JP2005159380A

JP2005159380A - アモルファス鉄心変圧器とその製造方法

Info

Publication number: JP2005159380A
Application number: JP2005059325A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Aizawa; 勝敏相澤; Koji Yamanaka; 功治山中; Akira Nakayama; 晃中山
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】アモルファス鉄心とコイルの組立時におけるコイル内部へのアモルファス破片の飛散防止と、絶縁油中にアモルファス破片の分散防止に好適なアモルファス変圧器とその製造方法。
【解決手段】コイル２の端面孔２ａに第２の絶縁部材３を載置し嵌合部３ａを端面孔２ａに嵌合させ、アモルファス巻鉄心５をコイル２内に挿入し、アモルファス巻鉄心５の両開放端をラップして閉ループ状に成形し、載置した第２の絶縁部材３を折畳み集束してコイル２のヨーク部５ａを包装する。
【選択図】図３

Description

本発明は、密封槽内に満たした絶縁油に浸漬された変圧器に係り、特にアモルファス磁性材薄板を多層に積層した巻鉄心（以下アモルファス巻鉄心と記す）を有する変圧器とその製造方法に関するものである。

従来のアモルファス巻鉄心に関しては、特開昭５８−１１２３１０号公報に記載されている技術が知られている。
この技術によれば、積層したアモルファス薄板を巻回し、巻回時に発生する応力による巻鉄心への影響を除去するために、巻鉄心を成形した状態で磁場中焼鈍を行ない、焼鈍後、一たん巻き戻してからコイルを挿入して変圧器を形成する。このようにして形成されたアモルファス巻鉄心の変圧器は、通常、保護と放熱のために、密閉したタンク内の絶縁油に浸漬した状態で使用される。
しかし、焼鈍したアモルファス磁性材は極めて脆いため、鉄心をコイルに挿入する作業時、アモルファス破片がコイル端面からコイル内部に侵入し、コイルの絶縁性が低下したり、アモルファス鉄心変圧器を輸送する途中の振動やこの変圧器稼動中の衝撃等により、コア端面すなわち積層されたアモルファス磁性材薄板の側面から、割れなどの損傷事故が発生することにより、アモルファス磁性材の微粉が油中に飛散しコイルの絶縁性を破壊してしまう可能性がある。
そこで特開平２−２３９６０７号公報に記載の技術では、巻鉄心のラップ部以外のコア端面を樹脂被覆基材で覆うことにより、アモルファス磁性材の割れや、微粉の油中への飛散を防止している。また、特開昭６４−６８９１２号公報記載の技術では、材料コア端面を完全に被覆することによりコアの粒子の散逸を防止している。

特開昭５８−１１２３１０号公報特開平２−２３９６０７号公報

ところで、動作時、変圧器のアモルファス磁性材の巻鉄心は発熱によって、変形しようとする。しかし、前記特開平２−２３９６０７号公報に記載の技術によれば、この場合、コア端面は樹脂被覆基材で覆われているので、前記の変形を抑える方向の力がアモルファス巻鉄心に作用することにより、巻鉄心には局部的歪みが生じ、鉄損が増加するなど特性の劣化をもたらす。また、アモルファス巻鉄心をコイル内に挿入する際に、鉄心の破損が生じ易いが、前記の従来の技術によれば、コイルの内周個所に付着した破片が輸送時等に油中に落下し、油中に散乱してしまう可能性が残っていた。
本発明は、上記の問題点を解決するために、アモルファス巻鉄心をコイルに挿入するに際し、アモルファス鉄心変圧器の特性を低下させるることなく、コイル内部にアモルファスの破片が侵入したり、輸送中の振動や変圧器使用時の衝撃によりアモルファス破片が飛散したり、落下したアモルファス破片の油中への散乱などを防止するに効果的なアモルファス鉄心変圧器を提供することを目的としている。

アモルファス破片が引起こす上記の問題点の原因または動機は、下記に要約されるものと考えられる。
ａ．積層してＵ字成形したアモルファス巻鉄心の開放端側を下向きにして、コイル内に挿入するとき、アモルファスの破片がコイル端面からコイル内部に侵入する。
ｂ．変圧器組付け後輸送時または変圧器稼動中に発生する振動により、アモルファス破片が落下したり、コイル内部に留まっていた破片が油中に散乱する。

したがって、上記の課題を解決するための手段としては、Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心をコイル内に挿入するときに、アモルファス破片がコイル端面から内部に侵入しない手段を講ずること、及び、アモルファス巻鉄心をコイル端面からコイル内に挿入し、Ｕ字成形した開放端をラップしループを閉じて鉄心ヨーク部を形成して組付けを終了したら、直ちに鉄心ヨーク部を完全に被覆することが必要である。すなわち本発明の目的は、アモルファス磁性材薄板を多層に積層したアモルファス巻鉄心と、導線を巻回した複数の筒状コイルを組付けてなるアモルファス鉄心変圧器において、あらかじめ前記コイルの絶縁部材としてコイル最内周面に沿って配置した第１の絶縁部材と、前記複数の筒状コイルの片側または両側の端面上に該端面を覆うように載置した第２の絶縁部材と、を備え、該第２の絶縁部材には嵌合部を設け、前記コイルの端面孔と該第２の絶縁材の嵌合部は嵌合可能とし、該コイルの端面孔と前記第２の絶縁材の嵌合部とを嵌合して密着させ、該嵌合部と前記第１の絶縁部材との接合部にテープを設置し、Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心の開放端を下向きにしてコイル内に挿入し、該挿入した状態のまま全体を反転させ、前記開放端を閉ループ状に成形して、平面状に載置していた前記第２の絶縁部材を集束して折りたたみ、アモルファス巻鉄心のヨーク部を包装したことを特徴とするアモルファス鉄心変圧器、若しくは、アモルファス磁性材薄板を多層に積層したのちＵ字成形したアモルファス巻鉄心を、導線を巻回した複数の筒状コイル内に挿入して組付けを行なうアモルファス鉄心変圧器の製造方法において、あらかじめ前記コイルの絶縁部材として第１の絶縁部材を前記複数の筒状コイル最内周面に沿って配置する工程と、前記複数の筒状コイルの片側または両側の端面上に該端面を覆うように第２の絶縁部材を載置して前記コイル端面から異物が侵入するのを防止する工程と、前記アモルファス巻鉄心を前記複数の筒状コイル内に挿入する工程と、該第２の絶縁部材には嵌合部を設け、前記コイルの端面孔と該第２の絶縁材の嵌合部は嵌合可能とし、該コイルの端面孔と前記第２の絶縁材の嵌合部とを嵌合して密着させ、該嵌合部と前記第１の絶縁部材との接合部にテープを設置する工程と、前記Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心の開放端を下向きにしてコイル内に入し、該挿入した状態のまま全体を反転させ、前記開放端を閉ループ状に成形して、鉄心ヨーク部を形成する工程と、平面状に載置していた前記第２の絶縁部材を集束して折りたたみ、アモルファス巻鉄心のヨーク部を包装する工程と、を具備することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器の製造方法によって達成される。

上記の構成により、積層したアモルファス巻鉄心を、複数の筒状コイル内に挿入してアモルファス変圧器を組付ける際、第２の絶縁部材をコイル端面上に載置被覆したのち、Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心をコイル内に挿入するとき、アモルファス巻鉄心の両開放端側を下向きにしても、コイル内部にアモルファス破片が侵入するのを防止することができる。
また、前記コイルへの挿入に伴い、コイル最内周に配置された第１の絶縁部材と、コイルの端面に載置した第２の絶縁部材とを嵌合させ、相互にすきまなく密着して成形することにより、輸送中の振動や変圧器使用時の衝撃によるアモルファスの破片の飛散、落下したアモルファス破片の油中への散乱などを防止することができる。

本発明の実施によれば、アモルファス変圧器としての特性を悪化させることなく、アモルファス破片の飛散を防止し、容易にアモルファス巻鉄心の破損を防止することができ、また、アモルファス巻鉄心をコイルに挿入する際、コイル端面からコイル内部にアモルファス破片が侵入するのを防止することができるから、本発明のアモルファス変圧器は、アモルファス破片が油中に落下したりコイルの内部から油中に散乱するのを防止することができる。

以下、本発明に係るアモルファス鉄心変圧器とその製造方法を実施例に基づいて説明する。
〈第１実施例〉
図１は本発明に係るアモルファス鉄心変圧器本体の構成を示す第１実施例の斜視図である。本実施例に係る変圧器の本体１は、図１に示すように導線を巻回した複数の筒状コイルの内周面には、その全面にわたって第１の絶縁部材４が貼付さている。すなわち、アモルファス巻鉄心５の脚部とコイル２の内周面との間は絶縁されている。

図２は、第１実施例のアモルファス巻鉄心５を示す斜視図であって、アモルファス磁性材薄板を積層し、焼鈍した後、ラップ部を開口し、Ｕ字成形したものである。このアモルファス磁性材薄板を積層しＵ字成形する技術については、特開平４−３０２１４号公報、若しくは特開平４−３６８１９号公報に開示された先行発明を利用することによってなされる。アモルファス巻鉄心５を保護する必要上から、例えば、積層面の内側にはけい素鋼板を使用した鉄心補強材６、積層面の外側にも同様にけい素鋼板による鉄心補強材７が設けられている。

図３は、Ｕ字成形されたアモルファス巻鉄心５を１対のコイル２に挿入してから組付けを終了するまでの工程(1)〜(4)を示す図、図８は同組付工程を示すフロー図である。ただし、図においては(1)〜(4)を丸付き数字で表示している。

図８において、短冊状のアモルファス磁性材薄板を切断（Ｓ１）し、多層に積層し、Ｕ字成形（Ｓ２）し、ほぼ矩形状に成形して開放端をラップ（Ｓ３）したのち、温度３００℃内外で焼鈍する（Ｓ４）。前記ラップ部をＵ字状に開き、第２の絶縁部材３をコイル２の端面に載置し（Ｓ５）、アモルファス巻鉄心５とコイル２を組付ける（Ｓ６）。組立後、開放端を再ラップし（Ｓ７）、載置した第２の絶縁部材３を集束してヨーク部５ａを包装する（Ｓ８）。

図１に示したように、コイル２の最内周面には、全面にわたり第１の絶縁部材４が貼付されている。図３に示すように、第２の絶縁部材３には嵌合部３ａが設けられ、コイル２の端面孔２ａと嵌合部３ａは嵌合可能のようになっている。先ず、コイル２の両側の端面に、第２の絶縁部材３をそれぞれ載置し、端面孔２ａと嵌合部３ａとを嵌合し両者をすきまなく密着させたのち、Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心５の開放端を下向きにしてコイル２内に挿入する[(1)、(2)]。
次に、挿入した状態のまま、全体を１８０°反転させ[(3)]、アモルファス巻鉄心５の開放端をラップして閉ループ状に成形したのち、平面状に載置されていた第２の絶縁部材３を集束して折畳み、コイル２の上部ヨーク、下部ヨークの外形に沿って包み込むようにして、巻鉄心の両ヨーク部５ａ、５ａを被覆包装し[(4)]、アモルファス鉄心変圧器本体１の組付けが終了する。

上記のように、アモルファス巻鉄心５の挿入に際し、端面孔２ａを除くコイル２の端面は第２の絶縁部材３により覆われているから、コイル２の内部にアモルファス破片が侵入するおそれがなくなると共に、ほぼ矩形に成形されたアモルファス巻鉄心５の上下ヨーク部５ａの両積層面は、完全に第２の絶縁部材３により被覆され、アモルファス破片の脱落と絶縁油中への散乱は完全に防止される。なお、第２の絶縁部材３の嵌合部３ａは、図７に示すように、第２の絶縁部材３を押型を用いて押出し成形してもよい。

〈第２実施例〉
図４は、第２実施例のアモルファス巻鉄心５を示す斜視図であって、アモルファス材を積層し、焼鈍し、ラップ部を開口しＵ字成形したのち、強度保持の必要上から、アモルファス巻鉄心５の積層面の内外側に、けい素鋼板を使用した補強材を設けることは第１実施例と同様であるが、焼鈍後のアモルファス巻鉄心５の開放端を除く他の部分は、図示するように、予め上部ヨーク部５ａと脚部に鉄心積層面を保護するための絶縁保護材８を被覆しておく点が相違する。第２の絶縁部材３をコイル２の一方側端面のみに載置し、Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心５の開放端を下向きにしてコイル２内に挿入し、嵌合部３ａと端面孔２ａを嵌合させることにより、絶縁保護材８と嵌合部３ａとをすきまなく密着させるようにしたものである。

図５は、Ｕ字成形されたアモルファス巻鉄心５を１対のコイル２に挿入してから組付けを終了するまでの工程(1)〜(4)を示す図である。第２実施例のコイル２の端面に載置する第２の絶縁部材３は、アモルファス巻鉄心５のラップ部側のコイル端面にのみ載置して被覆するものである。さらに本実施例では、包装した第２の絶縁部材３に被せて別の絶縁保護材９を貼付することにより、アモルファス巻鉄心５の積層面の保護を強化することができる。

図６（ａ）、（ｂ）は、コイル２の端面上に載置する第２の絶縁部材３の応用実施例を示す斜視図である。長方形の第２の絶縁部材３に設けた嵌合部３ａをコイル２の端面孔２ａに嵌合させ、図６（ｂ）のように、嵌合部３ａと第１の絶縁部材４との接合部にクラフトテープ１０を貼付するものである。さらに、補強用にコイル２の端面孔２ａの内隅部に粘着テープ１１を貼付してもよく、前記接合部に接着材を直接流し込んでもよい。

本発明の第１実施例のアモルファス鉄心変圧器の本体の構成を示す斜視図。本発明の第１実施例のＵ字成形したアモルファス巻鉄心を示す斜視図。本発明の第１実施例のアモルファス巻鉄心とコイルの組付工程を示す図。本発明の第２実施例のＵ字成形したのち絶縁保護材を貼付したアモルファス巻鉄心を示す斜視図。本発明の第２実施例のアモルファス巻鉄心とコイルの組付工程を示す図。本発明の第１、第２実施例におけるコイルの端面に載置する第２の絶縁部材の応用例を示す斜視図。本発明の第２の絶縁部材の嵌合部の他の実施例を示す図。本発明のアモルファス巻鉄心とコイルの組付工程を示すフロー図。

符号の説明

１…アモルファス鉄心変圧器本体
２…コイル２ａ…端面孔
３…第２の絶縁部材３ａ…嵌合部
４…第１の絶縁部材
５…アモルファス巻鉄心５ａ…ヨーク部
６、７…鉄心補強材８、９…絶縁保護材
１０…クラフトテープ１１…粘着テープ

Claims

アモルファス磁性材薄板を多層に積層したアモルファス巻鉄心と、導線を巻回した複数の筒状コイルを組付けてなるアモルファス鉄心変圧器において、
あらかじめ前記コイルの絶縁部材としてコイル最内周面に沿って配置した第１の絶縁部材と、
前記複数の筒状コイルの片側または両側の端面上に該端面を覆うように載置した第２の絶縁部材と、を備え、
該第２の絶縁部材には嵌合部を設け、前記コイルの端面孔と該第２の絶縁材の嵌合部は嵌合可能とし、該コイルの端面孔と前記第２の絶縁材の嵌合部とを嵌合して密着させ、該嵌合部と前記第１の絶縁部材との接合部にテープを設置し、
Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心の開放端を下向きにしてコイル内に挿入し、該挿入した状態のまま全体を反転させ、前記開放端を閉ループ状に成形して、平面状に載置していた前記第２の絶縁部材を集束して折りたたみ、アモルファス巻鉄心のヨーク部を包装したことを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
アモルファス磁性材薄板を多層に積層したのちＵ字成形したアモルファス巻鉄心を、導線を巻回した複数の筒状コイル内に挿入して組付けを行なうアモルファス鉄心変圧器の製造方法において、
あらかじめ前記コイルの絶縁部材として第１の絶縁部材を前記複数の筒状コイル最内周面に沿って配置する工程と、
前記複数の筒状コイルの片側または両側の端面上に該端面を覆うように第２の絶縁部材を載置して前記コイル端面から異物が侵入するのを防止する工程と、
前記アモルファス巻鉄心を前記複数の筒状コイル内に挿入する工程と、
該第２の絶縁部材には嵌合部を設け、前記コイルの端面孔と該第２の絶縁材の嵌合部は嵌合可能とし、該コイルの端面孔と前記第２の絶縁材の嵌合部とを嵌合して密着させ、該嵌合部と前記第１の絶縁部材との接合部にテープを設置する工程と、
前記Ｕ字成形したアモルファス巻鉄心の開放端を下向きにしてコイル内に入し、該挿入した状態のまま全体を反転させ、前記開放端を閉ループ状に成形して、鉄心ヨーク部を形成する工程と、
平面状に載置していた前記第２の絶縁部材を集束して折りたたみ、アモルファス巻鉄心のヨーク部を包装する工程と、を具備することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器の製造方法。