JPS58166B2 - セイシユウドウキヨウタンソウテツシン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単相変圧器やリアクトル等の静止誘導器用単相
鉄心の改良に係り、特に低騒音変圧器用に好適な単相鉄
心に関する。

例えば変圧器の騒音の中では、磁性材料を積層して形成
する鉄心の振動による騒音が大部分を占めるが、これは
鉄心を構成する磁性材料の磁気ひずみ現象すなわち磁化
力による磁性材料の膨張、収縮に起因する。

そしてかかる磁気ひずみ現象に起因する振動は、電源周
波数の２倍の周波数を基本波としてそれとその倍数の高
調波成分とからなり、この鉄心の振動は油および鉄心の
支持物を伝達して変圧器油槽を振動させ、空気中に騒音
を放射する。

従来、この種の騒音を防止する手段として、変圧器全体
を防音壁で方囲したり、変圧器油槽を２重構造としたり
、油槽内に吸音材や空気袋を入れる等の種々の方法がと
られていた。

しかし、一方騒音の主な発生源である鉄心には磁気ひず
みの小さな材料を使用したり、磁束密度を低減させたり
する以外に有効な方策が提案されていなかったため、低
騒音化のための装置が複雑となり価格の面でも高価とな
り、また十分な低騒音化が困難であるなどの欠点があっ
た。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、磁
気ひずみ現象が小さくて振動及び騒音の小さくできる変
圧器等の静止誘導器用単相鉄心を提供するにある。

本発明は、単相鉄心を形成する主脚と継鉄の磁気ひずみ
の振動モードへの寄与の仕方と割合がそれぞれ異なるこ
とに着目してなされたもので、静止誘導器用単相鉄心が
少なくとも１つの主脚と、この主脚の上下に接合して磁
気回路を作る少なくとも２つのヨークを備え、しかも主
脚及びヨークはそれぞれ磁性材料を積層して形成する際
、ヨークは主脚よりも磁気ひずみ特性の良い磁性材料を
用いて形成したことを特徴としており、またこれと同様
にすると共にヨークの磁束密度が主脚の磁束密度よりも
小さくなるように主脚に対する相対断面積を設定して形
成することにより、ヨーク部分の磁気ひずみを主脚部分
の磁気ひずみよりも小さくすることを特徴とし、これに
よって初期の目的を達成するようにしたものである。

以下図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による静止誘導器用の単相２脚鉄心の一
実施例を示す構成図で、図中の１ａは上部ヨーク、１ｂ
は下部ヨーク、２ａは右側主脚、２ｂは左側主脚である
。

また第２図は第１図の単相２脚鉄心の振動特性を例示す
る説明図で、３は主脚の磁気ひずみによる主脚中央の振
動変位を示す特性曲線、４はヨークの磁気ひずみによる
主脚中央の振動変位を示す曲線である。

つぎに第２図により第１図の単相２脚鉄心の振動変位の
状態を説明すれば、第１図に示すようなそれぞれ複数枚
の鋼板を積層した短辺側となる上部、下部ヨーク１ａ、
１ｂと長辺側となる右、左側主脚２ａ。

２ｂより形成された単相２脚鉄心において、第２図のよ
うに主脚２ａ、２ｂのみ磁気ひずみがある場合の振動周
波数に対する主脚中央の振動変位３と、ヨーク１ａ、１
１ｂのみ磁気ひずみがある場合の周波数に対する主脚中
央の振動変位４とは、主脚とヨークで囲まれるいわゆる
鉄心の窓の窓内方向へ向うものと窓外方向に向うものの
互いに方向反対でかつ大きさも異なる。

そして、実際にあられれる振動変位は３と４の両者の和
である。

したがってもし、振動変位３と４の大きさが等しく方向
反対であれば、実際にあられれる振動変位はほぼ零にな
る。

第３図はこのような点に着目しておこなった計算結果を
例示する第１図の単相２脚鉄心の振動特性図で、ヨーク
１ａ、１ｂの長さが主脚２ａ 、２ｂの長さの２分の１
の場合の計算結果を示し、５はヨーク、主脚とも磁気ひ
ずみε＝１×１０−６と同一の場合の主脚中央の変位（
実線）、６は本発明によるヨークの磁気ひずみεが０．
３２×１０−６主脚の磁気ひずみεが１×１０−６の場
合の主脚中央の変位（点線）である。

すなわち、本発明によりヨークの磁気ひずみを主脚の磁
気ひずみに対して約３分の１にすると図に示すように大
幅に振動変位が減少する。

このようにして、結局ヨークの磁気ひずみを主脚の磁気
ひずみに対して小さくすることにより鉄心の振動騒音を
減少させることができる。

そして、この傾向はヨークの長さが主脚の長さより短か
い場合にはサイドヨークの有無にかかわらず一般的にい
える。

第４図は本発明による他の実施例を示す静止誘導器用の
単相３脚鉄心の構成図で、７ａは上部ヨーク、７ｂは下
部ヨーク、８ａは上部ヨーク、８ｂは下部ヨーク、９ａ
、ｓｂはサイドヨーク、１０は主脚である。

すなわち、この単相３脚鉄心は主脚１０とヨーク７ａ、
７ｂ、８ａ、８ｂ。

９ａ、９ｂとからなり、主脚１０の磁束は両側のサイド
ヨーク９ａ、９ｂに半分ずつ通るため断面積も主脚１０
に対してヨーク７ａ、７ｂ、８ａ。

８ｂ、９ａ、９ｂは約２分の１となっている。

この場合も第１図の２脚鉄心の場合と同様にして鉄心各
部の磁気ひずみを変えることにより鉄心の振動を小さく
することができる。

第５図は第３図と同様の計算結果を例示する第４図の単
相３脚鉄心の振動特性図で、１１は鉄心各部の磁気ひず
みεが１×１０−６の場合の主脚中央の変位を示す特性
曲線、１２は本発明による主脚の磁気ひずみεが１×１
０−６、ヨークの磁気ひずみεが０．３９×１０−６の
場合の主脚中央の変位を示す曲線である。

すなわち主脚に対してヨークの磁気ひずみを約４０％に
減少させることにより、鉄心の振動及び騒音を大幅に減
少させ、共振のピークも僅かとなる。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示す静止誘導器用
の単相４脚鉄心の構成図で、１３ａ。

１３ｂは主脚、１４ａ、１４ｂは主脚間上部、下部ヨー
ク、１５ａ、１５ｂは上部ヨーク、１５ｃ。

１５ｄは下部ヨーク、１６ａ、１６ｂは側脚をなすサイ
ドヨークである。

すなわち、この単相４脚鉄心は主脚部１３ａ、１３ｂと
ヨーク１４ａ。

１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１６ａ。

１６ｂとからなり、ヨークの断面積は主脚部の約２分の
１となっている。

第７図はこの単相４脚鉄心の振動特性図で、１７は鉄心
各部の磁気ひずみεが１×１０−６の場合の主脚中央の
変位を示す特性曲線、１８は同じく鉄心各部の磁気ひず
みεが１×１０−６の場合のサイドヨーク中央の変位を
示す曲線、１９は主脚部１３ａ、１３ｂの磁気ひず感ε
が１×１０−６、主脚間上部、下部ヨーク１４ａ、１４
ｂの磁気ひずみεが０．１６８×１０−６、上部下部ヨ
ーク１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄおよびサイドヨー
ク１６ａ、１６ｂの磁気ひずみεが０．３０５×１０−
６の場合の主脚中央の変位、２０は同じ場合のサイドヨ
ーク中央の変位を示す曲線である。

すなわち、この場合も主脚部に対してヨークの磁気ひず
みをより小さくすることにより鉄心の振動を小さくする
ことができる。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示す静止誘導器用
の単相５脚鉄心の構成図で、２１ａ。

２１ｂ、２１ｃは主脚、２２ａ 、２２ｂは主脚間上部
ヨーク、２２ｃ、２２ｄは主脚間下部ヨーク、２３ａ、
２３ｂは上部ヨーク、２４ａ、２４ｂは下部ヨーク、２
５ａ 、２５ｂはサイドヨークである。

第９図はこの単相５脚鉄心の振動特性図で、２６は鉄心
各部の磁気ひずみεが１×１０−６の場合のサイドヨー
ク中央の変位を示す特性曲線、２７は主脚部２１ａ、２
１ｂ、２１ｃの磁気ひずみεが１×１０−６、主脚間上
部、下部ヨーク２２ａ 、２２ｂ 、２２ｃ 、２２ｄ
の磁気ひずみεが０．０４４３×１０−６上部、下部ヨ
ーク２３ａ。

２３ｂ、２４ａ、２４ｂおよびサイドヨークの磁気ひず
みεが０．２３×１０−６の場合のサイドヨーク中央の
変位を示す曲線である。

この場合にも、主脚部に対してヨーク部の磁気ひずみを
より小さくすることにより、鉄心の振動を大幅に低減さ
せることができる。

さて、以上第１図〜第９図において、本発明による単相
２脚〜単相５脚鉄心の鉄心各部の相対的な磁気ひずみが
最適値を有する場合についても説明したが、これらの最
適値に合致させなくてもそれらに近い値を用いればよく
、一般には各実施例を通じてヨーク部分の磁気ひずみを
主脚部分よりも小さく、好ましくは２分の１以下に小さ
くすることにより、同様に鉄心の振動・騒音を減少させ
る効果がえられる。

つぎに、第１０図は鉄心に使用する各種の珪素鋼板の磁
束密度に対する平均的な磁気ひずみを例示する特性図で
、２８は無方向性珪素鋼板の磁気ひずみ曲線、２９は方
向性珪素鋼板Ｚ１３〜Ｚ１５（新日本製鉄株式会社商品
名）の平均的な磁気ひずみ曲線、３０は方向性珪素鋼板
Ｚ１０〜Ｚ１１（新日本製鉄株式会社商品名）の平均的
な磁気ひずみ曲線、３１はハイビー（ＨＩ−Ｂ）鋼板（
新日本製鉄株式会社商品名）の磁気ひずみ曲線、である
。

すなわち、無方向性珪素鋼板２８はもつとも磁気ひずみ
が大きく、方向性珪素鋼板Ｚ１３〜Ｚ１５．Ｚ１０〜Ｚ
１１の順に磁気ひずみが小さくなり、ハイビー鋼板はも
つとも磁気ひずみが小さい特性を示す。

したがって、本発明による上記第１図〜第９図の実施例
において、鉄心各部の磁性材料として例えば次の組合わ
せの材料を使用することができる。

（ａ） 主脚・・・・・・無方向性珪素鋼板ヨーク・
・・・・・方向性珪素鋼板Ｚ１０〜Ｚ１１Ｚ１３〜Ｚ１
５、ハイビー鋼板など （ｂ） 主脚・・・・・・方向性珪素鋼板Ｚ１３〜Ｚ
１５ヨーク・・・・・・方向性珪素鋼板Ｚ１０〜Ｚ１１
、ハイビー鋼板など （ｃ） 主脚・・・・・・方向性珪素鋼板Ｚ１０〜Ｚ
１１ヨーク・・・・・・ハイビー鋼板 このようにして、上記各実施例において、ヨークの磁性
材料に主脚の磁性材料よりも磁気ひずみの小さい良好な
材料を使用することにより、ヨークの磁気ひずみを主脚
の磁気ひずみよりも小さくして鉄心の振動及び騒音を減
少させることができる。

また、上記各実施例においては、鉄心各部の断面積は各
部の磁束密度がほぼ同一になるような通常の断面積を用
い、鉄心各部の磁性材料を変えているが、本発明によれ
ばなお第１０図より明らかなように鉄心各部の磁性材料
を適当に変えると共に、鉄心各部の断面積を変えること
により磁束密度を変えても磁気ひずみが変り、例えば断
面積を１０％以上増加させることにより磁束密度を１０
％以上減少させれば各種珪素鋼板ともそれに応じて磁気
ひずみを相当減少させることかできることに着目して、
ヨーク部の断面積を通常の断面積よりも小さく、好まし
くは１０％以上小さくすることにより、主脚部に対して
ヨーク部の磁束密度を小さく、好ましくは１０％以上小
さくして、ヨーク部の磁気ひずみを主脚部よりも一層小
さくすれば、それにより鉄心の振動及び騒音を更に減少
させることができる。

本発明のように鉄心のヨークは主脚よりも磁気ひずみ特
性の良好な磁性材料を用いて形成することにより、ヨー
ク部分の磁気ひずみを主脚部分の磁気ひずみより小さく
すれば、鉄心の振動及び騒音を効果的に低減できしかも
経済的に製作できる。

また、鉄心のヨークは主脚よりも磁気ひずみ特性の良好
な磁性材料を用いると共に、ヨークの磁束密度が主脚の
磁束密度よりも小さくなるように主脚に対するヨークの
相対断面積を設定し、ヨーり部分の磁気ひずみを主脚部
分の磁気ひずみより小さくすれば、一層鉄心の振動及び
騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明による静止誘導器
用単相２脚鉄心の一実施例を示す構成図、振動特性説明
図および振動特性図、第４図および第５図は本発明によ
る単相３脚鉄心の他の実施例を示す構成図および振動特
性図、第６図および第７図は本発明による単相４脚鉄心
のさらに他の実施例を示す構成図および振動特性図、第
８図および第９図は本発明による単相５脚鉄心のさらに
他の実施例を示す構成図および振動特性図、第１０図は
各種珪素鋼板の磁気ひずみ特性図である。 １ａ、１ｂ、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、１４ａ。 １４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、２２ａ。 ２２ｂ 、２２ｃ 、２２ａ 、２３ａ 、２３ｂ、２
４ａ。 ２４ｂ・・・・・・ヨーク、２ａ、２ｂ、１０，１３ａ
。 １３ｂ、２１ａ、２２ｂ、２１ｃ・・・・・主脚、９ａ
。 ９ｂ、１６ａ、１６ｂ、２５ａ、２５ｂ・・・サイドヨ
ーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１つの主脚と、前記主脚の上下に接合し
   て磁気回路を作る少なくとも２つのヨークとを備え、前
   記主脚及びヨークはそれぞれ磁性材料を積層して形成す
   るものにおいて、前記ヨークは主脚よりも磁気ひずみ特
   性の良い磁性材料を用いて形成することにより、ヨーク
   部分の磁気ひずみを主脚部分の磁気ひずみより小さくし
   たことを特徴とする静止誘導器用単相鉄心。 ２ 少なくとも１つの主脚と、前記主脚の上下に接合し
   て磁気回路を作る少なくとも２つのヨークとを備え、前
   記主脚及びヨークはそれぞれ磁性材料を積層して形成す
   るものにおいて、前記ヨークは主脚よりも磁気ひずみ特
   性の良い磁性材料を用いて形成すると共に、前記ヨーク
   の磁束密度が主脚の磁束密度よりも小さくなるように主
   脚に対するヨークの相対断面積を設定することにより、
   ヨーク部分の磁気ひずみを主脚部分の磁気ひずみより小
   さくしたことを特徴とする静止誘導器用単相鉄心。