JP2017208454A - Iron core support structure of current transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変圧器の鉄心支持構造に関し、特に、鉄心材料を多層に巻回した鉄心を備える変圧器の鉄心支持構造に関する。 The present invention relates to a core support structure for a transformer, and more particularly to a core support structure for a transformer including an iron core in which a core material is wound in multiple layers.
変圧器は、電磁誘導を利用して交流電力の電圧を変換する機器であり、磁気回路を構成する鉄心と、電気回路を構成する巻線(コイル)とを備えている。このような変圧器においては、鉄心の材料として、電磁鋼板又はアモルファス合金薄帯が用いられている。また、鉄心の構造として、これらの材料を巻回した巻鉄心又は電磁鋼板を水平方向に積層した積層鉄心(積鉄心とも呼ばれる)が採用されている。 The transformer is a device that converts the voltage of AC power using electromagnetic induction, and includes an iron core that forms a magnetic circuit and a winding (coil) that forms an electric circuit. In such a transformer, an electromagnetic steel sheet or an amorphous alloy ribbon is used as the material of the iron core. Moreover, as a structure of the iron core, a wound iron core wound with these materials or a laminated iron core (also referred to as a stacked iron core) in which electromagnetic steel sheets are laminated in the horizontal direction is adopted.
従来、巻鉄心を用いた変圧器において、巻鉄心の上下両側における外周部にフレーム状のコア締め金具を設けたものが、例えば特許文献1に提案されている。特許文献1における下方のコア締め金具にあっては、長方形状の底壁部と、底壁部の四辺から起立した側壁部とを有する箱状に形成され、巻鉄心の下部領域を収容している。コア締め金具の側壁部と巻鉄心の積層面との間には、コイル台やフェルトが配設されて巻鉄心が側壁部によって挟持されるよう各部材の寸法が設定されている。
Conventionally, in a transformer using a wound iron core, for example,
変圧器の高容量化等を行うには、鉄心の断面積を大きくすることが考えられる。積層鉄心を用いた変圧器においては、積層する電磁鋼板の幅を大きくしたり、枚数を増やすことで鉄心の断面積を大きくすることができる。また、鉄心を支えるにおいては、鉄心を積層方向に支える力と、鉄心の自重を支える力の2つが重要となるが、水平方向に積層した積層鉄心の場合は、鉄心を水平方向から挟み込む力で自重を支える効果も得ることができる。一方、巻鉄心では断面積を大きくする際の制限が積層鉄心に比べて多く、高容量化等を図るためには、巻鉄心を帯状の鉄心材料の幅方向に複数並べることが考えられる。しかし、複数の巻鉄心を帯状の鉄心材料の幅方向に並べた構造とした場合では、複数の巻鉄心が一体化するように帯状の鉄心材料の幅方向両側から挟み込む力が必要となる一方、積層方向に支える力を十分に得ることができず、巻鉄心下部が自重により垂れたり撓んだりして変形し易くなり、振動特性や磁気特性の低下の原因となるという問題があった。 To increase the capacity of the transformer, etc., it is conceivable to increase the cross-sectional area of the iron core. In a transformer using a laminated iron core, the cross-sectional area of the iron core can be increased by increasing the width of the laminated electromagnetic steel sheets or increasing the number of laminated steel sheets. In supporting an iron core, the force to support the iron core in the stacking direction and the force to support the self-weight of the iron core are important. In the case of a laminated iron core stacked horizontally, the force to sandwich the iron core from the horizontal direction is important. The effect of supporting its own weight can also be obtained. On the other hand, in the wound core, there are more restrictions when the cross-sectional area is increased than in the laminated core, and in order to increase the capacity and the like, it is conceivable to arrange a plurality of wound cores in the width direction of the strip-shaped core material. However, in the case of a structure in which a plurality of wound cores are arranged in the width direction of the strip-shaped core material, a force is required to be sandwiched from both sides in the width direction of the strip-shaped core material so that the plurality of wound cores are integrated. There is a problem in that sufficient support force in the stacking direction cannot be obtained, and the lower part of the wound core is liable to be deformed by drooping or bending due to its own weight, resulting in deterioration of vibration characteristics and magnetic characteristics.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、複数並んで設けられた巻鉄心の変形を抑制して支持することができる変圧器の鉄心支持構造を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a transformer core support structure that can support a plurality of wound cores arranged side by side while suppressing deformation. I will.
本発明における一態様の変圧器の鉄心支持構造は、帯状の鉄心材料を巻回して積層された巻鉄心と、前記巻鉄心に挿入された巻線と、前記巻鉄心を支持するフレーム部とを備え、前記巻鉄心は、前記帯状の鉄心材料の幅方向に複数並んで設けられ、前記フレーム部は、前記帯状の鉄心材料の幅方向両側から複数の前記巻鉄心の下端側を挟み込む下部フレームと、前記巻鉄心の下面における前記幅方向と直交する長手方向両側と中央部付近とを下方から支持する支持フレームとが設けられていることを特徴とする。 An iron core support structure of a transformer according to one aspect of the present invention includes a wound iron core laminated by winding a belt-shaped iron core material, a winding inserted in the wound iron core, and a frame portion that supports the wound iron core. A plurality of the wound cores are provided side by side in the width direction of the belt-shaped core material, and the frame portion includes a lower frame that sandwiches the lower end sides of the plurality of wound cores from both sides in the width direction of the belt-shaped core material. A support frame is provided that supports both sides in the longitudinal direction perpendicular to the width direction on the lower surface of the wound core and the vicinity of the center from below.
この構成によれば、下部フレームで複数の巻鉄心を挟み込んで支持しつつ、支持フレームで巻鉄心の下面を広範囲に亘って支持することができる。これにより、複数並んで設けた巻鉄心の撓みや垂れ等の変形を抑制することができ、磁気特性を良好に保ちつつ騒音特性を向上させることができる。 According to this configuration, the lower surface of the wound core can be supported over a wide range by the support frame while sandwiching and supporting the plurality of wound cores with the lower frame. As a result, deformations such as bending and sagging of the wound cores provided side by side can be suppressed, and noise characteristics can be improved while maintaining good magnetic characteristics.
本発明の変圧器の鉄心支持構造によれば、複数の巻鉄心に挟み込み力を作用させつつ、巻鉄心の下方からの支持領域を広く保つことができるので、各巻鉄心の変形を抑制して支持することができる。 According to the iron core support structure of the transformer of the present invention, it is possible to keep a wide support area from below the wound core while applying the sandwiching force to the plurality of wound iron cores, thereby supporting the deformation by suppressing the deformation of each wound core. can do.
以下、本発明の一実施の形態に係る変圧器の鉄心支持構造について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る鉄心支持構造をモールド変圧器に適用する場合について説明する。しかしながら、本発明に係る鉄心支持構造の適用対象は、モールド変圧器に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、モールド変圧器以外の乾式変圧器(例えば、H種乾式変圧器)やガス絶縁変圧器及び油入変圧器に適用することもできる。 Hereinafter, a transformer core support structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, below, the case where the iron core support structure which concerns on this invention is applied to a mold transformer is demonstrated. However, the application target of the iron core support structure according to the present invention is not limited to the mold transformer, and can be appropriately changed. For example, the present invention can be applied to dry transformers other than mold transformers (for example, Class H dry transformers), gas-insulated transformers, and oil-filled transformers.
図1は、本実施の形態に係る鉄心支持構造が適用される変圧器の要部を示す正面図である。図1に示す変圧器1は、磁気回路を構成する巻鉄心10と、電気回路を構成する巻線(コイル)20と、巻鉄心10を支持するフレーム部30とを含んで構成されている。図1においては、3つの巻線20に挿入した巻鉄心10の一部を上下一対のフレーム30(31、32)に固定した3相3脚構造の変圧器1を示している。なお、本発明の適用対象となる変圧器の構造については、これに限定されるものではなく、3相5脚構造等の任意の構造を有する変圧器1に適用可能である。
FIG. 1 is a front view showing a main part of a transformer to which the iron core support structure according to the present embodiment is applied. A
図2は、巻線を省略した図1と同様の正面図である。図1に加え、図2に示すように、巻鉄心10は、帯状の鉄心材料(アモルファス合金薄帯)を多層に巻回し、正面視にてコーナーが四分円弧状となる概略矩形状に成形されて構成される。より具体的にいうと、巻鉄心10は、厚さ25〜35μmのアモルファス合金薄帯を巻回して構成される。巻鉄心10は、内側に配置される一対の内側鉄心部101と、これらの内側鉄心部101の外側(外周側)に配置される外側鉄心部102とを有している。それぞれの内側鉄心部101は個別にアモルファス合金薄帯が巻回される。外側鉄心部102は、これらの内側鉄心部101を内側に配置した状態でアモルファス合金薄帯が巻回される。なお、巻鉄心10を形成する鉄心材料は、アモルファス合金薄帯に限定されるものでなく、巻鉄心10として機能するものであれば、厚さ0.2〜0.4mmの電磁鋼板など他の材質としてもよい。
FIG. 2 is a front view similar to FIG. As shown in FIG. 2 in addition to FIG. 1, the
巻鉄心10を構成する各内側鉄心部101の中央には、開口部103が形成されている。すなわち、巻鉄心10には、鉄心材料の積層方向に直交して貫通する一対の開口部103a、103bが形成されている。これらの開口部103は、巻鉄心10の窓部と呼ばれることもある。なお、鉄心材料がアモルファス合金薄帯の場合、内側鉄心部101の内周及び外側鉄心部102の外周には、巻鉄心10の形状を維持すると共に、巻鉄心10自体を補強するために電磁鋼板が配置されている。
An
図3は、図2のA−A線断面図である。図3に示すように、巻鉄心10は、アモルファス合金薄帯(帯状の鉄心材料)の幅方向(図3中左右方向、積層方向に直交する方向、以下、単に「幅方向」と呼ぶ場合がある)に並んで2体設けられている。巻鉄心10は、それぞれの積層面が対向して重なり合った状態で配設されている。2体の巻鉄心10は、図2で示すように正面視したときに、各開口部103a、103bを含む外形形状が概略同一となる積層体に形成されている。ここで、巻鉄心10の下面は長方形状に形成され、その短手方向が上記幅方向(図3中左右方向)となり、その長手方向が図2中左右方向となる。そして、長手方向の両端縁は、巻鉄心10の下面のフラットに形成された領域と四分円弧状のコーナー領域との境界部分となる。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 3, the
図1に戻り、巻線20は、例えば、1体の内側巻線201及び2体の外側巻線202を有し、これらの巻線20の全表面が樹脂又は樹脂を含んだ絶縁機材で被覆されている。巻線20を被覆する樹脂としては、例えば、耐熱性及び電気絶縁性に優れたエポキシ樹脂が用いられる。それぞれの巻線20は、巻鉄心10を構成する脚部LG(LG1〜LG3)の周囲に配置されている。これらの巻線20は、スペーサ部材21を介してフレーム部30(31、32)との間で位置決めされている。
Returning to FIG. 1, the
フレーム部30は、巻鉄心10の下端部に設けられた下部フレーム31と、巻鉄心10の上端部に設けられた上部フレーム32と、を備えている。
The
図4は、図3の部分拡大図である。図4に示すように、下部フレー31は、2体並んだ巻鉄心10を1つのユニットとして見て、そのユニットの図4中左右両側に設けられている。言い換えると、2体並んだ巻鉄心10の下部領域は一対の下部フレーム31によって挟み込まれるようにして支持される。各下部フレーム31は、断面が主として一定のチャンネル状(コの字状)に形成されて長手方向に延出する鋼材や板金加工材により構成される。具体的には、巻鉄心10の積層面に沿って上下方向に向けられた押圧面部31aと、押圧面部31aの上下に連なって巻鉄心10と反対方向に突出する上面部31b及び下面部31cとを備えている。
FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIG. 4, the
押圧面部31aの上下二箇所位置には、連結軸33が貫通して設けられている。連結軸33の少なくとも両端側には、ねじ溝が形成され、このねじ溝にナット部材(締結部材)34が押圧面部31aを両面側から挟むように設けられている。従って、連結軸33の延出方向に対するナット部材34のねじ込み位置を調整することで、左右の下部フレーム31における押圧面部31aの相対面間距離を調整でき、この調整を行うことで左右の押圧面部31aによって巻鉄心10に挟み込み力を加えることができる。
The connecting
図2に示すように、下部フレーム31は、巻鉄心10の図2中左右両端より左右両側にはみ出る長さに設けられている。そして、連結軸33は、そのはみ出た部分であって巻鉄心10の図2中左右両端近傍にそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 2, the
下部フレーム31と上部フレーム32とは、上下方向に延びる4本のスタッド35を介して連結されている。スタッド35は、図2中左右方向に概略等間隔に設けられている。スタッド35の下端部は、下部フレーム31の上面部31bと同一面上に位置する延長面部31d(図4参照)を貫通している。延長面部31dの図2中左右両側には、補強面部31eが設けられている。
The
図4に示すように、補強面部31eは、押圧面部31a、上面部31b及び下面部31cの内面側に溶接等によって固定されている。また、スタッド35の下端部には、ねじ溝が形成され、このねじ溝にナット部材36が延長面部31dを両面側から挟むように設けられている。
As shown in FIG. 4, the reinforcing
ここで、上部フレーム32は、図3に示すように、下部フレーム31を上下反転させ、上下寸法を下部フレーム31より大きくした構成と概略同様となり、2体並んだ巻鉄心10の上部領域が一対の上部フレーム32によって挟み込まれる。上部フレーム32は、下部フレーム31と同様に、押圧面部32a、上面部32b及び下面部32cを備えて図3の紙面直交方向に延在している。押圧面部32aの上下三箇所位置にも、押圧面部31aと同様にして連結軸33が貫通して設けられ、連結軸33の両端部に設けられたナット部材34のねじ込み位置を調整して巻鉄心10に挟み込み力を加えることができる。なお、図2にて、上部フレーム32における連結軸33の左右位置は、下部フレーム31における連結軸33の左右位置と同じとなっている。
Here, as shown in FIG. 3, the
スタッド35の上端部は、上部フレーム32の下面部32cと同一面上に位置する延長面部32dを貫通している。スタッド35の上端部にもねじ溝が形成され、このねじ溝にナット部材36が延長面部32dを両面側から挟むように設けられている。スタッド35に対するナット部材36のねじ込み位置を調整することで、下部フレーム31と上部フレーム32との間隔を調整可能となる。なお、上部フレーム32の図2中左右両側にも補強面部32eが設けられる。
The upper end portion of the
図2に示すように、下部フレーム31における下面部31cには、2本の内側支持フレーム(支持フレーム)41及び2本の外側支持フレーム(支持フレーム)42が設けられている。内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42は、断面が主として一定のチャンネル状(コの字状)に形成されて長手方向(図2中紙面直交方向)に延出する鋼材や板金加工材により構成される。具体的には、巻鉄心10の下面に沿って水平方向に向けられた受圧面部41a、42aと、受圧面部41a、42aの図2中左右両側から下方に向けて突出する側面部41b、42bとを備えている。外側支持フレーム42の側面部42bは、内側支持フレーム41の側面部41bより上下寸法が大きく形成されている。外側支持フレーム42には、変圧器1の移動を支援する車輪等を備えた移動機構や、据付固定用の穴など(図示省略)が設けられる。
As shown in FIG. 2, two inner support frames (support frames) 41 and two outer support frames (support frames) 42 are provided on the
図2において、左右に隣り合う内側支持フレーム41、外側支持フレーム42及び内側支持フレーム41同士は、接触又は若干の隙間を介在させた状態で並設されており、巻鉄心10の下面の概略全領域に亘って支持している。外側支持フレーム42の受圧面部42aは、巻鉄心10の下面の長手方向(左右方向)両端に跨っており、言い換えると、巻鉄心10の長手方向両側を下方から支持している。また、内側支持フレーム41の受圧面部41aは、2体の外側支持フレーム42の間に配置されるので、巻鉄心10の長手方向中央部付近を下方から支持している。内側支持フレーム41は、巻鉄心10の内側の脚部LG2の直下位置に少なくとも一部が配置されるとよい。また、外側支持フレーム42は、巻鉄心10の外側の脚部LG1、LG3の直下位置に少なくとも一部が配置されるとよい。
In FIG. 2, the
図4に示すように、内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42の延出方向は、巻鉄心10の幅方向(図4中左右方向)に向けられている。内側支持フレーム41より外側支持フレーム42の方が延出方向長さが長くなり、外側支持フレーム42の延出方向長さは、一対の下部フレーム31から図4中左右方向に大きくはみ出す長さに設定されている。また、内側支持フレーム41の延出方向長さは、各巻鉄心10の幅方向寸法に応じ、一対の下部フレーム31の下面部31cにそれぞれ接触する長さに設定されている。
As shown in FIG. 4, the extending direction of the
内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42は、下部フレーム31における下面部31cに対し、取付部材となるボルト44及びナット45を介して着脱自在に設けられている。受圧面部41a、42a又は下面部31cにおいて、ボルト44を貫通する穴がスロット穴(不図示)とされ、下面部31cに対する各支持フレーム41、42の図4中左右位置を調整可能となっている。
The
巻鉄心10と内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42のとの間には制振部材47が設けられている。制振部材47は、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)等の弾性体からなるシート部材で構成され、励磁振動等による巻鉄心10の振動を吸収して減衰させることができる。これにより、巻鉄心10に振動が発生しても、かかる振動が内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42に伝播したり、振動で巻鉄心10が各支持フレーム41、42を小刻みに打ち付けることを防止して騒音が生じることを抑制することができる。
A damping
このような実施の形態によれば、連結軸33に対してナット部材34をねじ込むことで、相対する下部フレーム31同士の間、上部フレーム32同士の間に引き合う力を働かせて複数の巻鉄心10を幅方向両側から挟み込むことができる。しかも、内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42によって巻鉄心10の下面の概略全領域が下方から支持される。これにより、アモルファス合金薄帯等を巻回した積層構造となる巻鉄心10の性質上、撓みや垂れ等が発生し易くなる下部領域及び下面の変形を抑制することができる。この結果、巻鉄心10の磁気特性が劣化することを回避することができ、更には、巻鉄心10における磁気特性の劣化に伴う励磁音の発生を抑えて騒音特性を向上させることができる。
According to such an embodiment, by screwing the
また、内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42が巻鉄心10の幅方向に延在するので、各支持フレーム41、42を予め長く形成することで、巻鉄心10の幅方向寸法の変更に容易に対応することができる。また、延在方向と同じ方向に側面部41b、42b等のリブ状部を形成した部材を利用し易くなり、各支持フレーム41、42の剛性を高めて巻鉄心10の下面を下方から良好に支持することができる。
Further, since the
更に、連結軸33に対するナット部材34の締め付けにより下部フレーム31及び上部フレーム32が巻鉄心10を挟み込むので、簡単な構成により巻鉄心10に挟み込み力を良好に作用させることができる。
Further, since the
また、内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42は、下部フレーム31の下面側にボルト44及びナット45を介して取り付けられるので、各支持フレーム41、42を下部フレーム31に着脱自在にすることができる。従って、それらを溶接によって固定する場合に比べ、取り付けの工程の簡略化を図ることができる。しかも、ボルト44が貫通するスロット穴の延出方向で取り付け位置を調整できるので、巻鉄心10の幅方向寸法の変更に容易に対応することが可能となる。
Further, since the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、方向などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, direction, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited thereto, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、巻鉄心10を幅方向に2体並べて設けたが、3体以上の複数並べて設け、フレーム部30(下部フレーム31及び上部フレーム32)によって挟み込まれて支持されるようにしてもよい。
For example, in the above embodiment, two
また、内側支持フレーム41は、図2中左右幅を拡げて1体としたり、左右幅を小さくして3体以上の複数並べて設けたりしてもよい。更に、巻鉄心10の下面における図2中左右方向中央部を支持する限りにおいて、左右に隣り合う内側支持フレーム41、外側支持フレーム42及び内側支持フレーム41同士の隙間を大きくしたり小さくしたりして変更してもよい。
Further, the
また、内側支持フレーム41の向きを変更し、巻鉄心10の下面における長手方向(図2中左右方向)に延出する向きとして延出方向両端が外側支持フレーム42に連結されるようにしてもよい。この場合、内側支持フレーム41は外側支持フレーム42を介して下部フレーム31に支持される。
Further, the direction of the
また、内側支持フレーム41及び外側支持フレーム42の形状は、上記実施の形態と同様に巻鉄心10を支持できる限りにおいて、種々の変更が可能であり、角筒等の中空形状としたり、断面T字状或いはL字状としたりしてもよい。
Further, the
また、本願の実施例では、巻鉄心を複数組み合わせた三脚鉄心を例示しているが、単独の巻線で構成された二脚鉄心、さらに複数の巻鉄心を組み合わせた五脚鉄心などを用いた場合でも同様の効果を得ることができる。 Moreover, in the Example of this application, although the tripod iron core which combined two or more wound iron cores is illustrated, the two-leg iron core comprised by the single winding, the five-leg iron core which combined several winding iron cores, etc. were used. Even in the case, the same effect can be obtained.
1 変圧器
10 巻鉄心
20 巻線
30 フレーム部
31 下部フレーム
33 連結軸
34 ナット部材(締結部材)
41 内側支持フレーム(支持フレーム)
42 外側支持フレーム(支持フレーム)
47 制振部材
DESCRIPTION OF
41 Inside support frame (support frame)
42 Outer support frame (support frame)
47 Damping member
Claims (7)
前記巻鉄心は、前記帯状の鉄心材料の幅方向に複数並んで設けられ、
前記フレーム部は、前記帯状の鉄心材料の幅方向両側から複数の前記巻鉄心の下端側を挟み込む下部フレームと、前記巻鉄心の下面における前記幅方向と直交する長手方向両側と中央部付近とを下方から支持する支持フレームとが設けられていることを特徴とする変圧器の鉄心支持構造。 A wound core laminated by winding a belt-shaped iron core material, a winding inserted in the wound core, and a frame portion that supports the wound core,
A plurality of the wound cores are provided side by side in the width direction of the strip-shaped core material,
The frame portion includes a lower frame that sandwiches the lower end side of the plurality of wound cores from both sides in the width direction of the belt-shaped iron core material, both longitudinal sides perpendicular to the width direction on the lower surface of the wound core, and the vicinity of the central portion. An iron core support structure for a transformer, characterized in that a support frame for supporting from below is provided.
The transformer core support structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the wound iron core is formed by winding an amorphous alloy ribbon.
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KR101964569B1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-04-01 | 이주엽 | A Wound Core Transformer with Advanced Shock dispersibility and Cooling Efficiency and Manufacturing Method thereof |
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- 2016-05-18 JP JP2016099979A patent/JP6720688B2/en active Active
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