JPS5942962B2 - 電気誘導機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般に電気誘導機器に関するものであり、特
に単相電力変圧器に関するものである。

外鉄形の大電力変圧器のような電気誘導機器は、通常、
並置された２つの鉄心ループで構成され、電気巻線が２
つの鉄心ループの隣接部を取り巻いている。２つの巻線
組立体を単１つの鉄心ループに設けて使用することによ
り、鉄心材料を一層効門 率的に使用することができる
。

しかし、この構成が高いＫＶＡ定格に適用された場合、
磁気鉄心によつて磁気的に遮蔽されない電気巻線部分の
近くで、タンク壁が極度に加熱される。タンク壁に沿つ
て磁気遮蔽積層体あるいは束を設けずにタンク壁の加熱
を減する装置が幾つかか開発されている。

米国特許第３，９６７，２２６号には、遮蔽用磁気鉄心
ループが単相外鉄形変圧器の主磁気鉄心の外側に配置さ
れた装置が記載されている。矩形の主磁気鉄心は、内部
鉄心層の冷却のために離して置かれた２つの同心部分即
ちループを含んでいる。２つの遮蔽用磁気鉄心は、主磁
気鉄心の両端に近接して設けられており、漏れ磁束の多
くをタンク壁から離れた方向に向けるよう働く。

このような構造は鉄心積層体を冷却し、タンク壁を遮蔽
するに充分なものであるが、変圧器タンクから磁気鉄心
を支持するために必要な支持構造体が、その非対称な形
状のため重量分布が非均一となる。支持構造体は、フラ
ンジと２つの平行なウエブ部を有するビームを備え、ウ
エブ部は、それぞれ主磁気鉄心の隣接する脚部と外部の
磁気遮蔽用鉄心ループとの間の間隙に延びている。支持
構造体のウエブ部の一方の長さは、主磁気鉄心の内外部
の脚部間の間隙に適合するように他方のウエブ部の長さ
より短かくなければならない。加うるに、主磁気鉄心お
よび遮蔽用磁気鉄心ループの幅に差があるためウエブ部
はフランジの中心におかれておらず、このため非均一ビ
ーム構造となつている。それ故、均一な重量配分のため
の対称な支持構造体を有する外側遮蔽用鉄心ループを有
する磁気鉄心構造体を提供することは望ましい。

近年、電気工業においてはますます高いＫＶＡ定格を有
する単相変圧器の必要性が高まつてきた。

より高いＫＶＡ定格を扱うために構成された上述の従来
の磁気鉄心は、最大鉄道輸送幅限界寸法を超えることが
ある。単相変圧器の容量または定格は、米国特許第１，
７６５，４８３号に記載されているものの如き主磁気鉄
心と一直線に付加的鉄心ループを加えることによつて、
その幅寸法または高さ寸法を変えることなしに増やすこ
とができるのは公知である。米国特許第３，１５６，８
８６号には、磁気鉄心が、共通の継鉄部材によつて接続
された少なくとも６つの脚部を備えた同様の装置が開示
されている。しかしながら、そこに示される磁気鉄心は
内鉄形のものであり、磁気鉄心の巻線脚部が水平にでは
なく垂直方向に延びており、それ故もし割型鉄心構造が
使用された場合には別の支持構造を要するという理由で
、外鉄形の磁気鉄心とは大いに異なるものである。加う
るに、より高い定格が単相変圧器に望まれる場合には、
これらの構造によつて構成される磁気鉄心は最大鉄道輸
送幅限界寸法より大きくなつてしまう。さらに米国特許
第３，９６７，２２６号記載の磁気鉄心構造体には、よ
り小さい遮蔽鉄心ループの存在のために、また磁気鉄心
ループのすべてを磁束を均一に配分するようより高い定
格において等しい断面積とする必要があるために、多数
の鉄心ループを付加することは不可能である。

それ故、最大鉄道輸送幅限界寸法を超えないで、より高
いＫＶＡ定格が得られる外鉄形電力変圧器を得ることは
望ましいことである。

また、内部鉄心積層体を充分に冷却するように磁気鉄心
を構成した単相外鉄形電力変圧器を提供することも望ま
しいことである。さらに、漏れ磁束をタンタ形変圧器の
隣接する壁表面から遠ざかる方向に向けるように、外側
磁気鉄心ループを使用した外鉄形電力変圧器を提供する
ことも望ましい。ここに示されたものは、外鉄形電力変
圧器の新規かつ改良された磁気鉄心構造体であり、単相
電力変圧器を、最大鉄道輸送幅限界寸法を超えずに、よ
り高いＫＶＡ定格で構成することができる。

この磁気鉄心構造体は、矩形の主磁気鉄心即ち外側磁気
鉄心を備え、それは、対応する端部で共通の継鉄に接続
された複数個の平行脚部を有している。脚部は、それら
の間に開口を形成するよう離されて配置され、各々、脚
部および継鉄部で形成された複数個の内部磁気鉄心構造
体が、それらの開口内に配置される。このような内側磁
気鉄心は主磁気鉄心から離されて置かれ、内部鉄心層を
充分に冷却するために、それらの全周に亘つて間隙を形
成している。最外側の内側磁気鉄心から、主磁気鉄心の
継鉄部を延ばすことによつて、主磁気鉄心継鉄積層体の
全幅は滅じられ、最大鉄道輸送幅限界寸法以下の寸法の
外鉄形電力変圧器をより高いＫＶＡ定格用に構成するこ
とができる。さらに、最外側の内側磁気鉄心は、変圧器
タンクの隣接する壁部を遮蔽することに加えて、磁束の
一部を担持する。単相変圧器は、内側磁気鉄心に対して
直線状に別の内側磁気鉄心を加え、かつそれらの全周に
亘つて外側磁気鉄心の継鉄部を延ばすだけで、最大鉄道
輸送幅限界寸法よりも小さい全幅をもつて、より高いＫ
ＶＡ定格用に構成できる。

それ故、単相外鉄形変圧器は、従来可能であつたよりも
高いＫＶＡ定格をもつて構成でき、しかも最大鉄道輸送
幅限界寸法内となる。積層体磁気鉄心の底に新規な支持
構造体が設けられて積層体を充分に支持している。

この支持構造体は、積層鉄心の下方に設けられるフラン
ジ部を有するビームを有する。平行な複数のウエブ部が
、ビームのフランジ部から主磁気鉄心の脚部とそれに隣
接する内側磁気鉄心の脚部との間の間隙内に土方に向つ
て延びている。支持構造体の複数ウエブ部は等しい長さ
であり、かつフランジ部土で対称に配置されて、従来の
ビーム形状より良好な重量配分となる支持構造となつて
いる。以下、この発明の好ましい実施例を添付図面を参
照して説明する。

第１図にはこの発明によつて構成された単相外鉄形電力
変圧器が示されている。

この変圧器は、磁気鉄心組立体１０を含んでおり、この
組立体１０は主磁気鉄心構造体すなわち外側磁気鉄心構
造体１２および内側磁気鉄心構造体１４，１６および１
８で構成されている磁気鉄心構造体１２，１４，１６お
よび１８は、同一の相群をもつた電気巻線組立体２０お
よび２２によつて誘導的に組合わされている。これら電
気巻線組立体２０および２２は適当な単相動作をするよ
うに並列に接続され、図に鎖線で示されている。他の型
のコイル配置も使用できるけれども、ここに示された実
施例は電気巻線組立体に平形コイルを使用したものを示
している。さらに、１つの単相変圧器が示されているけ
れども、この発明は３相動作のために接続された複数の
単相変圧器に対しても同様に等しく適用できることは理
解されよう。磁気鉄心構造体および電気巻線組立体は囲
い即ちタンク２４内に収容されており、タンク２４は、
側壁２６と水平な支持表面３０を含んだ底部２８とを備
えている。

支持表面３０はタンク２４の低部表面として使用され、
そこに磁気鉄心構造体および電気巻線組立体が支持され
る。第１図に示されていないけれども、普通は絶縁性冷
却オイルのような流体がタンク２４内に収容され、磁気
鉄心構造体および電気巻線組立体を覆つている。電気ブ
ツシング３２は、タンク２４内の電気巻線構造体を外部
回路に接続するためにタンク２４に取り付けられるもの
の一例として示してある。第１図に示され、かつ第２図
により詳細に示されるように、磁気鉄心組立体１０は外
側磁気鉄心１２を含みその鉄心１２はそれぞれ第１、第
２、第３および第４平行脚部３４，３６，３８および４
０を有し、それらの脚部の対応する端部はそれぞれ第１
および第２の継鉄４２および４４に結合されている。

外側磁気鉄心構造体１２の脚部および継鉄部は、方向性
ケイ素鋼のような適当な磁性材料を積層して形成されて
いる。積層板は交互に端と端とを合わされて多数の打抜
き板間に重ね接合を形成している。加うるに、主磁気鉄
心構造体１２の内側の鉄心脚部３６および３８の端部は
４５度の留め継ぎコーナを有して、第１および第２の継
鉄部４２および４４？ど結合されている。主磁気鉄心構
造体１２の第１、第２、第３および第４の脚部３４，３
６，３８および４０は互いに離間して間にそれぞれ第１
、第２および第３開口４６，４８および５０を形成して
いる。内側磁気鉄心構造体１４，１６および１８は、適
当な磁性材料を積層して形成された脚部および継鉄部で
構成されている。

最外側の内側磁気鉄心構造体１４および１８は全く同じ
構成であり、継鉄部５６および５８間に接続される脚部
５２および５４を含んでいる。内側の内側磁気鉄心構造
体１６は脚部６０および６２を含んでおり、それらは最
外側の内側磁気鉄心構造体１４および１８の脚部５２お
よび５４と同じ幅であり、継鉄部６４および６６に結合
されている。内側磁気鉄心構造体１４，１６および１８
は、外側磁気鉄心構造体１２の平行脚部間に形成された
開口４６，４８および５０内にそれぞれ配置され、間隙
６８を形成するようにそれらの脚部から離されている。

間隙６８は内側磁気鉄心構造体１４，１６および１８の
各々の全周に亘つて完全に延びている。外側磁気鉄心構
造体１２および内側磁気鉄心構造体１４，１６および１
８の各々の間の間隙６８は、磁気鉄心積層体を充分に冷
却して、磁気鉄心組立体１０の中心近くに過度の熱が生
ずるのを阻止することができるようにしている。この過
度の熱は、冷却材を磁気鉄心層を通して流す装置無しで
大型磁気鉄心が構成された場合に間題となるものである
。実際には、磁気鉄心組立体１０は複数個の磁気鉄心構
造体からなり、その内側磁気鉄心構造体は、各々鉄心開
口を通る中心軸に関して外側磁気鉄心構造体の一部に対
して整列している。

相巻線すなわち電気巻線組立体２０および２２は、外側
および内側磁気鉄心構造体の隣接した脚部のまわりに配
置されて外側および内側磁気鉄心構造体が、相巻線２０
および２２の一部の周囲に完全な磁気回路を形成するよ
うにしている。最外側の内側磁気鉄心構造体１４および
１８ならびにそれらの回りに配置された外側磁気鉄心構
造体１２の部分は、大部分の漏れ磁束をタンク２４の近
接した壁部から離れた方向に向け、それによつてタンク
２４のこの部分での過度の加熱を阻止している。

加うるに、最外側内側磁気鉄心構造体１４および１８の
まわりに外側磁気鉄心構造体１２の部分を配置すること
によつて、磁気鉄心構造体のこれらの部分は磁束の一部
を通すように構成され、そして外側磁気鉄心構造体１２
の継鉄積層体の幅を、従来の同型の磁気鉄心よりも減す
ることができる。この発明の好ましい実施例によれば、
外側磁気鉄心構造体１２の継鉄４２および４４と、最外
側の脚部３４および４０と、内側磁気鉄心構造体１４，
１６および１８の各々の脚部および継鉄は、その各々が
第１の幅寸法を有している。

他方、外側磁気鉄心構造体１２の内側にある脚部３６お
よび３８は、磁気鉄心組立体１０の他の部分の幅寸法の
２倍の幅寸法を有している。この構成において、内側お
よび外側磁気鉄心構造体は等しい断面を有し、外側磁気
鉄心構造体１２全体を通して磁束を均一に分布させてい
る。これは外側磁気鉄心構造体１２の内側の脚部３６お
よび３８を通る磁束は、継鉄部４２および４４に入ると
き等しく分けられるからである。内側および外側磁気鉄
心構造体の個々の脚部の幅と継鉄部の幅との間の上述の
関係は好ましいけれども、それは単に一例であり、内側
および外側磁気鉄心構造体の打抜き板幅の関係を制限す
るものではなく、特定の設計または定格に合うよう変更
可能なものである。上述の磁気鉄心構造体は、ｎ個の脚
部とｎ−１個の内側磁気鉄心構造体とを有する磁気鉄心
構造体となるよう延されても良く、そうすることによつ
て、より高いＫＶＡ定格を有する単相変圧器が得られ、
同時に磁気鉄心の全幅を最大鉄道輸送幅限界寸法内に保
つ。

第３図には、この発明の別の実施例によつて構成された
磁気鉄心組立体８０が示されている。この例では、第１
、第２および第３の相巻線即ち電気巻線組立体８２，８
４および８６が並列に接続されて所望のより高いＫＶＡ
定格を得ている。磁気鉄心組立体８０は、第１１第２、
第３、第４および第５の平行脚部９０，９２，９４，９
６および９８を有する主磁気鉄心構造体即ち外側磁気鉄
心構造体８８を含んでおり、平行脚部は第１および第２
の継鉄１００および１０２に対応する端部で結合されて
いる。外側磁気鉄心構造体８８の脚部は、間に複数個の
開口を形成するように離されており、開口内には、第１
、第２、第３および第４の内側磁気鉄心構造体１０４，
１０６，１０８および１１０が配置されている。各内側
磁気鉄心構造体１０４，１０６，１０８および１１０は
外側磁気鉄心構造体８８の隣接部から離されて、間に、
磁気鉄心積層体に冷却材を流すための間隙１１２を形成
している。磁気鉄心組立体８０は、最外側で内側磁気鉄
心構造体１０４および１１０と、それらの回りの外側磁
気鉄心構造体８８の脚部および継鉄部とが磁束の一部を
通し、かつタンク２４の隣接壁面から離れた方向に大部
分の漏れ磁束を向ける、という点において第１図および
第２図に示される磁気鉄心組立体１０と同様に作用する
。このように、上述の磁気鉄心組立体を有する単相外鉄
形電力変圧器は、より高いＫＶＡ定格で構成され、同時
に最大鉄道輸送幅限界寸法より小さい全幅を有している
。

継鉄部を延し、内側磁気鉄心構造体１０８と同様の内側
磁気鉄心構造体、および脚部９６と同様の脚部を外側磁
気鉄心構造体８８に追加し、隣りの変圧器巻線と並列に
別の相巻線を接続使用することによつて、このような単
相電力変圧器に付加的なＫＶＡ容量を与えることが容易
にできる。再び第１図を参照すると、磁気鉄心構造体１
２，１４，１６および１８の脚部および継鉄部を形成す
る磁気鉄心積層体は、垂直方向に対する向きおよび寸法
のために垂直方向の剛性が無い。

このため、積層体が身重で垂下または変形しないように
する構造によつて積層体を支持することが必要である。
木材スペーサ１３０，１３２および１３４が磁気鉄心積
層体を金属製変圧器タンクから離しているが、磁気鉄心
積層体の全体支持の点ではほとんど役立たない。付加的
な支持構造体即ち支持部材１３６および１３８がタンク
２４の水平支持表面上に載せられており、磁気鉄心積層
体の直線性を維持するための主たる手段を形成している
。第４図を参照すると、同一の支持部材１３６および１
３８の一方（支持部材１３６）だけの斜視図が示されて
いる。支持部材１３６は中実の鋼材で構成しても良く、
または磁気鉄心に近接して置かれた支持ビームの加熱を
減するために公知の如く積層された鋼部材で構成しても
良い。更に、支持部材１３６に多くの開口または空間を
形成して、絶縁液体が磁気鉄心組立体１０を通つて流れ
るのを助けるようにしても良い。第４図に示されるよう
に、支持部材１３６は、基本的にはフランジ部１４０を
有するビーム部材であり、フランジ部１４０はタンク２
４の水平支持表面３０上で磁気鉄心組立１０の脚部の下
にある。

支持部材１３６は、フランジ部１４０から垂直に延びる
２つの平行なウェブ陪１１ｓ１４２および１４４を備え
ている。ウエブ部１４２および１４４は、第２図に示さ
れる外側磁気鉄心構造体１２の内側の脚部３６のような
鉄心脚部の１つを囲むように、所定距離離間して置かれ
、磁気鉄心組立体１０の内側の脚部とそれに隣接する内
側磁気鉄心構造体１４および１６の脚部５４および６０
のような脚部との間の間隙内に延びている。ウエブ部１
４２および１４４は長さが等しく、かつ支持部材３６の
フランジ部１４０の端１４６および１４８から所定距離
を置かれて、磁気鉄心組立体１０の継鉄部間に適合する
ようにされている。さらに、ウエ方１ｓ１４２および１
４４は、フランジ部１４０の横方向に延びる縁１５０お
よび１５２から等しい距離に配置され、均一な重量配分
を与えるよう対称構造となつている。このように、同じ
ＫＶＡ定格のこの種の従来型変圧器と比較して、幅寸法
の小さくなつた単相電力変圧器がここに提供された。

外側磁気鉄心構造体は、最外側の内側磁気鉄心構造体を
完全に取り囲んでいるため外側磁気鉄心構造体の脚部の
幅を縮小でき、変圧器全体の幅を縮小できる。更に、最
外側の内側磁気鉄心構造体およびそれを取り囲む外側磁
気鉄心構造体の部分は磁束の一部を通して、磁気鉄心組
立体全体に亘つてより均一な磁束分布となるようにされ
ている。磁気鉄心組立体には、外側磁気鉄心構造体の脚
部および継鉄部から離されて配置された内側磁気鉄心構
造体を備え、内側磁気鉄心積層体を冷却できるようにし
てある。

付加的な相巻線群を設けるために容易に延され得る同様
の鉄心構造が形成され、単相電力変圧器のＫＶＡ定格を
高めなおかつ磁気鉄心組立体の全幅を最大鉄道輸送幅限
界寸法内に保つことができる。磁気鉄心のための対称的
な支持部材が得られ、この支持部材は磁気鉄心組立体の
下にあるフランジ部と、内側および外側磁気鉄心構造体
の隣接する脚部間の間隙内に延びる平行なウエブ部とを
有するビームを備えている。

ウエブ部は長さが等しくかつ支持部材のフランジ部上に
対称に配置されて、重量配分を均一にするよう対称な支
持構造となつている。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明による外鉄形電力変圧器を一部破断し
て示した斜視図、第２図は第１図に示される磁気鉄心組
立体およびコイル組立体の平面図、第３図はこの発明の
別の実施例の磁気鉄心組立体およびコイル組立体の平面
図、第４図はこの発明による電力変圧器に使用される支
持部材の斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 囲いと、この囲い内に配置され、積層された金属製
   積層板で形成されたｎ個の平行脚部ならびに第１および
   第２の継鉄部を有する第１の磁気鉄心構造体とを備え、
   前記ｎ個の脚部は離間してその間にｎ−１個の開口を形
   成する電気誘導機器において、各々、積層された金属製
   積層板で形成された脚部および継鉄部を有し、前記第１
   の磁気鉄心構造体の前記開口の一開口内に前記第１の磁
   気鉄心構造体の隣接した脚部および継鉄部に対して離間
   して設けられて全周に亘る間隙を形成するｎ−１個の第
   ２の磁気鉄心構造体と、前記第１の磁気鉄心構造体およ
   び前記ｎ−１個の第２の磁気鉄心構造体に対して誘導関
   係に配置された電気巻線組立体と、前記囲いの底に装架
   されたフランジ部およびこのフランジ部から垂直に延び
   る２つの平行なウェブ部を有し、前記２つの平行なウェ
   ブ部は等しい長さであり、その各々は前記第１の磁気鉄
   心構造体の前記脚部の１つと前記ｎ−１個の第２の磁気
   鉄心構造体の１つの隣接する脚部との間の前記間隙内に
   延びるようにした少なくとも１つの支持部材とを備えた
   ことを特徴とする電気誘導機器。 ２ 前記第１の磁気鉄心構造体の最外側脚部、第１の継
   鉄部および第２の継鉄部ならびに各々のｎ−１個の前記
   第２の磁気鉄心構造体の脚部および継鉄部が第１の幅寸
   法を有し、前記第１の磁気鉄心構造体の内側脚部が前記
   第１の幅寸法の２倍の幅を有する特許請求の範囲第１項
   記載の電気誘導機器。 ３ 前記第２の磁気鉄心構造体が事実上直線状に配置さ
   れ、前記第２の磁気鉄心構造体の最外側にあるものが同
   一に構成された特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の電気誘導機器。 ４ 少なくとも１つの前記支持部材の各々が、前記第１
   の磁気鉄心構造体のそれぞれの脚部の両側面に近接して
   配置された２つの平行なウェブ部を有する特許請求の範
   囲第１項乃至第３項のいずれか記載の電気誘導機器。