JPH06120044A - 低騒音変圧器鉄心 - Google Patents

低騒音変圧器鉄心

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JPH06120044A
JPH06120044A JP3085571A JP8557191A JPH06120044A JP H06120044 A JPH06120044 A JP H06120044A JP 3085571 A JP3085571 A JP 3085571A JP 8557191 A JP8557191 A JP 8557191A JP H06120044 A JPH06120044 A JP H06120044A
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JP
Japan
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magnetic
core
iron core
flux density
permeability
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3085571A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahito Mizogami
雅人 溝上
Masaru Iwasaki
勝 岩崎
Tadao Nozawa
忠生 野沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH06120044A publication Critical patent/JPH06120044A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/106Magnetic circuits using combinations of different magnetic materials

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  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、変圧器の騒音を低減する手法を提
供する。 【構成】 変圧器鉄心の内周部の材料の透磁率が外周部
の材料の透磁率よりも低くなるようにすることで、鉄心
内の磁束密度の分布が均一化される。これにより、鉄心
の磁歪値が低下し、騒音値を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は変圧器鉄心の改良に関
し、さらに詳しくはその騒音値を低減する手法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般の変圧器の鉄心5は、図3に示すよ
うに磁性材料を環状の閉じた形状にして製作される。こ
れを実際に使用する場合、鉄心内の磁束線3は図3の破
線で示すように、鉄心の外周あるいは内周とほぼ平行と
なるように位置する。すなわち、内周部と外周部の間で
は磁束線のやりとりはないため、内周部と外周部の磁気
回路は互いに独立している、すなわち分離して考えるこ
とができる。ところで、磁気回路の磁気抵抗は次の第1
式で表される。 R=L/(μ・S) …………… (1) R:磁気抵抗 L:磁気回路の長さ(磁路長) μ:材料の透磁率 S:鉄心の断面積 磁気抵抗Rは、磁気回路の長さLに比例するため、鉄心
内周部の磁気抵抗は外周部の磁気抵抗よりも低くなる。
従って、内周部の磁束密度は外周部の磁束密度よりも高
くなる。一般に、磁束密度−磁歪曲線は図4のような傾
向を示す。ここでの磁歪は、磁性材料が磁化の過程で最
も伸長した時点と収縮した時点での長さの差を示す。こ
の曲線の接線の傾きは、ほぼ全域にわたって単調増加す
る。
【0003】ここで、鉄心内の磁束密度の不均一が、鉄
心の平均磁歪を増加させる現象を説明する。問題を単純
化するために、鉄心を内周部と外周部に二分割し、各部
分内で平均した磁気抵抗値を用いて検討する。それぞれ
の磁気回路の断面積は等しいものとする。外周部の磁束
密度をB1、内周部の磁束密度をB2とすると、前述の
ようにB1<B2となる。鉄心全体で見たときの磁束密
度Btは次の第2式で表される。 Bt=(B1+B2)/2 …………… (2) この時の磁歪は図5から求められる。すなわちこの図か
ら、次の第3式が求められる。 λt<λb=(λ1+λ2)/2 …………… (3) λt:磁束密度がBtのときの磁歪値 λb:鉄心の平均磁歪値 λ1,λ2:外周部,内周部での磁歪値 鉄心内の磁束密度が場所によらず一定であればその値は
Btとなるので磁歪はλtとなるが、内周部と外周部で
磁束密度に差がある場合はλbとなり、均一な場合より
も平均の磁歪値が高いことが分かる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、鉄心の
内周と外周に、の磁路長差による磁気抵抗の差が有る場
合は、差がない場合よりも磁歪が大きくなる。この発明
は、鉄心の内周と外周の磁気抵抗の差をなくした低騒音
変圧器鉄心を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1式より、内周と外周
の磁気抵抗の差をなくすためにはそれぞれの位置で材料
の透磁率を変更すれば良い。透磁率μを連続的に変化さ
せる場合には、次の第4式で決定することができる。 μ=(k・L) …………… (4) L:磁道長 k:任意定数(透磁率の変化可能範囲を考慮して決定) 透磁率の連続的変化が困難な場合でも、鉄心を数分割し
て考えればよい。鉄心断面を内周部と外周部に二等分し
た場合を考えると、次の第5式が成り立つように材料の
μを選べば良い。 μ1/L1=μ2/L2 …………… (5) μ1,μ2:外周部,内周部の材料の透磁率 L1,L2:外周部,内周部の平均磁路長 なお、磁性材料の磁歪は励磁磁束密度の最大値で決まる
ので、第4,5式のμは最大磁束密度のときの値を用い
れば良い。
【0006】磁性材料の透磁率を変化させる方法の例と
して、磁気回路の一部分にギャップを設ける方法があ
る。また、けい素鋼板の場合では、レーザービーム照射
で透磁率を下げる方法等が考えられる。
【0007】
【作用】この手法を用いれば、鉄心の内周部と外周部の
間の磁束密度の差をなくすことができ、磁歪を低下させ
ることができるので、騒音低減が可能である。
【0008】
【実施例】単相積み鉄心変圧器で本発明の効果を検証し
た。透磁率を変更するために、方向性電磁鋼板にレーザ
ービームを照射する手法を用いた。レーザー照射によっ
て透磁率は低下するが、その低下量はビームエネルギー
と比例関係にある。
【0009】図1はその実施例を示すものである。鉄心
寸法は、幅450mm、高さ750mm、鋼板幅150mmと
した。この外周部を領域1、内周部を領域2とし、その
境界線は鋼板の中心線とした。領域1と2の平均磁路長
は、それぞれ2100mm、1500mmである。領域1に
2.5mJ/mm2 のエネルギーのレーザービームを照射す
ると、磁界−磁束密度特性は図2の条件1の曲線とな
る。
【0010】鉄心の設計磁束密度を1.5Tとすると、
その時の透磁率は、0.052H/mである。第5式を
変形した第6式から、内周部の透磁率を求める。 μ2=(λ1・L2)/L1 =(0.052・1500)/2100 =0.037(H/m) …………… (6) 領域2でこの透磁率を得るためには、ビームエネルギー
4.0mJ/mm2 が最適であった。そのときの磁界−磁束
密度曲線を、図2の条件2に示す。この鉄心は、全体に
均一なエネルギーのレーザー照射を行った鉄心よりも騒
音が2.1db(A)低く、騒音低減効果が確認された。
【0011】
【発明の効果】鉄心内周部と外周部の磁性材料の透磁率
を、内周部が低くなるようにすることで、鉄心内の磁束
密度の不均一が解消し、磁歪を減少させることで騒音を
低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例として用いた鉄心の説明図であ
る。
【図2】実施例で用いた磁界−磁束密度曲線の図表であ
る。
【図3】変圧器鉄心の正面図である。
【図4】磁束密度−磁歪曲線の図表である。
【図5】磁束密度−磁歪曲線の拡大図表である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年5月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【課題を解決するための手段】第1式より、内周と外周
の磁気抵抗の差をなくすためにはそれぞれの位置で材料
の透磁率を変更すれば良い。透磁率μを連続的に変化さ
せる場合には、次の第4式で決定することができる。 μ=(k・L) …………… (4) L:磁路長 k:任意定数(透磁率の変化可能範囲を考慮して決定) 透磁率の連続的変化が困難な場合でも、鉄心を数分割し
て考えればよい。鉄心断面を内周部と外周部に二等分し
た場合を考えると、次の第5式が成り立つように材料の
μを選べば良い。 μ1/L1=μ2/L2 …………… (5) μ1,μ2:外周部,内周部の材料の透磁率 L1,L2:外周部,内周部の平均磁路長 なお、磁性材料の磁歪は励磁磁束密度の最大値で決まる
ので、第4,5式のμは最大磁束密度のときの値を用い
れば良い。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】鉄心の設計磁束密度を1.5Tとすると、
その時の透磁率は、0.052H/mである。第5式を
変形した第6式から、内周部の透磁率を求める。 μ2=(μ1・L2)/L1 =(0.052・1500)/2100 =0.037(H/m) …………… (6) 領域2でこの透磁率を得るためには、ビームエネルギー
4.0mJ/mm2 が最適であった。そのときの磁界−磁束
密度曲線を、図2の条件2に示す。この鉄心は、全体に
均一なエネルギーのレーザー照射を行った鉄心よりも騒
音が2.1db(A)低く、騒音低減効果が確認された。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄心の内周部の透磁率が外周部の透磁率
    よりも低い材料を配設したことを特徴とする変圧器鉄
    心。
JP3085571A 1991-04-17 1991-04-17 低騒音変圧器鉄心 Withdrawn JPH06120044A (ja)

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