JP3016640U - 回転変圧器の鉄心構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一層小形化でき、伝達効率を向上できる回転
変圧器の鉄心構造を提供する。 【構成】 帯状の珪素鋼板を筒状に巻き付け成形しその
軸方向に沿って１か所すり割りを設けた中空筒状の外鉄
芯１１と、非磁性体の軸に前記外鉄心１１よりやや狭い
幅の帯状の珪素鋼板を巻き付けて該外鉄芯の内径より小
さい外径の円筒体に成形しその軸方向に沿って１か所以
上のすり割りを設け前記外鉄心の中空部内に配設した内
鉄心２１と、前記外鉄芯１１の両端面側に配置され、短
冊状の珪素鋼板を積層し一辺の長さが少なくとも前記外
鉄芯１１の外径より大きい矩形体に形成し、その中央部
に前記非磁性体の軸を挿通する挿通孔を形成するととも
に該矩形体の端面が前記外鉄心の両端面に当接される端
面鉄心３１と、前記端面鉄芯３１の挿通孔から突出され
る非磁性体の軸の両端部を前記内鉄芯２１の両端面が前
記端面鉄心３１の端面に対峙して前記外鉄芯１１内で回
転するよう軸支する軸受４２とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、非接触で回転体に電力または電気信号を伝達できる回転変圧器の鉄 心構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、静止部から回転部に対して電力または電気信号を伝達する場合には、ブ ラシとスリップリング等を用いた接触式機械装置や無線式テレメータ等が用いら れていた。しかし、接触式機械装置ではブラシの摩耗等のために保守が必要とな り、また無線式テレメータではノイズに弱く高価である欠点があった。これに対 して、実公昭６２−４０４１１号公報には非接触で回転体に電力または電気信号 を伝達する回転変圧器の鉄心構造に関する技術が開示されている。この技術は、 図５及び図６に示すように、非磁性体の軸５２に帯状の珪素鋼板を巻き付け成形 し、その軸方向の１か所にすり割り５４を設けた回転鉄心である内鉄心５３を、 珪素鋼板を積層して枠型に成型し厚さ方向で２分割するように形成した１対の外 鉄心５１の接合面内の枠中央部分に回転自在に軸支した鉄心構造に関するもので ある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の回転変圧器の鉄心構造では、外鉄心５１が枠型に成型さ れて側面側が開放されているため、漏れ磁束が生じることがあった。また近時か かる回転変圧器の軽量小形化が一層要求されるようになり、従来の回転変圧器よ り一層の軽量で電力、電気信号の伝達・変換効率の向上が要求されるようになっ ている。

【０００４】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、一層小形化でき、伝達効率を向上 できる回転変圧器の鉄心構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の回転変圧器の鉄心構造は、帯状の珪素鋼 板を筒状に巻き付け成形しその軸方向に沿って１か所すり割りを設けた中空筒状 の外鉄心と、非磁性体の軸に前記外鉄心よりやや狭い幅の帯状の珪素鋼板を巻き 付けて該外鉄心の内径より小さい外径の円筒体に成形しその軸方向に沿って１か 所以上のすり割りを設け前記外鉄心の中空部内に配設した内鉄心と、前記外鉄心 の両端面側に配置され、短冊状の珪素鋼板を積層し一辺の長さが少なくとも前記 外鉄心の外径より大きい矩形体に形成し、その中央部に前記非磁性体の軸を挿通 する挿通孔を形成するとともに該矩形体の端面が前記外鉄心の両端面に当接され る端面鉄心と、前記端面鉄心の挿通孔から突出される非磁性体の軸の両端部を前 記内鉄芯の両端面が前記端面鉄心の端面に対峙して前記外鉄心内で回転するよう 軸支する軸受とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】 前記端面鉄心は、冷却用の通気孔が形成されていることが、強制冷却ができ回 転変圧器の温度上昇を防ぐ点で好ましく、また前記端面鉄心は、４隅が切欠かれ ていることが、軽量化を図る点で好ましい。

【０００７】

【作用】

本考案の鉄心構造の回転変圧器は、筒状の内鉄心が中空円筒体の外鉄心の中空 部に回転自在に軸支されており、中空筒体の外鉄心の内径に設けられた１次コイ ルに交流電圧を印加すると磁束が発生し、外鉄心、端面鉄心、内鉄心を通る磁路 を形成する。これにより内鉄心の外径に巻かれた２次コイルには巻線比に応じた 電圧が発生する。この際に、外鉄心または内鉄心のいずれかが相対的に回転して も、磁束、磁路抵抗等は全く変わらないので、１次コイルと２次コイルの間で非 接触で電力、あるいは電気信号の伝達ができることになる。このとき、外鉄心及 び内鉄心は帯状の珪素鋼板を巻いて成形され、軸方向に１か所のすり割りを設け ているので、渦電流の発生を防止し温度上昇を防ぐことができ、また磁束漏洩が 少ないので電気的な伝達効率がよくなる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案を図示の一実施例により具体的に説明する。図１は本考案実施例 の回転変圧器の鉄心構造の分解斜視図、図２は本考案実施例の回転変圧器のコイ ル組み付け後の断面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。

【０００９】 これらの図において、本考案の鉄心構造を使用した回転変圧器１０は、外鉄心 １１と、１次コイル１５と、内鉄心２１と、２次コイル２５と、一対の端面鉄心 ３１，３１及び軸受板４１，４１等とからなる。

【００１０】 上記外鉄心１１は、帯状の珪素鋼板を、例えばエポキシ接着剤等で巻き付け成 形し、両端が開口された中空筒状体に成形され、その軸方向に沿って１か所渦電 流を防止するためのすり割り１２が設けられている。１次コイル１５は、電気的 に絶縁された円筒などに巻かれてコイルを形成し外鉄心１１の内径側に装着され ている。１次コイル１５のリード線は、例えば、外鉄心１１の外径側または端面 側に導出されている。

【００１１】 上記内鉄心２１は、例えば、ステンレス、アルミニューム、銅合金等の非磁性 体からなる中空軸２２の外側に、外鉄心１１よりやや幅の狭い珪素鋼板が巻き付 け成形され、中空軸２２の両端を残して中央部に円筒体に成形され、その軸方向 に少なくとも１か所のすり割り２３が設けられている。このすり割り２３には、 樹脂等が充填され外径を絶縁性筒または絶縁性バインドテープ等で巻いて遠心力 に対して補強されている。２次コイル２５は、絶縁性筒などの外径部に電気的に 絶縁して円筒状に巻かれてコイルを形成し、内鉄心２１の外径部に装着されてい る。そして、２次コイル２５の外径は、内鉄心２１が外鉄心１１の中空部１３に 内装されたとき、内鉄心２１が自由に回転できる隙間が形成されるように１次コ イル１５の内径よりやや小さくされている。２次コイル２５のリード線２６は、 内鉄心２１と中空軸２２に放射状に貫通されたリード線引出し孔２４及び中空軸 ２２の中空孔２７を通して中空軸２２の一端側に導出されている。

【００１２】 上記端面鉄心３１は、短冊型の珪素鋼板を厚さ方向に平行に積層しエポキシ接 着剤などで接着して成型され、厚さに直角に貫通された２個の貫通孔３５に、ボ ルト３３を挿通してナット３４で締着されており、一辺の長さが外鉄心１１の外 径とほぼ等しい矩形板状に形成されている。この端面鉄心３１の矩形板の中心部 には、中空軸２２の端部側が緩く挿通される挿通孔３２が設けられている。そし て、一対の端部鉄心３１，３１は、外鉄心１１の両端部に挿通孔３２の中心と外 鉄心の中心とを一致させて当接され、軸受板４１とともにその４隅の孔３６を貫 通する４本のボルト３７，…とナット３８，…とにより締着されている。

【００１３】 上記軸受板４１は、中心部に軸受４２を設けた非磁性体の矩形状板からなる。 一対の軸受板４１，４１は、外鉄心１１の中空部１３に内鉄心２１を回転自在に 保持するよう、中空軸２２の両端部側を軸受４２により回転自在に軸支し、端面 鉄心３１，３１とともにその外側に４本のボルト３７，…とナット３８，…とに より締着されている。

【００１４】 なお、珪素鋼板が巻き付け成形された内鉄心２１の両端面と端面鉄心３１の端 面との間の隙間は、内鉄心２１が回転中でも一定になるように調整して組み付け られる。

【００１５】 上記構成に基づく本考案の鉄心構造の回転変圧器の動作について説明する。１ 次コイル１５に交流電圧が印加されると磁束が発生し、この磁束は外鉄心１１、 端面鉄心３１、内鉄心２１を通る磁路を形成する。これにより、２次コイル２５ には、巻線比に応じた２次電圧が発生する。この場合に外鉄心１１または内鉄心 ２１のいずれを相対的に回転させても、外鉄心１１と内鉄心２１間の磁路に生ず る磁束、磁路抵抗等には全く変化を生じない。したがって、いずれか一方が相対 的に回転している１次コイル１５と２次コイル２５の間で被接触で電力、あるい は電気信号を伝達することができる。

【００１６】 上記構成の回転変圧器の鉄心構造では、外鉄心１１が中空筒状体に成形され、 その内側に１次コイル１５及び２次コイル２５が配置されているため、漏れ磁束 が少なくなり、従来の鉄心構造の回転変圧器よりも伝達効率がよく小形化でき、 回転変圧器の全容量を約半分にすることが可能になり、また外鉄心１１の周囲か らの放熱面積を大きくすることができるようになった。

【００１７】 なお、上記実施例において、端面鉄心３１を一辺の長さがほぼ外鉄心１１の外 径とほぼ等しい矩形板状に形成した例を説明したが、例えば、図４に示すように 、矩形板状の４隅に切欠き部３１ａ，…を形成したり、あるいは強制空冷用の通 気孔３９，…を形成すれば、さらに軽量化したり冷却効率を向上することができ る。また、端面鉄心３１を一辺の長さは、磁路が有効に形成される形状であれば 、少なくとも外鉄心１１の外径と同程度であればよく、多少大きくすることもで きる。

【００１８】 本考案の好適な実施例について説明したが、本考案の精神を逸脱しない範囲内 において種々の改良及び変更をなし得ることはもちろんである。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の回転変圧器の鉄心構造は、外鉄心を帯状の珪素 鋼板を筒状に巻き付け成形した中空筒状にし、その両端側に短冊状の珪素鋼板を 積層した矩形状の端面鉄心を当接し、外鉄心及び端面鉄心で囲われる内側に内鉄 心を回転自在に配置したことで、漏れ磁束が少なくなり、伝達効率がよく小形化 でき、回転変圧器の全容量を約半分にすることが可能になり、また外鉄心の周囲 からの放熱面積を大きくすることができ、回転体から効率よく非接触で電力、あ るいは電気信号の伝達が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の回転変圧器の鉄心構造の分解斜
視図である。

【図２】本考案実施例の回転変圧器のコイル組み付け後
の断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。

【図４】本考案の他の実施例の回転変圧器の端面鉄心の
斜視図である。

【図５】従来の回転変圧器の鉄心構造の分解斜視図であ
る。

【図６】従来の鉄心構造の回転変圧器のコイル組み立て
後の断面図である。

【符号の説明】

１１ 外鉄心 １２ すり割り １３ 中空部 １５ １次コイル ２１ 内鉄心 ２２ 中空軸 ２３ すり割り ２４ リード線引出し孔 ２５ ２次コイル ２６ リード線 ２７ 中空孔 ３１ 端面鉄心 ３１ａ 切欠 ３２ 挿通孔 ３３ ボルト ３４ ナット ３５ 貫通孔 ３６ 貫通孔 ３７ ボルト ３８ ナット ３９ 通気孔 ４１ 軸受板 ４２ 軸受

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状の珪素鋼板を筒状に巻き付け成形し
   その軸方向に沿って１か所すり割りを設けた中空筒状の
   外鉄心と、非磁性体の軸に前記外鉄心よりやや狭い幅の
   帯状の珪素鋼板を巻き付けて該外鉄心の内径より小さい
   外径の円筒体に成形しその軸方向に沿って１か所以上の
   すり割りを設け前記外鉄心の中空部内に配設した内鉄心
   と、前記外鉄心の両端面側に配置され、短冊状の珪素鋼
   板を積層し一辺の長さが少なくとも前記外鉄心の外径よ
   り大きい矩形体に形成し、その中央部に前記非磁性体の
   軸を挿通する挿通孔を形成するとともに該矩形体の端面
   が前記外鉄心の両端面に当接される端面鉄心と、前記端
   面鉄心の挿通孔から突出される非磁性体の軸の両端部を
   前記内鉄芯の両端面が前記端面鉄心の端面に対峙して前
   記外鉄心内で回転するよう軸支する軸受とを備えたこと
   を特徴とする回転変圧器の鉄芯構造。
2. 【請求項２】 前記端面鉄心は、冷却用の通気孔が形成
   されている請求項１記載の回転変圧器の鉄心構造。
3. 【請求項３】 前記端面鉄心は、４隅が切欠かれている
   請求項１または２記載の回転変圧器の鉄心構造。