JP3469016B2 - 乾式変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乾式変圧器に係
り、電源設備のひとつとして使用される乾式変圧器の内
部構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３を参照して従来技術の変圧器の構
造を説明する。図１３は従来技術における三相変圧器の
略示内部構造図である。図１３に示す三相変圧器は、一
次と二次からなる交番磁界を発生する複数のコイル１
と、当該コイル１内に脚部を配設した巻鉄心３と、前記
コイル１と当該巻鉄心３間の所定の隙間に挿入された当
板２と、前記コイル１と巻鉄心３とを上方と下方とから
締め付ける上締金具４と下締金具５とからなっている。

【０００３】また、前記巻鉄心３は、方向性の珪素鋼板
を複数枚積層してリング状に形成すると共に、上下に延
設するように形成して三個の脚部が設けられ、当該各脚
部の周囲にそれぞれコイル１を巻設して構成されてい
る。そして、前記上締金具４および下締金具５の双方が
協働して上下方向から巻鉄心３を締着、且つ挟持するよ
うになっている。前記当板２は、一般の普通鋼板で直平
な水平面に形成され、巻鉄心３の両外側の脚部と、前記
脚部に巻設されたコイル１との間にそれぞれ配設されて
いた。

【０００４】さらに、前記当板２は、その各々が下端部
にステー６を介し下締金具５とボルト・ナット（図示せ
ず）によって連結すると共に、その上端部に上締金具４
をボルト・ナット（図示せず）によって連結されてい
る。また、前記ステー６および変圧器本体Ｔを固定する
固定座具７の側面は、下締金具５に対して溶接加工によ
り堅固に固定されている。このような構成により、当板
２と上締金具４と協働して、変圧器の運搬時や据付状態
での過大な荷重に耐え得る堅牢な構造を構成している。
なお、上記のような従来技術の変圧器の例示としては、
（株）日立製作所カタログＳＴー１２６Ｐや東芝（株）
カタログＣＳＳＤ−２９０１等に掲載が変圧器が挙げら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のモールド型の乾
式変圧器の製造方法は、コイルと金具は別々の工程を経
て製造され、最終工程の組立作業時に両者が組み合わさ
れていた。図１３に示すように、金具は、当板２が二枚
で、変圧器本体Ｔの重量を支持するため、下締金具５と
前記当板２の接合部をステー６を介して溶接し、補強を
図らなければならず、加工が面倒で、金具製造コストが
高くなっていたという問題があった。

【０００６】また、コイルの製造方法は、コイルの形を
保持するために、コイル巻型が必要であり、特に、液状
の樹脂を流し込んで硬化させるコイル製造方法の場合に
は、巻型が樹脂注型用金型を兼ねている場合が多く、注
型作業中に、金型の隙間から樹脂が漏洩しないように、
シール材でシーリングを施したり、注型時に余分な樹脂
が金型に付着することから、脱型後、型を清掃する作業
と、清掃後もう一度巻型として金型を組み立て直し、脱
型のための離型剤を塗布する作業があるという問題点が
あった。

【０００７】さらに、巻型を何度も使用するため、使用
回数が増加するうちに、金型の変形が大となり、コイル
寸法の不良や樹脂のクラック発生の原因にもなるという
問題点があった。また同一寸法の巻型を使用する機種が
一度に多くの注文があった場合、備え付けの金型の個数
に限りがあるため、一度に巻線できず、巻線作業が停滞
する場合もあり、リードタイムの長大を招いていたとい
う問題点がある。

【０００８】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するためになされたものであって、 （１）樹脂モールドコイル製造時における作業性の向上 （２）巻型の当板兼用によるコイルの冷却効率の向上 （３）巻型の当板兼用による変圧器組立作業時における
作業性の向上 （４）巻型の当板兼用による巻型の保守が不要になる 上記の効果を有する乾式変圧器を提供することをその目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決するた
め、本発明に係る乾式変圧器の構成は、巻型に納めたコ
イルと、当該コイル内に挿入される鉄心と、前記コイル
と当該鉄心との間に設けられた当板と、前記コイルと前
記鉄心を挾持する上・下締金具を備え、前記当板と当該
上・下締金具とが協動して前記コイルと前記鉄心とを堅
牢に保持するように構成した変圧器において、前記当板
は、円弧状の断面を有し、且つ軸方向に所定の長さを有
する薄板で形成し、前記薄板部材の長手方向の両端にそ
れぞれ前記コイル両端から突出する長さの前記上・下締
金具との接合部を設け、当該当板を一対、円弧状の直径
方向に対向させて筒状体を形成させ、当該筒状体に前記
鉄心が挿入され、当該鉄心が挿入される際、ガイドとな
るように構成したことを特徴とするものである。前項記
載の乾式変圧器において、前記筒状体と前記巻型を兼用
し、当該筒状体の周囲にコイルを巻設することを特徴と
するものである。前項記載の乾式変圧器において、前記
筒状体の接合部と前記上・下締金具とを締付部材により
締着し、協動させるようにしたことを特徴とするもので
ある。前項記載の乾式変圧器において、前記当板の接合
部を、前記上・下締金具に接続する部位のどちらか一方
を、コイルの長手方向に対し直角に折り曲げて構成した
ことを特徴とするものである。前項記載の乾式変圧器に
おいて、前記筒状体を、熱伝導性の高い金属材料で構成
したことを特徴とするものである。前項５記載の乾式変
圧器において、前記筒状体に、前記コイルの発生する磁
場による磁束をカツトするように、少なくとも一個のス
リットを設けたことを特徴とするものである。前項記載
の乾式変圧器において、前記上・下締金具を、前記鉄心
のヨーク部に対して当該鉄心のヨーク部の磁場の方向に
平行に少なくとも二分割したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】上記課題を解決するための手段を具体的に
説明する。コイルの巻型を当板と兼用することにより、
樹脂硬化後の脱型作業を省き、また、型清掃作業、型の
管理工数の削減を図ると共に、各コイルに当接される当
板より、上締金具および下締金具に対する接合部を突設
させ、上下締金具の接合箇所を多くし、変圧器の運搬時
や据え付け状態での荷重を分担させることにより、下締
金具のステーによる補強を省き、溶接レス構造の金具を
用いたことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１ない
し図１２参照して説明する。 〔実施の形態 １〕図１は、本発明の一実施の形態に係
る乾式変圧器の略示構造図、図２は、図１の乾式変圧器
のＡ−Ａ′断面図、図３は、図１の乾式変圧器のＢ−
Ｂ′断面図、図４は、図１の乾式変圧器における巻型を
兼ねる当板の略示説明図、図５は、図１の乾式変圧器に
おける他の巻型を兼ねる当板の略示説明図、図６は、図
５の当板を用いる巻線組立ての略示説明図である。図７
は、図６の巻線組立てにおける巻鉄心ラップの略示説明
図である。

【００１３】本実施の形態は、コイルの周りを樹脂モー
ルドし、上部と下部との締め付け金具で締着し堅牢な構
造とした乾式変圧器を示している。図１、２に示される
ように、本実施の形態の変圧器本体Ｔでは、鉄心３を支
持するための上締金具８と下締金具９が用いられ、前記
両金具が、連結されるために、当該両金具をコイル１の
内側に配設されている。図３に示されるように、従来の
技術と異なり、当板兼巻型１０が、鉄心３を囲繞し、且
つ支持するように構成されている。前記当板２は、支持
するための機能と同時にコイルを保持するためのコイル
巻型の機能を兼用させているため、コイル巻線時から変
圧器本体部品の一つとして製作されている。

【００１４】本実施の形態によれば、充填する樹脂をシ
リコン等の粘性が高い樹脂を用いてコイルの上下端部を
ポッティングする注型方法ならば金型を簡素化でき、そ
のまま巻型と変圧器本体締着用金具として用いることが
できる。したがって、コイル専用の巻型が不要となり、
金型清掃等の工数や金型の管理工数が省ける利点があ
る。また、巻型を兼ねる当板１０の材質を熱伝導性が高
い金属などの材質を使用すれば発熱部である巻線１の導
体と、巻型を兼ねる当板１０との間に空気層がなくな
り、巻線１の導体で発生した熱が巻型へと伝わり易く、
さらに当板１０を経由して上締金具８へと熱が伝わり、
前記上締金具８の表面が冷却フィンの役割も果たすた
め、冷却効率の高い変圧器を製作することができる。

【００１５】次ぎに、各部品の詳細について述べる。図
４および図５は、本実施の形態の樹脂モールドコイルに
おける巻型兼当板１０を示したものである。巻線の両端
からは変圧器上締金具および下締金具との接合部材１１
がそれぞれ二本ずつ突設させている。

【００１６】本実施の形態によれば、コイルの巻型とし
て金属製あるいはそれに準じる強度を有する絶縁材質に
より筒状成形品を用いて、導体を前記筒型成形品の周囲
に巻き回して製造するものである。図４および図５に
は、特に、金属材質の巻型兼当板１０を用いる場合であ
り、当板１０の外側面にコイル１を巻回したのち、内部
に巻鉄心３が挿入されるため、前記コイル１の磁束方向
に対し、当該当板１０が一ターンを形成させ電磁誘導に
より起電力が発生し電流が流れ、余計な発熱や、損失が
発生する。これを回避する目的で一個ないし二個のスリ
ット１３を入れることにより、完全に磁束回路を遮断す
ることができる。なお、前掲した図３は、スリット１３
が一個の場合を示している。

【００１７】スリット１３には、樹脂製スぺーサ１２等
を挿入し、スリット１３の端面どうしが接触しないよう
にする。図４のように、一個だけスリット１３を入れる
と部品点数が少なくなるという利点があるが、巻型の加
工性にやや難がある。そこで、図５のようにスリット１
３を二個とすれば、巻型が二分割となり、部品点数は増
すが、加工性がはるかに改善される。上記二つの巻型の
実施の形態は、材質を金属とした場合の例であるが、材
質が金属に準ずる強度を持つ絶縁材であれば、当該巻型
に磁束回路を遮断するためのスリット１３を施す必要が
なく、切れ目のない円筒形を構成する。この場合の材料
として炭素繊維から製造されたものやエポキシ樹脂等が
考えられ、これによって成形される巻型は、構造的に強
化されるだけでなく、変圧器の軽量化も図ることができ
る。

【００１８】図６を参照して、巻線作業時の巻型構成を
説明するものである。図６に示す如く、巻線作業時にお
いて、巻型１０を巻線機回転軸（図示せず）に取り付け
るための巻線治具１４を巻型接合部材１１の取付け穴２
０′にボルト２０（図示せず、図２を参照）で取付け
る。この巻線治具１４は巻線中の型のずれや座屈を防止
するためである。次に、巻型の外周に、巻型と電線の接
着と絶縁を兼ねてエポキシ樹脂等の半硬化樹脂が含浸さ
れたシート１５を巻回してから電線をコイルとして巻回
して構成する。巻線治具１４は、コイル１の完成時、す
なわち完全に樹脂が硬化し、電線が固着してから外すの
が好ましい。ここで、コイル１は一次コイル、二次コイ
ルが一体化されていると、巻型１０がコイルを支持する
ことができる。このような構成にすると、コイル１の上
下方向から固定座具７を介して上・下締金具８、９で締
付ける必要がなくなる。

【００１９】図７は、コイル完成後に巻鉄心をラップす
る作業を図示したものである。コイル１の内側の中空部
１７に、鉄心３を挿入し、ラップを施す工程であり、従
来のコイル構造であればコイル内周の絶縁層が露出し、
かつ絶縁層厚さが１〜２ｍｍ程度であることから、鉄心
３の挿入時に、当該鉄心３のケイ素鋼板の角部がコイル
１の内壁に摺接して、コイル１の内周絶縁層を損傷し
て、絶縁強度や耐湿性が低下することがあった。しか
し、本実施の形態によれば、コイル１の内周に強固な金
属部品あるいは金属に準じた強度を有する材質の巻型兼
当板１０が配置されているため、これがガイドとなり、
鉄心３を挿入することができ、品質的に安定したコイル
１を供給することができる。

【００２０】本実施の形態によれば、巻鉄心タイプの変
圧器だけでなく、積鉄心や接合箇所が二カ所で、上下二
分割した鉄心、いわゆるカットコア等を使用した乾式変
圧器にも適用できる。鉄心のラップ終了後、図１のよう
に上締金具８，下締金具９を巻線治具１４が取付けた穴
２０′を利用してボルト２０（図示せず）で取り付け
る。この時、ボルト穴２０′が接合部材１１にそれぞれ
二個あるのは、前記上・下締金具８、９を取付けたの
ち、振動、荷上げ、荷下しの際にガタつかないようにす
るためである。前記上・下締金具８、９を用いることに
より、溶接レス構造とすることができる。また、他の実
施の形態として、巻型兼当板１０、上締金具８、下締金
具９が金属製の場合は、ボルト２０による締着をせず、
簡単なスポット加工で接着してもよく、工数が短縮でき
ることができる。

【００２１】次に、上締金具８、下締金具９の形状につ
いて述べる。巻型が図４に示す如く、材質が金属で、ス
リットが一個の場合、鉄心３（図１参照）のヨーク部
で、前記上締金具８、下締金具９が、電磁気的に一ター
ンを形成して電磁誘導起電力を発生しないように、磁束
方向と平行に前記上締金具８、下締金具９を二分割する
必要がある。図１には上記二分割した上締金具８、下締
金具９を用いて組立てた変圧器の外観図を示されてい
る。この金具は、多少鉄心寸法が異なっても共用化でき
るため、標準化が図り易い。

【００２２】図８、９、１０を参照して、本発明の他の
一実施の形態に係る乾式変圧器を説明する。図８は、本
発明の他の一実施の形態に係る乾式変圧器の略示構造
図、図９は、図８の乾式変圧器のＡ−Ａ′断面図、図１
０は、図８の乾式変圧器のＢ−Ｂ′断面図である。再
び、図５を参照して説明する。巻型材質が金属材料でス
リット１３が二個の場合は上締金具８、下締金具９が一
枚の板となっていても、一ターンを形成しないので上締
金具８、下締金具９を二分割する必要がない。図１０に
は、スリット１３が二個示されている。図８に示す分割
されてない上締金具８、下締金具９を用いた乾式変圧器
は、構造的にも強度が増すため、前記上締金具８、下締
金具９の板厚を薄くすることができる。

【００２３】図１１を参照して本実施形態の他の変形例
を説明する。図１１は、本発明に係る乾式変圧器の他の
巻型を兼ねる当板の略示説明図である。巻型兼当板１０
において接合部材１１の少なくてもどちらか一方の部分
をコイル軸方向に対して９０°に折り曲げ、上締金具８
もしくは下締金具９に接合させる。前記９０°に折り曲
げた面を利用して、巻型兼当板１０およびコイル１を縦
方向に直交姿勢で置くことができる。これは、製造工程
においてシリコンや半硬化樹脂を使用している材料の硬
化過程で熱のかかり方が各部均一になるにはコイル軸方
向と垂直方向が一致するような姿勢が好ましいため、樹
脂の硬化速度のばらつきや硬化時のコイル変形を防止で
きる。また、巻線終了後から組立まで改めてコイル姿勢
を変える必要がなくパレット１８上にコイル１を載置し
たまま移動することができる。図１１は、パレット１８
上にコイル１を載置した状態の略示説明図である。

【００２４】図１２を参照して、本発明に係る他の乾式
変圧器の組立て工程を説明する。図１２は、本発明に係
る他の当板を用いる乾式変圧器の組立て工程の略示説明
図である。図１２に示す如く、組立工程において、二分
割のカットコア１９を用いる場合に、コイル１の軸方向
が吸い垂直方向となるようにして下締金具９と、カット
コア１９と、コイル１と順次落とし込み、積み重ねる組
立方法は、組立完了まで変圧器の姿勢を変えずに済み、
自動化に適する。このときのコイル姿勢もコイル軸方向
が鉛直方向であれば、組み立てやすいことは、いうまで
もない。以上のようにして製造される変圧器は、工数、
特に巻型の脱型、型清掃等の作業が省け、従来脱型のた
めに必要としてきた離型剤がいらなく、型の管理工数も
必要なくなるため、安価な製品を提供することができ
る。

【００２５】また、内側コイルの巻線導体（発熱部）と
巻型との間に空気層がなく、密着しているため巻型に熱
が伝わりやすく、さらに巻型の材質を熱伝導性の高い金
属等を使用すればそれが上締金具と直結しているためそ
のまま熱が上締金具へ伝わり上締金具の表面積が冷却フ
ィンの役目を果たすため、冷却効率が高い変圧器構造を
提供できる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に述べた如く、本発明の構成に
よれば、巻型を兼ねる当板を用いることにより、次のよ
うな効果を得ることができる。 （１）樹脂モールドコイル製造時における作業性の向上 （２）巻型の当板兼用によるコイル冷却効率の向上 （３）変圧器組立作業時における作業性の向上 （４）巻型の保守が不要になる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る乾式変圧器の略示
構造図である。

【図２】図１の乾式変圧器のＡ−Ａ′断面図である。

【図３】図１の乾式変圧器のＢ−Ｂ′断面図である。

【図４】図１の乾式変圧器における巻型を兼ねる当板の
略示説明図である。

【図５】図１の乾式変圧器における他の巻型を兼ねる当
板の略示説明図である。

【図６】図５の当板を用いる巻線組立ての略示説明図で
ある。

【図７】図６の巻線組立てにおける巻鉄心ラップの略示
説明図である。

【図８】本発明の他の一実施の形態に係る乾式変圧器の
略示構造図である。

【図９】図８の乾式変圧器のＡ−Ａ′断面図である。

【図１０】図８の乾式変圧器のＢ−Ｂ′断面図である。

【図１１】本発明に係る乾式変圧器において他の巻型を
兼ねる当板を略示説明図である。

【図１２】本発明に係る他の当板を用いる乾式変圧器の
組立て工程の略示説明図である。

【図１３】従来技術における三相変圧器の略示内部構造
図である。

【符号の説明】

１…コイル ２…当板 ３…鉄心 ４…上締金具 ５…下締金具 ６…ステー ７…固定座 ８…上締金具 ９…下締金具 １０…巻型兼当板 １１…接合部 １２…スペーサ １３…スリット １４…巻線治具 １５…半硬化樹脂含浸シート １６…コイル支え １７…中空部 １８…パレット １９…カットコア ２０…ボルト

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−146634（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−57569（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−8628（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 27/26 H01F 27/30

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻型に納めたコイルと、当該コイル内に
   挿入される鉄心と、前記コイルと当該鉄心との間に設け
   られた当板と、前記コイルと前記鉄心を挾持する上・下
   締金具を備え、前記当板と当該上・下締金具とが協動し
   て前記コイルと前記鉄心とを堅牢に保持するように構成
   した変圧器において、 前記当板は、円弧状の断面を有し、且つ軸方向に所定の
   長さを有する薄板で形成し、前記薄板部材の長手方向の
   両端にそれぞれ前記コイル両端から突出する長さの前記
   上・下締金具との接合部を設け、当該当板を一対、円弧
   状の直径方向に対向させて筒状体を形成させ、当該筒状
   体に前記鉄心が挿入され、当該鉄心が挿入される際、ガ
   イドとなるように構成したことを特徴とする乾式変圧
   器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の乾式変圧器において、 前記筒状体と前記巻型を兼用し、当該筒状体の周囲にコ
   イルを巻設することを特徴とする乾式変圧器。
3. 【請求項３】 請求項２記載の乾式変圧器において、 前記筒状体の接合部と前記上・下締金具とを締付部材に
   より締着して協動させるようにしたことを特徴とする乾
   式変圧器。
4. 【請求項４】 請求項３記載の乾式変圧器において、 前記当板の接合部を、前記上・下締金具に接続する部位
   のどちらか一方を、コイルの長手方向に対し直角に折り
   曲げて構成したことを特徴とする乾式変圧器。
5. 【請求項５】 請求項２、３記載のいずれかの乾式変圧
   器において、 前記筒状体を、熱伝導性の高い金属材料で構成したこと
   を特徴とする乾式変圧器。
6. 【請求項６】 請求項５記載の乾式変圧器において、 前記筒状体に、前記コイルの発生する磁場による磁束を
   カツトするように、少なくとも一個のスリットを設けた
   ことを特徴とする乾式変圧器。
7. 【請求項７】 請求項５記載の乾式変圧器において、 前記上・下締金具を、前記鉄心のヨーク部に対して当該
   鉄心のヨーク部の磁場の方向に平行に少なくとも二分割
   したことを特徴とする乾式変圧器。