JP4249594B2 - Transformers and transformer cores - Google Patents
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Description
本発明は、鉄損の低減を図った変圧器および変圧器の巻鉄心に関する。 The present invention relates to a transformer for reducing iron loss and a wound iron core of the transformer.
従来より、三相変圧器に用いられる巻鉄心としては、エバンス鉄心と五脚鉄心とがある。図4に示すように、エバンス鉄心11は、同一形状の二つの内鉄心12,12が脚部で隣接し、その内鉄心12,12の周りを取り囲むように内鉄心12と略同一の鉄心積厚を持つように外鉄心13が配設されて構成される(例えば特許文献1参照)。
図5に示すように、五脚鉄心14は、前記内鉄心12と同一形状の二つの内鉄心15,15が脚部で隣接し、その内鉄心15,15の両脚部に内鉄心15と略同一の鉄心積厚をもつ側脚鉄心16,16が配設されて構成される(例えば特許文献2参照)。
As shown in FIG. 5, the five-
巻鉄心の磁気抵抗rは、鉄心断面積をS、鉄心透磁率をμ、平均磁路長をLとした場合、r=L/μSで表される。従来の構成では、後述するように内鉄心12,12および15,15の平均磁路長と外鉄心13および側脚鉄心16,16の平均磁路長との差が大きく生じることから、磁束分布が不均衡となり、鉄損の増加が生じるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内側および外側に位置する鉄心の平均磁路長の差を低減することができる変圧器および変圧器の巻鉄心を提供するにある。
The magnetic resistance r of the wound core is expressed by r = L / μS, where S is the core cross-sectional area, μ is the core permeability, and L is the average magnetic path length. In the conventional configuration, as will be described later, the difference between the average magnetic path length of the
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a transformer and a wound core of the transformer that can reduce the difference in the average magnetic path length of the iron cores located on the inner side and the outer side. It is in.
本発明の変圧器の巻鉄心は、隣接する二つの内鉄心と、これらの内鉄心の外周を覆う外鉄心と、この外鉄心の両側部のそれぞれに配設された側脚鉄心とを具備し、前記外鉄心と前記側脚鉄心との積厚の和は、前記内鉄心の積厚と略等しくなるように設定されていることを特徴とする。 The wound core of the transformer of the present invention includes two adjacent inner cores, an outer core covering the outer periphery of these inner cores, and side leg cores disposed on both sides of the outer core. The sum of the thickness of the outer iron core and the side leg iron core is set to be substantially equal to the thickness of the inner iron core.
本発明によれば、内鉄心の平均磁路長と外鉄心および側脚鉄心の平均磁路長の和との差を低減させることで、磁束分布の不均衡を緩和させ、鉄損を低減できるという効果を奏する。 According to the present invention, by reducing the difference between the average magnetic path length of the inner iron core and the sum of the average magnetic path lengths of the outer iron core and the side leg iron core, the magnetic flux distribution imbalance can be alleviated and the iron loss can be reduced. There is an effect.
(第1の実施例)
以下本発明の第1の実施例について、図1を参照しながら説明する。
図1に示すように、三相変圧器の巻鉄心1は、二つの内鉄心2,2が脚部で隣接し、その内鉄心2,2の周りを取り囲むように外鉄心3が配設され、その外鉄心3の両脚部に隣接して、それぞれ側脚鉄心4,4が設けられて構成されている。そして、外鉄心3と側脚鉄心4の鉄心積厚の和は内鉄心2の鉄心積厚と略同一になるように設定されている。尚、内鉄心2,2、外鉄心3および側脚鉄心4,4は、所定幅の帯状の珪素鋼板を巻いて構成されたもので、ラップ接合方式が採用されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the
巻鉄心1は、外鉄心3の平均磁路長と側脚鉄心4の平均磁路長の和を比較し、平均磁路長が長い方の鉄心積厚(巻鉄心の断面積)を順次減らすとともに、平均磁路長が短い方の鉄心積厚(巻鉄心の断面積)を順次増やしていくようにしつつも、常に外鉄心3の鉄心積厚と側脚鉄心4の鉄心積厚の和が内鉄心2の鉄心積厚と略同じになるように、それぞれの鉄心積厚の比率を変化させる。
The
そして、外鉄心3の鉄心積厚と側脚鉄心4の鉄心積厚が略等しく(外鉄心3の鉄心積厚と側脚鉄心4の鉄心積厚の比が略1:1)なるように設定する。
以下、本実施例の作用について説明する。ここで、図1、図4および図5において、内鉄心2,12,15の窓高および側脚鉄心4,16の窓高をA、内鉄心2,12,15の窓幅をB、鉄心積厚(巻鉄心1の場合は外鉄心3の鉄心積厚と側脚鉄心4の鉄心積厚の和、エバンス鉄心11の場合は外鉄心13の鉄心積厚、五脚鉄心14の場合は側脚鉄心16の鉄心積厚を表し、それぞれの鉄心積厚は、内鉄心2,12,15のそれぞれの鉄心積厚と等しい。)をC、側脚鉄心4,16の窓幅をD、内鉄心2,12,15の内周コーナ半径をRで示す。
The core thickness of the
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described. Here, in FIGS. 1, 4 and 5, the window height of the
また、それぞれの鉄心の脚部に巻かれた巻線(図示せず)間の距離を20(mm)、内鉄心内周コーナ半径R=5(mm)とすると、側脚鉄心窓幅D=B/2+10(mm)で表すことができ、内鉄心と外鉄心および側脚鉄心、内鉄心同士のクリアランスを無視して考えたとした場合、巻鉄心1の外鉄心3と側脚鉄心4,4の二個分平均磁路長の和の平均磁路長LPは、以下の(1)式のようになる。
Further, when the distance between windings (not shown) wound around the legs of each iron core is 20 (mm) and the inner core inner peripheral corner radius R = 5 (mm), the side leg iron core window width D = B / 2 + 10 (mm), and when considering the inner iron core, the outer iron core, the side leg iron core, and the clearance between the inner iron cores, the
そして、外鉄心3および側脚鉄心4の積厚をそれぞれ内鉄心2の積厚の1/2に設定するようにしたことにより、これらの平均磁路長を従来に比し低減させるようにしたので、巻鉄心1の軽量化および鉄心材料費の低減を図ることができる。
(第2の実施例)
巻鉄心1は、外鉄心3の平均磁路長と側脚鉄心4の平均磁路長を比較し、平均磁路長が短い方の巻鉄心の珪素鋼板には、平均磁路長が長い方の珪素鋼板に比べて透磁率が高い種類を用いて構成する。その他の構成は、第1の実施例と同様である。
And the average thickness of the
(Second embodiment)
The
このような構成によると、磁気抵抗はr=L/μSで表すことができるため、平均磁路長Lが短い方の材料に透磁率μが高い材料を用いていることで、磁気抵抗rを減らすことができ、平均磁路長が短い方に磁束を通りやすくし、以って、単位質量あたりの損失を低減することで、鉄損を低減することができる。その他の作用、効果は第1の実施例と同様である。
According to such a configuration, since the magnetoresistance can be expressed by
このような構成によれば、図2(b)で示すように、内鉄心2、外鉄心3および側脚鉄心4の脚部に巻線5を巻装したときに、巻線5が段付部2cの部分で円弧状になる。段付部4c部分でも同様である。これにより、図2(c)に示すように、段付部2c,4cがない場合に比し、巻線5の平均周長を小にすることができ、巻線5の銅損を低減することができる。このことは、内鉄心2,2の脚部に巻装される巻線についても同様である。
(第4の実施例)
図3は、本発明第4の実施例であり、前記第1の実施例と異なるところを説明する。内鉄心2、外鉄心3は、従来と同様に継鉄部にラップ接合方式による継ぎ目部を有するものであるが、この実施例では、側脚鉄心4は、巻鉄心の巻装されない外側の脚部にラップ接合方式による継ぎ目部6(図3(b)参照)が設けられる。その他の構成は、第1の実施例と同様である。
According to such a configuration, as shown in FIG. 2B, when the
(Fourth embodiment)
FIG. 3 shows a fourth embodiment of the present invention, and the differences from the first embodiment will be described. The
このような構成によれば、一般的に側脚鉄心4窓高Aは窓幅Bに対して大きく設定されているため、継鉄部に比べて脚部の方が長くなっている。その為、継ぎ目部を継鉄部に設ける場合は、継ぎ目の範囲が狭くなり磁束集中が起こりやすくなるが、継ぎ目部6を外側の脚部に設けることにより、継ぎ目部6の範囲を広く取ることができ、磁束集中を緩和させることができる。
(その他の実施例)
第1ないし4の実施例は個別にてそれぞれ特徴の構成を有しているが、第1ないし4の実施例を一つにまとめた構成としてもよく、その場合の作用、効果は第1ないし4の実施例と同様である。
According to such a configuration, since the side leg
(Other examples)
Each of the first to fourth embodiments has a characteristic configuration, but the first to fourth embodiments may be combined into one, and the operation and effect in that case are the first to fourth embodiments. This is the same as the fourth embodiment.
第1の実施例では、鉄心積厚の比を略等しい(外鉄心3の鉄心積厚と側脚鉄心4の鉄心積厚の比が1:1)としているが、鉄心積厚の比率は、外鉄心3の鉄心積厚が2C/3、側脚鉄心4の鉄心積厚がC/3(外鉄心3の鉄心積厚と側脚鉄心4の鉄心積厚の比が1:2)等のように設定してもよい。
第4の実施例では、脚部および継鉄部に段付部2c,4cを設ける構成としたが、脚部または継鉄部のどちらか一方に段付部を設ける構成としてもよい。
In the first embodiment, the ratio of the core thickness is substantially equal (the ratio of the core thickness of the
In the fourth embodiment, the stepped
図面中、1は巻鉄心、2,12,15は内鉄心、3,13は外鉄心、4,16は側脚鉄心、5は巻線、2a,4aは第1の鉄心、2b,4bは第2の鉄心、4cは段付部、6は継ぎ目部、11はエバンス鉄心、14は五脚鉄心である。
In the drawings, 1 is a wound iron core, 2, 12 and 15 are inner iron cores, 3 and 13 are outer iron cores, 4 and 16 are side leg iron cores, 5 is a winding, 2a and 4a are first iron cores, 2b and 4b are The second iron core, 4c is a stepped portion, 6 is a joint portion, 11 is an Evans iron core, and 14 is a five-legged iron core.
Claims (6)
これらの内鉄心の外周を覆う外鉄心と、
この外鉄心の両側部のそれぞれに配設された側脚鉄心とを具備し、
前記外鉄心と前記側脚鉄心との積厚の和は、前記内鉄心の積厚と略等しくなるように設定されていることを特徴とする変圧器の巻鉄心。 Two adjacent inner cores,
An outer iron core covering the outer periphery of these inner iron cores,
With side leg cores disposed on both sides of the outer iron core,
The wound core of the transformer, wherein the sum of the thicknesses of the outer core and the side leg core is set to be substantially equal to the thickness of the inner core.
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