変圧器のコアを積み重ねる場合、継ぎ目処理方法は？ 変圧器のコアを積み重ねる場合、継ぎ目処理方法は？

■ 鉄心に関する関連概念

（１）幾何学的断面積：鉄心によって占められる空間の断面積を指します。

（２）有効断面積：シリコン鋼板の幾何学的断面積からシリコン鋼板間の隙間と絶縁塗膜の厚さによって占められる面積を差し引いて得られるシリコン鋼板の実際の断面積を指します。

（３）積層係数：コアの有効断面積と幾何学的断面積の比を指します。積層係数は、ケイ素鋼板の厚さと平坦度、および鋼板間の絶縁層の厚さに関係します。例えば、厚さ0.35mmのケイ素鋼板を使用する場合、積層係数は一般的に0.91～0.96になります。

（４）充填率：利用率とも呼ばれ、はしご状の鉄心柱の断面積と鉄心柱の外接円の面積の比を指します。一定の直径の下では、鉄心柱の断面積が大きいほど、つまり段数が多いほど、充填率は大きくなります。しかし、段数が多いほど積層の仕様が多くなり、鉄心製造プロセスが複雑になります。

■ シリコン鋼板の継ぎ目加工方法

変圧器の鉄心を積層する場合、珪素鋼板の接合方法には以下の3種類があります。

直接継ぎ目 - 熱間圧延ケイ素鋼板専用

図1に示すように、その特徴は、加工と積層が比較的容易であり、重なり合う面積が大きいため、積層鉄心は構造強度が高く、一体性が高く、変形しにくいという点である。ただし、熱間圧延珪素鋼板にのみ使用できる。圧延方向に沿って良好な磁気特性を持つ冷間圧延方向性珪素鋼板に使用すると、継ぎ目の磁束が圧延方向に沿って伝わらないため、磁気特性が劣化し、無負荷損失が増加する。

半直線継手および半マイター継手 - 冷間圧延方向性珪素鋼板用

図2に示すように、冷間圧延方向性珪素鋼板に使用されます。このタイプの継ぎ目の特徴は、芯材積層において直接継ぎ目とマイター継ぎ目が交互に現れることです。芯材柱板と鉄ヨーク板の幅が同じ場合、マイター継ぎ目は45°です。50%の角では、直接継ぎ目に比べて磁気特性が大幅に向上し、構造が信頼性が高く、せん断や積層も容易で、珪素鋼板の利用率も高くなります。しかし、直接継ぎ目が一部残っているため、冷間圧延方向性珪素鋼板の方向性が十分に活用されず、鉄芯の無負荷損失を最小限に抑えることができません。

完全マイター継ぎ目 - 冷間圧延方向性珪素鋼板用

図3に示すように、鉄心の無負荷損失をさらに低減し、冷間圧延方向性珪素鋼板の特性を最大限に活用するためには、磁束の方向が珪素鋼板の圧延方向と一致するように、完全斜め接合を用いるべきである。これにより、鉄心損失が最小限に抑えられる。しかしながら、この接合方法は複雑であり、積層鉄心の完全性は劣る。