JP2012169508A

JP2012169508A - アモルファス変圧器

Info

Publication number: JP2012169508A
Application number: JP2011030366A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kubota; 圭亮久保田; Hiroetsu Shiina; 洋悦椎名; Toshiki Shirahata; 年樹白畑
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】
絶縁処理を施した巻線とアモルファス鉄心を組み立てる際、前記巻線への前記アモフファス鉄心の荷重の影響を従来よりも改善する巻線とアモルファス鉄心とを組み立てる組立方法、製造方法、及び、それらの組立方法、製造方法に対応する変圧器の構造を提供する。
【解決手段】
巻線の最内周にある巻枠を巻線端部より上下に突出させ、巻線とアモルファス鉄心の質量に耐えられる巻枠で巻線を製作する。
または、巻枠に線材が巻かれた巻線と、前記巻線の巻枠の中にアモルファス鉄心を挿入したアモルファス変圧器において、前記アモルファス鉄心の挿入方向に前記巻線の端部よりも前記巻枠が突出する突出部を有するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アモルファス鉄心を有した変圧器に関するものである。

変圧器は、大容量化による巻線の大形化に対して短絡強度を確保するため、巻線をワニス等で固着処理を施している。

従来、現行方法では巻線とアモルファス鉄心を組み合わせる際に巻線を起立させ、鉛直方向の上方からアモルファス鉄心を挿入した後に横転し、鉄心ラップ部をラッピングする作業方法となっていた。

このアモルファス鉄心をコイルに挿通する際に、コイルのボビンの軸方向の両端部がコイルから突出した状態とすることで、アモルファス鉄心のコイルに対する挿入が容易に行われ、かつコイルの内側に傷等を付けるおそれのないものが、特許文献１に開示がある。

特開平１０−１８９３４８号

特許文献１では、アモルファス鉄心のコイルに対する挿入が容易に行われ、かつコイルの内側に傷等を付けるおそれを改善するものについて開示があるが、アモルファス鉄心の荷重の巻線への影響については、開示のないものである。

例えば、固着処理を施した巻線を前述の製造方法で行うと、巻線を横転させた際に巻線外装の接触面に巻線と鉄心の全荷重が掛かることになり、巻線の機械的強度及び絶縁信頼性などについて、配慮を要するものである。

そのため、固着処理を行った巻線とアモルファス鉄心を組み合わせる際に巻線への荷重の影響を考慮して組み立てる組立方法、製造方法、及び、それらの組立方法、製造方法に対応する変圧器の構造を検討する必要があり、課題といえる。

本発明は、アモルファス鉄心を有する変圧器に於いて、巻線とアモルファス鉄心を組み合わせる際の組み立てる組立方法、製造方法、及び、それらの組立方法、製造方法に対応する変圧器の構造を従来よりも改善することを課題とする。

上記課題を解決する為に、本発明においては、アモルファス鉄心を有した変圧器の巻線端部より強固な巻枠を突出させることで解決することが出来る。

これらの手段を別の表現方法にて、以下に説明する。

巻枠に線材が巻かれた巻線と、前記巻線の巻枠の中にアモルファス鉄心を挿入したアモルファス変圧器において、前記アモルファス鉄心の挿入方向に前記巻線の端部よりも前記巻枠が突出する突出部を有するようにする。

また、前記巻線と前記アモルファス鉄心とを横転させた際に前記アモルファス鉄心の荷重のかかる方向の前記巻枠に前記巻線の端部よりも前記巻枠が突出する突出部を有するようにする。

また、前記アモルファス鉄心の曲がり部で、内側で前記巻線との接触部を小さくするように前記突出部を切り欠いたようにする。若しくは、前記突出部を切り欠いた切欠き部を設ける。

または、前記アモルファス鉄心の曲がり部で、内側で前記巻線との接触部を小さくするように、前記アモルファス鉄心の曲がり部で、内側に、突出部を設けないようにする。

本発明によれば、従来よりもより信頼性を向上させてアモルファス変圧器を提供可能とするものである。

本発明の実施例を示す巻線図である。本発明の実施例を示すアモルファス鉄心の挿入を説明する図である。本発明の実施例を示すアモルファス鉄心・巻線組立での横転時の図である。本発明の実施例を示すアモルファス鉄心・巻線組立図での起立時の図である。本発明の実施例を示すアモルファス鉄心・巻線組立図での横転時の図である。本発明の実施例を示すアモルファス鉄心・巻線組立図での起立時の図である。本発明の実施例を示す巻線、巻枠の斜視図である。本発明の別の実施例を示す巻線、巻枠の斜視図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

なお、以下の図面においては、各図において、各構成部の位置、関係の対応を示す為に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を記載している。

Ｚ軸は、アモルファス鉄心の長手方向であり、図２に示すように、起立させた状態において、巻線にアモルファス鉄心を挿入する方向であるとする。

次に、Ｘ軸は、図２に示すように、巻線が並んで設けられる並び方向であるとする。

Ｙ軸は、図２に示すように、Ｘ軸、Ｚ軸で出来るＸＺ平面に直交し、アモルファス鉄心の積層面に平行な方向、または図２での奥行き方向とする。

図１は、本発明の実施例における巻線、及び巻枠を示す図である。図１において、巻線１は巻枠２に巻かれており、その断面を図１は斜線で示している。

ここで、実施例の説明に入る前に、本実施例でのアモルファス変圧器を組み立てる際の手順を図面を用いて、簡単に説明する。

前記Ｚ軸は、物体をつり下げた糸の方向、重力の方向、鉛直方向、若しくは、水平面に垂直である方向とする。

図２において、巻線１、アモルファス鉄心３は、立てられた状態、起立させた状態であり、図２の上方から下方へとＺ軸方向に移動して、アモルファス鉄心３が巻線１に挿入される。

次に、アモルファス鉄心３が挿入された巻線１を横転させ、水平方向として、図３のように横たわせて配置する。図３の状態にて、アモルファス鉄心３のラップ部をラッピング処理する。

図３においても、Ｚ軸は、鉛直方向であり、図３の上が、鉛直方向の上、高さ方向である。

その後、再度、ラッピングされたアモルファス鉄心３、及び巻線を元に立てて、起立させて図４に示すようにする。

本発明の実施例１を図１を用いて、説明する。

巻線１の最内周にある巻枠２を図１に示すように巻線の端部より上下、Ｚ軸方向に突出させるように、突出部２−１、突出部２−２を設けた構造とする。

ここで、巻枠２は巻線１とアモルファス鉄心３の質量に耐えられる強度を有した絶縁材とするか、又は鉄等の金属とする。但し、金属の場合は、１ターンを形成しない構造とする。

巻枠２に線材、電線を巻回し、コイルを構成し、ワニス等で固着処理を施した後、図２に示すように巻線１を起立させ、上方からアモルファス鉄心３を挿入し横転させる。

この時に図３に示す通り、巻線１端部より上下に突出させた巻枠（２−１、２−２）が設けられた側を支点となるように支持台にて支持し、巻線１の外装に荷重が掛からないよう横転させる。

即ち、図２において、Ｘ軸を回転軸とするようにして、アモルファス鉄心３、巻線１を回転、横転させる。言い換えると、図２のＹ軸を回転軸としては、回転、横転させないようにする。

図３に示すように、アモルファス鉄心３、巻線１を回転、横転させた状態で鉄心のラップ部をラッピングする。

ここで、上記「巻線１の外装に荷重が掛からないよう横転させる。」としたことについて、以下に説明をする。

図３に示す状態では、Ｚ軸の下に向かう方向が重力の働く方向である。従って、鉄心３は、Ｚ軸の下方向かって、その自身の重さ、荷重がかかることになる。その為、その荷重がかかる巻線部、若しくはワニス等で固着された固着部に対しての機械的な強度について、配慮する必要があるものである。

しかしながら、図１の実施例にて、説明した突出部２−１、突出部２−２が設けられていると、この突出部２−１、突出部２−２がアモルファス鉄心の荷重を支持することが可能となり、その分、前述した巻線部、若しくはワニス等で固着された固着部への荷重が減じられることとなる。

図３においては、この突出部２−１、突出部２−２がアモルファス鉄心の荷重を支持している様子を図３の白抜き矢印(上向き)にて示している。

この結果、ラッピング作業時などで、アモルファス鉄心３、巻線１を回転、横転させた場合においても、アモルファス鉄心３などの荷重の巻線部、ワニス等固着部への影響が改善されることとなる。

次に、図５、図６を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。

図５においても、図１、図３で示したように、突出部を設けるものである。しかしながら、図５では、Ｚ軸方向に平行な突出部の面を切り欠いた構成としている。この斜視図を図８に示す。図７には、図１、図３に示した切り欠き部の無い突出部２−１、突出部２−２を示している。

図７に示す突出部２−１、突出部２−２である場合には、図７のＹ軸方向の突出部にアモルファス鉄心３の曲がり部における内側面が干渉、接触する為、突出部の突出している高さ分だけ、アモルファス鉄心が干渉しないように逃げる構造にする必要がある。

言い換えると、巻枠２を巻線端部より上下に突出させる構造とすると、アモルファス鉄心３の鉄心高さも突出させた分だけ高くなり、鉄心の使用量の増加に繋がることとなる。

実施例２では、この点を改善するものである。図５に示す通り、鉄心の曲がり部における内側面と突出させた巻枠とが干渉、接触する面においては、その巻枠の突出部について、巻線端面まで巻枠を切欠いて、突出部を設けないようにする。

このように切り欠いた構造とすることで鉄心高さを従来品、現行品と同等とすることが出来る。なお、切欠くのは、巻線端面までに限定されるものではなく、前記アモルファス鉄心の曲がり部の内側面と巻線端面の接触が小さくなるか、前記巻線端部へのアモルファス鉄心の自重、荷重などの影響が低減される位置であれば、本発明の実施例としての範囲である。

若しくは、上記実施例について、別の表現をするならば、鉄心の曲がり部であって、内側面で、巻枠とが干渉、接触する面においては、突出部を設けないようにするものである。

または、図２において、Ｘ軸を回転軸とするようにして、図５に示すように、アモルファス鉄心３、巻線１を回転、横転させた状態で、Ｚ軸の下に向かう方向が重力の働く方向で、その自身の重さ、荷重がかかる方向には、巻線１端部より上下に突出させた巻枠を設けるようにする。

図５では、突出部２−１ｕ、突出部２−２ｄが例示されている。図５に示すように、アモルファス鉄心３などの自身の重さ、荷重がかかる方向は、Ｚ軸の下に向かう向きである為、その荷重を巻線１にかからないようにするには、Ｚ軸と直交するＹ軸方向に平行な面に、突出部２−１ｕ、突出部２−２ｄを設けることになる。

また、図５に例示されるように、Ｚ軸方向の面には、アモルファス鉄心３などの自身の重さ、荷重が、巻線１に対しては、重力方向として、かからない方向の面である。従って、図５のＺ軸方向に平行な面には、突出部を設けなくて良い。若しくは、図５のＺ軸方向に平行な面は、突出部を切欠いても良い。このように切欠いた構造とする
図７に例示するように、切欠きの無い巻枠は構造の簡素化を図ることが出来る。一方、図８に例示するように、切欠いた巻枠では構造は複雑となるが、材料の増加を抑えることが出来る。

なお、繰り返しとなるが、図３、図５において、Ｚ軸方向の上側の突出部(図５で、上向きの白抜き矢印が付されていない側の突出部２−１ｕ、突出部２−２ｕのこと。図３では、突出部２−１ｕ、突出部２−２ｕとの図示はないが、同様である。)は、必ずしも設ける必要がなく、そのような実施例とするものであっても良い。

但し、その際には、図２において、Ｘ軸を回転軸とするようにして、アモルファス鉄心３、巻線１を起立状態から、回転、横転させる場合に、図３、図５で、上向きの白抜き矢印が付されている側の突出部(図５で、上向きの白抜き矢印が付されている側の突出部２−１ｄ、突出部２−２ｄのこと。図３では、突出部２−１ｄ、突出部２−２ｄとの図示はないが、同様である。)がＺ軸方向の下側になるように回転、横転させるようにする。

なお、前記にて、Ｚ軸方向の面には、アモルファス鉄心３などの自身の重さ、荷重が、巻線１に対しては、重力方向として、かからない方向の面と説明した。これは、起立したアモルファス鉄心３、巻線１などを回転、横転させて、図３、図５のような状態とする際に、巻線１端部より上下に突出させた巻枠（突出部２−１ｄ、突出部２−２ｄ）が設けられる側を支点となるように支持台にて支持し、巻線１の外装に荷重が掛からないよう回転、横転させるようにすることを意味している。

従って、巻線１への重力の影響を低減、軽減するように、アモルファス鉄心３、巻線１などを回転、横転する際に注意が必要であり、このようにして、本発明の実施例に関わる変圧器を組立て、製造する点も本発明に基づく、実施例の特徴である。

以上のように、説明した実施例においては、例えば、ワニス等で固着処理を施した巻線を横転しても巻線には荷重が従来よりも掛からないため、巻線の機械的強度及び絶縁信頼性が従来よりも改善出来る。

また、巻線については、丸形、矩形形等の巻線形状によらず対応可能な構造である。

更に、巻線の出来上がり寸法にバラつきが生じても、巻枠の高さは同一のようになるため、隣の巻線との面合わせが従来よりも容易に出来るようになる。

若しくは、切欠きの有無に関係なく巻線の出来上がり寸法にバラつきが生じても、巻枠の高さは同一であるため、他の巻線との面あわせが従来よりも容易に出来るようになる。

１：巻線、２：巻枠、２-１：巻枠突出部、２-２：巻枠突出部、２-３：巻枠切欠き、２-４：巻枠切欠き、３：アモルファス鉄心。

Claims

巻枠に線材が巻かれた巻線と、
前記巻線の巻枠の中にアモルファス鉄心を挿入した
アモルファス変圧器において、
前記アモルファス鉄心の挿入方向に前記巻線の端部よりも前記巻枠が突出する突出部を有する
ことを特徴とするアモルファス変圧器。
請求項１に記載のアモルファス変圧器において、
前記巻線と前記アモルファス鉄心とを横転させた際に
前記アモルファス鉄心の荷重のかかる方向の前記巻枠に前記巻線の端部よりも前記巻枠が突出する突出部を有する
ことを特徴とするアモルファス変圧器。
請求項１に記載のアモルファス変圧器において、
前記アモルファス鉄心の曲がり部で前記巻線との接触部を小さくするように前記突出部を切り欠いた
ことを特徴とするアモルファス変圧器。