanation, the product transformer of the present invention has μ C /μ L at 1.7 T of 3×10 -3 to 11×
By using grain-oriented electrical steel sheets within the range of 10-3 , transformer iron loss can be reliably and stably reduced, thereby reducing power loss and transformer noise. It is extremely effective for such purposes.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は方向性電磁鋼板を用いた積変圧器にお
けるビルデイングフアクタと素材鋼板のμC／μL
の値との関係を示す相関図、第２図は積変圧器に
おける変圧器鉄損と素材鋼板のμC／μLの値との
関係を示す相関図である。
Figure 1 shows the building factors and μ C /μ L of the material steel sheet in a multilayer transformer using grain-oriented electrical steel sheets.
FIG. 2 is a correlation diagram showing the relationship between the transformer iron loss in a multilayer transformer and the value of μ C /μ L of the material steel plate.