JP5216490B2 - 外鉄形アモルファス変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、アモルファス鉄心とコイルとを備えた外鉄形アモルファス変圧器に関する。

従来、高圧受配電用の変圧器として、三相５脚巻鉄心構造を有する外鉄形アモルファスモールド変圧器が用いられている。かかる三相５脚巻鉄心構造を有するアモルファス変圧器は、コイルと当該コイルの中に脚部が挿入されるアモルファス鉄心とを備えており、アモルファス鉄心の５つの脚部のうち側面で最外側に位置する２つの脚部がコイルよりも外側に出ている変圧器である。

外鉄形アモルファス変圧器において、外側巻線の短絡強度を確保し、鉄心に挿入されるコイルの変形から鉄心を保護するアモルファス変圧器が提案されている。かかるアモルファス変圧器においては、剛性のある鉄製の鉄心カバーに鉄心の脚部を格納することにより、変形するコイルが接近・接触すること等に起因したアモルファス鉄心の変形や損傷の防止を図っている（特許文献１参照）。

図５はかかる外鉄形アモルファス変圧器の一例を説明する図であり、図５（ａ）は三相５脚アモルファス巻鉄心１０，１１を示し、図５（ｂ）はそのアモルファス巻鉄心用の鉄心カバー１０ａ，１１ａを示し、図５（ｃ）は図５（ａ）に示す鉄心カバーを具備した三相５脚アモルファス巻鉄心を示す。５３は鉄心の積厚であり、１１ｃは外鉄心の脚部を示している。しかしながら、鉄心カバー１０ａ、１１ａを配することにより、二次コイル、一次コイル、及び鉄心１０，１１の寸法増大、並びにこれによる変圧器本体の寸法・重量増加を招き、鉄心カバー１０ａ，１１ａの材料費や組立工数の増加と相まって、変圧器のコスト増となり、経済性の面で改善の余地がある。

また、剛性が極めて低いアモルファス製の鉄心を有するアモルファス変圧器においては、鉄心を保護するための鉄心保護ケースが提案されている。鉄心保護ケース自体は、最外側の鉄心の脚部を囲む枠体として形成されており、１ターンを形成しないように、例えばコイル側面と平行な面にスリット状に開口部が形成されている。しかしながら、変圧器運転時には主磁束φと鎖交することに起因して鉄心保護ケースを通る複数の電流ループが発生するのを回避するのは難しく、この電流ループは、途中アモルファス薄帯の積層方向に流れることから高抵抗となり、電流値は小さいため金具類を焼損させることはないが、無負荷損が増大する。そこで、鉄心や変圧器に用いられる金具と鉄心保護ケースの導電性材料部材との間に塗装の形態等で絶縁材を有することにより、鉄心保護ケースに発生するループ電流を遮断して、無負荷損の増大を防止するアモルファス変圧器が知られている（特許文献２参照）。
特開２００１−２４４１２１号公報 特開２００３−７７７３５号公報

このように、輸送時の振動等によりアモルファス鉄心のうち、外鉄心脚部の外側が高圧コイルに接近又は接触する可能性があり、そうした接近又は接触が生じた場合には、変圧器の使用時に絶縁不良を起こす恐れがある。そこで、外鉄形アモルファス変圧器において、変圧器の小型化及び材料費低減、製作工数低減を図るために鉄心カバーを廃止する場合、外鉄心脚部が高圧コイルに接触又は接近するのを防止する構造が必要となる。

本発明の目的は、既存の荷重支持用部材である側部金具を利用して、一次コイル−外鉄心脚部間距離を確保することで、上記の外鉄心脚部が高圧コイルに接触又は接近するという問題を解決することで、経済的なアモルファス変圧器を提供することである。

本発明による外鉄形アモルファス変圧器は、上記課題を解決するため、コイル及び鉄心の荷重を受ける下部金具と変圧器を吊上げる吊耳を備えた上部金具とを連結する側部金具に、アモルファス鉄心の外鉄心脚部を囲んで、外鉄心脚部を保持するための鉄心保持部材を接続して設けることから成っている。

この外鉄形アモルファス変圧器によれば、アモルファス鉄心が、コイル及び鉄心の荷重を受ける下部金具と変圧器を吊上げる吊耳を備えた上部金具とを連結する側部金具を利用して、当該側部金具に別部材として接続される鉄心保持板のような鉄心保持部材で囲まれるので、輸送時やコイルの変形等に起因してコイルがアモルファス鉄心に接近・接触しようとする際には、鉄心保持部材がアモルファス鉄心を保護することができる。

この外鉄形アモルファス変圧器においては、前記側部金具を、前記アモルファス鉄心の外側面と幅方向両側面とにそれぞれ沿った主面板部と二つの側面板部とから構成し、前記両側面板部の互いに対向する箇所に形成した一組もしくは数組の抜き孔に前記アモルファス鉄心の内側面に沿って挿通される絶縁性の鉄心保持板を貫通させてもよい。また、前記側部金具を、前記アモルファス鉄心の外側面と幅方向両側面とにそれぞれ沿った主面板部と二つの側面板部とから構成し、前記両側面板部の先端辺部間に、前記側部金具とともに前記アモルファス鉄心の外鉄心脚部の周囲を覆う絶縁性の鉄心保持板を配してもよい。更に、前記側部金具を、前記アモルファス鉄心の外側面に沿って配置された板状金具とし、前記板状金具に接続されるとともに、前記アモルファス鉄心の脚部の内側面と幅方向両側面とにそれぞれ沿って延びる絶縁性の鉄心保持部材を配して、前記板状金具とともに前記アモルファス鉄心の外鉄心脚部の周囲を覆うようにしてもよい。

本発明の外鉄形アモルファス変圧器によれば、既存の荷重支持用部材である側部金具を利用して、一次コイル−外鉄心脚部間距離を確保しているので、鉄心カバーを廃止しても外鉄心脚部が高圧コイルに接近又は接触するのを防止することができ、材料投入量の少なく経済的なアモルファス変圧器を提供することができる。

以下、図面を用いて本発明による外鉄形アモルファス変圧器の実施例を説明する。

外鉄形アモルファスモールド変圧器の実施例１を図１に示す。図１（ａ）は外鉄形アモルファスモールド変圧器の正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその上面図である。図１に示す三相５脚巻鉄心構造を有するアモルファスモールド変圧器１は、主に、内鉄心１０、外鉄心１１、一次コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、二次コイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ、一次端子３０Ｕ、３０・、３０Ｗ、二次端子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ、コイル支え３２、鉄心支え３３、上部金具４１、下部金具４２、側部金具４３等より構成されている。

電気的に分離した一次コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗと二次コイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗが内鉄心１０及び外鉄心１１によって磁気的に結合した状態であるため、一次コイルと二次コイルの巻数比がそのまま電圧比となって電圧変換される。最も標準的な高圧受配電用変圧器では、一次端子３０Ｕ、３０・、３０Ｗに６６００Ｖを受電し、二次端子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗに電圧２１０Ｖが誘起される。変圧器ユーザは、二次端子３１ｕ、３１ｖ、３１ｗに負荷を接続して使用する。

内鉄心１０及び外鉄心１１は、鉄心支え３３を介して一次コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗと二次コイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに載せられている。一次コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗと二次コイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗは、コイル支え３２を介して下部金具４２に載せられている。下部金具４２は側部金具４３に対してボルト接続を介して接合されており（図示の例では各接続箇所で６本のボルト３４Ｈ，３４Ｌを用いて接続されている）、側部金具４３は上部金具４１に対して同様のボルト接続により接合されている。上部金具４１は、更に外部に吊り下げるための吊り耳４１ａを具備している。したがって、内鉄心１０及び外鉄心１１の荷重と一次コイル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、及び二次コイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗの荷重とは、下部金具４２、側部金具４３及び上部金具４１を介して吊り耳４１ａに伝わり、変圧器本体は吊り耳４１ａによって吊り下げ支持される構造となっている。

高圧受配電用アモルファス変圧器においては、内鉄心１０及び外鉄心１１は、約０． ０２５ｍｍのアモルファス薄帯を積層して構成されているアモルファス鉄心であるため、剛性が極めて低い。そのため、三相５脚巻鉄心構造のように、アモルファス鉄心の脚部がコイルの外側に位置している外鉄形アモルファス変圧器においては、輸送時の振動等により外鉄心脚部の外側部分（コイル内に配置される側と逆側の脚部）が高圧の一次コイルに接触又は接近するおそれがある。一次コイル表面は数千ボルトとなり、鉄心は接地され零電位となるため、一次コイル−外鉄心脚部間距離５が十分確保できない場合には、絶縁不良を起こす恐れがある。

本発明のよる外鉄形アモルファス変圧器（実施例１）を図２に基づいて説明する。図２は外鉄形アモルファス変圧器を示す斜視図であり、図２（ａ）はその側部金具を示し、図２（ｂ）は当該側部金具に用いられる鉄心保持板を示し、図２（ｃ）は鉄心保持板を具備した側部金具を示す。実施例１は、鉄心カバー１０ａ、１１ａを使用することなく、一次コイル−外鉄心脚部間距離５を所定の距離だけ確保するための側部金具の構造を備えている。

図２（ａ）は変圧器組立前の側部金具４３であり、矢印７１から見た場合「コの字」形状をした鉄製部材である。この「コの字」形状を有する側部金具４３は、変圧器の側面となる主面板部６１及び、主面板部６１と垂直に接続する二つの側面板部６２，６３から成っている。主面板部６１の上辺及び下辺のそれぞれ近傍には、抜き孔４３ａ１，４３ａ２が形成されている。抜き孔４３ａ１は上部金具４１と側部金具４３とを接続するボルト３４Ｈ（図１参照）を挿通させるためのものであり、抜き孔４３ａ２は下部金具４２と側部金具４３とを接続するボルト３４Ｌ（図１参照）を挿通させるためのものである。

二つの側面板部６２，６３には、主面板部６１と垂直に接続する接続辺とは反対側の辺の近傍に、当該辺に沿って細長い長方形の抜き孔４３ｂ１，４３ｂ２が複数個形成されている。抜き孔４３ｂ１，４３ｂ２は、主面板部６１と垂直で且つ主面板部６１の奥行方向の中央を通る面６０に対して対称な位置に同じ数だけ設けられている。

本実施例では、抜き孔４３ｂ１，４３ｂ２は側面板部６２，６３にそれぞれ３個ずつ備わるが、その数が増えるほど、又は長方形である抜き孔の長辺の長さ５２が長いほど、一次コイル−外鉄心脚部間距離５を確保できる安全性が増す。

抜き孔４３ｂ１，４３ｂ２から主面板部６１までの最短距離５１は、鉄心の積厚５３（図５参照）よりも長く設定されている。したがって、主面板部６１と二つの側面板部６２，６３とで囲まれ且つ距離５１で示した箇所の内側に、外鉄心脚部１１ｃを配置することができる。抜き孔４３ｂ１，４３ｂ２には、図２（ｂ）に示す鉄心保持板４４が図１（ａ）及び図２（ｃ）に示すように通る。鉄心保持板４４は、側部金具４３が電流が流れるループを形成しないように、絶縁材製とされる。図２（ｃ）では外鉄心脚部１１ｃの図を省略しているが、実際には主面板部６１と鉄心保持板４４の間に外鉄心脚部１１ｃが配置される。鉄心保持板４４の長さ５４は二つの側面板部６２，６３間の長さ５５と同じかそれよりも長く、抜き孔４３ｂ１，４３ｂ２の箇所でシリコンゴム等の接着剤で鉄心保持板４４が固定される。本構成により、一次コイル−外鉄心脚部間距離５を所定の距離だけ確保することが可能となる。

本発明による外鉄形アモルファス変圧器の別の例（実施例２）を図３に基づいて説明する。図３は外鉄形アモルファス変圧器の別の例を示す斜視図であり、図３（ａ）はその側部金具を示し、図３（ｂ）は当該側部金具に用いられる鉄心保持板を示し、図３（ｃ）は鉄心保持板を具備した側部金具を示す。

図３（ａ）に示す金具は実施例２における変圧器組立前の側部金具４５であり、矢印７２から見た場合「コの字」形状をした鉄製部材である。この「コの字」形状を有する側部金具４３は、変圧器の側面となる主面板部６１及び、主面板部６１と垂直に接続する二つの側面板部６２，６３から成っている。主面板部６１の上辺及下辺のそれぞれ近傍には、抜き孔４３ａ１，４３ａ２が形成されている。抜き孔４３ａ１は、上部金具４１と側部金具４５とを接続するボルト３４Ｈ（図１参照）を挿通させるためのものであり、抜き孔４３ａ２は下部金具４２と側部金具４５とを接続するボルト３４Ｌ（図１参照）を挿通させるためのものである。

側部金具４５に備わる側面板部６２，６３の巾方向長さ５６は、鉄心積厚５３（図５参照）よりも長く設定されている。したがって、主面板部６１と二つの側面板部６２，６３とで囲まれた箇所の内側に、外鉄心脚部１１ｃが配置することができる。側部金具４５においてコの字を形成しない一辺（二つの側面板部６２，６３の先端間の辺）には図３（ｂ）に示す絶縁性の鉄心保持板４６が配置されている。鉄心保持板４６と側部金具４５とで図３（ｃ）に示すように外鉄心脚部１１ｃを覆う。図３（ｃ）では外鉄心脚部１１ｃの図を省略している。鉄心保持板４６の高さ方向長さ５７Ｈは、鉄心窓内高さ５３Ｈから窓内コーナー部半径５３Ｒの２倍の長さを引いた直線部長さと同じかそれよりも短い長さであり、また鉄心保持板４６の巾方向長さ５７Ｗは側面板部６２，６３間の長さ５５と同じかそれよりも長い。鉄心保持板４６は、シリコンゴム等の接着材で側部金具４５に固定されるか、テープ８２（図３（ｃ））にて側部金具４５ごと高さ方向に３箇所程度巻きつけて固定される。本構成により一次コイル−外鉄心脚部間距離５を所定の距離だけ確保することが可能となる。

本発明のよる外鉄形アモルファス変圧器の更に別の例（実施例３）を図４に基づいて説明する。図４は外鉄形アモルファス変圧器の更に別の例を示す斜視図であり、図４（ａ）はその側部金具を示し、図４（ｂ）は当該側部金具に用いられる鉄心保持部材を示し、図２（ｃ）は鉄心保持板を具備した側部金具を示す。

図４（ａ）に示す金具は実施例３における変圧器組立前の側部金具４７であり、一枚の板状の鉄製部材である。上辺の近傍に形成されている抜き孔４３ａ１は、上部金具４１と側部金具４７とを接続するボルト３４Ｈ（図１参照）を挿通させるためのものであり、下辺の近傍に形成されている抜き孔４３ａ２は下部金具４２と側部金具４７とを接続するボルト３４Ｌ（図１参照）を挿通させるためのものである。

図４（ｂ）に示す部材は、実施例３における外鉄心の脚部を保持する鉄心保持部材４８であり、矢印７３から見た場合「コの字」形状をしている。鉄心保持部材４８は板状の絶縁部材４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃからなり、これらはシリコンゴム等の接着剤等で固定されて「コの字」形状を形成している。絶縁部材４８Ｂ，４８Ｃの巾方向長さ５８は鉄心積厚５３（図５参照）より長い。鉄心保持部材４８の高さ方向長さ５８Ｈは、鉄心窓内高さ５３Ｈから窓内コーナー部半径５３Ｒの２倍の長さを引いた直線部長さと同じかそれよりも短い長さであり、また絶縁部材４８Ａの巾方向長さ５８Ｗは側部金具４７の巾方向長さ５９と同じかそれよりも短い。側部金具４７と鉄心保持部材４８は図４（ｃ）に示すように配置され、これらで覆われた箇所に外鉄心脚部１１ｃが配置される。図４（ｃ）では外鉄心脚部１１ｃの図を省略している。側部金具４７と鉄心保持部材４８とはシリコンゴム等の接着材で固定されるか、テープ８３（図４（ｃ））にて側部金具４７ごと高さ方向に３箇所程度巻きつけて固定される。本構成により一次コイル−外鉄心脚部間距離５を所定の距離だけ確保することが可能となる。

本発明を実施することで、外鉄形アモルファス変圧器の鉄心カバーを廃止しても外鉄心脚部が高圧コイルに接触または接近することなく、材料投入量の少ないアモルファス変圧器を提供することができる。

この発明による外鉄形アモルファス変圧器を、実施例１として、三相５脚巻鉄心構造の高圧受配電用アモルファスモールド変圧器として示す図である。 図１に示す外鉄形アモルファス変圧器における側部金具を示す図である。 この発明による外鉄形アモルファス変圧器の実施例２における側部金具を示す図である。 この発明による外鉄形アモルファス変圧器の実施例３における側部金具を示す図である。 従来の三相５脚アモルファス巻鉄心の一例を示す図である。

符号の説明

１‥三相５脚巻鉄心構造の高圧受配電用アモルファスモールド変圧器
１０‥内鉄心 １０ａ‥内鉄心カバー
１１‥外鉄心 １１ａ‥外鉄心カバー
１１ｃ‥外鉄心脚部（外側）
２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ‥一次コイル ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ‥二次コイル
３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ‥一次端子 ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ‥二次端子
３２‥コイル支え ３３‥鉄心支え
３４Ｈ‥側部金具と上部金具を接続するボルト
３４Ｌ‥側部金具と下部金具を接続するボルト
４１‥上部金具 ４２ａ‥吊り耳
４２‥下部金具 ４３，４５，４７‥側部金具
４３ａ１，４３ａ２‥円形抜き孔 ４３ｂ１，４３ｂ２‥長方形抜き孔
４４，４６，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ‥絶縁性の鉄心保持部材（鉄心保持板）
４８‥絶縁性の部材
５‥一次コイル−外鉄心脚部間距離 ５１‥側部金具側面−長方形抜き孔間距離
５２‥長方形抜き孔の長辺長さ ５３‥鉄心積厚
５３Ｈ‥鉄心窓内高さ ５３Ｒ‥鉄心窓内コーナー部半径
５４‥絶縁板長さ ５５、５９‥側部金具奥行方向長さ
５６‥側部金具側面幅方向長さ
５７Ｗ‥絶縁板奥行方向長さ ５７Ｈ‥絶縁板高さ
５８Ｗ‥絶縁部材奥行方向長さ ５８Ｈ‥絶縁部材高さ
６０‥側部金具側面と垂直で且つ側部金具側面の奥行方向中央を通る面
６１‥側部金具の主面板部
６２，６３‥側部金具の二辺を構成する主面板部と垂直の側面板部
７１，７２，７３‥変圧器上部から変圧器を見たときの矢視
８２，８３‥テープ

Claims (2)

1. アモルファス鉄心とコイルとを備えた外鉄形アモルファス変圧器において、
   前記コイル及び前記アモルファス鉄心の荷重を受ける下部金具と前記変圧器を吊上げる吊耳を備えた上部金具とを連結する側部金具を、前記アモルファス鉄心の外側面と幅方向両側面とにそれぞれ沿った主面板部と二つの側面板部とから構成し、
   前記両側面板部の互いに対向する箇所に形成した一組もしくは数組の抜き孔に前記アモルファス鉄心の内側面に沿って挿通される絶縁性の鉄心保持板を貫通させて成り、
   前記アモルファス鉄心の外鉄心脚部は、その周囲に前記主面板部と前記二つの側面板部と前記鉄心保持板とが配置されていることを特徴とする外鉄形アモルファス変圧器。
2. 請求項１記載の外鉄形アモルファス変圧器において、前記抜き孔に貫通させた前記鉄心保持板を接着剤により固定したことを特徴とする外鉄形アモルファス変圧器。

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