JP2015032592A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の変圧器は地震の際、特に鉄心の揺れが大きく、コイル台などの主要部材が脱落するという問題があった。また、鉄心の上端と設置面とをフレーム等で連結し、固定することで鉄心の揺れを抑えることができるが、このようなフレームを設けるには材料費および作業工数がかかるという問題があった。【解決手段】 モールド変圧器１は、鉄心２と巻線３とで構成され、鉄心の上部および下部にそれぞれ上コア締めおよび下コア締めが設けられ、上コア締めおよび下コア締めの間を剛体および弾性体が組み合わされた連結部材により連結される。以上のような構成で簡易な手段で鉄心の揺れを抑えることができ、主要部材の脱落を防ぐことができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄心と巻線と上下コア締めとで構成される変圧器において、地震による変圧器の揺れを抑える構造に関するものである。

本発明に関連した従来技術として、図７に特許文献１に記載のモールド変圧器の側面図を示す。また図８は、特許文献２に記載の耐震用フレーム架台を備えた変圧器を示している。

変圧器は地震の揺れにより、様々な悪影響を受ける。例えば図７に示すような屋内に設置しているモールド変圧器１に、特に変圧器の固有振動数に近い周波数の地震波を受けた場合には、例え地震波自体の規模が小さくとも、共振作用により変圧器自体が大きく揺れ悪影響を及ぼす。特に鉄心２の揺れは大きく、鉄心自体に割れが発生するような損傷や、主要部材の脱落などを引き起こす。

主要部材の脱落として、例えば上下コイル台５ａ，５ｂの脱落がある。これは、鉄心２の大きな揺れが主原因であるが、鉄心２と巻線３とが一体となって揺れているわけではないため、さらに上下コイル台５ａ，５ｂが脱落し易い。

これら上下コイル台５ａ，５ｂが脱落した場合は、巻線３が脱落し、地絡事故などに繋がる虞がある。また、幸いにも巻線３が脱落しないという場合もあるが（複数ある上下コイル台５ａ，５ｂのうち、数個脱落の場合は、巻線は脱落しない場合もある）、短絡事故時には、巻線３を支えることができないという問題が発生する。

こういった問題を解決するために、図８に示すように、変圧器自体を耐震用フレーム架台７０によりしっかりと固定する方法がある。

特開平７−１６１５５０号公報 特開昭５６−２３７２２号公報

図７においては、地震により鉄心が大きく揺れるという問題がある。すなわち鉄心の揺れが、上下コイル台の脱落や、鉄心自体の損傷（割れなどの発生）などの不具合の引き金となる問題がある。

一方、図８に示す耐震変圧器においては、地震の揺れに際しても、変圧器自体が耐震用フレーム架台により強固に固定されているので、鉄心自体の揺れも少なく、例えば鉄心の損傷や、コイル支持材の脱落などが発生する可能性が低い。しかしながら、変圧器自体の剛性を高めるために耐震用フレーム架台自体を、強固な骨組みで構成する必要があるため、材料費および加工費に多くのコストが費やされるという問題がある。

本発明は、地震の揺れに対しても、簡易な手段で鉄心の揺れを抑える変圧器を提供する。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
鉄心と、巻線と、前記鉄心の上部および下部にそれぞれ設けられた上コア締めおよび下コア締めとで構成された変圧器において、
前記上コア締めおよび前記下コア締めの間が、剛体と弾性体とを有する連結部材により連結された変圧器である。

請求項２の発明は、前記連結部材は、２つの上部連結剛体と２つの下部連結剛体とその間に前記弾性体とが組み合わされており、
前記２つの上部連結剛体は、それぞれの一端が前記上コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続され、
前記２つの下部連結剛体は、それぞれの一端が前記下コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続された請求項１に記載の変圧器である。

請求項３の発明は、前記弾性体と、前記２つの上部連結剛体の他端付近と、前記２つの下部連結剛体の他端付近とを２つの板状部材で挟む制震板が備えられた請求項２に記載の変圧器である。

請求項４の発明は、鉄心と、巻線と、前記鉄心の上部および下部にそれぞれ設けられた上コア締めおよび下コア締めとで構成された変圧器において、
前記上コア締めおよび巻線の間が、剛体と弾性体とを有する巻線上部連結部材で連結された変圧器である。

請求項５の発明は、前記巻線上部連結部材は、２つの上部連結剛体と２つの下部連結剛体とその間に前記弾性体とが組み合わされており、
前記２つの上部連結剛体は、それぞれの一端が前記上コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続され、
前記２つの下部連結剛体は、それぞれの一端が前記巻線のそれぞれ別の位置に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続された請求項４に記載の変圧器である。

請求項６の発明は、前記弾性体と、前記２つの上部連結剛体の他端付近と、前記２つの下部連結剛体の他端付近とを２つの板状部材で挟む制震板が備えられた請求項５に記載の変圧器である。

請求項７の発明は、鉄心と、巻線と、前記鉄心の上部および下部にそれぞれ設けられた上コア締めおよび下コア締めとで構成された変圧器において、
前記下コア締めおよび巻線の間が、剛体と弾性体とを有する巻線下部連結部材で連結された変圧器である。

請求項８の発明は、前記巻線下部連結部材は、２つの上部連結剛体と２つの下部連結剛体とその間に前記弾性体とが組み合わされており、
前記２つの上部連結剛体は、それぞれの一端が前記巻線のそれぞれ別の位置に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続され、
前記２つの下部連結剛体は、それぞれの一端が前記下コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続された請求項７に記載の変圧器である。

請求項９の発明は、前記弾性体と、前記２つの上部連結剛体の他端付近と、前記２つの下部連結剛体の他端付近とを２つの板状部材で挟む制震板が備えられた請求項８に記載の変圧器である。

本発明によれば、連結部材を設け、さらに連結部材に弾性体を設けたことによって、簡易な手段で鉄心の揺れを抑えることができる。

本発明の第１の実施形態におけるモールド変圧器の側面図を示したものである。 本発明の第１の実施形態におけるモールド変圧器の正面図を示したものである。 本発明の第１の実施形態におけるモールド変圧器の連結部材を示したものである。 本発明の第２の実施形態におけるモールド変圧器の側面図を示したものである。 本発明の第２の実施形態におけるモールド変圧器の正面図を示したものである（但し、一部省略している）。 （Ａ）が本発明の第２の実施形態におけるモールド変圧器の巻線上部連結部材を示したもので、（Ｂ）が巻線下部連結部材を示したものである。 従来のモールド変圧器の側面図を示したものである。 従来の変圧器に耐震用フレーム架台を取り付けた状態を示したものである。

＜第１の実施形態＞
以下、図１ないし図３を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。

１はモールド変圧器であり、主な構成部材として、鉄心２と巻線３とで構成されている。鉄心２は、鉛直方向に伸びる３つの脚部２ｃと、前記３つの脚部２ｃの上端部同士をそれぞれ繋いでいる上ヨーク部２ａと、前記３つの脚部２ｃの下端部同士をそれぞれ繋いでいる下ヨーク部２ｂとで構成されている。これら鉄心２は、薄板鋼板を複数枚積み重ねて構成されている。

また鉄心２の３つ脚部２ｃの鉛直方向の略中央部の外周にモールド樹脂化された略円柱状の巻線３が巻挿され、固定されている。

また鉄心２の上ヨーク部２ａおよび下ヨーク部２ｂには、それぞれ薄板鋼板の積み厚方向（図１の紙面の左右方向）の両端面に上コア締め４ａおよび下コア締め４ｂが設けられている。上コア締め４ａおよび下コア締め４ｂは、断面がコの字状の金具で構成され、長手方向が図２の紙面左右方向に伸びており、鉄心２の上ヨーク部２ａおよび下ヨーク部２ｂの端面全体を覆うように設けられる。

上コア締め４ａはさらに、第１の上コア締め４a1と第２の上コア締め４a2とで構成され、図２に示す紙面手前が第１の上コア締め４a1、紙面奥が第２の上コア締め４a2が配置される。またこの第１の上コア締め４a1と第２の上コア締め４a2との間には、図示しない全ネジボルトにより互いが連結されている。具体的には、該全ネジボルトの両端に第１の上コア締め４a1と第２の上コア締め４a2とを挿通させ、該全ネジボルトの両端に図示しないナットが螺合される。このように第１の上コア締め４a1と第２の上コア締め４a2とを全ネジボルトで連結させることで鉄心２の積み厚方向に加圧させ、鉄心２のばらつきを抑えている。
同じく下コア締め４ｂも、第１の下コア締め４b1と第２の下コア締め４b2とで構成されるが、その構成は前記第１の上コア締め４a1と第２の上コア締め４a2と同じであるので、詳細な説明は省略する。

また巻線３と上コア締め４ａとの間に上コイル台５ａが、巻線３と下コア締め４ｂとの間に下コイル台５ｂが設けられる。それらコイル台はベニヤもしくはプレスボードなどの絶縁材の円柱状もしくは角柱状の形状で構成される。より具体的な配置を示すと、鉛直方向において、上コイル台５ａの上端には上コア締め４ａの下端が接せられ、上コイル台５ａの下端には巻線３の上端が接せられる。同じく、下コイル台５ｂの上端には巻線３の下端が接せられ、下コイル台５ｂの下端には下コア締め４ｂの上端が接せられる。

また上コア締め４ａと下コア締め４ｂとの間には、棒状の金具である上下連結金具１０により連結される。上下連結金具１０の上下端はネジ切りされ、上下連結金具１０の上端は上コア締め４ａを挿通してナットにより結合され、上下連結金具１０の下端は下コア締め４ｂを挿通してナットにより結合される。該ナットを締め上げることにより、上コア締め４ａと下コア締め４ｂ間に引き合う力が加わり、上コイル台５ａおよび下コイル台５ｂにも引き合う力が加えられることで巻線３が鉛直方向に固定され、巻線３は鉄心２の脚部２ｃの中央部で固定される。

以上のような構成とすることで、巻線３に短絡機械力が働いて、一次巻線および二次巻線が上下反対方向にそれぞれに力が働いても、上下コイル台５ａ、５ｂを介して、上下連結金具１０の締め付け力により、巻線３の脱落を防ぐことができる。

また下コア締め４ｂの下端には下コア締めベース７が設けられ、さらにその下端には防振ゴム８が接着される。防振ゴム８は、設置面に伝わるモールド変圧器１自体の励磁振動などの振動を減振させるために設けられている。また防振ゴム８の下端にはベース９が接着され、ベース９と設置面とを図示しないアンカーボルト等を打ち込むことにより設置面にモールド変圧器１が固定される。

ここで本発明の特徴である連結部材２０について図１ないし図３にて説明する。連結部材２０は、図３に示すように金具等で構成された角柱の剛体２２と、ゴム等で構成された弾性体２１とで構成される。

剛体２２は、２つの上部連結剛体２２ａと、２つの下部連結剛体２２ｂで構成され、それぞれの他端が弾性体２１に接着されている。

前記２つの上部連結剛体２２ａのうち、１つの上部連結剛体の一端は上コア締め４ａの第１の上コア締め４a1の長手方向の一端に接続され、他方の上部連結剛体の一端は第２の上コア締め４a2の長手方向の一端に接続される。

また前記２つの下部連結剛体２２ｂのうち、１つの下部連結剛体の一端は第１の下コア締め４b1の長手方向の一端に接続され、他方の下部連結剛体の一端は第２の下コア締め４b2の長手方向の一端に接続される。

また図１もしくは図３に示すように、弾性体２１と、２つの上部連結剛体２２ａの他端付近と、２つの下部連結剛体２２ｂの他端付近を２つの板状部材で挟むように構成された制震板２３が設けられる。

該制震板２３の２つの板状部材は、それぞれ平板金具で構成され、前記部位を挟んだ状態で、図３に示すような位置に４箇所ボルトナット２３ａにより２つの平板金具を連結させることで、固定される。

以上のような構成の連結部材２０を本実施形態では、図２に示すように上下コア締め４ａ，４ｂの両端および、各鉄心２の脚部２ｃ間にそれぞれ設けられている。

以上のような構成とすることで、地震の際に鉄心２の揺れを抑えることができる。
モールド変圧器に限らず一般に変圧器は、地震により特に鉄心２の積み厚方向の上端部（上ヨーク部２ａ）の変位が大きい。この変位に対し、上ヨーク部２ａの一端に連結している連結部材２０の弾性体２１が前記変位に対し、引き戻そうとする力が働き（すなわち連結部材２０で連結されている鉄心２の下端の位置が連結部材２０の支点の役割を果たす）、鉄心２の変位を抑えることができる。

さらに本発明では、２枚の平板金具をボルトナット２３ａで挟みこんでいる制震板２３が設けられている。例えば地震による図１の左右方向の揺れに対し、制震板２３である２枚の平板金具で上部連結剛体２２ａおよび下部連結剛体２２ｂの他端付近を挟み込んでいるため、その摩擦力で上部連結剛体２２ａおよび下部連結剛体２２ｂの変位を抑えることで、鉄心の変位（揺れ）を抑えている。例えばこのボルトナットの締め付け力を強めれば、摩擦力が大きくなり、さらに鉄心の変位を抑えることができる。すなわちボルトナットの締め付け力の加減で鉄心の変位（揺れ）を調整することができる。

また連結部材２０において、弾性体なしの丈夫な剛体のみで構成した場合は、鉄心２の揺れをさらに抑えることができるが、鉄心２と巻線３とが一体となった剛体となり、地震の揺れの力が重量物であるモールド変圧器１の１つの剛体としての揺れとなり、モールド変圧器１の根元である防振ゴム８もしくはベース９に大きな力が加わり、防振ゴム８が剥がれる、もしくはベース９に取り付けられている図示しないアンカーボルトがせん断するなどの被害が発生する。以上から、本発明は効率よく鉄心２の揺れを抑えるものである。

なお本実施形態では、これら連結部材２０を２つの上部連結剛体および２つの下部連結剛体で構成しているが、１つの上部連結剛体および１つの下部連結剛体で構成しても良い。また、連結部材２０を図２に示すように４つ設けているが、少なくとも１つ設けていれば良い。

＜第２の実施形態＞
次に、図４ないし図６を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、連結部材を除くモールド変圧器１は、第１の実施形態で説明したものと同じ構成であるので、同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。

第２の実施形態である巻線上部連結金具３０および巻線下部連結金具４０について説明する。巻線上部連結金具３０は、上コア締め４ａと巻線３との間を連結させるものであり、巻線下部連結金具４０は、下コア締め４ｂと巻線３との間を連結させるものである。

まず巻線上部連結金具３０について図６（Ａ）で説明する。巻線上部連結金具３０は、金具等で構成された角柱の剛体３２と、ゴム等で構成された弾性体３１とで構成される。

剛体３２は、２つの上部連結剛体３２ａと、２つの下部連結剛体３２ｂとで構成され、それぞれの他端が弾性体３１に接着されている。

ここで２つの上部連結剛体３２ａのうち、１つの上部連結剛体の一端は上コア締め４ａの第１の上コア締め４a1の長手方向の一端付近に接続され、他方の上部連結剛体の一端は第２の上コア締め４a2の長手方向の一端付近に接続される。一端付近と表現しているのは、図５に示すように、上下コア締め４ａ，４ｂの長手方向を幅方向とすると、巻線３は幅方向において、上下コア締め４ａ，４ｂの長手方向の端面よりも内側にあるので、巻線上部連結金具３０を巻線３の幅方向の端面と同一鉛直線上に配置するため、第１および第２の上コア締め４a1，４a2の端面よりも内側という意味で一端付近と表現している。

また前記２つの下部連結剛体３２ｂの一端はモールド樹脂化された略円柱状の巻線３の上部付近の樹脂に接続される。前記幅方向に対し垂直な方向を奥行き方向（図４の左右方向）とし、かつその面を側面とすると、２つの下部連結剛体３２ｂの一端は、巻線３の側面に接続される。２つの下部連結剛体３２ｂのうち、１つの下部連結剛体の一端は巻線３の側面の上部付近で、かつ奥行き方向においては第１の上コア締め４a1側に接続される。他方の下部連結剛体の一端は、巻線３のの側面の上部付近で、かつ奥行き方向においては、第２の上コア締め４a2側に接続される。

また弾性体３１と、２つの上部連結剛体３２ａの他端付近と、２つの下部連結剛体３２ｂの他端付近には制震板３３が設けられているが、構成および役割は第１の実施形態と同じにより、説明を省略する。

次に巻線下部連結金具４０について図６（Ｂ）で説明する。
巻線下部連結金具４０は、金具等で構成された角柱の剛体３２と、ゴム等で構成された弾性体４１とで構成される。

剛体４２は、２つの上部連結剛体４２ａと、２つの下部連結剛体４２ｂとで構成され、それぞれの他端が弾性体４１に接着されている。

ここで２つの上部連結剛体４２ａの一端は、巻線３の側面の下部付近に接続される。２つの上部連結剛体４２ａのうち、１つの上部連結剛体の一端は奥行き方向においては第１の下コア締め４b1側に接続され、他方の上部連結剛体の一端は奥行き方向においては第２の下コア締め４b2側に接続される。

また下部連結剛体４２ｂのうち、１つの下部連結剛体の一端は下コア締め４ｂの第１の下コア締め４b1の長手方向の一端付近に接続され、他方の下部連結剛体の一端は第２の下コア締め４b2の長手方向の一端付近に接続される。一端付近としているのは、前記示したように巻線下部連結金具４０を巻線と同一鉛直線上に配置するためである。

また弾性体３１と、２つの上部連結剛体３２ａの他端付近と、２つの下部連結剛体３２ｂの他端付近には制震板３３が設けられているが、構成および役割は第１の実施形態と同じにより、説明を省略する。

本実施形態では、このような巻線上部連結金具３０と巻線下部連結金具４０とが各巻線の両端に設けられているが、少なくとも１つ設けていれば良い。また巻線上部連結金具３０の下部連結剛体３２ｂの一端は、巻線上部付近に設けられているとしたが、巻線であればどこに設けても良い。同じく巻線下部連結金具４０の上部連結剛体４２ａの一端は、巻線下部付近に設けられているとしたが、巻線であればどこに設けても良い。さらに、特に鉄心２の上部の揺れを抑えたい場合には、巻線上部連結金具３０だけ設けても良い。

以上のような構成とすることで、地震の際に鉄心２の揺れを抑えることができる。
第１の実施形態と違うところは、地震による鉄心２の変位に対し、巻線３を支点として、巻線上部連結金具３０もしくは巻線下部連結金具４０で引き戻す力を発生させる。これは、鉄心２の脚部２ｃに重量物である巻線３を備えており、かつ、鉄心２と巻線３の揺れは同期ではないため、特に高さの高いモールド変圧器に対し、巻線の揺れにより鉄心に大きな負担がかかるのを防いでいる。さらに、巻線上部連結金具３０もしくは巻線下部連結金具４０を設けることで、鉄心２と巻線３の揺れを同期状態に近づけ、上コイル台５ａもしくは下コイル台５ｂの脱落を防ぐことができる。

Claims (9)

1. 鉄心と、巻線と、前記鉄心の上部および下部にそれぞれ設けられた上コア締めおよび下コア締めとで構成された変圧器において、
   前記上コア締めおよび前記下コア締めの間が、剛体と弾性体とを有する連結部材により連結された変圧器。
2. 前記連結部材は、２つの上部連結剛体と２つの下部連結剛体とその間に前記弾性体とが組み合わされており、
   前記２つの上部連結剛体は、それぞれの一端が前記上コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続され、
   前記２つの下部連結剛体は、それぞれの一端が前記下コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続された請求項１に記載の変圧器。
3. 前記弾性体と、前記２つの上部連結剛体の他端付近と、前記２つの下部連結剛体の他端付近とを２つの板状部材で挟む制震板が備えられた請求項２に記載の変圧器。
4. 鉄心と、巻線と、前記鉄心の上部および下部にそれぞれ設けられた上コア締めおよび下コア締めとで構成された変圧器において、
   前記上コア締めおよび巻線の間が、剛体と弾性体とを有する巻線上部連結部材で連結された変圧器。
5. 前記巻線上部連結部材は、２つの上部連結剛体と２つの下部連結剛体とその間に前記弾性体とが組み合わされており、
   前記２つの上部連結剛体は、それぞれの一端が前記上コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続され、
   前記２つの下部連結剛体は、それぞれの一端が前記巻線のそれぞれ別の位置に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続された請求項４に記載の変圧器。
6. 前記弾性体と、前記２つの上部連結剛体の他端付近と、前記２つの下部連結剛体の他端付近とを２つの板状部材で挟む制震板が備えられた請求項５に記載の変圧器。
7. 鉄心と、巻線と、前記鉄心の上部および下部にそれぞれ設けられた上コア締めおよび下コア締めとで構成された変圧器において、
   前記下コア締めおよび巻線の間が、剛体と弾性体とを有する巻線下部連結部材で連結された変圧器。
8. 前記巻線下部連結部材は、２つの上部連結剛体と２つの下部連結剛体とその間に前記弾性体とが組み合わされており、
   前記２つの上部連結剛体は、それぞれの一端が前記巻線のそれぞれ別の位置に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続され、
   前記２つの下部連結剛体は、それぞれの一端が前記下コア締めのそれぞれの両端に接続され、それぞれの他端が１つの弾性体に接続された請求項７に記載の変圧器。
9. 前記弾性体と、前記２つの上部連結剛体の他端付近と、前記２つの下部連結剛体の他端付近とを２つの板状部材で挟む制震板が備えられた請求項８に記載の変圧器。

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