JP5531550B2 - トランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法 - Google Patents
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Description
本発明は、トランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法に関し、特にトランス用の方向性電磁鋼板を受注した場合に、要望特性を満足する方向性電磁鋼板を選択するだけでなく、発注者に対して、トランス組立時における好適使用形態を付加して出荷しようとするものである。
方向性電磁鋼板の主用途として、積層型のトランス（鉄心）が挙げられる。かようなトランスでは、その低騒音化が求められているが、かかる騒音は鉄心の素材である電磁鋼板が交流磁化される際に生じる磁歪に起因する。
そこで、従来から、低騒音化のために磁歪の小さな電磁鋼板の開発が積極的に行われている。そして、実際的な騒音は、高調波成分が問題になることが多いことから、最近では特に磁歪高調波の低減に力が注がれている。
例えば、特許文献１の従来技術の欄に記載されているように、鋼板表面に張力付与コーティングを施し、鋼板面内に張力を付与することによって、磁歪の低減を図っている。また、特許文献１では、電磁鋼板を積層して鉄心を製造する際に、鋼板面内に張力が付与されるように構造に工夫を加えることによって、さらなる磁歪の低減を図っている。
従来、トランス製造者（発注者）からトランス用素材として低磁歪の電磁鋼板が発注された場合、電磁鋼板の製造者（受注者）は、トランスの詳細仕様とは無関係に、単板としての磁歪特性に優れた素材を選択し、または磁歪特性を高めた素材を新たに開発・製造して、トランス製造者に出荷していた。
しかしながら、かかる素材は、単板としての磁歪特性には優れていても、これを積層して鉄心とした場合に、磁歪振動が最小化されて優れた磁歪特性を発現する、すなわち低騒音化が達成される保証はない。
というのは、トランス仕様が異なれば、励磁周波数や磁束密度が異なるため、鉄心を構成する単板における磁歪も当然異なり、結果として、鉄心の振動挙動すなわち積層間の滑りやガタの発生の仕方も一様ではないからである。
というのは、トランス仕様が異なれば、励磁周波数や磁束密度が異なるため、鉄心を構成する単板における磁歪も当然異なり、結果として、鉄心の振動挙動すなわち積層間の滑りやガタの発生の仕方も一様ではないからである。
本発明は、上記の現状に鑑み開発されもので、トランス用の低磁歪方向性電磁鋼板を受注した場合に、トランスの仕様に応じて、単板での磁歪特性だけでなく、鉄心としての振動特性が最適となるような電磁鋼板を選択または製造し、この電磁鋼板をその好適使用形態と共に発注者に出荷することからなる、トランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法を提案することを目的とする。
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．トランス用方向性電磁鋼板をトランス仕様と共に受注し、出荷する方法において、
(a) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、トランス仕様と共に受け付けるステップ、
(b) 上記受注装置に接続された、種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、上記トランス仕様に応じて、鉄心として積層した際の磁歪振動を最小化する最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが算出するステップ、および
(c) 出荷する電磁鋼板に添付する、算出した最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。
１．トランス用方向性電磁鋼板をトランス仕様と共に受注し、出荷する方法において、
(a) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、トランス仕様と共に受け付けるステップ、
(b) 上記受注装置に接続された、種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、上記トランス仕様に応じて、鉄心として積層した際の磁歪振動を最小化する最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが算出するステップ、および
(c) 出荷する電磁鋼板に添付する、算出した最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。
２．トランス用方向性電磁鋼板をトランス仕様と共に受注し、出荷する方法において、
(1) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、トランス仕様と共に受け付けるステップ、
上記受注装置に接続された、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、
(2) 上記トランス仕様に応じて、励磁周波数と磁束密度を、受注システムが推定するステップ、
(3) 上記の推定した励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ、
(4) 上記の磁歪特性に基づき、鉄心として積層した際の磁歪振動を、受注システムが推定するステップ、
(5) 上記の推定した磁歪振動を最小化する層間摩擦係数と鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、
(6) 上記算出した層間摩擦係数になるような被膜が鋼板の表面に形成された、上記被膜の実際の摩擦係数に基づき、最適鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、および
(7) 出荷する電磁鋼板に添付する上記(6)で求めた最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。
(1) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、トランス仕様と共に受け付けるステップ、
上記受注装置に接続された、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、
(2) 上記トランス仕様に応じて、励磁周波数と磁束密度を、受注システムが推定するステップ、
(3) 上記の推定した励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ、
(4) 上記の磁歪特性に基づき、鉄心として積層した際の磁歪振動を、受注システムが推定するステップ、
(5) 上記の推定した磁歪振動を最小化する層間摩擦係数と鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、
(6) 上記算出した層間摩擦係数になるような被膜が鋼板の表面に形成された、上記被膜の実際の摩擦係数に基づき、最適鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、および
(7) 出荷する電磁鋼板に添付する上記(6)で求めた最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。
３．トランス用方向性電磁鋼板をトランス仕様と共に受注し、出荷する方法において、
(1) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、使用する励磁周波数と磁束密度を含むトランス仕様と共に受け付けるステップ、
上記受注装置に接続された、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、
(3)′上記の励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ、
(4) 上記の磁歪特性に基づき、鉄心として積層した際の磁歪振動を、受注システムが推定するステップ、
(5) 上記の推定した磁歪振動を最小化する層間摩擦係数と鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、
(6) 上記算出した層間摩擦係数になるような被膜が鋼板の表面に形成された、上記被膜の実際の摩擦係数に基づき、最適鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、および
(7) 出荷する電磁鋼板に添付する上記(6)で求めた最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。
(1) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、使用する励磁周波数と磁束密度を含むトランス仕様と共に受け付けるステップ、
上記受注装置に接続された、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、
(3)′上記の励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ、
(4) 上記の磁歪特性に基づき、鉄心として積層した際の磁歪振動を、受注システムが推定するステップ、
(5) 上記の推定した磁歪振動を最小化する層間摩擦係数と鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、
(6) 上記算出した層間摩擦係数になるような被膜が鋼板の表面に形成された、上記被膜の実際の摩擦係数に基づき、最適鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、および
(7) 出荷する電磁鋼板に添付する上記(6)で求めた最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。
本発明によれば、トランス用の方向性電磁鋼板を受注した場合に、単板として適正な磁歪特性を有する電磁鋼板を単に出荷するのではなく、実際の使用に供して最適な鉄心締付力も併せて送付するので、発注者がトランスを製造した場合に、従来に比べて格段の低騒音化を図ることができる。
本発明は、トランス用方向性電磁鋼板を、トランス仕様と共に受注した場合に、単に適切な電磁鋼板を選定して出荷するのではなく、トランス仕様に基づいて求めた、鉄心として積層した際の磁歪振動を最小化する最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を添付して出荷することを特徴とするトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法である。
以下、本発明を図面に従い具体的に説明する。
図１に、本発明の実施に用いて好適な、トランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷システムを示す。
図中、Ａは発注者（トランス製造者）側の態様であり、Ｂが受注者（電磁鋼板製造者）側の態様である。
発注者（トランス製造者）は、態様Ａに示したとおり、トランスの具体的仕様に基づいて、所望特性を有する電磁鋼板を発注システムから発注する。
受注者（電磁鋼板製造者）は、態様Ｂに示したとおり、発注者からの発注内容（電磁鋼板のグレードおよびトランス仕様）を受注システムを介して受注する。なお、この受注システムは、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベース（図示省略）と接続されている。
図１に、本発明の実施に用いて好適な、トランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷システムを示す。
図中、Ａは発注者（トランス製造者）側の態様であり、Ｂが受注者（電磁鋼板製造者）側の態様である。
発注者（トランス製造者）は、態様Ａに示したとおり、トランスの具体的仕様に基づいて、所望特性を有する電磁鋼板を発注システムから発注する。
受注者（電磁鋼板製造者）は、態様Ｂに示したとおり、発注者からの発注内容（電磁鋼板のグレードおよびトランス仕様）を受注システムを介して受注する。なお、この受注システムは、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベース（図示省略）と接続されている。
トランス仕様と共に、トランス用の方向性電磁鋼板を、受注装置が受注した場合、以下のようにして、電磁鋼板の仕様を決定する。
まず、添付された容量や積層数等のトランス仕様に基づいて、使用されるであろう励磁周波数と磁束密度を、受注システムが推定する。
ついで、推定した励磁周波数および磁束密度に基づいて、単板としての磁歪特性を、受注システムが算出し、それに基づき電磁鋼板の仕様を決定する。
ついで、上記の電磁鋼板仕様を満足する電磁鋼板を選択または製造する。
まず、添付された容量や積層数等のトランス仕様に基づいて、使用されるであろう励磁周波数と磁束密度を、受注システムが推定する。
ついで、推定した励磁周波数および磁束密度に基づいて、単板としての磁歪特性を、受注システムが算出し、それに基づき電磁鋼板の仕様を決定する。
ついで、上記の電磁鋼板仕様を満足する電磁鋼板を選択または製造する。
上記のようにして所望の電磁鋼板仕様を満足する電磁鋼板を選択または製造したのち、かかる電磁鋼板を実際のトランスに組み立てる際の最適仕様を、以下のようにして、受注システムが出力する。このように、本発明は、発注者が要望する電磁鋼板仕様を満足する電磁鋼板を単に提供するのではなく、実際にトランスに組み立てる際の最適仕様も併せて提供するところに、最大の特徴がある。
まず、電磁鋼板仕様を決定する際に利用した単板としての磁歪特性に基づき、かかる電磁鋼板を鉄心として積層した際に、鉄心を振動させる磁歪起因の起振力を、受注システムが推定する。
一方、積層された電磁鋼板の層間には摩擦力が働き、その層間摩擦力は、受注システムが次式
層間摩擦力＝層間摩擦係数×鉄心締付力
により算出する。
通常の摩擦力は、次式
摩擦力（Ｆ）＝摩擦係数（μ）×垂直抗力（Ｎ）
で表されるが、トランスの場合は、層間摩擦係数が摩擦係数（μ）に、鉄心締付力が垂直抗力（Ｎ）に相当する。
ここでは、簡単のため、図２に示すように、電磁鋼板２枚の重なりを考える。磁歪による起振力が、層間摩擦係数（この場合、静摩擦係数）×鉄心締付力で求められる層間摩擦力（この場合、静摩擦力）を上回ると、層間には滑りを生じる。そして、層間滑りがある状態では、起振力とは逆の方向、すなわち振動を抑制する方向に層間摩擦力（この場合、動摩擦力）が作用するのである。
一方、積層された電磁鋼板の層間には摩擦力が働き、その層間摩擦力は、受注システムが次式
層間摩擦力＝層間摩擦係数×鉄心締付力
により算出する。
通常の摩擦力は、次式
摩擦力（Ｆ）＝摩擦係数（μ）×垂直抗力（Ｎ）
で表されるが、トランスの場合は、層間摩擦係数が摩擦係数（μ）に、鉄心締付力が垂直抗力（Ｎ）に相当する。
ここでは、簡単のため、図２に示すように、電磁鋼板２枚の重なりを考える。磁歪による起振力が、層間摩擦係数（この場合、静摩擦係数）×鉄心締付力で求められる層間摩擦力（この場合、静摩擦力）を上回ると、層間には滑りを生じる。そして、層間滑りがある状態では、起振力とは逆の方向、すなわち振動を抑制する方向に層間摩擦力（この場合、動摩擦力）が作用するのである。
図３に示すように、単板磁歪は面内の伸縮が支配的だが、積層され、かつボルト等による締付で動きの拘束を受けると、鉄心には面外曲げ振動が現れ、一般にこの振動がトランス騒音の主要因となる。
この面外曲げ鉄心振動を抑制することが、低騒音化につながるので、鉄心振動を最小化する層間摩擦力を求めることが重要になる。
先に述べたとおり、層間滑りがある状態では、層間摩擦力が大きい方が振動を抑制する減衰力が大きいので、鉄心振動は小さくなるが、層間摩擦力が大きすぎると、層間滑りが生じず、積層板は一体となって振動することになるので、層間摩擦による減衰力は働かなくなってしまう。つまり、層間摩擦力は大きすぎても小さすぎても不適切で、最適値が存在するのである。
この面外曲げ鉄心振動を抑制することが、低騒音化につながるので、鉄心振動を最小化する層間摩擦力を求めることが重要になる。
先に述べたとおり、層間滑りがある状態では、層間摩擦力が大きい方が振動を抑制する減衰力が大きいので、鉄心振動は小さくなるが、層間摩擦力が大きすぎると、層間滑りが生じず、積層板は一体となって振動することになるので、層間摩擦による減衰力は働かなくなってしまう。つまり、層間摩擦力は大きすぎても小さすぎても不適切で、最適値が存在するのである。
この最適値は磁歪による起振力の大きさだけでなく、磁歪の周波数や鉄心の構造にも依存するので、単純に求められるものではないが、概ね磁歪による起振力の５０〜８０％程度にすると良い。この程度の層間摩擦力だと、図４(b)に示す状態、すなわち表1にbとして示すように、層間滑りがあり、かつ振動を抑制する大きな減衰力が作用している状態になるからである。
なお、図４(a)は、層間摩擦力が小さすぎる場合で、この場合は、表１にａで示すように、あまり大きな減衰効果は期待できない。また、図４(c)は、層間摩擦力が大きすぎる場合で、この場合も、表１にｃで示すように、やはり大きな減衰効果は期待できない。
なお、図４(a)は、層間摩擦力が小さすぎる場合で、この場合は、表１にａで示すように、あまり大きな減衰効果は期待できない。また、図４(c)は、層間摩擦力が大きすぎる場合で、この場合も、表１にｃで示すように、やはり大きな減衰効果は期待できない。
ついで、上記のようにして求めた層間摩擦力と一般的に用いられる鉄心締付力とから、層間摩擦係数の目標値を、受注システムが算出し、その値になるような被膜を選択または鋼板表面に形成する。摩擦係数は被膜の種類と表面粗さ等によって調整する。
ついで、実際に形成した被膜の摩擦係数に基づき、低騒音化に最適となる、振動特性を加味した鉄心締付力を、受注システムが算出する。
ついで、実際に形成した被膜の摩擦係数に基づき、低騒音化に最適となる、振動特性を加味した鉄心締付力を、受注システムが算出する。
そして、発注者の電磁鋼板仕様を満足する電磁鋼板の表面に、適正な表面粗さの被膜をそなえる製品を、上記のようにして求めた最適な鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力し、それを添付して、発注者に出荷するのである。
以上、容量や積層数等のトランス仕様のみが提供された場合について説明したが、かかるトランス仕様と共に使用する励磁周波数や磁束密度が併せて提供された場合には、上記(2)のステップは省略することができ、また上記(3)のステップに代えて、次の(3)′のステップを採用すれば良い。
(3)′上記の励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ。
なお、(4) ステップ以降は、前述したところと同様にすれば良い。
(3)′上記の励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ。
なお、(4) ステップ以降は、前述したところと同様にすれば良い。
本発明によれば、発注されたトランス仕様に応じて、単板として適正な磁歪特性を有するだけでなく、実際にトランスに組み立てた時の振動特性が最適になるような電磁鋼板を提供することができるので、トランスの一層の低騒音化が達成でき、従って発注者側は、トランスの製造に際し最大の利益を享受することができる。
Claims (3)
- トランス用方向性電磁鋼板をトランス仕様と共に受注し、出荷する方法において、
(a) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、トランス仕様と共に受け付けるステップ、
(b) 上記受注装置に接続された、種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、上記トランス仕様に応じて、鉄心として積層した際の磁歪振動を最小化する最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが算出するステップ、および
(c) 出荷する電磁鋼板に添付する、算出した最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。 - トランス用方向性電磁鋼板をトランス仕様と共に受注し、出荷する方法において、
(1) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、トランス仕様と共に受け付けるステップ、
上記受注装置に接続された、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、
(2) 上記トランス仕様に応じて、励磁周波数と磁束密度を、受注システムが推定するステップ、
(3) 上記の推定した励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ、
(4) 上記の磁歪特性に基づき、鉄心として積層した際の磁歪振動を、受注システムが推定するステップ、
(5) 上記の推定した磁歪振動を最小化する層間摩擦係数と鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、
(6) 上記算出した層間摩擦係数になるような被膜が鋼板の表面に形成された、上記被膜の実際の摩擦係数に基づき、最適鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、および
(7) 出荷する電磁鋼板に添付する上記(6)で求めた最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。 - トランス用方向性電磁鋼板をトランス仕様と共に受注し、出荷する方法において、
(1) 受注装置が、トランス用方向性電磁鋼板の注文を、使用する励磁周波数と磁束密度を含むトランス仕様と共に受け付けるステップ、
上記受注装置に接続された、被膜の表面粗さ情報を含む種々のグレードの方向性電磁鋼板に関する情報を格納した情報データベースに基づき、
(3)′上記の励磁周波数と磁束密度に応じて単板としての磁歪特性を、受注システムが算出するステップ、
(4) 上記の磁歪特性に基づき、鉄心として積層した際の磁歪振動を、受注システムが推定するステップ、
(5) 上記の推定した磁歪振動を最小化する層間摩擦係数と鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、
(6) 上記算出した層間摩擦係数になるような被膜が鋼板の表面に形成された、上記被膜の実際の摩擦係数に基づき、最適鉄心締付力を、受注システムが算出するステップ、および
(7) 出荷する電磁鋼板に添付する上記(6)で求めた最適鉄心締付力、あるいは鉄心締付力の適正範囲を、受注システムが出力するステップ
を備えるトランス用方向性電磁鋼板の受注・出荷方法。
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