JPS6366045B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、変圧器、電動機、発電機等の電気的
誘導装置に使用するための磁性鉄心構造体に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to magnetic core structures for use in electrical induction devices such as transformers, motors, generators, and the like.
変圧器、電動機、発電機等のごとき磁気装置に
は、磁気的にやわらかい物質で構成された巻鉄心
部材が含まれていることが多い。連続的ストリツ
プの形をした該物質は典型的には適当なマンドレ
ル上に巻きつけられた後巻きつけ応力を除くため
に焼鈍される。次にマンドレルは鉄心から除か
れ、鉄心は切断されて、その上に巻き線を巻ける
ように処理される。 Magnetic devices such as transformers, motors, generators, etc. often include wound core members constructed from magnetically soft materials. The material, in the form of a continuous strip, is typically wound onto a suitable mandrel and then annealed to relieve the winding stresses. The mandrel is then removed from the core and the core is cut and processed so that windings can be wound thereon.
環状コイルについての大きな問題の一つは、巻
かれたストリツプ層の内部および層間に存在する
うず電流によつて生ずる鉄損である。この損失
は、ストリツプ巾の二乗に比例して変化するが、
非常に大きな損失であるため、従来は個々に絶縁
性物質で被覆され巻かれた、または互いに平たん
面上に重ね合わされた多数の積層巻き状板または
ストリツプからスタンプした多数の積層ストリツ
プから鉄心を形成することが必要であつた。その
結果、電磁誘導装置用の磁性鉄心は稼働時の効率
が低くかつ製造費および材料費が高いという欠点
があつた。 One of the major problems with toroidal coils is iron losses caused by eddy currents that exist within and between the wound strip layers. This loss varies in proportion to the square of the strip width, but
Because of the very high losses, the core has traditionally been made from a number of laminated strips stamped from a number of laminated sheets or strips that are individually coated with an insulating material and wound or stacked on top of each other on a flat surface. It was necessary to form. As a result, magnetic cores for electromagnetic induction devices have the drawbacks of low operating efficiency and high manufacturing and material costs.
簡単に言えば本発明は、製造費が安く経済的で
あり、稼働時の効率の高い電磁誘導装置用の磁性
鉄心を提供するものである。該磁性鉄心は複数の
磁性鉄心素子からなり、これらの素子の各々は磁
気的に透過性の物質の非絶縁ストリツプの複数層
を巻いて形成されている。これらの磁性鉄心素子
は互いに並行に重ねられて鉄心スタツクが形成さ
れる。この鉄心スタツクの高さは、各素子のスト
リツプ巾に比し、相対的に大きい。これらの鉄心
素子は、並置される領域において素子相互間に絶
縁性物質が介在せしめられており、これにより互
いに電気的に隔離されている。 Briefly, the present invention provides a magnetic core for an electromagnetic induction device that is inexpensive to manufacture, economical, and highly efficient in operation. The magnetic core consists of a plurality of magnetic core elements, each of which is formed by wrapping multiple layers of non-insulating strips of magnetically permeable material. These magnetic core elements are stacked parallel to each other to form a core stack. The height of this core stack is relatively large compared to the strip width of each element. These iron core elements are electrically isolated from each other by interposing an insulating material between the elements in the regions where they are juxtaposed.
第１図および第２図について説明すると、同図
中１０で示すものは、本発明の磁性鉄心１２を有
する電磁誘導装置の一般図構造である。磁性鉄心
１２は、複数の磁性鉄心素子１４から成つてい
る。該鉄心素子１４の各々は、透磁性物質の非絶
縁ストリツプ１８の層１６をぐるぐると複数層巻
くことによつて形成されている。これらの素子１
４は互いに平行に並べられて重ね合わされ、鉄心
２０が形成されている。該鉄心スタツク２０の高
さｈは、各素子のストリツプ巾ｗに比し相対的に
大きな値をとる。これらの鉄心素子１４は、互い
に平行に置かれる部分２４において鉄心素子相互
の間に介在せしめられている絶縁性物質２２によ
つて互いに電気的に絶縁されている。巻いて、磁
性鉄心の素子１４をつくるために用いられるスト
リツプ１８は、磁気的に柔かい物質によつて構成
されている。そういつた物質は、下記のごとき諸
特性の組合せを有していることが望ましい。すな
わち：(a)ヒステリシス損失が低いこと；(b)うず電
流損失が低いこと；(c)保磁力が低いこと；(d)透磁
率が高いこと；(e)飽和値が高いこと；および(f)温
度による透磁率の変化が最少であること。従来用
いられてきたストリツプ形状の磁気的にやわらか
い物質たとえば高純度鉄、珪素鋼、鉄／ニツケル
合金、鉄／コバルト合金等はすべて、本発明の実
施に用いるのに適している。しかしながら、最近
開発された非晶質（ガラス質）磁性合金のストリ
ツプ１８は特によくこの目的に適している。そう
いつた合金は、Ｘ線回折による測定に基いて少な
くとも約50％が非晶質である。そういつた合金に
包含されるものとしては次のものがある。一般式
M60-90T0-15X10-25で表わされる合金。ただしＭ
は鉄、コバルトおよびニツケルのうち少なくとも
１種の元素であり、Ｔは少なくとも１種の遷移金
属元素であり、Ｘは燐、硼素および炭素に代表さ
れる少なくとも１種のメタロイド元素である。Ｘ
における炭素、燐および／または硼素の80％まで
は、アルミニウム、アンチモン、ベリリウム、ゲ
ルマニウム、インジウム、珪素および錫で置換さ
れることができる。電磁機器の鉄心として使用さ
れた場合に、そういつた非晶質金属合金は一般に
使用されている通常の多結晶質金属合金に比し、
概して優れた特性を有していることが証明されて
いる。好ましくは、そういつた非晶質合金のスト
リツプは少なくとも約80％が非晶質であり、さら
により好ましくは少なくとも約95％が非晶質であ
る。 1 and 2, the reference numeral 10 in the figures is a general diagram of the structure of an electromagnetic induction device having a magnetic core 12 of the present invention. The magnetic core 12 is made up of a plurality of magnetic core elements 14. Each of the core elements 14 is formed by wrapping around a layer 16 of a non-insulating strip 18 of magnetically permeable material. These elements 1
4 are arranged parallel to each other and overlapped to form an iron core 20. The height h of the core stack 20 takes a relatively large value compared to the strip width w of each element. These core elements 14 are electrically insulated from each other by an insulating material 22 interposed between the core elements 24 in parallel portions 24 . The strip 18, which is wound to form the magnetic core element 14, is constructed of a magnetically soft material. It is desirable that such materials have a combination of the following properties. (a) low hysteresis losses; (b) low eddy current losses; (c) low coercivity; (d) high magnetic permeability; (e) high saturation values; and ( f) Minimum change in magnetic permeability due to temperature. All conventional magnetically soft materials in the form of strips, such as high purity iron, silicon steel, iron/nickel alloys, iron/cobalt alloys, etc., are suitable for use in the practice of the present invention. However, recently developed amorphous (vitreous) magnetic alloy strips 18 are particularly well suited for this purpose. Such alloys are at least about 50% amorphous as determined by X-ray diffraction. These alloys include the following: general formula
Alloy represented by M 60-90 T 0-15 X 10-25 . However, M
is at least one element selected from iron, cobalt and nickel, T is at least one transition metal element, and X is at least one metalloid element represented by phosphorus, boron and carbon. X
Up to 80% of the carbon, phosphorus and/or boron in can be replaced with aluminum, antimony, beryllium, germanium, indium, silicon and tin. When used as the iron core of electromagnetic equipment, such amorphous metal alloys have a higher
It has been proven that it has generally excellent properties. Preferably, such amorphous alloy strip is at least about 80% amorphous, and even more preferably at least about 95% amorphous.
ストリツプ１８の好ましい構成材料としての前
記非晶質磁性合金は、溶融体を約105ないし106
℃／秒の速度で冷却することによつて形成され
る。高速急冷された連続ストリツプの二次加工を
するためには、種々の公知の方法が採用できる。
電磁誘導装置の磁性鉄心に使用された場合、スト
リツプ１８は、通常ワイヤーまたはリボンの形を
している。ストリツプ１８は、溶融した物質を冷
却面上に直接カーストすることにより、あるいは
何らかの急冷媒質中にカーストすることにより、
好都合につくることができる。そういつた処理技
術は加工費用をかなり低減させる。何故なら、中
間的なワイヤー引抜、あるいはリボン形成などの
工程を全く必要としないからである。 The amorphous magnetic alloy as the preferred material of construction of the strip 18 has a molten mass of about 10 5 to 10 6 .
Formed by cooling at a rate of °C/sec. Various known methods can be employed to fabricate the high speed quenched continuous strip.
When used in the magnetic core of an electromagnetic induction device, the strip 18 is usually in the form of a wire or ribbon. The strips 18 are formed by casting the molten material directly onto the cooling surface or by casting it in some quenching medium.
It can be made conveniently. Such processing techniques significantly reduce processing costs. This is because no intermediate wire drawing or ribbon forming steps are required.
ストリツプ１８の好ましい構成材料である非晶
質金属合金は、引張強度が高く、組成の違いによ
つて差はあるが、通常約200000ないし600000psi
（1.34〜4.14×106KPa）であることが証明される。
これは多結晶質合金が、焼鈍された条件において
使用され、かつ通常約40000ないし80000psi（2.76
〜5.52×106KPa）の強度であることと比較して
その価値が認識されるはずである。電動機や発電
機の鉄心のように、高度の遠心力を受ける用途に
用いることを考慮する場合、引張強度が高いこと
は重要である。強度が高い合金は回転速度の高い
用途に使用できるからである。 Amorphous metal alloys, the preferred material of construction for strip 18, have high tensile strength, typically about 200,000 to 600,000 psi, depending on composition.
(1.34-4.14×10 6 KPa).
This is used in conditions where the polycrystalline alloy is annealed and typically at about 40,000 to 80,000 psi (2.76
Its value should be recognized when compared to the strength of ~5.52×10 6 KPa). High tensile strength is important when considering use in applications that are subject to high centrifugal force, such as iron cores in electric motors and generators. This is because alloys with high strength can be used in applications with high rotational speeds.
加うるに、ストリツプ１８を形成するために使
用された非晶質金属合金は、高い電気抵抗を有す
ることが証明されており、その組成によつて違い
はあるが、25℃において約160ないし180マイクロ
オーム−cmの範囲内である。典型的な先行技術の
物質では、電気抵抗が約45ないし160マイクロオ
ーム−cmである。上に定義した非晶質金属合金の
有する高度な抵抗は、交流機器に使用するに際
し、うず電流損失を最少にするために有用であ
り、ひいては、鉄損（認心損失）を減少させる要
因となる。 In addition, the amorphous metal alloy used to form the strip 18 has been shown to have a high electrical resistivity, ranging from about 160 to 180 at 25°C, depending on its composition. In the microohm-cm range. Typical prior art materials have electrical resistances of about 45 to 160 microohm-cm. The high resistance of the amorphous metal alloys defined above is useful for minimizing eddy current losses when used in AC equipment, and is therefore a factor in reducing core losses (cognitive losses). Become.
ストリツプ１８をつくるために非晶質金属合金
を用いることのさらに別の利益は、実質的に同一
の金属含有量の従来技術の組成合金を用いたもの
よりも低い保磁力が得られ、このためにストリツ
プ１８の製造に際し鉄の比率を高めることがで
き、これはストリツプのコストを比較的安くす
る。すなわち、ストリツプ中にニツケルの比率が
もつと高ければストリツプのコストはそれだけ高
くなる。 A further benefit of using an amorphous metal alloy to make the strip 18 is that it provides a lower coercive force than using prior art compositional alloys of substantially the same metal content; In addition, the proportion of iron can be increased in the manufacture of the strip 18, which makes the cost of the strip relatively low. That is, the higher the proportion of nickel in the strip, the higher the cost of the strip.
第２図および第３図について説明すると、磁性
鉄心素子１４の各々は、連続的なストリツプ１８
をマンドレル（図示せず）の周囲にぐるぐると巻
きつけて形成される。連続的にぐるぐると巻きつ
けるに際し、ストリツプ１８には張力が保たれる
状態に維持し、これによつ鉄心素子１４の形成
が、ぴつたりと隙間なく巻き上げられるようにす
る。所定の鉄心素子１４をつくるのに必要な巻き
数を何回にするかは、数回から数千回までの巾が
あるが、所望の電磁装置の電力容量により異な
る。必要な回数巻きつけられて所望の鉄心素子１
４がつくられると、ストリツプ１８はその巾ｗに
沿つて切断され、外側に巻かれたストリツプがそ
れに先行する巻きストリツプのまわりに巻かれた
状態で保持されるように固定される。典型的に
は、ストリツプ１８の最後に巻かれた部分の切断
端部はスポツト溶接、またはクランプまたはその
他の方法で巻かれた鉄心素子１４に固定される。 2 and 3, each of the magnetic core elements 14 includes a continuous strip 18.
wrapped around a mandrel (not shown). During continuous wrapping, the strip 18 is maintained in tension so that the core element 14 formation is wound tightly and without gaps. The number of turns required to make a given core element 14 varies from a few turns to several thousand turns, depending on the power capacity of the desired electromagnetic device. The desired core element 1 is wound the required number of times.
4, the strip 18 is cut along its width w and secured so that the outer wound strip is held wound around the preceding wound strip. Typically, the cut end of the last wound portion of the strip 18 is spot welded, clamped or otherwise secured to the wound core element 14.
十分な回数巻きつけられて所定の磁性鉄心素子
１４が上述のごとくつくられると、それからマン
ドレルが取り除かれて第３図に示される鉄心素子
１４がつくられる。鉄心素子１４はストリツプ１
８の巾によつて規定される巾を有し、かつ巻き付
けの厚さ（build）は、ストリツプの厚さｔにス
トリツプ１８の巻き付けの回数を乗じた値によつ
て規定される。非晶質金属のストリツプは、ロー
ルした結晶質金属ストリツプに比し、相対的に薄
い。さらに、磁性鉄心１２は複合的な鉄心構造を
有しているために、鉄心素子１４をつくるために
使用されるストリツプ１８を各巻き層毎に被覆を
施こす必要はない。その結果、鉄心素子１４は、
絶縁された層間構造を有する磁性鉄心に比し、組
立て、処理および材料のコストがより低いコスト
で、より小さい、より軽い素子に巻き上げること
ができる。一般に、ストリツプ１８の巾は約0.25
ないし2.5cmの範囲内であり、かつストリツプ１
８の厚さは、約１ないし２ミルの範囲内である。
各鉄心素子１４の巻き上り後の厚さ（build）は、
電磁装置の電力要求量によつて異なるが、下は４
ミルから上は25cmまたはそれ以上までの範囲にわ
たつて変えることができる。 Once a sufficient number of wraps have been made to create a desired magnetic core element 14 as described above, the mandrel is then removed to create the core element 14 shown in FIG. Core element 14 is strip 1
8 and the build thickness is defined by the strip thickness t multiplied by the number of wraps of the strip 18. Amorphous metal strips are relatively thin compared to rolled crystalline metal strips. Additionally, because the magnetic core 12 has a composite core structure, it is not necessary to coat each turn of the strip 18 used to make the core element 14. As a result, the core element 14 is
Compared to magnetic cores with insulated interlayer structures, assembly, processing and material costs are lower and can be wound into smaller, lighter elements. Generally, the width of strip 18 is approximately 0.25
within the range of 1 to 2.5 cm, and strip 1
The thickness of 8 is within the range of about 1 to 2 mils.
The thickness (build) of each core element 14 after winding up is
It depends on the power requirement of the electromagnetic device, but below is 4
The top from the mill can vary over a range up to 25cm or more.
磁性鉄心１２は、複数の鉄心素子１４の相互の
間に絶縁性物質２２の層をはさむことによつて組
立てられる。鉄心素子１４は、絶縁性物質２２に
よつて互いに結合せしめられていてもよい。また
は、複数の鉄心素子１４と複数の絶縁層２２を、
熱可塑性または熱硬化性物質からなるスプール上
に次々と重ね合わせることもできる。磁性鉄心１
２を組立てるために使用される鉄心素子１４の
数、並びに鉄心素子１４の寸法および磁性鉄心１
２の全体としての高さｈは、磁性装置の電力容量
および使用繁度に依存して変化するであろう。稼
動周波数60Hzおよび電力容量100ないし20000ワツ
トを有する電磁装置については、ストリツプ巾の
最大許容値は約１インチ（2.54cm）、磁性鉄心１
２を組立てるために用いられる鉄心素子１４の数
は約３ないし10であり、磁性鉄心１２の高さｈは
約２ないし10インチ（5.08〜25.4cm）であり、各
鉄心素子１４の内径は約１ないし６インチ（2.54
〜15.2cm）であり、各鉄心素子１４の外径は約２
ないし20インチ（5.08〜50.8cm）である。稼動周
波数約10KHzおよび電力容量100ないし20000ワツ
トを有する電磁装置については、ストリツプ巾の
最大許容値は約1/4インチ（6.3×10-1cm）であ
り、磁性鉄心１２の組立てるために用いられる鉄
心素子１４の数は約３ないし10であり、磁性鉄心
１２の高さｈは約２ないし10インチ（5.08〜25.4
cm）であり、各鉄心素子１４の内径は約１ないし
３インチ（2.54〜7.62cm）であり、各鉄心素子１
４の外径は約２ないし10インチ（5.08〜25.4cm）
である。 Magnetic core 12 is assembled by sandwiching a layer of insulating material 22 between a plurality of core elements 14 . The core elements 14 may be connected to each other by an insulating material 22. Alternatively, a plurality of iron core elements 14 and a plurality of insulating layers 22,
They can also be stacked one after another on spools of thermoplastic or thermoset material. Magnetic core 1
2, as well as the dimensions of the core elements 14 and the magnetic core 1
The overall height h of 2 will vary depending on the power capacity and frequency of use of the magnetic device. For electromagnetic equipment with an operating frequency of 60 Hz and a power capacity of 100 to 20,000 watts, the maximum allowable strip width is approximately 1 inch (2.54 cm), with a magnetic core of 1
The number of core elements 14 used to assemble the magnetic core 12 is approximately 3 to 10, the height h of the magnetic core 12 is approximately 2 to 10 inches (5.08 to 25.4 cm), and the inside diameter of each core element 14 is approximately 1 to 6 inches (2.54
~15.2 cm), and the outer diameter of each core element 14 is approximately 2 cm.
to 20 inches (5.08 to 50.8 cm). For electromagnetic devices having an operating frequency of approximately 10 KHz and a power capacity of 100 to 20,000 watts, the maximum allowable strip width is approximately 1/4 inch (6.3 x 10 -1 cm) and is used to assemble the magnetic core 12. The number of core elements 14 is about 3 to 10, and the height h of the magnetic core 12 is about 2 to 10 inches (5.08 to 25.4
cm), the inner diameter of each core element 14 is approximately 1 to 3 inches (2.54 to 7.62 cm), and each core element 1
The outer diameter of 4 is approximately 2 to 10 inches (5.08 to 25.4 cm)
It is.
鉄心素子１４相互の中間に配置される絶縁層２
２は、任意の適当な絶縁性物質で構成されていて
よい。たとえば熱硬化性もしくは熱可塑性物質、
ガラス布、フアイバーグラス、ポリカーボネー
ト、雲母、CAPSTAN，LEXAN，フイツシユ
ペーパー等であつて、磁性鉄心１２の設計稼働温
度、通常130℃前後、において、必要なフレキシ
ビリテイー、耐電圧、強じんさおよび安定性を有
するものであればよい。第３図に示すように、絶
縁層２２は厚さ約1/2ミルで内径および外径が鉄
心素子１４の内径および外径に実質的に等しいフ
レキシブルフイルムの形をしている。鉄心素子１
４の電気的隔離は、別の方法として、隣接する鉄
心素子１４同志の中間の重ね合わせる部分の一部
を覆う絶縁性物質を配置することによつて行なつ
てもよい。したがつて、隣接する鉄心素子１４同
志の間に配置された絶縁層２２はスパイダーの形
を有することができ、あるいはその他の、隣接す
る鉄心素子１４を物理的に分離しかつ電気的に隔
離するために適した構造をとることができる。そ
のような場合においては、鉄心素子１４の電気的
隔離は、一部が空気で構成されている絶縁層２２
によつて行なわれる。さらにまた、絶縁層２２は
塗料を塗布することにより、あるいは噴霧その他
の方法により、鉄心素子１４同志の隣接する一方
または両方の面上に適用することができる。 Insulating layer 2 disposed between core elements 14
2 may be constructed of any suitable insulating material. e.g. thermosets or thermoplastics,
Glass cloth, fiberglass, polycarbonate, mica, CAPSTAN, LEXAN, fish paper, etc., have the necessary flexibility, withstand voltage, toughness and Any material may be used as long as it has stability. As shown in FIG. 3, insulating layer 22 is in the form of a flexible film approximately 1/2 mil thick and having inner and outer diameters substantially equal to the inner and outer diameters of core element 14. Iron core element 1
The electrical isolation of 4 may alternatively be achieved by placing an insulating material covering a portion of the intermediate overlapping portion of adjacent core elements 14. Thus, the insulating layer 22 disposed between adjacent core elements 14 may have a spider shape or otherwise physically separate and electrically isolate adjacent core elements 14. A structure suitable for this purpose can be adopted. In such a case, the electrical isolation of the core element 14 is provided by an insulating layer 22 that is partially composed of air.
It is carried out by. Furthermore, the insulating layer 22 can be applied on one or both adjacent surfaces of the core elements 14 by coating, spraying, or other methods.
磁性鉄心１２を内に含む変圧器１１の組立て
は、磁性鉄心１２の周囲に、銅またはアルミニウ
ムのワイヤーまたはリボンの第１および第２ター
ン３０，３２を環状に巻きつけることにより容易
に行なうことができる。あるいは、通常の方法で
磁性鉄心１２の周りに銅またはアルミワイヤータ
ーンをハンドスレツデイングしてもよい。磁性鉄
心１２の細分化構造によつて与えられた層間絶縁
の不要化のために、必要とされる銅巻き線の長さ
が実質的に減少せしめられ、電磁装置１０の銅損
失が減少する。 The transformer 11 containing the magnetic core 12 can be easily assembled by wrapping first and second turns 30, 32 of copper or aluminum wire or ribbon in an annular manner around the magnetic core 12. can. Alternatively, turns of copper or aluminum wire may be hand threaded around the magnetic core 12 in the conventional manner. Due to the elimination of interlayer insulation provided by the subdivided structure of magnetic core 12, the length of copper winding required is substantially reduced, reducing copper losses in electromagnetic device 10.
磁性鉄心１２の複雑な鉄心構造に起因する鉄損
の減少は、１インチ（2.54cm）巾の無被覆ストリ
ツプ１８でつくられた７つの鉄心素子１４を用い
て巻かれた15KVA変圧器によつて証明されてい
る。 The reduction in core losses due to the complex core structure of magnetic core 12 is achieved by winding a 15 KVA transformer using seven core elements 14 made of 1 inch wide uncoated strip 18. It has been proven.
もし変圧器の鉄心が、単一セクシヨンの広巾リ
ボンの形態の無被覆ストリツプ１８を用いて巻か
れたものであつたとすれば、電流Ｉは、リボン層
相互間に流れていたであろう。この電流は、Ｅ／Ｒ
となつたであろう。ただしＥは磁性鉄心中に誘導
された電圧であり、Ｒは有効層間抵抗である。フ
アラデイーの電磁誘導の法則によつて、Ｅは周波
数、磁束密度および鉄心面積に比例する。Ｒすな
わち有効層間抵抗は層間抵抗率に比例し、かつ層
間の接触面積に逆比例する。したがつて層間鉄心
損失は：Ｐ＝I2R＝E2／Ｒとなる。 If the transformer core had been wound with uncoated strip 18 in the form of a single section wide ribbon, the current I would have flowed between the ribbon layers. This current would be E/R. where E is the voltage induced in the magnetic core and R is the effective interlayer resistance. According to Faraday's law of electromagnetic induction, E is proportional to frequency, magnetic flux density, and core area. R, the effective interlayer resistance, is proportional to the interlayer resistivity and inversely proportional to the contact area between the layers. Therefore, the interlayer core loss is: P=I 2 R=E 2 /R.
他方もし磁性鉄心１２が、本発明に従つて互い
に絶縁されたｎ個の鉄心素子１４に区分されてい
るとすれば、誘導電圧ｅおよび層間抵抗ｒに基い
て各鉄心素子１４相互間を流れる電流ｉが存在す
ることになるであろう。鉄心素子１４の鉄心面積
は今や２倍小さくなつているので、誘導電圧ｅ
は：
ｅ＝Ｅ／ｎ (1)
となる。 On the other hand, if the magnetic core 12 is divided into n core elements 14 which are insulated from each other according to the present invention, the current flowing between each core element 14 based on the induced voltage e and the interlayer resistance r i will exist. Since the core area of the core element 14 is now twice smaller, the induced voltage e
is: e=E/n (1).
層間抵抗を決定する接触面積は今やｎ倍小さ
い。従つて、各素子の有効層間抵抗は：
ｒ＝nR (2)
である。 The contact area, which determines the interlayer resistance, is now n times smaller. Therefore, the effective interlayer resistance of each element is: r=nR (2).
各素子の層間鉄心損失Ｐは Ｐ＝i2r＝e2／ｒ となるであろう。 The interlayer core loss P for each element will be P=i 2 r=e 2 /r.
式(1)および(2)から、ｅおよびｉを消去すると： Ｐ＝E2／Rn3 となる。 Eliminating e and i from equations (1) and (2) yields: P=E 2 /Rn 3 .
鉄心はｎ個のセクシヨンから成つているので、
全層間鉄心損失Ｐは：
Ｐ＝np＝E2／Rn2
となる。言い換えれば、鉄心が単一素子として巻
かれるときに比べて、n2倍だけ全鉄損が小さくな
る。７個の素子からなる15KVAの変圧器の場合
には、層間鉄損は、７インチ（17.78cm）巾の無
被覆ストリツプを用いた単一セクシヨンとして巻
かれた場合に期待される層間鉄損に比し49倍も鉄
損が低いことになる。 Since the iron core consists of n sections,
The total interlayer core loss P is: P=np=E 2 /Rn 2 . In other words, the total iron loss is reduced by a factor of n 2 compared to when the core is wound as a single element. In the case of a 7-element 15KVA transformer, the interlayer iron losses are equal to those expected when wound as a single section using 7-inch (17.78 cm) wide uncoated strips. This means that the iron loss is 49 times lower.
上述のごとく本発明をかなり詳しく具体的に説
明したが、これらの詳細な具体例の通りのものだ
けが本発明というわけでなく、それらを基本とす
る種々の変形や改良をも含めて、特許請求の範囲
に明記する技術思想の範囲を逸脱しない限り、す
べて本発明の範囲内に属するものであることは、
当業者のよく理解されるところと思う。 As mentioned above, the present invention has been specifically explained in considerable detail, but the present invention is not limited to only those detailed specific examples, and patents include various modifications and improvements based on them. Unless it departs from the scope of the technical idea specified in the claims, everything falls within the scope of the present invention.
I think it is well understood by those skilled in the art.
第１図は、本発明の複合鉄心を含む変圧器の透
視図である。第２図は、第１図の２―２線に沿つ
て切断した断面図である。第３図は、第１図に示
す変圧器の複合鉄心構造を例示する分解透視図で
ある。図中の参照数字は下記のものをそれぞれ表
わす。
１０……電磁誘導装置、１１……変圧器、１２
……磁性鉄心、１４……磁性鉄心素子、１６……
層、１８……ストリツプ、２０……鉄心スタツ
ク、２２……絶縁材。
FIG. 1 is a perspective view of a transformer including a composite core of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2--2 in FIG. 1. 3 is an exploded perspective view illustrating the composite core structure of the transformer shown in FIG. 1. FIG. Reference numbers in the figures represent the following, respectively. 10... Electromagnetic induction device, 11... Transformer, 12
...Magnetic core, 14...Magnetic core element, 16...
Layer, 18... Strip, 20... Iron core stack, 22... Insulating material.
Claims (1)
誘導装置用磁性鉄心１２： Ａ 各鉄心素子が透磁性物質の非絶縁ストリツプ
１８の層を複数層巻くことによつて形成されて
いる、複数個の磁性鉄心素子１４、［ただし前
記ストリツプ１８は、少なくとも50％が非晶質
であり、かつ式M60-90T0-15X10-25によつて定
義される組成を有する合金からなり、ここにＭ
は鉄、コバルトおよびニツケルのうちから選ば
れる少なくとも１つの元素であり、Ｔは少なく
とも１つの遷移金属元素であり、Ｘは燐、硼素
および炭素から選ばれる少なくとも１つのメタ
ロイド元素である。］； Ｂ 前記磁性鉄心素子１４は互いに並行に向き合
うように配置されて鉄心スタツク２０を形成し
ている［ただし、その高さ(h)は、各素子のスト
リツプの巾（ｗ）に比し相対的に大きい］； Ｃ 前記磁性鉄心素子は、各素子相互間の向き合
つて接する部分にはさまれている絶縁性物質に
よつて互いに他から電気的に隔離されている。 ２ 成分Ｘの80％までがアルミニウム、アンチモ
ン、ベリリウム、ゲルマニウム、インジウム、珪
素および錫のうちの少なくとも１つによつて置換
されている、特許請求の範囲第１項に記載の磁性
鉄心１２。 ３ 前記ストリツプが少なくとも80％非晶質であ
る、特許請求の範囲第１項に記載の磁性鉄心１
２。 ４ 前記ストリツプが少なくとも95％非晶質であ
る特許請求の範囲第３項に記載の磁性鉄心１２。 ５ 前記鉄心スタツク２０が２〜10インチ（5.08
〜25.4cm）の範囲の高さ(h)有し、かつ前記ストリ
ツプ巾（ｗ）が0.25〜2.5cmの範囲にある、特許
請求の範囲第１項に記載の磁性鉄心１２。 ６ 前記鉄心素子１４の個数が２〜10の範囲にあ
る、特許請求の範囲第１項に記載の磁性鉄心１
２。 ７ 前記鉄心素子の各々が、約４ミルないし25cm
の範囲のビルドを有することを特徴とする、特許
請求の範囲第１項に記載の磁性鉄心１２。 ８ 第１ターン３０、第２ターン３２および磁性
鉄心１２を有し、前記磁性鉄心が下記Ａ）、Ｂ）、
Ｃ）の構成要件からなるものである電磁装置１
０： Ａ 各鉄心素子が透磁性物質の非絶縁ストリツプ
１８の層を複数層巻くことによつて形成されて
いる、複数個の磁性鉄心素子１４、［ただし前
記ストリツプ１８は、少なくとも50％が非晶質
であり、かつ式M60-90T0-15X10-25によつて定
義される組成を有する合金からなり、ここにＭ
は鉄、コバルトおよびニツケルのうちから選ば
れる少なくとも１つの元素であり、Ｔは少なく
とも１つの遷移金属元素であり、Ｘは燐、硼素
および炭素から選ばれる少なくとも１つのメタ
ロイド元素である。］； Ｂ 前記磁性鉄心素子１４は互いに並行に向き合
うように配置されて鉄心スタツク２０を形成し
ている［ただし、その高さ(h)は、各素子のスト
リツプの巾（ｗ）に比し相対的に大きい］； Ｃ 前記磁性鉄心素子は、各素子相互間の向き合
つて接する部分にはさまれている絶縁性物質に
よつて互いに他から電気的に隔離されている。 ９ 前記装置が変圧器１１である、特許請求の範
囲第８項に記載の電磁装置１０。[Claims] 1. A magnetic core 12 for an electromagnetic induction device comprising the following constituent elements A), B), and C): A. Each core element is wound with a plurality of layers of non-insulating strips 18 of a magnetically permeable material. a plurality of magnetic core elements 14 [provided that the strips 18 are at least 50% amorphous and defined by the formula M 60-90 T 0-15 X 10-25 ; consisting of an alloy having the composition where M
is at least one element selected from iron, cobalt and nickel, T is at least one transition metal element, and X is at least one metalloid element selected from phosphorus, boron and carbon. ]; B The magnetic core elements 14 are arranged to face each other in parallel to form a core stack 20 [However, the height (h) is relatively small compared to the width (w) of the strip of each element. C The magnetic core elements are electrically isolated from each other by an insulating material sandwiched between the facing and contacting parts of each element. 2. Magnetic core 12 according to claim 1, wherein up to 80% of component X is replaced by at least one of aluminum, antimony, beryllium, germanium, indium, silicon and tin. 3. Magnetic core 1 according to claim 1, wherein the strip is at least 80% amorphous.
2. 4. The magnetic core 12 of claim 3, wherein said strip is at least 95% amorphous. 5 The core stack 20 is 2 to 10 inches (5.08
25.4 cm) and said strip width (w) is in the range 0.25 to 2.5 cm. 6. The magnetic core 1 according to claim 1, wherein the number of the core elements 14 is in the range of 2 to 10.
2. 7 Each of said core elements is about 4 mils to 25 cm.
A magnetic core 12 according to claim 1, characterized in that it has a build in the range of . 8 It has a first turn 30, a second turn 32, and a magnetic core 12, and the magnetic core has the following A), B),
Electromagnetic device 1 consisting of the constituent elements of C)
0: A A plurality of magnetic core elements 14, each core element formed by winding multiple layers of non-insulating strips 18 of magnetically permeable material, provided that said strips 18 are at least 50% non-insulating. consisting of an alloy that is crystalline and has a composition defined by the formula M 60-90 T 0-15 X 10-25 , where M
is at least one element selected from iron, cobalt and nickel, T is at least one transition metal element, and X is at least one metalloid element selected from phosphorus, boron and carbon. ]; B The magnetic core elements 14 are arranged to face each other in parallel to form a core stack 20 [However, the height (h) is relatively small compared to the width (w) of the strip of each element. C The magnetic core elements are electrically isolated from each other by an insulating material sandwiched between the facing and contacting parts of each element. 9. Electromagnetic device 10 according to claim 8, wherein the device is a transformer 11.
Priority Applications (1)
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