JP2016115820A - 静止誘導電器用巻鉄心 - Google Patents

Abstract

【課題】大型巻鉄心の自立性を向上し、巻鉄心の支持構造を大型化することなく製造することができる静止誘導電器を提供する。【解決手段】金属薄帯を積層して起立させてなる静止誘導電器用巻鉄心本体１と、静止誘導電器用巻鉄心本体１の外周に配され、巻鉄心の上部程疎になるよう結束帯２を配置することで、巻鉄心１の層間面圧の上昇を抑えつつ、巻鉄心１の自立性を高めることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、静止誘導電器用巻鉄心に関し、更に詳細には、積層薄帯からなる静止誘導電器用巻鉄心に関する。

変圧器、リアクトルなどの静止誘導電器における巻鉄心では、鉄心材料として従来の珪素鋼板に代わりアモルファス合金薄帯が用いられつつある。このアモルファス合金薄帯は、合金融湯を急冷して製造するもので、珪素鋼板に比べ鉄損及び励磁電流が小さく、すぐれた磁気特性を有している。

一方、アモルファス合金薄帯は製造上の理由から厚さが２５〜３０μm程度で珪素鋼板より薄い。このため、アモルファス合金薄帯を巻回してなる巻鉄心は、曲げ剛性が小さく、鉄心の型崩れが発生しやすいという問題がある。

特許文献１には、磁脚部、或いは全積層端面に接着剤を塗布し、その上に絶縁紙を配置して、補強絶縁部を形成したアモルファス巻鉄心が開示されている。

特許文献１では、積層鉄心の最内層と最外層に補強枠を備え、脚部、或いは全積層端面に接着剤を塗布して、絶縁紙が張り付けられ、更に必要に応じて粘着テープを巻き回して脚部を絶縁補強している。

この技術によれば、鉄心の自重による型崩れをある程度抑制し、ことさらに外部からの支持構造を必要としないサイズの変圧器を成立させることができる。

特開平０５−３４７２１９号公報

近年、静止誘導電器は環境負荷低減の観点から高効率化が求められ、これに用いられる鉄心においても低損失化の為にアモルファス合金への置き換えが進んでいる。大型の電力変換用変圧器においてもこの要求は同様であり、アモルファス合金への置き換えの要求が高い。

しかしながら、積層薄帯からなるアモルファス鉄心の型崩れの問題は、鉄心の大型化によりさらに顕在化するため先行技術では容易に大型化できない。アモルファス積層鉄心を先行技術で大型化しようとすると、外部に必要となる支持構造が大型化し、変圧器の製造コスト上昇、設置面積増加という課題が表出する。

本発明の静止誘導電器用巻鉄心は、金属薄帯を積層して起立させてなる静止誘導電器用巻鉄心本体と、前記静止誘導電器用巻鉄心本体の外周に配され、前記鉄心本体の上部程疎になるよう配置された結束帯を有することを特徴とする。

本発明に依れば、大型巻鉄心の自立性を向上し、巻鉄心の支持構造を大型化することなく静止誘導電器を製造することができる。

磁脚の上部程疎になる結束を施した巻鉄心の模式図 巻線を鉄心に挿入し、巻線端部をラップ接合する工程の模式図 磁脚に配置した結束帯同士を接続し、更にそれらを継鉄部で接続した巻鉄心の模式図 磁脚結束の後、積層端面にコーティングを施した巻鉄心の模式図 巻線を鉄心に挿入し、巻線端部をラップ接合する工程の模式図 巻線端部のラップ接合部のみ端面コーティングをする代わりに紙巻とした鉄心および巻線の模式図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。本発明の実施形態に係る鉄心は、変圧器、リアクトルなどの静止誘導電器に適用可能である。以下の実施例では具体的に変圧器鉄心を用いて説明する。なお、本実施形態はアモルファス合金による巻鉄心であるが、アモルファス巻鉄心を珪素鋼板からなる積層体に置き換えることも可能である。

図１を用いて変圧器鉄心の構成を説明する。図１は本実施の形態の鉄心の模式図である。アモルファス巻鉄心１は起立した状態で構成され、磁脚部には上部程疎になるよう結束帯２が複数配置される。結束帯の材質は、例えばポリプロピレンなどの非磁性体が好ましい。或いはスチールバンドのような、鉄心材に性質の近い磁性体でもよい。

図２を用いて変圧器構成手順の概略を説明する。まず一回巻回した薄帯を積層して、一方の継鉄部が開放された積層鉄心１１を構成し、磁脚に過度の圧力を与えないように薄帯層を結束帯２により結束する。鉄心に別途構成した巻線５を挿入し、積層鉄心１１の開放された端部を閉じて閉磁路を形成する。なお、図２では全体構成を分かりやすくするため、巻線５は一方のみを表示し、他方の巻線を省略して鉄心及び結束帯の構成が分かるような図面としている。

巻鉄心の上部程疎になるよう結束帯２を配置することで、巻鉄心１の層間面圧の上昇を抑えつつ、巻鉄心１の自立性を高めることができる。また、層間面圧の上昇を抑えることで、巻鉄心１の磁気特性が良好に保たれる。さらに、巻鉄心１の自重による層間ずれ変形を抑止し、大型鉄心の自立性を向上させることが可能となる。

結束帯２を配置したのち、図３に示すように結束帯同士を非磁性体のバンド６（図３中の結束帯２との違いを明確にするため、点線で示している）で接続し、それらをさらに継鉄部で接続することで、結束帯のずれを抑制することができる。

結束帯２と結束帯接続バンド６の接続部分はステープラによる締結、接着剤による接着、あるいは直接結び合わせるなどして固定する。

図３の構成では結束帯２は左右対称の間隔で配置しているが、結束帯の配置は左右対称であっても非対象であってもよい。また、鉄心脚の一方のみに上記結束帯を配置することも排除しない。なお、継鉄部も必要に応じ結束してよい。

図４は変圧器鉄心の他の実施例に係る模式図である。アモルファス巻鉄心１が起立した状態で構成され、磁脚部には上部程疎になるよう結束帯が配置されるという特徴は図１に示した鉄心と同様である。

図１の構成と異なる点は、鉄心の積層端面を、結束帯の上から樹脂でコーティングした点である。図４ではハッチングを施した面に樹脂を塗布している。

コーティング樹脂には常温硬化性のエポキシ樹脂、熱硬化性のエポキシ樹脂、シリコーンゴム系樹脂などを用いることができる。

このように構成することで、運転時の振動による結束帯の位置ずれ防止、積層端面からの薄帯破片の飛散防止、積層薄帯の層間ずれ防止による更なる磁脚の自立性向上の効果がある。

コーティングは均一厚さでも良いが、コーティング剤を二度塗り、三度塗り等する事により磁脚の下部ほど厚く塗布することがより望ましい。こうすることで、巻鉄心１の自重による層間ずれ変形をより効果的に抑止し、大型鉄心の自立性を向上させることが可能となる。

図５は変圧器鉄心と巻線の組み立て過程の模式図、図６は変圧器鉄心と巻線の組み立て状態の模式図である。アモルファス巻鉄心１が起立した状態で構成され、磁脚部には上部程疎になるよう結束帯が配置されるという特徴は実施例１及び２に示した鉄心と同様である。

なお、全体構成を分かりやすくするため、巻線５は一方のみを表示し、他方の巻線を省略して鉄心及び結束帯の構成が分かるような図面としている。また、ハッチングを施した部分に樹脂を塗布している。

アモルファス巻鉄心の一方を開放して巻回した鉄心１１に巻線５を挿入した後、開放端を閉じる組み立て手順を実現するため、磁脚に結束帯２を配置したのち開放端近傍を除いた積層端面に樹脂によるコーティング３を施し、別途構成した巻線５を挿入して、開放側の継鉄部を接合した後、コーティングしていない部分を絶縁紙で被覆する。絶縁紙で被覆した部分を図６の紙巻部４で示している。

絶縁紙による被覆は積層薄帯の破片飛散防止を目的とし、樹脂コーティング部から連続して、積層端面が露出しないよう配置されることが望ましい。

このように構成することで、アモルファス鉄心の積層端面から薄帯破片が飛散するのを防止することができる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

なお、上記実施形態のある構成の一部を他の実施形態に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。例えば、実施例１に記載の結束帯及びバンドを適用した鉄心脚の一方のみに実施例２に記載のコーティングを施したり、実施例１に記載の結束帯及びバンドを一方の鉄心脚のみに適用したうえで、両方の鉄心脚に実施例２に記載のコーティングを施すことも可能である。

１・・・アモルファス巻鉄心、１１・・・一方の継鉄部が開放されたアモルファス巻鉄心、２・・・結束帯、３・・・端面コーティング、４・・・紙巻部、５・・・巻線、６・・・結束帯接続バンド

Claims (6)

1. 金属薄帯を積層して起立させてなる静止誘導電器用巻鉄心本体と、
   前記静止誘導電器用巻鉄心本体の外周に配され、前記鉄心本体の上部程疎になるよう配置された結束帯を有することを特徴とする静止誘導電器用巻鉄心。
2. 請求項１に記載の静止誘導電器用鉄心であって、
   積層した前記金属薄帯の端面を、前記結束帯の上からコーティングした樹脂層を有することを特徴とする静止誘導電器用巻鉄心。
3. 請求項２に記載の静止誘導電器用巻鉄心であって、
   前記静止誘導電器用巻鉄心本体のラップ部を樹脂コーティングする代わりに絶縁紙により被覆することを特徴とする静止誘導電器用巻鉄心。
4. 請求項２に記載の静止誘導電器用巻鉄心であって、
   前記静止誘導電器用巻鉄心の下部ほど樹脂コーティングが厚くなっていることを特徴とする静止誘導電器用巻鉄心。
5. 請求項３に記載の静止誘導電器用巻鉄心であって、
   前記静止誘導電器用巻鉄心の下部ほど樹脂コーティングが厚くなっていることを特徴とする静止誘導電器用巻鉄心。
6. 請求項１に記載の静止誘導電器用巻鉄心であって、
   前記隣接する結束帯が連結されていることを特徴とする静止誘導電器用巻鉄心。