JPS6233728B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6233728B2 JPS6233728B2 JP56081304A JP8130481A JPS6233728B2 JP S6233728 B2 JPS6233728 B2 JP S6233728B2 JP 56081304 A JP56081304 A JP 56081304A JP 8130481 A JP8130481 A JP 8130481A JP S6233728 B2 JPS6233728 B2 JP S6233728B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- silicon steel
- phase transformer
- highly oriented
- magnetic flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鉄損失を低減することを目的として
微小歪が付与された電気鉄板を積層して構成され
た中央脚鉄を有する三相変圧器鉄心に関するもの
である。
微小歪が付与された電気鉄板を積層して構成され
た中央脚鉄を有する三相変圧器鉄心に関するもの
である。
従来、この種の鉄心としては、例えば、添付図
面第１図に示すようなものがあつた。すなわち図
において符号１及び２は外側脚鉄、３は中央脚
鉄、４及び５は上継鉄、６及び７は下継鉄で、所
定の形状に切断された電気鉄板を積層して形成さ
れている。ここで、実線は最上層の鉄心素片を示
し、点線はその次の層の最上層と異なつた部分を
示すものである。これらの電気鉄板としては、一
般的に一方向性ケイ素鋼板が使用されるが、一方
向性ケイ素鋼板の進歩はめざましく、近年では、
さらに一方向への配向性を高めた高配向性ケイ素
鋼板が使用されるようになつた。高配向性ケイ素
鋼板は、従来の一方向性ケイ素鋼板より圧延方向
の配向性が向上しているため、圧延方向に磁化し
た場合の磁気特性は向上する。しかし、それに反
して圧延方向よりずれた方向の磁気特性は悪くな
る。従つて、三相変圧器鉄心にこの高配向性ケイ
素鋼板を用いた場合には、一方向性ケイ素鋼板を
用いた場合より変圧器鉄心全体の鉄損失は低下す
るものの、鉄損失のビルデイングフアクターが極
度に悪くなるという欠点があつた。これは、一つ
には高配向性ケイ素鋼板の場合には、従来の一方
向性ケイ素鋼板に比較して中央脚鉄３の磁束波形
の歪が大きくなるためである。第２図にこのよう
な中央脚鉄３の磁束波形の例を示す。図におい
て、曲線ａは高配向性ケイ素鋼板を使用した場合
の磁束波形を、また、曲線ｂは従来の一方向性ケ
イ素鋼板を使用した場合の磁束波形を示すもので
ある。いま、両者を比較すると、高配向性ケイ素
鋼板を使用した場合の磁束波形ａは台形に近い形
状を示してあり、磁束波形の歪の大きいことがわ
かる。この磁束波形の歪は、三相励磁において中
央脚鉄３が励磁されていない状態での中央脚鉄３
への磁束の流入に起因しており、従来の一方向性
ケイ素鋼板に比較して高配向性ケイ素鋼板の方が
この傾向が大きいことを示している。第３図は、
外側脚鉄１及び２が励磁されており、且つ、中央
脚鉄３が励磁されていない状態の等ベクトルポテ
ンシヤル線８を有限要素法を用いて解析した図で
あつて、これによると中央脚鉄３への磁束の流入
が認められる。磁束波形の歪は、鉄損失成分の内
のうず電流損失成分を増大させるものである。ま
た、高配向性ケイ素鋼板の場合には、従来の一方
向性ケイ素鋼板に比較して、磁区幅が大きいた
め、全鉄損失に対して、うず電流損失の占める割
合が大きい。このことも高配向性ケイ素鋼板の鉄
損失のビルデイングフアクターを悪くする原因と
なつている。次に第４図は、高配向性ケイ素鋼板
を用いた三相変圧器鉄心と従来の一方向性ケイ素
鋼板を用いた三相変圧器鉄心との各脚鉄及び継鉄
における鉄損失のビルデイングフアクターを有限
要素法を用いて解析した結果であつて、このビル
デイングフアクターを示す数値の上段は高配向性
ケイ素鋼板の場合を、また、下段は従来の一方向
性ケイ素鋼板の場合を、それぞれの場所において
示すものである。なお、この図は三相変圧器鉄心
の上半分のみを示している。このように、高配向
性ケイ素鋼板を用いた三相変圧器鉄心は、中央脚
鉄３の鉄損失のビルデイングフアクターが極度に
悪くなるため、高配向性ケイ素鋼板の低鉄損失特
性が生かせず、経済的にも不利になるという欠点
があつた。
面第１図に示すようなものがあつた。すなわち図
において符号１及び２は外側脚鉄、３は中央脚
鉄、４及び５は上継鉄、６及び７は下継鉄で、所
定の形状に切断された電気鉄板を積層して形成さ
れている。ここで、実線は最上層の鉄心素片を示
し、点線はその次の層の最上層と異なつた部分を
示すものである。これらの電気鉄板としては、一
般的に一方向性ケイ素鋼板が使用されるが、一方
向性ケイ素鋼板の進歩はめざましく、近年では、
さらに一方向への配向性を高めた高配向性ケイ素
鋼板が使用されるようになつた。高配向性ケイ素
鋼板は、従来の一方向性ケイ素鋼板より圧延方向
の配向性が向上しているため、圧延方向に磁化し
た場合の磁気特性は向上する。しかし、それに反
して圧延方向よりずれた方向の磁気特性は悪くな
る。従つて、三相変圧器鉄心にこの高配向性ケイ
素鋼板を用いた場合には、一方向性ケイ素鋼板を
用いた場合より変圧器鉄心全体の鉄損失は低下す
るものの、鉄損失のビルデイングフアクターが極
度に悪くなるという欠点があつた。これは、一つ
には高配向性ケイ素鋼板の場合には、従来の一方
向性ケイ素鋼板に比較して中央脚鉄３の磁束波形
の歪が大きくなるためである。第２図にこのよう
な中央脚鉄３の磁束波形の例を示す。図におい
て、曲線ａは高配向性ケイ素鋼板を使用した場合
の磁束波形を、また、曲線ｂは従来の一方向性ケ
イ素鋼板を使用した場合の磁束波形を示すもので
ある。いま、両者を比較すると、高配向性ケイ素
鋼板を使用した場合の磁束波形ａは台形に近い形
状を示してあり、磁束波形の歪の大きいことがわ
かる。この磁束波形の歪は、三相励磁において中
央脚鉄３が励磁されていない状態での中央脚鉄３
への磁束の流入に起因しており、従来の一方向性
ケイ素鋼板に比較して高配向性ケイ素鋼板の方が
この傾向が大きいことを示している。第３図は、
外側脚鉄１及び２が励磁されており、且つ、中央
脚鉄３が励磁されていない状態の等ベクトルポテ
ンシヤル線８を有限要素法を用いて解析した図で
あつて、これによると中央脚鉄３への磁束の流入
が認められる。磁束波形の歪は、鉄損失成分の内
のうず電流損失成分を増大させるものである。ま
た、高配向性ケイ素鋼板の場合には、従来の一方
向性ケイ素鋼板に比較して、磁区幅が大きいた
め、全鉄損失に対して、うず電流損失の占める割
合が大きい。このことも高配向性ケイ素鋼板の鉄
損失のビルデイングフアクターを悪くする原因と
なつている。次に第４図は、高配向性ケイ素鋼板
を用いた三相変圧器鉄心と従来の一方向性ケイ素
鋼板を用いた三相変圧器鉄心との各脚鉄及び継鉄
における鉄損失のビルデイングフアクターを有限
要素法を用いて解析した結果であつて、このビル
デイングフアクターを示す数値の上段は高配向性
ケイ素鋼板の場合を、また、下段は従来の一方向
性ケイ素鋼板の場合を、それぞれの場所において
示すものである。なお、この図は三相変圧器鉄心
の上半分のみを示している。このように、高配向
性ケイ素鋼板を用いた三相変圧器鉄心は、中央脚
鉄３の鉄損失のビルデイングフアクターが極度に
悪くなるため、高配向性ケイ素鋼板の低鉄損失特
性が生かせず、経済的にも不利になるという欠点
があつた。
本発明は、上記のような三相変圧器における従
来の欠点を除去した鉄損失を低減して中央脚鉄の
鉄損失のビルデイングフアクターを改善し、これ
によつて、省エネルギー、省コストな三相電磁誘
導機器鉄心である三相変圧器鉄心を提供すること
を、その目的とするものである。
来の欠点を除去した鉄損失を低減して中央脚鉄の
鉄損失のビルデイングフアクターを改善し、これ
によつて、省エネルギー、省コストな三相電磁誘
導機器鉄心である三相変圧器鉄心を提供すること
を、その目的とするものである。
本発明はこの目的を達成するために、三相変圧
器鉄心の中央脚鉄以外の部位には高透磁率、低鉄
損失の高配向性ケイ素鋼板を適用し、中央脚鉄に
は圧延方向に対して直角方向に線状の微小歪を付
与して低透磁率、低鉄損失とした高配向性ケイ素
鋼板を積層して構成したことを特徴とするもので
ある。
器鉄心の中央脚鉄以外の部位には高透磁率、低鉄
損失の高配向性ケイ素鋼板を適用し、中央脚鉄に
は圧延方向に対して直角方向に線状の微小歪を付
与して低透磁率、低鉄損失とした高配向性ケイ素
鋼板を積層して構成したことを特徴とするもので
ある。
この微小歪を付与することによる作用につい
て、次に説明しておく。
て、次に説明しておく。
線状の微小歪を付与した高配向性ケイ素鋼板
は、鉄損失成分の内、ヒステリシス損は増加させ
ず、磁区を細分化させて、うず電流損を低下させ
ることにより、鉄損失を低減させている。この場
合、微小歪を付与していることから透磁率は低下
している。すなわち、鋼板に歪を付与するという
ことは、鋼板に機械的な内部応力を残すことであ
り、透磁率の低下となる。この透磁率の低下は、
一般的に、この内部応力に起因する反磁場による
静磁エネルギーを緩和するために形成される還流
磁区及び反転磁区の形成によるものと説明されて
いる。
は、鉄損失成分の内、ヒステリシス損は増加させ
ず、磁区を細分化させて、うず電流損を低下させ
ることにより、鉄損失を低減させている。この場
合、微小歪を付与していることから透磁率は低下
している。すなわち、鋼板に歪を付与するという
ことは、鋼板に機械的な内部応力を残すことであ
り、透磁率の低下となる。この透磁率の低下は、
一般的に、この内部応力に起因する反磁場による
静磁エネルギーを緩和するために形成される還流
磁区及び反転磁区の形成によるものと説明されて
いる。
従つて、透磁率は、以上の理由により低下する
が、内部応力に起因していることから、当然のこ
とながら、微小歪の間隔（物理的な距離）に依存
している。この微小歪の間隔が10mmを越えるよう
なものであれば、透磁率の低下はわずかである
が、例えば、５mm位であれば約30％も低下する。
このように、透磁率の低下の度合いは付与する微
小歪の間隔によつて異なる。従つて、線状の微小
歪を付与した高配向性ケイ素鋼板は、透磁率の低
下した低鉄損失材料すなわちうず電流損の小さい
材料といえる。
が、内部応力に起因していることから、当然のこ
とながら、微小歪の間隔（物理的な距離）に依存
している。この微小歪の間隔が10mmを越えるよう
なものであれば、透磁率の低下はわずかである
が、例えば、５mm位であれば約30％も低下する。
このように、透磁率の低下の度合いは付与する微
小歪の間隔によつて異なる。従つて、線状の微小
歪を付与した高配向性ケイ素鋼板は、透磁率の低
下した低鉄損失材料すなわちうず電流損の小さい
材料といえる。
このことは、三相電磁誘導機器鉄心の中央脚鉄
に使用するには都合が良い。すなわち、中央脚鉄
では、中央脚鉄が励磁されていない場合の磁束の
進入のため磁束が歪むが、磁束が歪むと、その高
調波成分のため素材のうず電流損が増加する。こ
れを防止するには、磁束の進入を防ぐために、中
央脚鉄の透磁率を低く、すなわち、磁気抵抗を大
きくし、かつ、磁束波形が歪んでも、鉄損失が増
加しない、すなわち、うず電流損成分の低い材料
を使用することが好ましい。
に使用するには都合が良い。すなわち、中央脚鉄
では、中央脚鉄が励磁されていない場合の磁束の
進入のため磁束が歪むが、磁束が歪むと、その高
調波成分のため素材のうず電流損が増加する。こ
れを防止するには、磁束の進入を防ぐために、中
央脚鉄の透磁率を低く、すなわち、磁気抵抗を大
きくし、かつ、磁束波形が歪んでも、鉄損失が増
加しない、すなわち、うず電流損成分の低い材料
を使用することが好ましい。
また、より低鉄損失効果を出すために、元の素
材自身の鉄損失も低いことが好ましい。
材自身の鉄損失も低いことが好ましい。
上記の作用等を勘案して、本発明は構成されて
いる。
いる。
以下、本発明をその一実施例を示す添付図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
第５図は、中央脚鉄１１を、磁化方向と直角に
線状の微小歪１２が付与された電気鉄板を積層し
て構成した三相変圧器鉄心の一例である。このこ
とは、一方向性ケイ素鋼板に、圧延方向と直角方
向に適当な線状の微小歪を付与すると、その180
゜磁区が細分化されるために、鉄損失、特に、そ
の成分であるうず電流損失が低減すると言われて
おり、この効果は、特に、磁区幅の大きい高配向
性ケイ素鋼板に著しいことを利用するものであつ
て、この線状の微小歪が付与された電気鉄板を、
歪波磁束の発生する中央脚鉄１１として積層し構
成することによつて、基本波磁束によるうず電流
損失を低減させるだけでなく、歪波磁束の高調波
成分によるうず電流損失も低減させるものであ
る。また、圧延方向（磁化方向）と直角方向に付
与された線状の微小歪のために、上記のことから
例えばその微小歪の間隔を５〜10mmとすると、透
磁率が25％小さくなるため、中央脚鉄１１が励磁
されていない状態の中央脚鉄１１への磁束の流入
が減少し、中央脚鉄１１の磁束波形の歪が緩和さ
れる。この結果、一方向性ケイ素鋼板、特に高配
向性ケイ素鋼板を用いた三相変圧器鉄心の中央脚
鉄の鉄損失のビルデイングフアクターが改善され
る。第６図には、中央脚鉄１１に線状の微小歪が
付与された高配向性ケイ素鋼板を積層して形成し
た場合の鉄損失のビルデイングフアクターの計算
結果を示すものであつて、その中央脚鉄１１の鉄
損失のビルデイングフアクターは、第４図に示す
従来の高配向性ケイ素鋼板によつて構成されたも
のに対して、ほぼ7.5％改善されている。
線状の微小歪１２が付与された電気鉄板を積層し
て構成した三相変圧器鉄心の一例である。このこ
とは、一方向性ケイ素鋼板に、圧延方向と直角方
向に適当な線状の微小歪を付与すると、その180
゜磁区が細分化されるために、鉄損失、特に、そ
の成分であるうず電流損失が低減すると言われて
おり、この効果は、特に、磁区幅の大きい高配向
性ケイ素鋼板に著しいことを利用するものであつ
て、この線状の微小歪が付与された電気鉄板を、
歪波磁束の発生する中央脚鉄１１として積層し構
成することによつて、基本波磁束によるうず電流
損失を低減させるだけでなく、歪波磁束の高調波
成分によるうず電流損失も低減させるものであ
る。また、圧延方向（磁化方向）と直角方向に付
与された線状の微小歪のために、上記のことから
例えばその微小歪の間隔を５〜10mmとすると、透
磁率が25％小さくなるため、中央脚鉄１１が励磁
されていない状態の中央脚鉄１１への磁束の流入
が減少し、中央脚鉄１１の磁束波形の歪が緩和さ
れる。この結果、一方向性ケイ素鋼板、特に高配
向性ケイ素鋼板を用いた三相変圧器鉄心の中央脚
鉄の鉄損失のビルデイングフアクターが改善され
る。第６図には、中央脚鉄１１に線状の微小歪が
付与された高配向性ケイ素鋼板を積層して形成し
た場合の鉄損失のビルデイングフアクターの計算
結果を示すものであつて、その中央脚鉄１１の鉄
損失のビルデイングフアクターは、第４図に示す
従来の高配向性ケイ素鋼板によつて構成されたも
のに対して、ほぼ7.5％改善されている。
なお、上記実施例においては、いわゆるスクラ
ツプレス鉄心の中央脚鉄１１を線状の微小歪１２
の付与された鉄気鉄板を積層したものによつて構
成されたものの例を示したが、必ずしもこれに限
るものでなく、第７図に示すような鉄心の中央脚
鉄３′に、第８図に示す実施例のように、このよ
うな線状の微小歪２２を中央脚鉄２１に付与した
電気鉄板を積層して構成しても良く、この場合に
おいても、その効果は、上記実施例と同等の効果
を奏することができるものである。
ツプレス鉄心の中央脚鉄１１を線状の微小歪１２
の付与された鉄気鉄板を積層したものによつて構
成されたものの例を示したが、必ずしもこれに限
るものでなく、第７図に示すような鉄心の中央脚
鉄３′に、第８図に示す実施例のように、このよ
うな線状の微小歪２２を中央脚鉄２１に付与した
電気鉄板を積層して構成しても良く、この場合に
おいても、その効果は、上記実施例と同等の効果
を奏することができるものである。
以上のように、本発明によれば、三相変圧器鉄
心の中央脚鉄を、微小歪の付与された電気鉄板、
特に、高配向性ケイ素鋼板を積層したものによつ
て構成したために、三相変圧器鉄心の鉄損失のビ
ルデイングフアクターが改善され、従つて、特性
の良い変圧器が経済的に製作できる効果を、本発
明は有している。
心の中央脚鉄を、微小歪の付与された電気鉄板、
特に、高配向性ケイ素鋼板を積層したものによつ
て構成したために、三相変圧器鉄心の鉄損失のビ
ルデイングフアクターが改善され、従つて、特性
の良い変圧器が経済的に製作できる効果を、本発
明は有している。
第１図は従来の三相変圧器鉄心を示す平面図、
第２図は第１図の三相変圧器鉄心の中央脚鉄の磁
束波形を示す曲線図、第３図は第１図の三相変圧
器鉄心の磁束分布を示す等ベクトルポテンシヤル
図、第４図は第１図の三相変圧器鉄心の鉄損失の
ビルデイングフアクターを示した説明図、第５図
は本発明の三相変圧器鉄心の一実施例を示す平面
図、第６図は第５図の三相変圧器鉄心の改善され
た鉄損失のビルデイングフアクターを示す説明
図、第７図は従来の他の三相変圧器鉄心を示す平
面図、第８図は本発明を従来の第７図の三相変圧
器鉄心に実施した平面図である。 図において、１，２は外側脚鉄、３，３′，１
１，２１は中央脚鉄、４，５は上継鉄、６．７は
下継鉄、８は等ベクトルポテンシヤル線、１２，
２２は線状の微小歪である。
第２図は第１図の三相変圧器鉄心の中央脚鉄の磁
束波形を示す曲線図、第３図は第１図の三相変圧
器鉄心の磁束分布を示す等ベクトルポテンシヤル
図、第４図は第１図の三相変圧器鉄心の鉄損失の
ビルデイングフアクターを示した説明図、第５図
は本発明の三相変圧器鉄心の一実施例を示す平面
図、第６図は第５図の三相変圧器鉄心の改善され
た鉄損失のビルデイングフアクターを示す説明
図、第７図は従来の他の三相変圧器鉄心を示す平
面図、第８図は本発明を従来の第７図の三相変圧
器鉄心に実施した平面図である。 図において、１，２は外側脚鉄、３，３′，１
１，２１は中央脚鉄、４，５は上継鉄、６．７は
下継鉄、８は等ベクトルポテンシヤル線、１２，
２２は線状の微小歪である。
Claims (1)
- １ 三相変圧器鉄心の中央脚鉄を、圧延方向に対
して直角方向に線状の微小歪を付与した高配向性
ケイ素鋼板を積層して構成したことを特徴とする
三相変圧器鉄心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56081304A JPS57194507A (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Iron core of three-phase transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56081304A JPS57194507A (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Iron core of three-phase transformer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57194507A JPS57194507A (en) | 1982-11-30 |
| JPS6233728B2 true JPS6233728B2 (ja) | 1987-07-22 |
Family
ID=13742645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56081304A Granted JPS57194507A (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Iron core of three-phase transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57194507A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107275055A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-10-20 | 中科电力装备集团有限公司 | 一种变压器铁芯结构 |
| JP7427351B2 (ja) * | 2017-12-05 | 2024-02-05 | 日本製鉄株式会社 | 積鉄心 |
| CN109841400A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-04 | 广州增变电气有限公司 | 一种非晶合金变压器铁心的装配装置及方法 |
| CN112550512B (zh) * | 2020-12-09 | 2023-07-21 | 北京理工大学重庆创新中心 | 一种轮腿机器人及其驱动方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5293917A (en) * | 1976-02-02 | 1977-08-08 | Hitachi Ltd | Three phase induction electrical apparatus iron core |
-
1981
- 1981-05-26 JP JP56081304A patent/JPS57194507A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57194507A (en) | 1982-11-30 |
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