(57)【要約】【課題】鉄心の磁歪を制御可能な鉄心構造体を提供する。【解決手段】脚部とヨーク部とを有する鉄心と、前記脚部の側面に配置された垂直磁場発生部とを備え、  前記脚部が、電磁鋼板の積層構造を有し、  前記垂直磁場発生部が、前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向の磁場を発生可能に配置されている、鉄心構造体。【選択図】図１
2018029103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚部とヨーク部とを有する鉄心と、前記脚部の側面に配置された垂直磁場発生部とを備え、
前記脚部が、電磁鋼板の積層構造を有し、
前記垂直磁場発生部が、前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向の磁場を発生可能に配置されている、鉄心構造体。
【請求項２】
前記垂直磁場発生部が、環状の垂直磁場コアと、当該垂直磁場コアの外周と内周とを交互に通過するように巻回する垂直磁場コイルとを備える、請求項１に記載の鉄心構造体。
【請求項３】
前記垂直磁場発生部が、面積基準で前記脚部の１／２以上の範囲を被覆する、請求項１又は２に記載の鉄心構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鉄心構造体と、当該鉄心構造体の脚部に巻回する巻線とを備える、トランス。
【請求項５】
前記脚部で発生する磁歪を検出する磁歪検出部と、
前記垂直磁場発生部から発生する垂直磁場を調節する垂直磁場調節部とを、更に備える、請求項４に記載のトランス。
【請求項６】
前記磁歪検出部が、前記脚部の長さを測定する手段を含む、請求項５に記載のトランス。
【請求項７】
前記磁歪検出部が、前記脚部における磁束密度を測定する手段を含む、請求項５に記載のトランス。
【請求項８】
脚部とヨーク部とを有する鉄心と、脚部に巻回する巻線とを備え、前記脚部が電磁鋼板の積層構造を有するトランスの、前記鉄心の磁歪を抑制する方法であって、
前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向に、予め所定の磁場を発生させておき、
電磁鋼板の積層構造を有する脚部に発生する磁歪を検出し、
検出された前記磁歪の変化に応じて、前記電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場の強さを変化させる、磁歪抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄心構造体、トランス、及び磁歪制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランス（変圧器）においては、従来より、騒音の発生を抑制することがひとつの技術的課題となっている。
騒音の原因の一つとして、電磁鋼板の磁歪が挙げられる。磁歪とは、電磁鋼板にかかる磁化に応じて電磁鋼板の形状が変化する現象である。
トランスの騒音を抑制する方法については、種々の検討がなされている。
【０００３】
例えば特許文献１には、鋼板を積層してなる変圧器積鉄心において、変圧器の両端部分よりも少なくとも中央積厚寸法の大なる継鉄部を備え、締結手段を用いて前記継鉄部を押圧して締結する、変圧器積鉄心が開示されている。特許文献１によれば、３脚以上の積鉄心の場合において、継鉄部と中央脚との接合部の積厚を厚くして断面積を多くすることで、当該部分の磁束密度が低下して、騒音が小さくなるとされている。
【０００４】
特許文献２には、一方向性電磁鋼板を用いる三相変圧器積鉄心において、ヨークの両側面にプレートを当てがってヨーク本体を締め付ける、ヨーク締め付け方法が開示されている。
【０００５】
また特許文献３には、鋼板の長手方向に対して７０〜８５°の角度範囲を満足する線状の刻み目を、鋼板表面に反復して形成し、この線状刻み目の形成パターンを、積鉄心として使用する長さの間で反転させた、積鉄心用の方向性電磁鋼板が開示されている。特許文献３によれば、上記方向性電磁鋼板を用いた積鉄心は、接合部における騒音が低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４１８６４４号
【特許文献２】特開平１０−２６１５３６号
【特許文献３】特開平１１−１１１５１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように騒音を抑制する従来の手法は、発生した磁歪による鉄心の振動を、締め付けによって抑える方法や、刻み目により緩和するものであり、磁歪自体を抑制するものではなかった。
一方、本発明者らは、騒音の発生源である磁歪伸縮を抑えるため、磁歪の原因となる還流磁区の発生消滅を制御することに着目した。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電磁鋼板を積層してなる鉄心の磁歪を制御可能な鉄心構造体、当該鉄心構造体を備えた低騒音化が可能なトランス、磁歪を抑制する制御手段及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る鉄心構造体は、脚部とヨーク部とを有する鉄心と、前記脚部の側面に配置された垂直磁場発生部とを備え、
前記脚部が、電磁鋼板の積層構造を有し、
前記垂直磁場発生部が、前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向の磁場を発生可能に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の鉄心構造体においては、前記垂直磁場発生部が、環状の垂直磁場コアと、当該垂直磁場コアの外周と内周とを交互に通過するように巻回する垂直磁場コイルとを備えることが、鉄心の磁歪をより制御しやすい点から好ましい。
【００１１】
本発明の鉄心構造体においては、前記垂直磁場発生部が、面積基準で前記脚部の１／２以上の範囲を被覆することが、鉄心の磁歪をより制御しやすい点から好ましい。
【００１２】
本発明に係るトランスは、前記本発明に係る鉄心構造体と、当該鉄心構造体に巻回された巻線とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のトランスにおいては、前記脚部で発生する磁歪を検出する磁歪検出部と、
前記垂直磁場発生部から発生する垂直磁場を調節する垂直磁場調節部とを、更に備えることが、鉄心の磁歪をより制御しやすい点から好ましい。
【００１４】
本発明のトランスにおいては、前記磁歪検出部が、前記脚部の長さを測定する手段を含むものとすることができる。
本発明のトランスにおいては、前記磁歪検出部が、前記脚部における磁束密度を測定する手段を含むものとすることができる。
【００１５】
本発明に係る磁歪制御方法は、脚部とヨーク部とを有する鉄心と、脚部に巻回する巻線とを備えるトランスの、前記鉄心の磁歪を抑制する方法であって、
前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向に、予め所定の磁場を発生させておき、
電磁鋼板の積層構造を有する脚部に発生する磁歪を検出し、
検出された前記磁歪の変化に応じて、前記電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場の強さを変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電磁鋼板を積層してなる鉄心の磁歪を制御可能な鉄心構造体、当該鉄心構造体を備えた低騒音化が可能なトランス、磁歪を抑制する制御手段及び制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る鉄心構造体の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１の実施形態におけるＡ−Ａ’断面の一例を示す模式図である。
【図３】図１の実施形態における、脚部を構成する電磁鋼板の積層構造を説明するための模式図である。
【図４】本発明に係る鉄心構造体の一実施形態を示す模式図である。
【図５】図４の実施形態におけるＢ−Ｂ’断面の一例を示す模式図である。
【図６】図４の実施形態における、脚部を構成する電磁鋼板の積層構造を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係る磁歪制御手段の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る磁歪抑制方法の一例を示すフロー図である。
【図９】鉄心構造体の鉄心に巻線が巻回した状態を概念的に説明する模式図である。
【図１０】磁歪と磁束密度との関係の一例を示す模式図である。
【図１１】図１０の例において、本発明の磁歪制御方法により制御された磁歪と磁束密度の関係の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る鉄心構造体、トランス、磁歪制御手段、及び磁歪制御方法について、順に詳細に説明する。
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「垂直」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１９】
１．磁歪を制御するメカニズム
まず、本発明により、磁歪を制御するメカニズムについて説明する。図９は、本発明のトランスにおける脚部の一例を概念的に示した図である。
図９の模式図に示されるように、鉄心を構成する脚部２の側面に保持された垂直磁場発生部６と、その外周を巻回する巻線８とを備えている。図９には、積層された個々の電磁鋼板は示されていないが、例えば図３に示すような積層構造を有しており、図９中ではＹ軸方向に積層されている。
本発明において前記脚部２は、電磁鋼板７の積層構造を有している。一般に鋼板は当該電磁鋼板内に磁束が通り始めると還流磁区が発生する。還流磁区が発生すると、鋼板は一般的に圧延方向に縮む磁歪を生じる。鋼板内を通る磁場が変化すると、当該変化に応じて磁歪伸縮が生じ、これがトランスの騒音の原因となっている。
本発明の鉄心構造体１０は、垂直磁場発生部６を用いて、予め脚部２を構成する電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場を発生させておき、電磁鋼板に還流磁区を発生させておく。脚部２の圧延方向（図１の例ではＺ軸方向）に磁束が通り始めると、鋼板内の還流磁区の量が増加し始めるが、このときに、垂直磁場を弱めることにより、還流磁区の量を一定に保つことができる。その結果、電磁鋼板を積層してなる脚部に発生する磁歪の変化、すなわち磁歪伸縮が抑制されるので、トランス作動中の振動及び騒音が小さくなる。
なお、本発明において、磁歪の変化を制御するために垂直磁場コイル６に流れる電流は、トランスの巻線８に流れる電流に対してわずかであるため、垂直磁場コイル６がトランスの性能に与える影響は極めて小さいものである。
【００２０】
２．鉄心構造体
本発明に係る鉄心構造体は、前記脚部の側面に配置された垂直磁場発生部とを備え、
前記脚部が、電磁鋼板の積層構造を有し、
前記垂直磁場発生部が、前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向の磁場を発生可能に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
上記本発明に係る鉄心構造体について図を参照して説明する。図１は、本発明に係る鉄心構造体１０の一実施形態を示す模式図である（以下、第１の実施形態ということがある）。また、図２は、第１の実施形態におけるＡ−Ａ’断面の一例を示す模式図であり、図３は、第１の実施形態における、脚部２を構成する電磁鋼板の積層構造を説明するための模式図である。
図１の例に示される鉄心構造体１０は、脚部２とヨーク部３とを有する鉄心１と、前記脚部２の周縁に保持された垂直磁場発生部６とを備えている。脚部２は、通常トランスの巻線が巻回される部材であり、ヨーク部３は、複数ある脚部２を並列して固定する部材である。また、垂直磁場発生部６は、一例として、垂直磁場コア４と、垂直磁場コイル５とを有している。
【００２２】
一実施形態として、垂直磁場発生部６は、環状の垂直磁場コア４と、当該励磁コアの外周と内周とを交互に通過するように巻回された少なくとも一つの前記垂直磁場コイル５とを備えている。当該垂直磁場発生部６は、環状の垂直磁場コア４を、電磁鋼板の積層構造を有する脚部に嵌めた状態で、当該脚部の側面に保持されている構成とすることができる。
このように、垂直磁場コイル５を、環状の垂直磁場コア４を介して脚部の側面に保持することにより、脚部に積層される電磁鋼板の長手方向に対し、当該垂直磁場コイル５のコイル軸の方向を平行乃至略平行に合わせた状態で、垂直磁場コイル５を脚部の側面に配置することができる。
【００２３】
第１の実施形態においては、脚部２とヨーク部３は、それぞれ枚葉状の電磁鋼板７を積層して形成された電磁鋼板の積層構造を有している。電磁鋼板の積層方向は特に限定されないが、図３の例に示されるように、図１におけるＹ軸方向に積層されていることが一般的であり、本発明においても好ましい。第１の実施形態においては３脚の鉄心を例示しているが、２脚のもの、５脚のもののいずれであってもよく、一般的にトランス用の積鉄心として用いられる公知の構成とすることができる。脚部２とヨーク部３との接合方式は特に限定されず、バットラップ接合、ステップラップ接合など、公知の方法とすることができる。また、電磁鋼板の積層体は、公知のバンドやプレート等を用いて固定されていることが好ましい。
電磁鋼板は、従来公知の電磁鋼板の中から適宜選択して用いればよく、例えばケイ素を０．１質量％以上４．５質量％以下含有する電磁鋼板などが挙げられる。本発明において電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板であっても、方向性電磁鋼板であってもよいが、一般的なトランスにおいて好ましく用いられる方向性電磁鋼板を用いることが好ましい。本発明は磁歪の変化を抑制可能であるため、磁歪が比較的大きい方向性電磁鋼板を用いても低騒音化が可能である。また、電磁鋼板の厚みは特に限定されないが、例えば、通常０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の電磁鋼板が好適に用いられ、中でも、０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下の電磁鋼板が好ましい。
【００２４】
本発明の鉄心構造体１０において鉄心１の大きさは特に限定されず、用途に応じて所望の大きさとすることができる。例えば、鉄心の長さ（図１におけるＺ軸方向の全長）は、１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下とすることができ、５００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下とすることが好ましい。鉄心の幅（図１におけるＸ軸方向の全長）は、１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下とすることができ、５００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下とすることが好ましい。また鉄心の厚み（図１におけるＹ軸方向の長さ）は、１０ｍｍ以上８００ｍｍ以下とすることができ、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、脚部の長さは、５０ｍｍ以上１８００ｍｍ以下とすることができ、３００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下とすることが好ましい。脚部の幅は、５０ｍｍ以上１８００ｍｍ以下とすることができ、３００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、鉄心のその他の構成としては、一般的にトランス用積鉄心として用いられる公知の構成とすることができる。
【００２５】
垂直磁場発生部６は、前記電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向に磁場を発生することが可能であればよい。例えば、第１の実施形態においては、Ｘ軸方向に磁場が発生する物であればよい。垂直磁場発生部は、少なくとも垂直磁場コイル５を一つ有すればよいものであるが、脚部の側面に保持しやすく、磁場が安定する点から、垂直磁場コア４を有するものが好ましい。垂直磁場コア４は、垂直方向に磁場を発生させるための垂直磁場コア５を脚部の周囲又は近傍に固定する支持体としても機能する。垂直磁場コア４は、脚部２の周囲を取り囲み周回する断面が環状の部材とすることができる。本発明においては、垂直磁場発生部６の磁場の制御の容易性や、脚部側面に保持しやすい点から、垂直磁場発生部６が、環状の垂直磁場コア４と、当該励磁コアの外周と内周とを交互に通過するように巻回する垂直磁場コイル５とを備えることが好ましい。また、垂直磁場発生部は、垂直磁場コイルを２個以上有することが好ましく、垂直磁場コイルを４個有することがより好ましい。
なお、電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場とは、電磁鋼板の板面に対して厳密に垂直方向に生じる磁場のみでなく、電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向以外の成分を含むものであってもよい。
【００２６】
本発明において、垂直磁場発生部は、各脚部に少なくとも１個以上有していれば、磁歪の制御が可能となる。中でも、垂直磁場発生部が各脚部に２個以上有していることが好ましく、３個以上有していることが好ましい。例えば、図１の例に示されるように、各脚部に垂直磁場コイルを３個有している場合、例えば、上段と下段の垂直磁場発生部は図１の＋Ｘ方向に磁場を発生させ、中段の垂直磁場発生部には−Ｘ方向に磁場を発生させるなど、適宜調製することにより磁歪の変化をより抑制することができるからである。なお、垂直磁場発生部は各脚部に５個以下有していれば十分に磁歪の制御が可能である。
【００２７】
また、本発明において、垂直磁場発生部の大きさについては特に限定されないが、磁歪を制御しやすい点から、面積基準で前記脚部の１／２以上の範囲を被覆することが好ましく、前記脚部の２／３以上の範囲を被覆することがより好ましい。垂直磁場発生部が複数ある場合には、複数ある垂直磁場発生部の合計の面積が上記範囲を満たしていることが好ましい。
なお本明細書において、脚部の面積は、トランス用の巻線を巻回し得る範囲２ａにおける面積とする。また、コイルの面積は、垂直磁場発生部が有する垂直磁場コアの面積とする。
【００２８】
次に第２の実施形態について図を参照して説明する。図４は、本発明に係る鉄心構造体の一実施形態を示す模式図である（以下、第２の実施形態ということがある）。また、図５は、第２の実施形態におけるＢ−Ｂ’断面の一例を示す模式図であり、図６は、第２の実施形態における、脚部２を構成する電磁鋼板の積層構造を説明するための模式図である。
第２の実施形態は鉄心が巻鉄心よりなる点が、第１の実施形態と相違する。以下、巻鉄心を用いることで前記第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００２９】
巻鉄心は、長尺状の電磁鋼板を巻回して積層させた電磁鋼板が用いられる。そのため、図６の例に示されるように、図４におけるＸ軸方向に積層されていることが一般的であり、本発明においても好ましい。
前記第１の実施形態と、本実施形態では、電磁鋼板の積層方向が異なっている。そのため、本実施形態においては、垂直磁場が、図４におけるＹ軸方向となるように、垂直磁場コイルが配置される。
第２の実施形態のその他の構成は、前記第１の実施形態と同様のものとすることができる。
【００３０】
３．トランス
本発明に係るトランスは、前記本発明に係る鉄心構造体と、当該鉄心構造体に巻回された巻線とを備える。
本発明に係るトランスは、前記本発明に係る鉄心構造体を備えているため、低騒音化が可能である。
本発明において巻線は、回路に接続されて用いられるものであり、通常、電源を含む回路に接続された一次コイルと、取出し回路に接続された２次コイルとを有するものである。巻線の材質としては特に限定されないが、銅、アルミニウム等が挙げられる。巻線の構成は、一般的にトランスに用いられる公知の構成とすることができる。また、トランスのその他の構成としては、一般的にトランスに用いられる公知の構成とすることができる。
【００３１】
本発明に係るトランスは、前記脚部で発生する磁歪を検出する磁歪検出部と、
前記垂直磁場発生部から発生する垂直磁場を調節する垂直磁場調節部とを、更に備える構成とすることができる。
垂直磁場調節部は前記磁歪検出部により検出された磁歪の大きさ又は変化量に応じて、前記垂直磁場コイルを通る電流を調節するものであることが好ましい。
【００３２】
図７は、磁歪検出部及び垂直磁場調節部を有する本発明のトランスの一例を示すブロック図である。図７の例では、脚部とヨーク部を備える鉄心本体と共に、磁歪変化検出部として磁歪測定部と磁歪変化算出部、垂直磁場調節部として電流制御部、及び、電源が含まれている。図７の例に示されるトランスの構成は、まず、磁歪測定部により、脚部の磁歪を連続的に、又は、一定間隔ごとに測定する。得られた測定値は、磁歪変化算出部に送られ、前回の磁歪の測定値からの変化を算出することにより、磁歪の変化を検出することができる。次いで検出された磁歪の変化の情報が、電流制御部に送られ、その情報（磁歪の絶対値又は変化量）に基づいて電流制御部で垂直磁場コイルに流すべき電流値が決定され、決定された電流が垂直磁場コイルに流れるように電源に指示される。垂直磁場調節部の電源は与えられた指示に従って、電圧等を調節する。この一連の情報処理プロセスにより、垂直磁場コイルから発生する垂直磁場の大きさを、磁歪の変化を抑制する方向に変化させて、磁歪の変化（すなわち磁歪の変動幅）を抑制することができる。
【００３３】
前記磁歪変化測定部は、鉄心に対して少なくとも１つ有すればよいものであるが、磁歪を制御しやすい点から、脚部ごとに設けられていることが好ましい。磁歪変化測定部は特に限定されないが、好適な測定手段としては、（１）脚部の長さを測定する手段、又は（２）脚部における磁束密度を測定する手段のいずれかが挙げられる。
【００３４】
（１）脚部の長さを測定する手段は、磁歪の変化を直接検出する手段である。脚部の長さを測定する手段としては、脚部全体の長さを測定する手段であってもよいが、例えば、脚部の一端に拡大鏡などを設置し、カメラや、目視により磁歪の変化を見積もる方法などであってもよい。カメラ等により観察する場合は、当該カメラの像を解析する手段により自動解析してもよい。または、歪ゲージを多数用いて全体の磁歪の変化量を測定しこの測定値から計算する方法でもよい。
【００３５】
（２）脚部における磁束密度を測定する手段は、脚部の磁束密度を測定する公知の手段を用いることができる。磁束密度の測定値から磁歪の変化を見積もることができる。
当該手段を用いる場合には、予め、磁歪と磁束密度との関係を測定しておくことが好ましい。一例として、磁歪と磁束密度との関係を、図を参照して説明する。図１０の例は、脚部における磁歪と磁束密度との関係の一例を示す模式図である。図１０中の縦軸は横軸との交点を０（ゼロ）とする磁歪の変化量（μｍ）を表し、横軸は縦軸との交点を０（ゼロ）とする脚部内の電磁鋼板に係る磁束密度（Ｔ）である。図１０の例では、脚部にかかる磁束密度の増加により、磁歪はマイナスの値をとり極小値をとった後、０付近まで戻っている。図１０における極小値において鋼板は最も縮んでおり、図１０の例では、鋼板１ｍあたり、およそ１μｍ程度縮んでいることが分かった。このような測定結果を準備しておくことにより、磁歪の変化を好適に見積もることができる。また、更に、トランスの巻線に流れる電流と、脚部における磁束密度との関係を予め測定しておき、トランスの巻線に流れる電流から、脚部の磁束密度を介して、脚部の磁歪との関係を見積もることもできる。
【００３６】
電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場を変化させる手段において、垂直磁場を発生する手段は、特に限定されないが、トランスを大型化することなく容易に制御可能な点から、前記本発明に係る鉄心構造体が有する垂直磁場コイルを用いることが好ましい。
即ち、本発明の磁歪抑制手段は、前記本発明に係るトランスにおける、前記鉄心の磁歪を制御する手段であって、
前記脚部における磁歪の変化を検出する手段と、
前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向の磁場を変化させる手段とを備え
前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向の磁場を変化させる手段が前記垂直磁場発生部を含む、ものであることが好ましい。
【００３７】
検出された磁歪の変化を抑制するように、前記垂直磁場発生部から発生する磁場を変化させる方法について、図１１を参照して説明する。
図１１は、前記図１０の例において、本発明の磁歪制御方法により制御された磁歪と磁束密度の関係の一例を示す模式図である。
図１１の例では、鋼板内の圧延方向の磁束密度が０（ゼロ）の状態で、図１０における脚部の磁歪の極小値程度の磁歪が発生するように、予め垂直磁場を加えている。磁束密度が０から極小値までの範囲では、磁束密度の増加に伴い、垂直磁場を弱めることにより、磁歪の変化を抑制することができる。一方、磁束密度が極小値よりも大きい範囲では、磁束密度の増加に伴い、垂直磁場を強めることにより磁歪の変化を抑制することができる。前記垂直磁場発生部を用いる場合には、当該垂直磁場発生部が有する垂直磁場コイルに流れる電流を手動で、又は自動制御により変化させることで、垂直磁場を調整し、磁歪の変化を抑制することができる。
なお、垂直磁場発生部から生じる垂直磁場の周波数は、特に限定されないが、鉄心を流れる主磁束の周波数の２倍の周波数を基本波としてその高調波を合成することが好ましい。
【００３８】
４．磁歪制御方法
次に本発明に係る磁歪制御方法について説明する。
本発明に係る磁歪制御方法は、脚部とヨーク部とを有する鉄心と、脚部に巻回する巻線とを備え、前記脚部が電磁鋼板の積層構造を有するトランスの、前記鉄心の磁歪を抑制する方法であって、
前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向に、予め所定の磁場を発生させておき、
電磁鋼板の積層構造を有する脚部に発生する磁歪を検出し、
検出された前記磁歪の変化に応じて、前記電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場の強さを変化させることを特徴とする。
【００３９】
前記本発明のトランスは、上記本発明に係る磁歪制御方法を実行するのに、適した構成を有している。
すなわち、脚部とヨーク部とを有する鉄心と、前記脚部の側面に配置された垂直磁場発生部とを備え、前記脚部が、電磁鋼板の積層構造を有し、前記垂直磁場発生部が、前記電磁鋼板の積層方向と、脚部を通る主磁束の方向とに対して垂直方向の磁場を発生可能に配置されている、鉄心構造体を有するトランスを用いる場合には、
当該垂直磁場発生部から前記電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場を持続的に発生させた状態とし、前記脚部に発生する磁歪を検出し、当該検出された前記磁歪の変化に応じて、前記電磁鋼板の積層方向に対して垂直方向の磁場の強さを変化させることにより騒音の発生源である磁歪伸縮を抑えることが可能となるため、トランスの騒音を低減することが可能となる。
以下、本発明に係る磁歪制御方法について図を参照して説明するが、トランスの構成及び磁歪制御手段の各構成は前述のとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【００４０】
図８は、本発明に係る磁歪抑制方法の一例を示すフロー図である。図８の実施形態においては、まず、予め所定の磁場を発生させておく。所定の磁場としては、脚部が有する電磁鋼板の積層方向と主磁束の流れる方向に対して垂直の磁場であり、図１１の例に示されるように鋼板内の圧延方向の磁束密度が０（ゼロ）の状態で、脚部の磁歪の極小値程度の磁歪が発生するように、垂直磁場を発生させておくことが好ましい。
次いで、通常、トランスを稼働させてから、磁歪の変化を検出するステップを開始する。磁歪の変化の検出は、前述の磁歪変化検出部を用いて行うことができる。磁歪の変化が検出された場合には、次いで、前述の電流制御部により、検出値（磁歪の絶対値又は変化量）に基づいて磁歪の変化を抑制するために垂直磁場コイルに流すべき電流値が決定され、決定された電流が垂直磁場コイルに流れるように電源に指示される。垂直磁場調節部の電源は与えられた指示に従って、電圧等を調節する。この一連の情報処理プロセスにより、垂直磁場コイルから発生する垂直磁場の大きさを、磁歪の変化を抑制する方向に変化させて、磁歪の変化（すなわち磁歪の変動幅）を抑制することができる。
磁歪の変化を検出するステップと、必要に応じて行われる垂直方向の磁場を変化させるステップとは、通常、トランスを停止するまで、連続的に、又は、一定の間隔ごとに繰り返し行うことが好ましい。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。
【実施例】
【００４２】
［実施例１］
方向性電磁鋼板を用いて、３相３脚、鉄心の長さ：１０００ｍｍ、幅：１２００ｍｍ、厚み：２００ｍｍ、ヨークおよび脚の幅：１５０ｍｍで、図１の例に示される積鉄心を含む鉄心を作製した。
当該鉄心の脚部に対し面積基準で１／３を占める垂直磁場発生部を配置した鉄心構造体（実施例１−１）と、当該鉄心の脚部に対し面積基準で１／３を占める垂直磁場発生部を配置した鉄心構造体（実施例１−２）を準備した。また、比較のため、垂直磁場発生部を配置しない鉄心を準備した（比較例１−１）。
各鉄心構造体及び鉄心にそれぞれ巻線を巻回し、設計磁束密度が１．７Ｔのトランスを作製した。
【００４３】
［実施例２］
板厚が０．２７ｍｍの方向性電磁鋼板を用いて巻鉄心を作り、図４の例に示される巻鉄心を含む鉄心を作製した。
当該鉄心の脚部に対し面積基準で１／３を占める垂直磁場発生部を配置した鉄心構造体（実施例２−１）と、当該鉄心の脚部に対し面積基準で１／３を占める垂直磁場発生部を配置した鉄心構造体（実施例２−２）を準備した。また、比較のため、垂直磁場発生部を配置しない鉄心を準備した（比較例２−１）。
各鉄心構造体及び鉄心にそれぞれ巻線を巻回し、設計磁束密度が１．５Ｔ、２０ｋＶＡのトランスを作製した。
【００４４】
＜騒音評価＞
実施例１−１及び実施例１−２のトランスについては、鉄心構造体が有する垂直磁場発生部の垂直磁場コイルに、予め、鉄心を通る主磁束の駆動周波数５０Ｈｚに対し、その２倍の１００Ｈｚとその高調波分で合成した波形で励磁し、垂直磁場を発生させた。
次いで、実施例１−１、実施例１−２、及び比較例１−１の各トランスに励磁磁束密度の１．７Ｔで励磁し、磁歪に応じて垂直磁場を変化させながら、騒音を測定した。
また、実施例２−１及び実施例２−２のトランスについては、鉄心構造体が有する垂直磁場発生部の垂直磁場コイルに、予め、鉄心を通る主磁束の駆動周波数６０Ｈｚに対し、垂直磁場はその２倍の１２０Ｈｚとその高調波分で合成した波形で励磁し、垂直磁場を発生させた。
次いで、実施例２−１、実施例２−２、及び比較例２−１の各トランスに励磁磁束密度の１．５Ｔで励磁し、磁歪に応じて垂直磁場を変化させながら、騒音をデシベル（ｄＢ）単位で測定した。
それぞれの結果について平均値を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2018029103.tif 000003
【００４６】
［結果のまとめ］
表１の結果に示されるように、本発明に係る鉄心構造体を用いた実施例では、騒音を低減することが可能となった。
【符号の説明】
【００４７】
１      鉄心
２      脚部
２ａ    脚部の範囲
３      ヨーク部
３ａ    ヨーク部の範囲
４      垂直磁場コア
５      垂直磁場コイル
６      垂直磁場発生部
７      電磁鋼板
８      巻線
１０    鉄心構造体
【図１】
2018029103.tif 000004
【図２】
2018029103.tif 000005
【図３】
2018029103.tif 000006
【図４】
2018029103.tif 000007
【図５】
2018029103.tif 000008
【図６】
2018029103.tif 000009
【図７】
2018029103.tif 000010
【図８】
2018029103.tif 000011
【図９】
2018029103.tif 000012
【図１０】
2018029103.tif 000013
【図１１】
2018029103.tif 000014