JP5161039B2 - Coil winding frame for transformer and transformer using the same - Google Patents
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本発明は、コイルが巻回される変圧器用のコイル巻枠、及びそれを用いた変圧器に関する。 The present invention relates to a coil winding frame for a transformer around which a coil is wound, and a transformer using the same.
従来、変圧器のコイル巻枠は、矩形のコイル巻枠を1つ又は巻鉄心材料幅方向に複数配置した構造を備えている。 Conventionally, a coil winding frame of a transformer has a structure in which one rectangular coil winding frame or a plurality of coil winding frames are arranged in the width direction of a wound core material.
本発明に関連した従来技術であって、文献に記載された技術としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1には巻枠部材からなるコイル巻枠をコイルの最内周に設けたアモルファス巻鉄心変圧器が開示されている。また、最外巻鉄心は、巻鉄心を囲み、かつ、巻鉄心が挿入されるコイルの外側を押圧する補強枠を有する構成が記載されている。
As a technique related to the present invention and described in the literature, for example, there is a technique described in
こうした変圧器を大容量変圧器に適用する場合、鉄心はその断面積が大きくなるように構成されるが、コイル巻枠を鉄心幅方向に複数個配置した構造においても、短絡時に発生する内側に働く電磁機械力によって内側巻線が内側に向かって凹むように変形をする座屈をし(図9参照)、鉄心が圧迫され、鉄損や励磁電流を悪化させるという問題がある。 When such a transformer is applied to a large-capacity transformer, the iron core is configured to have a large cross-sectional area. There is a problem that the inner winding is deformed so as to be dented inward by the working electromagnetic mechanical force (see FIG. 9), the iron core is pressed, and iron loss and excitation current are deteriorated.
また、四角筒状のコイル巻回部の各面に中央部の肉厚が厚い略山形の肉厚部を形成し、中央部分の強度を高めて巻回時の変形に対する耐力を大きくした、放電安定器等に使用されるボビン形状が提案されている(特許文献2参照)。この提案では、各辺の中央部のみを肉厚に形成しているので、そうしたコイル巻回部の製造に手間がかかり、材料の量の点でも多くの材料を使用し、コストの低減が難しい。 In addition, a discharge is formed by forming a substantially chevron-shaped thick part with a thick central part on each surface of the coiled part of the square cylindrical coil, increasing the strength of the central part and increasing the resistance to deformation during winding. A bobbin shape used for a ballast or the like has been proposed (see Patent Document 2). In this proposal, since only the central part of each side is formed thick, it takes time to manufacture such a coil winding part, and it is difficult to reduce costs by using many materials in terms of the amount of material. .
鍔付きボビンのコイルを巻き付ける中間筒部の周面に、中央部を肉厚に形成し、各周面が外方に突出した円弧状になるようにし、最下層のコイルを中間筒部の各周面に均一に接触した状態に巻き、コイルの浮き上がりを防止することを図った電磁コイルが提案されている(特許文献3参照)。各辺の中央部のみを肉厚に形成しているので、特許文献2と同様の問題・不具合がある。
On the peripheral surface of the intermediate cylinder part around which the coil of the hooked bobbin is wound, the central part is formed thick so that each peripheral surface has an arc shape protruding outward, and the lowermost coil is connected to each of the intermediate cylinder parts. There has been proposed an electromagnetic coil which is wound in a state of being in uniform contact with a peripheral surface to prevent the coil from being lifted (see Patent Document 3). Since only the central part of each side is formed thick, there are the same problems and defects as in
コイル巻枠部の中空孔の内面を外方にアーチ状に膨らませることにより、膨らませた部分にアーチ効果を生じさせて、電圧巻線を巻回したときの巻回締付力が加わってもコイル巻枠部が内側へ変形するのを少なくした電力量計の電圧電磁石装置が提案されている(特許文献4参照)。アーチ状に膨らませたコイル巻枠部は全周に形成されており、形状に制約がある。
そこで、内側巻線の最内周に配置される変圧器用のコイル巻枠、及びそれを用いた変圧器であって、強度改善によって、鉄心への圧迫等の影響を及ぼすおそれのある座屈を回避する点で解決すべき課題がある。 Therefore, a coil winding frame for a transformer disposed on the innermost circumference of the inner winding, and a transformer using the transformer, and buckling that may affect the pressing of the iron core due to strength improvement. There is a problem to be solved in terms of avoidance.
本発明の目的は、変圧器において内側巻線の座屈強度を確保し、鉄心を圧迫することを防止して、鉄損や励磁電流を悪化させない変圧器用のコイル巻枠、及びそれを用いた変圧器を提供することである。 An object of the present invention is to secure a buckling strength of an inner winding in a transformer, prevent the iron core from being compressed, and use a coil winding frame for a transformer that does not deteriorate iron loss or exciting current, and the same. Is to provide a transformer.
上記課題を解決するために、本発明によるコイル巻枠は、鉄心が挿入されるコイルのコイル最内周に配設される変圧器用のコイル巻枠であって、内側に凹む座屈に対する強度を向上させたことを特徴としている。また、本発明による変圧器は、前記鉄心が磁性帯を多層に巻回した巻鉄心又は多層に積み重ねた積鉄心から成り、前記コイルが前記鉄心に挿入されており、内側に凹む座屈に対する強度を向上させた前記コイル巻枠が前記コイルの最内周に配置されていること、を特徴としている。 In order to solve the above problems, a coil winding frame according to the present invention is a coil winding frame for a transformer disposed on the innermost coil of a coil into which an iron core is inserted, and has strength against buckling recessed inward. It is characterized by improvement. In addition, the transformer according to the present invention is composed of a wound iron core in which the magnetic core is wound in multiple layers or a stacked iron core stacked in multiple layers, and the coil is inserted into the iron core, and the strength against buckling recessed inside is provided. The coil winding frame with the improved is arranged on the innermost periphery of the coil.
本発明によるコイル巻枠、及びそれを用いた変圧器によれば、簡素な方法により、内側巻線の最内周に設けられるコイル巻枠の座屈強度を向上させることによって内側巻線の座屈強度を向上させることができ、大容量変圧器においても、内側巻線の座屈により鉄心を圧迫せず、鉄損や励磁電流を悪化させない構造とすることができる。 According to the coil winding frame and the transformer using the same according to the present invention, the buckling strength of the coil winding frame provided on the innermost circumference of the inner winding is improved by a simple method. The bending strength can be improved, and even in a large-capacity transformer, the iron core is not compressed by the buckling of the inner winding, and the iron loss and the excitation current can be prevented from being deteriorated.
以下、本発明を実施するための最良な形態について、図面を用いて説明する。図1〜図8は、本発明によるコイル巻枠及びそれを用いた変圧器を示す説明図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. 1-8 is explanatory drawing which shows the coil winding frame by this invention, and a transformer using the same.
図1及び図2を参照して本発明による変圧器の第1実施例について説明する。図1は本発明による変圧器の第1実施例を示す横断面図である。図2は、図1に示す変圧器に用いられるコイル巻枠の外観図である。以下、第2実施例〜第4実施例においても、図面で用いる構成要素の符号は全図について共通のものを用いる。 A first embodiment of a transformer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a transformer according to the present invention. FIG. 2 is an external view of a coil winding frame used in the transformer shown in FIG. Hereinafter, also in the second to fourth embodiments, the same reference numerals are used for the constituent elements used in the drawings.
図1に示す変圧器の第1実施例において、変圧器は、鉄心3と、鉄心3に巻かれるコイル2とを具備している。コイル2は、内側巻線21とその外側に主絶縁を介して同心状に巻回した外側巻線22とから構成されている。鉄心3は、例えばアモルファス磁性薄帯を多層巻回して形成することができるが、これに限らない。内側巻線21の更に内側にはコイル巻枠1aが設けられている。コイル巻枠1aには、磁力線ループを形成しないように、巻枠部材絶縁部4が設けられている。鉄心3の鉄心特性は、特にアモルファス巻鉄心を用いる場合には応力に敏感であるので、コイル巻枠1aから鉄心3に力が作用しないように、鉄心3とコイル巻枠1aとの間には鉄心3の四つの側面においてスペーサ5が挿入されている。
In the first embodiment of the transformer shown in FIG. 1, the transformer includes an
変圧器の構造において、コイル巻枠が断面長方形の形状であるとすると、例えば変圧器の負荷側で短絡が起きてコイル2に短絡電流が発生した場合、内側巻線21には内側方向に電磁機械力が働いて、コイル巻枠が内側、即ち鉄心3側に凹むように座屈を生じる。コイル巻枠1aの座屈は、断面短辺側よりも、断面長辺側に位置する側面において、その中央部が凹む態様で生じる。コイル巻枠1aに座屈が生じると、コイル2が変形を受けることになり、また、この座屈により鉄心3が圧迫され、鉄損や励磁電流を悪化させることになる。
Assuming that the coil winding frame has a rectangular cross section in the transformer structure, for example, when a short circuit occurs on the load side of the transformer and a short circuit current is generated in the
本発明では、こうしたコイル巻枠の座屈を防止するため、断面弓状の形状に形成されたコイル巻枠1aが用いられている。図2は、図1に示した変圧器に用いられるコイル巻枠1aの外観図である。図1及び図2に示すように、コイル巻枠1aは、特に座屈が生じやすい断面長辺側のコイル巻枠部11a,11aが外側に膨らんだ断面弓状に形成されている。このような断面弓状の形状により、コイル巻枠部11a,11aには、その中央部を鉄心3側に凹ませようとする抵抗が与えられている。即ち、コイル巻枠部11a,11aに内側に凹む座屈を生じさせるには、この外側に弓形となっている膨らみに逆らって変形させる程の大きな力が必要となっており、このことは座屈強度が高められていることを示す。断面短辺側のコイル巻枠部11b,11bについては、座屈自体が比較的生じ難くなっているので、平坦面に形成されている。弓状のコイル巻枠1aの座屈強度は、従来の矩形のコイル巻枠に比べ、約30%向上させることができる。
In the present invention, in order to prevent such a coil winding frame from buckling, a coil winding frame 1a formed in an arcuate cross section is used. FIG. 2 is an external view of a coil winding frame 1a used in the transformer shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the coil winding frame 1a is formed in a cross-sectional arc shape in which coil winding frame portions 11a and 11a on the long side of the cross section, which are particularly susceptible to buckling, bulge outward. Due to such an arcuate cross-sectional shape, the coil winding frame portions 11a and 11a are provided with a resistance that causes the central portion to be recessed toward the
図3及び図4を参照して本発明による変圧器の第2実施例について説明する。図3は本発明による変圧器の第2実施例を示す横断面図である。図4は、図3に示す変圧器に用いられるコイル巻枠の外観図である。第2実施例においては、コイル巻枠1bに圧出し加工12cが施されており、その他の構造は第1実施例と同様である。圧出し加工12cは、図4に示されているように、座屈が生じやすくそのため座屈強度が必要となる断面長辺側のコイル巻枠部12a,12aにおいて複数箇所に施されている。コイル巻枠部12a,12aは、その中央部で内側に凹む状態に座屈を生じようとするときに、曲げ変形を受けようとするが、圧出し加工12cは、この曲げに抵抗する作用を奏し、コイル巻枠1bの座屈強度を向上させている。 A second embodiment of the transformer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the transformer according to the present invention. FIG. 4 is an external view of a coil winding frame used in the transformer shown in FIG. In the second embodiment, the coil winding frame 1b is subjected to a pressing process 12c, and the other structure is the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the pressing process 12 c is performed at a plurality of locations in the coil winding frame portions 12 a and 12 a on the long side of the cross section where buckling is likely to occur, and therefore the buckling strength is required. The coil winding frame portions 12a and 12a tend to undergo bending deformation when attempting to buckle in a state of being recessed inward at the center portion thereof, but the pressing process 12c has an effect of resisting this bending. The buckling strength of the coil winding frame 1b is improved.
この圧出し加工を施したコイル巻枠1bの座屈強度は、従来の矩形のコイル巻枠に比べて約60%向上する。また、圧出し加工の形状により座屈強度は変化するため、内側巻線21から発生する電磁機械力に合わせて圧出し加工の加工形状を決めることができる。
The buckling strength of the coil winding frame 1b subjected to the press-out processing is improved by about 60% compared to the conventional rectangular coil winding frame. In addition, since the buckling strength changes depending on the shape of the extrusion process, the machining shape of the extrusion process can be determined according to the electromagnetic mechanical force generated from the
図5及び図6を参照して本発明による変圧器の第3実施例について説明する。図5は本発明による変圧器の第3実施例を示す横断面図である。図6は図5に示す変圧器に用いられるコイル巻枠の外観図である。第3実施例においては、コイル巻枠1cを円筒とし、中空部分に支柱6,6を設けたものであり、その他構造は第1実施例と同様である。コイル巻枠1cは、輪郭が円筒であるが、等間隔な4箇所で絶縁部4によって不連続となっている。コイル巻枠1c及び支柱6,6は金属板製であり、コイル巻枠1cは、絶縁部4と中心回りで45度離れた角度位置で支柱6,6の側端に対して溶接によって接続し、支柱6,6についても例えば溶接によって十字形に組むことによって製造される。なお、鉄心3は、コイル巻枠1c内のスペースを埋めるため、大型(大面積)部分と小型(小面積)部分とを組み合わせて構成されている。スペーサ5についても、大型及び小型部分がコイル巻枠1cの内面に対向する比較的広い部分に配置されている。
A third embodiment of the transformer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the transformer according to the present invention. FIG. 6 is an external view of a coil winding frame used in the transformer shown in FIG. In the third embodiment, the coil winding frame 1c is a cylinder and the
円筒のコイル巻枠1cは、四つの円筒片状のコイル巻枠13a,13b,13c,13dから成っており、各コイル巻枠13a〜13dは、外側に膨らんだ弓形形状であるので、圧縮方向の力に起因して内側に向かって座屈に対する強度が強く、加えて十字形に組まれている支柱6,6によって内側から補強されているため、座屈強度が更に向上する。また、支柱6,6を設けることは、座屈強度を向上させるのみならず、組立時においてコイル2に鉄心3を挿入する作業性を改善することにも寄与している。
The cylindrical coil winding frame 1c is composed of four cylindrical piece-shaped coil winding frames 13a, 13b, 13c, and 13d, and each of the coil winding frames 13a to 13d has an arcuate shape that bulges outward. Due to this force, the strength against buckling is strong toward the inside, and in addition, the buckling strength is further improved because it is reinforced from the inside by the
図7及び図8を参照して本発明による変圧器の第4実施例について説明する。図7は本発明による変圧器の第4実施例を示す横断面図である。図8は、図7に示す変圧器に用いられるコイル巻枠の外観図である。第4実施例においては、第1実施例と同様に、コイル巻枠1dは外側に膨らんだ弓状の形状であり、更に第2実施例と同様に、長辺側のコイル巻枠部14a,14aに外側に向かった複数の圧出し加工14cが施されている。 A fourth embodiment of the transformer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the transformer according to the present invention. FIG. 8 is an external view of a coil winding frame used in the transformer shown in FIG. In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the coil winding frame 1d has an arcuate shape that bulges outward. Further, similarly to the second embodiment, the long-side coil winding frame portion 14a, A plurality of extruding processes 14c directed outward are applied to 14a.
本発明による変圧器は、図1〜図6のようなそれぞれのコイル巻枠構造だけに限定せず、例えば、図7及び図8のように、圧出し加工を施した弓状のコイル巻枠といった組合せ構造にも適用される。また、第3実施例として示した円筒形状のコイル巻枠に第2実施例で示した圧出し加工を施してもよい。 The transformer according to the present invention is not limited to the respective coil winding structures as shown in FIGS. 1 to 6. For example, as shown in FIGS. 7 and 8, an arcuate coil winding frame subjected to extrusion processing is used. This also applies to the combination structure. The cylindrical coil winding frame shown as the third embodiment may be subjected to the pressing process shown in the second embodiment.
1a…弓状のコイル巻枠
1b…圧出し加工を施したコイル巻枠
1c…円筒に支柱を設けたコイル巻枠
1d…圧出し加工を施した弓状のコイル巻枠
2…コイル
21…内側巻線
22…外側巻線
3…鉄心
4…巻枠部材絶縁部
5…スペーサ
6…支柱
11a,11b…コイル巻枠部
12a,12b…コイル巻枠部
12c…圧出し加工
13a,13b,13c,13d…コイル巻枠部
14a,14b…コイル巻枠部
14c…圧出し加工
21…内側巻線
22…外側巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... Bow-shaped coil winding frame 1b ... Coil winding frame 1c which gave the press-out process ... Coil winding frame 1d which provided the support | pillar to the cylinder ... The arc-shaped
Claims (3)
前記コイル巻枠は、二つの対向する長辺のコイル巻枠部と二つの対向する短辺のコイル巻枠部とからなる矩形のコイル巻枠であり、断面弓状形状に形成されているとともに、圧出し加工が形成されており、
前記弓状形状及び前記圧出し加工は、前記コイル巻枠の内側に向かって生じようとする座屈に対抗するため、前記コイル巻枠の内側から外側に向かって膨らむ態様で形成されており、
前記圧出し加工の形成は、前記長辺のコイル巻枠部において周方向に延びた形状で行われており、
内側に凹む座屈に対する強度を向上させたことを特徴とする変圧器用のコイル巻枠。 In the coil winding frame for the transformer disposed in the innermost coil of the coil into which the iron core is inserted,
The coil winding frame is a rectangular coil winding frame composed of two opposing long-side coil winding frame portions and two opposing short-side coil winding frame portions, and has a cross-sectional arc shape. , The extrusion process is formed,
The arcuate shape and the pressing process are formed in a form that swells from the inside to the outside of the coil winding frame in order to counter buckling that is about to occur toward the inside of the coil winding frame.
The formation of the extruding process is performed in a shape extending in the circumferential direction in the coil winding frame portion of the long side,
A coil winding frame for a transformer, which has improved strength against buckling recessed inward.
前記コイル巻枠は、断面円筒形状又は弓状形状に形成されているとともに、且つ内側から支柱によって支えられており、さらに、前記コイル巻枠は、圧出し加工が形成されており、
内側に凹む座屈に対する強度を向上させたことを特徴とする変圧器用のコイル巻枠。 In the coil winding frame for the transformer disposed in the innermost coil of the coil into which the iron core is inserted ,
The coil winding frame is formed in a cross-sectional cylindrical shape or an arcuate shape , and is supported by a support from the inside, and the coil winding frame is formed by pressing.
A coil winding frame for a transformer, which has improved strength against buckling recessed inward .
The core consists of a product core stacked on the winding core or multilayer by winding a magnetic band multilayer, the coil is inserted in the core, according to claim 1 or claim with improved buckling strength against buckling that the previous SL coil body 2 described is disposed on the innermost circumference of the coil, a transformer, wherein the.
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