JP6407948B2 - 多相変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、多相変圧器に関し、特に、磁気抵抗のアンバランスがない多相変圧器に関する。

従来、例えば、三相変圧器としては、上部コアと下部コアの間に、巻線がそれぞれ巻回された３つのコア（巻線コア）を、下部コアに対して横方向に並べて配置するものが一般的である。このような三相変圧器は、例えば、図１２に示すように中央の巻線コア１０２の中心線Ｌ１−Ｌ１に対して線対称となっている。また、リアクタンスを可変できる可変変圧器も報告されている（例えば、特許文献１乃至３）。

従来の三相変圧器は、三組の１次巻線及び２次巻線で構成される。一組の１次巻線及び２次巻線とコアを線対称の略中心線に配置すると、残りの二組の１次巻線及び２次巻線とコアは、その中心線に対して線対称に配置される。

その結果、中心のコアに対して、両端のコアはアンバランスな形状になり、磁路長が異なる。変圧器において、コアが主な磁気抵抗になるため、磁気回路における磁気抵抗がアンバランスになる原因となっていた。

また、変圧器には、従来からコアの材料として、電磁鋼板が用いられる。形状及び組立方法に起因して、電磁鋼板同志には接合部が生じる。接合部に隙間が生じると空気の層ができることとなる。空気の層自体は、大きな磁気抵抗になり、この接合部においても磁気抵抗にアンバランスが生じるという課題もある。

方向性電磁鋼板を変圧器に用いることが多いが、このことも接合部の問題を大きくしている。即ち、接合部において、理想的な磁気回路となるように組付けることが難しいという製造に絡む問題である。理想的な変圧器として、負荷が２次巻線に接続していない場合、１次巻線には電源から励磁電流が流れ、電磁石が作るような交流の磁束とともに、交流の電圧が生じ、電源の電圧と釣り合う。三相分あるので、励磁電流や発生する磁束、電圧の値が三相で同じである方が良い。そのためには各相の電磁鋼板の磁気抵抗などのバランス性が求められていた。負荷が２次巻線に接続した場合は、１次巻線と２次巻線が作る磁束はＮ極とＮ極が向き合った磁束になるが、バランス性が求められることは上記と同様である。

電磁鋼板の接続部に磁気抵抗が形成されること、及び形状に基づく磁路長の不均一性に起因して、磁気抵抗のアンバランスを構造上なくすことは困難であった。特許文献１に示された三相電磁機器（可変変圧器。特に、図７及び段落〔００２２〕参照）においては、各相間が鉄心で連結されており、また、この連結部に制御巻線を置くことにより、この連結部の磁束を電流で制御している。即ち、各相間に連結部が形成され、連結部に制御巻線の磁束が流れるような構成とし、ある相から別の相に磁束を流しながら制御している。

図１４に従来の三相変圧器を示す。特許文献１に示された三相電磁機器から制御巻線を取り除いた形状になる。図１５に従来の三相変圧器において励磁電流を流した場合の磁束線図を示し、図１６に磁束密度図を示す。図１４乃至図１６は三相変圧器の平面図を示しており、中心部コア１００４の周りにＵ相の巻線コア１００１、Ｖ相の巻線コア１００２、及びＷ相の巻線コア１００３が配置されている。さらに、各相の巻線コアの間には、連結部（１０１２，１０２３，１０３１）が設けられている。図１４乃至図１６に示した例では、連結部が設けられていると、制御巻線がない場合であっても、ある相から別の相に磁束が流れることが分かる。形状は対称的な形状のようにも見えるが、これは相間にも磁束が通る経路があることによる。磁気回路として考えても、相間を考慮する必要がある。したがって、特許文献１に記載の変圧器は磁束が流れる経路の長さがどの電流位相においても一定ではない。これは、変圧器の磁気抵抗は、コア、例えば電磁鋼板のみに依存するので、磁束が通る経路は電磁鋼板である限り、磁束がどの経路を通るかに関わらず、大きな差異はないことによる。即ち、図１５で考えると、Ｖ相の磁束はもう一方のＶ相に戻ってきても良いし、隣のＷ相に流れても良いことになる。

従来の多相変圧器においては、磁気回路における磁気抵抗がアンバランスとなっていた。

特開２００８−１７７５００号公報 特開２０１５−３２８１４号公報 特開平３−２８５３０９号公報

本発明の目的は、上述した従来技術の課題に鑑み、磁気回路における磁気抵抗のアンバランスのない多相変圧器を提供することにある。

一実施形態に係る多相変圧器は、中心部に配置された第１コアと、第１コアの外側に設けられ、第１コアに対する磁路がループ状となるように配置された複数の第２コアと、複数の第２コアに巻回された１次巻線及び２次巻線と、を備える。

一実施形態に係る多相変圧器によれば、磁気回路における磁気抵抗のアンバランスのない多相変圧器が得られる。

第１実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 図１に示す第１実施例に係る多相変圧器を模式的に示す斜視図である。 第２実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 第３実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 第４実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 第５実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 第６実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 第７実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 第７実施例に係る多相変圧器における磁束線図である。 第８実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 図１３に示す多相変圧器に与える三相交流の一例を示す波形図である。 従来の多相変圧器の一例を説明するための図である。 第９実施例に係る多相変圧器を説明するための図である。 従来の三相変圧器の一例を説明するための図である。 従来の三相変圧器において励磁電流を流した場合の磁束線図である。 従来の三相変圧器において励磁電流を流した場合の磁束密度図である。

まず、多相変圧器の実施例を詳述する前に、図１２を参照して、従来の多相変圧器の一例、並びに、その問題点を説明する。図１２は、一例として三相変圧器を例示している。

図１２に示されるように、三相変圧器は、上部コア１０４、下部コア１０５、並びに、Ｒ相，Ｓ相及びＴ相用の巻線１１０〜１３０がそれぞれ巻回された３つの巻線コア１０１〜１０３を含む。

巻線コア１０１〜１０３は、上部コア１０４と下部コア１０５の間に、それぞれ配置される。例えば、Ｒ相用の巻線コア１０１には巻線１１０が巻回され、Ｓ相用の巻線コア１０２には巻線１２０が巻回され、そして、Ｔ相用の巻線コア１０３には巻線１３０が巻回されている。

ここで、Ｒ相，Ｓ相及びＴ相のそれぞれにおけるインダクタンスを一定にするために、例えば、巻線コア１０１〜１０３は、それぞれの材質、形状、及び太さが同一とされ、また、巻線コア１０１〜１０３の配置は、等間隔とされている。さらに、巻線１１０〜１３０は、それぞれの巻き数、並びに、線材の材質及び太さ等が同一とされている。

即ち、図１２に示されるような側面図において、巻線１１０〜１３０が巻回された巻線コア１０１〜１０３は、中央の巻線コア１０２の中心を上下方向に結ぶ直線Ｌ１−Ｌ１に対して線対称となっている。

しかしながら、図１２に示すような直線Ｌ１−Ｌ１に線対称の三相変圧器では、中央の巻線コア１０２（巻線１２０）と、両端の巻線コア１０１，１０３（巻線１１０，１３０）は、どうしてもアンバランスなものとなる。変圧器において、コアが主な磁気抵抗になるため、Ｒ相，Ｓ相及びＴ相の磁気回路における磁気抵抗がアンバランスになるといった問題がある。

以下、多相変圧器の実施例について添付図面を参照して詳述する。なお、以下の記載では、三相変圧器を例として説明するが、三相変圧器に限定されず、各相でアンバランスのない磁気抵抗が求められる多相変圧器に対して幅広く適用可能である。また、多相変圧器は、産業用ロボットや工作機械に限定されず、様々な機器に対して適用することができる。

図１は、第１実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、三相交流が適用される三相変圧器の例を模式的に示すものである。図１において、参照符号１は、三相交流（Ｒ相，Ｓ相及びＴ相）におけるＲ相用の巻線コア（以下、「第２コア」という。）、２は、Ｓ相用の第２コア、３は、Ｔ相用の第２コア、そして、４は、中心部コア（以下、「第１コア」という。）を示す。第１実施例に係る多相変圧器は、中心部に配置された第１コア４と、第１コアの外側に設けられ、第１コアに対する磁路（ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３）がループ状となるように配置された複数の第２コア（１，２，３）と、複数の第２コアに巻回された１次巻線（１０−１，２０−１，３０−１）及び２次巻線（１０−２，２０−２，３０−２）と、を備える。

また、参照符号１０−１は、Ｒ相用の第２コア１に巻回される１次巻線、１０−２は、Ｒ相用の第２コア１に巻回される２次巻線、２０−１は、Ｓ相用の第２コア２に巻回される１次巻線、２０−２は、Ｓ相用の第２コア２に巻回される２次巻線、３０−１は、Ｔ相用の第２コア３に巻回される１次巻線、３０−２は、Ｔ相用の第２コア３に巻回される２次巻線をそれぞれを示す。即ち、第１実施例の三相（多相）変圧器は、中心部に配置された第１コア４と、第１コア４の外側に設けられた３つの第２コア（１，２，３）と、これら３つの第２コア（１，２，３）に対してそれぞれ巻回された３組の巻線（１０−１及び１０−２，２０−１及び２０−２，３０−１及び３０−２）を含む。

ここで、３つの第２コア（１，２，３）は、第１コア４に対して、それぞれの磁路（ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３）がループ状となるように配置されている。ここで、磁気回路として考えると、鉄心を構成する鉄や電磁鋼板の磁気抵抗が支配的要素となる。

また、複数の第２コア（１，２，３）は同一形状を有することが好ましい。また、隣接する２つの第２コア（１及び２，２及び３，３及び１）の間の距離は等しくされていることが好ましい。即ち、複数の第２コア（１，２，３）は、第１コア４の周りに、第１コア４の中心Ｃに対して回転対称に配置されていることが好ましい。なお、変圧器として、インダクタンスを設ける観点から、第２コア（１，２，３）の形状は同一形状ではなくてもよく、回転対称に配置されていなくても、物理的に問題ない。

さらに、３つの第２コア（１，２，３）は、同じ材料で形成（例えば、珪素鋼鈑等の電磁鋼鈑を積層して形成）することができ、また、３組の巻線（１０−１及び１０−２，２０−１及び２０−２，３０−１及び３０−２）は、それぞれの線材の材質及び太さ、並びに、巻き数及び巻線間隔等が同一とされている。なお、第２コア（１，２，３）及び第１コア４は、知られている様々なコア材料及びコア形状を適用して形成することができる。これにより、３つの第２コア（１，２，３）（３組の巻線（１０−１及び１０−２，２０−１及び２０−２，３０−１及び３０−２））は、同等のものとして形成され、同じ磁気抵抗を持つことになる。また、３つの第２コア（１，２，３）中に間隙が設けられている場合も、同様に同じ磁気抵抗を持つことになる。なお、第２コア（１，２，３）と同様に、３組の巻線（１０−１及び１０−２，２０−１及び２０−２，３０−１及び３０−２）の巻き数等は、同一でなくても物理的に問題ない。

図２は、図１に示す第１実施例の多相変圧器を模式的に示す斜視図であり、図１に示す三相変圧器を模式的に示すものである。図２に示されるように、第１コア４及び３組の巻線（１０−１及び１０−２，２０−１及び２０−２，３０−１及び３０−２）を有する三相変圧器は、例えば、上板５１，下板５２及びケース５３により保持される。ここで、上板５１，下板５２及びケース５３には、例えば、第１コア４と３つの第２コア（１，２，３）の位置関係を保持して固定する部材（図示せず）が設けられ、或いは、使用時の三相変圧器からの熱を放出するための放熱用スリット（図示せず）等が形成されてもよいのはもちろんである。

第１実施例に係る多相変圧器は、中心に例えば、円筒の鉄心からなる第１コア４を配置し、その回りにループをなす磁路（ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３）と１次巻線（１０−１，２０−１，３０−１）及び２次巻線（１０−２，２０−２，３０−２）を配置し、中心の鉄心からなる第１コア４と接続する。ここで、接続部を設けるのは巻線を挿入するためである。巻線の挿入しやすさを多少犠牲にすれば、接続部を全く用いず、鉄心を構成しても良い。また、別の箇所に接続部を設けて、巻線を挿入しやすくしても良い。接続部は、中心の円筒からなる第１コア４と、ループをなす磁路部との間のみに形成することもできる。しかしながら、接続部の位置を、ループをなす磁路部に設けても対称性は維持できることは形状から容易に分かる。また、各ループをなす磁路の同じ個所に接続部を設ければ、対称性も維持できることに加え、１次巻線及び２次巻線の挿入も容易になる。また、内鉄形鉄心と同様に、一定の形状の電磁鋼板を積層方向に積むことになるので、電磁鋼板の積層方法も容易である。また、巻線を巻き易くするために、積層しながら、鉄心部分を円筒形状にする必要はない。巻線の巻き方に関しては、従来の技術を適用すれば良い。

第１実施例に係る多相変圧器は、構造的に対称な形状を有するため、磁気抵抗の三相（多相）におけるアンバランスをなくすことが容易である。本形状は自己インダクタンスのみで構成されているので、アンバランスのない多相変圧器にすることができる。磁気抵抗のアンバランスがないため、電圧、電流、磁束などの変圧器に依存するアンバランスがなくなる。また、ヒステリシス現象などによる第３調波などの高調波波形もアンバランスのない同等な波形になり、三相などの結線時に有効である。

図３は、第２実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、第１コア４の周囲に回転対称となるように配置された６つの第２コア（１ａ，２ａ，３ａ，１ｂ，２ｂ，３ｂ）並びに６組の巻線（１０ａ−１及び１０ａ−２，２０ａ−１及び２０ａ−２，３０ａ−１及び３０ａ−２，１０ｂ−１及び１０ｂ−２，２０ｂ−１及び２０ｂ−２，３０ｂ−１及び３０ｂ−２）により形成した三相変圧器の例を示すものである。

即ち、図３に示されるように、第２実施例の多相変圧器は、例えば、第１コア４の反対側に位置する２つの第２コア（１ａ，１ｂ），（２ａ，２ｂ），（３ａ，３ｂ）に巻回された巻線（１０ａ−１及び１０ａ−２，１０ｂ−１及び１０ｂ−２），（２０ａ−１及び２０ａ−２，２０ｂ−１及び２０ｂ−２），（３０ａ−１及び３０ａ−２，３０ｂ−１及び３０ｂ−２）を、それぞれＲ相，Ｓ相，Ｔ相に対応させて３つの組とし、三相変圧器を形成したものである。ここで、各相の２組の巻線（１０ａ−１及び１０ａ−２，１０ｂ−１及び１０ｂ−２），（２０ａ−１及び２０ａ−２，２０ｂ−１及び２０ｂ−２），（３０ａ−１及び３０ａ−２，３０ｂ−１及び３０ｂ−２）において、各巻線の巻回方向及び接続等は、全て同等とされているのはいうまでもない。

このように、例えば、三相変圧器は、第２コアを３の整数倍（図３では、３の２倍）設け、その３の整数倍の第２コア（１ａ，２ａ，３ａ，１ｂ，２ｂ，３ｂ）に巻回された巻線（１０ａ−１及び１０ａ−２，１０ｂ−１及び１０ｂ−２），（２０ａ−１及び２０ａ−２，２０ｂ−１及び２０ｂ−２），（３０ａ−１及び３０ａ−２，３０ｂ−１及び３０ｂ−２）を、Ｒ相，Ｓ相及びＴ相の３つにまとめるようになっている。ここで、図３に示す多相変圧器は、２つの巻線を１組とせずに、そのまま６つの巻線（１０ａ−１，１０ａ−２，２０ａ−１，２０ａ−２，３０ａ−１，３０ａ−２，１０ｂ−１，１０ｂ−２，２０ｂ−１，２０ｂ−２，３０ｂ−１、３０ｂ−２）を独立させることにより六相変圧器として使用することも可能である。

図４は、第３実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、三相変圧器の例を模式的に示すものである。図４と、前述した図１の比較から明らかなように、第３実施例の三相変圧器において、各第２コア（１，２，３）は、それぞれ、一端が円形形状の第１コア４１の外側に面して放射状に延びる２つの放射状脚部（１１及び１３，２１及び２３，３１及び３３）と、これら２つの放射状脚部の他端を繋ぐ外周部（１２，２２，３２）と、を含んで一体的に形成されている。

各放射状脚部（１１及び１３，２１及び２３，３１及び３３）の一端の端面形状は、円形形状の第１コア４１の外周に対応して円弧状になっている。即ち、第１コア４１の外側形状は、複数の第２コア（１，２，３）の放射状脚部（１１及び１３，２１及び２３，３１及び３３）の一端の形状に対応する円形形状となっている。

隣接する２つの第２コア（１，２，３）の外周部（１２，２２，３２）の間には、それぞれ非磁性のコア固定部材（６１，６２，６３）が設けられている。即ち、第２コア１の外周部１２と第２コア２の外周部２２の間には、コア固定部材６１が設けられ、第２コア２の外周部２２と第２コア３の外周部３２の間には、コア固定部材６２が設けられ、そして、第２コア３の外周部３２と第２コア１の外周部１２の間には、コア固定部材６３が設けられている。また、コア固定部材（６１，６２，６３）は一部のみ非磁性体で構成されるようにしてもよい。

第２コア１（２，３）の２つの放射状脚部１１及び１３（２１及び２３，３１及び３３）には、それぞれ１次巻線１１ｃ及び２次巻線１３ｃ（２１ｃ及び２３ｃ，３１ｃ及び３３ｃ）が巻回されている。なお、それぞれの第２コア（１，２，３）における巻線（１１ｃ及び１３ｃ，２１ｃ及び２３ｃ，３１ｃ及び３３ｃ）の巻回方向及び接続等は、全て同等とされている。また、磁路となるループ部は、巻線も支えているが、強度的に弱い面もあり、一般に変圧器において磁歪現象で騒音の原因にもなる。そこで、コア固定部材（６１，６２，６３）からなる支持部を設けると強固となり、騒音も抑えることができる。

ここで、コア固定部材（６１，６２，６３）は、後に、図１１を参照して詳述するように、巻線が巻回された第２コア（１，２，３）の磁束とは、実質的に、切り離されることになるため、第２コアと同じ材質（例えば、電磁鋼板）である必要はなく、プラスチック等の材質とすることも可能である。さらに、これらのコア固定部材（６１，６２，６３）は、例えば、所定の孔（６１０，６２０，６３０）を形成して、三相変圧器を固定するために利用することができる。また、コア固定部材（６１，６２，６３）を利用して、三相変圧器を組み立て、或いは、固定することも可能である。

図５は、第４実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、上述した第３実施例とは、中心部コア（第１コア）の形状が異なっている。即ち、図５に示されるように、第４実施例に係る三相変圧器において、第１コア４２の外側形状は、３つの第２コア（１，２，３）の放射状脚部（１１，１３，２１，２３，３１，３３）の一端の形状に対応して正六角形（六角形）形状となっている。なお、各放射状脚部の一端の端面形状は、正六角形形状の第１コア４２の各辺に対応して直線状になっている。

図６は、第５実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、上述した第４実施例とは、コア固定部材（６１，６２，６３）と複数の第２コア（１，２，３）の外周部には、円形形状を有する筒状の構造物８が形成されている点で異なっている。

第５実施例に係る多相変圧器のように、非磁性の筒状の構造物８でループ状の外周部（１２，２２，３２）及びコア固定部材（６１，６２，６３）を支えることにより、構造が強固となり、騒音を抑えることができる。また、巻線部を囲うことにより、樹脂や含浸剤などで、巻線を固定しやすくなり、絶縁油を内部にためることもできる。

第５実施例に係る多相変圧器においては、１次巻線間、または２次巻線間の別の相との相互インダクタンスがなく、自己インダクタンスのみが存在するとも言える。従って、どの相も、どの電気角においても、磁路長は一定でアンバランスがないという特徴を持つ。本形状は自己インダクタンスのみで構成されているので、アンバランスのない多相変圧器にすることができることにもなる。

なお、図６に示した第５実施例に係る多相変圧器においては、筒状の構造物８とコア固定部材（６１，６２，６３）との間に隙間（８１，８２，８３）を設けた構成例を示しているが、隙間を設けないようにしてもよい。さらに、筒状の構造物８に、所定の孔（図示せず）を形成して、三相変圧器を固定するために利用するようにしてもよい。

図７は、第６実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、上述した第４実施例とは、コア固定部材（６１，６２，６３）と放射状脚部（１１，１３，２１，２３，３１，３３）との間に間隙ｄ₁〜ｄ₆が形成されている点で異なっている。即ち、図７に示されるように、放射状脚部１３とコア固定部材６１との間に間隙ｄ₁が形成され、放射状脚部２１とコア固定部材６１との間に間隙ｄ₂が形成され、放射状脚部２３とコア固定部材６２との間に間隙ｄ₃が形成され、放射状脚部３１とコア固定部材６２との間に間隙ｄ₄が形成され、放射状脚部３３とコア固定部材６３との間に間隙ｄ₅が形成され、放射状脚部１１とコア固定部材６３との間に間隙ｄ₆が形成されている。非磁性体である間隙を設けることにより、大きな磁気抵抗となり、磁束の通路とはならない。また、間隙は非磁性体であるプラスチックや空気でも良い。

図８は、第７実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、上述した第４実施例とは、コア固定部材（６１，６２，６３）の略中央部に間隙ｄ₇〜ｄ₉が形成されている点で異なっている。即ち、図８に示されるように、コア固定部材６１の略中央部に間隙ｄ₇が形成され、コア固定部材６２の略中央部に間隙ｄ₈が形成され、コア固定部材６３の略中央部に間隙ｄ₉が形成されている。間隙を設けることにより、大きな磁気抵抗となり、磁束の通路とはならない。また、間隙は非磁性体であるプラスチックや空気でも良い。

また、上記支持部であるコア固定部材（６１，６２，６３）に磁性体を用い、巻線部を磁性体で覆えば、三脚タイプの端部の脚で生じやすい磁気漏れも減じることができ、効率よく、磁束が鉄心を通るようにすることもできる。なお、支持部が磁路とならないように、間隙や透磁率の低い部分を設け、磁気抵抗が大きい部分を意図的に設けるようにし、磁束が流れないようにしている。通常、コアはフープ材などの板材から打抜き、作成するため、このコア固定部材（６１，６２，６３）も同時に打抜き、製造することができ、効率的に作成できる。間隙があるため、離れた形状になっている場合でも、紙面奥行方向の固定は他のコアと同様にできる。

図９に第７実施例に係る多相変圧器における磁束線図を示す。コア固定部材（６１，６２，６３）及び放射状脚部（１１，１３，２１，２３，３１，３３）に示された曲線は磁束を表す。コア固定部材（６１，６２，６３）の略中央部に間隙ｄ₇〜ｄ₉が形成された構造を採用した場合でも、他の相への磁束漏れは観測されず、多相変圧器は正常に動作することがわかる。また、間隙は非磁性体であるプラスチックや空気でも良い。

第１コア４２の外側形状は、複数の第２コア（１，２，３）の放射状脚部（１１，１３，２１，２３，３１，３３）の一端の形状に対応する多角形形状としてもよい。このように、第１コアは、第２コアの数、及び第２コアの形状等に基づいて、円形形状や多角形形状といった様々な形状にすることができる。なお、第１コアを珪素鋼板等の電磁鋼板で形成する場合、例えば、同じ形状の電磁鋼板を厚み（例えば、図２における高さ方向）に積層して形成してもよいが、それぞれの第２コアに対して同じ条件を与える（対称性を崩さない）のであれば、カットコア等により形成することも可能である。

図１０は、第８実施例に係る多相変圧器を説明するための図であり、図４を参照して説明した第３実施例に対して、第１コア４１の外側と、複数の第２コア（１，２，３）との間に、磁路となる厚みがｄの間隙部材７を設けたものである。即ち、間隙部材７は、例えば、円柱形状の第１コア４１の外側を包み込むような厚みがｄの円筒形状とされ、その間隙部材７の外側に第２コア（１，２，３）の放射状脚部（１１，１３，２１，２３，３１，３３）のそれぞれの一端を密着させてもよい。

ここで、例えば、円形の電磁鋼板を積層して第１コア４１を形成する場合、間隙部材７により積層された複数の円形の電磁鋼板が保持されることになる。また、第１コア４１とそれぞれの第２コア（１，２，３）との間の間隙ｄは、間隙部材７の厚みにより規定することができる。そのため、変圧器の組み立て作業の負担を軽減すると共に、変圧器の特性を安定させることが可能となる。また、間隙部材７としては、磁性体を適用しても良いし、非磁性体であるプラスチックを始め、様々な材料を適用することができる。磁性体の場合、第１コア４１、第２コア（１，２，３）と同じ材質であるので、磁気抵抗はできるだけ小さくする変圧器である。非磁性体を用いた場合、この部分が磁気抵抗になるので、例えば三相交流に直流成分が重なっている場合もあるが、この直流成分の励磁電流により鉄心が過度に飽和することを防いだり、調整したりすることができる。また、この構造により磁気抵抗を同等に挿入することも容易にできる。間隙部材は第１コア４１と第２コア（１，２，３）の間に設けているが、別の場所に設けても同じ効果が得られる。プラスチックを始めとして様々な材料や空気を適用することができる。

なお、図４〜図８及び図１０に示す第３〜第８実施例において、コア固定部材（６１，６２，６３）を、例えば、第２コア（１，２，３）とは異なるプラスチック等の材料で形成した場合、コア固定部材（６１，６２，６３）に孔を形成し、その孔を利用して三相変圧器を組み立て、或いは、固定するために利用することができる。

図１３は、多相変圧器の第９実施例を説明するための図であり、図４を参照して説明した第３実施例において、コア固定部材（６１，６２，６３）を、第２コア（１，２，３）と一体的に形成したものである。第９実施例の多相変圧器は、図６に示した第５実施例に係る多相変圧器における筒状の構造物８をコア固定部材（６１，６２，６３）と複数の第２コア（１，２，３）の外周部を一体化して、嵌め合いで固定するようにしたものであってもよい。

図１１は、図１３に示す多相変圧器に与える三相交流の一例を示す波形図である。ここで、図１３に示す多相変圧器において、外周部（１２，２２，３２）とコア固定部材（６１，６２，６３）は、同じ円形形状となっている。

図４を参照して説明したように、各第２コア１（２，３）の２つの放射状脚部１１及び１３（２１及び２３，３１及び３３）には、それぞれ巻線１１ｃ及び１３ｃ（２１ｃ及び２３ｃ，３１ｃ及び３３ｃ）が巻回されて、それらの巻線（１１ｃ及び１３ｃ，２１ｃ及び２３ｃ，３１ｃ及び３３ｃ）の巻回方向及び接続等は、全て同等としてもよい。

ここで、各第２コア（１，２，３）の巻線（１１ｃ及び１３ｃ，２１ｃ及び２３ｃ，３１ｃ及び３３ｃ）には、図１１に示されるような、位相（電気角）が１２０°異なるＲ相，Ｓ相及びＴ相用の三相交流電流が流される。これにより、図９を参照して説明するような磁界が発生する。図９は、図１３に示す多相変圧器の動作を説明するための図であり、図１３に示す第９実施例の三相変圧器に対して、図１１に示す三相交流を与えたときの磁束線図を示すものである。

図１３に示す第９実施例は、例えば、コア固定部材（６１，６２，６３）を第２コア（１，２，３）と一体的に（同じ材料で）形成した場合でも、コア固定部材（６１，６２，６３）には、常に、磁束が流れない。そのため、例えば、コア固定部材（６１，６２，６３）に孔（６１０，６２０，６３０）を形成し、その孔を利用して三相変圧器を組み立て、或いは、固定するために利用することも可能である。

また、小型の変圧器においては、コア部分の圧粉鉄心などで構成でき、任意の形状を製造することは容易であるので、本実施例の形状を適用することは容易にできる。

以上説明した実施例に係る多相変圧器は、三相交流が適用される三相変圧器であってもよい。また、三相変圧器の１次巻線はΔ結線であってもよい。さらに、複数の第２コアは、３の整数倍設けられ、３の整数倍の複数の第２コアに巻回された巻線は、３つにまとめるようにしてもよい。

三相変圧器において、１次側は第３調波のために種々の障害が起こりやすいと言われ、巻線の結線をΔ結線にすることがよく行われている。本実施例に係る多相変圧器は、三相分の対称性が良いために、三相分の第３調波もアンバランス差が小さく、同じΔ結線でも問題が更に起きにくいという利点も備える。

変圧器においては、ある脚において円筒にするために、電磁鋼板の積み厚方向の幅を変えることがあるが、以上説明した実施例に係る多相変圧器は基本的に同じ形状の電磁鋼板を積層していくことになるので、製造も容易である（電磁鋼板１枚１枚の形状は同じものを積む）。

さらに、上記実施例は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、図１０に示す第８実施例を、図１３に示す第９実施例に対して適用し、円形形状の第１コア４１の外側に厚みがｄの間隙部材７を設けることもできる。図１０に示す第８実施例を、図５に示す第４実施例に対して適用し、六角形形状の第１コア４２の外側に厚みがｄの間隙部材７を設けることもできる。以上、詳述したように、本実施例に係る多相変圧器によれば、各相でアンバランスのない磁気抵抗を得ることが可能になる。

以上、本実施例に係る多相変圧器について説明したが、ここに記載した全ての例や条件は、発明及び技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点及び欠点を示すものでもない。発明の実施例を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神及び範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。

１，２，３，１ａ，２ａ，３ａ，１ｂ，２ｂ，３ｂ 第２コア
４，４１，４２ 第１コア
７ 間隙部材
８ 筒状の構造物
１０−１，２０−１，３０−１，１０ａ−１，２０ａ−１，３０ａ−１，１１ｃ，２１ｃ，３１ｃ １次巻線
１０−２，２０−２，３０−２，１０ａ−２，２０ａ−２，３０ａ−２，１３ｃ，２３ｃ，３３ｃ ２次巻線
１１，１３，２１，２３，３１，３３ 放射状脚部
１２，２２，３２ 外周部
５１ 上板
５２ 下板
５３ ケース
６１，６２，６３ コア固定部材
６１０，６２０，６３０ 孔

Claims (15)

1. 中心部に配置された第１コアと、
   前記第１コアの外側に設けられ、前記第１コアに対する磁路がループ状となるように配置された複数の第２コアと、
   前記複数の第２コアに巻回された１次巻線及び２次巻線と、
   を備え、
   前記複数の第２コアのそれぞれは、
   一端が前記第１コアの外側に面して放射状に延びる２つの放射状脚部と、
   ２つの前記放射状脚部の他端を繋ぐ外周部と、を含んで一体的に形成され、
   前記１次巻線及び２次巻線は、対応する前記放射状脚部に巻回されている、
   多相変圧器。
2. 前記複数の第２コアは、同一形状を有する、請求項１に記載の多相変圧器。
3. 前記複数の第２コアは、前記第１コアの周りに、該第１コアの中心に対して回転対称に配置されている、請求項１に記載の多相変圧器。
4. 前記第１コアの外側と、前記複数の第２コアとの間に、磁路となる間隙部材が設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多相変圧器。
5. 前記第１コアの外側形状は、前記複数の第２コアの前記放射状脚部の一端の形状に対応する円形形状となっている、請求項１に記載の多相変圧器。
6. 前記第１コアの外側形状は、前記複数の第２コアの前記放射状脚部の一端の形状に対応する多角形形状となっている、請求項１に記載の多相変圧器。
7. さらに、隣接する前記複数の第２コアの外周部の間に設けられた非磁性のコア固定部材を備える、請求項１に記載の多相変圧器。
8. 前記コア固定部材は一部のみ非磁性体で構成される、請求項７に記載の多相変圧器。
9. 前記コア固定部材と前記複数の第２コアの外周部には、円形形状を有する筒状の構造物が形成されている、請求項７または８に記載の多相変圧器。
10. 前記コア固定部材は、前記多相変圧器を組み立て、或いは、固定するために使用される、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の多相変圧器。
11. 前記筒状の構造物は、非磁性体からなり、前記コア固定部材と前記複数の第２コアの外周部を一体化して、嵌め合いで固定する、請求項９に記載の多相変圧器。
12. 前記コア固定部材または前記筒状の構造物は、それぞれ所定の孔を有する、請求項９または１１に記載の多相変圧器。
13. 前記多相変圧器は、三相交流が適用される三相変圧器である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の多相変圧器。
14. 前記三相変圧器の１次巻線はΔ結線である、請求項１３に記載の多相変圧器。
15. 前記複数の第２コアは、３の整数倍設けられ、
    ３の整数倍の前記複数の第２コアに巻回された巻線は、３つにまとめられる、
    請求項１３に記載の多相変圧器。