JPH0548312U - 変圧器のコイル押え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、巻鉄心の窓を利用してコイルの端
面との間に介挿した楔等巻鉄心とコイルとを固定する部
材が、前記窓から抜脱するのを阻止するようにしたこと
を目的とする。 【構成】 巻鉄心Ｔの窓Ｗ内とコイル２２の端面との間
に、前記窓Ｗ内から突出する長さのスペ−サ２３，２４
を挿入するとともに、該スペ−サ２３，２４の一方ある
いは両方と窓Ｗ内との間に形成される狭隘な隙間ｓに
は、窓Ｗ内から突出しない長さの楔２５を圧入し、巻鉄
心Ｔの継鉄部Ｔ１，Ｔ２積層端面に、スペ−サ２３，２
４と係合して楔２５の抜脱を防ぎ、かつ、前記積層端面
を被うことができる絶縁体２７，２８をクランプ金具２
９，３０にてコイル２２端面に圧接して取付けるように
したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、非晶質磁性合金薄帯を用いて巻回した巻鉄心をコイルに挿入して鉄 心組立を行った際、該コイルを巻鉄心に簡素な構造で押圧固定することができる 変圧器のコイル押え装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、低損失の鉄心材料として非晶質磁性合金薄帯（以下、単に磁性薄帯とい う。）を用いて配電用等の変圧器を製造することが種々検討されている。前記磁 性薄帯は、その磁性合金の融体を超急冷して製造するもので、鉄損が非常に小さ く優れた磁気特性を備えている反面、製造上の理由から厚さは非常に薄く、しか も、脆いという欠点があった。そして、前記磁性薄帯を巻回した巻鉄心を用いて 、例えば、変圧器を製造する場合は、磁性薄帯を連続巻回して接合部を全く有し ないノーカット方式の巻鉄心を形成し、この巻鉄心にコイルを直巻するか、ある いは、コイルに１ターン分毎の単位鉄心を挿入して鉄心組立を行う、所謂１ター ンカット方式により巻鉄心を形成していた。そして、図１３で示すように、前記 コイル１を備えてノーカット又は、１ターンカット方式により製造した巻鉄心２ は、図１４で示すように、その上部及び下部の各継鉄部３，４の外側からコ字形 に形成した上，下部のクランプ金具５，６を当てがい、これを締付バンド７にて 巻鉄心２に締付けることにより、変圧器８を形成していた。

【０００３】 そして、前記磁性薄帯を用いて形成した巻鉄心２にコイル１を組込んだ場合、 該コイル１が巻鉄心２に対して揺動しないように固定する必要があった。コイル １を固定する技術は今日までに種々開発されているが、配電用変圧器等比較的小 形の変圧器においては、図１３，１４で示すように、コイル１の軸方向の両端面 と巻鉄心２の窓内との間の隙間ｓにプレスボード等板厚の厚い硬質の絶縁材料か らなるスペ−サ９を介挿するとともに、巻鉄心２の上部側の窓内には、前記スペ −サ９の上に、更に、板状の楔１０を圧入してコイル１と巻鉄心２との固定を行 っていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

然るに、前記コイル１と巻鉄心２とを固定する場合は、前記のように、コイル １の軸方向端面と、巻鉄心２の窓内との間に生ずる隙間ｓにスペ−サ９や楔１０ を圧入していたが、巻鉄心２の材料を従来のけい素鋼帯に対して磁性薄帯を使用 した場合、この磁性薄帯は、けい素鋼帯に比べて約１／１０と薄く、しかも、例 えば、円形に巻回した状態から矩形成形して歪取焼鈍を行ったとき、矩形状に形 付けできるものの、磁性薄帯自体に靱性が残存している。このため、前記磁性薄 帯を用いて、例えば、１ターンカット方式の巻鉄心２を形成した際、図１３で示 すように、接合部ａを備えた上側の継鉄部３には、その上部を強く押さえると、 接合部ａの存在により下側の継鉄部４に比べて弾性力が残存している。これは巻 鉄心２にコイル１を組込む場合、１ターンカット方式の巻鉄心２では、接合部ａ を有する継鉄部３側を、前記接合部ａの位置で一旦開放してコイル１を脚鉄部に 挿入したあと、前記開放した継鉄部３を接合部ａの位置で再接合するものの、一 度開いたものを原状復帰させることは前記靱性の関係から非常に難しく、この結 果は、継鉄部３は接合部ａにて再接合できるが、弛み等により、ガサガサして締 りのない状態となることが多い。

【０００５】 従って、前記の状態でコイル１の軸方向両端面と巻鉄心２の窓内との間の隙間 ｓにスペ−サ９や楔１０を嵌入してコイル１と巻鉄心２との固定を行っても、巻 鉄心２の継鉄部３側に弾性力が残存していることにより、例えば、コイル１組立 を終えた巻鉄心２を移動する場合に生ずる振動や、巻鉄心２に外力が加えられた ときの衝撃力によって楔１０がコイル１の軸方向と直交する方向から抜脱してし まい、巻鉄心２にコイル１を円滑・良好に押圧・固定することができなくなるお それがあった。これは、巻鉄心２の上部継鉄部３の窓内とスペ−サ９との間隙ｓ に楔１０を圧入しても、楔１０自体が巻鉄心２の窓内の端部とは点に近い状態で 接触していることと、巻鉄心２の窓から外方にスペ−サ９と平行に導出されてい ることにより、前記巻鉄心２の移動時等に発生する振動によって簡単に抜脱して しまい、コイル１の押圧・固定が充分に行えないばかりか、巻鉄心２の固定が不 充分となる結果、その鉄心特性を損なうという大きな問題があった。

【０００６】 又、前記変圧器に使用する巻鉄心２を磁性薄帯により巻回形成したものを用い る場合、磁性薄帯は製造上の理由から非常に薄く、しかも、剛性に乏しいという 欠点があり、しかも、焼鈍を行うことによって非常に脆弱化しているので、この 状態で、巻鉄心２の組立後その外周を締付バンドにより巻締めを行った場合、前 記巻鉄心２はその巻締力に耐えることが困難となり、焼鈍を行ったにもかかわら ず、局部的な機械的歪が生じたり、形崩れ等を起しやすく、巻鉄心２の磁気特性 を損なうという問題もあった。

【０００７】 更に、磁性薄帯は前記のように、焼鈍により非常に脆くなっているので、巻鉄 心２をコイル１に組込むようなとき、あるいは、巻鉄心２の組立後その巻鉄心２ を用いて変圧器８の組立る場合、巻鉄心２の積層端面等に外力が加えられたりす ると、簡単に巻鉄心２の角部や積層端面が欠損したり剥落して破片が生じる。こ の破片は前記巻鉄心２の組立後にコイル１の鉄心挿入孔内に残留していると、変 圧器の運転中、絶縁油の対流に乗じて漂遊し、コイル１の層間に侵入したりする と、層間短絡事故を誘発するという問題があった。

【０００８】 本考案は、前記の問題点に鑑み、磁性薄帯を巻回した巻鉄心を有する変圧器に おいて、前記巻鉄心に具備されたコイルの巻鉄心に対する押圧を迅速・確実に行 い、コイルの弛みによる弊害を排除し、鉄心特性が良好で信頼性に優れた変圧器 のコイル押え装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記の目的を達成するために、磁性薄帯を巻回してなる巻鉄心にコ イルを具備した変圧器において、コイルの軸方向の端面と、該端面と対応する巻 鉄心の窓内の端部との間に、巻鉄心の幅寸法より長い絶縁性のスペ−サを介挿す るとともに、前記巻鉄心の継鉄部側において、スペ−サと巻鉄心の窓内端部との 隙間に、巻鉄心の幅寸法と同一もしくは寸法をやや短くした楔を圧入してコイル と巻鉄心との固定を行い、つづいて、コイルから外方に突出する巻鉄心の上，下 継鉄部の各積層端面には、巻鉄心の窓内からコイルの端面上に突出するスペ−サ のみと係合する係合孔を備えて巻鉄心の積厚寸法よりやや長くした高さ寸法を有 する肉厚で、かつ、コイル押えを兼用する機械的強度に優れたプレスボード等か らなる絶縁体を配置し、この状態で、巻鉄心の上，下継鉄部の外周側から、コ字 状に曲成した上，下の各クランプ金具を、前記絶縁体を巻鉄心の積層端面との間 で挟持させた状態で配置し、これら上，下の各クランプを締付バンドによりコイ ルの軸方向両端に絶縁体を介して押圧・固定するように構成したので、その作用 は次のとおりである。

【００１０】

【作用】

本考案は、前述したように構成されているので、例えば、巻鉄心にコイルを具 備させてから巻鉄心を次工程に移動するようなときに生ずる振動等によって巻鉄 心の窓内に圧入した楔は、前記振動等により窓内の外に抜脱しようとするが、前 記楔が抜脱しようとする巻鉄心の積層端面側には、コイル押えを兼ねた絶縁板の 存在により、前記楔が抜脱するのを確実に防ぐストッパーの役目を果しているた め、楔の弛みや抜脱に伴って鉄心特性が低下するという弊害を確実に防ぐことが できる。

【００１１】 又、前記楔が抜脱するのを阻止するストッパーの役目を果す絶縁体は、巻鉄心 の積層端面を被覆する大きさに設けられているので、前記絶縁体の存在によって 、焼鈍により脆くなっている巻鉄心の積層端面に外力が加えられるのを効果的に 保護して、磁性薄帯の破片が発生するのを抑制することができるとともに、絶縁 体をコイルの軸方向端面とクランプ金具との間に介在させることにより、前記絶 縁体の高さ寸法が巻鉄心継鉄部の積層厚に比べて長く形成してあるため、この結 果、前記クランプ金具を巻鉄心の外周と当接させることなく固定することが可能 となる。従って、巻鉄心は締付バンドによる締付力が加えられることが全くない ので、巻鉄心に機械的な歪や損傷を与えるといった問題を確実に解決することが できる利点もある。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案を図１ないし図１２において、１ターンカット方式の巻鉄心に実 施した例について説明する。 図１において、例えば、非晶質磁性合金薄帯（以下、磁性薄帯という）１１を 円形状の巻枠１２に所定回数連続して巻取り、円形状の巻層体１３を形成する。 次に図２で示すように、巻層体１３から巻枠１２を取外し、この巻層体１３の一 部を２分割した締付板１４，１４とボルト１５とで締付・固定し、この状態で、 図示しない切断装置により締付板１４，１４及び巻層体１３を切断線１６に沿っ て切断する。つづいて、前記２分割した締付板１４，１４の一方を巻層体１３か ら取外し、図３のように、切断された巻層体１３を直線状に展開して展開積層体 １７を形成する。そして、該積層体１７の上，下面には、巻鉄心の内側及び外側 の補強枠Ｘ，Ｙを形成するための板状のけい素鋼帯が、内側補強枠Ｘは１ターン を形成しない範囲で、外側補強枠Ｙは１ターンを少し越えた長さ寸法でもって前 記展開積層体１７と一体に積層する。そして、前記展開積層体１７の締付板１４ ，１４にて拘束される一方の切断面は、展開積層体１７の長さ方向に対して直角 となっており、又、自由端となっている他方の切断面は、展開積層体１７の長さ 方向に対して傾斜しており、これによって長さが順次大きくなる多数枚の磁性薄 帯１１を直線状に積層した状態にする。そして、前記図３の状態から図４で示す ように、磁性薄帯１１を複数組に分割し、かつ、それぞれ１枚毎に所定寸法で長 さ方向に順次ずらし、これにより、多数の磁性薄帯１１が積層され、かつ、両端 を階段状にずらした積層ブロック１８を形成する。前記積層ブロック１８は矩形 状に成形加工すべき所定の厚み毎に巻鉄心をその径方向に複数に分割できるよう にした単位積層ブロックを構成するもので、図４のように、前記巻鉄心の各層毎 にその周長及び厚さに応じた寸法を有する複数組の前記単位積層ブロック８１， ８２，８３を形成する。

【００１３】 次に前記積層ブロック１８を矩形成形する場合は、図５で示すように、２分割 した矩形状の成形金型１９の外周に沿って前記単位積層ブロック８１，８２，８ ３をその内側となる部分から順次重ね合わせ、四方から押圧板２０を押し当てて 図示しないプレスにより押圧することによって、単位積層ブロック８１，８２， ８３を矩形状に成形加工して巻鉄心Ｔを形成する。前記矩形成形した積層ブロッ ク１８は、外側補強枠Ｙの重合部分を粘着テープ等図示しない周知の結束手段に より固定して矩形状態を維持させ、この状態で、図示しない励磁コイルを巻装し て焼鈍炉に入れ、励磁コイルに通電を行いながら所要温度で歪取り焼鈍を行う。 焼鈍後は図６で示すように、巻鉄心Ｔの各単位積層ブロック８１，８２，８３を 、その接合部ｂにおいて開放して巻鉄心ＴをＵ字状に整形し、この状態で、同図 のように、前記Ｕ字状をなす各単位積層ブロック８１，８２，８３をコイル２２ の鉄心挿入孔１２１にそれぞれ挿入して組込み、この後、図７で示すように、コ イル２２の軸方向端面と巻鉄心Ｔの継鉄部Ｔ１，Ｔ２が位置する窓Ｗ内端部との 間に巻鉄心Ｔを形成する磁性薄帯１１の幅寸法より長くした所定厚さの絶縁性の スペ−サ２３，２４を突出させて介在させた状態で、巻鉄心Ｔの内側となる単位 積層ブロック８１，８２，８３から順次開放された両端部を内側に折り曲げ、傾 斜面をなす両端面を互いに突き合わせ等を行い、前記接合部ｂを再接合すること によって図８に示すように、再度矩形状の巻鉄心Ｔを組立てる。そして、巻鉄心 Ｔの最外周に配置したけい素鋼帯からなる外側補強枠Ｙの重合部は、その解離防 止をはかるために、例えば、耐油性の接着テープを貼着するか、あるいは、スポ ット溶接等を行って固定する。なお、前記絶縁スペーサ２３，２４は接着剤を塗 布してコイル２２の端面に貼着するようにしてもよい。

【００１４】 そして、前記コイル２２を用いて巻鉄心Ｔの組立を行ったあと、図７，８で示 すように、巻鉄心Ｔの上部継鉄部Ｔ１側において、前記スペ−サ２３と窓Ｗ内の 上端部との間に形成される狭隘な隙間ｓに、図９で示すように、巻鉄心Ｔを構成 する磁性薄帯１１の幅寸法に相当する長さ寸法で形成した楔２５を、接着剤を塗 布して窓Ｗ内から突出しないように圧入する。この楔２５の圧入に際しては、隙 間ｓが絶縁性スペ−サ２３とけい素鋼帯からなる内側補強枠Ｘとによって形成さ れているので、楔２５は焼鈍により非常に脆くなっている磁性薄帯からなる巻鉄 心Ｔに機械的歪を与えたりコイル２２端面の絶縁を損傷することなく、円滑・良 好に圧入することができる。この結果、巻鉄心Ｔはコイル２２に揺動することな く固定することができる。なお、楔２５は下部継鉄部Ｔ２側にも圧入するように してもよい。

【００１５】 次に、前記のようにして構成した巻鉄心Ｔを用いて図１０，図１２で示す変圧 器３５を組立る手順について説明する。先ず、最初に巻鉄心Ｔのコイル２２から 突出している上，下の継鉄部Ｔ１，Ｔ２の積層端面に接着剤を事前に塗布した絶 縁紙（図示せず）を貼着して継鉄部Ｔ１，Ｔ２の積層端面を被う。この場合、必 要に応じてシリコンゴムやウレタンゴム等弾力性に優れた絶縁部材を用いて前記 継鉄部Ｔ１，Ｔ２の積層端面を被うようにしてもよいことは勿論である。つづい て、前記絶縁処理を施した継鉄部Ｔ１，Ｔ２の積層端面の外側には、図９で示す ように、スペ−サ２３，２４と対応する下端（上端）面に、該スペ−サ２３，２ ４と係合するコ字状の係合孔２６を切欠いたプレスボードや合成樹脂等からなる 板状の絶縁体２７，２８を、図１０のように、当接させて係合孔２６にスペ−サ ２３，２４を係合させる。そして、この状態で、巻鉄心Ｔの外周方向から上，下 継鉄部Ｔ１，Ｔ２に対して、コ字形に成形加工した上部及び下部のクランプ金具 ２９，３０を絶縁体２７，２８の外側から遊合する。

【００１６】 この際、前記絶縁体２７，２８はその高さ寸法がコイル２２の軸方向の端面か ら継鉄部Ｔ１，Ｔ２の外周縁までの高さ寸法より長く形成されていることにより 、巻鉄心Ｔは図１０に示すように、絶縁体２７，２８の介在によって、上，下部 のクランプ金具２９，３０とは外周縁が接衝することなく、浮上した状態でコイ ル２２に保持されることとなる。前記のようにして、上，下部のクランプ金具２ ９，３０を巻鉄心Ｔに遊合したあと、下部クランプ金具３０側から図１０のよう に、締付バンド３１を、透孔（図１２参照）３２を利用してコイル２２の鉄心挿 入孔１２１と巻鉄心Ｔの脚鉄部Ｔ３との間を貫通させ、図１２で示すように、上 部クランプ金具２９の透孔３２から引出して該クランプ金具２９上で結着する。 この結果、前記上，下部のクランプ金具２９，３０は、締付バンド３１の締付力 により絶縁体２７，２８を介してコイル２２の軸方向端面側に押圧保持されるも のの、前記絶縁体２７，２８の介挿によって前記締付力が巻鉄心Ｔに作用しない ように構成されているため、巻鉄心Ｔには締付バンド３１の締付力が全く作用す ることがないので、巻鉄心Ｔはその磁性薄帯１１が備えた優れた磁気特性を有効 に保持することができる。しかも、前記上，下部のクランプ金具２７，２８を締 付バンド３１の締付力を利用してコイル２２側に押圧保持させることにより、前 記コイル２２は巻鉄心Ｔの窓Ｗに嵌着したスペ−サ２３，２４及び楔２５の存在 と相まって、前記巻鉄心Ｔに揺動不能に固定・支持することができる。

【００１７】 その上、絶縁体２７，２８はクランプ金具２９，３０とコイル２２の軸方向端 面との間で強固に押圧保持されているので、巻鉄心Ｔ継鉄部Ｔ１，Ｔ２の積層端 面を、前記コイル２２を固定・支持する絶縁体２７，２８により、外部とは遮蔽 された状態で被覆することができるため、巻鉄心Ｔに外力が加えられた場合でも 、継鉄部Ｔ１，Ｔ２積層端面は前記絶縁体２７，２８の存在により保護されてお り、磁性薄帯１１が外力により欠落して破片が生じるという事態を確実に解消す ることができる。更に、巻鉄心Ｔの窓Ｗ内の端部とスペ−サ２３との間の狭隘な 隙間ｓに圧入した楔２５は、図１１で示すように、前記隙間ｓが絶縁体２７を継 鉄部Ｔ１の積層端面に当接させることによって閉鎖することが可能となるため、 巻鉄心Ｔを移動させたり、変圧器３５の組立に際し、巻鉄心Ｔ自体に外部から振 動や衝撃力が伝達されて前記楔２５が窓Ｗ内から抜脱しようとしても、図１２の ように、絶縁体２７がスペ−サ２３と係合して窓Ｗを完全に閉じているので、楔 ２５の抜脱によってコイル２２の固定が弛み巻鉄心Ｔの鉄心特性に悪影響を与え るという問題も全く生じない。

【００１８】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように構成されているので、コイルを具備した巻鉄心を 変圧器の組立に際して移動させたり、変圧器の組立中において、前記巻鉄心に振 動や衝撃力が伝播されたとしても、巻鉄心の窓内に圧入した楔は、巻鉄心の継鉄 部積層端面を前記窓を被うように当接した絶縁体によってその移動が完全に阻止 されているので、巻鉄心をコイルに固定・支持する楔の抜脱に伴う鉄心特性の低 下を確実に回避することができる。

【００１９】 又、本件考案は、前記楔の抜脱を阻止する絶縁体が、コイルから露出する巻鉄 心の継鉄部外周縁の外側に突出させた状態でその積層端面を被うことができるよ うに形成されており、しかも、巻鉄心に取付けられるクランプ金具は、巻鉄心と 接衝することなく、前記絶縁体をコイル側に圧接した状態で該巻鉄心に具備させ ることが可能であるため、前記クランプ金具の取付けに伴う力が巻鉄心に全く加 わることがないので、前記楔の抜脱に伴う弊害の回避と相まって、鉄心特性を著 しく向上させた信頼性に優れた変圧器を提供することができる。

【００２０】 その上、本考案はコイルから露出している巻鉄心の継鉄部積層端面が前記絶縁 体によって完全に被覆されているので、変圧器の組立時に外力が加えられたり、 輸送時に生ずる振動等によって、巻鉄心の欠損、剥落等によって生ずる巻鉄心の 品質低下や磁性薄帯の破片の存在によって発生する弊害を確実に防ぐことができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】非晶質磁性合金薄帯の巻回状態を示す説明図で
ある。

【図２】巻層体の切断状態を示す説明図である。

【図３】巻層体を展開した状態を示す展開積層体の説明
図である。

【図４】展開積層体を単位積層ブロックに分割した状態
を示す説明図である。

【図５】展開積層体の矩形成形状態を示す説明図であ
る。

【図６】巻鉄心をコイルに挿入した状態を示す説明図で
ある。

【図７】巻鉄心の組立途中を示す説明図である。

【図８】巻鉄心を巻線に組立てた状態を示す正面図であ
る。

【図９】本考案における巻鉄心とコイルとを固定する態
様を示す斜視図である。

【図１０】本考案装置によって変圧器を組立てた状態を
示す正面図である。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線において切断した本考案装
置の要部拡大断面図である。

【図１２】本考案装置を用いて製作した変圧器の斜視図
である。

【図１３】従来の巻鉄心とコイルとの固定状態を示す巻
鉄心要部の斜視図である。

【図１４】従来のコイル固定装置を採用した変圧器の斜
視図である。

【符号の説明】

１１ 非晶質磁性合金薄帯 ２２ コイル ２３ スペ−サ ２４ スペ−サ ２７ 絶縁体 ２８ 絶縁体 ２９ クランプ金具 ３０ クランプ金具 ３５ 変圧器 Ｔ 巻鉄心 ｓ 隙間 Ｗ 窓孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻鉄心に具備したコイルの軸方向端面
   と、巻鉄心の継鉄部側に位置する窓内の端部との間に、
   巻鉄心の窓内から突出する長さを備えた絶縁スペ−サを
   介在させるとともに、前記コイルの端部側に位置するス
   ペ−サと窓内の端部との間の狭隘な隙間には、更に、前
   記窓内から突出しない長さで形成した楔を圧入し、前記
   巻鉄心の継鉄部の積層端面に、前記絶縁スペ−サと係合
   させた絶縁体を当接し、この絶縁体を巻鉄心に取付けら
   れるクランプ金具によりコイル側に圧接して巻鉄心の積
   層端面側に保持させるようにしたことを特徴とする変圧
   器のコイル押え装置。