JP2015201517A - 静止電磁機器 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器やリアクトルなどの静止電磁機器の鉄損を減少させ、同容量でありながら寸法を小さくする。【解決手段】静止電磁機器は、薄帯状磁性材料を巻いた複数の環状巻鉄心と、この環状巻鉄心に巻回した１つ以上のコイルとを有する。コイルは、この環状巻鉄心の全周に巻回された主コイルと、この環状巻鉄心の内周部または外周部に巻回された副コイルとが電気的に直列接続されて構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、薄帯状磁性材料を巻いた複数の環状巻鉄心に、１以上のコイルを巻回して構成される静止電磁機器に関する。

変圧器やリアクトルなどの静止電磁機器は、例えば薄帯状の磁性材料を略円形または略矩形に多数回巻回させた環状鉄心と、この環状鉄心に単相または多相のコイルを巻回させることで構成される。この磁性材料は、極薄電磁鋼板、アモルファス、ナノ結晶合金などの低損失磁性材料であり、材料内に流れる渦電流による損失を抑制するため、その厚さが１００ｕｍ以下の薄帯状である。

上記した構成を持つ静止電磁機器の例として、例えば特許文献１に記載された多相変圧器鉄心がある。特許文献１の段落０００５には、「アモルファス磁性薄帯を巻回した鉄心を並列に密着してなる内鉄心と、前記内鉄心の外周を囲み、少なくともケイ素鋼板を最外周側に巻回、若しくは積層した外鉄心とにより構成したことを特徴とする多相変圧器鉄心」と記載されている。同段落には、「鉄損特性と鉄心の機械的強度及び剛性の向上の両立を図り、組立作業時の加工性を確保しようとするものである。」と記載されている。特許文献１の段落０００６には、「多相変圧器鉄心の外周に配設したケイ素鋼板は、それ自体でも鉄心を構成すると共に、鉄心全体の外面を被覆し、鉄損低減に優れているアモルファス巻鉄心を保護して、機械的強度及び剛性を確保することができ、総合的に鉄心としての鉄損特性が優れ、かつ、組立作業の容易化に効果的な多相変圧器鉄心が得られる。」と記載されている。

特開平８−８８１２８号公報

薄帯状磁性材料を巻回した巻鉄心を組み合わせて構成された静止電磁機器の鉄心は、特に大形鉄心において、その外周部と内周部で発生する磁気損失（鉄損）の差が大きい。よって、鉄損が最も大きく発生する箇所の磁束密度や温度上昇が、設計許容値を超えないように鉄心全体を設計する必要がある。このように設計すると、鉄心の寸法が大きくなり、静止電磁機器の設置面積・重量・コストなどが増大する虞がある。

そこで、本発明は、静止電磁機器の鉄損を減少させ、同容量でありながら寸法を小さくすることを課題とする。

前記した課題を解決するため、第１の発明の静止電磁機器は、薄帯状磁性材料を巻いた複数の環状巻鉄心と、これら環状巻鉄心に巻回した１つ以上のコイルとを有する。このコイルは、これら環状巻鉄心の全周に巻回された主コイルと、これら環状巻鉄心の内周部または外周部に巻回された副コイルとが電気的に直列接続されて構成される。

第１の発明によれば、環状巻鉄心内で発生する鉄損の分布が平準化され、鉄損の総量が減少する。併せて、極端に大きな鉄損が発生する箇所を減らせるので、同容量における静止電磁機器用鉄心の寸法を小さくすることが可能になる。

第２の発明の三相の静止電磁機器は、薄帯状磁性材料を巻いた複数の環状巻鉄心から構成される三相鉄心と、前記三相鉄心の磁脚部に巻回した少なくとも３つのコイルとを備える。このコイルのうち左端と右端の磁脚部に巻回した２つのコイルは、これら環状巻鉄心の全周に巻回された主コイルと、これら環状巻鉄心の内周部または外周部に巻回された副コイルとが電気的に直列接続されて構成される。

第２の発明によれば、三相鉄心内で発生する鉄損の分布が平準化され、鉄損の総量が減少する。併せて、極端に大きな鉄損が発生する箇所を減らせるので、同容量における三相の静止電磁機器用鉄心の寸法を小さくすることが可能になる。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、静止電磁機器の鉄損を減少させ、同容量でありながら寸法を小さくすることが可能である。

第１の実施形態における単相変圧器の正面図である。 第１の実施形態における単相変圧器の第１断面図である。 第１の実施形態における単相変圧器の第２断面図である。 第２の実施形態における単相変圧器の正面図である。 第２の実施形態における単相変圧器の第１断面図である。 第２の実施形態における単相変圧器の第２断面図である。 第３の実施形態における単相変圧器の正面図である。 第３の実施形態における単相変圧器の断面図である。 第４の実施形態における単相変圧器の正面図である。 第４の実施形態における単相変圧器の断面図である。 第５の実施形態における単相変圧器の正面図である。 第５の実施形態における単相変圧器の断面図である。 第６の実施形態における三相変圧器の正面図である。 第６の実施形態における三相変圧器の断面図である。 第７の実施形態における三相変圧器の正面図である。 第７の実施形態における三相変圧器の断面図である。 第８の実施形態における単相インダクタの正面図である。 第８の実施形態における単相インダクタの第１断面図である。 第８の実施形態における単相インダクタの第２断面図である。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における単相変圧器５の正面図である。
図１に示すように、第１の実施形態の単相変圧器５の環状巻鉄心は、薄帯状磁性材料を環状に巻いた外側巻鉄心３と内側巻鉄心４とを含んで構成される。薄帯状磁性材料とは、例えば電磁鋼板、珪素鋼板、アモルファス、ナノ結晶合金などである。
この環状巻鉄心は、左右の磁脚部に１つ以上のコイルが巻回されている。静止電磁機器である単相変圧器５は、外側巻鉄心３と、内側巻鉄心４と、これらに巻回した１つ以上のコイルとを有する。このコイルは、導電性材料からなる平角線、リッツ線、または薄板を含んで構成される。
第１の実施形態の単相変圧器５は、図１の左側の磁脚部に、一次コイル１が巻回されている。右側の磁脚部に、二次コイル２が巻回されている。一次コイル１は、主コイル１ａと、この主コイル１ａの上部に隣接して配置された副コイル１ｂとから構成される。主コイル１ａと副コイル１ｂとは電気的に直列接続される。

図２は、第１の実施形態における単相変圧器５の第１断面図である。図２は、図１の単相変圧器５をII-II線で切断したときの断面を示している。
図２に示すように、一次コイル１の副コイル１ｂは、図左側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の間隙を通して、内側巻鉄心４のみの外周に巻回される。外側巻鉄心３と内側巻鉄心４とは、その断面が矩形に構成される。これにより、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４とは、所定の物理強度を持たせることができ、かつ容易に作成可能である。
二次コイル２は、図右側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。

図３は、第１の実施形態における単相変圧器５の第２断面図である。図３は、図１の単相変圧器５をIII-III線で切断したときの断面を示している。
一次コイル１の主コイル１ａは、図左側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。二次コイル２は、図右側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。

第１の実施形態の単相変圧器５のように、内側巻鉄心４に副コイル１ｂを巻回したことで、副コイル１ｂを有さない従来の単相変圧器に比べて、鉄心の内周部を通る磁束密度が増加し、外周部を通る磁束密度が減少する。
環状巻鉄心における鉄心材料の量は、その磁気回路長（磁路長）が長い外周部の方が内周部よりも多い。環状巻鉄心の外周部の磁気損失（鉄損）の総量は、内周部の磁気損失の総量よりも多くなる。第１の実施形態の構成は、鉄心の外周部と内周部の磁路長の差が大きい、換言すれば、薄帯状磁性材料の積層厚さが大きい構成の鉄心を用いた静止電磁機器において、外周部で発生する鉄損を効果的に減少させることができる。これにより、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態における単相変圧器５Ａの正面図である。図１に示す第１の実施形態の単相変圧器５と同一の要素には同一の符号を付与している。
図４に示すように、単相変圧器５Ａの環状巻鉄心は、第１の実施形態と同様な外側巻鉄心３と、内側巻鉄心４とを含んで構成される。この環状巻鉄心は、左右の磁脚部に１つ以上のコイルが巻回されている。静止電磁機器である単相変圧器５Ａは、第１の実施形態と同様に、外側巻鉄心３と、内側巻鉄心４と、これら環状巻鉄心に巻回した１つ以上のコイルとを有する。
第２の実施形態の単相変圧器５Ａは、図４の左側の磁脚部に一次コイル１を、右側の磁脚部に二次コイル２が巻回されている。一次コイル１は、主コイル１ａと、この主コイル１ａの上部に隣接して配置された副コイル１ｂとから構成される。主コイル１ａと副コイル１ｂとは電気的に直列接続される。

図５は、第２の実施形態における単相変圧器５Ａの第１断面図である。図５は、図４の単相変圧器５ＡをV-V線で切断したときの断面を示している。
図５に示すように、一次コイル１の副コイル１ｂは、図左側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の間隙を通して、外側巻鉄心３のみの外周に巻回される。
二次コイル２は、図右側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。

図６は、第２の実施形態における単相変圧器５Ａの第２断面図である。図６は、図４の単相変圧器５ＡをVI-VI線で切断したときの断面を示している。
一次コイル１の主コイル１ａは、図左側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。二次コイル２は、図右側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。

第２の実施形態では、一次コイル１を構成する副コイル１ｂが主コイル１ａの上部に隣接して配置されており、両者は電気的に直列接続される。図５および図６の断面図に示すように、主コイル１ａは、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回されるのに対し、副コイル１ｂは、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４との間隙を通して、外側巻鉄心３のみの外周に巻回される。

第２の実施形態の単相変圧器５Ａのように、外側巻鉄心３に副コイル１ｂを巻回したことで、副コイル１ｂを有さない従来の単相変圧器に比べて、鉄心の外周部を通る磁束密度が増加し、内周部を通る磁束密度が減少する。
一般に環状巻鉄心では、その磁路長が最も短い最内周部に磁束が集中し、特に図４に示すような矩形の環状巻鉄心では、４箇所の折れ曲がり部において、最も大きな磁束密度が発生して鉄損も最大となる。
第２の実施形態の単相変圧器５Ａは、鉄心内の磁束密度の分布を変えて、内周の磁束密度を減少させることにより、内周部で発生する鉄損を減少させることができる。結果的に、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。第２の実施形態の構成は、鉄心の外周部と内周部の磁路長の差が小さい、換言すれば、薄帯状磁性材料の積層厚さが小さい構成の鉄心を用いた静止電磁機器において、内周部で発生する鉄損を効果的に減少させることができる。

第１の実施形態と第２の実施形態のうちどちらが、鉄心全体の鉄損量の減少効果を大きく得られるかは、鉄心を構成する薄帯状磁性材料の積層厚さ・寸法、磁性材料の種類などに依存する。本発明の適用にあたっては、電磁界解析などにより、予め副コイル１ｂを設ける箇所、主コイル１ａと副コイル１ｂとの巻き数の比率などの最適値を求めるとよい。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態における単相変圧器５Ｂの正面図である。図１に示す第１の実施形態の単相変圧器５と同一の要素には同一の符号を付与している。
図７に示すように、第３の実施形態の単相変圧器５では、一次コイル１を構成する副コイル１ｂが主コイル１ａの内側に配置され、副コイル１ｂと主コイル１ａとは一体で構成される。これにより、副コイル１ｂと主コイル１ａの巻き数を増やすと共に、副コイル１ｂと主コイル１ａに所望の機械的強度を付与することができる。
この副コイル１ｂと主コイル１ａとは、電気的に直列接続される。

図８は、第３の実施形態における単相変圧器５Ｂの断面図である。図８は、図７の単相変圧器５ＢをVIII-VIII線で切断したときの断面を示している。
主コイル１ａは、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。それに対して副コイル１ｂは、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の間隙を通して、内側巻鉄心４のみの外周に巻回される。
第３の実施形態の構成は、第１の実施形態と同様に、薄帯状磁性材料の積層厚さが大きい構成の鉄心を用いた静止電磁機器において、外周部で発生する鉄損を効果的に減少させることができ、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。
なお、薄帯状磁性材料の積層厚さが小さい構成の鉄心を用いた静止電磁機器においては、第３の実施形態の変形例として、副コイル１ｂを、外側巻鉄心３のみの外周に巻回した構成としてもよい。これにより、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態における単相変圧器５Ｃの正面図である。図１に示す第１の実施形態の単相変圧器５と同一の要素には同一の符号を付与している。
第４の実施形態は、断面形状が薄帯状磁性材料の幅を超える鉄心からなる、大容量の単相変圧器５Ｃに好適である。単相変圧器５Ｃの環状巻鉄心３１は、４周分の単位巻鉄心３５ａ〜３５ｄが巻かれている。以下、単位巻鉄心３５ａ〜３５ｄを特に区別しないときには、単に単位巻鉄心３５と記載する。
最外周の単位巻鉄心３５ａと最内周の単位巻鉄心３５ｄは、奥行き方向に１列だけである。単位巻鉄心３５ｂ，３５ｃは、奥行き方向に２列存在する。これら６組の単位巻鉄心３５を組み合わせて、１つの環状巻鉄心３１が構成される。

図１０は、第４の実施形態における単相変圧器５Ｃの断面図である。図１０は、図９の単相変圧器５ＣをX-X線で切断したときの断面を示している。
図１０に示すように、単相変圧器５Ｃの環状巻鉄心３１は、単位巻鉄心３５ａ〜３５ｄの組み合わせにより構成され、その断面に複数の矩形の単位巻鉄心３５が、略円形に配列する。二次コイル２は、単相変圧器５Ｃの環状巻鉄心３１の外周に巻回され、略円形である。これにより、最短の導線で所望の巻き数を得ることができるので、二次コイル２の導通損を減らすことができる。

一次コイル１は、主コイル１ａと、その内側に配置された副コイル１ｂから構成される。主コイル１ａと副コイル１ｂとは、電気的に直列接続される。
主コイル１ａは、単位巻鉄心３５ａ〜３５ｄをすべて含む外周に巻回され、略円形である。これにより、最短の導線で所望の巻き数を得ることができるので、主コイル１ａの導通損を減らすことができる。これに対して副コイル１ｂは、単位巻鉄心３５ｂ，３５ｃの間隙を通して、内側の３組の単位巻鉄心３５ｃ，３５ｄのみの外周に、略半円形（蒲鉾形）に巻回される。副コイル１ｂは、主コイル１ａよりも巻き数が少ないため、断面形状が円形でなくとも、その導通損は比較的小さく、問題にはならない。
第４の実施形態の構成は、第１の実施形態と同様に、薄帯状磁性材料の積層厚さが大きい構成の鉄心を用いた静止電磁機器において、外周部で発生する鉄損を効果的に減少させることができ、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。

なお、薄帯状磁性材料の積層厚さが小さい構成の鉄心を用いた静止電磁機器においては、第４の実施形態の変形例として、副コイル１ｂを、外側の３組の単位巻鉄心３５ａ，３５ｂのみの外周に、略半円形（蒲鉾形）に巻回した構成としてもよい。これにより、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
更に、３組の単位巻鉄心３５ａ，３５ｂではなく、任意の数の単位巻鉄心の外周に巻回した構成としてもよい。これにより、磁束密度の分布の微調整が可能となり、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。

（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態における単相変圧器５Ｄの正面図である。図９に示す第４の実施形態の単相変圧器５Ｃと同一の要素には同一の符号を付与している。
第５の実施形態は、第４の実施形態と同様に、断面形状が薄帯状磁性材料の幅を超える鉄心からなる大容量の単相変圧器５Ｄに好適である。単相変圧器５Ｄの環状巻鉄心３１は、第４の実施形態と同様に、単位巻鉄心３５ａ〜３５ｄが４周分が巻かれている。これら４周分の単位巻鉄心３５ａ〜３５ｄを組み合わせて、１つの環状巻鉄心３１が構成される。

単相変圧器５Ｄの環状巻鉄心３１の左の磁脚には、一次コイル１ｌの主コイル１ａｌと副コイル１ｂｌとを巻回している。一次コイル１ｌの外側には、二次コイル２ｌを巻回している。環状巻鉄心３１の右の磁脚には、一次コイル１ｒの主コイル１ａｒと副コイル１ｂｒとを巻回している。一次コイル１ｒの外側には二次コイル２ｒを巻回している。これにより、副コイル１ｂｌ，１ｂｒと主コイル１ａｌ，１ａｒと二次コイル２ｌ，２ｒの巻き数を、第４の実施形態よりも増やすことができる。
副コイル１ｂｌは、主コイル１ａｌの内側に配置されている。副コイル１ｂｒは、主コイル１ａｒの内側に配置されている。これら副コイル１ｂｌ，１ｂｒと主コイル１ａｌ，１ａｒとは、電気的に直列接続されて一次側を構成する。二次コイル２ｌ，２ｒは、電気的に直列接続されて、二次側を構成する。

図１２は、第５の実施形態における単相変圧器５Ｄの断面図である。図１２は、図１１の単相変圧器５ＤをXII-XII線で切断したときの断面を示している。
主コイル１ａｌは、単位巻鉄心３５ａ〜３５ｄをすべて含む外周に、略円形に巻回される。それに対して副コイル１ｂｌは、単位巻鉄心３５ｂ，３５ｃの間隙を通して、内側の単位巻鉄心３５ｃ，３５ｄのみの外周に、略半円形（蒲鉾形）に巻回される。
左右の磁脚に巻回された一次コイル１ｌ，１ｒは、電気的に直列接続されて全体でそれぞれ１つのコイルとして機能する。左右の磁脚に巻回された二次コイル２ｌ，２ｒも、電気的に直列接続されて、全体でそれぞれ１つのコイルとして機能する。
第５の実施形態の構成は、第１の実施形態と同様に、薄帯状磁性材料の積層厚さが大きい構成の鉄心を用いた静止電磁機器において、外周部で発生する鉄損を効果的に減少させることができ、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。

なお、薄帯状磁性材料の積層厚さが小さい構成の鉄心を用いた静止電磁機器においては、第５の実施形態の変形例として、副コイル１ｂｌ，１ｂｒを、外側の単位巻鉄心３５ａ，３５ｂのみの外周に、略半円形（蒲鉾形）に巻回した構成としてもよい。
更に、３組の単位巻鉄心３５ａ，３５ｂではなく、任意の数の単位巻鉄心３５の外周に巻回した構成としてもよい。これにより、磁束密度の分布の微調整が可能となり、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。

（第６の実施形態）
図１３は、第６の実施形態における三相変圧器５Ｅの正面図である。
第６の実施形態は、第４・第５の実施形態と同様に、断面形状が薄帯状磁性材料の幅を超える鉄心からなる大容量の静止電磁機器に好適である。
鉄心は、単位巻鉄心３６ａ〜３６ｃからなる外側巻鉄心３２と、単位巻鉄心３６ｄ〜３６ｆからなる内側巻鉄心３３ｌと、単位巻鉄心３６ｇ〜３６ｉからなる内側巻鉄心３３ｒとを含んで構成される。三相変圧器５Ｅの鉄心は、外側巻鉄心３２の内周に、内側巻鉄心３３ｌ，３３ｒを左右に並列に組み合わせることにより構成される。以下、単位巻鉄心３６ａ〜３６ｉを特に区別しないときには、単に単位巻鉄心３６と記載する。
最外周の単位巻鉄心３６ａと最内周の単位巻鉄心３６ｆ，３６ｉとは、奥行き方向に１列だけである。単位巻鉄心３６ｂ，３６ｅ，３６ｈは、奥行き方向に２列存在する。単位巻鉄心３６ｃ，３６ｄ，３６ｇは、奥行き方向に３列存在する。

以下、一次側の相をＵＶＷとし、二次側の相をＲＳＴとする。
左側の磁脚部には、Ｒ相の二次コイル２Ｒが巻回され、その内側にはＵ相の一次コイル１Ｕの主コイル１ａが巻回され、更に内側には副コイル１ｂが巻回される。一次コイル１Ｕの副コイル１ｂは、単位巻鉄心３６ｄ〜３６ｆからなる内側巻鉄心３３ｌに巻回される。
中央の磁脚部には、Ｓ相の二次コイル２Ｓが巻回され、その内側にはＶ相の一次コイル１Ｖが巻回されている。
右側の磁脚部には、Ｔ相の二次コイル２Ｔが巻回され、その内側にはＷ相の一次コイル１Ｗの主コイル１ａが巻回され、更に内側には副コイル１ｂが巻回される。一次コイル１Ｗの副コイル１ｂは、単位巻鉄心３６ｇ〜３６ｉからなる内側巻鉄心３３ｒに巻回される。

図１４は、第６の実施形態における三相変圧器５Ｅの断面図である。図１４は、図１３の三相変圧器５ＥをXIV-XIV線で切断したときの断面を示している。
左側の磁脚部は、外側巻鉄心３２と内側巻鉄心３３ｌとの組み合わせにより構成される。その断面に複数の矩形の単位巻鉄心３６が、略円形に配列する。
二次コイル２Ｒは、三相変圧器５Ｅの鉄心の左側の磁脚部の外周に巻回され、略円形である。これにより、最短の導線で所望の巻き数を得ることができるので、二次コイル２Ｒの導通損を減らすことができる。
一次コイル１Ｕは、主コイル１ａと、その内側に配置された副コイル１ｂから構成される。主コイル１ａと副コイル１ｂとは、電気的に直列接続される。
主コイル１ａは、外側巻鉄心３２と内側巻鉄心３３ｌをすべて含む外周に巻回され、略円形である。これにより、最短の導線で所望の巻き数を得ることができるので、主コイル１ａの導通損を減らすことができる。
これに対して副コイル１ｂは、外側巻鉄心３２と内側巻鉄心３３ｌの間隙を通して、内側巻鉄心３３ｌのみの外周に、略半円形（蒲鉾形）に巻回される。副コイル１ｂは、主コイル１ａよりも巻き数が少ないため、断面形状が円形でなくとも、その導通損は比較的小さく、問題にはならない。

中央の磁脚部は、内側巻鉄心３３ｌ，３３ｒの組み合わせにより構成される。その断面は複数の矩形の単位巻鉄心３６が、略円形に配列する。
二次コイル２Ｓは、三相変圧器５Ｅの鉄心の中央の磁脚部の外周に巻回され、略円形である。一次コイル１Ｖは、内側巻鉄心３３ｌ，３３ｒをすべて含む外周に巻回され、略円形である。これにより、最短の導線で所望の巻き数を得ることができるので、導通損を減らすことができる。
右側の磁脚部は、内側巻鉄心３３ｒと外側巻鉄心３２との組み合わせにより構成される。その断面は、複数の矩形の単位巻鉄心３６が、略円形に配列する。
二次コイル２Ｔは、三相変圧器５Ｅの鉄心の右側の磁脚部の外周に巻回され、略円形である。これにより、最短の導線で所望の巻き数を得ることができるので、二次コイル２Ｔの導通損を減らすことができる。

一次コイル１Ｗは、主コイル１ａと、その内側に配置された副コイル１ｂから構成される。主コイル１ａと副コイル１ｂとは、電気的に直列接続される。
主コイル１ａは、内側巻鉄心３３ｒと外側巻鉄心３２とをすべて含む外周に巻回され、略円形である。これにより、最短の導線で所望の巻き数を得ることができるので、主コイル１ａの導通損を減らすことができる。
これに対して副コイル１ｂは、内側巻鉄心３３ｒと外側巻鉄心３２の間隙を通して、内側巻鉄心３３ｒのみの外周に、略半円形（蒲鉾形）に巻回される。副コイル１ｂは、主コイル１ａよりも巻き数が少ないため、断面形状が円形でなくとも、その導通損は比較的小さく、問題にはならない。

第６の実施形態の静止電磁機器は、鉄心内の磁束密度の分布を変えて、外周の磁束密度を減少させることにより、外周部で発生する鉄損を減少させることができる。第６の実施形態の構成は、鉄心の外周部と内周部の磁路長の差が大きい、換言すれば、薄帯状磁性材料の積層厚さが大きい構成の鉄心を用いた静止電磁機器において、外周部で発生する鉄損を効果的に減少させることができる。これにより、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。

右側の磁脚部と左側の磁脚部とは、線対称である。一次コイル１Ｕの主コイル１ａの巻き数は、一次コイル１Ｗの主コイル１ａの巻き数と等しい。一次コイル１Ｕの副コイル１ｂの巻き数は、一次コイル１Ｗの副コイル１ｂの巻き数と等しい。
一次コイル１Ｕの副コイル１ｂにより、内側巻鉄心３３ｌを通る磁束密度が増加する。一次コイル１Ｗの副コイル１ｂにより、内側巻鉄心３３ｒを通る磁束密度が増加する。これを調整するため、中央の磁脚部の一次コイル１Ｖは、一次コイル１Ｕの主コイル１ａの巻き数や一次コイル１Ｗの主コイル１ａの巻き数よりも少なく巻回されている。これにより、三相の相互の特性を均一にすることができる。

（第７の実施形態）
図１５は、第７の実施形態における三相変圧器５Ｆの正面図である。図１３に示す第６の実施形態の三相変圧器５Ｅと同一の要素には同一の符号を付与している。
第７の実施形態の三相変圧器５Ｆは、第６の実施形態の三相変圧器５Ｅとは異なり、一次コイル１Ｕの副コイル１ｂが、単位巻鉄心３６ａ〜３６ｃからなる外側巻鉄心３２に巻回される。更に一次コイル１Ｗの副コイル１ｂは、単位巻鉄心３６ａ〜３６ｃからなる外側巻鉄心３２に巻回される。三相変圧器５Ｆは、それ以外において第６の実施形態の三相変圧器５Ｅと同様に構成されている。

図１６は、第７の実施形態における三相変圧器５Ｆの断面図である。図１６は、図１５の三相変圧器５ＦをXVI-XVI線で切断したときの断面を示している。
第７の実施形態の一次コイル１Ｕの副コイル１ｂは、第６の実施形態とは異なり、外側巻鉄心３２と内側巻鉄心３３ｌの間隙を通して、外側巻鉄心３２のみの外周に巻回される。第７の実施形態の一次コイル１Ｗの副コイル１ｂは、第６の実施形態とは異なり、外側巻鉄心３２と内側巻鉄心３３ｒの間隙を通して、外側巻鉄心３２のみの外周に巻回される。三相変圧器５Ｆは、それ以外において第６の実施形態の三相変圧器５Ｅと同様に構成されている。

第７の実施形態の静止電磁機器は、鉄心内の磁束密度の分布を変えて、内周の磁束密度を減少させることにより、内周部で発生する鉄損を減少させることができる。第７の実施形態の構成は、鉄心の外周部と内周部の磁路長の差が小さい、換言すれば、薄帯状磁性材料の積層厚さが小さい構成の鉄心を用いた静止電磁機器において、内周部で発生する鉄損を効果的に減少させることができる。これにより、鉄心全体で発生する鉄損の量を減少させることができる。

一次コイル１Ｕの副コイル１ｂにより、外側巻鉄心３２を通る磁束密度が増加する。一次コイル１Ｗの副コイル１ｂにより、外側巻鉄心３２を通る磁束密度が増加する。これを調整するため、中央の磁脚部の一次コイル１Ｖは、一次コイル１Ｕの主コイル１ａの巻き数や一次コイル１Ｗの主コイル１ａの巻き数よりも多く巻回されている。これにより、三相の相互の特性を均一にすることができる。

（第８の実施形態）
図１７は、第８の実施形態における単相インダクタ６の正面図である。
図１７に示すように、第８の実施形態の単相インダクタ６の環状巻鉄心は、薄帯状磁性材料を環状に巻いた外側巻鉄心３と、内側巻鉄心４とを含んで構成される。この環状巻鉄心は、左右の磁脚部に１つ以上のコイルが巻回されている。静止電磁機器である単相インダクタ６は、外側巻鉄心３と、内側巻鉄心４と、これらに巻回した１つ以上のコイルとを有する。単相インダクタ６は、第１の実施形態の単相変圧器５（図１参照）から二次コイルを除去した構成である。
第８の実施形態の単相インダクタ６は、図１７の左側の磁脚部に一次コイル１が巻回されている。一次コイル１は、主コイル１ａと、この主コイル１ａの上部に隣接して配置された副コイル１ｂとから構成される。主コイル１ａと副コイル１ｂとは電気的に直列接続される。

図１８は、第８の実施形態における単相インダクタ６の第１断面図である。図１８は、図１７の単相インダクタ６をXVIII-XVIII線で切断したときの断面を示している。
図１８に示すように、一次コイル１の副コイル１ｂは、図左側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の間隙を通して、内側巻鉄心４のみの外周に巻回される。

図１９は、第８の実施形態における単相インダクタ６の第２断面図である。図１９は、図１７の単相インダクタ６をXIX-XIX線で切断したときの断面を示している。
一次コイル１の主コイル１ａは、図左側の磁脚部に、外側巻鉄心３と内側巻鉄心４の両者を含む外周に巻回される。
第８の実施形態の効果は、第１の実施形態の効果と同様である。

以上、例示した各実施例は、単独で用いてもよいし、複数の実施例を組み合わせて適用しても、本発明が示す効果は同様に得られる。
また、例示した各実施例は、いずれも一次コイル１を主コイル１ａと副コイル１ｂに分けて構成しているが、二次コイル２を主コイルと副コイルに分けてもよい。また、一次コイル１と二次コイル２の両方を、それぞれ主コイルと副コイルとに分けてもよい。

第１〜第７の実施形態は、いずれも一次コイルと二次コイルを持つ、変圧器を構成する例を示している。第８の実施形態は、一次コイルしか持たないインダクタを構成する例を示している。これに限られず、各実施形態は、リアクトル機器などに対してもそのまま適用でき、本発明が示す効果は同様に得られる。

１ 一次コイル
１ａ 主コイル
１ｂ 副コイル
２ 二次コイル
３ 外側巻鉄心
４ 内側巻鉄心
３１ 環状巻鉄心
３２ 外側巻鉄心
３３ｒ 内側巻鉄心
３３ｌ 内側巻鉄心
３５，３６ 単位巻鉄心
５，５Ａ〜５Ｆ 三相変圧器
６ 単相インダクタ

Claims (13)

1. 薄帯状磁性材料を巻いた複数の環状巻鉄心と、
   前記環状巻鉄心に巻回した１つ以上のコイルと、を有する静止電磁機器であって、
   前記コイルは、
   前記環状巻鉄心の全周に巻回された主コイルと、前記環状巻鉄心の内周部または外周部に巻回された副コイルとが電気的に直列接続されて構成される、
   ことを特徴とする静止電磁機器。
2. 前記副コイルは、前記主コイルに隣接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の静止電磁機器。
3. 前記副コイルは、前記主コイルの内側に配置され、前記副コイルと前記主コイルとは一体で構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の静止電磁機器。
4. 前記環状巻鉄心の断面は矩形である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
5. 前記環状巻鉄心は、複数の単位巻鉄心を組み合わせて構成され、その断面は複数の矩形が略円形に配列する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
6. 前記環状巻鉄心に巻回した１つ以上の前記コイルは、変圧器における一次コイルと二次コイルを構成し、
   前記一次コイルと前記二次コイルの少なくともいずれかは、前記主コイルと前記副コイルとが電気的に直列接続されて構成される、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
7. 前記環状巻鉄心に巻回した１つ以上の前記コイルは、変圧器における一次コイルと二次コイルを構成し、
   前記一次コイルと前記二次コイルとは、いずれも前記主コイルと前記副コイルとが電気的に直列接続されて構成される、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
8. 前記環状巻鉄心に巻回した１つ以上の前記コイルは、インダクタにおけるコイルを構成し、
   前記コイルは、前記主コイルと前記副コイルとが電気的に直列接続されて構成される、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
9. 薄帯状磁性材料を巻いた複数の環状巻鉄心から構成される三相鉄心と、前記三相鉄心の磁脚部に巻回した少なくとも３つのコイルと、を備える三相の静止電磁機器において、
   前記コイルのうち左端と右端の磁脚部に巻回した２つのコイルは、前記環状巻鉄心の全周に巻回された主コイルと、前記環状巻鉄心の内周部または外周部に巻回された副コイルとが電気的に直列接続されて構成される、
   ことを特徴とする静止電磁機器。
10. 前記環状巻鉄心は、薄帯状アモルファス合金を積層して構成される、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
11. 前記環状巻鉄心は、薄帯状珪素鋼板を積層して構成される、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
12. 前記環状巻鉄心は、薄帯状ナノ結晶合金を積層して構成される、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の静止電磁機器。
13. 前記コイルは、導電性材料からなる平角線、リッツ線、または薄板を含んで構成される、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の静止電磁機器。

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