CN109308964A - 变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁芯不会承受负重的、抗震性优秀的变压器。本发明一实施方式的变压器至少包括多个线圈、多个铁芯和加强件，其中加强件贯通线圈的内周。加强件包括2片翼缘和将该2片翼缘彼此连接的1片腹板，且截面为H形，铁芯被插入到由加强件的翼缘和腹板形成的矩形形状的2个空间中的每个空间。

Description

变压器

技术领域

本发明涉及变压器。

背景技术

专利文献1记载了抗震结构变压器。该专利文献1中记载了，“将载置在底座上的变压器本体，安装并固定在由基底和设置在基底两端部且向上方延伸的端部支架构成的、与变压器本体分体构成的抗震用框架台上，其中，抗震用框架台的各端部支架对变压器本体的上部紧固件的长度方向上的对应的两端部进行支承”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭56-23722号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1的抗震结构变压器在变压器本体之外配置了抗震用加强部件。但是，该结构中，地震震动等引起的线圈的水平方向的偏移是由铁芯抑制的。因线圈的水平方向上的移动，铁芯承受了负重，这成为铁芯变形和性能劣化的原因。

解决问题的技术手段

本发明一实施方式的变压器至少包括多个线圈、多个铁芯和加强件，其中加强件贯通线圈的内周。加强件包括2片翼缘和将该2片翼缘彼此连接的1片腹板，且截面为H形，铁芯被插入到由加强件的翼缘和腹板形成的矩形形状的2个空间中的每个空间。

发明效果

根据本发明，可以提供一种铁芯不会承受负重的、抗震性优秀的变压器。上述以外的技术问题、技术特征和技术效果将通过以下实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是实施例1的变压器的内部结构的立体图。

图2是变压器内部结构的部件展开图。

图3是线圈的一个柱部分的俯视概略图。

图4是表示变压器的组装流程之例的图。

图5是实施例1中的铁芯插入前的状态的变压器的底面的概略图。

图6是实施例2的变压器的线圈的一个柱部分的俯视概略图。

具体实施方式

下面使用附图对实施例进行说明。

[实施例1]

首先，参考图1、图2、图3说明实施例1的三相变压器(以下有时也简称为“变压器”)。

图1是本实施例的变压器的内部结构的立体图，图2是图1的部件展开图。图3是从上方观察线圈的一个柱部分的概略图。变压器包括3个线圈1和4个铁芯2，以及加强件3、上紧固件4A、下紧固件4B、纵向件5和跨接件6。

其中，线圈1、铁芯2、加强件3、上紧固件4A、下紧固件4B、纵向件5、跨接件6都有多个。因此，例如在针对多个线圈1中特定的线圈1进行说明的情况下，如图2所示，使用附加了“-1”、“-2”、“-3”等后缀的附图标记(如“1-1”这样的附图标记)。而在说明对线圈1-1、线圈1-2、线圈1-3通用的事项的情况下，使用不附加后缀的附图标记(即“1”)。关于铁芯2、加强件3、上紧固件4A、下紧固件4B、跨接件6，也同样地在针对特定的一个部件进行说明的情况下，使用附加了“-1”等后缀的附图标记。另外，本实施例的变压器存在8个纵向件5，在区分各纵向件5时，使用附加了“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”、“h”等后缀的附图标记。

如图1所示，三相变压器中，多个(3个)线圈1在一个方向上排列而配置。本实施例将多个线圈1的排列方向称为“长度方向”或“X方向”，将铅垂方向称为“高度方向”或“Z方向”。而且，将与X方向和Z方向正交的方向称为“宽度方向”或“Y方向”。另外，X方向或Y方向有时也被称为“水平方向”。

加强件3是按每个线圈1设置的零件，在Z方向上贯通线圈1内侧的中空部。加强件3的上端和下端从线圈1的端面伸出。加强件3的上端与上紧固件4A的中央部分连接，并且加强件3的下端与下紧固件4B的中央部分连接。本实施例将上紧固件4A和下紧固件4B总称为“上下紧固件4”。

上紧固件4A和下紧固件4B是用于分别压紧线圈1的上端和下端的零件，由此防止线圈1中的电线因变压器短路时的Z方向上的短路机械力而弹出。除此之外，上紧固件4A和下紧固件4B还起到用于将加强件3与纵向件5连接(将加强件3固定在纵向件5上)的作用。

纵向件5是变压器的支柱，设置在比各线圈1的外周更靠外侧的位置。如图1和图2所示，本实施例的变压器在两侧共设置了多个(8根)纵向件5(5a～5h)。变压器的一侧设置有纵向件5a、5b、5c、5d，并且变压器的另一侧设置有纵向件5e、5f、5g、5h。本实施例中，将纵向件5a～5d的排列面称为变压器的“第一侧面”，将纵向件5e～5h的排列面称为变压器的“第二侧面”。此外，有时也将变压器的第一侧面和第二侧面总称为变压器的“侧面”。第一侧面与第二侧面之间的间隔(宽度)比线圈1的宽度(Y方向的长度)大。

纵向件5具有与加强件3同等的长度(高度)，上紧固件4A和下紧固件4B的端部分别连接在纵向件5的上部和下部。

本实施例的变压器中，各上紧固件4A(或下紧固件4B)的两端分别与不同的纵向件5连接。例如，上紧固件4A-1和下紧固件4B-1与纵向件5a和5b连接。另外，纵向件5中，纵向件5b与2个上紧固件4A-1、4A-2以及2个下紧固件4B-1、4B-2连接，纵向件5c与2个上紧固件4A-2、4A-3以及2个下紧固件4B-2、4B-3连接。同样，纵向件5f与2个上紧固件4A-4、4A-5以及2个下紧固件4B-4、4B-5连接，纵向件5g与2个上紧固件4A-5、4A-6以及2个下紧固件4B-5、4B-6连接。结果上，贯通相邻的2个线圈1的2个加强件3各自成为这样的状态，即，经由上下紧固件4与共同的(同一个)纵向件5彼此连接从而被固定。因此，各加强件3以不会独立移动的方式被固定。

另外，纵向件5与用于将多个纵向件5连结的跨接件6连接。跨接件6设置在各纵向件5的上部和下部。图1的例子中，纵向件5a、5b、5c、5d的上部与跨接件6-1连接，纵向件5a、5b、5c、5d的下部与跨接件6-2连接。纵向件5e、5f、5g、5h的上部与跨接件6-3连接，纵向件5e、5f、5g、5h的下部与跨接件6-4连接。采用该结构，加强件3的位置被更可靠地固定，所以加强件3成为止动部，其所贯通的线圈1不会因地震震动等而在水平方向上移动，抗震性能提高。

如上所述，上紧固件4A-1、4A-2、4A-3与下紧固件4B-1、4B-2、4B-3经由纵向件5(5b和5c)彼此连接，并且上紧固件4A-4、4A-5、4A-6与下紧固件4B-4、4B-5、4B-6经由纵向件5(5f、5g)彼此连接。因此，在上下紧固件4对水平方向的移动具有足够高的强度的情况下，可以不需要或减少跨接件6。

接着，使用图3说明加强件3的结构以及加强件3插入到线圈1后的状态。如图3所示，加强件3是由2片翼缘3A和将这2片翼缘3A结合的腹板3B构成的H型形状的零件。线圈1与公知的变压器中使用的线圈同样地，由铜线等导体卷绕1圈或多圈而形成。线圈1的内侧形成为中空以使得能够将铁芯2和加强件3插入其中。另外，在线圈1的内壁，导体并不直接露出，而是设置有线轴等绝缘体，这与公知的线圈结构相同，因此在本实施例中省略说明。

本实施例的变压器中的线圈1的内周截面形状大致为长方形，本实施例将线圈1的内周截面的X方向边长称为“X尺寸”，将Y方向边长称为“Y尺寸”。加强件3的翼缘3A的宽度(X方向的长度)与线圈1内侧X尺寸同等，加强件3的腹板3B的宽度(Y方向的长度)与线圈内侧Y尺寸同等。加强件3是H型形状的零件，所以在2片翼缘3A之间形成了2个矩形形状的空间(矩形空间)。以下令该空间的X方向的长度(称为“高度”)为“h”，Y方向的长度(称为“宽度”)为“w”。

因为线圈1的内周截面的尺寸被设计成与加强件3的尺寸(翼缘3A、腹板3B的长度)相等，所以在使加强件3贯通线圈1的内侧时，至少2片翼缘3A的外侧的面(与腹板3B所在的面相反一侧的面)与线圈1的内壁接触。由此，能够在X方向和Y方向都提高强度的同时从内侧将线圈1固定，抗震性能得到强化。另外，因为能够利用加强件3抑制线圈在水平方向上的移动，所以铁芯2上不会承受负重，能够抑制铁芯2的变形和性能劣化。尤其是在铁芯较软、性能容易因负重而劣化的非晶变压器中，能够获得较大的效果。

另外，加强件3的哪些部分与线圈1的内壁接触是依赖于线圈1的内壁的截面形状的。例如，在线圈1内壁的截面形状大致为长方形形状的情况下，2片翼缘3A的外侧的面(与腹板3B所在的面相反一侧的面)整体与线圈1的内壁接触。但线圈1内壁的截面形状例如也可以是椭圆形，该情况下，若采用使翼缘3A的各端部与线圈1的内壁接触的方式设计加强件3和线圈1(的内壁的尺寸)，则线圈1能够被固定，因此优选这样的方式。

另外，本实施例设计成，铁芯2的宽度小于加强件3内的矩形空间的宽度w、并且铁芯2的厚度小于加强件3内的矩形空间的高度h，从而铁芯2能够分别插入到加强件3内的2个矩形空间内。在将2个铁芯插入到线圈1的内侧(加强件3内的矩形空间)时，腹板3B以通过2个铁芯2之间的方式定位。因此，能够使加强件3从线圈1端面伸出而不会与铁芯2发生干涉。能够使用该加强件3的伸出部，来经由上下紧固件4将加强件3与纵向件5连接。

通过将纵向件5配置在比线圈外形更靠外侧处，将上下紧固件4连接于其上，能够确保从线圈引出的线路线(line wire)和分接线(tapwire)的引出空间。

图4是本实施例的变压器的组装流程例。

(a)首先，经由下紧固件4B将加强件3与纵向件5连接。加强件3、下紧固件4B、纵向件5的连接方法可以是任意的，只要能够确保强度即可。例如可以使用焊接，也可以用螺栓将各零件连接。然后，在加强件3、下紧固件4B、纵向件5连接起来之后，将线圈1插入到加强件3上。

(b)接着，将上紧固件4A与加强件3的上部——具体而言是从线圈1的上端伸出的部分——连接，并且将上紧固件4A与纵向件5连接。其中，上紧固件4A以与线圈1的上端接触的方式安装。由此，线圈1上端和下端分别被上紧固件4A和下紧固件4B压紧，能够防止线圈1从加强件3脱落。进而，在纵向件5上安装跨接件6(具体而言，在纵向件5a、5b、5c、5d的上部安装跨接件6-1，在纵向件5a、5b、5c、5d的下部安装跨接件6-2，在纵向件5e、5f、5g、5h的上部安装跨接件6-3，在纵向件5e、5f、5g、5h的下部安装跨接件6-4)。不过，在上下紧固件4的强度足够的情况下，不需要安装跨接件6。

(c)然后，将铁芯2插入线圈1的内周。这是公知的处理，故省略详细内容，在该时间点，铁芯2如图4所示尚未成为环状。此处，使铁芯2成为U字形，将该铁芯2的端部从上方插入线圈1的内部。

(d)接着，将变压器横向放倒，使之成为变压器的底部朝向侧方的状态。然后将铁芯2的接合部(端部之间)接合，使铁芯2成为环状。

(e)最后，将变压器立起，结束变压器的组装。

如上所述，在组装工序中将变压器横向放倒或立起时，线圈1被各零件固定、保护，不需要特别的设备和治具(jig，夹具)。

图5是本实施例的将铁芯插入前的变压器横向放倒的情况下的正面概略图(即底面的概略图)。在本实施例的变压器的情况下，变压器横向倒下时，线圈1的自重由加强件3从内侧承受，并且，经由上下紧固件4对该加强件3进行支承的纵向件5和跨接件6位于比线圈1外形更靠外侧处，所以线圈1不会与地面接触，能够防止线圈1变形或对外层造成损伤。因为在横向倒下的状态下也能够从外侧保护线圈1，所以即使是大型机型的变压器，也能够在横向倒下的状态下进行铁芯搭接作业。另外，能够在已将线圈和零件组装好的图5的状态下运输，能够将线圈1和铁芯分解运输并在现场组装。

[实施例2]

图6表示从上方观察实施例2的变压器的线圈的一个柱部分的概略图。实施例2的变压器中，代替实施例1说明的加强件3具有加强件3’。加强件3’与加强件3同样地具有2片翼缘3A和与它们正交的1片腹板3B，但在加强件3’的腹板3B的中央部分，还设置有与腹板3B正交的X方向支承部3C。X方向支承部3C的长度与翼缘3A相等。由2片翼缘3A、X方向支承部3C和腹板3B，在加强件3’内部形成了4个矩形空间。实施例2的变压器的结构中，以铁芯2与X方向支承部3C不发生干涉的方式，在1个线圈1中插入了4个(2列)铁芯2(2a、2b、2c、2d)。实施例2的变压器中使用的加强件3’是在实施例1所说明的加强件3上增加了X方向支承部3C而得到的，所以能够进一步获得X方向的强度。线圈1的中央部是短路时发生的机械力所引起的向线圈1内侧的屈曲为最大的部位。本实施例的加强件3’能够利用X方向支承部3C抑制该屈曲，所以短路强度提高。

实施例2的变压器的结构除了在1个线圈中插入4个铁芯这一点以及加强件3’的结构与实施例1的加强件3不同这一点之外，与实施例1的变压器相同，采用与图1等所示结构相同的结构。另外，实施例2的变压器的制造方法(组装方法)也与实施例1说明的方法同样地，按照图4所示的流程进行组装。

本发明不限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上文实施例中，说明了各上紧固件4A(或下紧固件4B)的两端分别与不同的纵向件5连接的例子，但在具有足够的强度的情况下，也可采用各上紧固件4A(或下紧固件4B)仅与1根纵向件5连接的结构。该情况下，纵向件5的根数可以与上紧固件4A(或下紧固件4B)的数量相同(即6根)。

在纵向件5的根数为6根(以下令各纵向件5的附图标记为“5’-1”、“5’-2”、“5’-3”、“5’-4”、“5’-5”、“5’-6”，其中，纵向件5’-1、5’-2、5’-3在变压器的第一侧面上排列，纵向件5’-4、5’-5、5’-6在变压器的第二侧面上排列)，上下紧固件4分别仅与1根纵向件5连接之结构的情况下，可以使上紧固件4A-1、4A-2、4A-3(和下紧固件4B-1、4B-2、4B-3)分别与纵向件5’-1、5’-2、5’-3连接，上紧固件4A-4、4A-5、4A-6(和下紧固件4B-4、4B-5、4B-6)分别与纵向件5’-4、5’-5、5’-6连接。在上下紧固件4具有足够的强度(刚性)的情况下，利用这样的结构也能够抑制线圈1在水平方向上的移动。

附图标记说明

1……线圈，2……铁芯，3……加强件，4A……上紧固件，4B……下紧固件，5……纵向件，6……跨接件。

Claims (8)

1.一种变压器，其特征在于，包括：

多个线圈；

多个铁芯；和

加强件，其贯通所述线圈的内周，

所述加强件包括2片翼缘和将所述翼缘彼此连接的1片腹板，所述加强件的截面为H形，

所述铁芯被插入到由所述加强件的所述翼缘和所述腹板形成的矩形形状的2个空间中的每个空间。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于：

贯通所述线圈的所述加强件的所述翼缘与所述线圈的内壁接触。

3.如权利要求2所述的变压器，其特征在于：

在所述变压器的侧面设置有多个支柱，

所述加强件的上部从所述线圈的上端部伸出，

所述加强件的下部从所述线圈的下端部伸出，

所述加强件经由上紧固件和下紧固件被固定在所述支柱上，其中所述上紧固件安装在所述加强件的上部，所述下紧固件安装在所述加强件的下部。

4.如权利要求3所述的变压器，其特征在于：

所述上紧固件和所述下紧固件分别在所述加强件上安装有2个，

安装在所述加强件上的一个所述上紧固件和一个所述下紧固件，与设置在所述变压器的一个侧面的所述支柱连接，

安装在所述加强件上的另一个所述上紧固件和另一个所述下紧固件，与设置在所述变压器的另一个侧面的所述支柱连接。

5.如权利要求4所述的变压器，其特征在于：

所述上紧固件和所述下紧固件各自能够与2根所述支柱连接，

令所述多个线圈中的一个线圈为第一线圈，与所述第一线圈相邻的线圈为第二线圈，

安装在贯通所述第一线圈的所述加强件上的所述上紧固件，和安装在贯通所述第二线圈的所述加强件上的所述上紧固件，与相同的所述支柱连接，

安装在贯通所述第一线圈的所述加强件上的所述下紧固件，和安装在贯通所述第二线圈的所述加强件上的所述下紧固件，与相同的所述支柱连接。

6.如权利要求3所述的变压器，其特征在于：

在所述线圈中，所述线圈的上端和下端被所述上紧固件和所述下紧固件支承。

7.如权利要求3所述的变压器，其特征在于：

在所述加强件中，还在所述腹板的中央部分，以与所述腹板正交的方式设置有与所述翼缘长度相等的支承部，

所述铁芯被插入到由所述加强件的所述翼缘、所述支承部和所述腹板形成的矩形形状的4个空间中的每个空间。

8.一种如权利要求3～7中任一项所述的变压器的制造方法，其特征在于：

所述制造方法包括：

经由所述下紧固件将所述加强件的下部与所述支柱的下部连接的步骤；

将所述线圈插入到所述加强件上的步骤；

在所述加强件的上部和所述支柱的上部连接所述上紧固件的步骤；和

将所述铁芯插入到所述线圈的内侧的步骤。