(57)【要約】  可聴騒音が低減される非結晶質合金ベースの磁気コア、および、低温の可聴騒音を発する非結晶質合金ベースの磁気コアを作る方法であって、この方法が、コア脚部に高強度テープの複数の層を備えるコアを配置するステップを含み、テープが高い引張強度、高い絶縁耐力、および、高い使用温度を有し、それにより可聴騒音レベルが低減される。最適な条件下で動作する場合、代わりに樹脂を被覆される等しいサイズのコアと比較して、可聴騒音のレベルが６〜１０ｄＢ低減される。【選択図】図１Ｄ
2014534638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非結晶質合金ベースの磁気コアの低音の可聴騒音を低減する方法であって、
長方形形状に配置される４つのコア脚部を有する前記磁気コアを提供するステップであって、前記磁気コアが、
第１のコア脚部と、
前記第１のコア脚部の反対側にありかつカットリボンオーバーラップセクションを有する第２のコア脚部と、
第３のコア脚部と、
前記第３のコア脚部の反対側にある第４のコア脚部と
をさらに備える、ステップと、
前記第３のコア脚部および前記第４のコア脚部の側部に複数の非重複高強度テープを配置するステップであって、前記高強度テープが、高い機械的強度と、高い絶縁耐力と、高い使用温度とを有する、ステップと、
重複高強度テープの第１の層を前記第３のコア脚部および前記第４のコア脚部に螺旋状にラッピングするステップと、
重複高強度テープの第２の層を前記第１のコア脚部の長手方向と平行となる方向で前記第１のコア脚部の頂面に配置するステップと、
重複高強度テープの第３の層を前記第１のコア脚部の長手方向に対して垂直となる方向で前記第１のコア脚部の前記頂面に配置するステップと、
重複高強度テープの第４の層を前記第１のコア脚部の長手方向に平行となる方向で前記第１のコア脚部の底面に配置するステップと、
重複高強度テープの第５の層を前記第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で前記第１のコア脚部の前記底面に配置するステップと
を含み、
前記磁気コアが前記コアから発せられる可聴騒音のレベルを低減させる
方法。
【請求項２】
電気分配変圧器の前記コアの動作中にコアを確実に冷却するために、テープをラッピングされない前記第１のコア脚部の部分、テープをラッピングされない前記第３のコア脚部の部分、または、テープをラッピングされない前記第４のコア脚部の部分を変圧器冷却媒体に対して露出するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
重複高強度テープの前記第１の層、重複高強度テープの前記第２の層、重複高強度テープの前記第３の層、重複高強度テープの前記第４の層、および、重複高強度テープの前記第５の層の各々が、前記コアに対して機械的強度を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コアが最高１５５℃で動作可能であり、高強度テープが、２５０Ｎ／ｃｍを超える引張強度および３０００ボルトを超える絶縁耐力を有し、前記高強度テープが良好な穿刺抵抗性、耐引き裂き性、および、耐熱老化性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記磁気コアが非結晶質の磁気テープまたは磁気リボンを巻かれ、前記磁気リボンが合金の溶融状態から迅速に鋳込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複数の層の高強度テープをラッピングされる前記磁気コアが、テープをラッピングされない同じサイズのコアによって発せられる音響パワーに近い音響パワーを発する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記磁気コアの可聴騒音の低下レベルが、被覆物として樹脂を有する同じサイズの磁気コアよりも６〜１０ｄＢ低い、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
再生のために前記コアが再溶融されるとき、前記高強度テープの層が取り外され得る、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
可聴騒音を低減される非結晶質合金ベースの磁気コアであって、
長方形コアであって、
第１のコア脚部と、
前記第１のコア脚部の反対側にありかつカットリボンオーバーラップセクションを有する第２のコア脚部と、
第３のコア脚部と、
前記第３のコア脚部の反対側にある第４のコア脚部と
の４つの脚部を有する長方形コアと、
前記第３のコア脚部および前記第４のコア脚部の側部に配置される複数の非重複高強度テープであって、前記高強度テープが、高い機械的強度と、高い絶縁耐力と、高い使用温度とを有する、複数の非重複高強度テープと、
前記第３のコア脚部および前記第４のコア脚部に螺旋状にラッピングされる重複高強度テープの第１の層と、
前記第１のコア脚部の長手方向に平行な方向で前記第１のコア脚部の頂面上に配置される重複高強度テープの第２の層と、
前記第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で前記第１のコア脚部の前記頂面上に配置される重複高強度テープの第３の層と、
前記第１のコア脚部の長手方向に平行な方向で前記第１のコア脚部の底面上に配置される重複高強度テープの第４の層と、
前記第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で前記第１のコア脚部の前記底面上に配置される重複高強度テープの第５の層と
を備え、
前記磁気コアが前記コアから発せられる可聴騒音のレベルを低下させる、
コア。
【請求項１０】
電気分配変圧器の前記コアの動作中にコアを確実に冷却するために、前記テープで覆われない前記コアの部分が変圧器冷却媒体に対して露出される、請求項９に記載のコア。
【請求項１１】
重複高強度テープの前記第１の層、重複高強度テープの前記第２の層、重複高強度テープの前記第３の層、重複高強度テープの前記第４の層、および、重複高強度テープの前記第５の層の各々が、前記コアに対して機械的強度を提供する、請求項９に記載のコア。
【請求項１２】
前記コアが最高１５５℃で動作可能であり、高強度テープが、２５０Ｎ／ｃｍを超える引張強度および３０００ボルトを超える絶縁耐力を有し、前記高強度テープが良好な穿刺抵抗性、耐引き裂き性、および、耐熱老化性を有する、請求項９に記載のコア。
【請求項１３】
前記磁気コアが非結晶質の磁気テープまたは磁気リボンを巻かれ、前記磁気リボンが合金の溶融状態から迅速に鋳込まれる、請求項９に記載のコア。
【請求項１４】
複数の層の高強度テープをラッピングされる前記磁気コアが、テープをラッピングされない同じサイズのコアによって発せられる音響パワーに近い音響パワーを発する、請求項９に記載のコア。
【請求項１５】
前記磁気コアの可聴騒音の低下レベルが、被覆物として樹脂を有する同じサイズの磁気コアよりも６〜１０ｄＢ低い、請求項９に記載のコア。
【請求項１６】
再生のために前記コアが再溶融されるとき、高強度テープの層が取り外され得る、請求項９に記載のコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明の実施形態は、変圧器コアなどの、非結晶質の磁気物質に基づく磁気コアから発せられる可聴騒音を低減する方法に関する。別の実施形態が、可聴騒音を低減される磁気コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]鉄ベースの非結晶質合金リボンはＡＣ励起下で磁心損が少ないことを含めて良好な軟磁気特性を有し、その用途には、変圧器、モータ、発電機、パルスパワー電源を含めたエネルギー管理デバイス、および、磁気センサなどの、エネルギー効率の良い磁気デバイスがある。これらのデバイスでは、高飽和磁気誘導かつ低磁心損の非結晶質の強磁性物質が好適である。これらの特徴はＦｅベースの非結晶質合金で得られているが、それらの磁性ひずみ値が従来の結晶質のＦｅ−Ｓｉ合金よりもいくらか高くなる傾向がある。磁性ひずみは磁気物質の固有特性の１つであり、物質がそれらの残留状態から磁化されるときに寸法が変化することを特徴とする。磁気物質が磁化の方向に沿って膨張する場合、その現象は正の磁性ひずみ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）と呼ばれる。磁気物質が磁化時に収縮する場合、その効果は負の磁性ひずみ（ｎｅｇａｔｉｖｅ−ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）と呼ばれる。いずれの場合も、物質がＡＣ励起下で機械的に振動する。したがって、物質がＡＣ励起下にある磁気コアで使用される場合、コアが音を発する。１つの例は電気分配変圧器からの良く知られる持続音である。住宅地域の人口密度が増加し続けていることから、変圧器の騒音が問題となりつつある。物質の磁性ひずみはその化学組成および原子構造または結晶構造によって決定されることから、磁気コアからの音レベルは、所与のコア物質に基づくコアのデザインおよび製造によって制御される。したがって、非結晶質の磁気物質に基づく磁気コアのデザインおよび製造はその音レベルを最小にするように最適化されなければならず、これは本発明の一実施形態による一態様である。
【０００３】
[0003]溶融合金を高速凝固させる必要があることから、上の段落［０００２］で言及した非結晶質のＦｅベースの合金がリボン形態に鋳込まれる。市販される非結晶質の磁気リボンは、約１５μｍから約５０μｍの範囲の厚さを有する。比較的薄いリボンが大型の磁気コアを形成するように巻かれる場合、その機械的完全性を維持するためにはコアの側部を機械的に補強しなければならない。これは、変圧器の電気伝導体の巻線をコアに挿入することを可能にするために物理的切込みを有する配電変圧器コアとしてコアを使用する場合に、当てはまる。例えば、米国特許第４，７３４，９７５号明細書（以下、’９７５号特許）が、コアを機械的に強化するためにエポキシ樹脂を使用することにより変圧器コアの側部を被覆する方法を説明している。この方法は、現在、非結晶質合金リボンに基づくいくつかの変圧器で使用されている。しかし、樹脂を硬化させるとき、コア物質と樹脂との間での熱膨張係数の差によりコアの側部に機械的応力が発生し、この機械的応力はコアの磁気損失を増大させて励磁力（ｅｘｃｉｔｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ）を増大させる。これらが増大すると変圧器の可聴騒音が増大する。したがって、この効果は低減されなければならず、これは本発明の一実施形態の別の態様である。本発明の別の態様は、環境に優しいコア補強物質を探究することである。現在、エポキシ樹脂などの使用されている重合体被覆物質は金属の磁気コアに強力に固着するが、再生時にコアを再溶融するときに有害ガスを発生させ、これは軽減される必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]本発明の態様によると、非結晶質合金ベースの磁気コアの低音の可聴騒音（ｌｏｗ  ａｕｄｉｂｌｅ  ｎｏｉｓｅ）を低減する方法が、長方形形状に配置される４つのコア脚部を有する磁気コアを提供するステップであって、磁気コアが、第１のコア脚部と、第１のコア脚部の反対側にありかつカットリボンオーバーラップセクション（ｃｕｔ  ｒｉｂｂｏｎ  ｏｖｅｒｌａｐ  ｓｅｃｔｉｏｎ）を有する第２のコア脚部と、第３のコア脚部と、第３のコア脚部の反対側にある第４のコア脚部とを有する、提供するステップと、第３のコア脚部および第４のコア脚部の側部に複数の非重複高強度テープ（ｎｏｎ−ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ｈｉｇｈ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｔａｐｅ）を配置するステップであって、高強度テープが、高い機械的強度と、高い絶縁耐力と、高い使用温度とを有する、配置するステップと、重複高強度テープ（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ｈｉｇｈ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｔａｐｅ）の第１の層を第３のコア脚部および第４のコア脚部に螺旋状にラッピング（ｗｒａｐｐｉｎｇ）するステップと、重複高強度テープの第２の層を第１のコア脚部の長手方向と平行となる方向で第１のコア脚部の頂面に配置するステップと、重複高強度テープの第３の層を第１のコア脚部の長手方向に対して垂直となる方向で第１のコア脚部の頂面に配置するステップと、重複高強度テープの第４の層を第１のコア脚部の長手方向に平行となる方向で第１のコア脚部の底面に配置するステップと、重複高強度テープの第５の層を第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で第１のコア脚部の底面に配置するステップとを含み、磁気コアがコアから発せられる可聴騒音のレベルを低減させる。
【０００５】
[0005]本発明の一態様によると、本方法が、電気分配変圧器のコアの動作中にコアを確実に冷却するために、テープをラッピングされない第１のコア脚部の部分、テープをラッピングされない第３のコア脚部の部分、または、テープをラッピングされない第４のコア脚部の部分を変圧器冷却媒体に対して露出することをさらに含む。
【０００６】
[0006]本発明の一態様によると、重複高強度テープの第１の層、重複高強度テープの第２の層、重複高強度テープの第３の層、重複高強度テープの第４の層、および、重複高強度テープの第５の層の各々が、コアに対して機械的強度を提供する。
【０００７】
[0007]本発明の一態様によると、コアが最高１５５℃で動作可能であり、高強度テープが、２５０Ｎ／ｃｍを超える引張強度および３０００ボルトを超える絶縁耐力を有し、高強度テープが良好な穿刺抵抗性、耐引き裂き性、および、耐熱老化性を有する。
【０００８】
[0008]本発明の一態様によると、磁気コアが非結晶質の磁気テープまたは磁気リボンを巻かれ、磁気リボンが合金の溶融状態から迅速に鋳込まれる。
[0009]本発明の一態様によると、複数の層の高強度テープをラッピングされる磁気コアが、テープをラッピングされない同じサイズのコアによって発せられる音響パワーに近い音響パワーを発する。
【０００９】
[0010]本発明の一態様によると、磁気コアの可聴騒音の低下レベルが、被覆物として樹脂を有する同じサイズの磁気コアよりも６〜１０ｄＢ低い。本発明の別の態様によると、再生のためにコアが再溶融されるとき、高強度テープの層が取り外され得る。
【００１０】
[0011]本発明の別の態様によると、可聴騒音を低減される非結晶質合金ベースの磁気コアが、第１のコア脚部と、第１のコア脚部の反対側にありかつカットリボンオーバーラップセクションを有する第２のコア脚部と、第３のコア脚部と、第３のコア脚部の反対側にある第４のコア脚部との４つの脚部を有する長方形コアと、第３のコア脚部および第４のコア脚部の側部に配置される複数の非重複高強度テープであって、高強度テープが、高い機械的強度と、高い絶縁耐力と、高い使用温度とを有する、複数の非重複高強度テープと、第３のコア脚部および第４のコア脚部に螺旋状にラッピングされる重複高強度テープの第１の層と、第１のコア脚部の長手方向に平行な方向で第１のコア脚部の頂面上に配置される重複高強度テープの第２の層と、第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で第１のコア脚部の頂面上に配置される重複高強度テープの第３の層と、第１のコア脚部の長手方向に平行な方向で第１のコア脚部の底面上に配置される重複高強度テープの第４の層と、第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で第１のコア脚部の底面上に配置される重複高強度テープの第５の層とを有し、磁気コアがコアから発せられる可聴騒音のレベルを低下させる。
【００１１】
[0012]以下の実施液体の詳細な説明および添付図面を参照することにより本発明がより完全に理解され、別の利点が明確となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】任意のラッピング動作を受ける前の磁気コアを示す斜視図である。
【図１Ｂ】高強度テープを用いたラッピング動作「ａ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図１Ｃ】ラッピング動作「ｂ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図１Ｄ】ラッピング動作「ｃ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図１Ｅ】ラッピング動作「ｄ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図１Ｆ】ラッピング動作「ｅ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図２Ａ】ラッピング動作「ｆ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図２Ｂ】ラッピング動作「ｇ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図２Ｃ】ラッピング動作「ｈ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図２Ｄ】ラッピング動作「ｉ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図２Ｅ】ラッピング動作「ｊ」を受けた後の磁気コアを示す斜視図である。
【図３】右側にあるコア脚部１０と、前方にあるコア脚部１２と、左側にあるコア脚部１４とを示しており、かつ、コア脚部１０全体、さらには、コア冷却導管として機能するテープをラッピングされていないコア脚部１２およびコア脚部１４の一部分を描いている、図１Ａから図１Ｆまで、および、図２Ａから図２Ｅまでのラッピング動作に従って絶縁高強度テープがラッピングされた磁気コアを示す図である。
【図４】絶縁高強度テープがラッピングされた状態の、６０Ｈｚの励起下の、Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＳＡ１合金に基づく磁気コアから発せられる音響パワーの磁気誘導依存（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）を示すグラフである。
【図５】絶縁高強度テープがラッピングされた状態の、６０Ｈｚの励起下の、Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＨＢ！Ｍ合金に基づく磁気コアから発せられる音響パワーの磁気誘導依存を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0013]以下で添付図面を参照しながら本発明の実施形態をさらに説明する。
[0014]米国特許第４，１４２，５７１号明細書で説明されるように、溶融した合金を穴付きノズルを通して回転冷却物体（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｃｈｉｌｌ  ｂｏｄｙ）の表面まで排出することにより、非結晶質合金リボンを調製することができる。リボンは約１５μｍから約５０μｍの範囲の厚さ、および、約２５ｍｍから約２１０ｍｍの範囲の幅を有する。鋳放しのリボンまたは所与の幅となるように細かく切断されたリボンのいずれかが巻かれて磁気コアとなる。電力分配変圧器などの特定の事例では、コアは隙間を有し、電気伝導コイルをコア内に挿入するためにコアの１セクションが広げられ得る。巻かれたコアが熱処理され、想定される磁気特性が得られる。
【００１４】
[0015]このように熱処理されたコアの１つの例が図１Ａに示され、ここでは、コア１００が、コア脚部１０、１２、１３および１４と、示されるようにコア脚部のうちの１つのコア脚部１０にあるカットリボンオーバーラップセクション１１とを有する。カットリボンオーバーラップセクション１１は変圧器コイルをコア内に挿入するのを可能にするために必要であり、これはカットリボンオーバーラップセクション１１を広げることよって行われ得る。図１Ｂのラッピング動作「ａ」で示されるように、高強度テープ２０がコアの側部に配置される。図１Ｃのラッピング動作「ｂ」で示されるように、テープの別の層３０がコア脚部１２の周りにラッピングされる。ラッピング動作「ｃ」が示すように、テープ３０はコア脚部１２上で螺旋状に巻かれ、図１Ｄに示されるようにコア脚部全体を覆う。テープ部片の数、その長さおよび幅は、コアのサイズによって決定される。図１Ｅに示されるラッピング動作「ｄ」として、動作「ｃ」が繰り返される。ラッピング動作「ｅ」で、別のテープの層４０が、図１Ｆに示されるようにカットリボンオーバーラップセクションを有さないコア脚部１４にラッピングされる。図２Ａに示されるように、ラッピング動作「ｆ」で、テープ部片４０が重複する形で脚部１４に平行に配置される。ラッピング動作「ｇ」で、テープ部片の別の層５０がコア脚部１２および１３に平行にテープ部片４０の上に配置され、ラッピング動作「ｈ」で終了する。ラッピング動作「ｆ」、「ｇ」および「ｈ」がラッピング動作「ｉ」および「ｊ」で繰り返され、コア脚部１４のコア側部ならびにコア脚部１２および１３の一部分の上のテープ部片の間でテープをラッピングされないコア１００の部分が得られる。テープをラッピングされないコアセクションは、例えば、電気分配変圧器のコアの動作中に変圧器冷却媒体に露出されることにより、コア冷却導管として機能する。ラッピング動作「ｊ」が完了すると、最終的なテープをラッピングされたコアが図３に示される外観を有する。
【００１５】
[0016]本発明の一実施形態による磁気コアの可聴騒音を低減する方法が、長方形形状に配置される４つのコア脚部を有する磁気コアを提供するステップであって、磁気コアが、第１のコア脚部１４と、第１のコア脚部の反対側にありかつカットリボンオーバーラップセクション１１を有する第２のコア脚部１０と、第３のコア脚部１２と、第３のコア脚部の反対側にある第４のコア脚部１３とをさらに有する、提供するステップと、第３のコア脚部および第４のコア脚部の側部に複数の非重複高強度テープ２０を配置するステップであって、高強度テープが、高い機械的強度と、高い絶縁耐力と、高い使用温度とを有する、配置するステップと、重複高強度テープの第１の層３０を第３のコア脚部および第４のコア脚部に螺旋状にラッピングするステップと、重複高強度テープの第２の層４０を第１のコア脚部の長手方向と平行となる方向で第１のコア脚部の頂面に配置するステップと、重複高強度テープの第３の層５０を第１のコア脚部の長手方向に対して垂直となる方向で第１のコア脚部の頂面に配置するステップと、高強度テープの第４の層４０を第１のコア脚部の長手方向に平行となる方向で第１のコア脚部の底面に配置するステップと、重複高強度テープの第５の層（５０）を第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で第１のコア脚部の底面に配置するステップとの動作を含み、磁気コアがコアから発せられる可聴騒音のレベルを低減させる。
【００１６】
[0017]本発明の実施形態で使用可能である高強度テープは高い引張強度を有し、良好な穿刺抵抗性、耐摩耗性、耐引き裂き性、および、耐熱老化性、ならびに、高い絶縁耐力などの有利な特性を有する。引張強度に関して、２５０Ｎ／ｃｍ以上、または好適には５１２Ｎ／ｃｍの引張強度を有するテープが適切である。絶縁耐力に関して、３０００ボルト以上、または好適には５０００ボルト以上の絶縁耐力を有するテープが有用である。
【００１７】
[0018]概して、磁気コアに巻くのに高強度テープを使用することにより、樹脂のみが被覆される磁気コアと比較して、約６ｄＢから約１０ｄＢの範囲で、コアから発せられる可聴騒音を低減することが可能となり得る。
【００１８】
[0019]本発明の一実施形態による可聴騒音を低減される磁気コアは、第１のコア脚部１４と、第１のコア脚部の反対側にありかつカットリボンオーバーラップセクション１１を有する第２のコア脚部１０と、第３のコア脚部１２と、第３のコア脚部の反対側にある第４のコア脚部１３との４つの脚部を有する長方形コアと、第３のコア脚部および第４のコア脚部の側部に配置される複数の非重複高強度テープ２０であって、高強度テープが、高い機械的強度と、高い絶縁耐力と、高い使用温度とを有する、複数の非重複高強度テープ２０と、第３のコア脚部および第４のコア脚部に螺旋状にラッピングされる重複高強度テープの第１の層３０と、第１のコア脚部の長手方向に平行な方向で第１のコア脚部の頂面上に配置される重複高強度テープの第２の層４０と、第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で第１のコア脚部の頂面上に配置される重複高強度テープの第３の層５０と、第１のコア脚部の長手方向に平行な方向で第１のコア脚部の底面上に配置される重複高強度テープの第４の層４０と、第１のコア脚部の長手方向に対して垂直な方向で第１のコア脚部の底面上に配置される重複高強度テープの第５の層５０とを有し、磁気コアがコアから発せられる可聴騒音のレベルを低下させる。
【００１９】
[0020]磁気コアから発せられる、磁気特性に関連する可聴騒音のための比較基準のベースラインを確立するために、図１Ａのアイテム１００と同じ寸法の磁気コアを構築した。このコアを熱処理してその最適な磁気性能を得て、米国特許’９７５号の教示に従ってそれらの側面にエポキシ樹脂を被覆した。
【００２０】
[0021]段落［００１３］から［００１９］で説明される磁気コアを、ＡＳＴＭ規格Ａ９１２で規定される方法によって試験した。
[0022]ＩＳＯ３７４４規格による商用の音響実験室で、音響パワーに関して、段落［００１４］から［００１９］のコアの可聴騒音を試験した。試験の詳細を以下の実施例に示す。
実施例１
[0023]市販される非結晶質合金Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＳＡ１に基づく磁気コアの可聴騒音を試験した。試験結果を表Ｉにまとめる。ここでは、６０Ｈｚ、誘起レベル１．０〜１．５０Ｔで励起される、異なる形で調製された磁気コアの可聴騒音が比較される。
【００２１】
【表１】
2014534638.tif 000003
【００２２】
[0024]表Ｉの音響パワーのデータを視覚的に比較するために図４に示す。図４では、曲線４１、４２および４３が、それぞれ「裸」、「テープＡ」および「接着」として示されるコアを示す。テープを巻かれたコアの騒音レベルが、エポキシを被覆されずテープも巻かれない裸のコアよりわずかにのみ高いことに留意されたい。対して、接着されたコアは、変圧器の動作時の誘起範囲（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｒａｎｇｅ）である１．３Ｔの励起を超えると、裸のコアまたはテープを巻かれたコアと比較して約１０ｄＢも高い大幅に大きい騒音を発した。「テープＢ」で得られた音響パワーは図４に示さない。その理由は、「テープＢ」コアで使用した、ＰＰＩ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｌｔｄによって供給されるポリエステルテープＢが十分な長時間耐熱度を有するのは１３０℃未満の温度のみだからである。また、テープＢは２５０Ｎ／ｃｍの引張強度および５０００ボルトの絶縁耐力を有する。テープＢを継続使用するための温度上限は電気絶縁物質およびコア冷却オイルの温度上限に近いことから、その音響パワー性能は許容されるにしてもテープＢを使用することは実際的ではない。磁気学的見地から好適である２０００ボルトの絶縁耐力を有する別の同様のポリエステルテープを試験したが、変圧器コイル巻線の一部を３０００ボルトを超える線間電圧で取り扱う必要があることから、その誘電特性は許容されない。対して、「テープＡ」コアで使用される、Ｉｎｔｅｒｔａｐｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｇｒｏｕｐによって供給されるポリエステルテープＡは使用温度が最高で１５５℃である。高温安定性を有することに加えて、このテープは、５１２Ｎ／ｃｍもの高い引張強度、および、４６００ボルトもの高い絶縁耐力を有する。許容されるテープの必要条件には、さらに、良好な穿刺抵抗性、耐摩耗性、耐引き裂き性、および、耐熱老化性が含まれる。
【００２３】
[0025]音響パワー試験の前に、表Ｉのコアの磁損および励磁力を測定した。磁気コアを励磁するのに必要となるパワーを示す励磁力の結果を表ＩＩに示す。
【００２４】
【表２】
2014534638.tif 000004
【００２５】
[0026]表ＩＩから分かるように、テープを巻かれたコアおよび裸のコアの励磁力はほぼ等しいが、１．３Ｔを超える励起では、接着された（エポキシが被覆された）コアの励磁力はテープを巻かれたコアおよび裸のコアより約１０〜３０％高い励磁力を示した。このように励磁力が高いことは、エポキシを被覆することおよびその後で硬化を行うことでコアの縁部近くで局所的な機械的応力が発生していることを示す。表Ｉおよび図４から分かるように、接着されないコアと比較して、接着されるコアでは、このような局所的な応力により可聴騒音が増大する。対して、コア縁部をエポキシで被覆することまたはコアに高強度テープをラッピングすることは、磁損には実質的に影響しなかった。例えば、１．０、１．２、１．３、１．４および１．５Ｔの励起誘導レベル（ｅｘｃｉｔｉｎｇ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ）では、６０Ｈｚで試験したすべてのコアの磁損はそれぞれ０．１４、０．１７、０．２０、０．２４、０．２８および０．３３Ｗ／ｋｇであった。
【００２６】
[0027]コア縁部にエポキシ樹脂を接着することによる上で言及した有害な影響に加えて、接着を行うには、約１５０℃の高温で約２時間実施されかつ約１．５時間の冷却時間を必要とする樹脂硬化プロセスが必要となる。本発明を採用することによりこの樹脂硬化プロセスを排除することができ、それによりコアの製造時間および製造コストが大幅に低減される。さらに、コア縁部にエポキシを接着するプロセスは自動化することが困難であるが、本発明のコアにテープをラッピングするプロセスは容易に自動化される。
実施例２
[0028]市販される非結晶質合金Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＳＡ１に基づく磁気コアの可聴騒音を別の動作周波数で試験した。試験結果を表ＩＩＩにまとめる。ここでは、５０Ｈｚ、誘起レベル１．０〜１．５０Ｔで励起される、異なる形で調整された磁気コアの可聴騒音が比較される。
【００２７】
【表３】
2014534638.tif 000005
【００２８】
[0029]エポキシを被覆されずテープも巻かれない裸のコアと比較して、テープを巻かれたコアの騒音レベルがわずかのみ高いことに留意されたい。対して、接着されたコアは、変圧器の動作時の誘起範囲である１．３Ｔの励起を超えると、テープを巻かれたコアと比較して９ｄＢも高い大幅に大きい騒音を発した。音響パワー試験の前に、表ＩＩＩのコアの磁損および励磁力を５０Ｈｚの励起で測定した。磁気コアを励磁するのに必要となるパワーを示す励磁力の結果を表ＩＶに示す。
【００２９】
【表４】
2014534638.tif 000006
【００３０】
[0030]表ＩＶから分かるように、テープを巻かれたコアおよび裸のコアの励磁力はほぼ等しいが、１．３Ｔを超える励起では、接着された（エポキシが被覆された）コアの励磁力はテープを巻かれたコアおよび裸のコアより約１０〜３０％高い励磁力を示した。対して、コア縁部をエポキシで被覆することまたはコアに高強度テープをラッピングすることは、磁損には大きく影響しなかった。例えば、１．０、１．２、１．３、１．４および１．５Ｔの励起誘導レベルでは、５０Ｈｚで試験したすべてのコアの磁損はそれぞれ０．１１、０．１７、０．１６、０．１９、０．２２および０．２６Ｗ／ｋｇであった。
【００３１】
[0031]コア縁部にエポキシを接着することによる有害な影響に加えて、段落［００２７］で説明したように、コアの製造コストおよび製造時間が大幅に低減される。
実施例３
[0032]市販される非結晶質合金Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＨＢ１Ｍに基づく磁気コアの可聴騒音を試験した。試験結果を表Ｖにまとめる。ここでは、６０Ｈｚ、誘起レベル１．０〜１．５５Ｔで励起される、異なる形で調整された磁気コアの可聴騒音が比較される。
【００３２】
【表５】
2014534638.tif 000007
【００３３】
[0033]表Ｖの音響パワーのデータを視覚的に比較するために図５に示す。図５では、曲線５１、５２および５３が、それぞれ「裸」、「テープＡ」および「接着」として示されるコアを示す。テープを巻かれたコアの騒音レベルが、エポキシを被覆されずテープも巻かれない裸のコアより１〜２ｄＢのみ高いことに留意されたい。対して、接着されたコアは、変圧器の動作時の誘起範囲である１．３Ｔの励起を超えると、裸のコアまたはテープを巻かれたコアと比較して８〜１０ｄＢも高い大幅に大きい騒音を発した。音響パワー試験の前に、表Ｖのコアの磁損および励磁力を測定した。磁気コアを励磁するのに必要となるパワーを示す励磁力の結果を表ＶＩに示す。
【００３４】
【表６】
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【００３５】
[0034]表ＶＩから分かるように、テープを巻かれたコアの励磁力は裸のコアの励磁力よりわずかに低いかまたはほぼ等しいが、１．３Ｔを超える励起では、接着された（エポキシが被覆された）コアの励磁力はテープを巻かれたコアと比較して約５〜３０％高い励磁力を示した。このように励磁力が高いことは、エポキシを被覆することおよびその後で硬化を行うことでコアの縁部近くで局所的な機械的応力が発生していることを示す。表Ｖおよび図５から分かるように、接着されないコアと比較して、接着されるコアでは、このような局所的な応力により可聴騒音が増大する。励磁力に対する局所的な応力の影響はＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＳＡ１ベースのコア（表ＩＩ参照）の場合とほぼ等しく、Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＳＡ１および２７０６ＨＢ１Ｍの合金は両方とも等しい２７ｐｐｍの磁気ひずみを有する。対して、コア縁部をエポキシで被覆することまたはコアに高強度テープをラッピングすることは、磁損には影響しなかった。例えば、１．０、１．２、１．３、１．４、１．５Ｔおよび１．５５Ｔの励起誘導レベルでは、６０Ｈｚで試験したすべてのコアの磁損はそれぞれ０．１２、０．１５、０．１７、０．２０、０．２４、０．２８および０．３１Ｗ／ｋｇであった。
【００３６】
[0035]コア縁部にエポキシを接着することによる有害な影響に加えて、段落［００２７］で説明したように、本発明のコアラッピングプロセスにより、変圧器のコアの製造コストおよび製造時間が低減される。
実施例４
[0036]市販される非結晶質合金Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２６０５ＨＢ１Ｍに基づく磁気コアの可聴騒音を別の動作周波数で試験した。試験結果を表ＶＩＩにまとめる。ここでは、５０Ｈｚ、誘起レベル１．０〜１．５５Ｔで励起される、異なる形で調整された磁気コアの可聴騒音が比較される。
【００３７】
【表７】
2014534638.tif 000009
【００３８】
[0037]テープを巻かれたコアの騒音レベルが、エポキシ接着剤を被覆されずテープも巻かれない裸のコアより約１ｄＢのみ高いことに留意されたい。対して、接着されたコアは、変圧器の動作時の誘起範囲である１．３Ｔの励起を超えると、裸のコアまたはテープを巻かれたコアと比較して６〜１０ｄＢも高い大幅に大きい騒音を発した。音響パワー試験の前に、表Ｖのコアの磁損および励磁力を測定した。磁気コアを励磁するのに必要となるパワーを示す励磁力の結果を表ＶＩＩＩに示す。
【００３９】
【表８】
2014534638.tif 000010
【００４０】
[0038]表ＶＩＩＩから分かるように、テープを巻かれたコアの励磁力は裸のコアの励磁力よりわずかに低いかまたはほぼ等しいが、１．３Ｔを超える励起では、接着された（エポキシが被覆された）コアの励磁力はテープを巻かれたコアと比較して約６〜３０％高い励磁力を示した。対して、コア縁部をエポキシで被覆することまたはコアに高強度テープをラッピングすることは、磁損には影響しなかった。例えば、１．０、１．２、１．３、１．４、１．５Ｔおよび１．５５Ｔの励起誘導レベルでは、５０Ｈｚで試験したすべてのコアの磁損はそれぞれ０．０９、０．１１、０．１３、０．１６、０．１９、０．２２および０．２５Ｗ／ｋｇであった。
【００４１】
[0039]コア縁部にエポキシ樹脂を接着することによる有害な影響に加えて、段落［００２７］で説明したように、本発明のコアラッピングプロセスにより、コアの製造コストおよび製造時間が低減される。
【００４２】
[0040]変圧器コアの騒音が大幅に低減されることに加えて、コアにラッピングするのに使用されるテープが容易に取り外され得ることから、コアの物質を環境に優しい形で再生することが可能である。
【００４３】
[0041]本明細書で引用されるすべての例および条件付きの言い回しは、発明者により当技術分野を拡大するのに寄与する本発明および概念を読者が理解するのを補助するという衒学的な目的を有することを意図されるが、これらの引用される特定の例および条件のみに限定されると解釈されるべきではなく、本明細書のこれらの例の構成は本発明の優位性および劣等性を示すことには関係しない。本発明の実施形態を詳細に説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなくこれらの実施形態に対して、種々の変化、置換および変形がなされ得ることを理解されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2014534638.tif 000012
【図１Ｃ】
2014534638.tif 000013
【図１Ｄ】
2014534638.tif 000014
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2014534638.tif 000018
【図２Ｃ】
2014534638.tif 000019
【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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