CN109074943A - 变压器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提高具有卷铁心的变压器的性能。而且，在具有卷绕有带状的磁性材料的卷铁心以及以穿过所述卷铁心的内周的方式卷绕的线圈的变压器中，具有：卷铁心保持构件，其是支承所述卷铁心的上部内侧且比所述卷铁心的宽度长的构件；以及线圈保持构件，其支承所述线圈的下部外侧，所述变压器具备：第一支承构件，其具有配置在所述卷铁心的外周且对所述卷铁心保持构件进行支承的上部梁、及配置在所述线圈的外周且对所述线圈保持构件进行支承的下部梁；以及第二支承构件，其具有一对外板和卷铁心保护构件，该一对外板配置在所述上部框的内侧，且由比所述卷铁心与所述线圈的直径相加后的宽度长的连接构件连接，该卷铁心保护构件覆盖所述线圈的外周与所述卷铁心的内侧相面对的部分，该卷铁心保护构件的宽度比所述卷铁心的宽度长，该卷铁心保护构件与所述外板连接。

Description

变压器

技术领域

本发明涉及使用卷铁心的变压器。

背景技术

卷铁心是指，将片状或箔状的构件切断成带状、将该切断后的带状的磁性材料卷绕为多层、例如是将几十至几千张的带状的磁性材料层叠并卷绕而成的环状的铁心。

通过按照几十至几百张将端部彼此交替地重叠而形成环形状。该铁心的构件例如由厚度为几百μm的硅钢板或厚度为几十μm的非晶金属箔等构成。

在专利文献1中公开了：“一种变压器，是具有将多个磁性材料的薄带层叠而形成环状的铁心和卷线的变压器，其特征在于，利用设置在所述铁心的上部且磁性材料的薄带的层叠方向的第一端面侧的第一上部铁心支承部、以及设置在与所述第一端面侧相反的一侧的第二端面侧的第二上部铁心支承部，来支承所述铁心的上部，所述第一上部铁心支承部与所述第二上部铁心支承部是在与所述铁心的磁性材料的薄带的宽度方向大致正交的方向上沿长边方向延伸的形状，在它们之间配置有所述铁心，在从所述第一上部铁心支承部与所述第二上部铁心支承部相互接近的方向上设置有突部，设置有在所述第一上部铁心支承部的突部与所述第二上部铁心支承部的突部之上放置的架设构件，利用所述架设构件来支承所述铁心”(参照权利要求1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-8808号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，未考虑变压器大型化的情况。线圈直径与变压器的容量相应地变大。线圈的形状与电流量相应地变化，在线圈直径大的情况下，该变化量也大。专利文献1中未考虑到变形后的线圈向其他构件施加应力负载的情况。因此，由于向其他构件施加应力负载，因此有时变压器的性能下降。

对此，本发明的目的在于，提高具有卷铁心的变压器的性能。

解决方案

本发明的变压器具有：卷绕有带状的磁性材料的卷铁心；以及以穿过卷铁心的内周的方式卷绕的线圈，其特征在于，

该变压器具有：

卷铁心保持构件，其是支承卷铁心的上部内侧且比卷铁心的宽度长的构件；以及

线圈保持构件，其支承线圈的下部外侧，

该变压器具备：

第一支承构件，其具有配置在卷铁心的外周且对卷铁心保持构件进行支承的上部梁、及配置在线圈的外周且对线圈保持构件进行支承的下部梁；以及

第二支承构件，其具有一对外板和铁心保护框体(卷铁心保护构件)，该一对外板配置在上部框的内侧，且由比卷铁心与线圈的直径相加后的宽度长的连接构件连接，该铁心保护框体覆盖线圈的外周与卷铁心的内侧相面对的部分，该铁心保护框体的宽度比卷铁心的宽度长，该铁心保护框体与外板连接。

发明效果

根据本发明，变压器的性能提高。

附图说明

图1是说明对铁心使用了卷铁心的三相五柱的变压器的结构的立体图。

图2A是用于说明在线圈短路时向线圈作用的力的图，是线圈的俯视图。

图2B是用于说明在线圈短路时向线圈作用的力的图，是线圈的主视图。

图3A是对支承卷铁心的框体的一结构进行说明的分解立体图。

图3B是对支承卷铁心的框体的一结构进行说明的组装立体图。

图4A是说明在变压器的线圈短路的情况下通过向线圈施加的力而将线圈压扁的机制的图。

图4B是示出在变压器的线圈短路的情况下线圈与支承框的变形的图。

图5是说明表示本发明的实施例1的单相三柱的变压器的结构的立体图。

图6A是示出图5的实施例1的变压器的线圈与铁心的位置关系的立体图。

图6B是示出图5的实施例1的变压器的线圈、卷铁心以及第二支承框体的铁心保护框体的位置关系的主要部分剖视图。

图7是示出图5的实施例1中的第一支承框体的结构的立体图。

图8是示出图5的实施例1中的第二支承框体的结构的立体图。

图9A是示出图5的实施例1的第二支承框体中的支承框的变形前的状况的图。

图9B是示出图5的实施例1的第二支承框体中的支承框的变形后的状况的图。

图10A是对图7所示的第一支承框体与图8所示的第二支承框体的位置关系进行说明的图。

图10B是对图7所示的第一支承框体与图8所示的第二支承框体的位置关系进行说明的图，是图10A的A-A剖视图。

图11A是说明表示本发明的实施例2的第一支承框体的支承框所使用的螺栓及双头螺栓的紧固方向的立体图。

图11B是说明表示本发明的实施例2的第二支承框体的支承框所使用的螺栓及双头螺栓的紧固方向的立体图。

图12是说明表示本发明的实施例3的装配于线圈与铁心间的线圈下部绝缘板、以及线圈与卷铁心线圈下部绝缘板、铁心支承板的位置关系的图。

图13是示出将图5所示的第一支承框体、第二支承框体应用于三相三柱的变压器的结构的主视图。

图14是示出将图5所示的第一框体支承框体、第二框体支承框体应用于三相五柱的变压器的结构的主视图。

图15是说明表示本发明的实施例4的在单相三柱的变压器中应用了本发明的第一支承框体、第二支承框体、第三支承框体的结构的立体图。

具体实施方式

以下，使用附图对实施例进行说明。在用于说明实施例的所有图中，对相同的结构标注相同的标号，并省略其重复说明。即便是在不同的图中记载的相同的标号，由于在其他图中说明的相同的标号原则上是同一结构，因此，有时省略说明。另外，为了容易理解附图，有时即便是俯视图也标注了阴影。

使用图1对本发明的变压器的基本结构进行说明。

图1示出三相五柱器的变压器1。变压器1具有：配置在基座5上的空芯的线圈2；穿过该线圈2的空芯(中空部)的环状的卷铁心3(也仅称为卷铁心3)；以及由绝缘材料构成的隔离件4。另外，线圈2隔着隔离件4而承受环状的卷铁心3的重量。

需要说明的是，对于线圈2而言，有时根据变压器1的设置环境等而对线圈2进行树脂铸模。或者，有时在线圈2的周围充满绝缘油。

这里，针对采用对卷铁心3的构件使用非晶金属箔带(也仅称为非晶箔带)的变压器(也仅称为非晶变压器)的情况进行说明。

线圈2承受卷铁心3的自重而发生变形。另外，非晶金属箔脆弱，有时使卷铁心3破损。

卷铁心3的重量超过2t左右的大型的变压器中，卷铁心3向线圈2赋予的力变大。因此，在采用隔着隔离件4被线圈2支承的结构的情况下，线圈2承受卷铁心3的重量而发生变形。在线圈的变形量大的情况下，有时产生卷铁心3的绝缘被膜的破坏、绝缘距离的不足的情况。

另外，在大容量的变压器中，在线圈2短路的情况下，向线圈2作用的力成为几百t而非常大。向线圈2作用的电磁力的大小与在线圈短路时流动的电流大小的二次方成比例。

关于上述现象，使用图2A和图2B进行说明。模拟在线圈短路时向线圈作用的力，线圈2的俯视图为图2A，主视图为图2B。线圈2具有初级线圈16和次级线圈17。另外，线圈2是成形为矩形的剖面的线圈(也称为矩形线圈或仅称为线圈)。说明在线圈2短路时的向矩形线圈作用的力的方向。

如图2A所示，在线圈短路时线圈的沿水平方向(附图中的左右方向、Y轴方向)作用的力变大。即，线圈2承受沿水平方向作用的力而发生变形。在线圈2发生变形而线圈2碰撞到卷铁心3时，有时将非晶金属箔体损伤。图2B示出线圈2的主视图。

示出了在线圈2短路时对线圈2沿Z轴方向压缩的方向上的力。另外，线圈2在以收缩弹簧的方式被压缩之后，在复原力的作用下承受伸展方向上的力。

接着，使用图3A和图3B，对支承卷铁心3的支承框体的一结构进行说明。图3A是将构成本发明的支承框体的各部件分解示出的分解立体图。另外，图3B是将构成支承框体的各部件组合而构成一个支承框体的组装图。

支承框体具备上部梁9和下部梁10、柱11、铁心支承板8、线圈支承板14、铁心保护框体12(也称为卷铁心保护构件12)、四个腿13、线圈紧固螺栓15。柱11、铁心支承板8、线圈支承板14等可以与变压器的大小或容量相应地适当变更大小、数量。

上部梁9通过将一对短梁和一对长梁分别连结而成。在上部梁9的中央部分具有空芯(中空部)，以供卷铁心3插入，上部梁9的中央部分形成为四方框。形成为所谓的四方环状，用于搭载铁心支承板8。在铁心支承板8搭载有卷铁心3。即，支承卷铁心3的铁心支承板8配置于上部梁9。

下部梁10也形成为与上部梁9同样的形状。在下部梁10搭载有线圈支承体14(也称为线圈支承板)。线圈支承体14对线圈2的底面部进行支承，即，下部梁10对线圈支承体14进行支承，进而线圈支承体14对线圈2进行支承。

换言之，上部梁9和下部梁10形成为，在与卷铁心3的薄带的宽度方向正交的方向(水平方向)上沿长边方向延长的中空形状。

在上部梁9的长梁的中央部形成有用于装配线圈紧固螺栓15的孔。

下部梁10隔着线圈支承体14对线圈2进行支承，上部梁9隔着铁心支承板8对卷铁心3进行支承。

铁心支承板8例如由两个铁心支承构件构成，以架设在沿上部梁9的水平方向配置的长梁之间的方式被安装，且承受卷铁心3的重量。

线圈紧固螺栓15在将线圈2、卷铁心3装配于支承框内的状态下按压线圈2，在由线圈紧固螺栓15按压线圈2时，上部梁9与下部梁10夹入线圈2。

线圈支承板14例如由两个线圈支承构件构成，以架设在下部梁10的沿水平方向配置的长梁之间的方式被安装，且承受线圈2的重量。

四根柱11在上部梁9与下部梁10的内侧的四角(角落部)将上部梁9与下部梁10连接并连结。

四个腿13安装在下部梁10的下侧四角(角落部)。腿13对下部梁10进行支承。

卷铁心保护构件12在支承框体内配置在线圈2的两侧面(附图中的左右)。以覆盖卷铁心3的长边方向的方式配置卷铁心保护构件12。即，在线圈短路时线圈2沿水平方向发生变形，但通过配置卷铁心保护构件12，能够防止线圈2与卷铁心3直接接触。由此，能够避免卷铁心3的非晶箔带的破损。由此，不易产生卷铁心3的破损，进而有助于变压器的长寿命化。

另外，由于线圈2不会向卷铁心3的侧面部施加应力负载，因此，卷铁心3不产生形变，铁心特性提高。由此，有助于提高变压器整体的性能。

线圈上部绝缘构件6和线圈下部绝缘构件7配置在卷铁心3与线圈2的间隙中。由此，能够提高卷铁心3与线圈2的绝缘性。线圈上部绝缘构件6、线圈下部绝缘构件7也能够不设置为与线圈2不同的构件，而与线圈2成为一体。

如上所述，根据利用铁心支承板8承受卷铁心3的重量且利用线圈支承板14承受线圈2的重量的结构，能够通过安装于上部梁9的线圈紧固螺栓15朝向铅垂下方地抑制线圈2，由此，能够利用上部梁9和下部梁10隔着在线圈2的上部配置的线圈上部绝缘构件6、以及在线圈2的下部配置的线圈下部绝缘构件7来抑制线圈短路时的沿铅垂方向(Z轴方向)的线圈膨胀。

根据将卷铁心保护构件12设置于线圈2的水平方向的面侧的结构，能够抑制在线圈短路时产生的线圈2的沿水平方向的膨胀。

在线圈2沿水平方向发生了膨胀或变形的情况下，向覆盖卷铁心3的卷铁心保护构件12施加力。该线圈膨胀的力经由卷铁心保护构件12向柱11传递。该力不向卷铁心3传递，主要向柱11传递，由此能够防止卷铁心3的损伤。

图4A是说明在图3A、图3B所示的框体内收容的变压器1的线圈2短路的情况下的向线圈2施加的力的图，图4B是说明由于向线圈2施加的力而使框体发生变形从而将线圈2压扁的机制以及线圈与支承框体的变形的图。

在线圈短路时线圈2发生膨胀或变形。向线圈2施加图4A的箭头所示的力，即，欲使线圈2沿水平方向(附图中的左右方向、Y轴方向)扩宽的力和将线圈2沿上下方向(Z轴方向)压缩的力。

这些力中，使线圈2沿水平方向扩宽的力大于沿上下方向夹持线圈2的力。以箭头的粗细度表现了这些力的大小。沿水平方向扩宽的力经由卷铁心保护构件12也作用于柱11。

使线圈2沿水平方向扩宽的力一边将柱11弯曲成弓状一边将柱11向外侧压宽。因此，支承框体的上下面侧(上部梁9及下部梁10)在铅垂方向上收缩。该力与线圈自身欲在铅垂方向上收缩的力重叠，如图4B所示，使线圈2与支承框体的上下侧(上部梁9、下部梁10及柱11)发生变形，将线圈2压扁。

另外，在支承框体的柱11与上部梁9及下部梁10连接的部分(支承框连接部)处，在线圈短路时线圈2的沿铅垂方向(Z轴方向)所用的力与沿水平方向(与铅垂方向正交的方向、Y轴方向)作用的力发生重叠。

为了克服该重叠的力，支承框连接部需要变得非常强韧。为了使连接部强韧，大多情况下需要采用扩大连接面积等的对策，关系到支承框体的巨大化。

以下说明用于解决上述课题的结构的一例。

实施例1

以下，参照图5～图10对实施例1进行说明。本实施例1中，对支承卷铁心3、线圈2的两个框体(以下称为第一支承框体、第二支承框体)进行说明。这些支承框体的构件优选为金属构件。

图5是示出表示实施例1的利用第一支承框体18(也称为第一支承构件)和第二支承框体19(也称为第二支承构件)对单相三柱的变压器1进行了支承的结构例的立体图。第一支承构件18与第二支承构件19未连接而是独立的。在本申请说明书中，独立是指，两个构件未通过螺钉、螺栓或焊接等方式进行固定的状态。

设置第一支承构件18和第二支承构件19，利用第一支承构件18、上部梁9以及下部梁10来抑制在线圈2短路时线圈沿铅垂方向被压缩后通过复原力而伸展的力。

另外构成为，在线圈2短路时，利用第二支承构件19来承受沿水平方向(Y轴方向)扩宽的力。

换言之，考虑到在线圈2短路的情况下产生的线圈的沿铅垂方向的力和沿水平方向的力，将第一支承构件18、第二支承构件19分别独立地构成，该第二支承构件19以包围(收容)线圈2及卷铁心3的方式配置，第一支承构件18以包围(收容)第二支承构件19的方式设置，构成为向各个支承框体施加的力不与其他的支承框体发生干涉。

第一支承构件18收容变压器1，形成为从上下、左右、前后包围变压器的线圈2、卷铁心3的形式。另外，上部梁9对线圈2进行支承，下部梁10对卷铁心3进行支承，上部梁9和下部梁10承受卷铁心3、线圈2的自重、以及线圈短路时的铅垂方向的力。

第二支承构件19配置在第一支承构件18的内侧，形成为包围线圈2、卷铁心3的周围(上下、左右、前后)的形式，且配置为承受线圈短路时的线圈2的沿水平方向的力。

即，在Z-Y平面观察的情况下，从变压器1的中央依次配置有卷铁心3、线圈2、第二支承构件19以及第一支承构件18。

第二支承构件19的侧面部配置为夹入卷铁心3与第一支承构件18的侧面部之间。

由于第一支承构件18和第二支承构件19独立，因此，在向线圈2施加了力的情况下，力中的Y轴方向成分由第一支承构件18承受，X轴方向成分由第二支承构件19承受。第一支承构件18能够向Y轴的任一方向移动，Y轴成分不向第二支承构件19施加负载(应力)。

由于在第一支承构件18与第二支承构件19之间存在间隙，因此，不存在力的传递，即便线圈2沿Y轴方向发生变形，也不会对第一支承构件18造成影响。

另外，在变压器1动作时，即便卷铁心3或线圈2发生振动，由于第一支承构件18沿Y轴方向振动，因此，只要第一支承构件18不碰撞到第二支承构件19，影响就小。

图6A是示出图5的实施例1中的变压器1的线圈2与卷铁心3的位置关系的立体图。图6B是示出变压器1的线圈2、卷铁心3(多个卷铁心31)以及第二支承框体19的卷铁心保护构件12的位置关系的主要部分剖视图。

卷铁心3由多个卷铁心31构成，如上所述，通过呈环状地层叠非晶箔带而形成。多个卷铁心31被卷绕线圈2。卷铁心31以穿过线圈2的内部的方式被卷绕。需要说明的是，在图中卷铁心3具有多个卷铁心31，但也可以由单一的卷铁心31构成。

卷铁心3也可以构成为在层叠的厚度方向(层叠厚度方向)或宽度方向上分割成多根。线圈2在本实施例中构成为其水平剖面为矩形，但线圈2的形状也可以为其他的剖面形状。

在卷铁心3与线圈2的上下之间配置有线圈上部绝缘构件6、线圈下部绝缘构件7。线圈上部绝缘构件6和线圈下部绝缘构件7将线圈2与卷铁心3、或者线圈2与铁心支承板8电绝缘。

线圈2具有初级线圈16和次级线圈17。如图6B所示，在卷铁心3(多个卷铁心31)与初级线圈16之间配置有第二支承框体19的卷铁心保护构件12的一部分。

该卷铁心保护构件12示出包围具有多个卷铁心31的卷铁心3的结构。即便在通过线圈2的膨胀或变形而线圈2的中央部与上部或下部的变形量不同的情况下，也能够抑制线圈直接对卷铁心3进行加压。由此，能够保护卷铁心3。

图7是示出第一支承构件18的结构例的立体图。

第一支承构件18具有铁心支承板8、上部梁9、下部梁10、柱20、腿13、线圈紧固螺栓15。

上部梁9是将一对长梁91与一对短梁92分别如图示那样连结而形成为具有供卷铁心3插入的中空部(空芯)的沿左右方向伸长的四边形，形成为所谓的四边环状。

下部梁10具有与一对长梁101和一对短梁102，是与上部梁9同样的形状。

即，上部梁9与下部梁10是在与卷铁心3的非晶箔带的宽度方向正交的方向上沿长边方向延长的中空形状。

在上部梁9的长梁91的中央部形成有用于装配线圈紧固螺栓15的孔。该孔例如可以设置多个(两个以上)。

线圈紧固螺栓15装配于孔且按压线圈2。在由线圈紧固螺栓15按压线圈2时，上部梁9与下部梁10的一对长梁91与长梁101夹入线圈2。

铁心支承板8(也称为卷铁心支承构件或卷铁心保持构件)构成为以架设在上部梁9的长梁91之间的方式被安装，并且装配于卷铁心3的空芯部且承受卷铁心3的重量。铁心支承板8也可以分割为多根。

线圈支承板14(参照图5)构成为以架设在下部梁10的长梁101之间的方式被安装，且承受线圈2的重量，对此在图7中省略。

四根柱20与上部梁9及下部梁10的内侧的四角(角落部)对置地配置，将上部梁9与下部梁10连接。四个腿13安装在下部梁10的下侧四角(角落部)。腿13的长度可以为不设置卷铁心3的高度。即，是腿13比从线圈下部绝缘构件7起的卷铁心3的下部的长度长的关系。由此，卷铁心3由铁心支承板8支承，侧面部成为被悬吊的状态。因此，在卷铁心3的下部不易产生形变，卷铁心3的特性提高。

另外，线圈2由线圈支承板14支承，卷铁心3由铁心支承板8支承并被悬吊。

因此，在线圈上部绝缘构件6、线圈2、线圈下部绝缘构件7以及线圈支承板14的长度比卷铁心3的上部下表面和下部上表面的长度小的情况下，成为线圈2与卷铁心3的内部在铅垂方向上不接触的关系。

通过采用该结构，在铅垂方向上，线圈2不向卷铁心3施加应力，因此，卷铁心3不易产生形变，能够提高作为铁心的特性。

线圈紧固螺栓15能够以从设置好的位置将线圈2朝向铅垂下方按压的方式进行调整。由此，能够抑制线圈短路时的线圈2的沿铅垂方向的膨胀。

这里，也可以构成为，由双头螺栓构成柱20，能够改变并调整上部梁9与下部梁10之间的距离。

在该情况下，在通过以双头螺栓为代表的可改变、调整高度的结构来紧固了线圈2的情况下，也能够期待获得与具有线圈紧固螺栓15的情况同样的紧固效果。

另外，通过采用能够调整柱20的高度的结构，在将线圈2与卷铁心3组装之后，能够提高柱20的高度。由此，通过增高以放置腿13的地面或变压器1所接触的底面为基准的铁心支承板8的位置，能够抬高卷铁心3。

即，即便在组装时线圈2与卷铁心3接触而使卷铁心3产生了形变的情况下，通过变更铁心支承板8的位置，也能够使线圈2与卷铁心3成为非接触状态，能够去除卷铁心3的形变。

图8是示出图5的实施例1中的第二支承构件19的结构例的立体图。

第二支承构件19配置在夹持卷铁心3的两侧面这样的位置，具有通过承受上述的水平方向的力而在线圈2短路时抑制线圈2沿水平方向的膨胀的功能。

第二支承构件19具有包含位于卷铁心3的卷铁心31与线圈2的初级线圈16之间的面121在内的卷铁心保护构件12。另外，具有配置在卷铁心保护构件12的外侧的柱21、安装于该柱且对卷铁心保护构件12进行支承的外板23、以及在上下部将外板23连接的连接构件即双头螺栓22。在外板23连接有内框体板121和外框体板122。

卷铁心支承板8(也称为卷铁心支承构件8)是对卷铁心3的上部内侧进行支承且比卷铁心3的宽度长的构件。线圈支承板14是对线圈2的下部的外周侧即外侧进行支承且比线圈的直径长的构件。

另外，卷铁心支承构件8能够通过分割为两个以上的构件来实施，或者若为搭载于对置的上部梁9的大小，则即便是比线圈2的直径小的构件也能够实施。

另外，上部梁9(也称为上部框9)配置在卷铁心3的外周，对卷铁心支承构件8进行支承。下部梁10(也称为下部框10)配置在线圈2的外周，对线圈保持构件14进行支承。

上部梁9与下部梁10具有至少两根构件即可，以使得能够载置卷铁心支承构件8或线圈支承板14。也可以利用连接两根构件这样的H型的形状或四根构件来形成框形状。另外，为了提高强度，也可以呈梯子状地由多个棒状构件进行连接。

第一支承构件18至少具有上部梁9和下部梁10。另外，下部梁10具有从下部梁10朝向变压器1的底面或者被设置的地面延伸的腿13。该腿13的长度可以为不使卷铁心3的底面与变压器1的底面或被设置的地面接触的长度。

另外，为了防止卷铁心3的变形，有时也使卷铁心3与地面接触。地面也可以经由其他构件设置，另外，在将卷铁心3封入到绝缘油的情况下，地面也可以是罐。需要说明的是，也能够通过不使用腿13、而使下部梁10向地面侧延伸来实施。

接着，对第二支承构件19进行说明。

第二支承构件19具有至少一对外板23、双头螺栓22以及卷铁心保护构件12。

外板23配置在上部梁9的内侧。外板23的高度比卷铁心3的铅垂方向的长度长。另外，一对外板23彼此的距离比卷铁心3与线圈2的直径相加后的长度长。外板23彼此由双头螺栓22等的对水平方向的宽度进行调节的连接构件连接。

与外板23连接的卷铁心保护构件12覆盖线圈2的外周与卷铁心3的内侧相面对的部分。另外，为了覆盖卷铁心3，卷铁心保护构件12的宽度比卷铁心3的宽度长。

另外，第二支承构件19的底面处于与底面相同的高度或在比底面高的位置。这是因为，通过不使第二支承构件19的底面与地面接触，从而提高第一支承构件18与第二支承构件19的独立性。

卷铁心保护构件12具有：配置在卷铁心3的内侧的卷铁心保护面121；以及将保护卷铁心侧面部的面与外板23连接的外框体板122。

在向外板23安装了卷铁心保护构件12、双头螺栓22时，若能够得到足够的强度，则也可以省略外框体板122。即，将保护卷铁心侧面部的面直接与外板23连接即可。在该情况下，能够实现轻质化。

另外，卷铁心保护构件12的上部构成为，内框体板121侧比外框体板122侧短。这是因为，通过使外框体板122比内框体板121长，从而增大外板23与外框体板122的连接部，由此能够提高刚性。

在线圈2发生了变形的情况下，若Z轴方向的变形成分具有使搭载于线圈支承板14的线圈2不与卷铁心3的上部内侧接触的高度，则第一支承构件18与第二支承构件19不会发生干涉，因此，能够利用第一支承构件18进行承受。

另外，在线圈2发生了变形的情况下，Y轴方向的变形成分经由绝缘物而与铁心保护框体12接触，线圈2的变形不会对卷铁心3造成影响，因此，卷铁心3不产生形变。由此，与线圈2的变形对卷铁心3造成影响时相比，铁心特性提高。

第一支承构件18与第二支承构件19分别未通过螺钉或螺栓等而固定或保持。在电流流过线圈2或发生短路而变形的情况下，Y轴方向成分使第二支承构件19与第一支承构件18独立地沿Y轴方向移动或振动。由于第一支承构件18与第二支承构件19是独立的，因此，对第一支承构件18造成的影响小。

在线圈支承板14的上表面与卷铁心3的下部内侧之间具有空隙。由此，线圈2的底面与卷铁心3的下部内侧不接触而独立，因此，线圈2不会对卷铁心3赋予形变。

另外，在线圈2的上表面与铁心支承板8的底面之间也可以具有空隙。线圈2的上表面与卷铁心3的上部内侧不接触。

双头螺栓22也可以置换成板状或棒状的构件或者水平方向的宽度调整构件。

卷铁心保护构件12构成为能够抑制水平方向的力。将板状的构件折叠成四边形，如图6B所示那样形成为包含以与所述线圈的侧面对置的方式突出的面121在内的中空的箱型。突出的面121设置为位于卷铁心3与线圈2之间。构成为在线圈2短路的情况下，能够抑制线圈2的沿水平方向的膨胀。

即，卷铁心保护构件12构成为能够抑制线圈2的沿水平方向的膨胀即可，其形状任意。

在本例中，卷铁心保护构件12具有包括内框体板121和外框体板122的板框体部。

板框体部由内框体板121和外框体板122形成为筒状，在该筒状的空洞部以装配的方式安装有卷铁心3的一部分。

换言之，板框体部中的内框体板121与外框体板122以包围卷铁心3的外侧的一部分的方式配置而保护卷铁心3。

内框体板121例如通过将板材弯折成四边的细长箱型而形成，该内框体板121的前端面如图6B所示那样装配在线圈2与卷铁心3之间，且配置为与线圈2的侧面对置。

这里，在卷铁心保护构件12与卷铁心3之间如后述那样设置有规定的间隙。而且，即便在通过线圈2短路时作用的力而使线圈2、卷铁心保护构件12存在变形的情况下，线圈2、卷铁心保护构件12等也不与卷铁心3碰撞，不使卷铁心3损伤。

接着，说明在分开设置第一支承构件18和第二支承构件19的情况下的第二支承构件19中的效果。

图9是说明图5的实施例1中的第二支承构件19的变形前与变形后的形状的图。图9A是示出第二支承构件19的变形前的图。另外，图9B是将线圈2短路的情况下的、第二支承构件19承受水平方向的力而变形后的第二支承构件19的位移扩大20倍而示出的图。图中的涂黑部分表示还包含变异的部分。

根据变形后的第二支承构件19的位移部分(涂黑部分)的数值解析的结果，来推断线圈短路时的第二支承构件19的最大位移量，将卷铁心保护构件12与卷铁心3的间隙大小设定为该推断位移量以上。

对于由第一支承构件18支承的力而言，将铁心3的质量设为7t且将线圈2的质量设为3t时，线圈短路时的铅垂方向的力最大为20t。另外，对于由第二支承构件19支承的力而言，线圈短路时的水平方向的力成为115t，水平方向的最大位移量被求成水平方向的最大位移值为3.7mm。

在该情况下的第一支承构件18与第二支承构件19之间可以设置约5mm左右的间隙来进行配置。

另外，根据该解析结果，能够确认的是：在线圈短路时，第一支承构件18、第二支承构件19彼此不会发生干涉，并且，即便在第二支承构件19发生了变形的情况下，也不可能通过图4A、图4B所示那样的机制而将线圈2压扁，能够防止线圈2的变形和绝缘破坏。

这意味着在独立地构成第一支承构件18、第二支承构件19的结构中，通过第二支承构件19发生变形，能够吸收在线圈短路时产生的力的一部分。即，该效果也可以说是起因于，通过将支承构件分离成第一支承构件和第二支承构件这两个支承构件，结果使第二支承构件19具有变形裕度。

图10是说明图7所示的第一支承框体18与图8所示的第二支承构件19的位置关系的图，图10A是组合第一支承构件18与第二支承构件19而得到的主视图，图10B是图1A的A-A线处的A-A剖视图。

第二支承构件19能够在线圈短路时抑制该线圈侧面的沿水平方向的位移，因此，在A-A剖面中，第二支承构件19配置在比第一支承构件18靠内侧的位置。

此外，在第一支承构件18与第二支承构件19之间，具有在各部位由在水平方向上固定的大小(距离)构成的间隙24，以使得在因线圈2的短路而第二支承构件19沿水平方向位移时，不与第一支承构件18发生干涉。该间隙24的大小(距离)通过上述的变形量推断的解析等来预先求出。作为先前求出的例子，可以将间隙24设置为5mm左右。另外，在10mm左右且100mm以下也能够实施。与变压器1整体的宽度相比是足够小的值，是有效的。另外，若为500mm程度以下，则能够充分实施。

此外，若为变压器1整体的宽度的5％以下程度的间隙，则与变压器1整体的大小相比足够小，因此能够实施。需要说明的是，间隙在变压器1整体的宽度的5％以上且10％以下时也能够实施，但考虑到变压器1整体的小型化，优选为5％以下程度。

需要说明的是，在第二支承构件19的卷铁心保护构件12及外板23上，设置有即便在线圈短路时也几乎不存在沿铅垂方向的位移的、且第一支承构件18、第二支承构件19即便在铅垂方向上接近时也不会接触的间隙。

根据上述的实施例，在线圈2短路时，能够避免线圈2及其周边构件与卷铁心3碰撞而使卷铁心3损伤。另外，也能够避免因线圈2、第一支承构件18、第二支承构件19的变形而引起的线圈2的压扁和绝缘破坏。另外，还能够避免因支承框内的力的重叠而导致第一支承构件18、第二支承构件19被破坏。

本实施例以单相三柱的变压器举例进行了说明，但也能够应用于图13、图14所示那样的三相五柱的变压器或三相三柱的变压器等。而且，即便在线圈2的个数或卷铁心3的根数不同的情况下，通过分开设置第一支承构件18和第二支承构件19，也能够获得与本实施例同样的效果。需要说明的是，在该图中，在多个线圈2之间具有线圈间绝缘构件27。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，在第一支承构件18及第二支承构件19中使用了螺栓25，利用该螺栓加强了支承构件的支承框连接部。

图11A是说明表示本发明的实施例2的第一支承构件18所使用的螺栓25的紧固方向的立体图，图11B是说明第二支承构件19所使用的双头螺栓22及双头螺栓22的紧固方向的立体图。参照该图，对与实施例1不同的部分进行说明。

变压器1在其特性上需要不构成为电流在卷铁心3的周围流动的封闭的电路。因此，无法通过焊接将支承构件18、19的支承框连接部(四角的角落部)全部连接。因此，在利用螺栓25来连接支承框体18、19的支承框连接部的情况下，可以根据部位而使用绝缘螺栓，或者在实施绝缘对策之后使用。

第一支承构件18在线圈膨胀时如上述那样承受铅垂方向的力，因此，在该第一支承构件18中，如图所示，具有在铅垂方向上固定支承框连接部的螺栓25。而且，螺栓25可以设置为沿铅垂方向插入，且在线圈短路时发生的剪切力不会施加于该螺栓。

另一方面，第二支承构件19在线圈膨胀时如上述那样承受水平方向的力，因此，在该第二支承构件19中，具有在水平方向(Y轴方向)上固定支承框连接部的螺栓25或者双头螺栓22。

螺栓25或双头螺栓22可以设置为沿水平方向插入，且在线圈短路时产生的剪切力不会施加于该螺栓或双头螺栓22。

即，各个螺栓25的安装方向成为在向各支承框施加规定方向的力时不向螺栓25施加剪切力的方向。

通过采用以上的结构，能够防止支承框连接部中的螺栓25的破坏。需要说明的是，本实施例也可以与实施例1组合来使用。

实施例3

本实施例中，在线圈2的下部侧设置有线圈下部绝缘构件7及铁心支承板8，在该铁心支承板与线圈2之间设置有适当大小的间隙26。

图12是说明表示本发明的实施例3的线圈2与装配于该线圈和卷铁心3之间的线圈下部绝缘构件7及线圈支承板14的位置关系的图。

在线圈2短路且线圈2沿铅垂方向膨胀了的情况下，在线圈2的沿铅垂方向的膨胀方向上存在卷铁心3。因此，伴随着线圈2的膨胀，存在线圈2或其周边构件与卷铁心3发生干涉而损伤卷铁心3的可能性。

此时，在线圈2的线圈下部绝缘构件7或者线圈支承板14与卷铁心3的下部之间设置有适当大小(距离)的间隙26。

该间隙26配置为，即便在线圈2存在变形的情况下，间隙26的大小(距离)也比变形的大小(距离)大，从而不会对卷铁心3造成损伤。通过在第一支承构件18设置高度调节构件或对铁心支承板8的厚度进行调整，从而能够调整间隙26的大小。

第一支承构件18、第二支承构件19为线圈2的沿宽度方向(铅垂方向)膨胀的膨胀距离以上，配置在即便在线圈发生了膨胀的情况下第一支承构件18、第二支承构件19也彼此不干涉的位置。

关于间隙26的大小(距离)，通过与图9所示的解析同样的方式来推断线圈2将周围的构件沿铅垂方向压宽的力。

将线圈下部绝缘构件7与卷铁心3的下部内侧分离配置。即，通过在线圈支承板14中的卷铁心3的下部侧与卷铁心3的下部内侧之间设置规定的间隙，由此能够防止在线圈短路时卷铁心3沿上下被拉伸。

通过如以上那样构成，即便在线圈短路时线圈2沿铅垂方向膨胀了的情况下，也能够防止卷铁心3的损伤。需要说明的是，本实施例能够与实施例1、实施例2组合来使用。

实施例4

图15是示出利用第一支承构件、第二支承构件、第三支承构件来支承表示本发明的实施例4的单相三柱的变压器的例子的立体图。

本实施例除了实施例1的第一支承构件18、第二支承构件19之外，还设置有第三支承框体(也称为第三支承构件)28，该第三支承框体28以夹入线圈2的进深方向(X轴方向)的方式进行支承。由此，能够利用各个支承框体，从XYZ这三个方向对线圈2进行支承。

第三支承构件28位于第一支承构件18、第二支承构件19的外侧，例如由夹持线圈2的一部分的一对外板281和连结该一对外板彼此的双头螺栓282等进深调整结构构成。

即，第三支承构件28具有：从与第二支承构件19中的连接构件、即双头螺栓22不同的方向夹入线圈2的一对板状构件281、281；以及将板状构件281、281连接且调节板状构件间的距离的其他的调整构件282。一对板状构件281、281与线圈2接触。

另外，第三支承构件28能够根据在线圈2流动的电流而与第一支承构件18及所述第二支承构件19独立地移动。第三支承构件28的底面与设置变压器的地面接触。

第三支承构件28通过以夹持线圈2的前后部的方式配置，从而抑制线圈2的沿进深(X轴)方向的膨胀。

总之，在线圈2的线圈短路时线圈发生膨胀，但能够由第一支承构件18抑制铅垂(Z轴)方向的膨胀，由第二支承构件19抑制水平(Y轴)方向的膨胀，由第三支承构件28抑制进深(X轴)方向的线圈膨胀。

另外，当将第三支承构件28的一部分固定于上部梁9或下部梁10时，线圈变形的抑制效果进一步变高。

本实施例也能够应用于图13、图14所示的三相三柱、三相五柱的变压器等的线圈的个数、铁心的个数不同的变压器。

在三相器的情况下，认为在u相-v相之间、v相-w相之间产生的线圈短路时的水平方向的力相互抵消。因此，对水平方向的力进行支承的第二支承构件19中的卷铁心保护构件12可以仅配置在u相与w相的单侧的端面。

另外，在上述的本发明中，以卷铁心3使用非晶箔带的例子进行了说明，但即便采用硅钢板等磁性体材料的卷铁心也能够实施。在该情况下，也能够获得同样的效果。

需要说明的是，本发明不局限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易说明本发明而进行的详细说明，不一定局限于具备所说明的全部结构。另外，能够将某一实施例的一部分结构置换成其他实施例的结构，另外，也能够对某一实施例的结构追加其他实施例的结构。另外，能够针对各实施例的一部分结构进行其他结构的追加、删除、替换。

附图标记说明：

1：变压器，2：线圈，3：铁心，4：隔离件，5：基座，6：线圈上部绝缘构件，7：线圈下部绝缘构件，8：铁心支承板，9：上部梁，10：下部梁，11：柱，12：铁心保护框体(卷铁心保护构件)，13：腿，14：线圈支承体(线圈支承板)，15：线圈紧固螺栓，16：初级线圈，17：次级线圈，18：第一支承框体(第一支承构件)，19：第二支承框体(第二支承构件)，20：柱，21：柱，22：双头螺栓，23：外板，24：间隙，25：螺栓，26：间隙，27：线圈间绝缘构件，28：第三支承框体(第三支承构件)。

Claims (11)

1.一种变压器，该变压器具有卷绕有带状的磁性材料的卷铁心和以穿过所述卷铁心的内周的方式被卷绕的线圈，

其特征在于，

所述变压器具有：

卷铁心保持构件，其是支承所述卷铁心的上部内侧且比所述卷铁心的宽度长的构件；以及

线圈保持构件，其支承所述线圈的下部外侧，

所述变压器还具备：

第一支承构件，其具有上部梁和下部梁，该上部梁配置在所述卷铁心的外周且支承所述卷铁心保持构件，该下部梁配置在所述线圈的外周且支承所述线圈保持构件；以及

第二支承构件，其具有一对外板和卷铁心保护构件，该一对外板配置在所述上部框的内侧，且由比所述卷铁心与所述线圈的直径相加后的宽度长的连接构件连接，该卷铁心保护构件覆盖所述线圈的外周与所述卷铁心的内侧相面对的部分，该卷铁心保护构件的宽度比所述卷铁心的宽度长，该卷铁心保护构件与所述外板连接。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

所述第二支承构件能够根据在所述线圈中流动的电流而与所述第一支承构件独立地移动。

3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

在所述线圈保持部的下表面与所述卷铁心下部内侧之间具有空隙。

4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

在所述线圈的上表面与所述卷铁心保持部的底面之间具有空隙。

5.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

所述连接构件设置有对长度进行调整的调整构件。

6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

连接所述上部梁与所述下部梁的柱状构件设置有调节高度的调节构件。

7.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

所述第二支承构件的底面处于比供该变压器设置的地面高的位置。

8.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

所述变压器还具有第三支承构件，该变压器具有：

一对板状构件，它们从与所述连接构件不同的方向夹入所述线圈；以及

其他的调整构件，其将所述板状构件连接，并调节所述板状构件间的距离。

9.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，

所述一对板状构件与所述线圈接触。

10.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，

所述第三支承构件能够根据在所述线圈中流动的电流而与所述第一支承构件及所述第二支承构件独立地移动。

11.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，

所述第三支承构件的底面与供该变压器设置的地面接触。