JP4857221B2 - 変圧器 - Google Patents

Description

本発明は変圧器に係り、特に、短絡事故の発生時に巻線が電磁機械力により変形するのを防止する構成に関する。

従来、巻線に働く電磁機械力に対しては、特許文献１に記載されているのように、巻線の組み込まれた鉄心と、この上下に設けられた締め金具と、この締め金具に連結する巻線補強金具を備えて、前記巻線補強金具により前記巻線の側面を押さえるようにして、短絡事故発生時の巻線の外側への変形を防止するように、対策がとられていた。変形防止作用としては図３を用いて説明すると、巻線２に作用する矢印方向の電磁機械力は、巻線補強金具５で受け、この力を上下の締め金具３，４に伝える。

特開昭５９−７２７０９号公報

上記従来技術では、上下の締め金具３，４の両端が巻線２の側面の上下に位置しており、この両端にボルト７により補強金具５を強固に固定され、この補強金具５でコイル２に作用する外側への電磁機械力を支える。しかしながら、この電磁機械力を支えるとき、補強金具５が図３に破線８で示すように、締め金具両端の上下のボルト７を支点として変形することになり、上下にボルトが離れている程、大きく変形するという問題がある。

また、上下の締め金具３，４が巻線２の側面付近まで直線形状に伸びており、補強金具５を固定するボルト７が更に外側に突出した構造となっているため、締め金具の形状が大型となって油入り変圧器の場合、収納するタンクが広がり、油量増大、質量増大の原因になる。

本発明は、上記従来技術の状況に鑑み、電磁機械力による巻線の変形が小さく、しかも小型化と重量の低減化と特性の向上を図った変圧器を提供することを目的とする。

上記課題点を解決するために、本発明は、磁路を形成する環状のコアと、上記コアに巻装されたコイルからなる変圧器本体が支持部材で支持される変圧器であって、上記支持部材が上記コアの天頂部の上方に配され該天頂部を覆う上部片と、上記コアの底部側に配され該コアの底部を支持する下部片と、上記上部片と上記下部片との両側面部の間を連結する連結部材を備えてことを特徴とする。

本発明によれば、電磁機械力による巻線の変形が小さく、変圧器の小型化、重量低減化と特性の向上を図ることが出来る。

以下、本発明の実施例につき、図１、２面を用いて説明する。図１は、変圧器の正面図、図2は、図１の変圧器における作用の説明図である。本実施例では、変圧器が油入変圧器である場合につき説明する。

図１において、１００は、本発明の実施例としての油入変圧器、１０はタンク、１は、油入変圧器１００の変圧器本体において磁路を形成する環状のコア、２ａ、２ｂはそれぞれ、コア１の両脚部に巻装され、該コア１とともに変圧器本体を構成するコイルである。コイル２ａ、２ｂはそれぞれ内側に巻回される内側コイルと、その外側に卷回される外側コイルから構成される。また、３は、コア１の天頂部１ａの上方に配されコ字状断面の箱型を有して該天頂部１ａを覆う上部片、４は、コア１の底部１ｂ側に配されコ字状断面の箱型を有して該底部１ｂを支持する下部片である。

５ａ、５ｂは、板状で折り曲げ加工された連結部材であって、上記コイル２ａ、２ｂの外側にあって上記コア１の幅方向の平面（ＹＺ平面）に沿って配され、上記上部片３と上記下部片４の上記他方の２個の側面部との間を跨って連結する。6ａは、連結部材５ａを上部片３に結合するボルト、6ｂは、連結部材５ｂを上部片３に結合するボルト、６ｃは、連結部材５aを下部片４に結合するボルト、６dは、連結部材５ｂを下部片４に結合するボルトである。上記上部片３、上記下部片４、上記連結部材５ａ、５ｂ及び、上記ボルトは、変圧器本体を支持する支持部材を構成する。

本実施例では、上記連結部材５ａ、５ｂが折り曲げ部５ａ１、５ａ２、５ｂ１、５ｂ２を有し、これら折り曲げ部は、該連結部材５ａ、５ｂ最外部から内側に、該コア1外周部に沿うよう折り曲げられた形状とし、その端部は連結部にてボルト６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄで上部片３及び、下部片４に固定される。また、上部片３及び、下部片４のＸ方向の長さＬ１はコイル最外部長さＬ２よりも短く構成され、上部片３、下部片４及び、連結部材５ａ、５ｂを結合した状態で、コイル中央部に接している該連結部材５ａ、５ｂの中間部位５ａ３、５ｂ３が中身支持材の最外部となる構成である。

以下、説明中で用いる図２中の構成要素には、図１の場合と同じ符号を付して用いる。図２は、図１の油入変圧器１００における本発明の効果を示す説明図である。

変圧器短絡事故時にはコイル２ａ、２ｂはそれぞれ内側コイルと外側コイル間の反発力によりＸ方向外側に広がろうとする電磁機械力Ａが働く（図２では、コイル２ｂについてのみ矢印で示す。）。本実施例では、連結部材の折り曲げ部５ａ１、５ａ２、５ｂ１、５ｂ２を該コア1外周部に沿うよう折り曲げられた形状として、機械力Ａを受けるように構成される。これらの折り曲げ部５ａ１、５ａ２、５ｂ１、５ｂ２に受ける機械力は、引っ張り力Ｂとして表され、水平方向（ＸＹ平面）に対する上記折り曲げ部の角度θにより分力された値となり（Ｂ＝Ａ・ｃｏｓθ）、直接の機械力Ａより小さくて済む。

また、折り曲げ部５ａ１、５ａ２、５ｂ１、５ｂ２に対し、鉛直方向の力も分力され、固定ボルト6ａ、6b、6c、6dを支点とした、金具を変形させる曲げモーメントが低減される。

従って、本構造により、上部片３、下部片４及び連結部材５ａ、５ｂに加わる力が少なくて済むため、上下部片３，４の質量を低減でき、連結部材５ａ、５ｂも簡素化されることにより、全体の質量を低減できる。そして、上記のように上下部片と連結部材が簡素化されるので、金具内に発生する漂遊損（渦電流による損失）を低減できるため、変圧器の特性が向上する。

更に、従来構造のような、直線状の連結部５ａ、５ｂを固定ボルトで固定する場合にはボルトが連結部材５ａ、５ｂよりＸ方向外側に突出するため、その部位が中身支持材の最外部となる。一方、本実施例では、中身支持材の最外部が上記連結部材５ａ、５ｂの最外部であり、固定ボルト６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが外側に突出しないため、タンク１０を縮小することができ、質量、油量を低減できる。

また、図２に示すように電磁機械力Ａによりコイル２ｂの側面が変形するが、これに伴って連結部５ａが破線９のように変形する。この破線９の変形は、コイル２ｂの側面の上下の肩部２ｂ１、２ｂ２を支点として発生するが、支点間の距離がコイルの高さであるため、上部片３、下部片４の距離より小さく変形量が少なくて済む。即ち、破線８は従来の変形状態を示すが、支点が上部片３、下部片４に取り付けたボルトとなるため、支点間の距離が大きく変形量も大きくなる。

なお、上記実施例においては、変圧器が油入変圧器である場合につき説明したが、本発明は油入変圧器に限定されない。また、変圧器本体を支持する支持部材における上部片３、下部片４、連結部材５ａ、５ｂの結合部をＹＺ平面に垂直としたが、発明はこれに限定されず、ＸＹ平面と垂直であってもよいし、または、ＹＺ平面に対し例えば45℃の角度であっても良い。

本発明実施例としての変圧器の正面図である。 本発明実施例の作用の説明図である。 従来例の変圧器の正面図である。

符号の説明

１…コア、１ａ…コア天頂部、１ｂ…コア底部、２ａ、２ｂ…コイル、３…上部片、４…下部片、５ａ、５ｂ…連結部材、５ａ１、５ａ２、５ｂ１、５ｂ２…連結部材折り曲げ部、５ａ3、５ｂ3…連結部材中間部、６ａ、６ｂ、６c、６d…固定ボルト、１０…タンク、１００…油入変圧器、Ａ…変圧器短絡事故時の機械力、Ｂ…金具引張力、Ｌ１…上部片長さ、下部片長さ、Ｌ２…コイル最外部長さ。

Claims (1)

1. 磁路を形成する環状のコアと、上記コアに巻装されたコイルからなる変圧器本体が支持部材で支持される変圧器であって、
   上記支持部材が上記コアの上方に配され該上部を覆う上部片と、
   上記コアの底部側に配され該コアの底部を支持する下部片と、
   上記上部片と上記下部片との両側面部の間を連結する連結部材とを備え、
   上記上部片と下部片の長さはコイル最外部長さより短く構成され、
   上記連結部材は、上記コアに沿うように折り曲げられ、上記上部片と下部片と上記連結部材を結合した状態で、コイル側面の中央部に接している連結部材の中間部位が上記支持部材の最外部となるように構成されたことを特徴とする変圧器。

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