4種類のトランスコア材料

の中身を不思議に思ったことはないだろうか。 変流器? トランスフォーマー まるで魔法の箱のようだった。その トランスコア の心臓のようなものだ。 変流器パワーを導くその芯材これは トランスコア の出来に大きな違いをもたらす。 変流器 の作品である。この記事では、主に以下の4つを紹介する。 変圧器のコア材の種類.これを知ることで、どのように戦うかを理解することができる。 変圧器 なぜ正しいものを選ぶのか？芯材にとって非常に重要である。 効率的な変圧器.

トランス・コアとは何か？

簡単に言えば、トランス・コアは巻線（ワイヤーのコイル）が巻き付けられるトランスの中心部分である。その主な仕事は、磁束の通り道を提供することです。磁気エネルギーが1つの巻線から別の巻線へと容易に移動するための道のようなものだと考えてください。この磁束のおかげで、トランスは電圧を上下に変えることができるのです。

コアの材質は超重要だ。トランスのコアが磁束を導くのにどれだけ優れているかを決定します。良いコア材は、エネルギー損失が少なく、より効率的なトランスを意味します。トランスのコア材を間違って選ぶと、無駄な電力が大量に発生したり、トランスが期待通りに動作しなかったりする可能性があります。コア材の磁気特性は、トランスの性能に直接影響します。

コアの素材によって強さは異なる。大電力を扱うのに適したもの、高速回転に適したもの、コアの損失を非常に低く抑えるために選ばれたものなどがあります。トランス・コアの種類と使用材料を理解することは、トランス全体を理解するための鍵となります。このため、トランス・コアの設計を見ることは、あらゆるトランスを作る上で大きなステップとなります。

私の初見：コア型トランスの基本設計？

このコア設計では、巻線がトランスのコアを取り囲んでいます。正方形または長方形のドーナツを想像してほしい。コア・タイプのトランスの形状に似ている。一次巻線と二次巻線は通常、このコア構造の2本の別々の脚または手足に配置されます。このコア・タイプは非常に一般的です。

コア・タイプのトランスは構造が単純であることが多く、製造や修理が容易です。トランスのコア自体は、以下のような薄いシートでできている。トランスラミネーションこのコア・タイプは、巻線が空気や冷却オイルにさらされるため、冷却効果が高い。このコア・タイプの設計では、巻線が空気や冷却オイルにさらされるため、冷却がうまくいきます。

コア・タイプ・トランスの特徴のひとつは、磁束がコア・コラムを通る主経路がひとつであることだ。一次コイルと二次コイルは、この磁気コアを共有しています。この磁束の直接経路は、このタイプのトランスが機能するための重要な部分です。多くの配電用変圧器がこのコア・タイプを採用しているのは、電圧を降圧するのに有効で信頼性が高いからです。

コアの構造はトランスにどう影響するか？

トランスのコアの作り方、つまりコアの構造によって、トランスがどのように作用するかは本当に変わってくる。コアの材質だけでなく、形状や組み方も重要です。例えば、ほとんどのトランスのコアは金属の固まりではありません。その代わりに、ケイ素鋼のようなコア材の薄いシートが何枚も重なってできている。これらはトランスラミネーションまたはコアラミネーションと呼ばれます。

なぜ薄いシートを使うのか？これは渦電流と呼ばれるものを減らすのに役立ちます。渦電流とは、コアが中実の場合、コアの中を流れる可能性のある小さな不要な電流のことです。渦電流はトランスのコアを加熱することでエネルギー損失を引き起こします。ラミネートコアを使用することで、これらの電流の通り道を断ち切り、トランスをより効率的にします。トランス・コアのラミネーションは、コア設計の巧妙な部分です。

実際のコア設計には、巻線をコアの周囲にどのように配置するかも含まれる。コア・タイプのトランスでは、コアを取り囲む巻線が鍵となる。シェル型トランスでは、コアが巻線を取り囲む。このコアの配置の違いは、冷却、トランスの強度、必要なコア材の量などに影響します。コアの設計は、トランスの性能を最適化するためのすべてです。

オールドタイマー：変圧器の鉄芯はどうなる？

トランスが発明された当初は、鉄コアが一般的だった。鉄は優れた磁性材料であり、磁束をよく伝えることができる。だから、鉄コアは良いアイデアに思えた。私は、この方法を採用した非常に古いトランスをいくつか見たことがある。基本的な考え方は、強い磁場を作るためにできるだけ多くの鉄を得ることだった。

しかし、特にほとんどの変圧器用途で見られる変化する電流を扱う場合、固体鉄心には大きな問題があります。この変化する電流は変化する磁界を作り出し、その磁界は固体鉄心内部に厄介な渦電流を発生させます。これらの電流は渦を巻くだけで、熱を発生させ、多くのエネルギーを浪費します。これは高いコア損失を意味します。

つまり、ソリッド鉄芯は単純かもしれないが、ほとんどの現代の変圧器にとってはあまり効率的ではないのだ。エネルギー損失が大きすぎるのです。そのため、特に効率が重要な電力変圧器や配電変圧器では、あまり見かけなくなりました。私たちは、ケイ素鋼やラミネーションを使うなど、鉄心を作るより良い方法を学びました。

ケイ素鋼：主力コア素材？

ケイ素鋼は、間違いなく多くの種類のトランスの主力コア材です。鉄に少量のシリコンを加えた合金で、通常は3%程度です。このシリコンの添加は、トランスのコアにいくつかの素晴らしい効果をもたらします。

第一に、ケイ素鋼は鉄の電気抵抗を増加させる。これはコアの損失、特に渦電流による損失を減らすのに役立つ。第二に、透磁率が良いので磁束が流れやすい。これにより、より効率的な変圧器が実現する。変圧器のコアに使用されるケイ素鋼のほとんどは薄いシート状で、変圧器の積層を形成している。この変圧器コアの積層を積み重ねることで、エネルギー損失がさらに削減される。

電子機器に使用される小型のものから、大型の電源トランスや配電用トランスまで、多くの種類のトランスでケイ素鋼板を目にすることができます。コストと性能のバランスが取れています。コアの損失は管理可能で、信頼性の高いコア材料です。非常に汎用性が高いため、コアタイプとシェルタイプの両方のトランス設計によく使われます。配電用変圧器にもよく使われています。

アモルファス鋼コアがトランスフォーマーにとって特別なのはなぜか？

アモルファス鋼、時には金属ガラスとも呼ばれる。これは画期的なことだった！結晶構造を持つ通常のケイ素鋼とは異なり、アモルファス鋼はランダムな非結晶構造を持つ。このユニークな構造こそが、変圧器のコアにとって特別なものなのだ。

コア材としてのアモルファス・スチールの最大の利点は、コアロスが非常に少ないことだ。アモルファス・スチールには、結晶性スチール・コアに見られる粒界がないため、エネルギーを浪費する渦電流が発生しにくいのです。これは、特にトランスに大きな負荷がかかっていない場合、熱量が少なく、エネルギー損失が非常に少ないことを意味します。これは変圧器の性能を高めるのに最適です。この素材は透磁率も高い。

アモルファス鋼コアは非常に効率的な変圧器コアを作るために使用されますが、ケイ素鋼よりも少し高価で、時には加工が難しい場合があります。しかし、一部の配電用変圧器のように、変圧器の耐用年数にわたってエネルギーの節約が重要な変圧器用途では、余分なコストはそれに見合うことがあります。ここでの焦点は、低いコア損失を達成することです。

ナノ結晶コア：トランス効率の未来？

ナノ結晶コアは新しいタイプの磁性コア材で、非常にエキサイティングなものです。ナノ結晶材料は、アモルファス金属リボン（アモルファス鋼に似ている）を非常に注意深く熱処理することによって作られる。この処理によって、アモルファス構造の中にナノサイズの小さな結晶粒ができる。これは、両方の長所を併せ持つようなものだ！

その結果、信じられないほど高い透磁率を持つコア素材が生まれた。つまり、ほとんど労力をかけずに磁束を非常にうまく流すことができる。ナノ結晶コアはコア損失も非常に低く、特に高周波ではアモルファス・スチールよりも低い場合もあります。このため、高周波電力変圧器や電流変圧器のような特殊な変圧器用途に最適です。

ナノ結晶コアは、より効率的なトランス設計の構築に役立っています。珪素鋼よりコストがかかるかもしれないが、その優れた磁気特性は、より優れた性能を持つ小型・軽量の変圧器につながる可能性がある。この種の変圧器用コア材は、特にスペースとエネルギー損失が大きな懸念事項である場合、変圧器技術の最適化において大きな役割を果たすだろう。

シェルタイプとコアタイプ：コア素材の選択は変わるか？

シェル型トランスとコア型トランスのどちらを選ぶかで、コアの材質が変わるのですか？簡単に言うと、そうではありませんが、コアの設計自体が異なります。シェル型もコア型も、ケイ素鋼のような一般的なコア材を使用することができます。主な違いは、コアの構造と巻線とトランスコアの配置方法です。

コア型トランスでは、説明したように巻線がコアを取り囲んでいる。トランスのコアには通常2つの縁があり、一次巻線と二次巻線はこれらの縁に配置される。磁束の経路は一本です。このコア・タイプ・トランスの構造は、よく目にします。

シェル型トランスでは、トランスのコアが巻線を取り囲んでいます。巻線はサンドイッチのようなもので、コア材は両側と端のパンのようなものです。シェル型は、一次巻線と二次巻線が中央に配置されることが多く、磁束はコアの外側を戻る2つの経路があります。シェル型は、電磁力に対してより優れたサポートを提供できる場合があり、コア構造がよりコンパクトになる場合があります。例えば、3リム・コアや4リム・コアは、シェル・タイプや大型コア・タイプの変圧器設計の一部になることがあります。使用される材料は、その磁気特性とコア損失を低減する能力を考慮して選択されます。

なぜトランスのコア損失と磁束を心配するのか？

トランスがどのように機能するかは、磁束が鍵を握っている。一次巻線と二次巻線を結ぶコア内を流れる磁界のことである。一次巻線に交流電流が流れると、磁束が変化します。この磁束が二次巻線を横切り、二次巻線に電流が流れる。そのため、効率的なトランスには磁束をうまくコントロールすることが不可欠です。

一方、コアロスは最小限に抑えたいものです。トランスのコア自体で起こるエネルギー損失です。この損失は熱に変わります。コア損失には、ヒステリシス損失（コア材料の磁区が磁化の変化に抵抗することによる）と渦電流損失（前述の不要電流）の2つの主なタイプがあります。ケイ素鋼板のトランス積層を使用するなど、優れたコア材料とコア設計は、コア損失を低く抑えるのに役立ちます。

コアロスを最小限に抑えることは、変圧器の効率にとって極めて重要です。変圧器のコアロスが大きいと、エネルギーを浪費し、運転コストが高くなり、過熱する可能性があります。これは、常時稼動している電力変圧器や配電変圧器にとって特に重要です。そのため、変圧器のコア設計では、磁束の流れを良くし、コア損失を抑えるような材料や工法を選択することに多くの努力が払われています。

賢い選択：コア材は変圧器用途にどう影響するか？

トランスの設計や選定において、適切なコア材を選択することは大きな決断です。トランスの用途によります。ニーズが違えば、材料や設計の選択も違ってきます。例えば、一般的な配電用の降圧トランスが必要な場合、ケイ素鋼板が費用対効果の高い良い選択となることがよくあります。配電用変圧器では一般的に使われています。

エネルギー損失を最小限に抑えることが絶対的な最優先事項である用途では、たとえ初期費用が多少かかっても、アモルファス・スチールやナノ結晶コアが優れています。これらは非常に効率的なトランスを作るのに最適です。高効率の配電用トランスや特殊電源について考えてみよう。これらの材料の低いコア損失は、トランスの寿命にわたって多くのエネルギーを節約することができます。

次に、スイッチモード電源のような高周波トランスの用途がある。この場合、フェライト・コア、あるいはナノ結晶コアが一般的に使用されるが、これは高周波で低損失を発揮するからである。動作周波数におけるコア材料の透磁率と損失特性は非常に重要である。そのため、アプリケーションの要求を理解することは、適切なトランスコアを選択し、トランスの全体的な効率を確保するのに役立ちます。適切なコアがトランスの性能を大きく変えるのです。