JP4728463B2

JP4728463B2 - 巻鉄心変圧器

Info

Publication number: JP4728463B2
Application number: JP2000094101A
Authority: JP
Inventors: 浩園部; 勇人鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001284136A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、珪素鋼板製の巻鉄心を用いた巻鉄心変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻鉄心変圧器に用いられる巻鉄心には、継目部分の形状によりノーカット形、Ｕカット形およびワンターンカット形がある。この場合、ノーカット形では、巻鉄心の脚部に対してコイルを巻装する作業が困難で、特殊な巻線装置が必要であり、且つ、巻線装置を用いることができるように巻鉄心を大形にする必要があって、巻鉄心変圧器が大形化するので、現在ではほとんど採用されていない。また、Ｕカット形では、継目部分が巻鉄心の脚部に存するので、巻鉄心を筒状のコイル内に挿入する作業が容易になるが、反面、継目部分の接合面に空気ギャップが生じると特性が悪くなるので、その接合面を平滑に仕上げる作業が必要になって、作業性が悪くなる問題がある。そして、ワンターンカット形では、継目部分の接合部にラップ代を設けることができるので、接合面の平滑仕上げ作業は不要であるが、反面、継目部分が巻鉄心の継鉄部に存するので、巻鉄心を筒状のコイル内に挿入するには、継鉄部を継目部分から拡開させる必要があって、作業が困難で、且つ、巻鉄心にストレスを与えて特性も悪くなる問題がある。
【０００３】
而して、上述したようなＵカット形およびワンターンカット形の巻鉄心の問題点を解決するものとして、特開昭６１−１８０４０８号公報に開示された構成がある。このものは、非晶質合金薄帯を用いてＵカット形類似の巻鉄心とするが、脚部の継目部分の接合面を傾斜面としたものであり、継目部分の接合部にラップ代を設けることができる。従って、上記公報の巻鉄心によれば、Ｕカット形における、コイルへの挿入の作業が容易である、と、ワンターンカット形における、接合面の平滑仕上げ作業は不要である、の双方の利点を有するようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６は、特開昭６１−１８０４０８号公報の構成を珪素鋼板製の巻鉄心に採用した例を示すものである。すなわち、巻鉄心１は、珪素鋼板薄帯が複数枚積層されて脚部に傾斜面の継目部分２を有するようにほぼ矩形状に形成されたものである。そして、この巻鉄心１にコイル３、３を装着するに際しては、コイル３、３内に上下二分割形のほぼ矩形状の位置決め用鉄心枠４が上下方向から挿入され、巻鉄心１が継目部分２から上下に二分割されて、これらがコイル３、３内に鉄心枠４の外周に位置するようにして上下方向から挿入され、以て、変圧器本体５が構成される。
【０００５】
ところで、珪素鋼板製の巻鉄心は、特開昭６１−１８０４０８号公報に開示された非晶質合金製の巻鉄心に比し、剛性は高いものの、損失が大きいので比較的大形になるものであるが、このような珪素鋼板製の巻鉄心に特開昭６１−１８０４０８号公報の構成を採用して図６に示すような巻鉄心１を構成すると、次のような問題を生じる。
【０００６】
（１）鉄心枠４の分だけ巻鉄心１の占積率が悪くなって、巻鉄心１が更に大形になり、巻鉄心変圧器が大形化する。また、巻鉄心１と鉄心枠４との間に寸法誤差があった場合には、継目部分２に軸方向のずれ（ギャップ）が生じて特性が悪くなる。
（２）継目部分２は巻鉄心１の外周側に位置するほど開き気味になるので、開きが生じるとこの部分から高調波成分を含んだ騒音が発生する。
【０００７】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、脚部に傾斜面の継目部分を有する珪素鋼板製の巻鉄心を用いても、巻鉄心の大形化を防止し得、巻鉄心の脚部の継目部分にずれを生じることがなく、更に、巻鉄心の脚部の継目部分に開きを生じることがない巻鉄心変圧器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の巻鉄心変圧器は、珪素鋼板製の三相三脚の巻鉄心を用いた巻鉄心変圧器において、
前記巻鉄心を、
下部継鉄部にワンターンカット形の継目部分を有し、それぞれの１つの脚部が対向するように並置された一対の内側巻鉄心と、
この一対の内側巻鉄心の外周にそれぞれ配置され、２つの脚部に傾斜面の継目部分を有する一対の外側巻鉄心と、
この一対の外側巻鉄心の隣接する脚部の外側にそれぞれ配置された内側当て板と、
これらの内側当て板間に圧入された間隔板と、
前記一対の外側巻鉄心の外周にこれらに掛け渡されるようにして配置され、２つの脚部に傾斜面の継目部分を有する外周巻鉄心と、
この外周巻鉄心の脚部の外側にそれぞれ配置された外側当て板と、
これらの外側当て板とともに前記外周巻鉄心の外周に巻回されたバンドと、
から構成したところに特徴を有する。
【００１０】
このような構成によれば、ワンターンカット形の内側巻鉄心が位置決め用鉄心枠の機能を兼ねるので、特別に鉄心枠を設ける必要はなくなり、従って、巻鉄心の占積率がよくなり、巻鉄心が大形になるのを防止することができる。また、内側巻鉄心と外側巻鉄心とは、一体に巻取り、成形および焼鈍が可能であるので、内側巻鉄心と外側巻鉄心との寸法誤差を小さくでき、従って、外側巻鉄心の脚部の継目部分の軸方向へのずれによるギャップも小さくなり、特性が悪くなることを防止することができる。
【００１４】
また、上記構成によれば、２つの内側巻鉄心の対向する側（内側）の脚部の継目部分は、間隔板により内側当て板を介して均一に締付けられるので、継目部分の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減される。更に、２つ外側巻鉄心の外側の脚部の継目部分は、外周巻鉄心により均一に締付けられるので、継目部分の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減される。そして、外周巻鉄心の脚部の継目部分は、バンドにより外側当て板を介して均一に締付けられるので、継目部分の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減される。
【００１５】
請求項２記載の巻鉄心変圧器は、外周巻鉄心と一対の外側巻鉄心との間に内周巻鉄心が配置されているところに特徴を有する。
このような構成によれば、ワンターンカット形の内周巻鉄心が外周巻鉄心の位置決め用鉄心枠の機能を兼ねるようになる。この場合、内周巻鉄心と外周巻鉄心とは、一体に巻取り、成形および焼鈍が可能であるので、内側巻鉄心と外側巻鉄心との寸法誤差を小さくでき、従って、外周巻鉄心の脚部の継目部分の軸方向へのずれによるギャップも小さくなり、特性が悪くなることを防止することができる。
【００１６】
請求項３記載の巻鉄心変圧器は、当て板を制振鋼板で構成したところに特徴を有する。
このような構成によれば、傾斜面の継目部分の振動を効果的に減衰させることができるので、高周波成分を含む騒音の発生をより一層低減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例について、図１および図２を参照しながら説明する。
まず、図１において、内側巻鉄心１０は、珪素鋼板薄帯をワンターンカット方式により複数枚積層されてほぼ矩形枠状に形成されたもので、下部継鉄部に継目部分１１を有する。この内側巻鉄心１０の外周には、外側巻鉄心１２が配置されている。この外側巻鉄心１２は、珪素鋼板薄帯をワンターンカット方式と同様の手法で複数枚積層されてほぼ矩形枠状に形成されたもので、２つの脚部に傾斜面の継目部分１３、１３を有する。この場合、これらの内側巻鉄心１０および外側巻鉄心１２は、一体に巻取り、成形および焼鈍されたものである。この外側巻鉄心１２の外周にはバンド１４が巻回されており、以上により、巻鉄心１５が構成されている。そして、この巻鉄心１５の２つの脚部には、樹脂モールドされたコイル１６、１６が嵌込め装着されている。以上により、変圧器本体１７が構成されている。
【００１８】
つぎに、本実施例の変圧器本体１７の組立て手順について図２を参照して説明する。
図２（ａ）に示すほぼ矩形状の内側巻鉄心１０は開放治具にセットされ、図２（ｂ）に示すように、下部継鉄部の各半部が２つの脚部とそれぞれ一直線状になるように継目部分１１が開かれる。さらに、図２（ｃ）に示すように、作業台１８上にコイル１６、１６がセットされ、図２（ｄ）に示すように、内側巻鉄心１０の下部継鉄部の各半部およびこれらに続く２つの脚部がコイル１６、１６内に挿入される。その後、内側巻鉄心１０は閉塞治具にセットされて、図２（ｅ）に示すように、下部継鉄部が復元するように継目部分１１が閉じられる。
【００１９】
而して、外側巻鉄心１２は、図２（ｆ）に示すように、２つの脚部の継目部分１３、１３（図１参照）から上下に分離されており、先ず、下部１２ａの脚部半部がコイル１６、１６内に内側巻鉄心１０により位置決め案内されながら挿入され、しかる後、上部１２ｂの脚部半部がコイル１６、１６内に内側巻鉄心１０により位置決め案内されながら挿入される。その後、長尺なバンド１４の両端を、コイル１６、１６内に下部１２ａ側から挿入し、コイル１６、１６内から上部１２ｂ側に引出すようにして、バンド１４を外側巻鉄心１２の外周に巻回する。
【００２０】
このようにして組立てられた変圧器本体１７は、タンク（図示せず）内に収納固定され、若しくは、載置台（図示せず）上に載置固定され、以て、巻鉄心変圧器が構成されるものである。
【００２１】
このように本実施例によれば、珪素鋼板製の巻鉄心１５を、下部継鉄部にワンターンカット形の継目部分１１を有する内側巻鉄心１０と、これの外周に配置されて２つの脚部に傾斜面の継目部分１３、１３を有する外側巻鉄心１２とを備えて構成するようにしたので、ワンターンカット形の内側巻鉄心１０が位置決め用鉄心枠の機能を兼ねるようになり、特別に鉄心枠を設ける必要はなくなって、巻鉄心１５の占積率がよくなり、従って、巻鉄心１５が大形になるのを防止することができ、以て、巻鉄心変圧器が大型化するのを防止することができる。
【００２２】
また、内側巻鉄心１０と外側巻鉄心１２とを、一体に巻取り、成形および焼鈍するようにしたので、内側巻鉄心１０と外側巻鉄心１２との寸法誤差を小さくすることができ、従って、外側巻鉄心１２の脚部の継目部分１３、１３の軸方向へのずれによるギャップも小さくなり、特性が悪くなることを防止することができる。
【００２３】
しかも、バンド１４を外側巻鉄心１２の外周に巻回するようにしたので、バンド１４の締付けにより外側巻鉄心１２の脚部の継目部分１３、１３を押さえるようになるので、継目部分１３、１３の開きを防止することができ、従って、継目部分１３、１３からの高調波成分を含む騒音の発生を低減することができる。
【００２４】
図３は本発明の第２の実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第２の実施例では、外側巻鉄心１２の２つの脚部とバンド１４との間に、制振鋼板製の当て板１９、１９が介在されている。具体的には、外側巻鉄心１２の２つの脚部の外側に当て板１９、１９を当接させ、これらの当て板１９、１９とともに外側巻鉄心１２の外周にバンド１４を巻回するようにしたものである。この場合、当て板１９の長さ寸法は、継目部分１３の高さ寸法より大となるように設定されており、従って、当て板１９の上端部は継目部分１３の上端より上方に位置し、当て板１９の下端部は継目部分１３の下端より下方に位置する。
【００２５】
このような第２の実施例によれば、外側巻鉄心１２の２つの脚部の継目部分１３、１３をバンド１４により当て板１９、１９を介して均一に締付けることができるので、高調波成分を含む騒音の低減効果を増すことができる。しかも、当て板１９、１９を制振鋼板で構成したので、傾斜面の継目部分１３、１３の振動を効果的に減衰させることができ、高周波成分を含む騒音の発生をより一層低減できる。
【００２６】
図４は本発明の第３の実施例を示す。この図４において、巻鉄心２０は、三相三脚形のものであり。以下、これについて説明する。すなわち、一対の内側巻鉄心２１、２１は、内側巻鉄心１０と同様に、珪素鋼板薄帯をワンターンカット方式により複数枚積層されてほぼ矩形枠状に形成されたもので、下部継鉄部に継目部分２２、２２を有する。これらの内側巻線２１、２１は、右側の内側巻線２１の１つの脚部たる左部脚部と左側の内側巻鉄心２１の１つの脚部たる右部脚部とが対向するようにして並置されている。
【００２７】
内側巻鉄心２１、２１の外周には、外側巻鉄心２３、２３が配置されている。これらの外側巻鉄心２３、２３は、外側巻鉄心１２と同様に、珪素鋼板薄帯をワンターンカット方式と同様の手法で複数枚積層されてほぼ矩形枠状に形成されたもので、それぞれの２つの脚部に傾斜面の継目部分２４、２４を有する。この場合、内側巻鉄心２１および外側巻鉄心２３は、一体に巻取り、成形および焼鈍されたものである。
【００２８】
更に、一対の外側巻鉄心２３、２３の隣接する脚部の外側にそれぞれ制振鋼板製の内側当て板２５、２５が配置され、これらの内側当て板２５、２５間に間隔板２６が圧入されている。この場合、内側当て板２５の長さ寸法は、継目部分２４の高さ寸法より大となるように設定されており、従って、内側当て板２５の上端部は継目部分２４の上端より上方に位置し、内側当て板２５の下端部は継目部分２４の下端より下方に位置する。前記一対の外側巻鉄心２３、２３の外周には、これらに掛け渡されるようにして外周巻鉄心２７が配置されている、この外周巻鉄心２７は、外側巻鉄心２３と同様に、珪素鋼板薄帯をワンターンカット方式と同様の手法で複数枚積層されてほぼ矩形枠状に形成されたもので、それぞれの２つの脚部に傾斜面の継目部分２８、２８を有する。
【００２９】
外周巻鉄心２７の２つの脚部の外側には、制振鋼板製の外側当て板２９、２９が当接され、これらの外側当て板２９、２９とともに外側巻鉄心２７の外周にバンド３０が巻回されている。この場合、外側当て板２９の長さ寸法は、継目部分２８の高さ寸法より大となるように設定されており、従って、外側当て板２９の上端部は継目部分２８の上端より上方に位置し、外側当て板２９の下端部は継目部分２８の下端より下方に位置する。そして、この巻鉄心２０の３つの脚部には、樹脂モールドされたコイル３１がそれぞれ嵌込め装着されており、以上により変圧器本体３２が構成されている。
【００３０】
次に、第３の実施例の変圧器本体３２の組立て手順について説明するに、その組立て手順は、図２に準じたものになる。
すなわち、内側巻鉄心２１、２１は、継目部分２２、２２が開かれ、一方の内側巻鉄心２１は、右側のコイル３１と中央のコイル３１に挿入され、他方の内側巻鉄心２１は、中央のコイル３１と左側のコイル３１とに挿入され、両内側巻鉄心２１、２１の継目部分２２、２２が閉じられる。
【００３１】
その後、外側巻鉄心２３、２３は、２つの各脚部の継目部分２４、２４から上下に分離され、コイル３１、３１内に内側巻鉄心２１、２１の外周に位置するように挿入される。そして、外周巻鉄心２７は、２つの継目部分２８、２８から上下に分離され、右側のコイル３１と左側のコイル３１とに外側巻鉄心２３、２３が外周に配置されるようにして挿入される。そして、長尺なバンド３０の両端を、左右のコイル３１、３１内に挿入し、且つ、反対側から引出すようにして、バンド３０が外周巻鉄心２７の外周に巻回される。
【００３２】
このようにして組立てられた変圧器本体２０は、タンク（図示せず）内に収納固定され、若しくは、載置台（図示せず）上に載置固定され、以て、巻鉄心変圧器が構成されるものである。
【００３３】
この第３の実施例によれば、珪素鋼板製の三相三脚の巻鉄心を用いた巻鉄心変圧器においても、内側巻鉄心２１、２１と外側巻鉄心２３、２３との関係においては第１の実施例の内側巻鉄心１０と外側巻鉄心１２との関係と同様の効果を得ることができる。また、２つの内側巻鉄心２１、２１の対向する側（内側）の脚部の継目部分２４、２４は、間隔板２６により内側当て板２５、２５を介して均一に締付けられるので、継目部分２４、２４の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減される。更に、２つ外側巻鉄心２３、２３の外側の脚部の継目部分２４、２４は、外周巻鉄心２７により均一に締付けられるので、継目部分２４、２４の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減される。そして、外周巻鉄心２７の脚部の継目部分２８、２８は、バンド３０により外側当て板２９、２９を介して均一に締付けられるので、継目部分２８、２８の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減される。
【００３４】
しかも、内側当て板２５、２５および外側当て板２９、２９を制振鋼板で構成したので、傾斜面の継目部分２４、２４および２８、２８の振動を効果的に減衰させることができ、高周波成分を含む騒音の発生をより一層低減できる。
【００３５】
図５は本発明の第４の実施例であり、図４と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第４の実施例において第３の実施例と異なるところは、一対の外側巻鉄心２３、２３の外周と外周巻鉄心２７の内周との間に内周巻鉄心３３を配置した構成にある、内周巻鉄心３３は、内側巻鉄心１０と同様に、珪素鋼板薄帯がワンターンカット方式により複数枚積層されてほぼ矩形枠状に形成されたもので、下部継鉄部に継目部分３４、３４を有する。内周巻鉄心３３と外周巻鉄心２７とは、一体に巻取り、成形および焼鈍されたものである。
【００３６】
このような第４の実施例によれば、ワンターンカット形の内周巻鉄心３３が外周巻鉄心２７の位置決め用鉄心枠の機能を兼ねるようになる。この場合、内周巻鉄心３３と外周巻鉄心２７とは、一体に巻取り、成形および焼鈍されるので、内周巻鉄心３３と外周巻鉄心２７との寸法誤差を小さくでき、従って、外周巻鉄心２７の脚部の継目部分２８、２８の軸方向へのずれによるギャップも小さくなり、特性が悪くなることを防止することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記しかつ図面に示す実施例に限定されるものではなく、例えば、第１の実施例において、バンド１４の代わりに、外側巻鉄心１２の外周に上下に二分割されたほぼ矩形状の支持枠を配置するようにしてもよい等、要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上の記述で明らかなように、本発明の巻鉄心変圧器よれば、珪素鋼板製の三相三脚の巻鉄心を、下部継鉄部にワンターンカット形の継目部分を有する内側巻鉄心と２つの脚部に傾斜面の継目部分を有する外側巻鉄心とを備えて構成するようにしたので、巻鉄心の大形化を防止し得、巻鉄心の継目部分のずれにより特性が悪くなることを防止することができ、また、一対の外側巻鉄心の隣接する脚部の外側にそれぞれ内側当て板を配置し、これらの内側当て板間に間隔板を圧入したので、２つの内側巻鉄心の対向する側（内側）の脚部の継目部分は、間隔板により内側当て板を介して均一に締付けられて、継目部分の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減され、更に、前記一対の外側巻鉄心の外周にこれらに掛け渡されるようにして外周巻鉄心を配置したので、２つ外側巻鉄心の外側の脚部の継目部分は、外周巻鉄心により均一に締付けられて、継目部分の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減され、そして、外周巻鉄心の脚部の外側にそれぞれ外側当て板を配置し、これらの外側当て板とともに外周巻鉄心の外周にバンドを巻回したので、外周巻鉄心の脚部の継目部分は、バンドにより外側当て板を介して均一に締付けられて、継目部分の開きが防止され、高調波成分を含む騒音の発生が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す要部の正面図
【図２】巻鉄心本体の組立て手順を示す図
【図３】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図４】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図５】本発明の第４の実施例を示す図１相当図
【図６】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
図面中、１０は内側巻鉄心、１１は継目部分、１２は外側巻鉄心、１３は継目部分、１４はバンド、１５は巻鉄心、１６はコイル、１７は変圧器本体、１９は当て板、２０は巻鉄心、２１は内側巻鉄心、２２は継目部分、２３は外側巻鉄心、２４は継目部分、２５は内側当て板、２６は間隔板、２７は外周巻鉄心、２８は継目部分、２９は外側当て板、３０はバンド、３１はコイル、３２は変圧器本体、３３は内周巻鉄心、３４は継目部分を示す。

Claims

珪素鋼板製の三相三脚の巻鉄心を用いた巻鉄心変圧器において、
前記巻鉄心は、
下部継鉄部にワンターンカット形の継目部分を有し、それぞれの１つの脚部が対向するように並置された一対の内側巻鉄心と、
この一対の内側巻鉄心の外周にそれぞれ配置され、２つの脚部に傾斜面の継目部分を有する一対の外側巻鉄心と、
この一対の外側巻鉄心の隣接する脚部の外側にそれぞれ配置された内側当て板と、
これらの内側当て板間に圧入された間隔板と、
前記一対の外側巻鉄心の外周にこれらに掛け渡されるようにして配置され、２つの脚部に傾斜面の継目部分を有する外周巻鉄心と、
この外周巻鉄心の脚部の外側にそれぞれ配置された外側当て板と、
これらの外側当て板とともに前記外周巻鉄心の外周に巻回されたバンドと、
から構成されていることを特徴とする巻鉄心変圧器。
外周巻鉄心と一対の外側巻鉄心との間に内周巻鉄心が配置されていることを特徴とする請求項１記載の巻鉄心変圧器。
当て板は制振鋼板で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の巻鉄心変圧器。