Fe基非晶变压器磁芯和其制造方法、以及变压器技术

本发明专利技术提供如下Fe基非晶变压器磁芯：其是将Fe基非晶合金薄带层叠而制作的，对磁芯施加80A/m的磁场而测定的直流BH曲线中，满足下述(1)～(3)：(1)B80≥1.1T、(2)0.5T≤Br≤0.7T、(3)B80-Br≥0.6T〔B80：以80A/m的磁场进行磁化时的磁通密度(T)，Br：以80A/m的磁场进行磁化后、使磁场变化为0A/m时的剩余磁通密度(T)〕。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在搭载于功率调节器的逆变器输出电压的升压变压器等中适用的Fe基非晶变压器磁芯和其制造方法、以及使用其的变压器。
技术介绍
近年来，作为没有二氧化碳的排出、且对抑制地球温暖化有效的发电方法，太阳光发电、风力发电受到关注。对于太阳光发电，发电得到的直流电力借助逆变器从直流电力转换为期望频率的交流电力，进而通过升压变压器，使其升压至商用电力系统的电压，然后与商用电力网相连。另外，风力发电中，也将发电得到的交流电力转换为直流电力，进而借助逆变器从直流电力转换为期望频率的交流电力，从而可以实现发电效率的提高。然而，对于太阳光发电，根据气象条件、太阳高度的时间变化等而发电得到的电力量会变动。另外，对于风力发电，根据时刻变化的风速而发电量会变动。因此，对于变动的发电量，将该直流电力通过逆变器转换为交流电力，进而通过升压变压器升压至商用电力系统的一定的电压时，需要各种控制电路。将这样的逆变器、控制电路、升压变压器等一般统称为功率调节器。太阳光发电、风力发电中利用的功率调节器基于年内的发电量的变动、每日的发电量的变动而设计。然而，实际的运用中，得到额定发电量的时间为全部运用时间的一部分，大多在小于额定输出的输出带上运用。例如太阳光发电中，额定输出的30％～70％的输出带(相对于额定输出的％)上的发电最多(例如参照日本特开2010-273489号公报、日本特开2012-120251号公报)。另一方面，作为升压变压器，一直以来，使用有磁芯使用硅钢板的变压器。然而，上述那样的实际运用中，得到额定发电量的时间短、小于额定输出的输出带上的转换效率的恶化成为问题。关于这样的情况，日本特开2010-273489号公报和日本特开2012-120251号公报中提出了如下技术：负荷率低的区域中，与由硅钢板制作的磁芯而得到的变压器相比，采用使用将能量转换效率高的Fe基非晶合金薄带层叠而成的磁芯的非晶变压器，从而将功率调节器高效率化。然而，由于逆变器的停止等而有时变成维持为变压器磁化了的状态的、所谓残余磁化强度的状态。如此，运转再次运行时容易达到磁饱和而无法进行正常的运转。以往，为了防止引起功率调节器中的磁饱和，检测输入至升压变压器的输入侧(1次侧)的电流、电压和从输出侧(2次侧、升压侧)输出的电流、电压，以不引起磁饱和的方式配置控制电路。例如，作为控制电路的一例，日本特开2010-273489号公报、日本特开2012-120251号公报中公开了具备在运转开始前进行偏移校正的功能的功率调节器。然而，控制电路不仅复杂而且符合各变压器的每个磁芯的特性的设计是必不可少的，因此在通用性且简便性的方面存在问题。除上述之外，有如下公开：通过具有规定的铁损，引起直流偏磁的情况下也能够避免磁饱和的变压器(变压器)(例如参照日本特开2008-177517号公报)。另外，日本特开2008-177517号公报中公开了，在无磁场进行退火，从而磁阻变大，可以抑制磁饱和。另外，日本特开2008-177517号公报中还记载了，通过在300℃以下的低温下进行退火，从而磁阻变大，可以抑制磁饱和。
技术实现思路
专利技术要解决的问题采用上述日本特开2008-177517号公报所述的无磁场中的退火或低温的退火之类的手法对变压器自身赋予难以磁饱和的特性时，在也可以未必设置复杂的控制电路的方面是有效的。此处，对变压器的磁饱和进行说明。图2示出以往提出的使用Fe基非晶合金薄带的变压器(变压器)的BH曲线(表示磁通密度(B)对于外部磁场(H)的变化的磁滞曲线)。通常的运转时，根据交流的频率而施加交变磁场，进行相当于该曲线上的值的磁化。另外，运转停止时，根据停止时的磁场，在稍被磁化的状态下停止。例如，图2中，在H＝10A/m以上的状态下停止时，变为以H＝0A/m下的BH曲线的磁通密度B的正侧的线上即约0.8T(特斯拉)被磁化的状态(将H＝0A/m下的磁通密度称为“剩余磁通密度(T)”，用Br表示。)。接着，再开始运转时，从以Br＝0.8T被磁化的状态进行动作，因此饱和磁通密度(Bs)设为约1.5T时，存在产生Bs与Br之差超过约0.7T(＝约1.5-约0.8)的磁场那样的输入电力时，变压器的磁芯容易引起磁饱和。即，在磁性材料中无法通过其以上的磁通量的状态、换言之容易变为与空芯线圈那样的空芯磁芯同样的状态。如此，由电磁感应产生的感应电动势变得非常小，产生额定电流的10倍以上的大电流(励磁涌流)流过、正常的升压、运转变困难的现象。即，磁滞曲线中，为了得到规定的磁通密度，必须通过线圈施加对应的外部磁场(H)，磁通密度(B)与由线圈产生的外部磁场的关系用B＝μH(μ：磁导率)表示。外部磁场(H)与卷线数(N)和电流(i)成比例。因此，想要获得规定的磁通密度时，磁导率μ越小、一次卷线越需要大的电流。对于得到规定的磁通密度的变压器，磁导率μ小时，在一次卷线中流过大的电流。因此，动作范围中的磁导率(μ)的值优选尽量大，这与通过直流偏磁而动作开始点变为Br时也同样。换言之，可以说期望从磁通密度中减去剩余磁通密度而得到的值(B-Br)大。而且，如果仅从避免运转中的磁饱和的发生的观点来看，期望Br低。另一方面，作为变压器，在抑制磁饱和的基础上，磁芯铁损的降低、噪音的抑制也是重要的要求特性。仅从上述磁饱和的观点出发，尚未确立增大磁阻(降低磁导率)时，也能够兼顾磁芯铁损的降低、噪音的抑制的技术。本专利技术是鉴于上述情况而作出的。本专利技术提供：不会使噪音的程度恶化、变压器磁芯的磁饱和被抑制、防止过大的励磁涌流(大电流)的产生、且磁芯铁损降低了的Fe基非晶变压器磁芯和其制造方法、以及能够稳定地再开始运转的变压器。用于解决问题的方案用于达成前述课题的具体手段如以下所述。<1>一种Fe基非晶变压器磁芯，其是将Fe基非晶合金薄带层叠而制作的，对磁芯施加80A/m的磁场而测定的直流BH曲线中，满足下述(1)～(3)。B80≥1.1T···(1)0.5T≤Br≤0.7T···(2)B80-Br≥0.6T···(3)前述(1)～(3)中，B80表示以80A/m的磁场进行磁化时的磁通密度(T)，Br表示以80A/m的磁场进行磁化后、使磁场变化为0A/m时的剩余磁通密度(T)。前述<1>中，Fe基非晶合金薄带的合金优选为如下合金：包含2原子％～13原子％的Si(硅)、8原子％～16原子％的B(硼)和3原子％以下的C(碳)，余量为Fe(铁)和不可避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Fe基非晶变压器磁芯，其是将Fe基非晶合金薄带层叠而制作的，对磁芯施加80A/m的磁场而测定的直流BH曲线中，满足下述(1)～(3)：B80≥1.1T···(1)0.5T≤Br≤0.7T···(2)B80‑Br≥0.6T···(3)其中，B80表示以80A/m的磁场进行磁化时的磁通密度(T)，Br表示以80A/m的磁场进行磁化后、使磁场变化为0A/m时的剩余磁通密度(T)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.13 JP 2013-1682151.一种Fe基非晶变压器磁芯，其是将Fe基非晶合金薄带层叠而制作的，对磁芯施加
80A/m的磁场而测定的直流BH曲线中，满足下述(1)～(3)：
B80≥1.1T···(1)
0.5T≤Br≤0.7T···(2)
B80-Br≥0.6T···(3)
其中，B80表示以80A/m的磁场进行磁化时的磁通密度(T)，Br表示以80A/m的磁场进行
磁化后、使磁场变化为0A/m时的剩余磁通密度(T)。
2.根据权利要求1所述的Fe基非晶变压器磁芯，其中，所述Fe基非晶合金薄带的合金为
如下合金：包含2原...

【专利技术属性】
技术研发人员：东大地，永田又嗣，高桥谦悟，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，治部电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP