JPH02117111A - 電気機器の鉄心構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、磁束を通す鉄心と同心配置に巻回された巻
線を有する電気機器における磁気回路を構成する鉄心構
造に関するものである。

［従来の技術］ 以下、この種の電気機器の代表例として変圧器を例にし
て説明する。

第１２図および第１３図は、従来の一般的な変圧器で、
薄板綱板を積層した積鉄心構造に構成された鉄心を持つ
ものの部分側面断面図および正面図である。

これらの図において、１は鉄心２と同心配置に巻回され
た巻線、３は巻線ｌと鉄心２を一定構造に保持するため
にそれぞれの接触面に配置された支持スペーサである。

次に作用について説明する。変圧器の原理は、入力巻線
と出力巻線とで構成された巻線１が巻回されており、ま
た磁気回路を構成している鉄心２を通る磁束による電磁
誘導作用に基づいており、入力電圧に呼応して入力巻線
および出力巻線の巻数比に対応した電圧を出力するもの
である。

そして、磁気回路を構造する鉄心は、通過磁束と鉄心断
面積とに呼応する。すなわち、磁束密度た熱損失を発生
する。これが、いわゆる鉄損であり、鉄心を構成する薄
板綱板の材質および綱板の厚さに応じた発生損失となる
。一般に鉄心材料として用いられる薄板綱板であるケイ
素綱板の場合、上記発生損失は磁束密度の２〜３乗に比
例しており、鉄心中の磁束密度により変圧器の鉄損が決
まると言える。

／ そして、鉄心構造としては、制作上の点から磁気回路と
して巻線が巻回されている脚部とそれ以外の部分との鉄
心断面積が同一とされており、したがって、鉄心中の磁
束密度は磁気回路単位長さ当りではほぼ同一となってい
る。

また、変圧器の騒音も、この鉄心中の磁束密度に呼応し
た材料特性である磁歪に対応した大きさとなっている。

すなわち、磁束密度が高くなれば、変圧器騒音も増加す
る。一般にケイ素綱板を使用した場合、磁束密度１００
０ガウスの増加に対して、約３ｄＢ（Ａ）騒音値が増加
すると言われている。

また、第１４図は従来の薄板綱板を積層した巻鉄心構造
に構成された鉄心をもつ変圧器の断面図である。第１４
図において、第１２図、第１３図と同一符号は相当部分
を示し、この変圧器でも、鉄心構造としては巻線が巻回
されている脚部とそれ以外の部分との鉄心断面積が同一
となっており、上述した積鉄心構造の鉄心を持つものと
同様な作用を有している。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の変圧器の鉄心構造は以上のように構成されている
ので、省エネルギー指向からの低鉄損失化、または騒音
対策からの低騒音化に対しては、鉄心を通る磁束密度の
低下、すなわち鉄心断面積の増加が必要となり、変圧器
自体の大形化、重量化となってしまう問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、変圧器などの磁束を通ず鉄心と同心配置に
巻回された巻線を有した電気機器の大形化を伴うことな
く低鉄損化、低騒音化ができるとともに、製品の重量化
をほとんど伴わない電気機器の鉄心構想を得ることを目
的とするものである。

［課題を解決するための手段コ この発明に係る変圧器などの電気機器の鉄心構造は、鉄
心部の巻線が巻回される脚部と、脚部以外の磁気回路を
構成する部分の一部との一方のみに、総鉄心断面積を増
加させる部分鉄心部を設けたものである。

［作　用］ この発明における鉄心構造は、鉄心の部分鉄心部を設け
た部分のみ、基本磁気回路を構成する鉄心部の断面積と
部分鉄心部の断面積との合計断面積を有することにより
、部分鉄心部を設けた部分のみ他部分の鉄心磁気回路に
比べて低磁束密度状態を、変圧器などの電気機器の大形
化、重量化をほとんど伴うことなく実現できる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第４図はこの発明の第１実施例を示す。

第１図、第２図において、１は巻線、２は鉄心、３は支
持スペーサである。また、第３図、第４図にも示すよう
に、２ａは基本磁気回路を構成する鉄心部、２ｂは基本
磁気回路を構成する鉄心部２ａと同一幅で任意の厚さに
なるように薄板綱板を角柱ブロック形状に積層した部分
鉄心部、２．は部分鉄心部２ｂを有する鉄心２のヨーク
部、２□は巻線１が巻回された脚部である。そして、こ
の実施例は、部分鉄心部２ｂを設けたヨーク部２１のみ
に設けた以外は、第１２図、第１３図に示す従来の変圧
器と同構成である。

この第１実施例による変圧器の基本動作は従来例と同一
である。しかし、第１実施例の場合には、磁気回路を構
成している鉄心断面積が、鉄心のヨーク部２Ｉにおいて
鉄心部２ａと部分鉄心部２ｂの面積の合計となるため、
通過磁束密度が、ヨーク部２．の領域で他の鉄心部２ａ
のみの部分に比べて低下することになる。

そして、上述したように、鉄心の発生損失は磁束密度の
２〜３乗に比例するため、この鉄心部２ａと部分鉄心部
２ｂとが合せられた領域では、その発生損失が磁束密度
の低下に呼応して低減されることになる。また、変圧器
の騒音についても、この鉄心のヨーク部２．での磁束密
度低下に呼応して低騒音化が実現される。

第５図はこの発明の第２実施例を示す。第５図において
、第１図ないし第４図と同一符号は相当部分を示し、第
２実施例は、上述した第１実施例の変圧器が積鉄心構造
であるのに対し、第２実施例で巻鉄心構造の単相変圧器
である点が異なるのみである。すなわち巻鉄心２のヨー
ク部２１の基本磁気回路を構成する鉄心部２ａに、この
鉄心部２ａと同一幅に薄板ｉｕｉを積層した部分鉄心部
２ｂを設けた点が第１４図に示す従来のものと異なるだ
けである。

第６図は上記第２実施例の変形例を示す、この変形例は
、基本磁気回路を複数個持つ巻鉄心構造の三相変圧器の
鉄心のヨーク部２．に部分鉄心部２ｂを設けたものであ
る。

第７図５第８図はこの発明の第３実施例を示す。

第７図、第８図において、１は巻線、２は鉄心、２ａは
基本ｉ１磁気路を構成する鉄心部、２ｂは薄板綱板を積
層した部分鉄心部、２．は鉄心２のヨーク部、２ｔは巻
線１が巻回された脚部である。

そして、この実施例は、部分鉄心部２ｂを鉄心２の脚部
２□のみに従来の支持スペーサに代えて設けた以外、第
１実施例の変圧器とほぼ同構成である。

この第３実施例による変圧器の基本動作は従来例と同一
であり、また第３実施例の鉄心構造は、第１図実施例と
、作用、効果も同様である。しかし、第３実施例のもの
は、部分鉄心部２ｂが鉄心２と巻線１の物理的配置を保
持するための従来の支持スペーサと同一位置に配置され
、これらの支持スペースと同様な巻線保持機能を果たし
ているので、部分鉄心部２ｂによる変圧器自体の大形化
がない。

第９図はこの発明の第４実施例を示す。第５図において
、第７図、第８図と同一符号は相当部分を示す、第４実
施例は、上述した第３実施例の変圧器が積鉄心構造であ
るのに対し、巻鉄心構造の単相製内鉄型変圧器である点
が異なるのみである。

すなわち、巻鉄心２の脚部２□の基本磁気回路を構成す
る鉄心部２ａに、この鉄心部２ａと同一幅に薄板綱板を
積層した部分鉄心部２ｂを従来の支持スペーサに代えて
設けた点が第１４図に示す従来のものと異なるだけであ
る。

第１０図、第１１図は上記第４実施例の変形例１．２を
それぞれ示す。第１０図に示す変形例１は、基本磁気回
路２ａを２本持つ単相外鉄型変圧器の鉄心の脚部２□に
部分鉄心部２ｂを設けたものである。第２図に示す変形
例２は、基本磁気回路を複数持つ三相変圧器の鉄心の脚
部２□に部分鉄心部２ｂを設けたものである。そして、
通常この種の複数の鉄心はそれぞれが電気的に接地させ
る必要があるが、上記変形例では部分鉄心部２ｂが電気
的な接地機構を兼ねたものとなっており、部品点数の低
減に貢献できる。

また、第２実施例およびその変形例は第１実施例と、第
４実施例およびその変形例１，２は第３実施例とそれぞ
れ同様な作用、効果が得られる。

なお、上記各実施例および各変形例では、部分鉄心部２
ｂの材料として、材料標準化のために、鉄心部２ａと同
一のケイ素綱板を用いたが、この発明は、部分鉄心部２
ｂへの磁束の通りがより容易になるように、゛鉄心部２
ａのケイ素綱板より透磁率の高いケイ素綱板を用いるこ
とにより、部分鉄心部を設けた部分における磁束分布を
より改善することができ、さらに効果的である。また、
上記各実施例および各変形例では変圧器について述べた
が、この発明は、磁束を通す鉄心と同心配置に巻回され
た巻線を有する電気機器全般に適用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、磁束を通す鉄
心と同心配置に巻回された巻線を有する変圧器などの電
気機器の鉄心構造において、基本磁気回路を構成する鉄
心部の巻線が巻回される脚部と、脚部以外の磁気回路を
構成する部分の一部との一方のみに部分鉄心を設け、部
分鉄心を設けた部分の総鉄心断面積を増大させて鉄心を
通る磁束密度を低減されることができるようにしたので
、低鉄損、低騒音の電気機器をほとんど大形化、重量化
させることなく得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例による変圧器の鉄心構造
を示す断面側面図、第２図は同正面図、第３図および第
４図は第２図の鉄心のみのａ−ａ線およびｂ−ｂ線拡大
断面図、第５図および第６図はこの発明の第２実施例お
よびその変形例による変圧器の鉄心構造をそれぞれ示す
断面正面図、第７図はこの発明の第３実施例による変圧
器の鉄心構造を示す断面側面図、第８図は同正面図、第
９図、第１０図および第１１図はこの発明の第４実施例
、並びにその変形例１および変形例２による変圧器の鉄
心構造をそれぞれ示す断面正面図であり、第１２図は従
来の一例による変圧器の鉄心構造を示す部分断面側面図
、第１３図は同正面図、第１４図は従来の他側による変
圧器の鉄心構造を示す断面正面図である。 １・・・巻線、２・・・鉄心、２ａ・・・基本磁気回路
を構成する鉄心部、２ｂ・・・部分鉄心部、３・・・支
持スペーサ。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁束を通す鉄心と同心配置に巻回された巻線とを有し、
   基本磁気回路を構成する鉄心部が薄板綱板を積層した積
   鉄心または巻鉄心からなる電気機器の鉄心構造において
   、上記鉄心部の巻線が巻回される脚部と、脚部以外の磁
   気回路を構成する部分の一部との一方のみに、総鉄心断
   面積を増加させる部分鉄心部を設けたことを特徴とする
   電気機器の鉄心構造。