JPH0945534A - 重畳波特性の優れたリアクトル鉄心 - Google Patents
重畳波特性の優れたリアクトル鉄心Info
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- JPH0945534A JPH0945534A JP7196323A JP19632395A JPH0945534A JP H0945534 A JPH0945534 A JP H0945534A JP 7196323 A JP7196323 A JP 7196323A JP 19632395 A JP19632395 A JP 19632395A JP H0945534 A JPH0945534 A JP H0945534A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高調波が重畳している波形条件で用いたとき
にも鉄損が極めて低いリアクトル鉄心を提供する。 【解決手段】 Ｓｉを４〜７wt％含む高珪素鋼板を用い
たリアクトル鉄心において、高調波成分を含む波形によ
り励磁したときの基本波鉄損をＷp,1 、ｎ次高調波損を
Ｗp,n 、正弦波単独で励磁したときの基本波周波数での
鉄損をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄損をＷs,n としたと
き、下式の関係を満たす高珪素鋼板を用いた。 （ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜１．１５
にも鉄損が極めて低いリアクトル鉄心を提供する。 【解決手段】 Ｓｉを４〜７wt％含む高珪素鋼板を用い
たリアクトル鉄心において、高調波成分を含む波形によ
り励磁したときの基本波鉄損をＷp,1 、ｎ次高調波損を
Ｗp,n 、正弦波単独で励磁したときの基本波周波数での
鉄損をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄損をＷs,n としたと
き、下式の関係を満たす高珪素鋼板を用いた。 （ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜１．１５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波形が重畳
された波形により励磁されるリアクトル鉄心に関する。
された波形により励磁されるリアクトル鉄心に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スイッチングデバイスの大容量化
に伴い、インバータ電源を組み込んだ電源も大容量化が
進み、様々な電源機器分野に採用されるようになってい
る。そして、これらインバータ電源のスイッチング回路
の波形は、比較的低周波の基本波と高周波成分とが重畳
した波形となっており、昨今、このインバータのスイッ
チング周波数が高周波化しており、これに伴い、高調波
成分も高周波化してきている。このため、インバータ電
源周辺で使用されるリアクトル鉄心の温度上昇、すなわ
ち、鉄心の鉄損が問題となってきている。
に伴い、インバータ電源を組み込んだ電源も大容量化が
進み、様々な電源機器分野に採用されるようになってい
る。そして、これらインバータ電源のスイッチング回路
の波形は、比較的低周波の基本波と高周波成分とが重畳
した波形となっており、昨今、このインバータのスイッ
チング周波数が高周波化しており、これに伴い、高調波
成分も高周波化してきている。このため、インバータ電
源周辺で使用されるリアクトル鉄心の温度上昇、すなわ
ち、鉄心の鉄損が問題となってきている。
【０００３】従来、このようなリアクトルの温度上昇、
すなわち高周波鉄損の増加問題を解決するため、鉄心材
料として板厚の薄い鋼板を用いるか、又は、固有抵抗の
高い材料にするなど、通常の高周波対策と同様の対策が
とられていた。
すなわち高周波鉄損の増加問題を解決するため、鉄心材
料として板厚の薄い鋼板を用いるか、又は、固有抵抗の
高い材料にするなど、通常の高周波対策と同様の対策が
とられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
高調波の重畳した励磁波形で用いられるリアクトル鉄心
の材料として、高周波鉄損の低い材料が用いられている
が、波形条件によっては、高周波鉄損の低い材料を用い
ているにも関わらず、リアクトル鉄損が異常に大きくな
ってしまい、リアクトル鉄心の温度上昇をきたしてしま
うことがあるという問題点があった。本発明は、このよ
うな問題点を解決するためになされたものであり、高調
波が重畳している波形条件で用いたときにも鉄損が極め
て低いリアクトル鉄心を提供することを目的とする。
高調波の重畳した励磁波形で用いられるリアクトル鉄心
の材料として、高周波鉄損の低い材料が用いられている
が、波形条件によっては、高周波鉄損の低い材料を用い
ているにも関わらず、リアクトル鉄損が異常に大きくな
ってしまい、リアクトル鉄心の温度上昇をきたしてしま
うことがあるという問題点があった。本発明は、このよ
うな問題点を解決するためになされたものであり、高調
波が重畳している波形条件で用いたときにも鉄損が極め
て低いリアクトル鉄心を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係る重
畳波特性の優れたリアクトル鉄心は、Ｓｉを４〜７wt％
含む高珪素鋼板を用いたリアクトル鉄心において、高調
波成分を含む波形により励磁したときの基本波鉄損をＷ
p,1 、ｎ次高調波損をＷp,n 、正弦波単独で励磁したと
きの基本波周波数での鉄損をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄
損をＷs,n としたとき、下式の関係を満たす高珪素鋼板
を用いるものである。 （ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜１．１５
畳波特性の優れたリアクトル鉄心は、Ｓｉを４〜７wt％
含む高珪素鋼板を用いたリアクトル鉄心において、高調
波成分を含む波形により励磁したときの基本波鉄損をＷ
p,1 、ｎ次高調波損をＷp,n 、正弦波単独で励磁したと
きの基本波周波数での鉄損をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄
損をＷs,n としたとき、下式の関係を満たす高珪素鋼板
を用いるものである。 （ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜１．１５
【０００６】また、本発明の他の態様に係る重畳波特性
の優れたリアクトル鉄心は、鋼板の最小曲げ半径が５．
０mm以下の加工性の優れた高珪素鋼板を用いるものであ
る。
の優れたリアクトル鉄心は、鋼板の最小曲げ半径が５．
０mm以下の加工性の優れた高珪素鋼板を用いるものであ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】この実施形態は、高周波鉄損の低
い材料を用ているにも関わらず、高調波が重畳した波形
では鉄損が大きくなってしまう現象に着目して研究を重
ね、その結果、複数の波形が重畳した励磁条件での鉄損
と正弦波単独励磁条件での鉄損との比を特定の範囲に規
定した材料を用いることで、リアクトルの鉄損を極めて
低くすることができることを見出したものである。
い材料を用ているにも関わらず、高調波が重畳した波形
では鉄損が大きくなってしまう現象に着目して研究を重
ね、その結果、複数の波形が重畳した励磁条件での鉄損
と正弦波単独励磁条件での鉄損との比を特定の範囲に規
定した材料を用いることで、リアクトルの鉄損を極めて
低くすることができることを見出したものである。
【０００８】次に、この実施形態について、詳細に説明
する。通常、インバータ電源で用いられているＰＷＭ波
等の高調波重畳波形では、高周波成分を含んでいるため
リアクトル鉄心としては高周波鉄損が低い材料でなくて
はならない。珪素鋼板の場合、Ｓｉ量が高いほど、固有
抵抗が高くなるので高周波鉄損は低減できるが、Ｓｉ量
が７％を越えるものは機械的に非常に脆く実用的でな
い。また、Ｓｉ量が４％未満だと高周波鉄損が非常に大
きい。
する。通常、インバータ電源で用いられているＰＷＭ波
等の高調波重畳波形では、高周波成分を含んでいるため
リアクトル鉄心としては高周波鉄損が低い材料でなくて
はならない。珪素鋼板の場合、Ｓｉ量が高いほど、固有
抵抗が高くなるので高周波鉄損は低減できるが、Ｓｉ量
が７％を越えるものは機械的に非常に脆く実用的でな
い。また、Ｓｉ量が４％未満だと高周波鉄損が非常に大
きい。
【０００９】したがって、リアクトルの温度上昇の上限
規定の厳しい用途では、Ｓｉ量を４〜７％に規定する必
要があり、さらに、より好ましくは、鉄損特性及び騒音
特性が特に優れたＳｉ量６．０〜７．０％とすることで
ある。
規定の厳しい用途では、Ｓｉ量を４〜７％に規定する必
要があり、さらに、より好ましくは、鉄損特性及び騒音
特性が特に優れたＳｉ量６．０〜７．０％とすることで
ある。
【００１０】そして、本実施形態では、上述のようにＳ
ｉ量を規定する他に、高調波成分を含む波形により励磁
したときの基本波鉄損をＷp,1 、ｎ次高調波損をＷp,n
、正弦波単独で励磁したときの基本波周波数での鉄損
をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄損をＷs,n としたとき、正
弦波単独励磁したときの鉄損Ｗs,n と重畳波励磁したと
きの鉄損Ｗp,n との比を下式の関係を満たすものとし
た。
ｉ量を規定する他に、高調波成分を含む波形により励磁
したときの基本波鉄損をＷp,1 、ｎ次高調波損をＷp,n
、正弦波単独で励磁したときの基本波周波数での鉄損
をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄損をＷs,n としたとき、正
弦波単独励磁したときの鉄損Ｗs,n と重畳波励磁したと
きの鉄損Ｗp,n との比を下式の関係を満たすものとし
た。
【００１１】（ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜１．１５
【００１２】ここで、このような関係を規定した理由に
ついて説明する。図１は上述の正弦波単独励磁したとき
の鉄損と重畳波励磁したときの鉄損との比に対する、実
際にリアクトルがＰＷＭ波形で励磁されたときの鉄心の
鉄損値の特性を示した特性図である。図１に示すよう
に、重畳波鉄損比が１・１５以下の範囲では、実際のリ
アクトル鉄損が極めて低く抑えられることが理解でき
る。
ついて説明する。図１は上述の正弦波単独励磁したとき
の鉄損と重畳波励磁したときの鉄損との比に対する、実
際にリアクトルがＰＷＭ波形で励磁されたときの鉄心の
鉄損値の特性を示した特性図である。図１に示すよう
に、重畳波鉄損比が１・１５以下の範囲では、実際のリ
アクトル鉄損が極めて低く抑えられることが理解でき
る。
【００１３】さらに、この実施形態では、重畳波鉄損比
と鋼板材質との関係について研究を進め、鋼板加工性を
高めることで重畳波鉄損比を低減できることを見出し
た。図２は、鋼板最小曲げ半径に対する重畳波鉄損比の
特性を示した特性図である。図２に示すように、鋼板最
小曲げ半径を５．０mm以下とすることにより、重畳波鉄
損比を１．１５以下にすることができることが理解でき
る。さらに、好ましくは重畳波鉄損比の特性に優れた鋼
板最小曲げ半径２．０mm以下である。
と鋼板材質との関係について研究を進め、鋼板加工性を
高めることで重畳波鉄損比を低減できることを見出し
た。図２は、鋼板最小曲げ半径に対する重畳波鉄損比の
特性を示した特性図である。図２に示すように、鋼板最
小曲げ半径を５．０mm以下とすることにより、重畳波鉄
損比を１．１５以下にすることができることが理解でき
る。さらに、好ましくは重畳波鉄損比の特性に優れた鋼
板最小曲げ半径２．０mm以下である。
【００１４】なお、この実施形態では、鋼板加工性を高
めることで重畳波鉄損比を１．１５以下にするものを示
したが、その他の方法により、重畳波鉄損比を１．１５
以下にしてもよく、すなわち、（ΣＷp,n ）／（ΣＷs,
n ）＜１．１５、の式を満たすものであれば、どのよう
な高珪素鋼板を用いてもよい。
めることで重畳波鉄損比を１．１５以下にするものを示
したが、その他の方法により、重畳波鉄損比を１．１５
以下にしてもよく、すなわち、（ΣＷp,n ）／（ΣＷs,
n ）＜１．１５、の式を満たすものであれば、どのよう
な高珪素鋼板を用いてもよい。
【００１５】
【実施例】ここで、実質的にＳｉ量６．５％の珪素鋼板
（枚厚０．１mm）を用意し、鋼板の高周波磁気特性とし
て周波数１０ｋHz，磁束密度０．１Ｔでの鉄損（W1/10
K）を表１に示す。
（枚厚０．１mm）を用意し、鋼板の高周波磁気特性とし
て周波数１０ｋHz，磁束密度０．１Ｔでの鉄損（W1/10
K）を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】今回用意した鋼板のW1/10Kは、表１に示す
ように、全て概ね１０W/kg前後で、高周波鉄損には差異
はないが、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの順に加工性が高い値を
示す鋼板である。加工性指標の例として最小曲げ半径を
表１に示している。この加工性の差異は、鋼板製造時の
雰囲気条件の違いから、粒界酸素量が異なるために生じ
たものと思われる。
ように、全て概ね１０W/kg前後で、高周波鉄損には差異
はないが、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの順に加工性が高い値を
示す鋼板である。加工性指標の例として最小曲げ半径を
表１に示している。この加工性の差異は、鋼板製造時の
雰囲気条件の違いから、粒界酸素量が異なるために生じ
たものと思われる。
【００１８】そして、表１に示した鋼板を巻鉄心ＣＳ２
５に加工後、８００℃×２時間の歪み取り焼鈍を施し、
ワニスを合浸、乾操してから切断して、厚さ０．１mmの
スペーサを２ヶ所に入れてカットコアを作製した。そし
て、その作製したカットコアに巻き数２２の巻き線を施
し、磁気特性を測定した。
５に加工後、８００℃×２時間の歪み取り焼鈍を施し、
ワニスを合浸、乾操してから切断して、厚さ０．１mmの
スペーサを２ヶ所に入れてカットコアを作製した。そし
て、その作製したカットコアに巻き数２２の巻き線を施
し、磁気特性を測定した。
【００１９】はじめに、基本波５０Hz、磁束密度０．５
５Ｔ、重畳波１６ｋHz、磁束密度０．０２４Ｔの重畳波
形と、各周波数単独で励磁したときの鉄損をそれぞれ測
定した。その測定結果の値の比を重畳鉄損比として表１
に示す。このように、高周波鉄損W1/10Kは同一だが、加
工性に伴って重畳波鉄損比が１．１９から１．０６の値
を示した。これは、加工による曲げＲ部分のマイクロク
ラックが加工性の良い材料ほど少なく、低磁場特性が高
いためではないかと考えられる。
５Ｔ、重畳波１６ｋHz、磁束密度０．０２４Ｔの重畳波
形と、各周波数単独で励磁したときの鉄損をそれぞれ測
定した。その測定結果の値の比を重畳鉄損比として表１
に示す。このように、高周波鉄損W1/10Kは同一だが、加
工性に伴って重畳波鉄損比が１．１９から１．０６の値
を示した。これは、加工による曲げＲ部分のマイクロク
ラックが加工性の良い材料ほど少なく、低磁場特性が高
いためではないかと考えられる。
【００２０】そして、鋼板最小曲げ半径と重畳波鉄揖比
との関係は図２に示すようになり、鋼板最小曲げ半径を
５．０mm以下とすることで、重畳波鉄損比を１．１５以
下にすることができることがわかる。
との関係は図２に示すようになり、鋼板最小曲げ半径を
５．０mm以下とすることで、重畳波鉄損比を１．１５以
下にすることができることがわかる。
【００２１】次に、表１に示したそれぞれの鋼板につい
て、実際に、インバータ電源出力に用いられているＰＷ
Ｍ波形で負荷率６．５％にてリアクトル鉄損を測定し
た。図３は、鋼板の種類に対する、そのリアクトル鉄損
の特性を示した特性図である。図３に示すように、Ｃ，
Ｄ，Ｅの鋼板では、リアクトル鉄損が極めて低くなって
いるのが分かる。
て、実際に、インバータ電源出力に用いられているＰＷ
Ｍ波形で負荷率６．５％にてリアクトル鉄損を測定し
た。図３は、鋼板の種類に対する、そのリアクトル鉄損
の特性を示した特性図である。図３に示すように、Ｃ，
Ｄ，Ｅの鋼板では、リアクトル鉄損が極めて低くなって
いるのが分かる。
【００２２】また、表１に示したそれぞれの鋼板につい
て、重畳鉄損比とリアクトル鉄損との関係は図１に示す
ようになり、重畳鉄損比１．１５以下ではリアクトル鉄
損値が極めて低くなることが確かめられた。
て、重畳鉄損比とリアクトル鉄損との関係は図１に示す
ようになり、重畳鉄損比１．１５以下ではリアクトル鉄
損値が極めて低くなることが確かめられた。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高調波
成分を含む波形により励磁したときの基本波鉄損をＷp,
1 、ｎ次高調波損をＷp,n 、正弦波単独で励磁したとき
の基本波周波数での鉄損をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄損
をＷs,n としたとき、（ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜
１．１５の関係を満たす高珪素鋼板を用い、また、鋼板
の最小曲げ半径が５．０mm以下の加工性の優れた高珪素
鋼板を用いるようにしたので、高調波が重畳している波
形条件で用いたときにも鉄損が極めて低くなるという効
果を有する。
成分を含む波形により励磁したときの基本波鉄損をＷp,
1 、ｎ次高調波損をＷp,n 、正弦波単独で励磁したとき
の基本波周波数での鉄損をＷs,1 、ｎ次高調波での鉄損
をＷs,n としたとき、（ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜
１．１５の関係を満たす高珪素鋼板を用い、また、鋼板
の最小曲げ半径が５．０mm以下の加工性の優れた高珪素
鋼板を用いるようにしたので、高調波が重畳している波
形条件で用いたときにも鉄損が極めて低くなるという効
果を有する。
【図１】正弦波単独励磁したときの鉄損と重畳波励磁し
たときの鉄損との比に対する、実際にリアクトルがＰＷ
Ｍ波形で励磁されたときの鉄心の鉄損値の特性を示した
特性図である。
たときの鉄損との比に対する、実際にリアクトルがＰＷ
Ｍ波形で励磁されたときの鉄心の鉄損値の特性を示した
特性図である。
【図２】鋼板最小曲げ半径に対する重畳波鉄損比の特性
を示した特性図である。
を示した特性図である。
【図３】鋼板の種類に対する、そのリアクトル鉄損の特
性を示した特性図である。
性を示した特性図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉを４〜７wt％含む高珪素鋼板を用い
たリアクトル鉄心において、 高調波成分を含む波形により励磁したときの基本波鉄損
をＷp,1 、ｎ次高調波損をＷp,n 、正弦波単独で励磁し
たときの基本波周波数での鉄損をＷs,1 、ｎ次高調波で
の鉄損をＷs,n としたとき、下式の関係を満たす高珪素
鋼板を用いることを特徴とする重畳波特性の優れたリア
クトル鉄心。 （ΣＷp,n ）／（ΣＷs,n ）＜１．１５ - 【請求項２】 鋼板の最小曲げ半径が５．０mm以下の加
工性の優れた高珪素鋼板を用いることを特徴とする請求
項１記載の重畳波特性の優れたリアクトル鉄心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7196323A JPH0945534A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 重畳波特性の優れたリアクトル鉄心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7196323A JPH0945534A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 重畳波特性の優れたリアクトル鉄心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945534A true JPH0945534A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16355916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7196323A Pending JPH0945534A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 重畳波特性の優れたリアクトル鉄心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945534A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162770A (ja) * | 2001-02-06 | 2009-07-23 | Gsi Ges Fuer Schwerionenforschung Mbh | 重イオンガントリー用ビーム走査システム |
| JP2018148036A (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 新日鐵住金株式会社 | 巻鉄心 |
| CN110607496A (zh) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 东北大学 | 一种具有Goss织构的Fe-Si合金的制备方法 |
| WO2020059852A1 (ja) | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 日本製鉄株式会社 | 電気機器内の鉄心の励磁システム、電気機器内の鉄心の励磁方法、プログラムおよびインバータ電源の変調動作設定装置 |
-
1995
- 1995-08-01 JP JP7196323A patent/JPH0945534A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162770A (ja) * | 2001-02-06 | 2009-07-23 | Gsi Ges Fuer Schwerionenforschung Mbh | 重イオンガントリー用ビーム走査システム |
| JP2018148036A (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 新日鐵住金株式会社 | 巻鉄心 |
| CN110607496A (zh) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 东北大学 | 一种具有Goss织构的Fe-Si合金的制备方法 |
| CN110607496B (zh) * | 2018-06-14 | 2021-03-26 | 东北大学 | 一种具有Goss织构的Fe-Si合金的制备方法 |
| WO2020059852A1 (ja) | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 日本製鉄株式会社 | 電気機器内の鉄心の励磁システム、電気機器内の鉄心の励磁方法、プログラムおよびインバータ電源の変調動作設定装置 |
| KR20210024115A (ko) | 2018-09-21 | 2021-03-04 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 전기 기기 내의 철심의 여자 시스템, 전기 기기 내의 철심의 여자 방법, 프로그램 및 인버터 전원의 변조 동작 설정 장치 |
| CN112514242A (zh) * | 2018-09-21 | 2021-03-16 | 日本制铁株式会社 | 电气设备内的铁芯的励磁系统、励磁方法、程序及变换器电源的调制动作设定装置 |
| US11671049B2 (en) | 2018-09-21 | 2023-06-06 | Nippon Steel Corporation | System for exciting iron core in electric device, method for exciting iron core in electric device, program, and modulation operation-setting device for inverter power supply |
| CN112514242B (zh) * | 2018-09-21 | 2024-02-20 | 日本制铁株式会社 | 电气设备内的铁芯的励磁系统、励磁方法、程序及变换器电源的调制动作设定装置 |
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