(57)【要約】  本発明に従い、0Tから1.7Tに励磁したときの磁歪が2×10-7以上異なる方向性電磁鋼板を少なくとも２種積層した鉄心を変圧器の鉄心とすることによって、鉄心の振動を低減し、変圧器の騒音を改善することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
0Tから1.7Tに励磁したときの磁歪が2×10-7以上異なる、少なくとも２種の方向性電磁鋼板の積層からなる変圧器鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性電磁鋼板を複数枚積層してなる変圧器鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器から発生する騒音を低減する様々な技術が、従来検討されている。特に鉄心は無負荷時でも騒音の発生源になっているため、鉄心とこれに用いられる方向性電磁鋼板に関する技術開発は数多くなされ、騒音の改善が進められてきた。【０００３】
特に騒音の発生源である方向性電磁鋼板の磁歪については、例えば、特許文献１および特許文献２に、鋼板の成分、被膜、結晶方位、歪みの導入などを適正にする技術が記載されている。【０００４】
特許文献３および特許文献４には、樹脂や制振鋼板を方向性電磁鋼板の間に挟むことによって、鉄心の振動を抑制する技術が記載されている。
また、特許文献５には、鋼板を接着して鉄心の振動を抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-87305号公報
【特許文献２】特開2012-177149号公報
【特許文献３】特開平8-250339号公報
【特許文献４】特開2006-14555号公報
【特許文献５】特開2003-77747号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の技術により、磁歪の低減や、鉄心振動の低減が可能となるが、特許文献１および特許文献２の技術による磁歪の低減には限界があるため、騒音の抑制も不十分である。また、特許文献３および特許文献４に記載されるような、鉄心に樹脂や制振鋼板を挟む技術では、鉄心が大きくなるという問題が生じる。また、特許文献５に記載されるような、鉄心を接着する技術では、接着に時間を要する上、鋼板に不均一な応力がかかって磁気特性が劣化する虞がある。【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術とは異なる機構によって鉄心の振動を低減し、変圧器の騒音を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、磁歪特性が異なる２種またはそれ以上の方向性電磁鋼板を鉄心に用いることで、鉄心全体に同一の振動が生じることを防止し、これによって振動が低減され、変圧器の騒音を改善できることを新規に知見した。【０００９】
本発明は、上記の新規な知見に立脚するものであり、その要旨構成は、以下のとおりである。
0Tから1.7Tに励磁したときの磁歪が2×10-7以上異なる、少なくとも２種の方向性電磁鋼板の積層からなる変圧器鉄心。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来技術とは異なる機構によって鉄心の振動を低減し、変圧器の騒音を改善することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明では、鉄心に磁歪特性の異なる少なくとも２種の方向性電磁鋼板を用いる。本発明で磁歪特性が異なる鋼板とは、磁束密度が0Tに消磁された状態から1.7Tに励磁したときの、方向性電磁鋼板における磁歪に差が有る方向性電磁鋼板のことであって、その磁歪の差が2×10-7以上であることを指す。
また、本発明では、鉄心に磁歪特性の異なる３種以上の方向性電磁鋼板を用いることができる。さらに、本発明では、鉄心中、磁歪の差が2×10-7以上ある鋼板があれば、その間の磁歪の鋼板も用いることができるが、その磁歪の差が小さな（磁歪の差が2×10-7未満）鋼板の使用量は、鉄心用鋼板の全体（以下、単に全体という）の90％以下が好ましく、60％以下であることがより好ましい。
【００１２】
鉄心に磁歪特性の異なる２種以上の方向性電磁鋼板を用いることで、鉄心の層ごとに異なる伸縮が生じることになる。これによって、磁歪特性が異なる層同士が互いに振動を打ち消しあう、あるいは層間の摩擦で振動を減衰させるといった機構が働き、振動が抑制され、騒音が低減されることとなる。
これに対し、全ての層が同じ磁歪特性を有する方向性電磁鋼板から鉄心を構成する場合は、当該同じ磁歪特性を有する方向性電磁鋼板によって構成された鉄心の部分(脚やヨーク)が、一体となって同じように振動するため、振幅が大きくなりやすく、また減衰させる機構もないため、騒音が低減される効果は期待できない。
【００１３】
ここで、前述したように、本発明の方向性電磁鋼板の磁歪の差は、2×10-7以上である必要がある。これよりも差が小さいと上記の振動抑制の機構が働きにくく、騒音の低減効果が小さいからである。磁歪の差の上限は特に設けないが、差が大きすぎる場合は、少なくとも一方の磁歪の絶対値が大きいことになるので、かえって騒音の増加を招くことがある。従って、磁歪の差は2×10-6以下が好ましい。
【００１４】
また、磁歪が正と負に分かれている場合は、互いに振動を打ち消し合う効果が大きいため、さらに好ましい。
各方向性電磁鋼板における、好適な磁歪は、鉄心振動が過大にならないようにするためその絶対値は2×10-6以下が好ましい。一方、磁歪の絶対値の最小値は特に制限しないが、前記した磁歪の差が確保できるものとする。
【００１５】
磁歪の変化を、「0Tから1.7Tに励磁したとき」で規定するのは、方向性電磁鋼板を変圧器に用いる際に、1.7T程度で使われる場合が多く(1.7Tより低磁束密度では騒音が問題になりにくい)、さらに電磁鋼板の結晶配向性や磁区構造による磁歪の特徴が顕著に出るため、磁歪特性を表す指標として有効だからである。1.7Tでの磁歪特性は、方向性電磁鋼板を消磁した後、圧延方向に50Hzで最大磁束密度を1.7Tに励磁して磁歪カーブを測定し、そのゼロ-ピーク値により求める。
【００１６】
磁歪が異なる方向性電磁鋼板を得るには、方向性電磁鋼板に存在する磁区構造を鋼板相互で変える必要がある。具体的には、結晶方位を変える方法(磁束密度B8の異なる方向性電磁鋼板を用いる等)、被膜の張力効果を変える方法(絶縁コーティングの成分、厚さ、焼き付け温度を変える等)、鋼板に歪みを導入する方法(鋼板をロールで圧下する、レベラー等によって曲げ戻す、ショットブラストやウォータージェットをかける、レーザ・電子ビーム・プラズマ炎等で歪みを導入する等)や、これらの任意の組み合わせを採用することができる。
【００１７】
また、磁歪が異なる鋼板のうち、ある１種の磁歪を有する鋼板の鉄心全体に占める比率が大きくなると、かかる磁歪の影響が大きく現れ、振動抑制が不十分になる。従って、ある１種の磁歪を有する鋼板の存在比率は、全体の80％を超えないことが好ましく、60％を超えないことがより好ましい。
【００１８】
本発明に従う方向性電磁鋼板の具体的な積層形態については、特に制限はないが、積層された鉄心の全厚みのなかで２回以上、磁歪の異なる鋼板に切り替えて積層することが好ましい。また、積層枚数が1枚以上20枚以下を1つの単位として、切り替えて積層することがより好ましい。特に、積層された鉄心の全厚みのなかで、いずれの種の磁歪の鋼板もできるだけ均等に分散させて積層することがさらに好ましい。
磁歪特性の異なる鋼板は少なくとも２種あればよいが、上限はない。また、鉄心中、最小の磁歪と最大の磁歪で2×10-7以上異なる鋼板があれば、その間の磁歪の鋼板も用いることができるのは前述したとおりである。この際の鋼板の積層順は特に限定されないが、隣り合う層が互いに振動を打ち消したり、層間の摩擦が大きくしたりするためには隣り合う鋼板の磁歪の差が大きくなるように、また、磁歪に差がある層の数が多くなるように組み合わせて積層することが好ましい。なお、本発明で、単に磁歪に差があるといった場合は、磁歪の測定の情報に従い測定したときに通常認められる誤差の範囲以上に磁歪に差があることを意味する。また、１種の鋼板とは上記誤差の範囲内で磁歪に差のない（磁歪が同一ともいう）鋼板を意味する。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
表１に示す方向性電磁鋼板１〜３の組み合わせで変圧器鉄心を製作し、騒音を調査した。
変圧器の鉄心は、三相三脚の積鉄心で、幅125mm、160mmの方向性電磁鋼板のコイルを斜角切断して製作した。鉄心全体の幅は890mm、高さは800mm、積層厚さは244mmである。このとき幅160mmの鋼板を中心に、幅125mmの鋼板を両外側に積層する形で鉄心とした。方向性電磁鋼板１〜３は厚さ0.23mmの高配向性電磁鋼板にレーザを照射して磁区細分化を行ったもので、レーザの出力を様々に変えて磁歪を変化させた。具体的には、集光径を0.1mmにしたディスクYAGレーザを、圧延方向と直交する方向に線状に100m/sで走査して照射し、照射線の間隔を7.5mmとして、出力を200Wから3000Wの範囲で変えて磁歪を変化させた。磁歪は、鋼板を幅100mm、長さ500mm(圧延方向)に切断し、レーザドップラー方式の磁歪測定装置によって、50Hzで最大磁束密度1.7Tに励磁したときのゼロ-ピーク値により求めた。【００２０】
このようにして磁歪を変化させた方向性電磁鋼板１〜３について、表１に示すような使用比率で組み合わせて鉄心を製作した。具体的には、方向性電磁鋼板１〜３の斜角切断材を、表１に示すそれぞれの使用比率で準備した。ついで、鉄心を組み立てる際に、磁歪が同一の鋼板２枚を最小単位として、それぞれの使用比率になるように組み合わせて鉄心を作製した。２種を50％ずつ使用する場合は、方向性電磁鋼板１を２枚重ね、次に方向性電磁鋼板２を２枚重ねることを繰り返して積層した。50％ずつではない場合は、全厚みを積層するなかで、偏りが生じないように均一に分散させて、それぞれの使用比率で積層した。この鉄心に励磁コイルを巻き、1.7T、50Hzの条件の交流電流で励磁し、３つの脚の全面と背面で、高さ400mm、鉄心の表面から300mmの箇所(全6箇所)で騒音を測定し、その測定値を平均し、騒音の値とした。【００２１】
方向性電磁鋼板の磁歪は、幅100mm、長さ500mmに切った試料を用い、消磁状態(0T)から最大1.7Tに50Hzの交流で励磁したときの磁歪をレーザドップラー振動計で測定した。
表１に記載のとおり、鉄心から生じる騒音は、本発明に従う鉄心の場合に、小さい値を示した。【００２２】
【表１】
2018181831.tif 000002
【国際調査報告】
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2018181831.tif 000004