JP6101616B2 - 変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器などの静止誘導電器に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００８−１０３５７８号公報（特許文献１）がある。この公報には、「防振装置として、変圧器本体に振れ止め金具を設け、盤側の外側板に振れ止め座を設け、前記振れ止め金具にボルトを固定し、振れ止め座には丸穴を設け、この丸穴にボルトを貫通させる構成とし、通常状態ではボルトと振れ止め座の丸穴が接触しない構成」とすることで、「変圧器の大きな揺れを抑制し、周辺機器との衝突やケーブル断線等の事故を防ぎ、耐震強度のある変圧器を提供できる」ことが開示されている。

特開２００８−１０３５７８号公報

従来の変圧器は、変圧器の主な振動源である鉄心材の磁歪振動を低減する目的で、変圧器本体部とベースの間に防振ゴムを配置した構造を採用している。この防振ゴムは制振効果が得られる一方で、地震時には潰れてしまうため、防振ゴムが無い場合に比べて変圧器上部の変位量を大きくしてしまっていた。本願発明は、鉄心材の磁歪振動を低減しつつ、変圧器上部の変位量を抑制し、地震時の安定性を向上した変圧器を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決する為になされたものであり、本発明に係る変圧器は、鉄心と、鉄心に巻かれたコイルと、鉄心を支持するための下部金具とを有する変圧器において、コイルを鉄心の窓部内側で支える鉄心窓内コイル支えが、両面または片面に溝を有する天然ゴム製の板状部材と、この天然ゴム製の板状部材の四隅に接着されたシリコンゴム製部材とから構成され、この鉄心窓内コイル支えの天然ゴム製の板状部材が鉄心に接触するように配置し、シリコンゴム製部材が前記コイルに接触するように配置していることを特徴とする。

本発明により、鉄心の磁歪振動を抑制して静粛性を向上するとともに、耐震性能を向上することができる。

本発明の実施例の変圧器を示した図 本発明の実施例の鉄心窓内コイル支えの一例を示した図 本発明の実施例の鉄心窓内コイル支えの一例を示した図 従来の変圧器を示した図 従来の変圧器の鉄心窓内コイル支えを示した図 本発明の実施例の鉄心窓部の部分拡大図 本発明の効果を測定した実験の測定箇所を示した図 振動加速度ピックアップ取付位置の上面図 振動加速度ピックアップ取付位置の正面図 振動加速度測定の実験条件を示した図 本発明の実施例における、変圧器の運転時に発生するＺ方向の振動加速度を示す図 本発明の実施例における、変圧器の運転時に発生するＸ方向の振動加速度を示す図

以下、実施例を図面を用いて説明する。

図２Ａは、従来の変圧器を示したものである。変圧器１’は、コイル３、コイル３の上面と鉄心５との間に配置された鉄心窓内上部コイル支え４a、コイル３の下面と鉄心５との間に配置された鉄心窓内下部コイル支え４b、鉄心５、それらを支持する上部金具６、下部金具７、前記上下部金具を連結する当板８、変圧器本体部２’下部に設置され、変圧器を基盤上に固定するベース９を有する。ここで、鉄心窓内上部コイル支え４a、及び鉄心窓内下部コイル支え４bを、図２Ｂを用いて説明する。図２Ｂは、従来型変圧器の鉄心窓内下部コイル支え４bの部分拡大図である。なお、鉄心窓内上部コイル支え４a、及び鉄心窓内下部コイル支え４bは同一構造であり、これらをまとめて鉄心窓内コイル支えと称す。従来は、シリコンゴム１２の上に、平板状のエポキシガラスマット積層板またはポリエステル１３が配置された構造となっていた。また、図２Ａに示されるように、ベース９と変圧器本体部との間には、鉄心材の磁歪振動を抑制する目的で防振ゴム１０が挿入されていた。

次に、図１を用いて本発明の実施例１を説明する。図２Ａと図２Ｂと同一の部材については同一の符号を付している。

図２と比較して本願発明の特徴を説明すると、本願発明は第一に、鉄心窓内上部コイル支え４aと鉄心窓内下部コイル支え４bの構造に特徴がある。また第二に、鉄心５と下部金具７の間に天然ゴム２０を挿入している点に特徴がある。また第三に、ベース９と変圧器本体部との間に防振ゴム１０が配置されていない点に特徴がある。これらについて順に説明する。

第一の特徴は、図１Ｂに示されるように、実施例１の鉄心窓内上部コイル支え４aと鉄心窓内下部コイル支え４bでは、シリコンゴム１２の片面に天然ゴム１１を配置し、これらが接着された構造となっている点である。また、この天然ゴム１１は、両面または片面に溝が形成された形状をしている。なお、本実施例では天然ゴム１１は四角形形状とし、この天然ゴムの四隅にシリコンゴムを配置する形状とした。この鉄心窓内上部コイル支え４a及び鉄心窓内下部コイル支え４bは、図３に示すように、天然ゴム１１を鉄心側に接触させ、シリコンゴム１２をコイル３側に接触させるように配置されることが望ましい。このように、振動抑制効果の大きい天然ゴム１１を鉄心側に接触させることにより、振動抑制効果を十分に確保することができる。特に鉄心窓内上部コイル支え４a、及び鉄心窓内下部コイル支え４bにより、鉄心を上下から天然ゴムで挟み込むことで、鉄心の磁歪振動を抑制し変圧器の振動を低減できる。また、耐熱性の比較的高いシリコンゴム１２をコイル側に配置することにより、コイルが高温になっても安定してコイルを保持することができる。また、図１Ｃに示したように、シリコンゴム１２と天然ゴム１１との間にエポキシガラスマット積層板またはポリエステル１４を挿入することにより、鉄心窓内上部コイル支え４a、及び鉄心窓内下部コイル支え４bの強度を向上することができる。

第二の特徴は、図１Ａに示されているように、鉄心５と下部金具７の間に天然ゴム２０を挿入している点である。この鉄心５と下部金具７との間の面積は比較的広いため、この位置に天然ゴム２０を挿入することにより、十分に振動を抑制し騒音を低減することができる。ここでいう天然ゴムとは、従来変圧器において変圧器本体とベースの間に挿入している防振ゴム１０と同様のゴムマットを指す。本実施例では、鉄心と下部金具間の隙は１０mm程度を想定しており、ここに天然ゴムを挟むため、天然ゴムも１０mm程度を想定している。なお、本実施例では振動抑制効果がより大きい天然ゴムを挿入するものとしたが、要求される振動抑制効果が得られるのであれば、シリコンゴムであっても良い。

第三の特徴は、図１Ａに示されているように、ベース９と変圧器本体部との間に防振ゴム１０が配置されていない点である。従来の変圧器であれば、図２Ａに示されているように、ベース９と変圧器本体部との間に、鉄心材の磁歪振動を抑制するために防振ゴム１０が配置されていた。しかしながら地震が発生した場合には地震の揺れによりこの防振ゴム１０が変圧器の荷重で潰れてしまうため、防振ゴムが無い場合に比べて、変圧器上部の変位量を大きくしてしまっていた。本願発明では、上記の第二の特徴である鉄心５と下部金具７の間の天然ゴム２０により振動を抑制し騒音を低減することができるため、ベース９と変圧器本体部との間から防振ゴム１０を取り除くことができ、したがってベース９と変圧器本体部とを直接接触状態で固定することができるため、地震時に防振ゴム１０が潰れて変圧器上部の変位が大きくなることを防止することができる。

次に、本願発明による効果を実験結果を用いて説明する。

図４Ａ〜４Ｄに、振動加速度測定の実験条件を示し、図５Ａ、図５Ｂに振動加速度測定の結果を示す。図４Ｂは、図４Ａの振動加速度測定箇所１６を上面から見たものであり、Ｘ方向は地面又は床と平行な方向（水平方向）を示す。また図４Ｃは、図４Ａの振動加速度測定箇所１６を正面から見たものであり、Ｚ方向は地面又は床と垂直な方向（鉛直方向）を示す。変圧器の部材の側面に振動加速度ピックアップを取り付け、定格周波数で定格電圧を印加した。ここで、変圧器の加振周波数は電源周波数の２倍であり、供試品変圧器の定格周波数は５０Hzであることから、１００の整数倍となる周波数において振動加速度が強められている。

図５Ａに示されているように、Ｚ方向の振動は、本発明の一実施例に相当する構造（状態４）の方が、従来の変圧器である、従来の窓内コイル支えを使用して防振ゴムを取り付け、鉄心を下部金具から浮かせた構造（状態１）より大きいことが示されている。一方、図５Ｂに示されているように、Ｘ方向の振動は、本発明の一実施例に相当する構造（状態４）の方が状態１より小さいことが示されている。このことから、変圧器の振動は多自由度であるが、本発明の構造は特にＸ方向（横揺れ方向）のロッキング振動（横振れ）抑制に効果があることが示された。それぞれの構造における振動加速度を二乗和の平方根で比較すると、本発明構造と状態１の合成振動加速度が同程度であるため、本発明構造は状態１と同等の振動低減効果を得られていることがわかる。

従って、発明の第一の特徴である鉄心窓内上部コイル支え４a、鉄心窓内下部コイル支え４bを備え、下部金具７の間に天然ゴム２０を挿入することにより変圧器の振動抑制効果を維持しつつ、鉄心５と変圧器本体とベースの間の防振ゴム１０を廃止して耐震強度を向上することが可能となることがわかる。

１・・・変圧器
１’・・・従来構造変圧器
２・・・変圧器本体部
２’・・・従来品変圧器本体
３・・・コイル
４a・・・鉄心窓内上部コイル支え
４b・・・鉄心窓内下部コイル支え
５・・・鉄心
６・・・上部金具
７・・・下部金具
８・・・当板
９・・・ベース
１０・・・防振ゴム
１１・・・天然ゴム
１２・・・シリコンゴム
１３・・・エポキシガラスマット積層板またはポリエステル
１４・・・エポキシガラスマット積層板またはポリエステル
１５・・・天然ゴム
１６・・・振動加速度測定箇所
１７・・・鉄心と下部金具間の隙間
１８・・・振動加速度ピックアップ

Claims (5)

1. 鉄心と、前記鉄心に巻かれたコイルと、前記鉄心を支持するための下部金具とを有する変圧器において、
   前記コイルを前記鉄心の窓部内側で支える鉄心窓内コイル支えは、両面または片面に溝を有する天然ゴム製の板状部材と、該天然ゴム製の板状部材の四隅に接着されたシリコンゴム製部材とから構成され、該鉄心窓内コイル支えの天然ゴム製の板状部材が鉄心に接触するように配置し、シリコンゴム製部材が前記コイルに接触するように配置していることを特徴とする変圧器。
2. 請求項１記載の変圧器であって、
   前記鉄心窓内コイル支えは、天然ゴム製板状部材とシリコンゴム製部材との間にエポキシガラスマット積層板又はポリエステルの板状部材を挟んで構成されていることを特徴とする変圧器。
3. 請求項１又は２記載の変圧器であって、
   前記天然ゴムは四角形形状であり、該天然ゴムの四隅にシリコンゴムを配置することを特徴とする変圧器。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の変圧器であって、
   前記鉄心と前記下部金具との間に天然ゴムを有していることを特徴とする変圧器。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載の変圧器であって、
   前記下部金具と該変圧器を固定するベースとが防振ゴムを介さず直接接続されていることを特徴とする変圧器。

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