JP7155081B2 - 静止誘導機器 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器、リアクトル等の静止誘導機器に関し、特に静止誘導機器から独立した電源が必要な、若しくは独立した電源を有する方が好ましい静止誘導機器に関する。

静止誘導機器、例えば変圧器において、変圧器による電源供給以外にも付属装置などの他の装置用に独立した電源を必要とする場合がある。例えば特許文献１では、柱上変圧器が受電する系統電圧や、需要家に配電する電力量をセンサにより計測し、その信号を逐次有線、無線通信手段により送信し、電力系統の高精度な監視、維持を実現する技術が開示されている。

米国特許第９２６３１８２号明細書

静止誘導機器、例えば変圧器において、変圧器による電源供給以外にも付属装置などの他の装置用に独立した電源を必要とする場合がある。その場合、他機器や電源から電源供給する方法が考えられるが、近くに適当な機器や電源があるとは限らない。変圧器の二次側から直接電源を供給する方法が考えられるが、この電源は変圧器の二次側を直接利用しているため保護が困難であり、また、使用電力分だけ本来二次側から使用する電力容量が少なくなる。また、変圧器鉄心に三次巻線を設け、一次巻線、二次巻線から独立した電源を設けることは可能であるが、三次巻線を設けるために鉄心を専用に設計する必要がある。また、鉄心の断面積を変えず、鉄心、脚部、ヨーク部を長くした場合鉄心の磁路長が増大し、鉄損が増大する。

特許文献１には、柱状変圧器にセンサ手段や通信手段を設けることが開示されているが、それらの具体的な電源の供給方法は記載されていない。

本発明は、静止誘導機器の付属装置などの他の装置を動作させるための電源を、静止誘導機器の構成を大幅に変更することなく、静止誘導機器自体から低コストで安全に供給することを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明の「静止誘導機器」の一例を挙げるならば、
主鉄心と、当該主鉄心に巻き回した主巻線とを有する静止誘導機器であって、装置の電源を生成する電源生成手段を備え、前記電源生成手段は、電源用鉄心と、当該電源用鉄心に巻き回した電源用巻線を有し、前記電源用鉄心は、磁性材料から成る板状部材であり、前記電源用鉄心は、前記主鉄心の磁束の一部が流れるように設置されており、板状部材である前記電源用鉄心を前記主鉄心の周りに重ね、固定用バンドで固定したことを特徴とする。

本発明によれは、静止誘導機器の付属装置などの他の装置を動作させるための電源を、静止誘導機器の構成を大幅に変更することなく、静止誘導機器自体から低コストで安全に供給することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

単相変圧器を例とした本発明の概念図である。 三相変圧器を例とした本発明の概念図である。 実施例１の電源生成手段の一例を示す図である。 実施例１の静止誘導機器の、電源生成手段取り付け前の取付説明図である。 実施例１の静止誘導機器の、電源生成手段取り付け後の取付説明図である。 実施例１の静止誘導機器の、電源生成手段固定後の取付説明図である。 実施例２の静止誘導機器の取付構造例を示す図である。 実施例３の静止誘導機器の取付構造例を示す図である。 実施例４の静止誘導機器の取付構造例を示す図である。 実施例５の静止誘導機器の取付構造例を示す図である。

図１および図２に、本発明の静止誘導機器の概念図を示す。図１は、単相変圧器を例とした本発明の概念図を、図２は、三相変圧器を例とした本発明の概念図を示す。本発明は、電源生成手段により、三次巻線を設けていない主鉄心に後付けで磁束の流れを作り、その新しく作った磁束を利用して三次巻線から独立した電源を供給する。磁束の流れを作る方法としては、主鉄心と同様のまたは異なる磁性材料から成る電源用鉄心を主鉄心に取り付ける。ただし、主鉄心、もしくは取り付ける電源用鉄心に絶縁被膜がないと、主鉄心と電源用鉄心間が絶縁されていない場合は、局所過熱により損失が発生する恐れがあるため、絶縁物を間に挟む。

図１において、単相変圧器は矩形状の主鉄心１と、主鉄心１に巻き回した２つの主巻線２から構成されており、主鉄心１の一部に電源生成手段１０が取り付けられている。電源生成手段１０は、コ字状の電源用鉄心１１と、それに巻き回した電源用巻線１２から構成され、電源用鉄心１１は主鉄心１の磁束の一部が流れるように主鉄心１に取り付けられる。

図２において、三相変圧器は、主鉄心を構成する２つの矩形状の内側鉄心１ａおよび内側鉄心を取り囲む外側鉄心１ｂと、内側鉄心１ａと外側鉄心１ｂの３つの脚部に巻き回した３つの主巻線２ａから構成されており、外側鉄心１ｂの一部に電源生成手段１０が取り付けられている。電源生成手段１０は、コ字状の電源用鉄心１１と、それに巻き回した電源用巻線１２から構成され、電源用鉄心１１は外側鉄心１ｂの磁束の一部が流れるように取り付けられる。

図１および図２において、電源用鉄心１１に静止誘導機器の磁束の一部が流れることにより、電源用巻線１２に電圧が発生する。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

本発明の実施例１の変圧器を、図３から図６を用いて説明する。実施例１は、単相変圧器に係るものである。

図３に実施例１の電源生成手段１０を示す。電源生成手段１０は、磁束を通すための電源用鉄心１１に三次巻線となる電源用巻線１２を巻いたものである。電源用鉄心１１は、例えば電磁鋼板やアモルファス磁性合金から成る薄板状磁性材料を積層して構成される。電源用鉄心１１は、変圧器の主鉄心１に流れている磁束を流す必要があるため、透磁率は主鉄心１の透磁率と同等以上の磁性材料であることが好ましい。また、電源用鉄心１１に電源用巻線１２を巻く際は、電源用鉄心１１と電源用巻線１２との間に絶縁紙１３を入れる。これは、電源用鉄心１１の端面部で電源用巻線１２が傷付き短絡することを防止するためのものである。

図４、５、６に、巻鉄心構造の静止誘導機器への電源生成手段の設置方法の一例を示す。図４は電源生成手段１０取り付け前の状態を、図５は電源生成手段１０取り付け後の状態を示す。また、図６は電源生成手段１０の固定後の状態を示す。

巻鉄心の主鉄心１を固定用バンドで固定する方法と同要領で、電源生成手段の電源用鉄心１１に固定用バンド２１を巻き付けて主鉄心１に固定する。この時、電源用巻線１２を傷付けないように固定用バンド２１と電源用巻線１２間に絶縁物を入れる。電源用鉄心１１と主鉄心１との間が絶縁されていない場合は、絶縁物により絶縁することで、局所加熱を押さえることができる。また、磁束を安定して電源用鉄心１１に流すため電源用鉄心１１の面と主鉄心１の面の重なりを大きくする。また、固定用バンド２１での固定をより確実にするために主鉄心１のＲ部（肩部）まで重なる方が好ましい。

図６に示すように、固定用バンド２１での固定後は中身固定金具２２で上下を覆い、電源用巻線１２の電線は主鉄心のＲ部と中身固定金具２２との間を通す。この時、中身固定金具２２の内側には電源用巻線１２の短絡防止ため、絶縁物を挟むことが好ましい。

本実施例によれば、変圧器の鉄心－コイル中身構造を変更することなく、また、鉄心－コイル中身構造の幅、奥行き寸法が増大することなく、また、一次、二次巻線の結線作業を変更することなく、電源生成手段を変圧器に取り付けることが可能となる。また、既存の変圧器に後付けによって、電源生成手段を取り付けることも可能である。そして、変圧器の付属装置などの他の装置を動作させるための電源を、静止誘導機器自体から低コストで安全に供給することができる。

更に、電源用鉄心を取り付けることにより、変圧器のヨーク部の鉄心断面積が増大するため、鉄損の増大を抑制、若しくは、鉄損を低減することができる。

図７に、本発明の実施例２の静止誘導機器を示す。図７は、電源生成手段１０の取り付け途中を示す図である。実施例２は、実施例１において電源用鉄心１１の長さを延長し、電源用鉄心１１を変圧器鉄心１の最外周にほぼ全周に巻き付けるものである。これにより、電源用鉄心１１が実施例１と比べてより安定して固定され、且つ、磁束が電源用鉄心１１により確実に入り、且つ、鉄損低減効果が大きくなる。

図８に、本発明の実施例３の静止誘導機器を示す。実施例３は、三相三脚型変圧器に電源生成手段を取り付けたものである。

三相三脚型変圧器は、２つの矩形状の内側鉄心１ａ、および２つの内側鉄心１ａを取り囲む外側鉄心１ｂから成る三相主鉄心と、内側鉄心１ａと外側鉄心１ｂの３つの脚部に巻き回した３つの主巻線２ａから構成されている。電源用鉄心１１と電源用巻線１２から成る電源生成手段１０は、外側鉄心１ｂの上下のＲ部（肩部）に渡って取り付けられている。外側鉄心１ｂを流れる磁束の一部が電源用鉄心１１に流れることにより、電源用巻線１２に電圧を発生する。

本実施例によればは、三相三脚型静止誘導機器の鉄心－コイル中身構造を変更することなく、また、鉄心－コイル中身構造の高さ、奥行き寸法が増大することなく、また、一次、二次巻線の結線作業を変更することなく、電源生成手段を取り付けることが可能となる。また、既存の変圧器に後付けによって、電源生成手段を取り付けることも可能である。そして、変圧器の付属装置などの他の装置を動作させるための電源を、静止誘導機器自体から低コストで安全に供給することができる。

更に、電源用鉄心を取り付けることにより、脚部の鉄心断面積が増大するため、鉄損の増大を抑制、若しくは、鉄損を低減することができる。

図９に、本発明の実施例４の静止誘導機器を示す。実施例４は、三相三脚型変圧器の鉄心ヨーク部の奥行方向の側部に電源生成手段１０を取り付けた構造である。

電源用鉄心１１と電源用巻線１２から成る電源生成手段１０は、外側鉄心１ｂのヨーク部の側部に渡って取り付けられている。外側鉄心１ｂを流れる磁束の一部が電源用鉄心１１に流れることにより、電源用巻線１２に電圧を発生する。

本実施例によれば、三相三脚型静止誘導機器の鉄心－コイル中身構造を変更することなく、また、鉄心－コイル中身構造の高さ、幅、奥行き寸法が増大することなく、電源生成手段を取り付けることが可能となる。そして、変圧器の付属装置などの他の装置を動作させるための電源を、静止誘導機器自体から低コストで安全に供給することができる。

また、三相巻線２ａの上部に電源生成手段１０を配置することにより、実施例３に比べて、静止誘導機器の外形寸法が大きくなることが少ない。なお、電源生成手段１０は三相巻線２ａの下部に配置しても良い。

図１０に、本発明の実施例５の静止誘導機器を示す。実施例５は、三相三脚型変圧器の鉄心Ｒ部（肩部）の横に電源生成手段１０を取り付けた構造である。

電源用鉄心１１と電源用巻線１２から成る電源生成手段１０は、外側鉄心１ｂのＲ部（肩部）に取り付けられている。外側鉄心１ｂを流れる磁束の一部が電源用鉄心１１に流れることにより、電源用巻線１２に電圧を発生する。

本実施例によれば、三相三脚型静止誘導機器の鉄心－コイル中身構造を変更することなく、また、鉄心－コイル中身構造の高さ、幅、奥行き寸法が増大することなく、また、一次、二次巻線の結線作業を変更することなく、電源生成手段を取り付けることが可能となる。そして、静止誘導機器の付属装置などの他の装置を動作させるための電源を、静止誘導機器自体から低コストで安全に供給することができる。

なお、何れの実施例においても主鉄心１、若しくは取り付ける電源用鉄心１１に絶縁被膜がなく、主鉄心１と電源用鉄心１１間が絶縁されていない場合は、局所過熱により損失が発生する恐れがあるため、絶縁物を間に挟む。

各実施例では、変圧器を例に説明したが、本発明はリアクトルを含む静止誘導機器に用いることができる。

１：単相主鉄心
１ａ：三相内側鉄心
１ｂ：三相外側鉄心
２：単相主巻線
２ａ：三相主巻線
１０：電源生成手段
１１：電源用鉄心
１２：電源用巻線
１３：絶縁物
２１：固定用バンド
２２：固定金具

Claims (7)

1. 主鉄心と、当該主鉄心に巻き回した主巻線とを有する静止誘導機器であって、
   装置の電源を生成する電源生成手段を備え、
   前記電源生成手段は、電源用鉄心と、当該電源用鉄心に巻き回した電源用巻線を有し、
   前記電源用鉄心は、磁性材料から成る板状部材であり、
   前記電源用鉄心は、前記主鉄心の磁束の一部が流れるように設置されており、
   板状部材である前記電源用鉄心を前記主鉄心の周りに重ね、固定用バンドで固定したことを特徴とする静止誘導機器。
2. 主鉄心と、当該主鉄心に巻き回した主巻線とを有する静止誘導機器であって、
   装置の電源を生成する電源生成手段を備え、
   前記電源生成手段は、電源用鉄心と、当該電源用鉄心に巻き回した電源用巻線を有し、
   前記電源用鉄心は、磁性材料から成る板状部材であり、
   前記電源用鉄心は、前記主鉄心の磁束の一部が流れるように設置されており、
   板状部材である前記電源用鉄心は、前記主鉄心の周りの全周に渡って重ねられていることを特徴とする静止誘導機器。
3. 請求項１または２に記載の静止誘導機器において、
   前記電源用鉄心と前記電源用巻線との間に絶縁物を挟んでいることを特徴とする静止誘導機器。
4. 請求項１または２に記載の静止誘導機器において、
   前記電源用鉄心と前記主鉄心とは、絶縁されていることを特徴とする静止誘導機器。
5. 請求項１または２に記載の静止誘導機器において、
   前記主鉄心は、１つの鉄心から構成され、
   前記主巻線は、１つの主鉄心の２つの磁脚のそれぞれに巻き回されていることを特徴とする静止誘導機器。
6. 請求項１または２に記載の静止誘導機器において、
   前記主鉄心は、２つの内側鉄心と、２つの内側鉄心の周りの外側鉄心から構成され、
   前記主巻線は、３つの磁脚のそれぞれに巻き回されていることを特徴とする静止誘導機器。
7. 請求項１または２に記載の静止誘導機器において、
   前記静止誘導機器は、変圧器またはリアクトルであることを特徴とする静止誘導機器。

Images