JP6320150B2 - アモルファス変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、アモルファス磁性薄帯を巻回して成形された巻鉄心を有するアモルファス変圧器に関する。

アモルファス巻鉄心は、非常に脆いため、保護構造物を設けないと、アモルファス変圧器のコイルの短絡時にローレンツ力が作用してコイルが収縮し、コイルに締付けられて破損してしまう、という問題がある。

従来、アモルファス磁性薄帯により成形された巻鉄心を有するアモルファス巻鉄心変圧器において、アモルファス巻鉄心の荷重がアモルファス巻鉄心の内側に配置される固定金具に掛かることによりコイルの変形を防止し、アモルファス巻鉄心のラップ成形作業時に安定した成形が可能となるようなアモルファス巻鉄心自体が自立した構造であるアモルファス巻鉄心変圧器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、アモルファス箔帯を巻いて複数段に形成され、かつコア部およびヨーク部にそれぞれ段付部分を有する鉄心の前記段付部分に、断面ほぼ三角形状で、かつ鉄心の端面と面一または鉄心の端面よりわずかに突出する厚さに形成されたスペーサを挿入し、鉄心の少なくとも内側に支持枠を当て、鉄心とスペーサと支持枠の周りにバインドテープを巻回したアモルファス鉄心の固定法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−１２０８７９号公報 特開平２−１０７０６号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載された従来の技術は、アモルファス巻鉄心の自立及び固定に寄与するものであるが、コア部の支持枠が平板状であるため、アモルファス変圧器のコイルの短絡時に、コイルに締付けられて支持枠が曲げ変形し、アモルファス巻鉄心に部分的に強い圧縮力が作用して破損してしまう、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コイルの短絡時にもアモルファス巻鉄心が破損することがなく、軽量化したアモルファス変圧器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、対向する二辺を構成する四角柱状のコア部と、他の対向する二辺を構成するヨーク部とを有するアモルファス巻鉄心と、一方のコア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有する第１、第２、第３および第４のコア部保護枠と、他方のコア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有する第５、第６、第７および第８のコア部保護枠と、前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠のフランジ部と前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠のフランジ部とを連結固定し、前記ヨーク部を支持する連結板と、前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠に装着された第１のコイルと、前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠に装着された第２のコイルと、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、四角柱状のコア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有するコア部保護枠と、前記フランジ部同士を連結固定する連結板と、前記コア部保護枠に装着された低圧コイル及び高圧コイルと、を備えるので、コア部保護枠と連結板とが一体となってコイルの巻枠（ボビン）を構成してコア部を保護し、コイルの短絡時にコイルが収縮しても、収縮力をコア部保護枠及び連結板が受ける。山形鋼状の胴部は曲げ剛性が高く曲げ変形が小さいので、コア部に部分的に強い圧縮力が作用することはなく、コア部が破損することはない。

図１は、本発明に係るアモルファス変圧器の実施の形態を示す斜視図である。 図２は、実施の形態のアモルファス変圧器の分解斜視図である。 図３は、実施の形態のラップ部側の連結板の配置を示す平面図である。 図４は、実施の形態のコア部保護枠の配置を示す斜視図である。 図５は、実施の形態のコイルにコア部保護枠を挿入した状態を示す斜視図である。

以下に、本発明に係るアモルファス変圧器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明に係るアモルファス変圧器の実施の形態を示す斜視図であり、図２は、実施の形態のアモルファス変圧器の分解斜視図であり、図３は、実施の形態のラップ部側の連結板の配置を示す平面図であり、図４は、実施の形態のコア部保護枠の配置を示す斜視図であり、図５は、実施の形態のコイルにコア部保護枠を挿入した状態を示す斜視図である。

図１に示すように、実施の形態のアモルファス巻鉄心１０は、四角筒状に成形され、隣接して配置される二つのアモルファス巻鉄心１１と、四角筒状に成形され、二つのアモルファス巻鉄心１１を内部に収容するアモルファス巻鉄心１２とを有している。アモルファス巻鉄心１０は、三相のアモルファス変圧器９０のための巻鉄心である。

アモルファス巻鉄心１１，１２は、夫々、積層したアモルファス磁性薄帯を巻回し、両端をラップさせてラップ部１１ａ，１２ａを形成し、ラップ部１１ａ，１２ａを一辺とする四角筒状に成形し、ラップ部１１ａ，１２ａ及びラップ部１１ａ，１２ａに対向する一辺をヨーク部１１ｂ，１２ｂとし、他の対向する二辺を四角柱状のコア部１１ｃ，１２ｃとしている。

アモルファス巻鉄心１０の中央の四角柱状のコア部１０ｃは、二つのコア部１１ｃを隣接させたものであり、両側の四角柱状のコア部１０ｃは、コア部１１ｃとコア部１２ｃを隣接させたものである。

図１、図２及び図４に示すように、実施の形態のアモルファス変圧器９０では、一つの四角柱状のコア部１０ｃの四つの角部を、第１のコア部保護枠２１、第２のコア部保護枠２２、第３のコア部保護枠２３及び第４のコア部保護枠２４の、四つのコア部保護枠２０で覆う。

第１、第２のコア部保護枠２１，２２は、山形鋼状の胴部２１ａ，２２ａ及び胴部２１ａ，２２ａの両端に設けられた鉤形のフランジ部２１ｂ，２２ｂを有している。胴部２１ａ，２２ａ同士及びフランジ部２１ｂ，２２ｂ同士は、同一の形状、大きさとすることができる。また、胴部２１ａ，２２ａの幅ｈ_１と奥行ｈ_２が異なる場合でも、第１のコア部保護枠２１の天地を逆にすれば、第２のコア部保護枠２２として用いることができる。

第３、第４のコア部保護枠２３，２４は、山形鋼状の胴部２３ａ，２４ａ、胴部２３ａ，２４ａの下端に設けられた鉤形のフランジ部２３ｂ，２４ｂ、胴部２３ａ，２４ａの上端に設けられた鉤形のフランジ部２３ｃ，２４ｃを有している。胴部２３ａ，２４ａは、胴部２１ａ，２２ａと同一の形状、大きさとすることができる。

フランジ部２３ｂ，２４ｂは、フランジ部２１ｂ，２２ｂと同一の形状、大きさとすることができる。フランジ部２３ｃ，２４ｃは、フランジ部２１ｂ，２２ｂと同一の形状、大きさであるが、夫々、三角形の切欠き部２３ｄ，２４ｄが形成されている。

切欠き部２３ｄ，２４ｄを設ける理由は、コア部保護枠２０に装着される低圧コイルの板状のリード（低圧コイルから上方へ立ち上がる）とフランジ部２３ｃ，２４ｃとの干渉を避けるためである。高圧コイルのリードは被覆電線であり、また、高圧コイルは低圧コイルの外側に装着されるので、高圧コイルから被覆電線が上方へ立ち上がってもフランジ部２１ｂ，２２ｂと干渉することはなく、フランジ部２１ｂ，２２ｂに切欠き部を形成する必要はない。

フランジ部２１ｂ〜２４ｂ，２３ｃ，２４ｃは、胴部２１ａ〜２４ａの両端部をプレス折り曲げ成型して形成してもよいし、胴部２１ａ〜２４ａとフランジ部２１ｂ〜２４ｂ，２３ｃ，２４ｃを別々に製作し溶接により結合してもよい。

四角柱状のコア部１０ｃの四つの角部を、第１のコア部保護枠２１、第２のコア部保護枠２２、第３のコア部保護枠２３及び第４のコア部保護枠２４の、四つのコア部保護枠２０で覆ったとき、第１のコア部保護枠２１と第２のコア部保護枠２２との間、第２のコア部保護枠２２と第４のコア部保護枠２４との間、第４のコア部保護枠２４と第３のコア部保護枠２３との間、第３のコア部保護枠２３と第１のコア部保護枠２１との間に、夫々、隙間ができるように、胴部２１ａ〜２４ａの幅ｈ_１と奥行ｈ_２を設定する。

図１〜図３に示すように、実施の形態のアモルファス変圧器９０では、三つのコア部１０ｃの夫々四つの角部に、第１〜第４のコア部保護枠２１〜２４を配置し、合計１２個の第１〜第４のコア部保護枠２１〜２４を、連結板３１〜３４により、連結して一体化する。一体構造とすることにより、アモルファス巻鉄心１０の三つのコア部１０ｃの相対位置を固定し、アモルファス巻鉄心１０の歪みを抑制する。

両端に鉤部３１ａを有する連結板３１は、三つのコア部１０ｃの角部に配置される第１、第２のコア部保護枠２１，２２の下端に設けられたフランジ部２１ｂ，２２ｂの下側に締結孔４０を利用してボルト・ナット（図示せず）により締結されると共に、鉤部３１ａが、両側の二つのコア部１０ｃの外側角部に配置された第３のコア部保護枠２３及び第４のコア部保護枠２４の下端に設けられたフランジ部２３ｂ，２４ｂの下側に締結される。

細長平板状の連結板３２は、三つのコア部１０ｃの角部に配置された第３、第４のコア部保護枠２３，２４の下端に設けられたフランジ部２３ｂ，２４ｂの下側に締結される。

両端に鉤部３３ａを有し中間部に二つのラップ部支持部３３ｂを有する連結板３３は、三つのコア部１０ｃの角部に配置される第１、第２のコア部保護枠２１，２２の上端に設けられたフランジ部２１ｂ，２２ｂの上側に締結孔４０を利用してボルト・ナット（図示せず）により締結される。

また、鉤部３３ａが、両側の二つのコア部１０ｃの外側角部に配置された第３のコア部保護枠２３及び第４のコア部保護枠２４の上端に設けられたフランジ部２３ｃ，２４ｃの上側に締結される。ラップ部支持部３３ｂは、アモルファス巻鉄心１１のラップ部１１ａの下側に挿入され、フランジ部２１ｂ，２２ｂに締結されると共に、ラップ部１１ａが弛んだり変形しないように下側から支持する。

矩形平板状の連結版３４は、ラップ部支持部３３ｂとは逆方向からアモルファス巻鉄心１１のラップ部１１ａの下側に挿入され、フランジ部２３ｃ，２４ｃの上側に締結されると共に、ラップ部１１ａが弛んだり変形しないように下側から支持する。

実施の形態のアモルファス変圧器９０を組立てるときは、図５に示すように、予め製作した四角筒状の低圧コイル及び該低圧コイルの外周部に巻回した高圧コイルからなるコイル５０内に、第１〜第４のコア部保護枠２１〜２４を一本ずつ挿入し、図５に示す形に配置する。低圧コイルのリードは、切欠き部２３ｄ，２４ｄの間の間隙から上方へ立ち上げることができる。高圧コイルのリードは、フランジ部２１ｂ，２２ｂの外側を上方へ立ち上げる。図５に示す形態の、コイル５０を装着したコア部保護枠２０を三組制作する。

次に、ラップ部１１ａ，１２ａが開いた状態のＵ字形のアモルファス巻鉄心１１，１２の三つのコア部１０ｃに、コイル５０を装着したコア部保護枠２０を嵌合させる。図示しないが、コア部１０ｃとコア部保護枠２０との間の間隙６０（図３参照）には、絶縁及び緩衝材として木板又はプレスボードを挿入する。次に、コア部保護枠２０と連結板３１〜３４とを、締結孔４０を利用して図示しないボルト・ナットにより締結する。最後に、ラップ部１１ａ，１２ａを閉じ、アモルファス変圧器９０を完成する。

第１〜第４のコア部保護枠２１〜２４と、連結板３１〜３４とは、連結されて一体となるが、胴部２１ａ〜２４ａは、互いに分離され、電気的に分断された構造となっていて、コア部１０ｃ周りに電路が形成されず、コア部１０ｃ周りの不要な通電を防止することができる。

第１〜第４のコア部保護枠２１〜２４は、山形鋼状の胴部２１ａ〜２４ａとその両端に設けられた鉤形のフランジ部２１ｂ〜２４ｃとからなるので、板厚が薄くても胴部に作用する曲げ力に対する強度が高く、コイル５０の短絡時に、コイル５０に締付けられても変形が小さく、コア部１０ｃに部分的に強い圧縮力が作用することはなく、コア部１０ｃが破損することはない。また、コア部保護枠２０の板厚を薄くすることができるので、省スペース化、軽量化を図ることができる。

コア部保護枠２０は、コイル５０の内枠（ボビン）になっていると共に、三つのコア部保護枠２０が一体となっているので、短絡時のコイル５０のズレも抑制することができる。

第１〜第４のコア部保護枠２１〜２４のフランジ部２１ｂ〜２４ｃを利用して、鉄心枠やコイル押さえ等の部品を接続することができ、第１〜第４のコア部保護枠２１〜２４に、上下連結板やコイル受け等の機能を持たせることが可能となり、部品点数が減り、アモルファス変圧器９０をコンパクト化することができる。

第３、第４のコア部保護枠２３、２４のフランジ部２３ｃ，２４ｃには、三角形の切欠き部２３ｄ，２４ｄが形成されているので、低圧コイルから上方へ立ち上がる板状のリードとフランジ部２３ｃ，２４ｃとの干渉を避けることができる。

以上、本願発明を三相アモルファス変圧器に適用した例を説明したが、本願発明は、単相アモルファス変圧器にも適用することができる。

１０，１１，１２ アモルファス巻鉄心、１１ａ，１２ａ ラップ部、１１ｂ，１２ｂ ヨーク部、１０ｃ，１１ｃ，１２ｃ コア部、２０ コア部保護枠、２１ 第１のコア部保護枠、２２ 第２のコア部保護枠、２３ 第３のコア部保護枠、２４ 第４のコア部保護枠、２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ 胴部、２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２３ｃ，２４ｃ フランジ部、２３ｄ，２４ｄ 切欠き部、３１，３２，３３，３４ 連結板、３１ａ，３３ａ 鉤部、３３ｂ ラップ部支持部、４０ 締結孔、５０ コイル、６０ 間隙、９０ アモルファス変圧器。

Claims (8)

1. 対向する二辺を構成する四角柱状のコア部と、他の対向する二辺を構成するヨーク部とを有するアモルファス巻鉄心と、
   一方のコア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有する第１、第２、第３および第４のコア部保護枠と、
   他方のコア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有する第５、第６、第７および第８のコア部保護枠と、
   前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠のフランジ部と前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠のフランジ部とを連結固定し、前記ヨーク部を支持する連結板と、
   前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠に装着された第１のコイルと、
   前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠に装着された第２のコイルと、
   を備えることを特徴とするアモルファス変圧器。
2. 前記アモルファス巻鉄心は、積層されたアモルファス磁性薄帯であり、一方のヨーク部は、前記アモルファス磁性薄帯の両端がラップされたラップ部であることを特徴とする請求項１に記載のアモルファス変圧器。
3. 前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠の間には、間隙が設けられ、前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠の間には、間隙が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアモルファス変圧器。
4. 前記第１のコイルは低圧コイルであり、前記低圧コイルのリードが上方へ立ち上がる領域の前記フランジ部には、切欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアモルファス変圧器。
5. 前記連結板は、
   前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠の一端側のフランジ部と前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠の一端側のフランジ部とを連結固定し、前記一方のヨーク部を支持する第１の連結板と、
   前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠の他端側のフランジ部と前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠の他端側のフランジ部とを連結固定する第２の連結板と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載のアモルファス変圧器。
6. 前記第１の連結板は、前記第１、第２および第３のコア部保護枠の一端側のフランジ部と前記第５、第６および第７のコア部保護枠の一端側のフランジ部とを連結固定する第１の板と、前記第４のコア部保護枠の一端側のフランジ部と前記第８のコア部保護枠の一端側のフランジ部とを連結固定する第２の板とを有することを特徴とする請求項５に記載のアモルファス変圧器。
7. 前記第１の板は、一方のコア部と他方のコア部との間の空間に介在する部分を有し、前記第２の板は、前記一方のコア部と前記他方のコア部との間の空間に介在するように配置されることを特徴とする請求項６に記載のアモルファス変圧器。
8. 四角柱状の対向する第１および第２コア部と、対向する第１および第２ヨーク部とを有する第１アモルファス巻鉄心と、四角柱状の対向する第３および第４コア部と、対向する第３および第４ヨーク部とを有し、前記第３コア部が前記第２コア部に隣接し、前記第３ヨーク部が前記第１ヨーク部に隣接し、前記第４ヨーク部が前記第２ヨーク部に隣接する第２アモルファス巻鉄心と、四角柱状の対向する第５および第６コア部と、対向する第５および第６ヨーク部とを有し、前記第５コア部が前記第１コア部に隣接し、前記第６コア部が前記第４コア部に隣接して前記第１および第２アモルファス巻鉄心を内部に収容する第３のアモルファス巻鉄心とを有し、前記隣接される第１コア部と前記第５コア部を第１相コア部とし、前記隣接される第２コア部と第３コア部を第２相コア部とし、前記隣接される第４コア部と前記第６コア部を第３相コア部とするアモルファス巻鉄心と、
   前記第１相コア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有する第１、第２、第３および第４のコア部保護枠と、
   前記第２相コア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有する第５、第６、第７および第８のコア部保護枠と、
   前記第３相コア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有する第９、第１０、第１１および第１２のコア部保護枠と、
   前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠のフランジ部と前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠のフランジ部と前記第９、第１０、第１１および第１２のコア部保護枠のフランジ部とを連結固定し、前記第１ヨーク部および前記第３ヨーク部を支持する連結板と、
   前記第１、第２、第３および第４のコア部保護枠に装着された第１のコイルと、
   前記第５、第６、第７および第８のコア部保護枠に装着された第２のコイルと、
   前記第９、第１０、第１１および第１２のコア部保護枠に装着された第３のコイルと、
   を備えることを特徴とするアモルファス変圧器。

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