JP5703142B2 - 変圧器、及び変圧器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は磁性材が積層された鉄心を用いた変圧器を提供する技術に関するものである。

従来、例えば、アモルファス変圧器について、特許文献１に開示がある。
特許文献１においては、発明の効果において、「アモルファス巻鉄心の荷重がコイルに掛かることなく、アモルファス巻鉄心自体が自立し、ラップ成形作業がコイルの仕上がり形状によらない構造とすることで，安定したラップ成形作業が可能となり鉄心特性の改善と鉄心とコイル間の絶縁作業性の改善を図ることができる」との説明がなされいる。

特開P2006-120879

従来、例えば、アモルファス変圧器に於いて、現在の組立方法は巻線を横にし、鉄心挿入、ラッピング、金具を取り付けた後、再び起立させて変圧器を製造されることがある。

しかし、変圧器容量の大形化に伴い、前記従来の方法では、巻線重量が重くなることで、反転させた際に巻線外装の接触面に巻線とアモルファス鉄心の全荷重が掛かることにより巻線絶縁物にダメージを与えてしまう恐れがあり注意される必要がある。

また、鉄心重量も大容量化に伴い重くなる為、鉄心の起立後に巻線端面でアモルファス鉄心の重量を受ける従来の方法では、巻線端面にアモルファス鉄心の自重が加わることで上記と同様に巻線絶縁物にダメージを与えてしまう恐れがあり注意される必要がある。

巻線絶縁物にダメージを与えると巻線の機械的強度及び信頼性低下を引き起こす原因となること予想される。そのため、例えば、大容量のアモルファス鉄心変圧器に於いて、巻線とアモルファス鉄心とを組み合わせる際に巻線に必要以上に負荷が掛からないようにすることを検討する必要があり、課題であると言える。

前記課題に対して、本発明においては、磁性材が積層された鉄心を有した変圧器の巻線、鉄心を横にすることなく、起立させた状態にて、組み立てる方法とすることで解決することで、従来よりも改善されることが出来る。

前記の手段について、他の表現にて、以下に説明をする。

複数の磁性材の薄帯を積層して環状とされた鉄心と巻線を有する変圧器であって、前記鉄心の上部であって磁性材の薄帯の積層方向の第１の端面側に設けられる第１の上部鉄心支持部と、前記第１の端面側と反対側の第２の端面側に設けられる第２の上部鉄心支持部によって、前記鉄心の上部が支持され、前記鉄心の下部であって磁性材の薄帯の積層方向の第１の端面側に設けられる第１の下部鉄心支持部と、前記第１の端面側と反対側の第２の端面側に設けられる第２の下部鉄心支持部によって、前記鉄心の下部が支持され、鉄心が起立した状態で組立られるようにし、前記第１の下部鉄心支持部と、前記第２の下部鉄心支持部との上に第１の絶縁部材が設けられ、前記第１の絶縁部材の上に前記巻線が配置され、前記巻線の上に第２の絶縁部材が設けられ、前記第１の上部鉄心支持部と、前記第２の上部鉄心支持部とからは、相互に近づく方向であって、前記第２の絶縁部材に対応する位置に突部が設られ、前記第１の上部鉄心支持部の突部と前記第２の上部鉄心支持部の突部との上に渡し部材が設けられ、前記環状の鉄心の下部が開かれ、起立した状態で、前記巻線に上から挿入され、前記渡し部材によって、前記鉄心が支持され、前記挿入後に、前記鉄心の下部を環状とするように閉じられるようにする。

本発明によれば、従来よりもより信頼性の改善された変圧器、そして、変圧器の製造方法を提供できることとなる。

本発明に関する実施例の中身組立図を説明する 本発明に関する実施例のアモルファス鉄心挿入前の中身組立図を説明する 本発明に関する実施例の組立品展開図を説明する 本発明に関する実施例のアモルファス鉄心の挿入について説明する

本発明の実施例について、図面を用いて、以下に説明をする。

図１は、実施例における組立図を説明している。

図２は、実施例におけるアモルファス鉄心を挿入する前の巻線構造を説明している。

図３は、実施例における組立品展開図を説明している。

図３に示す実施例の説明図において、本実施例の変圧器は、二本の下部鉄心締金具（１、２）(または、第１の下部鉄心支持部、第２の下部鉄心支持部)、二本の下部鉄心締金具を固定するスタッド（３、４）(または、固定部材)、下部の絶縁ウォール（５、６、７、８）(または、第１の絶縁部材)、巻線（９、１０、１１）、上部の絶縁ウォール（１２、１３、１４、１５）(または、第２の絶縁部材)、二本の上部鉄心締金具（１６、１７）(または、第１の上部鉄心支持部、第２の上部鉄心支持部)、二本の上部鉄心締金具を固定するスタッド（１８、１９）(または、固定部材)、上下の鉄心締金具を固定するスタッド（２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、）(または、固定部材)、絶縁板（２８、２９、３０、３１）(または、渡し部材)によって、構成されている。

ここで、本実施例の変圧器の製造方法について、説明をする。

まず、二本の鉄心締金具（１、２）を向かい合うように並行に配置する。そして、二本の鉄心締金具にスタッド（３、４）を貫通させナットで締付、二本の下部鉄心締金具の位置を固定する。

固定した二本の鉄心締金具の上に絶縁ウォール（５、６、７、８）を載せ、巻線と鉄心締金具を絶縁させる。その上に巻線（９、１０、１１）を起立させた状態で配置させる。

巻線上部の端面に絶縁ウォール（１２、１３、１４、１５）を載せて、巻線と鉄心締金具とを電気的に絶縁させ、その上に上部鉄心締金具（１６、１７）を二本平行に向かい合うように並行に配置する。

この上部鉄心締金具には、前記絶縁ウォールの上に来るように、若しくは前記絶縁ウォール対応するようにフック（１６−１、１６−２、１６−３、１６−４、１７−１、１７−２、１７−３、１７−４）が設けられる。

前記フックは上部鉄心締金具に溶接などで固定されている状態とされる。但し、前記溶接に限定されるものではなく、例えば、前記上部鉄心金具に設けられた孔、凹み部に前記フックが挿入されたり、噛合うようにしたりするものであっても良い。

勿論、孔、凹み部に限定されるものでもなく、フックと前記上部鉄心金具とが、相互に固定、支持できるように、噛合い部、嵌合部、嵌りあうような形状、部位が設けられるようにするものであっても良い。

または、別の部材を用いて、前記フックが前記上部鉄心金具に固定されるようにされるものであっても良い。例えば、別の部材がネジや、ボルト、ナットであったり、接着剤のような接着物質を用いるものなどである。

または、材料となる部材から、前記上部鉄心金具が製造される際に、一緒にフックを有するように、製造されるものであっても良い。例えば、材料となる部材を形成、加工する際に、フックを有するように部材を切り出したり、延伸、圧延したりすることなどである。

またフックと上部の絶縁ウォールとは接触しないよう空間が設けてある。上部鉄心締金具を配置するときはフックが向かい合うように配置する。

上部鉄心締金具にスタッド（１８、１９）を貫通させて、ナットで締付け、二本の上部鉄心締金具の位置を固定する。

さらに上部鉄心締金具、下部鉄心締金具にスタッド（２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）を貫通させて、ナットで締付け、次に巻線を上部鉄心締金具、下部鉄心締金具とスタッドで固定する。

上部鉄心締金具に設けられるフックに絶縁板（２８、２９、３０、３１）を渡す。

そして、図４に示すように、アモルファス鉄心（３２）が上から前記巻線の孔、開口部に、若しくは巻線が巻かれたボビンに挿入される。

この際に、前記アモルファス鉄心が絶縁板にて支持されるようにする。

その後、図４に示されているように、アモルファス鉄心の開かれている下部の対応する部分を合せて、ラッピング作業を実施する。このラッピング作業によって、前記アモルファス鉄心は、環状の鉄心形状となる。

前述のように、本実施例では、前記アモルファス鉄心の環状の下部が開かれ、起立した状態で、前記巻線に上から挿入されるようにされる。

その際に、前記アモルファス鉄心は、前記フックに渡された絶縁板によって支持されるようになっているので、前記アモルファス鉄心の重量、自重が前記巻線に掛り、前記巻線を痛めたり、機械的、物理的、電気的に特性の劣化を生ずることを低減するように、工夫されているものである。

更には、前記アモルファス鉄心、巻線が起立した状態において、組合せ、組立て、製造されるようにするので、例えば、前記アモルファス鉄心、巻線を横、水平に方向を変えた状態としない状態で(起立した状態とは、例えば、約９０度方向が変わっている状態)製造されることとなる。

従って、前記アモルファス鉄心、巻線を横、水平に方向を変えた状態とする為に、必要となる器械、工具、設備、システムが不要となったり、その為に必要な作業手順が不要となるなどの、作業等の効率化を図ることが期待出来ることとなる。

また、前記アモルファス鉄心、巻線を横、水平に方向を変えた状態とする際に、偶然、必然として、生ずるかもしれない、前記アモルファス鉄心、巻線などに対する不測の力、荷重、負荷、重力等によって、前記アモルファス鉄心、巻線などが機械的、物理的、電気的に特性の劣化を生ずることを低減するように期待出来るものである。

前述の本実施例で、前記アモルファス鉄心の環状の下部が開かれるとの説明をしている。これは、通常、鉄心が焼鈍される際には、環状の形状として焼鈍される。そして、巻線に前記鉄心を挿入するには、環状の形状の鉄心の一部(例えば、下部)を開いて(例えば、図４のＵ字の形状)、巻線に挿入される。そして、挿入後に、開いている箇所を合せる(一般にラッピング処理と呼ばれる)ようにすることを背景として、説明しているものである。

但し、前記において、必ずしも、環状の形状で焼鈍をしなければならないと規定しているものではない。例えば、Ｕ字状などの他、環状ではない形状にて、焼鈍された場合には、前記の環状の形状の鉄心の一部を開く処理自体は、必ずしも必要ではないことになり、巻線に挿入後、環状の形状となるように開いている状態の箇所を合せるようにするものであってもよい。

なお、前記で、環状の形状となるように開いている状態の箇所を合せるとの説明をしているが、環状の形状とは、物理的な形状としての環状の形状を含むが、これにのみ限定されるものではない。

磁気、磁束の流れとして、一巡するような磁気回路を提供できるような鉄心の形状を環状の形状とするものとする。例えば、物理的には、環状に相当せず、例えば、隙間や、ギャップ、間隔があるものであっても、前述のような磁気回路として、磁束が一巡して、環状の形状となる形状であれば、この形状も環状の形状として許容するものである。

また、前記において、起立した状態との説明をしている。これは、例えば、水平に寝かせた、横に配置した状態から、起こした状態を意味するものとしての表現である。

従って、「起立」は「立ち上がること」として、一般に使用される意味のみに限定されるものではない。

なお、実施例で意味する起立した状態とは、鉄心を例えば鉛直、垂直方向に立たせた状態のことを意味するものである。

但し、前記鉄心の形状など、及び測定方法によっては、角度を測定した場合に、鉛直の方向に、正確に鉄心の方向が一致すると言えない場合も、予想されるものである。

しかしながら、その鉛直の方向との角度の差異を問題とするのでは無い。繰り返しとなるが、例えば、水平に寝かせた、横に配置した状態から、起こした状態を意味するものとしての表現である。

しかし、前記で起立させた状態とすることによる特徴的な事項は、以下であると言える。

鉄心が水平に寝かされた、横に寝かされた状態の場合、鉄心が挿入される巻線も水平に寝かせた、横に寝かされた状態となる。この場合、鉛直、垂直の方向で、鉄心の下側に位置する巻線部分は、鉄心の重量の影響を受けることになる。

変圧器が大型になって、鉄心の重量が大きくなれば、その分だけ、鉄心の下側の巻線は、その鉄心等の重量による物理的な影響が大きくなる為、その影響を低減するような、工夫を考慮される必要があるものである。

これについては、鉄心を起立させて、鉄心を水平に寝かせた、横に配置した状態から、起こした状態とすると、前述の鉄心の下側に位置していた巻線の部分には、鉄心の重量、自重の影響が大きく低減される。簡単に言うと、前記巻線部分が鉄心の下側の位置ではなくなる為、この巻線部分への鉄心の重量、自重がかかり難い状態となる。

その結果、巻線の鉄心の重量による物理的な影響が、改善され、巻線の電気的な特性などの劣化等が改善されるようになることが期待出来るようになる。

前記において、鉛直、垂直方向と記載しているが、「鉛直」の方向とは、一般に、重り（錘）を糸で吊り下げたときの糸が示す方向、すなわち、重力の方向であり、水平面に対して垂直の方向として知られているものである。

前述の実施例に拠れば、巻線を横にすることが無く、巻線の外装部に対して、巻線や、アモルファス鉄心の自重が掛かかることが改善される為、巻線の機械的強度や、または巻線の絶縁信頼性が従来よりも改善されることとなる。

また、フックを設けて巻線の上面端面にアモルファス鉄心の自重が掛かかることを低減する構造のため、巻線の機械的強度や、または巻線の絶縁信頼性が従来よりも改善されることとなる。

従来の方法だと反転→組立→起立として、製造されることがあるが、鉄心、または巻線を起立させたまま作業できるので、従来よりも作業の簡素化が図れることが予想される。

なお、前記の実施例は、絶縁処理を施した巻線などでも対応出来ることが予想される。

また、巻線の形状に大きく依存することなく作業が出来ることが予想される。

１：下部鉄心締金具、２：下部鉄心締金具、３：スタッド、４：スタッド、５：下部絶縁ウォール、６：下部絶縁ウォール、７：下部絶縁ウォール、８：下部絶縁ウォール、９：巻線、１０：巻線、１１：巻線、１２：上部絶縁ウォール、１３：上部絶縁ウォール、１４：上部絶縁ウォール、１５：上部絶縁ウォール、１６：上部鉄心締金具、１６−１：フック、１６−２：フック、１６−３：フック、１６−４：フック、１７：上部鉄心締金具、１７−１：フック、１７−２：フック、１７−３：フック、１７−４：フック、１８：スタッド、１９：スタッド、２０：スタッド、２１：スタッド、２２：スタッド、２３：スタッド、２４：スタッド、２５：スタッド、２６：スタッド、２７：スタッド、２８：絶縁板、２９：絶縁板、３０：絶縁板、３１：絶縁板、３２：アモルファス鉄心。

Claims (6)

1. 複数の磁性材の薄帯を積層して環状とされた鉄心と巻線を有する変圧器において、
   前記鉄心の上部であって磁性材の薄帯の積層方向の第１の端面側に設けられる第１の上部鉄心支持部と、前記第１の端面側と反対側の第２の端面側に設けられる第２の上部鉄心支持部によって、前記鉄心の上部が支持され、
   前記第１の上部鉄心支持部と、前記第２の上部鉄心支持部とは、前記鉄心の磁性材の薄帯の幅方向とは略直交する方向を長手方向に延伸する形状であり、その間に前記鉄心が配置されており、
   前記第１の上部鉄心支持部と、前記第２の上部鉄心支持部とからは、相互に近づく方向に突部が設けられ、
   前記第１の上部鉄心支持部の突部と前記第２の上部鉄心支持部の突部との上に置かれる渡し部材が設けられ、
   前記渡し部材によって前記鉄心が支持され、
   前記第１の上部鉄心支持部の突部及び前記第２の上部鉄心支持部の突部と前記巻線との間に絶縁部材が設けられ、
   前記第１の上部鉄心支持部の突部及び前記第２の上部鉄心支持部の突部と前記絶縁部材とは接触しないよう空間が設けてあることを特徴とする変圧器。
2. 請求項１記載の変圧器において、
   前記渡し部材が絶縁材であることを特徴とする変圧器。
3. 請求項１記載の変圧器において、
   前記鉄心の下部であって磁性材の薄帯の積層方向の第１の端面側に設ける第１の下部鉄心支持部と、前記第１の端面側と反対側の第２の端面側に設ける第２の下部鉄心支持部を設け、
   前記第１の下部鉄心支持部と、前記第２の下部鉄心支持部とによって、前記鉄心の下部が支持されることを特徴とする変圧器。
4. 請求項３記載の変圧器において、
   前記第１の下部鉄心支持部、前記第２の下部鉄心支持部と前記巻線との間に絶縁部材が設けられることを特徴とする変圧器。
5. 請求項４記載の変圧器において、
   前記第１の下部鉄心支持部、前記第２の下部鉄心支持部と前記巻線との間に設けられた絶縁部材は、前記第１の上部鉄心支持部の突部と前記第２の上部鉄心支持部の突部に対応する位置に置かれることを特徴とする変圧器。
6. 請求項３記載の変圧器において、
   前記第１の上部鉄心支持部、前記第２の上部鉄心支持部、前記第１の下部鉄心支持部、前記第２の下部鉄心支持部とを固定する固定部材が設けられることを特徴とする変圧器。

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