JP3053322B2 - アモルファス巻鉄心変圧器 - Google Patents

アモルファス巻鉄心変圧器

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JP3053322B2 JP5310753A JP31075393A JP3053322B2 JP 3053322 B2 JP3053322 B2 JP 3053322B2 JP 5310753 A JP5310753 A JP 5310753A JP 31075393 A JP31075393 A JP 31075393A JP 3053322 B2 JP3053322 B2 JP 3053322B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファス材薄帯を
多層に巻回して形成された鉄心(以下、本明細書中、
「アモルファス巻鉄心」という。)を有する変圧器に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気特性の優れたアモルファス材薄帯を
多層に巻回し、これを電力用変圧器の鉄心に利用するこ
とが主に油入変圧器について検討されている。油入変圧
器では、通常、保護と放熱のために、密閉したタンクの
絶縁油中にコイル及び鉄心が油浸されている。
【0003】ところで、アモルファス巻鉄心の形成にお
いては、積層した複数のアモルファス薄帯を巻いて環状
に形成した後、この巻きに起因する応力を除去するため
に、焼き鈍しを行う。このため、アモルファス巻鉄心
は、非常に脆く、輸送中や使用中の衝撃等により鉄心の
端部が破損して、アモルファス材薄帯の破片が飛散す場
合がある。アモルファス磁性材は油よりも比重が大きい
ので、飛散した破片はタンク内に沈殿するが、この破片
がコイルの絶縁破壊を起こす要因となっている。
【0004】そこで、従来においては、特開昭63−1
33609号公報や特開昭64−68921号公報に記
載されているもののように、鉄心表面の一部に被覆材を
固着して、鉄心の破損を防ぐ方法がとられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、変圧器の動
作時、アモルファス巻鉄心は、発熱によって膨張しよう
とする。しかし、以上の従来技術では、鉄心表面の一部
に被覆材を固着させているので、鉄心が膨張しようとし
た場合、巻鉄心に局部的な応力が発生し、鉄損の増加
等、鉄心特性を悪化させてしまうという問題点がある。
【0006】本発明は、このような従来の問題点を鑑み
てなされたものであって、巻鉄心の磁気特性を低下させ
ることなく、コイルの絶縁破棄を防止することができる
アモルファス巻鉄心変圧器を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的達成するための
アモルファス巻鉄心は、コイルを覆うことなくアモルフ
ァス巻鉄心の全周を覆う鉄心被覆容器を備え、該鉄心被
覆容器は、その内部で前記アモルファス巻鉄心が僅かに
移動可能に、その内部空間が該アモルファス巻鉄心より
僅かに大きく形成されていることを特徴とするものであ
る。
【0008】ここで、前記鉄心被覆容器内には、不活性
ガス又は絶縁油が封入されていることが好ましい。ま
た、該コイル及び該鉄心被覆容器内に設けられた該アモ
ルファス巻鉄心が収納されるタンクを備え、該タンク内
に絶縁油が満たされている場合には、前記鉄心被覆容器
に、その外部空間からその内部空間に貫通し且つ特定大
きさ以下の径の油通路を形成しておいてもよい。
【0009】また、前記アモルファス巻鉄心変圧器にお
いて、前記鉄心被覆容器は、絶縁材で形成されているこ
とが好ましい。さらに、前記鉄心被覆容器の内面と、該
鉄心被覆容器内に設けられている前記アモルファス巻鉄
心との間に、弾性材が配されていることが好ましい。ま
た、前記アモルファス巻鉄心は、環状を成すと共に、平
坦で且つ環の中心軸に対して垂直な端面が形成されてい
る場合には、前記端面が鉛直方向を向くよう前記アモル
ファス巻鉄心が配されていることが好ましい。
【0010】
【作用】アモルファス巻鉄心は、その全周が鉄心被覆容
器により覆われ、この容器により鉄心破片の飛散を防ぐ
ことができるので、鉄心破片によるコイル等の絶縁破壊
を防止することができる。また、鉄心は、鉄心被覆容器
に固着されておらず、容器内である程度移動できるの
で、変圧器動作時の発熱で鉄心が膨張しようとする場合
でも、鉄心は自由に膨張することができ、鉄心に局部的
な応力が発生するのを防ぐことができる。従って、アモ
ルファス巻鉄心の鉄心特性の悪化を防ぐことができる。
【0011】さらに、アモルファス巻鉄心の全周が鉄心
被覆容器で覆われていることから、磁歪振動により生じ
る騒音を低減することもできる。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係るアモルファス巻鉄心変圧
器の各種実施例について説明する。まず、本発明に係る
アモルファス巻鉄心変圧器の第1の実施例について、図
1〜図5を用いて説明する。
【0013】本実施例のアモルファス巻鉄心変圧器は、
図2及び図3に示すように、電線が巻かれた形成された
環状の二つのコイル体10,10と、環状のコイル体1
0の挿通窓15を貫通して二つのコイル体10,10を
連結させる環状のアモルファス巻鉄心20と、この鉄心
20の全周を覆う鉄心被覆容器60と、コイル体10,
10及び鉄心被覆容器60で覆われたアモルファス巻鉄
心20を支持する支持金具と、変圧比をステップ的に変
えるためのタップ切換器30と、絶縁油59が内部に満
たされこれらを内装するタンク50とを有して構成され
ている。
【0014】アモルファス巻鉄心20は、図4に示すよ
うに、積層した複数のアモルファス薄帯21,21,…
を巻いて環状に形成したものである。アモルファス巻鉄
心20の形成においては、通常、複数のアモルファス薄
帯21,21,…を巻いて環状に形成した後、巻きに起
因する応力を除去するために、焼鈍を行う。そして、図
5に示すように、焼き鈍したものを一度巻き開いてU字
型にして、U字の端部、つまり突合せ部22からコイル
体10を挿入し、その後、この開いた鉄心20aを再度
巻いている。
【0015】このアモルファス巻鉄心20を覆う鉄心被
覆容器60は、図1及び図4に示すように、環状の鉄心
20の直胴部29を覆う角筒状の直胴部被覆材61,6
1と、環状の鉄心21の湾曲部25のうちの外周側26
及び端面側を覆う湾曲部被覆材62,62と、鉄心21
の湾曲部25のうち内周側27を覆う内周部被覆材6
3,63とを有している。直胴部被覆材61の端部に
は、連結凸部64,64,…が形成されている。また、
湾曲部被覆材62には、直胴部被覆材61の連結凸部6
4,64,…が嵌まり込む連結凹部65,65,…が形
成されている。各被覆材61,62,63は、これらを
組み合わせて形成される鉄心被覆容器60の内部空間が
鉄心20よりも大きくなるよう形成されている。つま
り、鉄心被覆容器60は、鉄心20が内部である程度移
動できるよう大きく形成されている。なお、各被覆材6
1,62,63は、絶縁性を有するエポキシ樹脂で形成
されている。
【0016】ここで、各被覆材61,62,63の組立
手順について説明する。まず、図5に示すように、角筒
状の直胴部被覆材61の回りに電線を巻いて、コイル体
10を形成する。つまり、直胴部被覆材61をコイル体
10の内型として使用する。このため、コイル体10の
内型を別途準備し、この内型からコイル体10を外す等
の作業が不要になり、組立作業の効率化を図ることがで
きる。一方、鉄心20は、前述したように、焼き鈍した
ものを一度巻き開いてU字型にした状態にしておく。そ
して、巻き開いた鉄心20aのU字の端部22から、コ
イル体10が巻き付けられた直胴部被覆材61内に鉄心
20aの直胴部29を挿入する。その後、この開いた鉄
心20aを再度巻いて環状の鉄心20にする。次に、図
1に示すように、湾曲部被覆材62の連結凹部65が直
胴部被覆材61の連結凸部64に嵌まり込むよう、湾曲
部被覆材62を直胴部被覆材61に取付ける。続いて、
内周部被覆材63を湾曲部被覆材62に取付ける。最後
に、各被覆材61,62,63の接続部分に接着剤を塗
布して、各被覆材相互を接続する。
【0017】アモルファス巻鉄心20が装着された二つ
のコイル体10,10は、本実施例において、その端面
16a,16bが上下方向を向き、且つ二つのコイル体
10,10のそれぞれの端面16a,16bの上下方向
の位置が互いに一致するよう、タンク50内に配されて
いる。二つのコイル体10,10の上部端面16a,1
6aには、上部端面16aに対して垂直方向に伸び且つ
二つのコイル体10,10のそれぞれの上部端面16
a,16aに跨るよう上部コイル支持板41,41が設
けられている。この上部コイル支持板41,41は、2
枚有しており、互いに平行になるよう配されている。こ
れら2枚の上部コイル支持板41,41は、上部支持板
連結具42により連結されている。上部支持板連結具4
2は、溝型を成し、その側壁に該当する部分42a,4
2aに、上部コイル支持板41,41が固着されてい
る。また、二つのコイル体10,10の下部端面16
b,16bにも、上部端面16aと同様に、2枚の下部
コイル支持板43,43が設けられている。さらに2枚
の下部コイル支持板43,43は、溝型の下部支持板連
結具44により連結されている。上部コイル支持板41
と下部コイル支持板43とは、コネクティングボルト4
5により連結されている。溝型の上部支持板連結具42
の底壁に該当する部分(ここでは、側壁に該当する部分
よりも上部に位置している。)42bには、タンク取付
金具46に取付けられている。タンク取付金具46は、
溝型を成し、その底壁に該当する部分46bが上部支持
板連結具42の底壁に該当する部分42bに固着されて
いる。溝型を成すタンク取付金具46の側壁に該当する
部分46a,46aは、図2に示すように、タンク50
内壁と接し、ここでビス47によりタンク50に固定さ
れている。すなわち、二つのコイル体10,10、鉄心
20及び各金具41,42,…は、このタンク取付金具
46により、吊り下げられた状態でタンク50内に固定
されている。このタンク取付金具46の上部には、タッ
プ切換器30が設けられている。なお、前述した支持金
具は、コイル支持板41,43、支持板連結具42,4
4、コネクティングボルト45、タンク取付金具46を
有して構成されている。
【0018】以上のように、本実施例では、アモルファ
ス巻鉄心20の全周が鉄心被覆容器60で覆われている
ため、脆いアモルファス巻鉄心20の一部が欠けても、
その破片が絶縁油59中に飛散することはない。従っ
て、コイル体10やタップ切換器30の絶縁破壊を防ぐ
ことができる。また、本実施例では、アモルファス巻鉄
心20の全周が鉄心被覆容器60で覆われていることに
より、アモルファス巻鉄心20の磁歪振動で生じる騒音
を低減する効果もある。さらに、アモルファス巻鉄心2
0が外気から遮断されるので、アモルファス巻鉄心20
の防錆効果も期待できる。なお、アモルファス巻鉄心2
0の防錆効果を高めるために、鉄心被覆容器60内に
は、不活性ガス又は絶縁油を封入しておくことが好まし
い。
【0019】また、鉄心被覆容器60は、内部でアモル
ファス巻鉄心20が僅かに移動できるよう、その内部空
間がアモルファス巻鉄心20よりも僅かに大きく形成さ
れているので、発熱によりアモルファス巻鉄心20が膨
張しようとした場合、アモルファス巻鉄心20は自由に
膨張でき、アモルファス巻鉄心20に局部的な応力が発
生しない。従って、アモルファス巻鉄心20の鉄心特性
の悪化を防ぐことができる。
【0020】なお、本実施例において、鉄心被覆容器6
0を絶縁材で形成したが、導電性を有する鋼板で形成し
てもよい。但し、この場合、鉄心20回りに1ターンの
電気的な回路が形成されぬよう、少なくとも鉄心被覆容
器の一箇所に絶縁材を設けることが必要である。さら
に、鉄心被覆容器を形成する鋼板で、容器の外周に巻き
付けられるコイル体が絶縁破壊せぬよう、容器のコイル
体を巻き付ける部分に絶縁紙等を貼付ておくことも必要
である。
【0021】また、本実施例は、絶縁油59が内部に満
たされているタンク内にコイル体10及び鉄心20を収
納する油入変圧器であるが、本発明はこれに限定される
ものではなく、タンク内に油が満たされていない乾式変
圧器に本発明を適用してもよい。
【0022】次に、本発明に係るアモルファス巻鉄心変
圧器の第2の実施例について、図6及び図7を用いて説
明する。本実施例は、第1の実施例における鉄心被覆容
器60の構成部材を若干変更したものである。本実施例
の鉄心被覆容器60aは、図6及び図7に示すように、
環状の鉄心20の直胴部29を覆う角筒状の直胴部被覆
材61a,61aと、環状の鉄心21の湾曲部25のう
ちの外周側26を覆う外周部被覆材62a,62aと、
鉄心21の湾曲部25のうち内周側27及び端面側を覆
う湾曲部被覆材63a,63aとを有している。すなわ
ち、本実施例においては、鉄心20の湾曲部25の内周
側27は、湾曲部25の端面側と共に湾曲部被覆材63
a,63aで覆っている。従って、鉄心20の湾曲部2
5の内周側27のみを覆う小さな部材を狭小な部分に取
り付ける作業が不要となり、容器60aの組立作業性を
向上させることができる。
【0023】次に、本発明に係るアモルファス巻鉄心変
圧器の第3の実施例について、図8及び図9を用いて説
明する。本実施例のアモルファス巻鉄心変圧器は、図8
に示すように、環状のアモルファス巻鉄心20の端面2
8a,28bが鉛直上下方向を向くように鉄心20を置
くと共に、図9に示すように、アモルファス巻鉄心20
の下部端面28bと鉄心被覆容器60の下部内壁66と
の間に弾性を有する緩衝材67を配したものである。こ
の緩衝材67は、軟質のシリコーン樹脂で形成されてい
る。
【0024】以上のように、本実施例では、鉄心20の
下部端面28bと鉄心被覆容器60の下部内壁66との
間に、つまり鉄心20と鉄心被覆容器60とが接する部
分に緩衝材67を配したので、アモルファス巻鉄心20
の磁歪振動を抑制でき、その結果、磁歪振動による騒音
を低減することができる。
【0025】一般に、環状のアモルファス巻鉄心を平坦
な面に置く際、鉄心自体の形状にもよるが鉄心の端面を
下に向けた場合が最も平坦な面との接触面積が大きくな
る。従って、本実施例のように、アモルファス巻鉄心2
0の端面28bを下に向けると、緩衝材67との接触面
積が大きくなり、アモルファス巻鉄心20の磁歪振動を
より効果的に抑制することができる。さらに、アモルフ
ァス巻鉄心20の自重は、緩衝材67との接触面積が大
きい下部端面28bにかかることになるので、鉄心20
の自重による応力が分散され、鉄心特性の悪化も防ぐこ
とができる。
【0026】なお、本実施例のように、アモルファス巻
鉄心20の端面28a,28bが上下方向を向かない場
合、つまり第1の実施例のように、水平方向を向くよう
な場合でも、鉄心20と鉄心被覆容器60とが接する部
分に緩衝材を配することが好ましい。
【0027】次に、本発明に係るアモルファス巻鉄心変
圧器の第4の実施例について、図10を用いて説明す
る。本実施例は、鉄心被覆容器60bに、この容器60
bの外部空間から容器内部空間に貫通する油通路69を
複数形成したものである。ところで、鉄心被覆容器60
bは、そもそも、内部に設けられている鉄心20の破片
が飛散してしまうのを防ぐためのものであるから、油通
路69を通って、容器外部に鉄心20の破片が飛散して
しまうのは好ましくない。そこで、油通路69の内径
は、鉄心破片のほとんどが通過しない程度の大きさ以下
にする必要がある。従って、油通路69の内径は、例え
ば、2〜3mm程度の大きさが好ましいと思われる。
【0028】本実施例によれば、鉄心被覆容器60b外
の絶縁油59が油通路69を通って容器60b内に入る
結果、鉄心被覆容器60b内が絶縁油59に満たされる
ことになるので、アモルファス巻鉄心20が錆びてしま
うことを防ぐことができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、アモルファス巻鉄心が
鉄心被覆容器により覆われているおで、鉄心破片の飛散
を防ぐことができる。従って、鉄心破片によるコイル等
の絶縁破壊を防止することができる。また、鉄心は、鉄
心被覆容器に固着されておらず、容器内である程度移動
できるので、変圧器動作時の発熱で鉄心が膨張しようと
する場合でも、鉄心は自由に膨張することができ、鉄心
に局部的な応力が発生するのを防ぐことができる。この
ため、アモルファス巻鉄心の鉄心特性の悪化を防ぐこと
ができる。
【0030】また、本発明では、アモルファス巻鉄心の
全周が鉄心被覆容器で覆われていることから、磁歪振動
により生じる騒音を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施例の鉄心被覆容器の展
開斜視図である。
【図2】本発明に係る第1の実施例のアモルファス巻鉄
心変圧器の断面図である。
【図3】本発明に係る第1の実施例のコイル及びその支
持金具等の斜視図である。
【図4】アモルファス巻鉄心の正面図である。
【図5】本発明に係る第1の実施例のアモルファス巻鉄
心の形成工程及び鉄心被覆容器の組立工程を示す説明図
である。
【図6】本発明に係る第2の実施例のアモルファス巻鉄
心変圧器の要部斜視図である。
【図7】本発明に係る第2の実施例の鉄心被覆容器の展
開斜視図である。
【図8】本発明に係る第3の実施例のアモルファス巻鉄
心変圧器の要部斜視図である。
【図9】図8におけるIX−IX線断面図である。
【図10】本発明に係る第4の実施例のアモルファス巻
鉄心変圧器の要部斜視図である。
【符号の説明】
10…コイル体、20…アモルファス巻鉄心、30…タ
ップ切換器、50…タンク、59…絶縁油、60,60
a,60b…鉄心被覆容器、67…緩衝材、69…油通
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 27/08 - 27/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アモルファス材薄帯を多層に巻回して形成
    されたアモルファス巻鉄心に、コイルを装着して成るア
    モルファス巻鉄心変圧器において、 前記コイルを覆うことなく前記アモルファス巻鉄心の全
    周を覆う鉄心被覆容器を備え、 前記鉄心被覆容器は、その内部で前記アモルファス巻鉄
    心が僅かに移動可能に、その内部空間が該アモルファス
    巻鉄心より僅かに大きく形成されていることを特徴とす
    るアモルファス巻鉄心変圧器。
  2. 【請求項2】前記鉄心被覆容器内には、不活性ガス又は
    絶縁油が封入されていることを特徴とする請求項1記載
    のアモルファス巻鉄心変圧器。
  3. 【請求項3】電線を巻いて形成されたコイルと、アモル
    ファス材薄帯を多層に巻回して形成され該コイルの磁気
    回路となるアモルファス巻鉄心と、該コイルを覆うこと
    なく該アモルファス巻鉄心の全周を覆う鉄心被覆容器
    と、絶縁油が内部に満たされ該コイル及び該鉄心被覆容
    器内に設けられた該アモルファス巻鉄心が収納されるタ
    ンクとを備え、 前記鉄心被覆容器は、その内部で前記アモルファス巻鉄
    心が僅かに移動可能に、その内部空間が該アモルファス
    巻鉄心より僅かに大きく形成され、その外部空間からそ
    の内部空間に貫通し且つ特定大きさ以下の径の油通路が
    形成されていることを特徴とするアモルファス巻鉄心変
    圧器。
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