CN1897175A - 静止装置用铁芯和静止装置 - Google Patents

Abstract

本发明的静止装置用铁芯内的磁通分布对于叠层总厚度来说，磁通偏向磁路短、磁阻小的内周侧，磁通集中的内周侧磁通密度高，铁损增加，所以为了在同一卷铁芯内使磁通分布均匀，以任意的叠层厚度比率配置磁特性不同的电磁钢板。为了使静止装置用卷铁芯内的磁通分布均匀，在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，在磁路长度长、磁阻大的外周侧配置磁特性优于内周侧的电磁钢板，构成使铁芯截面积内的磁通分布均匀的结构。

Description

静止装置用铁芯和静止装置

技术领域

本发明涉及变压器和电抗器等静止装置的卷铁芯，涉及以任意的叠层厚度分配比，在同一铁芯内叠层的有磁特性(以下表示铁损、导磁率)的电磁钢板的卷铁芯、和具有该卷铁芯的静止装置。

背景技术

在变压器用卷铁芯中，叠层有在同一铁芯内具有相同的磁特性的相同种类的电磁钢板。近年来，作为地球温室化对策的一环，为了变压器向低损失化的方向发展而降低铁芯中发生的铁损(空载损失)、或者在线圈中发生的铜损(负载损失)，前者设计成这样：增大电磁钢板的投入量，确保增大铁芯的截面积来降低磁通密度，或者使用高价的低损失电磁钢板，导致铁芯大型化和成本的增加。

另外在专利文献1(日本专利特开平10-270263号公报)中记载有，在非晶片部件材料的成形中，使用磁特性较差的材料在内侧、较好的材料在外侧的非晶片部件材料，形成非晶铁芯。

发明内容

静止装置用卷铁芯内的磁通分布，一般已知磁通偏向于叠层的电磁钢板的磁路长度短、磁阻小的内周侧。因此磁通集中的卷铁芯的内周侧的磁通密度高，铁损恶化，所以为了谋求低损失化，使卷铁芯内的磁通分布均匀是重要的。

本发明的目的在于：为了在同一卷铁芯内使磁通分布均匀，提供一种以任意的叠层厚度比率配置有磁特性不同的电磁钢板的静止装置用铁芯。

为了解决上述课题，在本发明中，在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，在磁路长度长、磁阻大的外周侧配置磁特性优于内周侧的电磁钢板，由此使铁芯截面积内的磁通分布均匀，防止卷铁芯内周侧的磁通密度增高，改善铁损。

另外，在本发明的静止装置用卷铁芯中，其特征在于：在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，使其厚度为卷铁芯的叠层总厚度的40％以下，在其外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板。

再者，在本发明的静止装置用卷铁芯中，其特征在于：使所述卷铁芯内周侧的电磁钢板为高取向性硅钢板，使其外周侧的电磁钢板为磁畴控制硅钢板。

另外，在由双腿内铁芯、单腿外铁芯构成的三相三腿卷铁芯中，其特征在于：以U腿、V腿、W腿中的至少一个腿由磁特性不同的电磁钢板组合的方式成形各铁芯，以在一个腿的叠层总厚度中，磁特性低劣的磁性材料为50％以下的方式成形各铁芯。

另外，在具有叠层电磁钢板构成的卷铁芯的静止装置中，其特征在于：具备在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，在磁路长度长、磁阻大的外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板的卷铁芯。

另外，在上述静止装置中，其特征在于：具备在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，使其厚度为卷铁芯的叠层总厚度的40％以下，在其外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板的卷铁芯。

另外，在上述静止装置中，其特征在于：具备使该卷铁芯内周侧的电磁钢板为高取向性硅钢板，使其外周侧的电磁钢板为磁畴控制硅钢板的铁芯。

另外，在由双腿内铁芯、单腿外铁芯构成的三相三腿卷铁芯中，其特征在于：以U腿、V腿、W腿中的至少一个腿由磁特性不同的电磁钢板组合的方式成形各铁芯，以在一个腿的叠层总厚度中，磁特性低劣的磁性材料为50％以下的方式成形各铁芯的三相三腿卷铁芯。

附图说明

图1是本发明的卷铁芯结构的立体图。

图2是现有的卷铁芯结构的立体图。

图3是现有的卷铁芯中的磁通分布图。

图4是本发明的特性验证用铁芯的正视图。

图5表示本发明的铁损特性的验证结果。

图6是本发明的1.70T的铁损特性比较图。

图7是表示本发明的三相三腿卷铁芯的一个实施例的正视图。

图8是表示本发明的三相三腿卷铁芯的一个实施例的正视图。

图9是表示本发明的三相三腿卷铁芯的一个实施例的正视图。

图10表示安装有本发明的卷铁芯的静止装置(变压器)。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的卷铁芯结构的实施例。

迄今，如图2所示，在同一铁芯内将具有相同磁特性的同种类的电磁钢板叠层起来制造变压器用卷铁芯，该卷铁芯4内的磁通分布如图3所示，磁通偏向叠层的电磁钢板的磁路短、磁阻小的内周侧。因此磁通集中的卷铁芯的内周侧，磁通密度增高，铁损增加。

在本发明的卷铁芯中，将磁特性低劣的电磁钢板配置在磁路长度短的内周侧，将磁特性优于内周侧的电磁钢板配置在磁路长度长的外周侧，使铁芯的截面积内的磁通分布均匀。

[实施例1]

图1是由磁特性不同的两种电磁钢板制造的卷铁芯1，是将高取向性硅钢板2配置在卷铁芯1的内周侧，将磁特性优于高取向性硅钢板2的磁畴控制硅钢板3配置在外周侧的卷铁芯。这里所谓高取向性硅钢板，是磁通的通过方向与材料的压延方向一致的硅钢板。所谓磁畴控制硅钢板，是将高取向性硅钢板作为原料，在其表面上构成浅槽，将磁畴细分化的硅钢板，其磁特性优于高取向性硅钢板。在该卷铁芯结构中，图4中的No.1～No.4表示各电磁钢板2、3的叠层厚度比率不同的电磁钢板。图4中No.1的卷铁芯是为了进行铁损特性的比较，只通过磁畴控制硅钢板3制造的卷铁芯。与此不同，No.2的卷铁芯是将高取向性硅钢板2配置在内周侧，使其叠层厚度比率为25％，将磁特性优于高取向性硅钢板2的磁畴控制硅钢板b配置在外周侧，使叠层厚度比率为75％的卷铁芯。在No.3、No.4的卷铁芯中，配置成与No.2相同，内周侧的高取向性硅钢板2的叠层厚度比率分别为50％、75％。以下说明对这些卷铁芯中的铁损特性进行验证的结果。

图5表示图4中的No.1～No.4的各铁芯的铁损的励磁特性试验结果，横轴是磁通密度，纵轴是铁损的相对值。在图5中可知磁通密度从1.55T变化到1.85T时，铁损的特性按照No.2、No.1、No.3、No.4的顺序依次劣化。

另外，图6是磁通密度为1.70T时的各铁损值的比较，表示将No.1的铁损值作为100％时的各铁损的相对值(测定频率为50Hz)。在图6中，呈现出最好的铁损值的是No.2卷铁芯，在磁通密度为1.70T下，比No.1的仅由磁畴控制硅钢板3构成的卷铁芯的铁损值大约改善了2％。另外如果内周侧的高取向性硅钢板2的叠层厚度比率达到50％以上，则铁损呈现出增大的倾向。

已知一般情况下，卷铁芯内的磁通对于全部叠层厚度来说，偏向于磁路短磁阻小的内周侧。在本验证中通过将高取向性硅钢板2配置在卷铁芯的内周侧，将磁特性优于高取向性硅钢板2的、即导磁率高的磁畴控制硅钢板3配置在外周侧，使铁芯的截面积内的磁通分布均匀，改善了铁损。但是，由本试验结果能确认在即使将磁特性比外周侧低劣的高取向性硅钢板2配置在内周侧，使其叠层厚度比率达到了50％以上的卷铁芯中，呈现出高取向性硅钢板2的投入量增多，铁损增加的倾向。由以上可知，配置在内周侧的磁特性比外周侧低劣的高取向性硅钢板b的叠层厚度比率优选在40％以下。

以各电磁钢板固有的铁损(W/Kg)特性和使用质量(Kg)的积求出铁芯的铁损。即使在同一铁芯内叠层有磁特性不同的电磁钢板的情况下，在理论上也考虑以各电磁钢板固有的铁损(W/Kg)特性和使用质量(Kg)的积的和求出铁芯的铁损。但是，将磁特性比外周侧低劣的电磁钢板以适当的叠层厚度比率配置在卷铁芯的内周侧，也能验证铁芯的截面积内的磁通分布均匀，能获得比上述的铁损理论值小的铁损值。因此，即使在卷铁芯的内周侧使用便宜的磁特性低劣的电磁钢板，也能制造抑制了铁损增加率的低价的卷铁芯。

[实施例2]

图7是由两个内侧卷铁芯5a和包围它们配置的一个外侧卷铁芯6a构成的三相三腿卷铁芯，是将方向性硅钢板7a、9a配置在各卷铁芯的内周侧，将磁特性优于方向性硅钢板的高取向性硅钢板8a、10a配置在外周侧的卷铁芯。图7中的三相三腿卷铁芯是内侧铁芯5a、外侧铁芯6a都配置成卷铁芯的内周侧的方向性硅钢板7a、9a的叠层厚度比率为25％的三相三腿卷铁芯。另外图7中的三相三腿卷铁芯中的U腿、V腿、W腿总体的叠层厚度比率在任意一个腿中，方向性硅钢板都是25％。

图8中的三相三腿卷铁芯由两个内侧卷铁芯5b和包围它们配置的一个外侧卷铁芯6b构成，是将方向性硅钢板7b配置在内侧卷铁芯5b的内周侧，将高取向性硅钢板8b配置在外周侧，将高取向性硅钢板10b配置在外侧卷铁芯6b的内周侧，将方向性硅钢板9b配置在外周侧的三相三腿卷铁芯。图8中的三相三腿卷铁芯是使配置在内侧卷铁芯5b的内周侧的方向性硅钢板7b的叠层厚度比率为25％，使配置在外侧卷铁芯6b的外周侧的方向性硅钢板9b的叠层厚度比率为25％的三相三腿卷铁芯。另外，图8所示的三相三腿卷铁芯中的U腿、V腿、W腿总体的叠层厚度比率在任意的一个腿中，方向性硅钢板都是25％。

图9中的三相三腿卷铁芯由两个内侧卷铁芯5c和包围它们配置的一个外侧卷铁芯6c构成，是将方向性硅钢板7c配置在内侧卷铁芯5c的内周侧，将高取向性硅钢板8c配置在外周侧，将所有高取向性硅钢板10c配置在外侧卷铁芯6c中的三相三腿卷铁芯。另外，该内侧卷铁芯5c配置为使配置在内周侧的方向性硅钢板7c的叠层厚度比率为50％。另外图9所示的三相三腿卷铁芯中的U腿、V腿、W腿总体的叠层厚度比率，就方向性硅钢板的叠层厚度比率来说，U腿为25％，V腿为50％，W腿为25％。

以各电磁钢板固有的铁损(W/Kg)特性和使用质量(Kg)的积求出铁芯的铁损。即使在同一铁芯内叠层有磁特性不同的电磁钢板的情况下，在理论上也考虑用各电磁钢板固有的铁损(W/Kg)特性和使用质量(Kg)的积的和求出铁芯的铁损。

但是，根据本发明，将磁特性比外周侧低劣的电磁钢板以任意的叠层厚度比率配置在卷铁芯的内周侧，也能获得比上述的铁损理论值小的铁损值，即使使用便宜的磁特性低劣的电磁钢板，也能制造抑制了铁损增加率的价格低的卷铁芯。

[实施例3]

图10表示具有上述卷铁芯，即具有将磁特性比外周侧低劣的电磁钢板配置在磁路长度短、磁阻小的内周侧，将磁特性优于内周侧的电磁钢板配置在磁路长度长、磁阻大的外周侧的卷铁芯的静止装置11。

另外，在上述静止装置中，表示具有在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，且使其厚度为卷铁芯的叠层总厚度的40％以下，在其外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板的卷铁芯的静止装置11。

另外，在上述静止装置中，表示具有使该卷铁芯内周侧的电磁钢板为高取向性硅钢板，使其外周侧的电磁钢板为磁畴控制硅钢板的卷铁芯的静止装置11。

另外，在具有由双腿内铁芯、单腿外铁芯构成的三相三腿卷铁芯的静止装置中，表示具有这样形成各铁芯，即U腿、V腿、W腿中至少一个腿由磁特性不同的电磁钢板组合而成，一个腿的叠层总厚度中，磁特性低劣的磁性材料为50％以下的三相三腿卷铁芯的静止装置11。

Claims (8)

1.一种静止装置用铁芯，是将电磁钢板叠层而构成的静止装置用卷铁芯，其特征在于：

在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，在磁路长度长、磁阻大的外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板。

2.根据权利要求1所述的静止装置用卷铁芯，其特征在于：

在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，使其厚度为卷铁芯的叠层总厚度的40％以下，在其外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板。

3.根据权利要求1所述的静止装置用卷铁芯，其特征在于：

使所述卷铁芯内周侧的电磁钢板为高取向性硅钢板，使其外周侧的电磁钢板为磁畴控制硅钢板。

4.一种三相三腿卷铁芯，由双腿的内铁芯、单腿的外铁芯构成，其特征在于：

以U腿、V腿、W腿中的至少一个腿由磁特性不同的电磁钢板组合的方式成形各铁芯，

以在一个腿的叠层总厚度中，磁特性低劣的磁性材料为50％以下的方式成形各铁芯。

5.一种静止装置，具有叠层电磁钢板而构成的卷铁芯，其特征在于，具备：

在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，在磁路长度长、磁阻大的外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板的卷铁芯。

6.根据权利要求5所述的静止装置，其特征在于，具备：

在磁路长度短、磁阻小的内周侧配置有磁特性比外周侧低劣的电磁钢板，使其厚度为卷铁芯的叠层总厚度的40％以下，在其外周侧配置有磁特性优于内周侧的电磁钢板的卷铁芯。

7.根据权利要求5所述的静止装置，其特征在于，具备：

使该卷铁芯内周侧的电磁钢板为高取向性硅钢板，使其外周侧的电磁钢板为磁畴控制硅钢板的铁芯。

8.一种静止装置，具备由双腿内铁芯、单腿外铁芯构成的三相三腿卷铁芯，其特征在于，具备：

以U腿、V腿、W腿中的至少一个腿由磁特性不同的电磁钢板组合的方式成形各铁芯，

以在一个腿的叠层总厚度中，磁特性低劣的磁性材料为50％以下的方式成形各铁芯的三相三腿卷铁芯。

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