JP2564374B2 - 静止誘導電器 - Google Patents

静止誘導電器

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JP2564374B2
JP2564374B2 JP63235085A JP23508588A JP2564374B2 JP 2564374 B2 JP2564374 B2 JP 2564374B2 JP 63235085 A JP63235085 A JP 63235085A JP 23508588 A JP23508588 A JP 23508588A JP 2564374 B2 JP2564374 B2 JP 2564374B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は変圧器等の静止誘導電器に係り、特にシート
素線を巻回して成る箔巻線を用いた静止誘導電器に関す
る。
[従来の技術] 最近、鉄心脚の周囲に金属シートを巻回して成る箔巻
線を備えた静止誘導電器の高電圧大容量化が進められて
いる。この種の静止誘導電器は、通常の巻線を用いた静
止誘導電器に比べて巻線の占積率が良いため、小形、軽
量化を実現できる利点があり、既に数10KVAから数100KV
A程度の低電圧小容量の変圧器等で実用化されている。
しかしながら、箔巻線を用いた静止誘導電器では、巻
線の上下端部付近に渦電流が著しく集中する現象があ
り、これを第7図によつて説明する。
同図(a)は巻線近傍を示す縦断面図で、鉄心脚1に
巻回した内側巻線2aと外側巻線2bを有し、全体がタンク
3内に構成されている。両巻線2a,2bに負荷電流が流れ
ると、概略点線で示すような漏洩磁束が生じ、この漏洩
磁束によつて両巻線2a,2bには大きな渦電流が発生す
る。この渦電流は同図(b)に示すように巻線の上下端
付近で最大となる漏洩磁束の半径方向成分が、箔巻線を
構成する金属シートを鎖交する際に生ずるもので、両巻
線2a,2bの上下端付近に過大に渦電流を集中させるだけ
でなく、本来の漏洩磁束の分布をも大きく変歪させ、両
巻線2a,2bの近傍に存在する金属体、例えばタンク3で
の発生損失を増大させてしまう。この点を第8図で更に
説明する。
第9図(a)は内側巻線2aおよび外側巻線2bを共に平
角電線で構成した場合の漏洩磁束分布の計算例で、また
同図(b)は内側巻線2aおよび外側巻線2bを共に箔巻線
で構成した場合の漏洩磁束分布の計算例である。同図
(a)の平角電線を用いた場合、漏洩磁束が鉄心脚1側
に片寄つて多く侵入し、一方、タンク3側への侵入が少
ないのでタンク3での発熱等の問題は少ない。しかし箔
巻線を用いた同図(b)は、同図(a)とは異なり、巻
線2a,2bの上下端部で急激に磁束が飛散する独特の漏洩
磁束分布となつている。これは、箔巻線を用いた場合、
その金属シートに流れる渦電流によつて生ずる磁束の反
抗力により、漏洩磁束が巻線2a,2b中に閉じ込められる
ようになり、巻線2a,2bの上下端部で鉄心脚1とタンク
3側に分けられて分布するためである。このためタンク
3への漏洩磁束は、同図(a)よりも大幅に増大し、そ
れによつてタンク3での過熱等の不具合が生じてしま
う。
そこで、従来の静止誘導電器においては、特開昭58−
85509号公報、特開昭58−85510号公報に示されるように
磁気シールドや補助巻線を用いて巻線の上下端部での漏
洩磁束の分布を補正したり、また特開昭62−126611号公
報、特開昭62−109307号公報および実公昭50−33619号
公報に示されるように、内側巻線と外御巻線の箔巻線を
構成する金属シートの幅に差をつけて、巻線の上下端部
の漏洩磁束分布を変えるようにしていた。
[発明が解決しようとする課題] 従来の静止誘導電器は、上述したように箔巻線の上下
端部における漏洩磁界の飛散を防ぐために磁気シールド
や補助巻線を用いており、大容量化に伴つて、これら付
加制御手段をより広範囲に配置しなければならず、構造
が複雑になつて実用化が困難となる。また箔巻線を構成
する金属シートの幅に差をつける方法では、巻線の上下
端部での漏洩磁束の飛散する様子を若干変えることがで
きるが、タンクでの発生損失を低減する効果を期待する
ことができなかつた。
そこで本発明の目的は、箔巻線の近傍に位置するタン
クでの過大な発生損失を抑制した静止誘導電器を提供す
るにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、請求項1の発明は、鉄心
脚と、この鉄心脚にほぼ同心的に巻回した内側巻線群お
よび外側巻線群とを備え、この外側巻線群が金属シート
を重ねて構成した静止誘導電器において、前記内側巻線
群は、前記外側巻線群を構成する前記金属シートの幅よ
り狭い幅の複数の金属シートで構成されるとともに、当
該内側巻線群の複数の前記金属シートほ、当該内側巻線
の端部側が最少幅となるように当該内側巻線の中央部か
ら端部側に向かうに従い段階的に異なる幅を有すること
を特徴とする。
又、請求項2の発明は、鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ
同心的に巻回した内側巻線群および外側巻線群とを備
え、この外側巻線群が金属シートを重ねて構成した静止
誘導電器において、前記内側巻線群は、前記外側巻線群
を構成する金属シートの幅より狭い幅の複数の金属シー
トで構成され、かつ、全体高さが前記外側巻線群の全体
高さより低く構成されていることを特徴とする。
又、請求項3の発明は、鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ
同心的に巻回した内側巻線群および外側巻線群とを備
え、この外側巻線群が金属シートを重ねて構成した静止
誘導電器において、前記内側巻線群は、前記外側巻線群
を構成する金属シートの幅より狭い幅で、かつ、それら
金属シートの厚さより厚い平角導体で構成されているこ
とを特徴とする。
又、請求項4の発明は、この鉄心脚にほぼ同心的に巻
回した内側巻線群および外側巻線群とを備え、この外側
巻線群が金属シートを重ねて構成した静止誘導電器にお
いて、前記内側巻線群は、前記外側巻線群を構成する金
属シートの幅より狭い幅で、かつ、それら金属シートの
電気抵抗率より大きな電気抵抗率を有する複数の金属シ
ートで構成されていることを特徴とする。
又、請求項5の発明は、鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ
同心状に巻回した内側巻線群および外側巻線群とを備
え、この外側巻線群が金属シートを重ねて構成した静止
誘導電器において、前記内側巻線群は、前記外側巻線群
を構成する金属シートの幅より狭い幅で、かつ、それら
金属シートの電気抵抗率より大きな電気抵抗率を有する
複数の金属シートで構成されていることを特徴とする。
さらに、請求項6の発明は、鉄心脚と、この鉄心脚に
ほぼ同心状に巻回された金属シートより成る内側巻線群
および外側巻線群とを備えた静止誘導電器において、前
記内側巻線群と前記外側巻線群との間に、金属シートよ
り成る中間巻線群を設け、前記内側巻線群、前記中間巻
線群、および前記外側巻線群のうち前記鉄心脚側に位置
するもの程、その金属シートの幅を小さくし、漏洩磁束
の径方向成分に対する前記外側巻線群の反抗力が前記内
側巻線群の反抗力より大きくなるように構成したことを
特徴とする。
[作用] 上記各請求項の静止誘導電器は上述の如き構成である
ため、漏洩磁束の半径方向成分に対する反抗力はタンク
に近い外側巻線の方が大きいので、漏洩磁束の多くは鉄
心脚側へ向かうことになり、タンクへ侵入する磁束を大
幅に低減してタンクでの発生損失を大幅に抑制した静止
誘導電器が得られる。
[実施例] 以下本発明の実施例を図面によつて説明する。第1図
は変圧器の巻線近傍を示す縦断面図で、鉄心脚1に箔巻
線である内側巻線2aおよび外側巻線2bが巻回され、これ
ら全体はタンク3内に収納されている。両巻線2a,2b
は、その高さ方向に分割されているが、外側巻線2bが高
さ方向に幅l2となるように分割しているのに対して、内
側巻線2aは異なる幅に分割され、それらの幅は外側巻線
2bの幅l2より充分に小さく、しかも、各幅l11、l12、l
13は上下端部に近付くほどその幅が狭くなるように、そ
れら各幅の関係を、l13>l12>l11とされている。
このように、両巻線2a,2bの高さ方向の分割数を適宜
選定し、又、内側巻線2aの分割幅を上述の幅関係で選定
することにより、負荷電流により生じる漏洩磁束の半径
方向成分に対する金属シートの磁束反抗力は、両巻線2
a,2bの間で大きな差が生じ、かつ、渦電流の大きい内側
巻線2aの上下端部近傍ほど磁束反抗力が小さくなるの
で、漏洩磁束の大部分は反抗力の弱い内側巻線2a側、つ
まり鉄心脚1側に点線の矢印の如く向かい、タンク3へ
の侵入磁束を大幅に低減することができる。
一般に、箔巻線の金属シートの幅をl、金属シートの
電気抵効率をρとすると、金属シートに直角に侵入しよ
うとする漏洩磁束に対する磁束反抗力BRは、 となる。ただしn=2〜3、m=0〜1である。
従つて、金属シートの幅lを変化させると、金属シー
トの磁束反抗力を最も有効に制御することになる。
特に、本実施例では、内側巻線2aが外側巻線2bの幅l2
より充分に小さく、しかも上下端部に近付くほどその幅
が狭くなるように各幅の関係をl13>l12>l11としてい
るので、内側巻線2aの分割数を少なくすることができ、
漏洩磁束を効果的に鉄心脚1側に向けさせ、これによつ
てタンクへの侵入磁束を大幅に低減し、同部での損失低
減をはかることができる。
第2図は本発明の他の実施例による巻線近傍の縦断面
図である。この実施例では、内側巻線2aの金属シートの
幅l1を外側巻線2bの金属シートの幅l2より十分小さくす
ると共に、内側巻線2aの全体の高さh1を外側巻線2bの全
体高さh2に比べて低くなるようにしている。
このような構成によれば、内側巻線2aの金属シートの
幅l1を小さくしたことにより漏洩磁束の半径方向成分に
対する磁束反抗力は弱くなり、また内側巻線2aの高さh1
を低くしたことにより外側巻線2bの見かけ上の磁束反抗
力が助長され、この結果、漏洩磁束は点線の矢印のよう
に一層鉄心脚1側に向かい、タンク3での損失低減がは
かられる。
第3図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍を
示す縦断面図である。この実施例で内側巻線2aは外側巻
線2bの金属シートの幅l2よりも十分小さな幅l1の金属シ
ートとされている。また内側巻線2aの金属シートの厚さ
t1は、外周巻線2bの金属シートの厚さt2よりも十分大き
くなされ、内側巻線2aとして平角線を用いることもでき
る。
この構成によれば、タンク3への侵入磁束を大幅に低
減できるとともに、内側巻線2aの導体断面積の増大によ
り巻線構造の簡素化および電磁機械力に強い変圧器が得
られる。
第4図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍を
示す縦断面図である。この実施例における基本的な構造
は第1図における内側巻線2aの幅を等しくした構造であ
り、内側巻線2aの金属シートの幅l1は外側巻線2bの金属
シートの幅l2よりも十分に小さくされている。また内側
巻線2aの金属シートの材質に注目すると、外側巻線2bの
それの電気抵抗率ρよりも大きな電気抵抗率ρを有
するものが選ばれている。
従つて、タンク3への侵入磁束を大幅に低減できると
ともに、(1)式から分かるように一層漏洩磁束を鉄心
脚1側に向けることができ、タンク3での発生損失を低
減することができる。
第5図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍の
縦断面図である。先の実施例はいずれも外側巻線2bも内
側巻線2aと同様、その高さ方向に分割したが、この実施
例における外側巻線2bはその高さ方向に分割せず、高さ
と同一の幅l2で構成している。このため、外側巻線2bの
磁束反抗力が大きくなり、内側巻線2aを十分小さな幅l1
とした効果と合わせて、漏洩磁束を鉄心脚1側に向け
て、タンク3への漏洩磁束の侵入を減じることができ
る。
第6図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍の
縦断面図で、この実施例における巻線は三巻線構造とな
つている。各巻線2a,2ab,2bは、それぞれ金属シートを
高さ方向に分割しているが、分割の幅について注目する
と、鉄心脚1に近い巻線ほど小さくなつている。従つ
て、磁束反抗力はタンク3に近い巻線ほど大きくなり、
タンク3の漏洩磁束による損失を低減することができ
る。
このように上記各実施例では複数の巻線を有するもの
において、タンク側の漏洩磁束の反抗力を鉄心脚側より
大きくすることによつて、タンクへの漏洩磁束の侵入を
抑えて、タンクでの損失低減をはかることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、タンク側に近い外側巻
線の磁束反抗力を内側巻線のそれより大きくしたため、
漏洩磁束を鉄心脚側へ向かうようにすることができ、こ
れによつてタンクでの発生損失を低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る変圧器の巻線近傍を示
す縦断面図、第2図、第3図、第4図、第5図および第
6図は本発明のそれぞれ異なる他の実施例に係る変圧器
の巻線近傍を示す縦断面図、第7図(a),(b)は従
来の変圧器の巻線近傍を示す縦断面図および磁束密度分
布図、第8図(a),(b)は従来の平角電線と箔巻線
により巻線を構成した場合の漏洩磁束分布特性図であ
る。 1……鉄心脚、2a……内側巻線、2b……外側巻線、3…
…タンク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−34402(JP,A) 特開 昭57−32613(JP,A) 実公 昭50−14101(JP,Y1)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心的に巻回
    した内側巻線群および外側巻線群とを備え、この外側巻
    線群が金属シートを重ねて構成した静止誘導電器におい
    て、前記内側巻線群は、前記外側巻線群を構成する前記
    金属シートの幅より狭い幅の複数の金属シートで構成さ
    れるとともに、当該内側巻線群の複数の前記金属シート
    は、当該内側巻線の端部側が最少幅となるように当該内
    側巻線の中央部から端部側に向かうに従い段階的に異な
    る幅を有することを特徴とする静止誘導電器。
  2. 【請求項2】鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心的に巻回
    した内側巻線群および外側巻線群とを備え、この外側巻
    線群が金属シートを重ねて構成した静止誘導電器におい
    て、前記内側巻線群は、前記外側巻線群を構成する金属
    シートの幅より狭い幅の複数の金属シートで構成され、
    かつ、全体高さが前記外側巻線群の全体高さより低く構
    成されていることを特徴とする静止誘導電器。
  3. 【請求項3】鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心的に巻回
    した内側巻線群および外側巻線群とを備え、この外側巻
    線群が金属シートを重ねて構成した静止誘導電器におい
    て、前記内側巻線群は、前記外側巻線群を構成する金属
    シートの幅より狭い幅で、かつ、それら金属シートの厚
    さより厚い平角導体で構成されていることを特徴とする
    静止誘導電器。
  4. 【請求項4】鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心的に巻回
    した内側巻線群および外側巻線群とを備え、この外側巻
    線群が金属シートを重ねて構成した静止誘導電器におい
    て、前記内側巻線群は、前記外側巻線群を構成する金属
    シートの幅より狭い幅で、かつそれら金属シートの電気
    抵抗率より大きな電気抵抗率を有する複数の金属シート
    で構成されていることを特徴とする静止誘導電器。
  5. 【請求項5】鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心的に巻回
    した内側巻線および外側巻線とを備えた静止誘導電器に
    おいて、前記外側巻線は、分割されていない同一幅の一
    枚の金属シートが複数枚で構成され、かつ、前記内側巻
    線は、前記外側巻線の金属シートの幅より狭い幅の複数
    の金属シート群で構成されていることを特徴とする静止
    誘導電器。
  6. 【請求項6】鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心状に巻回
    された金属シートより成る内側巻線群および外側巻線群
    とを備えた静止誘導電器において、前記内側巻線群と前
    記外側巻線群との間に、金属シートより成る中間巻線群
    を設け、前記内側巻線群、前記中間巻線群、および前記
    外側巻線群のうち前記鉄心脚側に位置するもの程、その
    金属シートの幅を小さくし、漏洩磁束の径方向成分に対
    する前記外側巻線群の反抗力が前記内側巻線群の反抗力
    より大きくなるように構成したことを特徴とする静止誘
    導電器。
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