JP2015065263A

JP2015065263A - 変圧器

Info

Publication number: JP2015065263A
Application number: JP2013197829A
Authority: JP
Inventors: 小林　広和; Hirokazu Kobayashi; 広和小林
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-09

Abstract

【課題】従来の巻線の電磁騒音低減の際には、巻線をワニス含浸もしくは、滴下含浸することにより、巻線同士を接着させることにより、巻線から発生する電磁騒音を低減させている。このような手段を用いる場合は、特に大容量の変圧器では、ワニス含浸を行うための巨大な設備が必要となり、設備コストがかかるという問題があった。【解決手段】変圧器１は、鉄心２と巻線３と絶縁体６０とで構成され、鉄心の脚部２ａに巻線が巻装され、絶縁体は複数の凹部６１が形成された凹部面６１ａを有し、なお、凹部面が巻線の最外周に接するように巻き付けられており、凹部は絶縁体を直接加工によって略半球体の形状に形成される。以上のような構成で、設備コストをかけることなく、巻線からの電磁騒音を低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄心と巻線とを変圧器タンクの絶縁油内に配置した変圧器において、騒音低減を図るものである。

変圧器は主に、巻線と鉄心と、それらを内部に備える変圧器タンクとで構成される。さらに変圧器タンク内には、巻線と鉄心を冷却するための絶縁油が設けられている。

ここで、変圧器の鉄心からは主に励磁騒音、巻線からは主に電磁騒音が発生し、周囲に伝達することで問題となっている。これらは一般に容量が大きくなればなるほど騒音も大きくなる。

例えば巻線から発生される電磁騒音を低減するための手段として、本発明に関連する従来技術の特許文献１に記載の変圧器について説明する。

特許文献１では、巻線をワニス含浸もしくは、滴下含浸することにより、巻線同士を接着させることにより、巻線から発生する電磁騒音を低減させている。

特開平１０−２２１４２号公報

巻線をワニス含浸もしくは滴下含浸する場合には、確かに巻線同士を接着させ、電磁騒音を低減することはできるが、特に容量の大きい変圧器では、ワニス含浸のための巨大な設備を新たに設ける必要があり、設備コストがかかるという問題がある。

本発明では設備コストをかけることなく、巻線の電磁騒音を低減させ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、
鉄心および巻線を冷却する絶縁油と、絶縁体とを内部に備えた変圧器において、
前記絶縁体は、複数の凹部が形成された凹部面を有し、前記凹部面が前記巻線の最外周に接するように巻き付けられ、
前記凹部は、前記絶縁体を直接加工することにより形成された変圧器である。

請求項２の発明は、前記凹部は、略半球体で形成された請求項１に記載の変圧器である。

請求項３の発明は、鉄心および巻線を冷却する絶縁油と、絶縁体とを内部に備えた変圧器において、
前記絶縁体は、複数の油道が形成された油道面を有し、前記油道面が前記巻線の最外周に接するように巻き付けられ、
前記複数の油道は、前記絶縁体の下端から上端まで加工により形成された変圧器である。

請求項４の発明は、前記油道の断面は、略半円形状で形成された請求項３に記載の変圧器である。

請求項５の発明は、前記油道に少なくとも一つ以上略半球体で形状された凹部が設けられた請求項３ないし４に記載の変圧器である。

請求項６の発明は、前記凹部もしくは前記油道の加工は、削り取り、もしくは押圧により行われた請求項１ないし５に記載の変圧器である。

本発明によれば、設備コストをかけることなく、巻線の電磁騒音を低減させることができる。

本発明の第１の実施形態における変圧器の正面図を示したものである（但し、変圧器タンクおよび絶縁油を示す図は省略している）。図１の側面図を示したものである。（Ａ）は本発明の第１の実施形態における絶縁体の正面図を示したもので、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上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音波の低減の説明図として巻線最外周付近と絶縁体の一部を示したものである。（Ａ）は本発明の第２の実施形態における絶縁体の正面図を示したもので、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図を示したものである。（Ａ）は本発明の第３の実施形態における絶縁体の正面図を示したもので、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図を示したものである。

＜第１の実施形態＞
以下、図１ないし図４を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１ないし図２において、変圧器１は、主に鉄心２と巻線３と、これらを冷却するための図示しない絶縁油と、さらに、鉄心２と巻線３と絶縁油とを内部に収納する同じく図示しない変圧器タンクとで構成される。

鉄心２は鉛直方向に伸びる２つの脚部２ａと、脚部２ａの上端同士を繋ぐ上ヨーク部２ｂと、脚部２ａの下端同士を繋ぐ下ヨーク部２ｃとで構成されている。２つの脚部２ａにはそれぞれ巻線３が巻装され、長手方向が鉛直方向の略円筒形状で構成されている。また鉄心２は、図１の紙面手前とその反対側に積層面２ｄが形成されている。これは鉄心２が薄板の鋼板を複数巻き付けられたことで形成されたものである。

鉄心２の上ヨーク部２ｂの上端には上コア締め４ａが配置され、下ヨーク部２ｃの下端には下コア締め４ｂが配置される。

上コア締め４ａは鉄心２の上ヨーク部２ｂに接する長方形状の平板である平板部４a1と、その平板部４a1の長辺の２辺から直角下向きに折り曲げられている２つの折り曲げ部４a2とで構成されている。
同じく、下コア締め４ｂは鉄心２の下ヨーク部２ｃに接する長方形状の平板である平板部４b1と、その平板部４b1の長辺の２辺から直角上向きに折り曲げられている２つの折り曲げ部４b2とで構成されている。

また、上コア締め４ａと巻線３の間には板状の絶縁材で構成された上コイル台５ａが、下コア締め４ｂと巻線３の間には板状の下コイル台５ｂが設けられている。
上コイル台５ａの上端は、上コア締め４ａの平板部４a1の下面に接せられ、かつ、下端は巻線３の上端に接せられ、側面の１面は鉄心２の積層面２ｄにほぼ接せられた状態で配置される。
同じく、下コイル台５ｂの下端は、下コア締め４ｂの平板部４b1の上面に接せられ、かつ、上端は巻線３の下端に接せられ、側面の１面は鉄心２の積層面２ｄにほぼ接せられた状態で配置される。

このように各部材を配置した状態で、上コア締め４ａと下コア締め４ｂとの間に図示しない上下連結金具で連結させ、上下連結金具の両端に螺合されているナットを締め上げることで、上コア締め４ａと下コア締め４ｂとを引き合うような力を発生させることで、上下コイル台５ａ，５ｂおよび巻線３および鉄心２が固定されることで、位置決めされ、変圧器１が構成される。

ここで絶縁体６０について図３を用いて説明する。絶縁体６０は、１面は複数の凹部６１が直接加工によって形成された凹部面６１ａで構成され、反対側の面は加工されていない平面で構成される。

凹部６１は、例えば絶縁体６０を機械加工で削り取ることによって形成されたり、または球体の治具で押圧することで形成される。また凹部６１の窪みの形状は、略半球体で形成される。

このような絶縁体６０が図１ないし２に示すように、凹部面６１ａが巻線３の最外周に接せられた状態で巻かれる。

以上のような構成とすることで、巻線３から発せられる電磁騒音の低減が図れる。以下、電磁騒音により発生する音波の低減の説明として図４を用いる。

図４は巻線３の最外周付近と絶縁体６０の一部を示したものである。図４に示すように、巻線３から発せられる電磁騒音の音波Ａが、絶縁体６０の凹部６１内を通過し、絶縁体６０に到達すると、凹部内の絶縁油と絶縁体６０との反射率との違いにより、音波Ａは僅かではあるが、反射音波Ｂとして反射される。このような音波の反射が、半球体の凹部内部で頻繁に行われることで、音波のエネルギーが絶縁油の熱エネルギーとして変換され、結果として、外部へ漏れる音波を低減させることができる。

音波Ｃについても同様の原理で、凹部６１が半球体であるため、反射音波Ｄが半球体の凹部６１内部を乱反射することにより、音波が拡散し、音波のエネルギーが絶縁油の熱エネルギーとして変換され、結果として、外部へ漏れる音波を低減させることができる。

本実施形態では、凹部の形状を半球体としたが、その形状は問わない。いずれにしても凹部という窪みを設けることで、凹部内で音波を吸音する役割を果たすことで、外部に漏れる音波を低減することができる。

＜第２の実施形態＞
次に図５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、第１の実施形態で説明したものと同じ構成であるものは、同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。

図５に示すように、絶縁体６０は１面は油道６２が直接加工によって形成された油道面６２ａで構成され、反対側の面は加工されていない平面で構成される。油道６２は、図５（Ａ）に示すように油道面６２ａの下端から上端まで形成された窪みで形成され、さらにそれらが複数設けられている。

油道６２は、例えば絶縁体６０を機械加工で削り取ることによって形成されたり、円柱形状の棒状の治具で押圧することで形成される。また油道６２の断面の形状は、図５（ｃ）に示すように半円形状で形成される。

このような絶縁体６０が図１ないし２に示すように、油道面６２ａが巻線３の最外周に接せられた状態で、かつ油道６２の長手方向が鉛直方向になるよう巻かれる。

以上のような構成とすることで、油道６２によって第１の実施形態に示した原理と同じように音波の低減が図れる。なお第２の実施形態では、油道面６２ａの下端から上端まで形成された窪みで構成された油道６２を設けているため、巻線３で熱せられた絶縁油が油道６２を通って上昇して熱が逃がされることで巻線３の冷却をも図ることができる。

本実施形態では、油道の断面を半円形状としたが、形状は問わない。絶縁油の通路としての機能を有した形状であれば良い。

＜第３の実施形態＞
次に図６を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１および第２の実施形態で説明したものと同じ構成であるものは、同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。

図６に示すように第３の実施形態は、第２の実施形態の油道面６２ａに形成された油道６２に凹部６１を設けるものである。

図６（Ａ）に示すように第３の実施形態は、油道６２が油道面６２ａの下端から上端までのひと繋がりの窪みとして形成されているが、その油道６２に複数の凹部６１が設けられている。凹部６１は第１の実施形態で既に説明済みであるので、詳細な説明は省く。

以上のような構成とすることで、油道６２によって巻線３の熱を冷却することも可能とし、さらに油道６２と凹部６１により音波低減効果がさらに向上する。

また、第１ないし第３の実施形態の凹部６１および油道６２はすべて削り取り、もしくは押圧によって機械加工されるため、作業工数の低減をも図ることができる。また、第１ないし第３の実施形態の絶縁体６０に凹部や油道などの窪みを設けることで、従来のワニス含浸などの設備コストをかけることなく、巻線の電磁騒音を低減させることができる。

１変圧器
２鉄心
３巻線
６０絶縁体
６１凹部
６１ａ凹部面
６２油道
６２ａ油道面

Claims

鉄心および巻線を冷却する絶縁油と、絶縁体とを内部に備えた変圧器において、
前記絶縁体は、複数の凹部が形成された凹部面を有し、前記凹部面が前記巻線の最外周に接するように巻き付けられ、
前記凹部は、前記絶縁体を直接加工することにより形成された変圧器。
前記凹部は、略半球体で形成された請求項１に記載の変圧器。
鉄心および巻線を冷却する絶縁油と、絶縁体とを内部に備えた変圧器において、
前記絶縁体は、複数の油道が形成された油道面を有し、前記油道面が前記巻線の最外周に接するように巻き付けられ、
前記複数の油道は、前記絶縁体の下端から上端まで加工により形成された変圧器。
前記油道の断面は、略半円形状で形成された請求項３に記載の変圧器。
前記油道に少なくとも一つ以上略半球体で形状された凹部が設けられた請求項３ないし４に記載の変圧器。
前記凹部もしくは前記油道の加工は、削り取り、もしくは押圧により行われた請求項１ないし５に記載の変圧器。