トランスコアはなぜラミネート加工されているのですか?

問題: 固体コア内の渦電流

交流磁束が固体鉄心を通過すると、金属内部に循環電流が誘導されます。これらの渦電流は磁束に対して垂直な閉ループを流れ、I2R の放散によってコアを加熱し、伝達されたエネルギーの一部を無駄にします。誘導電圧は電流経路で囲まれた面積に比例するため、ソリッドコアの渦電流損はコアの厚さの二乗と動作周波数の二乗に応じて増加します。したがって、巨大な一体型コアは高温になり非効率になり、温度上昇により周囲の巻線の絶縁が急速に低下します。

ラミネート加工による渦電流の抑制

ラミネート加工では、コアを薄いシートにスライスすることで問題を解決します。各積層体は薄い電気絶縁層、通常はワニスまたは無機コーティングでコーティングされ、シートは積み重ねられて 1 つのコアに固定されます。層間の絶縁体が渦電流ループをブロックするため、電流は個々のシートの薄い断面に限定されます。-。この制限により、電流経路の実効抵抗が増加し、渦電流が非常に小さな値に制限されます。積層が薄ければ薄いほど、渦電流損失は低くなります。そのため、高周波用のコアでは徐々に薄いシートが使用されます。

積層厚さと積層係数

変圧器の積層の実際の厚さは、損失と製造コストとのトレードオフになります。{0}}電力周波数コアでは通常、0.23 mm ～ 0.50 mm のシートが使用され、方向性ケイ素鋼では 0.30 mm と 0.35 mm が最も一般的です。-。コーティングが含まれる場合、使用可能な磁性材料は幾何学的な体積よりわずかに少なくなります。有効磁気断面積-と幾何学断面積-の比は積層係数と呼ばれ、最新のコーティングされた積層品では通常 0.95 ～ 0.97 です。設計者が磁束密度と巻数を計算するときは、積層係数を考慮する必要があります。

ケイ素鋼が標準コア材料である理由

ケイ素鋼が使用されるのは、鉄にケイ素を添加すると材料の電気抵抗率が上昇し、鉄損の渦電流成分が直接減少するためです。 - 方向性ケイ素鋼（GO）は、圧延方向に磁区を揃えるように加工されており、磁路に沿った非常に低いコア損失と高い透磁率を実現しており、電源トランスコアの標準材料です。関連する試験および仕様規格には、磁気特性試験に関する GB/T 2522、磁性材料に関する IEC 60404、方向性電磁鋼板に関する ASTM A876 が含まれます。-

積層コアの主な利点

渦電流損失の低減: 絶縁された薄いシートが電流経路を遮断し、コア損失とそれに伴う発熱を低減します。

重量と材料の削減: 絶縁層が薄いため、同等の固体コアよりもコンパクトなコアが可能になります。

効率の向上: 熱として浪費されるエネルギーが少なくなるため、より多くの伝送電力が負荷に到達します。

磁束経路の制御: 積層スタックにより、磁束が一次巻線から二次巻線に集中し、分散が少なくなります。

EIラミネート例

EI コアは一般的な積層構造で、E- 形状と I- 形状のパンチングが交互に配置されて磁気回路を形成しています。 E ピースと I ピースの間の接合部は層ごとに千鳥状に配置されており、エアギャップが分散され、磁気抵抗が低く保たれます。 EI コアは、打ち抜き加工が経済的で、形状が巻きやすいため、小型の制御変圧器から中規模の配電ユニットまで、変圧器、チョーク、および電磁装置に広く使用されています。

よくある質問

トランスコアが積層ではなく固体だったらどうなるでしょうか?

電流ループがコア断面全体を取り囲む可能性があるため、渦電流は非常に大きくなります。-コアが急速に過熱し、効率が低下し、温度上昇により巻線の絶縁が破壊されます。

渦電流損が周波数とともに増加するのはなぜですか?

コア内の誘導電圧は磁束の変化率に比例するため、周波数を 2 倍にすると誘導電圧は 2 倍になり、同じ磁束密度の場合の渦電流損失は約 4 倍になります。これが、高周波磁気コンポーネントに非常に薄い積層体や圧粉コアが必要となる理由です。-

変圧器の積層の一般的な厚さはどれくらいですか?

50/60 Hz の電源変圧器の場合、0.30 mm および 0.35 mm の方向性シートが最も一般的です。- 0.23 mm と 0.27 mm は高効率設計で使用されます。-、0.1 mm 未満の非常に薄いストリップは、高周波のアモルファスおよびナノ結晶コアでのみ使用されます。-

積層コアのスタッキングファクターとは何ですか?

これはスタックの有効磁気断面積-と幾何学的断面積-の比であり、絶縁コーティングと表面粗さが体積の小さな部分を占めるため、通常は 0.95 ～ 0.97 です。

ラミネートするとヒステリシス損失が軽減されますか?

いいえ。ヒステリシス損失は、厚さではなく、磁性材料自体とピーク磁束密度に依存します。積層により渦電流損が低減されます。ヒステリシス損失は、材料の選択と磁束密度を設計範囲内に維持することによって最小限に抑えられます。

ラミネートどうしは互いに絶縁されていますか?

方向性ケイ素鋼-には、製鉄所によって薄い半有機または無機の絶縁コーティングが塗布されて供給されます。-スタンピング後、シートは積み重ねられてクランプされ、コーティングによって層が電気的に分離された状態に保たれます。