JPH0777171B2 - 複合磁芯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 （産業上の利用分野） 本発明はトランス、リアクトル、モータなどの磁芯（コ
ア）に関するもので、特に磁歪騒音の小さい複合磁芯を
提供するものである。

（従来の技術） トランス、リアクトル、モータの磁芯からは磁歪による
騒音が発生することは公知の如くで、近年これらの機器
が高周波化されつつあるに伴い、高周波騒音が発生し深
刻な問題となっている。然してこの磁歪騒音を低減する
には磁歪の小さな材料、例えば6.5％けい素鋼板（実際
のけい素量は6.4〜6.7wt％）を磁芯材料として用いれば
よいが、磁歪の低い材料は一般に磁束密度が低く高価で
ある。そこで磁芯を他の材料と複合化することが検討さ
れており、1990年電気関係学会東海支部連合大会にて公
表された方法はその１例であって、この方法によれば磁
芯の両端10〜20％（積層枚数比率）を6.5％けい素鋼板
とし、中心を低級けい素鋼板とすることにより騒音が低
下できることを示している。

（発明が解決しようとする課題） 上記した1990年電気関係学会東海支部連合大会で公表の
方法は騒音低下ができ、また磁束密度も高くなるので優
れた方法であるが、その騒音低下はすべてを6.5％けい
素鋼板としたものに比較して、なお2dB（Ａスケール）
程騒音が大きいものであり、騒音低減効果が必ずしも満
足し得るものとなし得ない。

「発明の構成」 （課題を解決するための手段） 本発明は上記したような従来のものの課題を解消すべく
検討を重ね磁芯の低騒音化を有効に達成したものであっ
て、部分的に使用する低磁歪材料の使用量を減少し、ま
た内側により磁歪の大きな低級材料の使用を可能ならし
め、部分的に磁歪の低い材料を用いて100％磁歪の低い
材料を用いたものと同じ騒音低減効果を得ることに成功
したものであって、以下の如くである。

磁歪の絶対値が10^-6以下で、且つ中心線平均粗さが0.3
μｍ以上３μｍ以下のけい素鋼板積層で、磁歪の絶対値
が10^-6以上のけい素鋼板積層をはさみ込んだことを特徴
とする複合磁芯。

（作用） 本発明者は部分的に6.5％けい素鋼板を使用しながら、
すべてを6.5％けい素鋼板を使用したものと同じ騒音低
減効果を得ることについて検討した結果、6.5％けい素
鋼板の表面粗さを、ある程度以上に粗くすることにより
目的を達成できることを知見した。即ち表面粗さを中心
線平均粗さ（Ra）で0.3μｍ以上とすることにより、す
べてを6.5％けい素鋼板で作った磁芯と同じ騒音値とな
ることを確認したもので、この原因は以下のように推定
される。

即ち、6.5％けい素鋼板を磁芯の両端、つまり磁芯の表
面に配置することにより騒音が低下するのは、騒音強度
は騒音源表面の震動強度により決定され、この表面震動
強度は表面にある材質によって決定されるが、同時に中
心部にある材料からの震動によっても決まる。この中心
部からの震動を押さえきれないことが前述したような従
来技術の問題点となっており、震動の伝播を押さえるに
は空気層が有効であって、この空気層を形成するのに表
面粗さを大きくすることが有効となると推定される。

しかし、この粗さが大きくなりすぎると、また騒音が大
きくなる。この原因は粗さが一定以上に大きくなると磁
芯の占積率が低下し、磁芯の性能を一定に保つためには
磁束密度を高くすることが必要になり、その結果、騒音
が増大するもので、検討の結果粗さが３μｍ（Ra）以上
で騒音増加が顕著となる。

磁歪10^-6： 磁歪が５×10^-6〜-10^-6の種々のけい素鋼板を用い、中
心部が磁歪の大きなけい素鋼板で、両端各々10％が磁歪
の小さなけい素鋼板から成る磁芯を作り、それらの騒音
を測定し、両端に配置したけい素鋼板の磁歪値が騒音に
及ぼす効果を要約して示すと第１図の如くであって、磁
歪が10^-6以下の場合において騒音が顕著に低下する。

一般に軟磁性材料の磁歪絶対値は０〜30×10^-6の範囲に
ある。従って10^-6以下とは、０〜10^-6であり、これに該
当する材料としては、けい素を６〜7wt％含有するけい
素鋼板、パーマロイ、センダストがある。

磁歪が10^-6以上とは、10^-6（含まず）〜30×10^-6であ
り、これに該当する材料として、けい素含有量6wt％以
下のけい素鋼板、純鉄、アモルファス、フエライト、パ
ーメンダーがある。

表面粗さについては後述する実施例１に関し第２図に示
す如くであって、0.3〜３μｍとすることにより、すべ
てが低磁歪材料の場合の騒音レベルである55dB以下とな
る。

（実施例） 本発明によるものの具体的な実施例について説明する
と、以下の如くである。

実施例１ 磁歪が５×10^-6の無方向性けい素鋼板を中心部に、又磁
歪が0.2×10^-6の6.5％無方向性けい素鋼板を両端に配置
したモータ・コア（ステータ）を作成した。

6.5％けい素鋼板の量は片側10％づつとし、表面粗さを
変えて騒音を測定した結果は第２図の如くである。

即ちこの第２図によるときは前記したような本発明に従
うことにより磁芯すべてを低磁歪材料とした場合と同じ
効果が得られることが確認される。

実施例２ 磁歪が−1.3×10^-6の方向性けい素鋼板と、磁歪が0.1×
10^-6の6.5％けい素鋼板を用い、カットコアを作成し
た。カットコアの最内層と最外層、各々５％を6.5％け
い素鋼板とし、この6.5けい素鋼板は表面粗さが0.1μｍ
と、1.1μｍものもを用いた。

また、表面粗さが0.1μｍの6.5％けい素鋼板だけで比較
用のコアを作成した。

各々のコアを1KHzの矩形波により作動させて騒音を測定
した結果を要約して示すと次の第１表の如くであった。

即ち、この第１表によるときは本発明によることによ
り、総てが低磁歪材料を用いたものと同じ低騒音性が得
られることを知った。

実施例３ 磁歪が−1.3×10^-6の方向性けい素鋼板と、磁歪が0.2×
10^-6の6.5％けい素鋼板を用い、積みトランス（3KVA）
を作成した。6.5％けい素鋼板は最外層各々８％使用し
た。6.5％けい素鋼板は表面粗さ（Ra）1.3μｍと3.6μ
ｍのものを用いた。

トランスの出力を一定の条件で騒音を測定した結果は次
の第２表に示す如くである。

即ち、この第２表によるときは本発明により騒音がより
低下せしめられることは明らかである。

実施例４ 磁歪が0.2×10^-6で、表面粗さが0.1μｍ（Ra）と1.1μ
ｍ（Ra）の6.5％けい素鋼板および磁歪が５×10^-6の3.5
けい素鋼板ならびに磁歪が６×10^-6の1.5％けい素鋼板
を用いて積トランスコアを作成した。コアの両端は6.5
％けい素鋼板とし、中心部は3.5％もしくは1.5％けい素
鋼板とし、6.5％けい素鋼板の積層枚数比率を０〜100％
の範囲で変えた。

トランスを500Hz矩形波で駆動したときの騒音を測定し
た結果は第３図に示し、又この第３図におけるトランス
Ａ〜Ｄの記号については該図の上部に表として示す如く
である。

トランスＡとＢの比較、あるいはＣとＤの比較により本
発明に従ったものが磁芯騒音の低下する様相が明らかで
ある。また同じ騒音レベルであれば本発明によることに
よりコスト高の低磁歪材料の比率を低下し得ることが理
解される。更にトランスＡとＤの比較によって本発明に
より中心部にコストの低い高磁歪材料を用いても高コス
トの低磁歪材料を用いたものと同等の効果が得られるこ
とが明らかである。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは、部分的に用い
られる低磁歪材料の使用量を減少し、また内側により磁
歪の大きな低級材料の採用を可能ならしめ、しかも一部
に磁歪の低い材料を用いたものにより全部が低磁歪材料
を用いたものと同等ないしそれ以上の騒音低減効果を得
しめ有利な複合磁芯を提供し得るものであって、工業的
にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は両端に各々10％が磁歪の小さいけい素鋼板から成る磁
芯についての両端配置けい素鋼板の磁歪の値が騒音に及
ぼす効果を示した図表、第２図は実施例１について表面
粗さの騒音に及ぼす効果を示した図表、第３図は実施例
４について低磁歪材の積層枚数比率の騒音に及ぼす効果
を要約して示した図表である。

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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁歪の絶対値が10^-6以下で、且つ中心線平
   均粗さが0.3μｍ以上３μｍ以下のけい素鋼板積層で、
   磁歪の絶対値が10^-6以上のけい素鋼板積層をはさみ込ん
   だことを特徴とする複合磁芯。