JPH082986Y2 - 変圧器のコイル押え装置 - Google Patents

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１４，１
４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１
４，１４にて拘束される一方の切断面は、展開積層体１
７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８１，８
２，８３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８１，８
２，８３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２３，２４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２７，２
８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，Ｔ
２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２９，３
０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２９，３０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２
９，３０は、締付バンド３１の締付力により絶縁体２
７，２８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２９，３０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
着したスペーサ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２
７，２８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、本考案は、前記楔を窓内に圧入する
ことによって巻鉄心とコイルとの固定を強固に行うこと
ができるとともに、楔が巻鉄心の窓孔から抜脱するのを
防ぐ絶縁体は、その下端面に形成した係合孔に絶縁スペ
ーサを係合した状態で、巻鉄心の継鉄部外周縁の外側に
突出させて前記継鉄部の積層端面を被うことができるよ
うに具備されているので、巻鉄心に取付けられるクラン
プ金具は、巻鉄心と直接当接することなく、絶縁体を絶
縁スペーサを介してコイル側に押圧した状態で巻鉄心に
取付けることができるため、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
の抜脱に伴うコイルの固定の弛みによる弊害の回避と相
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】 更に、本考案においては、巻鉄心の継鉄
部の積層端面が板状の絶縁体によって、外部と遮断され
た状態で完全に被覆されているので、焼鈍によって非常
に脆くなっている巻鉄心が、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品質低下や磁性薄帯の破片
が油中に浮遊することによって発生するコイルの絶縁低
下等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】 非晶質磁性合金薄帯を巻回してなる巻鉄
   心に具備したコイルの軸方向端面と、前記巻鉄心の継鉄
   部側に位置する窓内の端部との間に、巻鉄心の窓内から
   前記コイルの軸方向端面上に突出する長さを備えた絶縁
   スペーサを遊嵌し、この絶縁スペーサと前記巻鉄心の窓
   内端部との間の狭隘な隙間には、前記窓内において絶縁
   スペーサをコイル側に押圧して巻鉄心とコイルとを固定
   する楔を圧入し、更に、前記巻鉄心の継鉄部の積層端面
   両側には、下端面に前記絶縁スペーサと係合する係合孔
   を形成した絶縁体を当接し、前記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、楔が
   絶縁スペーサと窓内端部の隙間から抜脱しないように巻
   鉄心の積層端面に保持させたことを特徴とする変圧器の
   コイル押え装置。