JP2007184413A

JP2007184413A - 変圧器

Info

Publication number: JP2007184413A
Application number: JP2006001581A
Authority: JP
Inventors: Masaya Soyama; 真哉祖山; Shin Yamada; 慎山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2007-07-19

Abstract

【課題】側脚巻線に働く機械力を側脚鉄心で支持するために側脚鉄心と側脚巻線の間に設ける絶縁物を省略、またはその使用量を低減した変圧器を提供すること。
【解決手段】側脚鉄心１と、側脚鉄心１に巻回された側脚巻線２を有する変圧器において、側脚鉄心１と側脚巻線２の間に側脚巻線２と同心に設けられ側脚巻線２に作用する機械力を支持する円筒状の機械力支持部材（１１）を備えている構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主巻線を巻回された主脚のほかに側脚を有する変圧器に関する。

変圧器は、与えられたインピーダンス仕様を満足するために、その側脚鉄心に巻線を巻く場合がある（特許文献１）。従来の側脚鉄心に巻線を巻いた構成例を図６（ａ），（ｂ）により説明する。すなわち、珪素鋼板を積層して構成した側脚鉄心１の周りに側脚巻線２が巻かれており、側脚巻線２と側脚鉄心１の間には絶縁物当て木３が配置されている。

このような構成の変圧器においては、側脚巻線２に内向きに働く機械力を側脚鉄心１で支持する必要がある。この様子を図６（ｂ）により説明する。すなわち、側脚巻線２に短絡電流が流れると、側脚巻線２に一様に放射状内径向きの機械力４が働く。一般的に、変圧器の鉄心は主脚鉄心２１の断面形状を円形に近くし、側脚鉄心１は主脚鉄心２１よりも断面積が小さく、かつ、主脚鉄心２１と側脚鉄心１を接続する上下部鉄心の幅は同一とする必要があることから、側脚鉄心１の形状は楕円形としている。このため、側脚鉄心１の楕円の頂点にあたる部分は直接側脚巻線２の機械力４を支持できるが、その他の部分では側脚巻線２と側脚鉄心１の間を絶縁物当て木３で埋めて機械力４を側脚鉄心１に伝え、側脚鉄心１で支持する構成とする必要がある。
特開平６−２５１９６１号公報

ところで、上記のような変圧器では側脚鉄心１の形状が複雑であるため、絶縁物当て木３の形状も複雑になる。すなわち、側脚鉄心１は幅の異なる珪素鋼板を複数段重ねて構成することにより楕円に近い形状としており、その表面形状はなめらかな曲線ではなく不規則な階段形状であるため、側脚鉄心１に面する絶縁物当て木３の表面も不規則な階段状となる。かつ、側脚巻線２に対向する表面は曲面より加工が容易な、側脚鉄心１対向面と同様に不規則な階段形状となっている。さらに、加工を容易にするため、絶縁物当て木３は複数の部品によって構成する必要がある。このように絶縁物当て木３は形状が複雑であり、構成する部品の数が多く、製作工数が多いものとなっている。また、側脚鉄心１と絶縁物当て木３の形状が互いに複雑であるため、組立てる際には製作誤差等の調整に長時間かかっている。また、側脚鉄心１と側脚巻線２の間の空間が大きく、その空間を埋めるために使用する絶縁物の量が多く、経済的に不利となっている。

そこで、本発明は、側脚巻線に働く機械力を側脚鉄心で支持するために側脚鉄心と側脚巻線の間に設ける絶縁物を省略、またはその使用量を低減した変圧器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１は、側脚鉄心と、前記側脚鉄心に巻回された側脚巻線を有する変圧器において、前記側脚鉄心と前記側脚巻線の間に前記側脚巻線に作用する機械力を支持する円筒状の機械力支持部材を備えている構成とする。

本発明によれば、側脚巻線に働く機械力を側脚鉄心で支持するために側脚鉄心と側脚巻線の間に設ける絶縁物を省略、またはその使用量を低減した変圧器を提供することができる。

以下、本発明の第１ないし第５の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変圧器の側面図であり、図１（ｂ）は側脚部の断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、珪素鋼板を積層して構成した側脚鉄心１に側脚巻線２が側脚鉄心１の中心と側脚巻線２の中心が合うように巻かれており、側脚巻線２と側脚鉄心１の間には巻線に働く機械力を支持する機械力支持部材である絶縁物円筒１１が間隔調整用のスペーサ２３を介して配置されている。

このような構成において、側脚巻線２に短絡電流が流れた際に発生する内径向きの機械力を絶縁物円筒１１によって支持する。絶縁物円筒１１が十分な強度を有するため、側脚鉄心１と側脚巻線２の間の空間を、従来使用していた複雑で部品点数の多い絶縁物当て木３で埋める必要がなく構造が簡素化される。このため、必要資材量が低減する。また、絶縁物円筒１１を使用することにより側脚巻線２の漏れ磁束による局部加熱への配慮が不要となる。またさらに、絶縁物の使用量が少ないため、絶縁上問題となる絶縁物中のボイドに対するリスクが下がる。絶縁物円筒１１は、FRP（繊維強化プラスチックス）、樹脂等、機械的強度を持つものであればその材料は限定されない。

本実施の形態によれば、簡単な構成の絶縁物円筒１１を側脚鉄心１と側脚巻線２の間に設けることにより、従来使用していた複雑で部品点数の多い絶縁物当て木３を省略でき、使用資材量を低減し、製作工数を少なくした安価な変圧器を提供することができる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態の変圧器は図２に示すように、側脚鉄心１の中心と側脚巻線２の中心をずらした構成である。絶縁物円筒１１は完全な円筒形でなく、側脚鉄心１と絶縁物円筒１１で円筒形を成す。なお、絶縁物円筒１１は１つの部品で構成される必要はなく、２つ以上の部品から構成されてもよい。また、絶縁物円筒１１は完全な円筒に限定されず、その一部に開口部があってもよい。

本実施の形態によれば、側脚巻線に作用する機械力を絶縁物円筒１１と側脚鉄心によって支持する構成としたことにより、従来使用していた複雑で部品点数の多い絶縁物当て木３を省略でき、使用資材量を低減し、製作工数を少なくした安価な変圧器を提供することができる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態の変圧器は、側脚鉄心１と側脚巻線２の間に、機械力支持部材として、図３に示すような金属円筒１２を設けた構成である。側脚巻線２の内側に金属を配置すると、側脚巻線２からの漏れ磁束により金属が加熱されるが、これを防ぐため、金属円筒１２には入射する漏れ磁束で発生する渦電流を抑制するためのスリット１３が設けられている。また、側脚鉄心１を囲むように金属が１ターンを形成すると、側脚巻線２の電流を打ち消すように金属内に電流が流れてしまうが、これを防ぐため、金属円筒１２の円周方向の少なくとも１個所を電気的に絶縁する開口部１４が設けてある。スリット１３は、金属円筒１２の上部から下部にわたって設けられてもよく、その一部のみでもよく、過熱を防止する構成であればその形状、個数は限定されない。金属は鉄やアルミでよく、必要な機械的強度を持つものであればその材料は限定されない。

本実施の形態は、側脚鉄心１の中心と側脚巻線２の中心がずれた場合にも適用できる。この場合、金属円筒１２は完全な円形でなく、図２と同様に側脚鉄心１と金属円筒１２で円形を形成する。また、金属円筒１２は１つの部品で構成される必要はなく、２つ以上の部品から構成されてもよい。また、金属円筒１２の表面はスリット１３以外に開口部があってもよい。

本実施の形態によれば、簡単な構成の金属円筒１２を側脚鉄心１と側脚巻線２の間に設けることにより、従来使用していた複雑で部品点数の多い絶縁物当て木３を省略でき、使用資材量を低減し、製作工数を少なくした安価な変圧器を提供することができる。

（第４の実施の形態）
本実施の形態の変圧器は、側脚鉄心１と側脚巻線２の間に、機械力支持部材として、図４に示すような金属円筒１５を設けた構成である。側脚巻線２の内側に金属を配置すると、側脚巻線２からの漏れ磁束により金属が加熱される。このため、金属円筒１５の表面には積層した珪素鋼板で構成された磁気シールド１６を取り付ける。このような構成によって、金属円筒１５よりも透磁率の高い磁気シールド１６に大部分の漏れ磁束が入射し、金属円筒１５に入射する磁束はわずかとなり温度上昇が抑制される。また、金属円筒１５は円周方向の少なくとも１個所で電気的に絶縁される開口部１４を有し、ターン形成が防止されている。

本実施の形態は、側脚鉄心１の中心と側脚巻線２の中心がずれた場合にも適用できる。この場合、金属円筒１５は完全な円形でなく、側脚鉄心１と金属円筒１５で円形を形成する。また、金属円筒１５は１つの部品で構成される必要はなく、２つ以上の部品から構成されてもよい。また、金属円筒１５は完全な円筒に限定されず、開口部があってもよい。

本実施の形態によれば、簡単な構成の金属円筒１５を側脚鉄心１と側脚巻線２の間に設けることにより、従来使用していた複雑で部品点数の多い絶縁物当て木３を省略でき、使用資材量を低減し、製作工数を少なくした安価な変圧器を提供することができる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態の変圧器は、側脚鉄心１と側脚巻線２の間に、機械力支持部材として、図５に示すようなスノコ状の金属円筒１７を設けた構成である。金属円筒１７は円形の鉄のリング部１８と直線部１９で構成され、リング部１８は円筒上端周辺、円筒下端周辺及びその間に機械力が働いたときに側脚巻線２を支持するために必要な個数設けられている。直線部１９は側脚巻線２の機械力が確実に支持されるように、例えば、側脚巻線２の最内側巻線の等配支持位置に合うように設けられている。また、ターン形成を防止するために円周方向の少なくとも１個所で電気的に絶縁される開口部１４が設けられている。

金属円筒１７は、側脚鉄心１の中心と側脚巻線２の中心がずれている場合にも適用できる。この場合、金属円筒１７は完全な円形でなく、側脚鉄心１と金属円筒１７で円形を形成する。

本実施の形態によれば、簡単な構成の金属円筒１７を側脚鉄心１と側脚巻線２の間に設けることにより、従来使用していた複雑で部品点数の多い絶縁物当て木３を省略でき、使用資材量を低減し、製作工数を少なくした安価な変圧器を提供することができる。
なお、上記第１ないし第５の実施の形態は、主脚鉄心２１と断面積の異なる側脚鉄心１を有する変圧器であれば同様に適用できる。

本発明の第１の実施の形態の変圧器を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。本発明の第２の実施の形態の変圧器の要部断面図。本発明の第３の実施の形態の変圧器に備えられる金属円筒の斜視図。本発明の第４の実施の形態の変圧器に備えられる金属円筒を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。本発明の第５の実施の形態の変圧器に備えられる金属円筒の斜視図。従来の変圧器を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面を示し、側脚巻線に作用する短絡機械力を説明する図。

符号の説明

１…側脚鉄心、２…側脚巻線、３…絶縁物当て木、４…巻線に作用する短絡機械力、１１…絶縁物円筒、１２…金属円筒、１３…スリット、１４…開口部、１５…金属円筒、１６…磁気シールド、１７…金属円筒、１８…リング部、１９…直線部、２１…主脚鉄心、２２…主巻線、２３…スペーサ。

Claims

側脚鉄心と、前記側脚鉄心に巻回された側脚巻線を有する変圧器において、前記側脚鉄心と前記側脚巻線の間に前記側脚巻線に作用する機械力を支持する円筒状の機械力支持部材を備えていることを特徴とする変圧器。
前記機械力支持部材の中心は前記側脚鉄心の中心と一致していることを特徴とする請求項１記載の変圧器。
前記機械力支持部材の中心と前記側脚鉄心の中心はずれており、前記機械力支持部材は前記側脚鉄心と結合して円筒を形成していることを特徴とする請求項１記載の変圧器。
前記機械力支持部材は絶縁物からなることを特徴とする請求項１記載の変圧器。
前記機械力支持部材はスリット入りの円筒金属であることを特徴とする請求項１記載の変圧器。
前記機械力支持部材は、前記側脚巻線に対向する面に磁気シールドを備えた金属円筒であることを特徴とする請求項１記載の変圧器。
前記機械力支持部材は、スノコ状の金属円筒であることを特徴とする請求項１記載の変圧器。