JP5153691B2 - アモルファス鉄心変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、アモルファス鉄心変圧器に関し、特に、箱型の鉄心保護材を装着した鉄心を有するアモルファス鉄心変圧器に関する。

アモルファス鉄心変圧器は、絶縁材で覆われたアモルファス鉄心をコイルに巻回し、そのコイルの両端をラップさせて製造される。図５は、従来のアモルファス鉄心をラッピングする時の様子を示す斜視図である。従来の鉄心ラッピング方法は、アモルファス鉄心２ａの下に作業（絶縁材を鉄心に巻回す作業）空間を確保するための治具５を配置しておき、治具５をずらしながら絶縁材４ａ，４ｂでアモルファス鉄心２ａを包むラッピング作業を行っている。その後、絶縁材４ａ，４ｂでラッピングされたアモルファス鉄心２ａを作業台から移動してコイルへ挿入し、更に反転機上にてアモルファス鉄心２ａの両端を接合している。

図６は、アモルファス鉄心２ａにコイル３ａを挿入し、アモルファス鉄心２ａを接合し、更にその接合部にラッピングを施した後の従来構造を示す斜視図である。アモルファス鉄心２ａとコイル３ａ間の絶縁距離を確保するため、絶縁材６ａ，６ｂを必要としている。絶縁材６ａ，６ｂは、アモルファス鉄心２ａの表面のうち、少なくともコイル３ａに挿入される部分を覆うように施される。

しかしながら、この方法では、ラッピング作業は治具５を移動しながら行うため、変圧器の容量が大容量器になるに従ってアモルファス鉄心の寸法が増大するので、治具５の個数が増え、治具５を移動させる時間のように、治具５に関わる作業時間に大きな影響が及ぶ。また、アモルファス鉄心をラッピング作業台から反転機へ移動する作業が必要となり、作業工程が増加し、また、絶縁材の数量も多くアモルファス鉄心変圧器自体のコストアップにつながっていた。

また、特許文献１には、アモルファス鉄心にコイルを挿入して変圧器を組み立てる時における、コイル内部へのアモルファス破片の飛散防止と、絶縁油中にアモルファス破片の分散防止を可能にするアモルファス変圧器とその製造方法が開示されている。また、特許文献２には、アモルファス巻鉄心のヨーク部へ補強部材を設け、鉄心の変形を抑える構成が開示されている。

特開２００５−１５９３８０号公報 特開２００３−３０３７１８号公報

そこで、アモルファス鉄心変圧器において、治具を使用することなくアモルファス鉄心を保護材で包むラッピング作業を簡単にし、絶縁材を用いることなくアモルファス鉄心とコイル間の絶縁距離を確保する点で解決すべき課題がある。
本発明の目的は、上記課題を解決しようとするものであり、作業時間と絶縁部材を低減させ、また、治具を使用せずにアモルファス鉄心を保護材で包むラッピング作業を可能にし、絶縁材を用いることなくアモルファス鉄心とコイル間の絶縁距離を確保して、製造コストを低減して製造することができるアモルファス鉄心変圧器を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明によるアモルファス鉄心変圧器は、アモルファス材により形成され、箱型の鉄心保護材を装着した鉄心と当該鉄心に挿入されるコイルとを有しており、前記箱型の鉄心保護材は、絶縁部材からなり、かつ、前記アモルファス材の破片が飛散するのを防止するため前記鉄心全体を覆っていることを特徴としている。

このアモルファス鉄心変圧器によれば、アモルファス鉄心は箱型の鉄心保護材を用いてラッピングされるが、その鉄心保護材は絶縁部材からなり且つ鉄心全体を隙間無く覆っているので、鉄心を構成するアモルファス材の破片が変圧器内部に飛散するのを防止する作用を奏する。

このアモルファス鉄心変圧器において、アモルファス鉄心とコイルとの間の絶縁距離を鉄心保護材の板厚によって一定に確保することができる構造となっている。また、鉄心ラッピング作業時において、鉄心保護材の作業台との当たり面が一枚板で構成されており、鉄心保護材を鉄心の周りに折曲げ形成して鉄心保護材同士を接続して箱型に成形するときには、その接続部が、鉄心を横置きにしたときの側面、鉄心窓内面又は上面に配置されている。更に、鉄心保護材は、鉄心の接合部が一旦展開されて形成された展開部を覆う構造として、展開部を先端にして鉄心をコイルに挿入する際に、鉄心保護材は鉄心の展開部を保護することができる。

また、このアモルファス鉄心変圧器において、鉄心保護材を、鉄心への装着作業時の作業台との当たり面が一枚板で構成し、鉄心保護材を鉄心の周囲で折曲げ成形して、鉄心窓内面用保護材とともに鉄心全体を隙間無く覆うことができる。また、鉄心保護材を、鉄心への装着作業時の作業台との当たり面が一枚板で構成された底面保護材と、底面保護材から延びており鉄心とコイル間の当り面に配置される当たり面保護材と、鉄心窓内面用保護材と、鉄心の接合部の側面に配置される接合部側面用保護材とから構成して、鉄心保護材には、当該鉄心保護材で覆い切れない鉄心の表面を覆う絶縁材を備えることができる。更にまた、鉄心は、四隅の外側アール部を有する複数の内鉄心と、並べられた複数の内鉄心を外側から囲んでおり四隅の内側が内鉄心の前記外側アール部と嵌合する内側アール部を有している外鉄心とから成っており、内鉄心を覆う内鉄心保護材は、内鉄心の外側アール部に対応して上下面で外側に張り出す張出し部を備えており、外鉄心を覆う外鉄心保護材は、外鉄心の内側アール部に対応して上下面で引き込まれた引込み部を備えており、張出し部と引込み部とは隙間なく嵌合させる構造とすることができる。

本発明によれば、ラッピング作業時に治具を使用せずに製造することができ、箱型の鉄心保護材を有しているため、鉄心形状を安定させコイル挿入作業が容易になると同時に、コイルへの鉄心挿入時、ラッピング後の鉄心と作業台との当たり面が平滑になり、スライドさせ横置きのコイルへ容易に挿入できるため作業時間を低減させ、また、保護材が鉄心全体を覆うことにより鉄心とコイル間の絶縁材が不要となり、アモルファス材の破片飛散防止が可能なアモルファス鉄心変圧器を得ることができる。

本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例１であって、鉄心ラッピング作業からコイル挿入作業までを斜視図として示す作業図である。 本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例２であって鉄心ラッピング作業とコイル挿入後を斜視図として示す作業図である。 本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例３であって鉄心ラッピング作業とコイル挿入後を斜視図として示す作業図である。 本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例４であって三相アモルファス鉄心変圧器の内外鉄心のラッピング作業と三脚一体型鉄心のコイル挿入後を斜視図として示す作業図である。 鉄心ラッピングの従来作業方法を示す斜視図である。 鉄心コイル挿入後の従来構造を示す斜視図である。

以下、本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例を図面を用いて説明する。
本発明では、鉄心を覆う保護部材は絶縁部材から成っていて、鉄心の周囲を覆う箱型構造とされており、作業台との当たり面は一枚板で形成されている。なお、保護材の破線で示す線は、折曲げ成形するときの折曲げ線を示す。

図１は、本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例１であって、鉄心ラッピング作業からコイル挿入作業までを斜視図として示す作業図である。
鉄心保護材１ａ_１は、予め箱型に組立可能となるように寸法を定めて裁断された絶縁部材からなっており、作業台との当たり面に鉄心保護材１ａ_１同士の接続部が位置することのない一枚板で形成されている。鉄心保護材１ａ_１の中央には、鉄心窓内面用の保護材１ａ_２が貼り付けるなどして配置されている。このように構成された鉄心保護材１ａ_１上に、アモルファス鉄心２ａが乗せられる。鉄心窓内面用の保護材１ａ_２は、アモルファス鉄心２ａの鉄心窓内に装着される（図１（１））。

焼鈍時に装着した成形芯金をアモルファス鉄心２ａから取り外した後、鉄心保護材１ａ_１をアモルファス鉄心２ａの周りに箱型に折曲成形する。この際、アモルファス鉄心２ａは接合部を一度分離し、横置きのコイル３ａ，３ａへスライドさせ挿入する（図１（２））。鉄心保護材１ａ_１は、接合部を一度分離されたアモルファス鉄心２ａの開いた展開部２ａ_１，２ａ_１の周りにも折曲成形されている。したがって、アモルファス鉄心２ａのコイル３ａ，３ａへの挿入時に、展開部２ａ_１，２ａ_１を囲む鉄心保護材１ａ_３はコイル３ａ，３ａと干渉することがない。

アモルファス鉄心２ａのコイル３ａ，３ａへの挿入後、アモルファス鉄心２ａの展開部２ａ_１，２ａ_１内側に折曲成形されていた鉄心保護材１ａ_３を広げて（図１（３））、アモルファス鉄心２ａの両展開部２ａ_１，２ａ_１を再度接合する。再接合された両展開部２ａ_１，２ａ_１の周りには、展開されていた鉄心保護材１ａ_３が折曲組み立てられて、再接合された接合部を覆って保護材同士を接続し固定する（図１（４））。

コイル３ａ，３ａへの挿入時、鉄心保護材１ａ_３は、鉄心の接合部が一旦展開されて形成された展開部２ａ_１，２ａ_１を覆っており、コイル３ａ，３ａに先端となって挿入される展開部２ａ_１，２ａ_１を保護する作用を奏する。また、鉄心保護材１ａ_３はアモルファス鉄心２ａとコイル３ａ，３ａ間の絶縁距離を確保しており、アモルファス鉄心２ａとコイル３ａ，３ａ間に別の絶縁材を挿入する必要はない。更に、鉄心保護材１ａ_３は寸法出しが容易であるため、アモルファス鉄心２ａを変形させることなくコイル３ａ，３ａへの挿入が可能となる。

上記実施例１によれば、アモルファス鉄心２ａは鉄心保護材１ａ_１，１ａ_２によって全周囲が覆われるので、作業時間や製造コストを抑えた状態で、アモルファス材の破片が変圧器内部に飛散するのを防止することができるアモルファス鉄心変圧器が得られる。また、鉄心保護材１ａ_１，１ａ_２を箱型に成形するときには、鉄心保護材同士の接続部が、作業台との当たり面にはなく、横置きにされている鉄心２ａの側面、鉄心窓内面又は上面に配置されるので、鉄心保護材同士の接続作業が極めて簡単になる。

図２は、本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例２であって鉄心ラッピング作業とコイル挿入後を斜視図として示す作業図である。
図２に示すように、鉄心保護材は下部１ｂ_１と上部１ｂ_２から成っている。鉄心保護材の下部１ｂ_１は、予め箱型下部に組立可能となるよう寸法を定め裁断されている一枚板であり、アモルファス鉄心２ａの鉄心窓内面に嵌入される保護材１ｂ_３が貼り付けられている。鉄心保護材の下部１ｂ_１上に、アモルファス鉄心２ａを乗せ、焼鈍時に装着した成形芯金を取外し後、鉄心保護材の上部１ｂ_２を被せる（図２（１））。鉄心保護材の下部１ｂ_１と上部１ｂ_２とは、アモルファス鉄心２ａの表面に沿って折曲成形され、アモルファス鉄心２ａの側面にて互いに接続されて箱型に形成される。このように、鉄心保護材の下部１ｂ_１と上部１ｂ_２との接続部は、アモルファス鉄心２ａが載せられる作業台の当り面に配置されることはなく、アモルファス鉄心２ａの側面にて接続作業を極めて簡単に行うことができる。

アモルファス鉄心２ａの接合部を一度分離し、展開されたアモルファス鉄心２ａを横置きのコイル３ａ，３ａへスライドさせて挿入する。挿入時、鉄心接合部の保護材１ｂ_１，１ｂ_２はアモルファス鉄心２ａの要接合部を保護する作用を奏する。展開された展開部２ａ_１，２ａ_１は再接合され、更にその接合部の周りに保護材１ｂ_１，１ｂ_２が折曲成形され且つ接続されることで、アモルファス鉄心２ａの全周が隙間無く保護材１ｂ_１，１ｂ_２で覆われる（図２（２））。また、鉄心保護材１ｂ_１，１ｂ_２はアモルファス鉄心２ａとコイル３ａ，３ａ間の絶縁距離を確保しており、アモルファス鉄心２ａとコイル３ａ，３ａ間へ絶縁材を別途挿入する必要がない。更に、鉄心保護材１ｂ_１，１ｂ_２は寸法出しが容易であるため、アモルファス鉄心２ａを変形させることなくコイル３ａへの挿入が可能となる。

実施例２によれば、アモルファス鉄心２ａは鉄心保護材１ｂ_１，１ｂ_２によって全周囲が覆われるので、作業時間や製造コストを抑えた状態で、アモルファス材の破片が変圧器内部に飛散するのを防止することができるアモルファス鉄心変圧器が得られる。特に、接合部が側面及びアモルファス鉄心窓内面に限定することができるため、鉄心保護材同士の接続作業を極めて簡単に行うことができる。

図３は、本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例３であって鉄心ラッピング作業とコイル挿入後を斜視図として示す作業図である。
図３に示すように、鉄心保護材は、予め箱型に組立可能となるよう寸法を定め裁断され且つ作業台との当り面に接続部を配置しない底面の一枚板から成る底面保護材１ｃ_１と、底面保護材１ｃ_１から延びており鉄心２ａとコイル３ａ間の当り面に配置される当たり面保護材１ｃ_２と、鉄心窓内面に嵌入される鉄心窓内面用保護材１ｃ_３と、鉄心接合部の側面に配置される接合部側面用保護材１ｃ_４とを備えている。鉄心保護材には、また、当該鉄心保護材で覆い切れない鉄心２ａの表面を覆う絶縁材４ｄ，４ｅが貼り付けるなどして備わっている。

一枚板の鉄心保護材１ｃ_１に鉄心窓内面の鉄心保護材１ｃ_３と絶縁材４ｄ，４ｅとを貼り付けた鉄心保護材上へ、アモルファス鉄心２ａを乗せる。鉄心保護材１ｃ_３はアモルファス鉄心２ａの窓内面に装着される（図３（１））。アモルファス鉄心２ａへの鉄心保護材１ｃ_１〜１ｃ_４のラッピング作業後に、アモルファス鉄心２ａの接合部を一度分離し、鉄心保護材１ｃ_１〜１ｃ_４で覆われ且つ展開されたアモルファス鉄心２ａを横置きのコイル３ａへスライドさせ挿入する。挿入時、鉄心接合部側面の保護材１ｃ_４は、接合部が展開されることで形成されている鉄心の展開部２ａ_１，２ａ_１を保護する作用を奏する。挿入後、保護材１ｃ_４の内側部分を開いて鉄心２ａの展開部２ａ_１，２ａ_１を再接合し、その後、鉄心接合部側面の保護材１ｃ_４は折り曲げられて接続し固定され、保護材の無いところは絶縁材４ｅでラッピングされる（図３（２））。このとき、アモルファス鉄心保護材１ｃ_１〜１ｃ_４は鉄心２ａとコイル３ａ，３ａ間の絶縁距離を確保しており、アモルファス鉄心２ａとコイル３ａ，３ａ間への絶縁材挿入を必要としない。更に、鉄心コイル当り面の鉄心保護材１ｃ_２は寸法出しが容易であるため、アモルファス鉄心２ａを変形させることなくコイル３ａ，３ａへの挿入が可能となる。

実施例３によれば、アモルファス鉄心２ａは鉄心保護材１ｃ_１〜１ｃ_４によって全周囲が隙間無く覆われるので、作業時間と製造コストを抑えた状態で、アモルファス材の破片飛散防止が可能なアモルファス鉄心変圧器が得られる。特に、鉄心保護材の強度を必要最小限とし、さらなる材料コスト削減を可能とする。

上記各実施例においては、単相アモルファス鉄心変圧器である場合につき説明したが、本発明は単相アモルファス鉄心変圧器に限定されない。図４は、本発明によるアモルファス鉄心変圧器の実施例４を示す斜視作業図である。図４には、三相アモルファス鉄心変圧器における、内外両鉄心の鉄心保護材、鉄心ラッピング作業が示されている。内鉄心２ｂの鉄心保護材１ｄ_１は、予め箱型に組立可能となるよう寸法を定め裁断され且つ作業台との当り面に接続部を配置しない底面の一枚板である。保護材１ｄ_３は、鉄心窓内面に嵌入される保護材である（図４（１））。実施例４によれば、アモルファス巻鉄心２ａの接合部を展開し、展開部２ｂ_１，２ｂ_１の部分を残して保護材を折曲成形し、アモルファス巻鉄心２ａの大部分を覆った状態（図４（２））では、アモルファス巻鉄心２ａのコーナ部に対応して下面と上面のみに張出し構造１ｄ_２（１箇所のみ代表して符号を付す）が残される。張出し構造１ｄ_２によって、内鉄心２ｂは、後述するように外鉄心２ｃとの組合せが可能となる。

外鉄心２ｃのラッピング作業の様子が図４（３）及び（４）に示されている。保護材１ｅ_１は概略四角であるが、中央には窓と四隅には切欠きが形成されている。外鉄心２ｃを箱型に覆うための一枚板の鉄心保護材１ｅ_１の上に外鉄心２ｃを載置し（図４（３））、外鉄心２ｃの周囲に保護材１ｅ_１を箱型に折曲成形する。その後、外鉄心２ｃは接合部が一度展開される（図４（４））。外鉄心２ｃの隅部にはアール部が形成されているが、保護材１ｅ_１を折曲げ成形する際には通常、直角に折り曲げされるので、外鉄心２ｃの隅部に対応して、保護材１ｅ_１は外側には張出し構造１ｅ_３が形成されるが、内側には外鉄心２ｃのアール部が露出する内側コーナ１ｅ_２，１ｅ_２が形成される。

三相三脚アモルファス鉄心にコイルを挿入した後の斜視図が図４（５）及び（６）に示されている。保護材１ｄ_１〜保護材１ｄ_３で覆われた図４（２）に示す二つの内鉄心２ｂ，２ｂを三つのコイル３ｂ，３ｂ，３ｂに横から挿入し、図４（４）に示す外鉄心２ｃを両外側のコイル３ｂ，３ｂに挿入する。その後、内鉄心２ｂ，２ｂ及び外鉄心２ｃの展開部２ｂ_１，２ｂ_１及び２ｃ_１，２ｃ_１を再度接合し、鉄心保護材１ｄ_１，１ｄ_１，１ｅ_１を折曲成形して組み立てて再接合された接合部を覆い、接合部を覆った保護材を互いに接続して固定する。このとき、外鉄心２ｃの四隅のアール部は二つの併置された内鉄心２ｂ，２ｂの四隅の当り面となるアール部と適合して、内鉄心２ｂの周囲を囲む。また、内鉄心２ｂ，２ｂの下面と上面で保護材が外側に張り出して形成される張出し構造１ｄ_２は、内鉄心２ｂ，２ｂ同士の隣り合うアール部間ではそれらの隙間を覆って接続されるとともに鉄心保護材１ｅ_１とも接続され、外鉄心２ｃの四隅に対しては、それらの内側に露出する各内側コーナ１ｅ_２に嵌合して接続されるので、保護材同士１ｄ_１，１ｄ_１，１ｅ_１が隙間無く組合せ可能となる。したがって、アモルファス鉄心２ａ，２ｃは鉄心保護材１ｄ_１〜１ｄ_３，１ｅ_１によって全周囲が隙間無く覆われるので、上記実施例と同様の作業方法で作業時間と製造コストを抑え且つ同等の効果を示す、アモルファス材の破片飛散防止が可能なアモルファス鉄心変圧器が得られる。
また、上記実施例において、鉄心保護材の展開図や接合部は、作業台との当たり面に配置しないという条件を満たせば、上記実施例以外の形状及び箇所でも構わないことは明らかである。

１ａ_１，１ａ_２，１ａ_３；１ｂ_１，１ｂ_２，１ｂ_３；１ｃ_１，１ｃ_２，１ｃ_３，１ｃ_４；１ｄ_１，１ｄ_２，１ｄ_３；１ｅ_１，１ｅ_２，１ｅ_３…鉄心保護材
２ａ_１，２ｂ_１；２ｃ_１，２ｃ_１…展開部
２ａ，２ｂ，２ｃ…アモルファス鉄心
３ａ，３ｂ…コイル
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ…絶縁材
５…治具
６ａ，６ｂ…絶縁材（鉄心とコイル間の絶縁距離を保持する）

Claims (7)

1. アモルファス材により形成され、箱型の鉄心保護材を装着した鉄心と当該鉄心に挿入されるコイルとを有するアモルファス鉄心変圧器において、
   前記箱型の鉄心保護材は、絶縁部材からなり、かつ、前記アモルファス材の破片が飛散するのを防止するため前記鉄心全体を覆っており、
   前記鉄心保護材の前記鉄心への装着作業時の作業台との当たり面は、一枚板で構成されており、
   前記鉄心保護材を前記箱型に成形するときに生じる前記鉄心保護材同士の接続部が、前記鉄心を横置きにしたときの側面、鉄心窓内面又は上面に配置されていることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
2. 請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
   前記鉄心保護材は、前記鉄心と前記コイルとの間の絶縁距離を一定に確保していることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
3. 請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
   前記鉄心保護材は前記鉄心の接合部が一旦展開されて形成された展開部を覆っており、前記展開部を先端にして前記鉄心を前記コイルに挿入する際に、前記鉄心保護材は前記鉄心の前記展開部を保護することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
4. 請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
   前記鉄心保護材を前記鉄心の周囲で折曲げ成形して、鉄心窓内面用保護材とともに前記鉄心全体を隙間無く覆っていることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
5. 請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
   前記鉄心保護材は、前記一枚板から成る下部保護材と、前記鉄心の上側を覆う上部保護材とを備えており、
   前記下部保護材と前記上部保護材とを前記鉄心の周囲で折曲げ成形して、鉄心窓内面用保護材とともに前記鉄心全体を隙間無く覆っていることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
6. 請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
   前記鉄心保護材は、前記一枚板から成る底面保護材と、前記底面保護材から延びており前記鉄心と前記コイル間の当り面に配置される当たり面保護材と、鉄心窓内面用保護材と、前記鉄心の接合部の側面に配置される接合部側面用保護材とから成っており、前記鉄心保護材には当該鉄心保護材で覆い切れない前記鉄心の表面を覆う絶縁材を備えていることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
7. 請求項１又は２に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
   前記鉄心は、四隅の外側アール部を有する複数の内鉄心と、並べられた複数の前記内鉄心を外側から囲んでおり四隅の内側が前記内鉄心の前記外側アール部と嵌合する内側アール部を有している外鉄心とから成っており、
   前記内鉄心を覆う内鉄心保護材は、前記内鉄心の前記外側アール部に対応して上下面で外側に張り出す張出し部を備えており、
   前記外鉄心を覆う外鉄心保護材は、前記外鉄心の前記内側アール部に対応して上下面で引き込まれた引込み部を備えており、
   前記張出し部と前記引込み部とは隙間なく嵌合していることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
   

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