JP7339937B2 - 立体鉄心変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、立体鉄心変圧器のタンク構造に関する。

変圧器に用いられる鉄心構造の一種に、立体鉄心がある。立体鉄心は、同一磁路長の矩形枠形状の単相鉄心３個により構成され、単相鉄心３個を上面から見た際に三角形状に配置する。２個の単相鉄心が合わされることで構成される鉄心脚部の断面形状は略円形である。３つの鉄心脚部にはそれぞれコイルが巻き回されている。立体鉄心変圧器の一例が、特許文献１に開示されている。

また、特許文献１には、断面が三角形に近似するタンク内に、立体鉄心とコイルから構成される変圧器中身を配設して、絶縁油を充填するとともに、タンクの側面には放熱板を設け、タンクの上部にリード線（端子）を設けた立体鉄心変圧器が開示されている（図１参照）。

立体鉄心変圧器によれば、各単位鉄心に発生する磁束波形の歪がより小さくなることで、従来の三相３脚変圧器よりも鉄損が減少するようになり、変圧器の効率を向上させることができる。

特表２０１３－５３９２１５号公報

従来、立体鉄心変圧器は、鉄心と、鉄心に巻回されたコイルとの組立体の形状、即ち中身の形状が鉛直方向から見た場合に概ね三角形、即ち略三角形である。そのため、中身を覆う密閉容器、即ちタンクの形状も鉛直方向から見た場合に中身の相似形状である略三角形であり、冷却用放熱器を含めた、立体鉄心変圧器全体の鉛直方向から見た外形形状も略三角形である。略三角形のタンクにおいて、３つの角部は切り欠かれており、鉛直方向から見たタンク側板の断面形状は、等しい長さの短辺３つと等しい長さの長辺３つで構成される六角形が一般的であり、六角形の全ての内角が１２０°と一定であった。

このような立体鉄心変圧器において、特許文献１の図１に見られるように、電力を入力および出力する一次ブッシング（一次端子）及び二次ブッシング（二次端子）は、タンク上部の蓋となるカバーに配置する構造が一般的である。しかし、カバーに一次ブッシング及び二次ブッシングを配置すると、カバー下部での中身配線作業が複雑となる問題があった。

立体鉄心変圧器ではない一般的な変圧器における、一次ブッシング及び二次ブッシングの配置例としては、タンクの正面と背面に当たる向かい合う平行な位置の側板に、一次ブッシングまたは二次ブッシングを配置する構造がある。しかし、従来の立体鉄心変圧器は、垂直方向から見た際に、内角が全て１２０°と一定で、同じ長さの長辺３つと同じ長さの短辺３つで構成される、左右対称の六角形であるタンク側板形状である。そのため、向かい合う平行な位置の側板に一次ブッシングまたは二次ブッシングを配置すると、短辺側に一次ブッシングまたは二次ブッシングのどちらかを配置することが必要となり、タンクサイズによっては十分な設置スペースを確保することができなくなる。

本発明は、立体鉄心変圧器において、タンクの正面と背面に当たる向かい合う位置の側板に一次ブッシングと二次ブッシングを配置可能とするタンク構造を提供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「立体鉄心変圧器」の一例を挙げるならば、
矩形枠形状の単相鉄心３個を上面から見た際に三角形状に配置し、２個の鉄心が合わさった３つの鉄心脚部のそれぞれにコイルを配置した変圧器中身と、前記変圧器中身を収納する、上面から見た際に、３つの長辺と３つの短辺から構成される略六角形状のタンクを備える立体鉄心変圧器であって、前記３つの長辺の内の１つの長辺に対応するタンクの正面の側板と向かい合い、タンクの正面の側板と平行な背面の側板の幅が、前記変圧器中身を収納する、上面から見て正三角形の３つの角部を切り欠いた六角形のタンクの、タンク正面の側板と向かい合う背面の側板の幅よりも広く構成し、前記タンクの正面の側板と前記背面の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置し、前記変圧器中身は、上部取付金具に取付けられた中身固定金具を介して３面のタンク側板とボルトで固定され、前記タンクは、第１の長辺の両隣の２つの第１の短辺と第１の長辺とが１２０°の角度でそれぞれ交わり、第１の長辺と向かい合う第２の短辺が第１の長辺と平行な位置関係であり、前記中身固定金具の取付面とタンク側板面とが平行関係となるものである。

本発明によれば、立体鉄心変圧器において、タンクの正面と背面に当たる向かい合う位置の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置可能とするタンク構造を提供することができる。

また、一次ブッシングと二次ブッシングをタンクの側面に配置したため、コイルから出ている配線とブッシング間の接続が、タンク内にコイル及び鉄心等の変圧器中身を入れた状態で可能となり、中身配線の作業性が向上する。

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。

立体鉄心変圧器の中身を示す斜視図である。 図１の立体鉄心変圧器の立体鉄心を示す斜視図である。 従来構造の立体鉄心変圧器を示す斜視図である。 従来構造の立体鉄心変圧器を示す上面図である。 実施例１の立体鉄心変圧器を示す斜視図である。 実施例１の立体鉄心変圧器を示す上面図である。 図５の立体鉄心変圧器の、断面斜視図である。 図５の立体鉄心変圧器の、Ａ平面の断面図である。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。
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なるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
本明細書等における「第１」、「第２」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。

図１に立体鉄心変圧器の中身構造の一例の斜視図を、図２に、図１の立体鉄心変圧器の立体鉄心の斜視図を示す。

立体鉄心変圧器の中身は、立体鉄心１１、コイル１２、下部取付金具１４、上部取付金具１３により構成されている。

図２に示すように、立体鉄心１１は、矩形枠形状の同一磁路長の単相鉄心３個により構成され、単相鉄心３個を上面から見た際に三角形状に配置し、２個の単相鉄心が合わさった鉄心脚部の断面形状は略円形である。３つの鉄心脚部にはそれぞれ円筒状のコイル１２が配置されている。２個の単相鉄心が合わさった鉄心脚部の断面形状は略円形であることから、コイル１２は円筒状となる。

立体鉄心１１の下側には下部取付金具１４が取り付けられ、上側には上部取付金具１３が取り付けられている。コイル１２は、下部取付金具１４および上部取付金具１３との間に配置したコイル支え１５により上下方向に支えられている。また、上部取付金具１３と下部取付金具１４とは取付金具連結スタッド１６により連結されている。

図１において、符号１４１は下部取付金具１４に設けた振れ止めガイド穴を、符号１７は上部取付金具１３に設けた中身固定金具を示している。

図３に、カバー上面に一次ブッシング及び二次ブッシングを有する従来構造の立体鉄心変圧器の一例の斜視図を、図４にその上面図を示す。

立体鉄心変圧器中身１を収納するタンク２は、鉛直方向から見た断面形状が、正三角形の３つの角部を切り欠いた六角形状であり、３つの長辺２０ａと３つの短辺２０ｂを備えている。３つの長辺２０ａを形成する側板には、それぞれタンク放熱器２２が設けられている。また、タンク上部の蓋となるカバー３には、一次ブッシング（一次端子）４と二次ブッシング（二次端子）５が配置されている。なお、図において、符号２５はタンクベースを表している。

立体鉄心変圧器中身１は、立体鉄心１１を構成する３つの単相鉄心がそれぞれタンクの３つの長辺２０ａと平行となるように、所定の間隔を空けてタンク２に収納される。

このような立体鉄心変圧器においては、電力を入力および出力する一次ブッシングおよび二次ブッシングは、タンク上部の蓋となるカバーに配置されているが、カバーに一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置すると、カバー下部での中身配線作業が複雑になってしまう。

タンクの正面と背面に当たる向かい合う平行な側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置しようとすると、短辺側に一次ブッシングまたは二次ブッシングのどちらかを配置することが必要となり、タンクサイズによっては十分なブッシングの設置スペースを確保することができない。

本発明は、立体鉄心変圧器において、タンクの正面と背面に当たる向かい合う位置の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングの設置スペースを十分に確保可能なタンク構造を提供するものである。

図５に、本発明の実施例に係る立体鉄心変圧器の一例の斜視図を、図６にその上面図を示す。

図６には、併せて、立体鉄心変圧器中身を収納し、立体鉄心と相似形状である正三角形形状のタンクを点線で示している。この正三角形の３つの角部を、対向する長辺に平行に切り欠いてできる六角形は、図３，４に示される従来構造のタンクに相当するものである。つまり、本発明にいう、変圧器中身を収納する、上面から見て正三角形の３つの角部を切り欠いた六角形のタンクとは、上面から見て正三角形状である立体鉄心変圧器中身を所定の間隔を持って収納する、上面から見て正三角形の３つの角部を、対向する長辺に平行に切り欠いて短辺を形成した六角形のタンクである。

図６に示されるように、本実施例のタンクは、符号２１ａで示されるタンク側板の長辺（第１の長辺）、符号２１ｂで示される、第１の長辺から両隣に１２０°の角度で延びるタンク側板の短辺（第１の短辺）、符号２１ｃで示される、第１の短辺からαの角度で延びるタンク側板の長辺（第２の長辺）、符号２１ｄで示される、第２の長辺からβの角度で延びる、第１の長辺と対向し平行であるタンク側板の短辺（第２の短辺）から構成されている。そして、図に示すように、角度αは１２０°よりも大きく（１５０°よりも小）、角度βは１２０°よりも小さな角度（９０°よりも大）である。そのため、第１の長辺２１ａと対向し平行である短辺（第２の短辺２１ｄ）の幅Ｗ２は、図３，４に示される従来構造の短辺の幅Ｗ１よりも広くなっている。ここで、第１の長辺２１ａと第２の短辺２１ｄとの距離は、従来構造の長辺と対向する短辺との距離と等しいものである。

なお、図から、点線で示される立体鉄心変圧器中身を収納する正三角形形状のタンクは、第１の長辺２１ａを延長した辺を一辺とし、第１の長辺２１ａから１２０°の角度で延びる第２の短辺２１ｂの、第１の長辺とは反対の端からα＝１２０°の角度で延びる２つの辺を他の２つの辺とする正三角形ということができる。

そして、一次ブッシング４は第２の短辺２１ｄであるタンクの側板に取り付けられ、二次ブッシング５は第１の長辺２１ａであるタンクの側板に取り付けられている。

つまり、一次ブッシング４が配置される側板の面（第２の短辺２１ｄ）と二次ブッシング５が配置される側板の面（第１の長辺２１ａ）とは平行な位置関係にあり、一次ブッシング４と二次ブッシング５が配置される２つ側板（第２の短辺２１ｄと第１の長辺２１ａ）の中心を通る垂直平面を基準に左右対称であり、二次ブッシング５が配置される側板（第１の長辺２１ａ）の面と、隣接する側板（第１の短辺２１ｂ）の２つの面との角度がそれぞれ１２０°の六角形形状である。そして、一次ブッシング４が配置される側板の幅（第２の短辺２１ｄ）は、従来構造の短辺の幅よりも、幅を広げた、幅の寸法を長くした辺となっている。

また、本実施例の立体鉄心変圧器を別の面から見ると、タンクの正面の長辺である側板（第１の長辺２１ａ）と向かい合い、タンクの正面の側板と平行な短辺である背面の側板（第２の短辺２１ｄ）の幅が、前記タンクの正面の側板（第１の長辺２１ａ）の両隣に１２０°の角度で設けた短辺である側板（第１の短辺２１ｂ）の幅よりも広く構成し、前記タンクの正面の側板（第１の長辺２１ａ）と背面の側板（第２の短辺２１ｄ）に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置したということができる。

なお、一次ブッシング４と二次ブッシング５の配置を逆にして、第１の長辺２１ａ側に一次ブッシング４を取り付け、第２の短辺２１ｄ側に二次ブッシング５を取り付けるようにしてもよい。

図７に、図５の立体鉄心変圧器においてカバー３およびタンク側板２１の一部を切り取った斜視図を示す。また、図８に、図５の立体鉄心変圧器の鉛直方向から見たＡ平面の断面図を示す。

立体鉄心変圧器中身１は、立体鉄心を構成する１つの単相鉄心が、タンク側板の第１の長辺２１ａと平行となるようにタンク２に収納される。そして、上部取付金具１３に取付けられた中身固定金具１７を介して３面のタンク側板（２つの第１の短辺２１ｂ、幅を広げた第２の短辺２１ｄ）の中身固定座２３に中身固定金具－タンク固定ボルト６で固定される。第１の長辺２１ａの両隣の２つの第１の短辺２１ｂと第１の長辺２１ａとの角度は１２０°の角度でそれぞれ交わり、また、第２の短辺２１ｄは第１の長辺２１ａと平行な位置関係となるため、中身固定金具１７の取付面とタンク側板面とがそれぞれ平行関係となる。また、中身下部の振動止めおよび固定ボルトの緩み止めを兼ねて、振れ止めガイド穴１４１のタンク底板振れ止め２４をタンク底板に取り付け、運搬、施工時の振動、衝撃に耐える構造としている。

本実施例によれば、タンクの正面の側板と向かい合う背面の側板の幅を広げて、タンク正面の側板と背面の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置するようにしたので、一次ブッシングおよび二次ブッシングの設置スペースを十分に確保することができる。そして、立体鉄心変圧器において、タンクの正面と背面に当たる向かい合う位置の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置可能とするタンク構造を提供することができる。

また、タンクを、タンク正面の第１の長辺となる側板と、第１の長辺の両側に１２０°の角度で設けた第１の短辺となる側板と、第１の短辺からαの角度（α＞１２０°）で設けた第２の長辺となる側板と、第２の長辺からβの角度（β＜１２０°）で設けた第２の短辺となる側板で構成したので、タンクの設置スペースの拡大を押さえつつ、タンク正面の側板と背面の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置することができる。

また、第１の長辺の両隣の２つの第１の短辺と第１の長辺とは１２０°の角度でそれぞれ交わり、第１の長辺と向かい合う第２の短辺は第１の長辺と平行な位置関係となるため、中身固定金具１７の取付面とタンク側板面とが平行関係となり、立体鉄心変圧器中身のタンクへの固定が容易になる。

そして、一次ブッシングと二次ブッシングをタンクの側面に配置したため、コイルから出ている配線とブッシング間の接続が、タンク内にコイル及び鉄心等の変圧器中身を入れた状態で可能となり、中身配線の作業性が向上する。

１…立体鉄心変圧器中身
１１…鉄心(立体鉄心)
１２…コイル
１３…上部取付金具
１４…下部取付金具
１４１…振れ止めガイド穴
１５…コイル支え
１６…取付金具連結スタッド
１７…中身固定金具
２…タンク
２０…従来構造のタンク側板
２０ａ…タンク側板の長辺
２０ｂ…タンク側板の短辺
２１…本発明のタンク側板
２１ａ…タンク側板の長辺（第１の長辺）
２１ｂ…タンク側板の短辺（第１の短辺）
２１ｃ…タンク側板の長辺（第２の長辺）
２１ｄ…タンク側板の幅を広げた短辺（第２の短辺）
２２…タンク放熱器
２３…タンク中身固定座
２４…タンク底板振れ止め
２５…タンクベース
３…カバー
４…一次ブッシング（一次端子）
５…二次ブッシング（二次端子）
６…中身固定金具－タンク固定ボルト

Claims (5)

1. 矩形枠形状の単相鉄心３個を上面から見た際に三角形状に配置し、２個の鉄心が合わさった３つの鉄心脚部のそれぞれにコイルを配置した変圧器中身と、
   前記変圧器中身を収納する、上面から見た際に、３つの長辺と３つの短辺から構成される略六角形状のタンクを備える立体鉄心変圧器であって、
   前記３つの長辺の内の１つの長辺に対応するタンクの正面の側板と向かい合い、タンクの正面の側板と平行な背面の側板の幅が、前記変圧器中身を収納する、上面から見て正三角形の３つの角部を切り欠いた六角形のタンクの、タンク正面の側板と向かい合う背面の側板の幅よりも広く構成し、
   前記タンクの正面の側板と前記背面の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置し、
   前記変圧器中身は、上部取付金具に取付けられた中身固定金具を介して３面のタンク側板とボルトで固定され、
   前記タンクは、第１の長辺の両隣の２つの第１の短辺と第１の長辺とが１２０°の角度でそれぞれ交わり、第１の長辺と向かい合う第２の短辺が第１の長辺と平行な位置関係であり、前記中身固定金具の取付面とタンク側板面とが平行関係となる立体鉄心変圧器。
2. 矩形枠形状の単相鉄心３個を上面から見た際に三角形状に配置し、２個の鉄心が合わさった３つの鉄心脚部のそれぞれにコイルを配置した変圧器中身と、
   前記変圧器中身を収納する、上面から見た際に、３つの長辺と３つの短辺から構成される略六角形状のタンクを備える立体鉄心変圧器であって、
   前記３つの長辺の内の１つの長辺に対応するタンクの正面の側板と向かい合い、タンクの正面の側板と平行な背面の側板の幅が、前記タンクの正面の側板の両隣に１２０°の角度で設けた側板の幅よりも広く構成し、
   前記タンクの正面の側板と前記背面の側板に一次ブッシングおよび二次ブッシングを配置し、
   前記変圧器中身は、上部取付金具に取付けられた中身固定金具を介して３面のタンク側板とボルトで固定され、
   前記タンクは、第１の長辺の両隣の２つの第１の短辺と第１の長辺とが１２０°の角度でそれぞれ交わり、第１の長辺と向かい合う第２の短辺が第１の長辺と平行な位置関係であり、前記中身固定金具の取付面とタンク側板面とが平行関係となる立体鉄心変圧器。
3. 請求項１または２に記載の立体鉄心変圧器において、
   前記単相鉄心の何れか１つが、前記タンクの正面の側板と平行になるように、前記変圧器中身が前記タンクに配置されていることを特徴とする立体鉄心変圧器。
4. 請求項１または２に記載の立体鉄心変圧器において、
   前記タンクを、タンク正面の第１の長辺となる側板と、第１の長辺の両隣に１２０°の角度で設けた第１の短辺となる側板と、第１の短辺から１２０°より大であるαの角度で設けた第２の長辺となる側板と、第２の長辺から１２０°より小であるβの角度で設けた第２の短辺となる側板で構成したことを特徴とする立体鉄心変圧器。
5. 請求項１または２に記載の立体鉄心変圧器において、
   前記３つの長辺に対応する側板にタンク放熱器が配置されていることを特徴とする立体鉄心変圧器。

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