JP6124393B2 - モールド変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、モールド変圧器に関する。

変圧器の一種として、モールド変圧器と称されるものがある。このモールド変圧器は、絶縁特性を良好に得るため、樹脂材料による円筒形の成形体（モールド）内にコイルを埋め込み状態に一体化させ、いわゆるモールド構成にしている。１次側，２次側のコイルは、例えば平角線材などの線材を巻回することにより形成する。このモールドは、例えばエポキシ樹脂と充填材との混合樹脂などから形成している。

そしてモールド変圧器は、磁気回路を構成する鉄心に、上述した樹脂モールドされたコイルを装着して構成される。鉄心の構造は各種のものがあるが、そのうちの一つに、帯板状の珪素鋼板からなる長方形状のブロックを適宜積み重ねて平面ロ字状の積鉄心を構成する。この種のモールド変圧器は、例えば特許文献１等に開示されている。

特開２０１１−１２９８３４１号公報

変圧器は通電時は鉄心およびコイルから発熱し、その熱を空気中に放熱するが放熱性能に反比例して温度上昇する。そのため従来よりモールド変圧器では、発熱の影響が無視できなくなる。すなわち、モールド変圧器の発する熱は、コイルへの通電にともなう当該コイルの発熱と、鉄心が励磁されることにともなう当該鉄心の発熱がある。そこでかかる発熱を冷却できないと、モールド変圧器が規定値以上に温度上昇するといった課題がある。これの解決のため変圧器の損失を変えない場合はモールド変圧器を冷却ファンなどの送風手段により強制的に風冷する手段があるが、例えば大型のファンなどの付加装置による騒音増加、部品数、費用の上昇などの問題があった。

上述した課題を解決するために、本発明に係るモールド変圧器は、（１）一対の磁性体からなる継鉄部の少なくとも両端同士を磁性体からなる脚部で連結して構成され、前記継鉄部並びに前記脚部はそれぞれ複数の帯板状のブロックを長手方向に交互にずらしながら積層するとともに、その接合部が傾斜した鉄心と、前記脚部に装着したモールドコイルと、を備えたモールド変圧器であって、前記ブロックが複数重ねられて構成される前記鉄心の前後面には、それぞれガイド板を配置し、そのガイド板ごと前記ブロックがボルト・ナットで締結されており、積層方向に隣接するブロック間にスペーサ部材を介在させることで積層する前記ブロックの間の少なくとも一箇所に隙間をあけてスリットを形成し、前記スペーサ部材は、前記ボルトの軸に装着され、前記スペーサ部材と前記ブロックの間に補助ガイド板を介在させ、前記補助ガイド板の厚さは前記ガイド板の厚さよりも薄くした。

スリットを設けることで、鉄心の内部空間（脚部及び継鉄部で囲まれた空間）が鉄心の外部とつながり、鉄心の内周面から発する熱により暖められた内部空間の熱は、スリットを介して例えば自然対流により外部に逃げ、放熱効果が高まり、鉄心の冷却効果が向上する。スリットを設けることで、鉄心のスリットに対面する面も冷却され、例えば鉄心全体の温度を均一に近づけることができる。

さらに本発明は、積層方向に隣接するブロック間にスペーサ部材を介在させることで前記隙間をあけてスリットを形成したため、スペーサ部材の厚さにより、所望の長さの隙間を確保でき、簡単にスリットを形成できるので良い。
（２）前記ボルト以外の場所には前記スペーサ部材を配置しないようにするとよい。

（３）前記鉄心の外部に送風手段を配置し、強制風冷タイプとするとよい。送風手段は、実施形態ではファン・送風機と称しているものに対応する。単純に空気を鉄心に吹き付けるものはもちろん、冷風を吹き付けるものなど各種のものを適用できる。送風手段からの風がスリット内を通過するため、鉄心内部にも風が当たり冷却効率が向上するので良い。また、スリット内を通過する風により、鉄心の内部空間に溜まっていた熱も強制的に外部に排気できるので好ましい。また、スリットを設けた場合、例えば鉄心の一面に送風手段の風が当たるものであっても、スリットを通って他の面にも風を送ることができるので好ましい。さらに、モールドコイルを装着する脚部にもスリットが形成されているので、送風手段からの風は、係るスリット内を移動してモールドコイルの内周面にも当たる。よって、モールドコイルに直接風が当たる面積が増大し、コイルに対する冷却効率も向上する。

（ａ）一対の磁性体からなる継鉄部の少なくとも両端同士を磁性体からなる脚部で連結して構成され、前記継鉄部並びに前記脚部はそれぞれ複数の帯板状のブロックを長手方向に交互にずらしながら積層するとともに、その接合部が傾斜した鉄心と、前記脚部に装着したモールドコイルと、を備えたモールド変圧器であって、前記継鉄部の外周面と、前記脚部の外周面の少なくとも一方の表面形状を、前記ブロックの積層する方向に凹凸とした。

鉄心で発生した熱は、鉄心の表面から放熱される。そして、外周面は鉄心の外部空間に臨んでいるため、鉄心で発生した熱はそのまま外部に放熱される。そして、従来は平坦面であった外周面を本発明では積層方向で凹凸とすることで、放熱部分の表面積が増加し、冷却効果が向上する。これに伴いコイルからの発熱の冷却効果も向上するため、コイルの温度上昇値が下がる分コイルの損失を温度上昇規定値まで大きくできる。このため、導体の断面積を小さくできるので、コイルの小型化を図ることができる。また導体の断面積をそのままとする場合、温度上昇既定値まで通電する電流値を大きくできる。これは変圧器を増容量することとなる。このことは変圧器の冷却が自冷の場合も風冷の場合も同様である。よって、例えば鉄心ひいてはモールド変圧器全体の小型化を図ることができ、また、同一寸法であれば変圧器の増容量が可能となる。なお本発明では、少なくとも外周面に凹凸を形成するようにしたが、実施形態等に示すように内周面にも凹凸を形成しても良い。本発明では、冷却効果が向上するため、ファンのための付加装置の設置が必須とならず、また設置する場合でも小型なものであったり、ファン容量を小さくすることが可能となり、また空調設備の低容量化が図れる。

（ｂ）前記凹凸は、凹溝と凸条が繰り返し配置されるフィン構造とするとよい。凹溝と凸条が繰り返しとは、積層するブロック毎に凹溝と凸条が交互に形成されるものに限ることはなく、例えば複数ブロック毎に凹溝と凸条が交互に繰り返すようにするものでもよい。その場合に、複数ブロックは同じ数でも良いし、異ならせても良い。そして異なる場合には、一方を１個としても良い。さらに、凸条の突出量（凹溝の深さ）は必ずしても一定でなくても良い。つまり、凹溝を構成する区間と凸条を構成する区間（各区間を構成するブロック数は任意）が繰り返し形成されていれば良い。実施形態のように、凹溝と凸条は、同じブロック数で交互に繰り返すようにした方が、共通した部品を利用して簡単に組み立てることができるので好ましい。

（ｃ）前記継鉄部の中間部同士を連結する中央脚部を備え、その中央脚部の側面の表面形状を、前記ブロックの積層する方向に凹凸とするとよい。この発明は、三相タイプのモールド変圧器にも適用するものであり、中央脚部の側面も凹凸とすると冷却効果が向上するのでよい。なお、三相タイプのモールド変圧器において中央脚部の側面の表面形状に凹凸を形成したものは、上記の（ａ）の発明に含まれる。

上記の（ａ）から（ｃ）のいずれかに記載のモールド変圧器に用いる鉄心の組み立て方法であって、前記継鉄部を構成するための継鉄部用ブロックと、前記脚部を構成するための脚部用ブロックは帯板状であって両端の接合部が傾斜した形状であり、前記継鉄部用ブロックと前記脚部用ブロックを長手方向に交互にずらしながら積層し、前記継鉄部を構成するための継鉄部用ブロックと、前記脚部を構成するための脚部用ブロックの一方は、長手方向とともに短手方向にも交互にずらすようにした。短手方向にずらすだけで外周面に積層方向で凹凸を繰り返す形状を簡単に製造できるので良い。

本発明では、鉄心の冷却効率が向上する。よって、鉄心ひいてはモールド変圧器全体の小型化を図ることができ、また、同一寸法であれば変圧器の増容量が可能となる。

（ａ）は本発明に係るモールド変圧器の第一実施形態を示す正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその平面図である。 第一実施形態の要部となる鉄心を示す部分拡大斜視図である。 （ａ）は鉄心の正面図、（ｂ）はａ−ａ′断面図である。 鉄心を構成する各ブロックを示す図である。 各ブロックを用いて鉄心を組み立てる方法を説明する図である。 各ブロックを用いて鉄心を組み立てる方法を説明する図である。 第二実施形態の要部となる鉄心を示す部分拡大斜視図である。 第二実施形態の要部となる鉄心を示す側面図である。 第三実施形態の要部となる鉄心を示す部分拡大斜視図である。 第三実施形態の要部となる鉄心の正面図である。 鉄心を構成する各ブロックを示す図である。 各ブロックを用いて鉄心を組み立てる方法を説明する図である。 第四実施形態の要部となる鉄心を示す部分拡大斜視図である。

図１は、本発明に係るモールド変圧器の第一形態（参考例）の外観図を示している。本形態（参考例）のモールド変圧器は、単相タイプのモールド変圧器である。本形態（参考例）のモールド変圧器１０は、磁気回路を構成する鉄心１１と、鉄心１１に装着されたモールドコイル１２を備える。本形態（参考例）の鉄心１１は積鉄心であり、上下に延びる一対の脚部１４と、上下に配置され水平方向に延びる一対の継鉄部（「ヨーク部」とも称する）１５を備える。これにより鉄心１１は、平面略ロ字状に形成される。後述するように、脚部１４と継鉄部１５は、それぞれ所定形状の帯板状の方向性珪素鋼板を多数積層して構成し、隣接する脚部１４の端部と継鉄部１５の端部同士を連結して一体化する。上側の継鉄部１５には断面コ字状の変圧器金具１６を上から被せ、下側の継鉄部１５には断面コ字状の変圧器金具１６を底面側より装着する。

具体的な図示は省略するが、モールドコイル１２は、二重の筒構造となる。つまり外側に一次側モールドコイルが位置し、その一次側モールドコイルの内周に二次側モールドコイルを挿入する。そして、その二次側モールドコイルの内周に、脚部１４を挿入する配置とする。一次側モールドコイルの巻始め端側や巻き終わり端側には一次側端子１７が取り付けられる。二次側モールドコイルの巻始め端側や巻き終わり端側には二次側端子１８が取り付けられる。これらの基本的な構成は、従来のモールド変圧器と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

図２，図３に示すように、本形態（参考例）では、鉄心１１の上下に配置される継鉄部１５の上下の表面を厚さ方向（方向性珪素鋼板の積層方向）に沿って凹凸を繰り返すようにした。すなわち、継鉄部１５の上辺及び下辺（厚さ方向と直交する方向）に沿って延びるように形成した凸条１５ａ及び凹溝１５ｂが、継鉄部１５の厚さ方向に交互に配置される。図２では、上方に位置する継鉄部１５の上面の部分に厚さ方向に凹凸が繰り返し形成される状態が示されているが、図３に示すように、上方に位置する継鉄部１５の下面の部分にも厚さ方向に凸条１５ａと凹溝１５ｂが交互に凹凸が繰り返し形成される。また、下方に位置する継鉄部１５の上下両面にも、厚さ方向に凸条と凹溝を交互に繰り返し形成する。

このように、凸条と凹溝が繰り返して構成されるフィン構造を採ることで、継鉄部１５の上面・下面が平坦な従来のタイプに比べ凹溝１５ｂの奥面より突出した凸条１５ａの前後面の面積の分だけ表面積、すなわち放熱面積が増加する。よって、鉄心１１の冷却効率が高まり、励磁に伴い発生する鉄心の熱は効率よく放熱され、鉄心の温度上昇を抑制、低減することができる。よって、鉄心ひいてはモールド変圧器全体を小型化することが可能となり、それにともない軽量化も図れる。また、同一寸法であれば変圧器の増容量が可能となる。

［鉄心の組み立て方法］
上述したように、本形態（参考例）の鉄心１１は積鉄心であり、所定形状の方向性珪素鋼板を多数積層することで平面略ロ字状に形成する。そこで、複数枚の方向性珪素鋼板を重ねたものを１つのブロックとし、ブロック単位で上下に交互にずらすことで積層方向に凸条と凹溝が交互に出現するようにしている。本形態（参考例）では、２ブロック毎に、上下にずらすようにしたため、図３（ｂ）に示すように、あるブロックに着目すると、下側に凸条１５ａが形成されると同じブロックの上側には凹溝１５ｂが形成され（例えば、図３（ｂ）中、左端や右端のブロック等）、下側に凹溝１５ｂが形成されると同じブロックの上側には凸条１５ａが形成される（例えば、図３（ｂ）中、端から３つめ及び４つめのブロック等）。

このようにブロックを上下にずらしながら組み立てることで、例えば継鉄部１５を構成する方向性珪素鋼板を構成する方向性珪素鋼板の外形状は同じ所定形状のものを用いることができる。脚部１４を構成する方向性珪素鋼板についても同様である。よって、ブロック単位で見た場合の鉄心１１内を通過する磁束の通る断面積は、上下にずらさない従来のものと同じにすることができる。

上記のようにブロック単位で上下に交互にずらしながら鉄心１１を組み立てる具体的な方法は以下の通りである。まず、継鉄部１５と脚部１４は、共に方向性珪素鋼板を用いて構成する。図３にも示したが、その継鉄部１５と脚部１４の接合面は、４５度傾斜させるとともに、接合面同士を適宜に重ね接合することで、いわゆる額縁形鉄心を形成している。なお、本形態（参考例）では、接合部が４５度で傾斜しているが、その角度は、傾斜を３０度や６０度など、任意の角度（鋭角）とすることができる。

図４は、脚部１４と継鉄部１５をそれぞれ構成するための方向性珪素鋼板を所定枚数積層して形成される各ブロックを示している。図４（ａ）は第一脚部用ブロック２１を示し、図４（ｂ）は第二脚部用ブロック２２を示す。図４（ｃ）は第一継鉄部用ブロック２３を示し、図４（ｄ）は第二継鉄部用ブロック２４を示す。各ブロック２１〜２４は、それぞれ複数枚（例えば１２枚）の帯板状の方向性珪素鋼板を重ねて構成する。各方向性珪素鋼板は、圧延方向を長手方向の両端が４５度傾斜する等脚台形の平面形状からなる。

第一脚部用ブロック２１と第二脚部用ブロック２２は、その外形の寸法形状は同じであるが、ガイド用の貫通孔２１ａ，２２ａの形成位置を異ならせている。具体的には、ともに２個の貫通孔２１ａ，２２ａを形成し、各貫通孔２１ａ，２２ａは、短手方向の中心位置に配置するとともに、組となる２個の貫通孔（２１ａと２１ａ，２２ａと２２ａ）間の間隔Ａは等しい設定としているが、長手方向の配置位置をずらしている。第一脚部用ブロック２１は、長手方向の中心位置に対して対象（中心位置からの距離が等しい）になるように２つの貫通孔２１ａを配置する。第二脚部用ブロック２２は、組となる２個の貫通孔２２ａ間の中点Ｐが、第二脚部用ブロック２２の長手方向の中心位置から距離Ｂだけずれる配置とする。これにより、両ブロック２１，２２に設けた貫通孔２１ａ，２２ａは、ブロックの長手方向に距離Ｂだけずれた位置関係になる。この距離Ｂは、ブロック単位で上下に交互にずらす際のずれ量、つまり、凸条１５ａの凹溝１５ｂの奥面からの突出量に相当し、本形態（参考例）では、例えば１０ｍｍとする。よって、第一脚部用ブロック２１の貫通孔２１ａと、第二脚部用ブロック２２の貫通孔２２ａが対向・一致するように両ブロック２１，２２を重ね合わせると、第一脚部用ブロック２１と第二脚部用ブロック２２は、第一長辺２１ｂ，２２ｂ同士と第二長辺２１ｃ，２２ｃ同士は重なった状態で、長手方向の両斜辺２１ｄ，２２ｄが距離Ｂだけずれた状態となる。

第一継鉄部用ブロック２３と第二継鉄部用ブロック２４は、その外形の寸法形状は同じであるが、ガイド用の貫通孔２３ａ，２４ａの形成位置を異ならせている。具体的には、ともに１つの貫通孔２３ａ，２４ａを形成し、第一継鉄部用ブロック２３の貫通孔２３ａは、短手方向の中心位置から図中、下側に所定距離（Ｂ／２）だけずらし、第二継鉄部用ブロック２４の貫通孔２４ａは、短手方向の中心位置から図中、上側に所定距離（Ｂ／２）だけずらした配置とする。これにより、第一継鉄部用ブロック２３と第二継鉄部用ブロック２４の外周が一致するように重ねた場合、第一継鉄部用ブロック２３の貫通孔２３ａと第二継鉄部用ブロック２４の貫通孔２４ａは、短手方向に距離Ｂだけずれた位置関係となる。よって第一継鉄部用ブロック２３の貫通孔２３ａと、第二継鉄部用ブロック２４の貫通孔２４ａが対向・一致するように両ブロック２３，２４を重ね合わせると、第一継鉄部用ブロック２３の第一長辺２３ｂは第二継鉄部用ブロック２４の第一長辺２４ｂよりも外側に距離Ｂだけずれて突出し、第二継鉄部用ブロック２４の第二長辺２４ｃは第一継鉄部用ブロック２３の第二長辺２３ｃよりも外側に距離Ｂだけずれて突出した状態となる。

本形態（参考例）では、第一，第二継鉄部用ブロック２３，２４は、積層するに際し、長手方向に交互に所定距離Ｘだけずらす。この距離Ｘは、本形態（参考例）では、上記の上下にずらす距離Ｂと等しくしているが異なっていても良い。このように長手方向にずらすことで、各継鉄部用ブロック２３，２４は、交互にその片側の先端が所定距離Ｘだけ側方に突出するようになる。同様に、第一，第二脚部用ブロック２１，２２も長手方向に交互に所定距離Ｘだけずらして積層する。このとき、隣接する継鉄部用ブロックと脚部用ブロックは、ずらす方向を逆にし、それぞれのブロックの突出した先端は、相手方の引っ込んだ空間内に入り込む。

さらに、本形態（参考例）では、同じ積位置にある２つの継鉄部用ブロックのずらす方向も互いに逆にしている。同様に同じ積位置にある２つの脚部用ブロックのずらす方向も互いに逆にしている。

そして具体的には、図５，図６に示す積順で各ブロックを配置して重ねていく。図５に示すように、同じ積位置では、第一脚部用ブロック２１と、第二脚部用ブロック２２と、第一継鉄部用ブロック２３と、第二継鉄部用ブロック２４を適宜配置するようにしている。例えば図５（ａ）は、積み順が１番目、５番目、９番目……に用いる配置パターンであり、図中左側に第一脚部用ブロック２１、図中右側に第二脚部用ブロック２２、図中上側に第二継鉄部用ブロック２４、図中下側に第一継鉄部用ブロック２３を配置する。そして、上側の第二継鉄部用ブロック２４を右側にずらし、下側の第一継鉄部用ブロック２３を左側にずらす配置をとる。これにあわせて左側の第一脚部用ブロック２１を上側にずらし、右側の第二脚部用ブロック２２を下側にずらす配置をとる。

図５（ｂ）は、上記の図５（ａ）に示す配置の次（積み順が２番目、６番目、１０番目……）に重ねる各ブロックの配置パターンを示している。よって、各ブロックは図５（ａ）に示す配置パターンのブロックとは逆方向にずらしている。つまり、図中左側に第二脚部用ブロック２２、図中右側に第一脚部用ブロック２１、図中上側に第二継鉄部用ブロック２４、図中下側に第一継鉄部用ブロック２３を配置する。そして、上側の第二継鉄部用ブロック２４を左側にずらし、下側の第一継鉄部用ブロック２３を右側にずらす配置をとる。これにあわせて左側の第二脚部用ブロック２２を下側にずらし、右側の第一脚部用ブロック２２を上側にずらす配置をとる。また、この配置パターンを構成するため、例えば上側に配置する第二継鉄部用ブロック２４と下側に配置する第一継鉄部用ブロック２３は、表裏を反転して重ねる。これにより、左右にずらしても貫通孔２３ａ，２４ａの位置が一致する。このように各ブロックを重ねるに際し、表裏を適宜反転することで、４種類のブロックを用いて鉄心を組み立てることができる。

同様に、図５（ｃ）は積み順が３番目、７番目、１１番目……に用いる配置パターンであり、図中左側に第二脚部用ブロック２２、図中右側に第一脚部用ブロック２１、図中上側に第一継鉄部用ブロック２３、図中下側に第二継鉄部用ブロック２４を配置する。そして、上側の第一継鉄部用ブロック２３を右側にずらし、下側の第二継鉄部用ブロック２４を左側にずらす配置をとる。これにあわせて左側の第二脚部用ブロック２２を上側にずらし、右側の第一脚部用ブロック２１を下側にずらす配置をとる。

さらに、図５（ｄ）は積み順が４番目、８番目、１２番目……に用いる配置パターンであり、図中左側に第一脚部用ブロック２１、図中右側に第二脚部用ブロック２２、図中上側に第一継鉄部用ブロック２３、図中下側に第二継鉄部用ブロック２４を配置する。そして、上側の第一継鉄部用ブロック２３を左側にずらし、下側の第二継鉄部用ブロック２４を右側にずらす配置をとる。これにあわせて左側の第二脚部用ブロック２２を下側にずらし、右側の第一脚部用ブロック２１を上側にずらす配置をとる。

そして、図５（ａ）〜（ｄ）を積み順で重ねる際に、対応する貫通孔が重ね方向で一致するようにする。よって、図５（ａ），（ｂ）の配置パターンは、上下方向・左右方向がともに一致する。また、図５（ｃ），（ｄ）の配置パターンは、上下・左右方向がともに一致する。そして、図５（ａ），（ｂ）の配置パターンの２つのブロックと、図５（ｃ），（ｄ）の配置パターンの２つのブロックは、上下にずらす。具体的には、図５（ａ），（ｂ）の配置パターンのブロックに対し、図５（ｃ），（ｄ）の配置パターンのブロックが上に所定距離Ｂだけずれる。よって、第二継鉄部用ブロック２４が凹溝を構成し、第一継鉄部用ブロック２３が凸条を構成することになる。

そして、所定数のブロックを重ねたならば、貫通孔内にボルトを貫通するように挿入し、ナットを締結することで一体化する。このとき、複数重ねたブロックの前後面には、ガイド板１９を配置し（図１参照）、係るガイド板１９ごとボルト・ナットで締結して一体化し、鉄心１１を構成する。このようにガイド板１９を設けるのは、ブロックを構成する方向性珪素鋼板は、薄く曲がりやすいためである。そしてガイド板１９にて挟み付けることで、係る方向性珪素鋼板が湾曲等するのを抑止している。

上記の説明では、同じ積み順を構成する第一，第二脚部用ブロック２１，２２と第一，第二継鉄部用ブロック２３，２４を組み合わせながら積層して製造したが、本発明はこれに限るとはなく、例えば継鉄部１５を先に形成し、それに対して第一，第二脚部用ブロック２１，２２を適宜装着して脚部１４を形成して鉄心を製造したり、これとは逆に脚部１４を先に製造したりしても良い。

（変形例）
上述した第一形態（参考例）では、継鉄部１５に凹凸を設けて表面積を増加させ、冷却効率の向上を図ったが、本発明はこれに限ることはなく脚部１４の側面に凹凸を設けても良い。継鉄部１５に凹凸を設けず、脚部１４のみに凹凸を設ける構造とする場合、上述した図５に示す組み立て手順を応用し、各積み順のブロックを左右に適宜ずらすことで対応できる。

また、上述した第一形態（参考例）では、脚部１４を構成する第一脚部用ブロック２１と第二脚部用ブロック２２は、貫通孔の形成位置を異ならせるもののその外形寸法形状は同じものを用い、継鉄部１５を構成する第一継鉄部用ブロック２３と第二継鉄部用ブロック２４は、貫通孔の形成位置を異ならせるもののその外形寸法形状は同じものを用い、組み立てる際に上下にずらすといった簡単な作業で表面に凹凸を形成して鉄心１１の冷却効率を高めることができた。つまり、凸条を形成する積み位置に用いる各ブロックと、凹溝を形成する積み位置に用いる各ブロックとを同じにすることで、使用する部品の点数・種類の削減を図ることができる。しかし本発明はこれに限ることはなく、凸条を形成するためのブロックと凹溝を形成するためのブロックを異ならせても良い。このようにするとこで、例えば、放熱効果の高い鉄心１１の外周面（例えば第一長辺２１ｂ，２２ｂ側）には凹凸を形成し、鉄心の内周面（例えば第二長辺２１ｃ，２２ｃ側）には凹凸を形成しない構成を採ったり、継鉄部１５と脚部１４の両方に凹凸を形成したりすることができる。

また、第一形態（参考例）並び変形例では、自然放熱を利用した自冷式を例に挙げて説明したが、適宜位置に１個或いは複数個の風冷用のファン・送風機を設け、強制的に冷却する風冷式に適用するとよい。ファン等からの風が鉄心１１やモールドコイル１２に当たって冷却され、また、鉄心１１やモールドコイル１２の発熱により暖められた周囲の空気が強制的に循環・排気されることでより冷却効果が高まる。特に、継鉄部１５の表面など、凹凸を設けて表面積が増した部位にファン・送風機からの風を当てるように構成するとより好ましい冷却効果が発揮する。
これら各種の変形例は、適宜組み合わせて実施しても良く、さらには以下に示す各種の実施形態に適用しても良い。

図７，図８は、本発明の第一実施形態の要部構成を示している。本実施形態では、第一形態（参考例）を前提としている。すなわち、第一形態（参考例）と同様に単相タイプのモールド変圧器で、継鉄部１５に凸条１５ａと凹溝１５ｂを設けた。そして本実施形態では、鉄心１１の重ね方向の途中にスリット４０を形成した。このスリット４０は、空気の通路を構成する。従って、例えばロ字状の鉄心１１の内周面側から放熱され熱せられた鉄心１１の内部空間に存在する暖まった空気が、スリット４０内を通って鉄心１１の外部に至る経路が確保さる。また、スリット４０を設けることで、鉄心１１の内部の熱もスリット４０を介して放熱され、鉄心全体の温度が均一になる。

さらに、強制風冷式にすると、スリット４０を介して鉄心１１の内部にもファン・送風機からの冷却用の風が当たり、冷却効率が向上する。また、例えばファン・送風機の設置位置を鉄心１１の上方或いは下方などと一方にしても、係るファン・送風機からの風はスリット４０を経由して反対側に至る。よって、例えば、下側の継鉄部１５の下面に形成された凹凸にはファン・送風機からの風が直接当たり、下側の継鉄部１５の上面（鉄心の内部空間側）、さらには上側の継鉄部１５に設けた凹凸には、スリット４０内を移動してきた風が当たるため、冷却効率が向上する。

さらにまた、モールドコイル１２を装着する脚部１４にもスリット４０が形成されているので、ファン・送風機からの風は、係るスリット４０内を移動してモールドコイル１２の内周面にも当たる。よって、モールドコイルに直接風が当たる面積が増大し、コイルに対する冷却効率も向上する。

係るスリット４０は、例えば図８に示すように、鉄心１１を構成する各ブロックを固定するためのボルト４１の軸にスペーサ４３を装着するとともに、ボルト４１の頭部とスペーサ４３の間、並びにスペーサ４３とナット４２（ボルト４１の先端のネジ部に装着）の間にそれぞれ所定のブロックを装着した状態で、当該ナット４２を締結することで形成すると良い。ナット４２の締結により、各ブロックは連結されて一体化して鉄心を構成するが、このとき、スペーサ４３が介在している区間ではスペーサ４３の厚さ分だけ空間が確保され、スリット４０が形成される。なお、重ね合わせたブロックの外表面にガイド板１９を設けたのと同様の理由から、スペーサ４３とブロックの間にも補助ガイド板４４を介在させた。この補助ガイド板４４は、ガイド板１９と同じ材質とするとよい。但し、あまり厚いとスリット４０の間隔が狭くなるため（外形寸法が一定とした場合）、補助ガイド板４４の厚さはガイド板１９の厚さよりも薄くすると良い。

なお、その他の構成並びに作用効果は、上述した第一形態（参考例）並びに変形例と同じであるためその詳細な説明を省略する。また、この第一実施形態では、ブロックの積層方向でスペーサは１つ設け、スリット４０は１つ設けるようにしたが、スリット４０の設置数は任意であり、複数設置しても良い。設置数が増えるほど冷却効果は高くなるので好ましいが、変圧器全体の寸法が同じとすると鉄心の磁束が通る面積が小さくなるので、それとの関係でスリットの設置数を設定するとよい。

図９〜図１３は、本発明の第二形態（参考例）の要部を示している。本形態（参考例）では、三相タイプのモールド変圧器である。図９は、そのモールド変圧器を構成する鉄心１１の一部を示し、図１０は鉄心１１の正面図を示し、図１１は鉄心１１を構成する各ブロックを示し、図１２は鉄心の組み立て方法を説明する図を示している。

図９に示すように、本形態（参考例）では第一形態（参考例）と同様にスリットは設けず、鉄心１１は複数のブロックを隙間無く重ねていって構成する。そして、本形態（参考例）のモールド変圧器１０の磁気回路を構成する鉄心１１は、上下に配置され水平方向に延びる一対の継鉄部１５と、継鉄部１５の両端に連結される左右一対の脚部１４と、継鉄部１５の中央に連結される中央脚部４５を備える。そして、図示省略するが、モールドコイルは、左右の脚部１４にそれぞれ装着される。

ここで本形態（参考例）では、脚部１４並びに中央脚部４５の左右側面を厚さ方向（方向性珪素鋼板の積層方向）に沿って凹凸を繰り返すようにした。すなわち、脚部１４の左右側面には、上下方向に延びるように形成した凸条１４ａ及び凹溝１４ｂが、脚部１４の厚さ方向に交互に配置される。同様に中央脚部４５の左右側面には、上下方向に延びるように形成した凸条４５ａ及び凹溝４５ｂが、中央脚部４５の厚さ方向に交互に配置される。

係る構成を採ることで、脚部１４，中央脚部４５の左右側面が平坦な従来のタイプに比べ凹溝１４ｂ，４５ｂの奥面より突出した凸条１４ａ，４５ａの前後面の面積の分だけ表面積、すなわち放熱面積が増加する。よって、鉄心１１の冷却効率が高まり、発生する鉄心の熱は効率よく放熱され、鉄心の冷却効率が向上する。よって、鉄心ひいてはモールド変圧器全体の小型化を図ることができ、また、同一寸法であれば変圧器の増容量が可能となる。

この第二形態（参考例）では、脚部１４並びに中央脚部４５の側面に凹凸を形成したが、上述した各形態と同様に継鉄部１５に凹凸を形成しても良い。その他、風冷式を採用するなど、上述した各種の変形例を適用するとよい。

［鉄心の組み立て方法］
上述したように、本形態（参考例）の鉄心１１は、本形態（参考例）の鉄心１１は積鉄心であり、所定形状の方向性珪素鋼板を多数積層して形成する。そこで、複数枚の方向性珪素鋼板を重ねたものを１つのブロックとし、ブロック単位で左右に交互にずらすことで積層方向に凸条と凹溝が交互に出現するようにしている。

上記のようにブロック単位で上下に交互にずらしながら鉄心１１を組み立てる具体的な方法は以下の通りである。図１１は、脚部１４と中央脚部４５と継鉄部１５とをそれぞれ構成するための方向性珪素鋼板を所定枚数積層して形成される各ブロックを示している。図１１（ａ）は第三脚部用ブロック５１を示し、図１１（ｂ）は第四脚部用ブロック５２を示す。図１１（ｃ）は中央脚部用ブロック５３を示す。図１１（ｄ）は第三継鉄部用ブロック５４を示し、図１１（ｅ）は第四継鉄部用ブロック５５を示す。各ブロック５１〜５５は、それぞれ複数枚（例えば１２枚）の帯板状の方向性珪素鋼板を重ねて構成する。各方向性珪素鋼板は、圧延方向を長手方向の両端が４５度傾斜する等脚台形の平面形状を基本形としている。

第三脚部用ブロック５１と第四脚部用ブロック５２は、その外形の寸法形状は同じであるが、ガイド用の貫通孔５１ａ，５２ａの形成位置を異ならせている。具体的には、ともに３個の貫通孔５１ａ，５２ａを形成し、各貫通孔５１ａ，５２ａは、ともに同一直線上に配置し、３つの貫通孔５１ａの配置ピッチと３つの貫通孔５２ａの配置ピッチはともに同一間隔とし、ブロックの長手方向の中心に対して所定距離（Ｃ：例えば５ｍｍ）だけずらした点では共通し、第三脚部用ブロック５１の貫通孔５１ａは、短手方向の中心位置から図中、下側に所定距離（Ｃ／２）だけずらし、第四脚部用ブロック５２の貫通孔５２ａは、短手方向の中心位置から図中、上側に所定距離（Ｃ／２）だけずらした配置とする。これにより、第三脚部用ブロック５１と第四脚部用ブロック５２の外周が一致するように重ねた場合、第三脚部用ブロック５１の貫通孔５１ａと第四脚部用ブロック５２の貫通孔５２ａは、短手方向に距離Ｃだけずれた位置関係となる。よって第三脚部用ブロック５１の貫通孔５１ａと、第四脚部用ブロック５２の貫通孔５２ａが対向・一致するように両ブロック５１，５２を重ね合わせると、第三脚部用ブロック５１の第一長辺５１ｂは第四脚部用ブロック５２の第一長辺５２ｂよりも外側に距離Ｃだけずれて突出し、第三脚部用ブロック５１の第二長辺５１ｃは第四脚部用ブロック５２の第二長辺５２ｃよりも外側に距離Ｃだけずれて突出した状態となる。

中央脚部用ブロック５３は、細長な平行四辺形の対角線上の鋭角の一組の頂点を切除した六角形となる。この中央脚部用ブロック５３も上記の両脚部用ブロック５１，５２と同様に３個の貫通孔５３ａを同一直線上に配置し、短手方向の中心位置から図中、下側に所定距離（Ｃ／２）だけずらした配置とする。また、第一長辺５３ｂと第二長辺５３ｃを結ぶ斜辺のなす角は９０度でありその頂点５３ｄは、短手方向の中心位置からそれぞれ所定距離Ｃだけ逆方向にずらしている。よって、２個の中央脚部用ブロック５３を用意し、表裏を反転させた状態で貫通孔５３ａが対向・一致するように両ブロック５３を重ね合わせると、一方の中央脚部用ブロック５３の第一長辺５１ｂは他方の中央脚部用ブロック５３の第二長辺５３ｃよりも外側に距離Ｃだけずれて突出した状態となる。

第三継鉄部用ブロック５４と第四継鉄部用ブロック５５は、その外形の寸法形状は同じであるが、ガイド用の貫通孔５４ａ，５５ａの形成位置を異ならせている。具体的には、短手方向の中心位置に配置するとともに、組となる４個の貫通孔（５４ａ同士，５５ａ同士）の相対位置関係は等しい設定としているが、長手方向の配置位置をずらしている。第三継鉄部用ブロック５４の４個の貫通孔５４ａの中心位置が、第三継鉄部用ブロック５４の長手方向の中心位置に対して図中右に所定距離Ｄ（例えば７．５ｍｍ）ずらして配置する。第四継鉄部用ブロック５５の４個の貫通孔５５ａの中心位置が、第四継鉄部用ブロック５５の長手方向の中心位置に対して図中右に所定距離（Ｄ−Ｃ）（例えば２．５ｍｍ）ずらして配置する。これにより、両ブロック５４，５５に設けた貫通孔５４ａ，５５ａは、ブロックの長手方向に距離Ｃだけずれた位置関係になる。よって、第三継鉄部用ブロック５４の貫通孔５４ａと、第四継鉄部用ブロック５５の貫通孔５５ａが対向・一致するように両ブロック５４，５５を重ね合わせると、第三継鉄部用ブロック５４と第四継鉄部用ブロック５５は、第一長辺５４ｂ，５５ｂ同士と第二長辺５４ｃ，５５ｃ同士は重なった状態で、長手方向の両斜辺が距離Ｃだけずれた状態となる。

さらに本形態（参考例）では、第三継鉄部用ブロック５４，第四継鉄部用ブロック５５の第二長辺５４ｃ，５５ｃの中央に三角形状の切り込み部５４ｄを設けている。この切り込み部５４ｄに、中央脚部用ブロック５３の頂点５３ｄが入り込むようになる。

そして具体的には、図１２（ａ），（ｂ）に示す積順で各ブロックを配置して重ねていく。すなわち、各形態等と同様に、第三，第四継鉄部用ブロック５４，５５は、積層するに際し、長手方向に交互に所定距離Ｘだけずらす。この距離Ｘは、本形態（参考例）では、上記の左右にずらす距離Ｃと等しくしているが異なっていても良い。このように長手方向にずらすことで、各継鉄部用ブロック５４，５５は、交互にその片側の先端が所定距離Ｘだけ側方に突出するようになる。これにあわせて、第三，第四脚部用ブロック５１，５２も長手方向に交互に所定距離Ｘだけずらして積層する。このとき、隣接する継鉄部用ブロックと脚部用ブロックは、ずらす方向を逆にし、それぞれのブロックの突出した先端は、相手方の引っ込んだ空間内に入り込む。

さらに、本形態（参考例）では、同じ積位置にある２つの継鉄部用ブロックのずらす方向も互いに逆にしている。同様に同じ積位置にある２つの脚部用ブロックのずらす方向も互いに逆にしている。さらにまた、各継鉄部用ブロック５４，５５を左右にずらすことに伴い切り込み部５４ｄの位置も左右に交互にずれる。そこで、中央脚部用ブロック５３は、表裏を反転しながら長手方向両端の頂点５３ｄを切り込み部５４ｄ，５５ｄにセットする。

よって、図１２（ａ）に示す積み順が１番目、３番目、５番目……の各ブロックの配置パターンと、図１２（ｂ）に示す積み順が２番目、４番目、６番目……の各ブロック配置のパターンを交互に積むに際し、左右に位置する脚部用ブロックは交互に左右に位置がずれるように配置することで、積層方向に凸条１４ａと凹溝１４ｂが繰り返し形成される。また、中央脚部は、表裏を反転することで積層方向に凸条４５ａと凹溝４５ｂが繰り返し形成される。

本形態（参考例）においても、自冷式と風冷式のいずれも採用することができる。特に風冷式を採用し、ファン・送風機を鉄心１１の上方及びまたは下方に配置した場合、ファン・送風機からの風が凹溝４５ｂに沿って流れるため、より冷却効率が向上するので好ましい。なおその他の構成並びに作用効果は、上述した各種の形態並びに変形例と同様であるためその詳細な説明を省略する。

図１３は、本発明の第二実施形態の要部を示している。本実施形態では、上述した第二形態（参考例）を前提としている。すなわち、本実施形態は三相タイプのモールド変圧器であり、本実施形態でも脚部１４並びに中央脚部４５の左右側面に凸条１４ａ，４５ａと凹溝１４ｂ，４５ｂを設けている。

そして、本実施形態では第一実施形態と同様に、ブロックの積層方向の所定位置にスリット４０を設けている。特に、スリット４０を設けることで、鉄心１１の内部空間と外部が繋がるため、中央脚部４５の両側面に形成した凹凸により効率よく放熱し、その熱がスリット４０を介して外部に放熱するのでよい。

特に強制風冷式にすると、中央脚部４５からの熱が強制的にスリット４０を経由して鉄心１１の外部空間に放熱することができるので好ましい。スリット４０の形成は、第一実施形態のものと同様にすることができる。なおその他の構成並びに作用効果は、上述した各種の形態並びに変形例と同様であるためその詳細な説明を省略する。

上述した各実施形態では、鉄心の外周面に凸条や凹溝を形成し、ブロックの積層方向に凹凸を形成したものを前提としているが、本発明はこれに限ることは無い。すなわち、具体的な図示は省略するが、例えば一対の磁性体からなる継鉄部の少なくとも両端同士を磁性体からなる脚部で連結して構成され、前記継鉄部並びに前記脚部はそれぞれ複数の帯板状のブロックを長手方向に交互にずらしながら積層し、このとき継鉄部並びに脚部を構成するブロックを短手方向にずらすことをせずに鉄心の外周面を平坦面としたものを前提とする。そして、鉄心の外周面が平坦面のモールド変圧器において、積層するブロックの間の少なくとも一箇所に隙間をあけてスリットを形成する。この場合に、自冷式でも風冷式でも良いが、風冷式にするとスリット内に風が通るので好ましい。

１０ モールド変圧器
１１ 鉄心
１２ モールドコイル
１４ 脚部
１４ａ 凸条
１４ｂ 凹溝
１５ 継鉄部
１５ａ 凸条
１５ｂ 凹溝
４０ スリット
４３ スペーサ
４５ 中央脚部
４５ａ 凸条
４５ｂ 凹溝

Claims (3)

1. 一対の磁性体からなる継鉄部の少なくとも両端同士を磁性体からなる脚部で連結して構成され、前記継鉄部並びに前記脚部はそれぞれ複数の帯板状のブロックを長手方向に交互にずらしながら積層するとともに、その接合部が傾斜した鉄心と、
   前記脚部に装着したモールドコイルと、
   を備えたモールド変圧器であって、
   前記ブロックが複数重ねられて構成される前記鉄心の前後面には、それぞれガイド板を配置し、そのガイド板ごと前記ブロックがボルト・ナットで締結されており、
   積層方向に隣接するブロック間にスペーサ部材を介在させることで積層する前記ブロックの間の少なくとも一箇所に隙間をあけてスリットを形成し、
   前記スペーサ部材は、前記ボルトの軸に装着され、
   前記スペーサ部材と前記ブロックの間に補助ガイド板を介在させ、
   前記補助ガイド板の厚さは前記ガイド板の厚さよりも薄くしたことを特徴とするモールド変圧器。
2. 前記ボルト以外の場所には前記スペーサ部材を配置しないことを特徴とする請求項１に記載のモールド変圧器。
3. 前記鉄心の外部に送風手段を配置し、強制風冷タイプとしたことを特徴とする請求項１または２に記載のモールド変圧器。

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