JP5811670B2

JP5811670B2 - 変圧器

Info

Publication number: JP5811670B2
Application number: JP2011170401A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　賢治; 賢治渡辺
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: JP2013038104A

Description

本発明は、変圧器に係り、具体的には、タップ巻線を備えた変圧器のタップ切替部の構造に関する。

モールド変圧器などにおいては、電流容量が大きい例えば二次側の巻線の巻き始め及び巻き終わりの口出し導体には平板状の導体（以下、バスバーという。）が用いられる。口出し導体がバスバーで形成される場合、例えば、三相Δ結線のモールド変圧器においては、各相の巻線の巻き始めと巻き終わりの口出し導体を接続バスバーによってボルト締結する構造になる。しかも、巻線の巻き始めと巻き終わりの口出し導体のボルト締結部が水平方向で互いに重なりあう位置になるから、口出し導体締結部の奥行き寸法が大きくなり、変圧器の外形寸法が大きくなるという問題があった。

このような問題を解決するため、特許文献１に、巻き始めの口出し導体のボルト締結部の位置と、巻き終わりの口出し導体のボルト締結部の位置を高さ（上下）方向にずらして、ボルト締結部の位置が水平方向で互いに重なりあわないようにして、奥行き寸法を短縮して変圧器の外形寸法を小さくすることが提案されている。また、ボルト締結部の位置が水平方向で互いに重なりあわないから、ボルト締結にインパクトレンチを用いることができるので、作業性を向上できるとしている。

特許第３０１１５２０号

しかしながら、特許文献１は、タップ巻線を備えた変圧器のタップ切替部の構造については配慮されていない。すなわち、タップ巻線を備えた変圧器は、電圧の変動に対応させてタップ巻線のタップ端子を切り替えて所定の電圧を供給するようにしたものである。この場合も電流容量が大きい場合は、タップ巻線から引き出す導体をバスバーで形成し、複数のタップ端子も平板状のバスバーで形成することになる。また、バスバーで形成したコモン端子（共通端子）を介して、所望の１つのタップ端子と主巻線又は外部線路への接続を切り替えて、タップの切り替えを行うようになる。

ところが、タップ端子とコモン端子との接続は、バスバーで形成されたタップ切替接続端子でタップ端子とコモン端子をボルト締結して行うから、タップ切替部の構造によっては、奥行き寸法が大きくなって、変圧器の外形寸法が大きくなるという問題がある。

例えば、複数のタップ端子は、タップ巻線の上端部からタップ巻線の軸方向に平行に、巻径方向の外側に位置をずらして、かつ周方向の同一位置から上方に引き出された平板状の鉛直部を設けて形成する。一方、主巻線又は外部線路に接続されたコモン端子もタップ巻線の上端部からタップ端子の鉛直部に平行に、タップ端子と周方向の同一位置から上方に引き出して設けることが考えられる。この場合、各タップ端子及びコモン端子は上向きに平行に延在されるから、コモン端子にボルト締結したタップ切替接続端子を逆Ｕ字形に折り曲げて任意のタップ端子にボルト締結することになる。これによれば、タップ端子がタップ巻線の外周面から大きく外側に出っ張ることになり、変圧器の外形寸法が大きくなるとともに、見栄えが悪いという問題がある。しかも、逆Ｕ字形のタップ切替接続端子は、可撓性（フレキシビリティ）が要求されるから、金属箔を重ねて形成するか、あるいは細線を網状に形成したフレキシブル導体を用いることになり、コストがかかるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、タップ巻線のタップ切替部の寸法を小さくして、変圧器を小型化することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、タップ巻線からそれぞれ引き出された平板状の複数のタップ端子と、主巻線又は外部線路に接続されるコモン端子に前記複数のタップ端子のいずれか１つを接続するタップ切替接続端子を備えてなる変圧器において、前記コモン端子は、平板により形成されて前記タップ巻線の周方向に沿って前記複数のタップ端子の横に間隔をおいて設けられ、固定部に絶縁支持されて延在して形成された第１コモン端子面と、該第１コモン端子面の先端から下方に折り曲げて延在させて形成された第２コモン端子面と、該第２コモン端子面の先端から前記第１コモン端子面に平行に前記固定部側に折り曲げて延在させて形成された第３コモン端子面とを有し、前記第１乃至第３コモン端子面にそれぞれボルト穴が穿設されてなり、前記複数のタップ端子は、前記タップ巻線の端部から前記タップ巻線の軸方向に引き出され、巻径方向に位置をずらして、かつ周方向の同一位置から引き出された鉛直部と、該鉛直部の先端から折り曲げて巻径の外方向に延在され、前記コモン端子の第１乃至第３コモン端子面のそれぞれ異なる１つのコモン端子面に面一に形成された複数のタップ端子面を有して形成され、該各タップ端子面にボルト穴が穿設されてなり、前記コモン端子の前記第１乃至第３コモン端子面のいずれか１つのコモン端子面と、当該コモン端子面に面一に形成された前記タップ端子面とに前記タップ切替接続端子を渡して前記各ボルト穴に挿通されたボルトで締結してなることを特徴とする。

本発明によれば、コモン端子を第１乃至第３コモン端子面を有してＪ字状あるいはコの字状に形成し、複数のタップ端子をコモン端子の第１乃至第３コモン端子面のそれぞれ異なる１つのコモン端子面に面一に形成された複数のタップ端子面を有するもとしたから、それぞれ面一に位置された第１コモン端子面乃至第３コモン端子面と、これらに対応するいずれか１つのタップ端子面にタップ切替接続端子を当接させて、ボルト穴にボルトを挿通してナットで締結することにより、タップを切り替えることができる。その結果、本発明によれば、タップ切替接続端子を矩形の平板を用いて形成できるから、タップ端子の水平方向の寸法を極小化することができ、変圧器の奥行き寸法を小さくすることができる。また、コモン端子をコの字状に形成しているから、高さ方向の寸法を最小限にできる。

さらに、本発明の具体的な態様として、前記複数のタップ端子は、少なくとも第１乃至第３のタップ端子を有し、前記第１のタップ端子は、当該タップ端子の前記鉛直部の先端から水平に延在させて形成された第１タップ端子面を有し、前記鉛直部の高さが前記第１タップ端子面と前記コモン端子の第３コモン端子面とが面一になる高さに形成され、前記第２のタップ端子は、当該タップ端子の前記鉛直部の高さが第１と第３のタップ端子の前記鉛直部の高さの間に位置され、当該タップ端子の前記鉛直部の先端から水平に延在させるとともに下方に折り曲げて形成された第２タップ端子面を有し、該第２タップ端子面と前記コモン端子の第２コモン端子面とが面一に形成され、前記第３のタップ端子は、当該タップ端子の前記鉛直部の先端から水平に延在させて形成された第３タップ端子面を有し、前記鉛直部の高さが前記第３タップ端子面と前記コモン端子の第１コモン端子面とが面一になる高さに形成することができる。

ここで、タップ端子の数は、要求される変圧器仕様、つまり電圧の変動範囲及び許容できる変動幅に応じて決まってくる。しかし、一般には、定格電圧を基準に対して±ｎ・ΔＶ（ｎは自然数）の範囲で調整することになるから、少なくとも３つのタップ端子が設けられる。また、５つのタップ端子を設けることがある。そこで、本発明は、必要に応じて４乃至６つのタップ端子が設けられる場合を考慮して、コモン端子を挟んで第１乃至第３のタップ端子の反対側に設けられた第４乃至第６のタップ端子の少なくとも２つを有し、第４乃至第６のタップ端子は第１乃至第３のタップ端子と同一に形成する。なお、第４乃至第６のタップ端子が２つの場合は、第４乃至第６のタップ端子のうち、第２のタップ端子に対応する第５のタップ端子を省略することができる。

なお、本発明は、単相変圧器と三相変圧器のいずれのタップ巻線にも適用することができる。三相変圧器の場合は、各相の前記コモン端子を同一形状に形成することが好ましい。

本発明によれば、タップ巻線のタップ切替部の寸法を小さくして、変圧器を小型化することができる。

本発明の一実施形態のタップ切替部の構造を示す斜視図である。図１の実施形態のタップ切替部の構造の一部を異なる角度から見た斜視図である。図１の実施形態の変圧器の内部構造を示す斜視図である。図１の実施形態の変圧器のタップ巻線を有する主巻線の回路図である。

以下、本発明の変圧器を実施形態に基づいて説明する。本発明の一実施形態の変圧器は、図３の内部構造図に示す構造を有する３相のモールド変圧器である。図示のように、各相の巻線１Ａ〜１Ｃは、それぞれベース部材２に起立して設けられた鉄心の周りに巻回されている。各相の巻線１Ａ〜１Ｃは、中心部に巻回された２次巻線３と、２次巻線の外側に同軸に巻回された１次巻線４と、１次巻線の外側に同軸に巻回されたタップ巻線５とを有して形成されている。１次巻線４の各相の巻線端部から鉛直方向に引き出された平板状の口出し導体６は、図１（ａ）に表れているように、巻線の巻径方向の外側に水平に折り曲げて形成した端子面７を有して形成されている。この端子面７にＬ字型に折り曲げて形成した外部端子８がボルトにより締結されている。外部端子８は、上部支持部材９に絶縁材１０を介して固定されている。また、２次巻線３の各相の巻線端部から引き出された図示していない口出し導体は、１次巻線と同様に、巻線の巻径方向の外側に水平に折り曲げて形成した端子面を有し、その端子面にＬ字型に折り曲げて形成した外部端子１１がボルト締結され、外部端子１１は上部支持部材９に絶縁材を介して固定されている。

タップ巻線５は、本実施形態では、図４に示すように、各相３つのタップ端子１５ａ〜ｃを備えており、これらのうちの１つのタップ端子（例えば、１５ａ）が、タップ切替接続端子１６によりコモン端子１７に接続されるようになっている。各相のコモン端子１７は、それぞれ隣り合う他相の１次巻線４の口出し導体６又は外部端子８に接続されている。

ここで、図１（ａ）と図２を参照して、本発明の特徴部である本実施形態のタップ切替部の構造の一例について説明する。本実施形態の平板により形成された３つのタップ端子１５ａ〜１５ｃは、それぞれタップ巻線５の端部から巻線の軸方向に引き出され、巻径方向（巻線奥行き方向）に位置をずらして、かつ周方向（巻線の接線方向）の同一位置から引き出された鉛直部２５ａ〜２５ｃを備えて形成されている。

一方、平板により形成されたコモン端子１７は、３つのタップ端子１５ａ〜１５ｃの図に向かって左側の横に、つまりタップ巻線５の周方向（巻線の接線方向）に沿って、間隔をおいて設けられている。コモン端子１７は、固定部である上部支持部材９に絶縁材１０を介して支持された基部１８と、基部１８の下端から折り曲げて水平方向に延在された水平部１９と、水平部１９の先端部に第１コモン端子面２０ｃが形成されている。また、第１コモン端子面２０ｃの先端から折り曲げて下方に垂下された垂下部に第２コモン端子面２０ｂが形成されている。さらに、第２コモン端子面２０ｂの先端から第１コモン端子面２０ｃに平行に、基部１８側に折り曲げて延在させて第３コモン端子面２０ａが形成されている。第１乃至第３コモン端子面２０ａ〜２０ｃには、それぞれ２つのボルト穴２３が各端子面の幅方向に並べて穿設されている。

各タップ端子１５ａ〜１５ｃは、コモン端子１７の第１乃至第３コモン端子面２０ａ〜２０ｃのいずれか１つに面一になるタップ端子面が形成されている。すなわち、各タップ端子１５ａ〜１５ｃは、鉛直部２５ａ〜２５ｃの先端から折り曲げて巻径の外方向に延在された水平部が形成されている。タップ端子１５ａ，１５ｃの水平部には、それぞれタップ端子面２６ａ，２６ｃが形成されている。また、タップ端子１５ａ，１５ｃの間に設けられたタップ端子１５ｂは、水平部の先端から下方に折り曲げて形成された垂下部にタップ端子面２６ｂが形成されている。つまり、タップ端子１５ａ〜１５ｃは、コモン端子１７の第１乃至第３コモン端子面２０ａ〜２０ｃのそれぞれ異なる１つのコモン端子面に面一に形成されたタップ端子面２６ａ〜２６ｃを有して形成されている。このように形成された各タップ端子面２６ａ〜２６ｃには、それぞれ２つのボルト穴２３が各端子面の幅方向に並べて穿設されている。

このように構成されることから、本実施形態によれば、コモン端子１７の第１乃至第３コモン端子面２０ａ〜２０ｃのいずれか１つのコモン端子面、例えば図１（ｂ）に示すように、コモン端子面２０ｂと、そのコモン端子面に面一に形成されたタップ端子面２６ｂとにタップ切替接続端子１６を渡して各ボルト穴２３に挿通されたボルト・ナット２７で締結することにより、任意のタップ端子にコモン端子１７を切り替え接続することができる。

また、各相のコモン端子１７とそれぞれ隣り合う他相の１次巻線４の口出し導体６又は外部端子８に接続する図４に示したリード導体３１〜３３の配置接続について図１（ａ）、図２を参照して説明する。各相の１次巻線４の口出し導体６と外部端子８との接続は、それらの図に示すように、口出し導体６の端子面７にＬ字型に折り曲げて形成した外部端子８がボルト・ナット２７により締結されている。一方、コモン端子１７の水平部１９の基部１８側に２つのボルト穴２３が幅方向に並べて穿設されている。そして、例えば、各相の口出し導体６又は外部端子８とコモン端子１７との連結は、平板状に形成されたリード導体３１〜３３の平板面を水平に配設し、リード導体３１〜３３の両端に穿設された２つのボルト穴２３をコモン端子１７と口出し導体６及び外部端子８のボルト穴２３に位置合わせして、ボルト・ナット２７により締結するようになっている。

本実施形態によれば、コモン端子１７を第１乃至第３コモン端子面２０ａ〜２０ｃを有して，Ｊ字状あるいはコの字状に形成し、複数のタップ端子１５ａ〜１５ｃのタップ端子面２６ａ〜２６ｃを、第１乃至第３コモン端子面２０ａ〜２０ｃのそれぞれ異なる１つのコモン端子面に面一に形成したことから、それぞれ面一に位置されたコモン端子面と、これに対応するタップ端子面とにタップ切替接続端子１６を当接させて、ボルト・ナット２７で締結することにより、タップを簡単に切り替えることができる。

これにより、本実施形態によれば、タップ切替接続端子１６を矩形の平板を用いて形成できるから、タップ端子１５ａ〜１５ｃの水平方向の寸法を極小化することができ、変圧器の奥行き寸法を小さくすることができる。また、コモン端子をコの字状に形成して，３つのコモン端子面２０ａ〜２０ｃを形成したことから、高さ方向の寸法を最小限にできる。

上記の実施形態では、タップ端子１５の数が３つのものについて説明したが、本発明はこれに限らず、タップ端子の数は、要求される変圧器仕様、つまり電圧の変動範囲及び許容できる変動幅に応じて変えることができる。但し、一般には、定格電圧を基準に対して±ｎ・ΔＶ（ｎは自然数）の範囲で調整することになるから、少なくとも３つのタップ端子、あるいは５つのタップ端子を設ける場合が多い。この点、本発明によれば、必要に応じて４乃至６つのタップ端子を設けることができる。この場合は、図１等に実施形態に変えて、コモン端子１７を挟んで３つのタップ端子１５ａ〜１５ｃの反対側に，例えば同様に形成した最大で３つのタップ端子を設けることができる。これによれば、タップ切替接続端子１６の締結位置をずらすだけで、最大６タップのタップ巻線のタップ切替部を構成できる。また、５タップの場合は、第１乃至第３のタップ端子１５ａ〜１５ｃのうち、第２のタップ端子１５ｂに対応する第５のタップ端子を省略することにより、簡単に実現できる。

また、上記実施形態では、三相変圧器について説明したが、本発明は、単相変圧器のタップ巻線の切替接続部にも適用することができる。

３２次巻線
４１次巻線
５タップ巻線
６口出し導体
８外部端子
１０絶縁材
１５ａ〜１５ｃタップ端子
１６タップ切替接続端子
１７コモン端子
１８基部
１９水平部
２０ａ〜２０ｃコモン端子面
２３ボルト穴
２６ａ〜２６ｃタップ端子面
２７ボルト・ナット
３１〜３３リード導体

Claims

タップ巻線からそれぞれ引き出された平板状の複数のタップ端子と、主巻線又は外部線路に接続されるコモン端子に前記複数のタップ端子のいずれか１つを接続するタップ切替接続端子を備えてなる変圧器において、
前記コモン端子は、平板により形成されて前記タップ巻線の周方向に沿って前記複数のタップ端子の横に間隔をおいて設けられ、固定部に絶縁支持されて延在して形成された第１コモン端子面と、該第１コモン端子面の先端から下方に折り曲げて延在させて形成された第２コモン端子面と、該第２コモン端子面の先端から前記第１コモン端子面に平行に前記固定部側に折り曲げて延在させて形成された第３コモン端子面とを有し、前記第１乃至第３コモン端子面にそれぞれボルト穴が穿設されてなり、
前記複数のタップ端子は、前記タップ巻線の端部から前記タップ巻線の軸方向に引き出され、巻径方向に位置をずらして、かつ周方向の同一位置から引き出された鉛直部と、該鉛直部の先端から折り曲げて巻径の外方向に延在され、前記コモン端子の第１乃至第３コモン端子面のそれぞれ異なる１つのコモン端子面に面一に形成された複数のタップ端子面を有して形成され、該各タップ端子面にボルト穴が穿設されてなり、
前記コモン端子の前記第１乃至第３コモン端子面のいずれか１つのコモン端子面と、当該コモン端子面に面一に形成された前記タップ端子面とに前記タップ切替接続端子を渡して前記各ボルト穴に挿通されたボルトで締結してなることを特徴とする変圧器。
前記複数のタップ端子は、少なくとも第１乃至第３のタップ端子を有し、
前記第１のタップ端子は、当該タップ端子の前記鉛直部の先端から水平に延在させて形成された第１タップ端子面を有し、前記鉛直部の高さが前記第１タップ端子面と前記コモン端子の第３コモン端子面とが面一になる高さに形成され、
前記第２のタップ端子は、当該タップ端子の前記鉛直部の高さが第１と第３のタップ端子の前記鉛直部の高さの間に位置され、当該タップ端子の前記鉛直部の先端から水平に延在させるとともに下方に折り曲げて形成された第２タップ端子面を有し、該第２タップ端子面と前記コモン端子の第２コモン端子面とが面一に形成され、
前記第３のタップ端子は、当該タップ端子の前記鉛直部の先端から水平に延在させて形成された第３タップ端子面を有し、前記鉛直部の高さが前記第３タップ端子面と前記コモン端子の第１コモン端子面とが面一になる高さに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
前記複数のタップ端子が、前記第１乃至第３のタップ端子に加えて、さらに前記コモン端子を挟んで前記第１乃至第３のタップ端子の反対側に設けられた第４乃至第６のタップ端子の少なくとも２つを有し、前記第４乃至第６のタップ端子は前記第１乃至第３のタップ端子の少なくとも２つと同一に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の変圧器。
前記主巻線と前記タップ巻線が三相分備えられ、各相の前記コモン端子が同一形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の変圧器。