JPH09275020A - 三角配置三脚鉄心形変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄心の組立作業が簡単で組立工数が節減で
き、製作の自動化が容易で量産に適した構造で、直流偏
磁が起きにくくインバータの入出力変圧器として最適
で、励磁電流が３相とも平衡し、保護上有利な小型化し
た変圧器を提供するものである。 【解決手段】 所要幅の磁性鋼板を巻回してリング状に
形成された上下一対の上ヨーク１と下ヨーク２の間に、
長さが同じで幅が異なる長方形の鋼板を積層してその断
面の形状をほぼ台形とした３個の鉄心脚３に巻線４を巻
装して放射状に３等配し、上ヨーク１と巻線４の間およ
び下ヨーク２と巻線４の間には絶縁物製のコイル押え５
を配設し、鉄心脚３を上ヨーク１と下ヨーク２で挟み、
絶縁リング６を介して鉄心締付金具７を配設し、この上
下の鉄心締付金具７の中心部に設けた上下連絡ボルト８
により、長手方向に締め付けて三角配置三脚の三相磁路
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三相の変圧器の鉄
心と巻線の構造に係り、特に、三角配置三脚鉄心形変圧
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、三相変圧器（内鉄形）の鉄心の構
造は、各相の鉄心主脚を直線上に並列配置したものにな
っており、形状としては相方向に長いものになってい
る。

【０００３】図１０は従来の変圧器の三相三脚鉄心の正
面図と側面図で、図１０において、磁性鋼板（以下、単
に鋼板と称する）を断面がほぼ円形の段付鉄心に積層し
た３本の鉄心主脚２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）を平
面上に並行して配置し、この鉄心主脚２１のそれぞれ上
下に配置した上下ヨーク２２と接続して三相三脚鉄心の
磁路を形成している。鉄心主脚２１の各相に、一次巻線
および二次巻線を巻装して変圧器を構成するので、変圧
器の形状としては相方向（鉄心のヨークの長手方向）に
長いものになっている。

【０００４】図１１は従来の変圧器の三相三脚鉄心の鉄
心主脚とヨークの接合例を示す正面図で、図１１におい
て、変圧器の三相三脚鉄心は、鋼板を積層して鉄心を組
み立てる際には、鉄心主脚２１のＵ相用およびＷ相用の
鋼板２１Ａと、Ｖ相用の鋼板２１Ｂおよび上下ヨーク用
の鋼板２２Ａとして、鋼板を所定の形状に切断したもの
を１枚毎もしくは２枚毎に１０〜３０ｍｍのラップ代
（α）をもって、鉄心主脚用の鋼板２１Ａおよび２１Ｂ
と、上下ヨーク鋼板２２Ａが互いにラップするように積
層している。このため、鉄心を組み立てる上で多大の組
立工数を要している。また、鋼板の切断寸法は高精度を
要求されるため、設備も高いコストを伴うことになる。

【０００５】図１２は従来の変圧器の三相五脚鉄心の正
面図で、図１２において、鋼板を断面がほぼ円形の段付
鉄心に積層した３本の鉄心主脚３１（３１Ｕ，３１Ｖ，
３１Ｗ）と、その両外側に鋼板を積層した鉄心外脚３２
（巻線を巻装していない）を平面上に並行して配置し、
鉄心主脚３１と鉄心外脚３２のそれぞれ上下に配置した
上下のヨークとなる内ヨーク３３および外ヨーク３４と
接続して三相五脚鉄心の磁路を形成している。この鉄心
主脚３１の各相に、一次および二次巻線を巻装して変圧
器を構成するので、三相三脚鉄心と同様に、変圧器の形
状としては、相方向（鉄心のヨークの長手方向）に長い
ものになっている。

【０００６】図１３は従来の変圧器の三相五脚鉄心の鉄
心主脚とヨークの接合例を示す正面図で、図１３におい
て、変圧器の三相五脚鉄心は、鋼板を積層して鉄心を組
み立てる際には、鉄心主脚３１の鋼板３１Ａ、鉄心外脚
３２の鋼板３２Ａ、内ヨーク３３の鋼板３３Ａ、外ヨー
ク３４の鋼板３４Ａおよび３４Ｂとして、鋼板を所定の
形状に切断したものを１枚毎もしくは２枚毎に１０〜３
０ｍｍのラップ代（α）をもって、鉄心主脚３１の鋼板
３１Ａおよび鉄心外脚３２の鋼板３２Ａと、内ヨーク３
３の鋼板３３Ａと外ヨーク３４の鋼板３４Ａおよび３４
Ｂが互いにラップするように積層している。このため、
三相三脚鉄心と同様に、鉄心を組み立てる上で多大の組
立工数を要している。また、磁性鋼板の切断寸法は高精
度を要求されるため、設備も高いコストを伴うことにな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた変
圧器の三相三脚鉄心および三相五脚鉄心では、鉄心脚と
上下ヨークの接続がラップ接合のため、鉄心脚およびヨ
ークの形状が複雑で、鉄心の組立作業が複雑で鉄心の組
立工数が大きく、また、製作の自動化が難しく量産が困
難であり、磁気回路が完全には平衡していないため、励
磁電流が３相平衡していない、などの問題点を有してい
た。

【０００８】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたもので、鉄心の組立作業が簡単
で組立工数が節減でき、製作の自動化が容易で量産に適
した構造で、直流偏磁が起きにくくインバータの入出力
変圧器として最適で、励磁電流が３相とも平衡し、保護
上有利な小型化した変圧器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】本発明の三角配置三脚鉄
心形変圧器において、上記の課題を解決するための手段
は、所要幅の磁性鋼板を巻回してリング状に形成された
上下一対の上ヨークと下ヨークの間に、長さが同じで幅
が異なる長方形の磁性鋼板を積層してその断面の形状を
ほぼ台形とした３個の鉄心脚に巻線を巻装して放射状に
３等配し、上ヨークと巻線の間および下ヨークと巻線の
間に絶縁物製のコイル押えを配設し、鉄心脚を上ヨーク
と下ヨークで挟み、絶縁リングを介して鉄心締付金具を
配設し、この上下の鉄心締付金具の中心部に設けた上下
連絡ボルトにより、長手方向に締め付けて三角配置三脚
の三相磁路を形成したものである。

【００１０】このように構成することにより、鉄心の組
立作業が簡単になり、組立工数が節減でき、製作の自動
化が容易で量産に適し、直流偏磁が起きにくくインバー
タの入出力用変圧器として最適で、励磁電流が３相とも
平衡した保護上有利な小型化した変圧器としたものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて説明する。

【００１２】図１は本発明の三角配置三脚鉄心形変圧器
の実施の形態における変圧器本体の外観を示す正面図
で、図１において、所要幅の磁性鋼板を巻回してリング
状に形成された上下一対の上ヨーク１と下ヨーク２の間
に、長さが同じで幅が異なる長方形の磁性鋼板を積層し
て、その断面の形状をほぼ台形とした３個の鉄心脚３に
巻線４を巻装して放射状に３等配し、上ヨーク１と巻線
４の間および下ヨーク２と巻線４の間には絶縁物製のコ
イル押え５を配設し、鉄心脚３を上ヨーク１と下ヨーク
２で挟み、絶縁リング６を介して鉄心締付金具７を配設
し、この上下の鉄心締付金具７の中心部に設けた上下連
絡ボルト８により、軸線方向に締め付けて三角配置三脚
の三相磁路を形成する。巻線４は絶縁物製のコイル押え
５により軸方向に支えられる。

【００１３】図２は図１に示した本発明の三角配置三脚
鉄心形変圧器の実施の形態における鉄心の構成を、一部
を断面で示す正面図、図３は図２のＡ−Ａ断面矢視図
で、鉄心脚３は長さが同じで幅が異なる長方形の鋼板を
図３に示すように断面の形状が台形となるように積層し
て３個の鉄心脚３を作り、これを放射状に各１２０°の
角度で３等配し、この鉄心脚３の上下に所要幅の磁性鋼
板を巻回してリング状に形成した上下一対の上ヨーク１
と下ヨーク２で鉄心脚３を挟むようにして鉄心を構成す
る。そして、上ヨーク１と下ヨーク２の鉄心脚と反対側
に絶縁リング６を介して鉄心締付金具７を配設し、この
上下の鉄心締付金具７の中心部に設けた上下連絡ボルト
８を締付用ナット９により座金１０を介して軸線（長
手）方向に締め付けて三角配置三脚の三相磁路を形成す
る。

【００１４】また、鉄心脚３と上下ヨーク１および２を
軸方向に一体に締め付けるための上下の鉄心締付金具７
は、図２に示すように段付きの上ヨーク１および下ヨー
ク２にフィットするように、傘形をしている。上下の鉄
心締付金具７は絶縁リング６を介して上ヨーク１および
下ヨーク２を押さえ付ける。

【００１５】上下のヨーク１および２は図４および図５
に示すように構成される。図４はヨークの平面図、図５
はその縦端面図で、これらの図において、ヨーク１およ
び２の内径側に接する鉄心脚３の断面積が小さいので、
上ヨーク１および下ヨーク２の内径側を通る磁束が少な
くなる。このため、上ヨーク１および下ヨーク２は、内
径側の断面積が接する鉄心脚３の断面積に見合って小さ
く（低く）なるように段付きとしている。この段は、鉄
心脚３と接する面の反対側に設け、鉄心脚３の側は平坦
になっている。

【００１６】また、鉄心脚３は図６および図７のように
構成されている。図６は図２の鉄心脚の横断面図、図７
は図２の鉄心脚の側面図で、鉄心脚３は鋼板を、長さは
同じで幅を多段に変えて切断し、これを断面が台形とな
るように積層した構造になっている。積層された鉄心脚
３はバインド材１１により一体に締め付けられる。

【００１７】図８は本発明の三角配置三脚鉄心形変圧器
の実施の形態における鉄心脚と下ヨークの接続部の説明
図で、図８において、下ヨーク２と鉄心脚３との間に
は、薄い絶縁シート１２（例えば、厚さ０．１〜０．５
ｍｍのエポキシ樹脂を含浸したガラスクロスシート）を
介して、接着剤１３により接着され固定される。

【００１８】鉄心脚３には図９に示すように二次巻線１
５および一次巻線１４からなる巻線４がはめ込まれる。
上ヨーク１は巻線４をはめ込んだ後、絶縁シート１２と
同じ材質の絶縁シートを介して接着により、鉄心脚３に
固定される。そして、図２に示すように上ヨーク１の上
側と下ヨーク２の下側にある鉄心締付金具７を、鉄心中
心軸上に通した上下連絡ボルト８を締付用ナット９によ
って座金１０を介して上下に締め付けることにより、鉄
心脚３と上ヨーク１および下ヨーク２が一体に締め付け
られる。

【００１９】なお、巻線４は図９に示すように台形の鉄
心脚３の断面に外接するように、断面が卵形の形状にな
っている。鉄心脚３と二次巻線１４の間、および二次巻
線１５と一次巻線１４の間は絶縁物製のスペーサ１６に
より、それぞれ必要な絶縁距離が保たれている。

【００２０】

【発明の効果】本発明の三角配置三脚鉄心形変圧器は、
所要幅の磁性鋼板を巻回してリング状に形成された上下
一対の上ヨークと下ヨークの間に、長さが同じで幅が異
なる長方形の鋼板を積層してその断面の形状をほぼ台形
とした３個の鉄心脚に巻線を巻装して放射状に３等配
し、上ヨークと巻線の間および下ヨークと巻線の間には
絶縁物製のコイル押えを配設し、鉄心脚を上ヨークと下
ヨークで挟み、絶縁リングを介して鉄心締付金具を配設
し、この上下の鉄心締付金具の中心部に設けた上下連絡
ボルトにより、長手方向に締め付けて三角配置三脚の三
相磁路を形成しているので、次に記載する効果を奏す
る。

【００２１】１）鉄心脚と上下ヨークの接続が突き合わ
せ接合のため、鉄心の組立作業が簡単になり、組立のた
めの工数を大幅に節減できる。

【００２２】２）鉄心脚およびヨークの形状が単純であ
り、容易に、この製作を自動化できるため、量産に適し
た構造で経済的な変圧器が提供できる。

【００２３】３）鉄心脚と上下ヨークの間に、磁気的に
僅かのギャップがあるため、直流偏磁が起きにくい。こ
のため、インバータの入出力変圧器として最適な変圧器
を提供できる。

【００２４】４）巻線の断面形状が、変圧器の中心軸側
が狭まった卵形をしており、円形ヨーク上に３等配され
た巻線の占める空間が、ヨーク内径側においても、外径
側においても合理的になり無駄な空間が無くなる。この
ため、変圧器の小型化が可能になる。

【００２５】５）磁気回路が、各相とも完全に平衡して
おり、励磁電流が３相とも、従来と異なり、平衡するの
で、変圧器の保護上有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における変圧器本体の正面
図。

【図２】本発明の実施の形態における変圧器本体の一部
を断面した正面図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面矢視図。

【図４】図２のヨークの平面図。

【図５】図２のヨークの縦断面図。

【図６】図２の鉄心脚の横断面図。

【図７】図２の鉄心脚の側面図。

【図８】本発明の実施の形態における鉄心脚と下ヨーク
の接続部の説明図。

【図９】本発明の実施の形態における巻線の断面図。

【図１０】従来の変圧器の三相三脚鉄心の正面図と側面
図。

【図１１】従来の変圧器の三相三脚鉄心の鉄心脚とヨー
クの接合例を示す正面図。

【図１２】従来の変圧器の三相五脚鉄心の正面図。

【図１３】従来の変圧器の三相五脚鉄心の鉄心脚とヨー
クの接合例を示す正面図。

【符号の説明】

１…上ヨーク ２…下ヨーク ３…鉄心脚 ４…巻線 ５…コイル押え ６…絶縁リング ７…鉄心締付金具 ８…上下連絡ボルト ９…締付用ナット １０…座金 １１…バインド １２…絶縁シート １３…接着剤 １４…一次巻線 １５…二次巻線 １６…スペーサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長さが同じで幅が異なる長方形の磁性鋼
   板を積層してその断面の形状がほぼ台形となるように形
   成した鉄心脚に巻線を巻装し、この鉄心脚を放射状に３
   等配するとともに、該鉄心脚の上下に所要幅の磁性鋼板
   を巻回してリング状に形成したヨークを鉄心脚を挟むよ
   うに配設し、これらヨークの上下を軸線方向に締め付け
   て三相磁路を形成するようにしたことを特徴とする三角
   配置三脚鉄心形変圧器。
2. 【請求項２】 リング状のヨークの断面形状は、鉄心脚
   に接する両側を平坦に、反対側を段付きとし、段の高さ
   は鉄心脚と接する面積に見合って内径側を低く、外径側
   に順次高くしたことを特徴とする請求項１記載の三角配
   置三脚鉄心形変圧器。
3. 【請求項３】 巻線の断面形状が、台形断面の鉄心脚に
   外接する卵形の巻線としたことを特徴とする請求項１又
   は２に記載の三角配置三脚鉄心形変圧器。