CRGOラミネーション厚さガイド：0.23 mm vs 0.27 mm vs 0.30 mm

0.23mmはロスやラベルの絞り込み用、0.27mmは日常業務用、0.30mmはコスト重視で生産に適した選択です。あなたにとっての正しい答えは、通常、鋼材のマーケティング名ではなく、ロス資本比率の数値、工場の能力、顧客が効率にどれだけ真剣に取り組んでいるかに隠されています。

この3つの厚みがスペックに現れ続ける理由

最新の結晶粒方 向電磁鋼は、公称板厚が少量生産されている：ほとんどのカタログでは0.18、0.23、0.27、0.30、0.35mmである。実際には、電力および配電変圧器の標準オプションは0.23、0.27、0.30 mmに落ち着き、おなじみのM3、M4、M5スタイルの等級で販売されている。

なぜ薄いラミネーションが存在するのかは、もうお分かりでしょう。渦電流損失は、与えられた磁束密度において厚みの2乗にほぼ比例するため、0.30mmから0.23mmに厚みを薄くすることは、化粧品的な微調整ではありません。同時に、0.23mmのHi-Bを実際にスリットし、スタックし、疲弊したラインでクランプしようとしたことのある人なら誰でも、それがタダの性能ではないことを知っている。

つまり、本当の問題は「どれがベストか」ではない。このプロジェクトにとって、どの妥協が最も迷惑をかけないか」なのだ。

0.30mmから0.27mm、0.23mmと変化していく。

従来の代表的なデータセットを1つ挙げる。 ゴーズ.ある粒状シートのサプライヤーは、1.7T、50Hzでの典型的なコアロスを、M3 0.23mmで0.9W/kg、M4 0.27mmで1.12W/kg、M5 0.30mmで1.3W/kgとしている。これらは普遍的な数字ではないが、今日の "普通の "コイルがどのようなものであるかの公正なイメージである。

この1つの表から、すでに主なパターンが見えている。

0.30mmから0.27mmに変更すると、同じ磁束密度でおよそ14パーセント損失が減少する。0.23mmに変更すると、0.30mmに比べて30%損失が減少する。この傾向は、0.18mm、0.23mm、0.27mm、0.30mmの配向鋼を比較し、この狭い範囲内でもコア損失と着磁電流に顕著な違いがあることを発見した学術研究でも確認されている。

試作変圧器に関する有限要素法および試験ベースの研究は同じことを物語っており、積層厚と材料グレードが0.23mm、0.27mm、0.30mm、0.35mmの間で変化するにつれて、コア損失は大きく変化する。つまり、この数字はパンフレットの楽観論ではなく、現実のものなのだ。

もちろん、薄くすればするほど、別の代償を払うことになる。同じ正味断面積のために積層数が増え、絶縁層が増え、切断時間が増え、バリや厚みのばらつきが局所的な隙間や余分な損失を生む可能性が増える。メーカーの現場報告書や工程表には、わずかな厚みのばらつきや不正確な角度がすでに損失やノイズを引き起こしていることが書かれています。

つまり、ロス、製造性、コストの3つのトレードがある。

一目で0.23対0.27対0.30mm

ここでは、典型的な商業データとほとんどの工場が現場で目にするものを用いてコンパクトに比較している。損失額は目安であり、保証するものではないが、比率は代表的なものである。

これは物理学の要約である。記事の残りの部分は、これらの数字が実際にあなたのドローイングを変える場合についてである。

0.23mmがBOMに採用された場合

通常、0.23mmを正当化するのは、3つのうちの1つが当てはまる場合だ。

第一に、無負荷損失が大きく収益化される場合である。多くの電力会社の入札やエネルギー効率化スキームでは、基本的に損失資本化計算式によって、コアロスの1ワットごとに価格が付けられる。損失資本化係数が高ければ、無負荷損失を20％あるいは30％削減した場合の現在価値は、余分な鉄鋼コストや加工コストよりも大きくなることが多い。この計算はエレガントではないが、通常は決定的なものである。

第二に、小型化を追求する場合である。ラミネーションを薄くすることで、多くのグレードで同じ損失目標に対してもう少し磁束密度を許容できるようになり、同じ変圧器の定格に対して断面が小さくなります。これは、同じ定格の変圧器の断面がより小さくなることを意味する。そのため、タンクが縮小され、油量が減り、各寸法が1～2センチ小さくなることもある。設置面積に制約のある都市配電用変圧器、パッドマウント・ユニット、または再生可能エネルギーにとって、これは具体的なことである。

第三に、騒音規制と戦う場合である。いくつかの工場では、他の特性に大きな影響を与えることなく磁歪と鉄損を削減するために、機械的またはエッチングによる溝処理を用いて、ドメイン精製された0.23mmと0.27mmの製品を提供しています。厚さ0.23mm前後の低騒音製品シリーズは、厳しい騒音規制のある変圧器用に広く販売されています。ノイズの予算がすでに厳しい場合は、ステップラップ接合、良好なクランプ、0.23 mm Hi-B を組み合わせることが、マージンを購入する簡単な方法です。

その代償は工場側にある。薄いCRGOは、ハンドリングダメージや曲げに対してより敏感であり、厚みが0.23mm以下になるにつれて、切断、積層、アニールのプロセスウィンドウが狭くなる。業界の注意書きでは、これらのシートは鋭く曲げてはならず、ストリップの段差の中で厚みがわずかに変化しても、積み重ねと最終的なロスの両方に問題が生じることが強調されている。

より簡単な設計目標を、より厳しい生産管理と引き換えにするのだ。

0.27mmが常識的なデフォルトと感じられる場合

多くのメーカーが0.27mmのM4を効率とコストのバランスポイントとして説明するのには理由がある。先の損失表を見ると、0.27mmは0.30mmに比べて薄くすることのメリットのほとんどを回復する一方で、0.23mmがもたらす製造上の最悪の痛みを回避している。

典型的な50Hzまたは60Hzの配電用変圧器では、0.30mmから0.27mmに変更することで、同じ磁束密度でコアロスを10～15％削減できることがよくあります。これは、設計思想を大きく変えることなく、中間レベルの効率クラスへのよりクリーンな道として現れます。コアウィンドウ全体を描き直す必要はほとんどなく、磁束を少し高くするか、同じ誘導でより低い損失を受け入れるだけです。

現場においては、0.27mmは依然として馴染みのある鋼材と同様の挙動を示す。積層倍率は0.30mmよりわずかに低いが、劇的に低いわけではなく、曲げ強度とエッジ耐久性は0.23mmより管理しやすい。自動積み重ねと手動積み重ねが混在する工場では、この機械的マージンは書類上以上に重要である。

要するに、顧客が極端ではないがそこそこの効率を期待し、工場がM4コイルを中心に調整されているのであれば、通常0.27mmが最もリスクの少ない答えとなる。

0.30mmでも意味がある場合

0.30mmは "古い "ので引退すべきと考えたくなるが、まだ合理的な状況もある。

第一に、資本エネルギーコストが低い場合である。産業用または地域用の送電網の中には、無負荷損失が1ワット増えるごとに強い価格がつくところはまだありません。損失の資本化係数が控えめで、関税が低い場合、0.27mmまたは0.23mmにステップダウンするための投資回収時間は、資産所有者の快適さを超えて伸びる可能性があります。

第二に、保守的な磁束密度で設計が行われている場合です。0.30mmで1.7T、約1.3W/kgなど、カタログに引用されているコア損失の数値は、比較的高い誘導を想定しています。1.5T以下で運転し、負荷損失が支配的な場合、コア損失を低減することの相対的な重要性は減少します。

第三に、より高MVAのユニットでは、材料フローと巻線の複雑さが経済性を支配する場合がある。わずかに厚いラミネーションは、少し高い積層係数を与え、小さな組み立てミスに寛容です。これは、有限の品質管理を行う実際の工場では、純粋な損失のメリットを上回る可能性があります。

つまり、0.30mmはレガシーな図面のためだけのものではない。0.30mmは、ロバスト性とシンプルさのために、鉄損を少し増やすことを意図的に取引する場合にも有効です。

大まかな数字で簡単な健全性チェック

桁違いの非常に単純な例を挙げよう。変圧器のコアに約400kgのCRGOを使用するとする。これは中型の配電ユニットでは大体の目安ですが、正確な定格よりも方法が重要です。

先ほどの目安の数字を用いると、1.7Tで0.30mmのM5は約1.3W/kg、0.27mmのM4は約1.12W/kg、0.23mmのM3は約0.9W/kgとなる。

フラックス密度が同じであれば、それはつまり......：

0.30mmコアの無負荷コアロスは約520W。0.27mmコアは約448W、0.23mmコアは約360Wを燃焼する。

つまり、0.30mmから0.27mmにすることで約72W、0.30mmから0.23mmにすることで約160Wを節約できる。

毎日終日稼働する変圧器は、年間8,760時間の無負荷エネルギーを消費する。この差は、0.30mm設計と比較して、年間約631kWhと1,402kWhのエネルギー節約になる。

所有者がエネルギーを例えば1kWhあたり0.10通貨単位で評価している場合、0.27mmのオプションでは年間約63単位、0.23mmのオプションでは年間約140単位の節約になる。割引を無視しても、10年間では数百から1,000単位以上の価値になる。0.23mm、0.27mm、0.30mmコイル間の鋼材価格差は、商用オファーに見られるように、変圧器1台当たりそれをはるかに下回ることが多い。

実際のプロジェクトでは、正確な磁束、デューティ・サイクル、負荷損失、温度限界など、より多くの条件が関係する。それでも、このような非常に大まかなチェックでは、エネルギーが真剣に価格設定されているところでは、通常0.23mmが魅力的に見えることが確認できる。

厚さ以上に重要なその他のレバー

太さは、あなたが引っ張ることができる唯一のハンドルではないし、時にはあなたが最初に動かすべきハンドルでもない。

磁区微細化とHi-B加工は、機械的な溝やエッチングパターンを用いて磁区を分断することで、同じ厚みでも損失を大幅に削減することができます。例えば、JFEのJGSD製品は、0.23mmと0.27mmのシートに線状の溝を使い、磁歪を強く損なうことなく鉄損を低減している。アジアとヨーロッパの工場では、ラミネーションゲージを変えることなく目標に近づける、同様の「低損失」バリエーションを提供しています。

幾何学的なディテールも設計者を驚かせ続けている。ステップラップジョイント、ミット角のより良いコントロール、ラミネーションサイズとバリのより厳しい公差は、コアの損失と音響ノイズの両方を低減します。最近のコアメーカーの指摘によると、ラミネーションサイズやバリの厚さにわずかな誤差があっても、不均一なギャップが生じ、ノイズやロスが増加するという。

ストリップ全体の板厚ばらつき、ずさんな切断角度、不十分なクランプは、0.30mmから0.27mmへの理論的利得を簡単に食いつぶしてしまう。そのため、Hi-Bグレード0.23mmに積極的に移行する前に、まず脱コイリング、切断、応力除去焼鈍、積層工程の改善に投資する工場もある。

従って、ゲージを交換する前に、既存のラインがデータシートで想定されている性能を実際に発揮しているかどうかを確認するのがよいだろう。

格付けと用途による厚みの考え方

あなた独自の経験則があるでしょうが、以下のパターンは、スプレッドシートとサプライヤーへの問い合わせが終わった後、多くのデザインチームが最終的に使用するものと一致します。

規制上の損失キャップやエネルギー・ラベルが厳しく、ユニットが何十年も通電されているような小型配電変圧器では、0.23mmが主流になる傾向があります。コア損失の生涯コストは非常に影響力があるため、わずかな改善であっても、余分な材料や工程を正当化することができます。

典型的な11kVまたは33kVの送電網における数百kVAから数MVAまでのミッドレンジでは、0.27mmが実用的な標準となることが多い。これにより、工場のワークフローを従来のパターンに近づけながら、ほとんどの入札要件とBEEまたはEcodesignスタイルの効率レベルをクリアすることができます。

大型の電力変圧器や特殊な産業用変圧器、あるいはエネルギー価格設定や規制があまり積極的でない市場でのプロジェクトでは、0.27mmと0.30mmが共存しています。0.27mmは、顧客が明確に高効率を要求する場合であり、0.30mmは、設計チームが、無負荷損失におけるわずかな利益よりも、実績のあるプロセス、機械的マージン、および単位当たりのコストを優先する場合に見られます。

これは堅苦しい地図ではない。チーム内での議論時間を短縮するための方法である。

サプライチェーンと現実的な制約が静かな選択を促す

材料の入手可能性は依然として重要である。グローバル・サプライヤーは、さまざまなグレードと厚さの組み合わせを在庫しており、多くの場合、M3 0.23mm、M4 0.27mm、M5 0.30mmなどの標準セットを、トランス・メーカーに合わせた最小注文数量と幅の範囲で提示している。数量が控えめな場合、0.23mm の真のプレミアム・グレードは大口ロットでのみ経済的であるのに対し、0.27mm と0.30mm はより柔軟な条件であることに気づくかもしれない。

また、カタログによっては、0.23～0.27mmと0.30～0.35mmでは厚さの許容範囲が異なることを強調しているものもある。これは単なる紙面上の品質線ではない。より厳しい厚み管理は、積層挙動と最終的なコアロスに直接影響する。

最後に、既存の金型が微妙にあなたを制限することがある。カット・ツー・レングス・ライン、ステップ・ラップ金型、アニール・オーブンなどは、幅と厚みの特定の範囲に合わせたサイズに設定されていることが多い。0.30mmから0.27mmまでなら、通常は安全です。0.23mmにジャンプすると、平坦化、切断、積み重ねにおいて、以前は明白でなかった弱点が露呈することがある。

そのため、複数のサプライヤーに対して仕様書を作成する場合は、パンフレットに記載されている厚さだけでなく、どのような厚さであれば本当に必要な量を加工できるのか、率直に話し合う価値がある。

次回のデザイン・レビューに向けて

マーケティングを抜きにすれば、0.23mm、0.27mm、0.30mmのCRGOラミネーションの選択は、ほとんどがキャッシュフロー、プロセスの安定性、リスクに関するものである。

顧客が節約したワットごとに対価を支払い、工場での制御を信頼する場合、0.23mmは非常に理にかなっています。0.23mmは、コアロスを大幅に低減し、ノイズとフットプリントを改善し、現代の高効率の期待に応えます。

現場での生活を複雑にすることなく優れた効率を求める場合、0.27mmは非常に安全な中心点である。多くのユーティリティ企業やOEMは、まさにそのような理由から、この0.27mmを中心に静かに標準化を進めている。

予測可能な製造、保守的な操作、寛容な規制環境での初期コストの最小化を優先する場合、0.30mmは依然として有効な位置を占めている。

ラミネーションの厚さは、磁気設計だけでなく、プロセス、サプライヤー、顧客の時間軸にもマッチするものを選びましょう。スチールそのものは話の半分に過ぎず、カット、スタック、クランプの方法によって、理論上のメリットがデータシートから出るかどうかが決まります。