JPS63502069A - 破片収容手段をそなえた非晶質合金鉄心を有する変圧器 - 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】 破片収容手段をそなえた非晶質合金鉄心を有する変圧器発　明　の　背　景 本発明は電気変圧器に関するものであり、更に詳しくは非晶質強磁性合金の鉄心 を有する変圧器に関するものである。

伝統的に、電気変圧器の鉄心は方向性けい素鋼板で作られてきた。しかし近年、 このような用途に非晶質強磁性合金を用いて鉄心の動作損失を低減することが提 案されてきた。この非晶質合金は特に焼なましの後では極めてもろい非常に薄い 帯状材として入手することができる。磁心積層板用にこの帯状材を使用した場合 、磁心積層板の縁がかけたり割れたりしないように変圧器用の非晶質合金積層鉄 心を作るのは非常に難しい。このような破片は殆んど製造工程中に取り除くこと ができるが、少量の破片が後で出て来たり、生じたりする可能性がある。

変圧器内にばらばらの金属の破片が存在することは非常に好ましくない。という のはこのような破片は巻線絶縁体に付着してそれを短絡したり、変圧器内の絶縁 油の絶縁耐力を下げることがあるからである。これらの状態のいずれも変圧器の 故障を招くことがある。

発明の目的と要約 本発明の１つの目的は非晶質合金の鉄心から離脱し、製造工程中に除かれなかっ た金属の破片を、それによって上記の故障が生じないような場所で捕捉して収容 することである。

もう１つの目的はこのような破片を捕捉して収容するための簡単で、安価かつ有 効な手段を提供することである。

本発明の一形式によ・れば、絶縁液を収容するタンクをそなえた変圧器を提供す る。液体の中には非晶質合金の鉄心が配置されるこの鉄心は離間して配置された 上側と下側のヨーク、およびヨークの対向した両端に離間して配置された２本の 脚で構成される。コイル構造が脚を囲んで配置されて、ヨークはコイル構造の外 側にある。主として電気絶縁材料で構成された箱状の囲いが、コイル構造の外側 の位置で下側ヨークを囲み、かつ上記鉄心から離脱してタンクの底に向って落ち る非晶質合金の破片をその中に捕捉するように配置されている。

発明をより良く理解し得るように、以下図面を参照して説明する。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例である内鉄形変圧器の正両立面図であり、一部は断面 で一部は概略的に示す。

第２図は第１図の変圧器の鉄心コイル組立体の側面図である。

第３図は第１図の線３−３に沿って見た簡略化断面図である。

第４図は第３図の線４−４に沿って見た拡大図である。

第５図は本発明の一実施例である外鉄形変圧器の正両立面図であり、一部は断面 で一部は概略的に示す。

第６図は第５図のアセンブリの平面図である。

第７図は第５図の線７−７に沿って見た断面図である。

好適実施例の詳細な説明 第１図に示す変圧器は絶縁液１４を収容する金属のタンクまたは囲い１２を含む 配電用変圧器である。

この組立体１５は２つのコイル１７および１８、ならびにコイルに組合わされた 非晶質強磁性合金の積層巻鉄心２０を含む。組立体１５を形成する前に、鉄心２ ０はアライド社（Ａｌｌｉｅｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からメツトゲラス（ Ｍｅｔｇｌａｓ　）２５０Ｂ−Ｓ２材料として市販されているような帯状の非晶 質合金から作られる。鉄心は多数の異なった方法で作ることができるが、図示の 鉄心は非晶質合金の帯を環状形（図示しない）に巻き、それを１つの半径方向の 線に沿って切断することによって別々の積層板を作り、その後、積層板を再び組 合わせて第２の環状体（図示しない）を形成し、その際に分布したすき間継手が 第２の環状体の局限された領域の中にあるようにすることによって作るのが好ま しい。次に第２の環状体を第１図に示すほぼ長方形の形状に成形する。この長方 形の一体に接続された四辺は２つのヨーク２１および２２、ならびにヨークの対 向する両端にある２本の脚２３および２４で構成される。継手（２５で示す）は ヨーク２２の中にある。この成形工程後、鉄心を焼なましすることにより前の製 造工程によって生じた応力を解放する。次に第１図の２６で示す接着剤の薄い層 を上側ヨーク２１ならびに２本の脚２３および２４の積層板の側縁に付着させる 。下側ヨーク２２および下側ヨークの対向した両端にある鉄心のかど領域にはこ の接着剤を設けないで、その後の鉄心をコイルの中に通す工程の際にこれらの鉄 心部分を変位できるようにする。接着剤を適用した後、の部分と脚２３および２ ４と揃う位置まで変位させて、鉄心をＵ字形構造に変え、これにより従来の方法 で予め巻かれた２つのコイル１７および１８の中に鉄心を容易に通すことがてで きる。

上記のＵ字形鉄心構造の一方の脚を予め巻いた管状の巻線１７の中央の通路に挿 入し、他方の脚を予め巻いた管状の巻線１８の中央の通路に挿入することによっ て鉄心を通す工程が完了する。その後、鉄心の変位したヨーク部分を第１図の継 手を閉じた位故に戻して、継手２５を再度作る。

次にヨークの継手２５の領域のまわりに絶縁材料、好ましくは適当なりラフト紙 で作ったスリーブを巻き付ける。このスリーブは第１図に３０で示されている。

スリーブは、継手領域のまわりにぴったり巻き付けた後、その両端を一緒に接着 した一枚のクラフト紙で形成することが好ましい。

鉄心を上記のようにコイルの中に通す前に、鉄心シールドと呼ばれる２つのみぞ 形絶縁部材３４および３６が第１図に示す位置でコイルにそれぞれ設置される。

これらのみぞ形部材の水平フランジは、ヨーク２１および２２の内側表面がコイ ル１７および１８の縁に直接接触してコイル構造の絶縁耐力を下げることを防止 する。スペーサとしての役目を果す。絶縁部材３４および３６はまたコイル１７ および１８の並置された外周面相互の間を離して絶縁する。

変圧器の高電圧巻線は各コイル１７および１８の半径方向外側の領域に配置され 、したがって、これらの領域で高い絶縁耐力を維持することが重要であることが 理解されよう。

このように鉄心２０をコイル１７および１８の中に通した後、クラフト紙のよう な適当な絶縁材料よりなる２つの薄い端パネル３８が、コイル１７および１８の 通路の中に既に配置された鉄心の脚２３または２４の外表面に隣接するコイル１ ７および１８の通路の中にそれぞれ挿入される。

これらの通路は横断面が長方形であり、これによりパネル３８は平らなシートと することができる。注目すべきことはパネル３８が充分に長いので、パネル３８ の上側端と下側端はそれぞれコイル１７および１８の上側端と下側端を超えてか なり伸びる。これらのシートすなわちパネル３８の目的については後で説明する 。

組立ての次の工程とじてこ２つの箱状の囲い４０および４２がコイルより外側に ある鉄心の部分に対して設けられる。下側の囲い４０は長方形パターンに配置さ れた垂直方向に延在する４個の垂直壁および底壁４６を有する。この底壁の上部 は開放しており、これにより鉄心の下側ヨーク２２を囲い４０の中にはめ込むこ とができる。上側の囲い４２は下側の囲い４０逆になる点が違うだけで下側の囲 い４０とほぼ同じである。上側の囲“い４２の下側が開放しているので、上側の ヨーク２１を上側の囲いの中にはめ込むことができる。

端パネル３８の上側端と下側端は囲い４０および４２の中まで伸びていることが わかる。パネル３８は囲い４０゜４２の横方向端壁とコイル１７および１８の端 面との間の（たとえば４７で示すような）開口もふさぐように働く。

組立ての次の工程は上側と下側の水平をクランプ板５０および５２を組込んで、 その間にコイル構造１７．１８をクランプすることである。これらの水平な板５ ０および５２は絶縁材料よりなる垂直方向に伸びる堅固な板５４によってコイル 構造１７．１８から隔てられる。第２図に最も良く示されているように、コイル 構造１７．１８の上側端では、これらの板５４のうちの２つの板が上側の水平な 板５２に対して垂直に、かつ上側の囲い４２の両側に配置される。コイル構造１ ７．１８の下側端では、板５４のうちの２つの板が下側の水平な板５０に対して 垂直に、かつ下側の囲い４０の両側に配置される。これらの垂直方向の板５４は それぞれ囲い４０および４２の側壁に近接して配置されるので、側壁とコイル１ ７および１８の端面との間に存在する裂は目または開口を通る流れを妨げるよう に働く。

張力を加えて配置した、好ましくはスチール製の、可撓性のクランプ・バンド５ ８により加えられる力によって、２つの水平な板５０および５２には互いに対し て引き付けられる。第１図で最も良くわかるように、このバンドは下側の水平５ ０中の２つの開口６０、および下側の囲い４０の底壁中の２つのスロット６２を 通って上側に伸び、更にコイル１７および１８の通路、上側の囲い４２の端壁中 のスロット６４、ならびに上側の水平板５２中の開口６６を通って伸びる。下側 の水平クランプ板５ｏのうちの開口６０相互の間の部分をループ状に通るこのバ ンド５８を適当に締めて張力を加え、そしてバンド゛の自由端に適当なりリップ ６８を付けてこのバンド５８を締付けた状態に保つ。

バンド５８の張力により互いに対して引き付けられるように力が加えられた水平 ランプ板５０および５２は垂直方向に伸びる絶縁板５４の間にコイル構造１７． １８を締付ける。垂直方向に伸びる板５４９高さは充分に大きくて、クランプ板 から囲い４０または４２を介して鉄心２０に圧縮力が加わらないようにする。

本明細書の最初の部分で指摘したように、今日入手し得る非晶質強磁性合金は比 較的もろく、かけたり割れたりすることがある。′特に、この材料よりなる薄い 帯はその縁に沿ってかけたり割れたりしやすい。図示の鉄心はこのような帯で作 られているので、第１図の紙面から見て手前の鉄心面およびその反対側の平行な 鉄心面に沿って存在するこのような帯の縁、ならびに継手２５の所でかけること がある。接着層２６はこのように縁がかけることを防止すると共に、発生した破 片を拘束するように働く。しかし、この点に関して接着層は接着された領域でも 完全に有効とは云えず、まして接着層２６によっておおわれていない領域、たと えば下側のヨークに沿った領域、および継手２５の所には殆んど効果がない。こ のような破片は殆んど製造工程中に除去することができるが、後で外へ出て来た り、生じたりすることがある。

特に絶縁液１４の中にばらばらの破片が存在することは非常に好ましくない。と いうのは、これらの破片がコイル絶縁物に付着し、このような金属付着物が絶縁 物を短絡して絶縁不良を起すことがあり得るからである。更に絶縁液の中に金属 の破片が存在すると、絶縁液自体の絶縁耐力が損なわれ、その結果、高い電気的 応力がかかる絶縁液の領域で絶縁不良が生じることがある。

箱状の囲い４０および４２はこのような絶縁不良を顕著に防止する。鉄心からは がれてタンク１２の底に向って落ちる破片は全て下側の囲い４０によって遮断さ れて、下側の囲い４０の中に捕捉される。細かい破片のいくつかは、絶縁油が鉄 心コイル組立体の領域で変圧器の損失によって加熱され、そして鉄心コイル組立 体から離れた領域に入って冷却されることによってタンクの底部と上部との間を 循環するので、絶縁油に乗って動く傾向がある。上側の囲い４２は一種のフィル タまたはバフルとして作用し、これらの破片が鉄心領域から離れて、その周囲の 油領域に入ったり、外周に隣接して配置されたコイルの高電圧面に付着するのを 防止するように働く。

図示した変圧器の鉄心は適当な手段（図示しない）によって接地されて、大地電 位になっている。はがれた金属の破片を鉄心のすぐまわりにある領域に限定する ことにより、破片は大部分が、絶縁不良を生じさせる可能性がずっと小さい比較 的低い電気的応力の領域内に限定される。第３図かられかるように、箱状の囲い ４２は、鉄心２０がコイル構造１７．１８の上側表面と交わる所で鉄心２０の長 方形側から破片が逃げないようにする有効な障壁を構成する。

第３図でわかるように、各コイル１７または１８の高電圧領域である外周領域の 殆んどは箱状の囲い４２の外周の外側にあるので、囲い４２の内部にある破片か ら良好に絶縁される。第３図から明らかなように、各コイルの外周領域の限られ た一部分が囲い４２の中に配置されているが、この部分は鉄心絶縁シールド３４ および３６の上側フランジによっておおわれているので、この場所に存在する破 片もこれらの絶縁フランジによってコイルの高電圧巻線から隔てられ、したがっ て絶縁不良の危険性が少なくなる。

垂直板５４の縁とコイル構造１７．１８の上側表面との間の緊密なはめ合いを損 なうことなしに鉄心シールド３４および３６のこれらのフランジを収容するため に、板５４の下側の縁にはこれらのフランジを受け入れるための切込みが設けら れる。このような切込みの１つが第４図に６５で示されている。切込みをこれら のフランジの外側の輪郭とぴったり一致させることにより、破片が囲い４２の内 部から出る際に通るこの領域の間隙を最小限にする。囲い４２の壁の下側の縁に フランジ３４および３６を受け入れるための同様な切込みを設けて、これらの縁 とコイル１７および１８の上側表面との間のはめ合いを改良することができる。

同様の切込みが下側の板５４の上側の縁および下側の囲０４０の側壁４４にも同 じ目的で設けられている。

以上カット型鉄心をそなえた変圧器に本発明を適用した場合について説明してき たが、本発明をカットまたは継ぎ目のない型の鉄心にも適用し得ることが理解さ れよう。

本発明はその一層広い概念によれば、第１乃至４図に示す内鉄形変圧器だけでな く外鉄形変圧器にも適用できる。

第５図および第６図は外鉄変圧器を示す。この変圧器は２つの鉄心７０および７ ２を含む。各鉄心は非晶質金属の帯で作られ、離間して配置された上側と下側の ヨーク７４および７６、ならびに各ヨークの対向した両端の２つの脚７８および ８０を含んでいる。各鉄心の一方の脚７８を囲むようにコイル構造８２が配置さ れる。２つの鉄心の他方の脚８０はコイル構造の外側にあり、コイル構造の直径 に沿って反対側の位置にある。ヨーク７４および７６もコイル構造７２の外側に ある。

上側のヨーク７４は、コイル構造８２の上側表面８５の上に支持される第１の絶 縁材料の箱状の囲い８４によって囲まれる。下側のヨーク７６は、コイル構造８ ２の下側表面８９で支持される第２の絶縁材料の箱状の囲い８８によって囲まれ る。

鉄心の外側の脚８０をそれぞれ囲んでいるのは図示した位置に適当に支持された 水平方向の横断面がＵ字形のパネル９０である。これらのパネル９０の各々は鉄 心の脚８０より長い。各パネル９０は脚８０を囲み、その上側端が上側の囲い８ ４の中に伸び、下側端が下側の囲い８８の中に伸びる。各パネルはそれぞれがそ の中に伸びる囲いによってぴったり合うように受け入れられる。これにより、パ ネルと囲いとの間の間隙が小さくなり、どんな破片も容易には通させない。

非晶質金属の鉄心７０および７２からはがれた破片は囲い８４および８８ならび にパネル９０で作られた複合囲い構造の中に捕捉されて収容される。したがって 破片がコイル構造８５の高電圧部分上に沈積する危険性および周囲の油に巻き込 まれる危険性が大幅に減る。鉄心を囲む構造（８４，８８，９０）は鉄心構造（ ７０，７２）のうちのコイル構造８２より外側にある部分をぴったり囲む。した がって、破片は絶縁不良の問題の生じる危険性の低い位置に維持される。

第５図乃至７図の変圧器は第１乃至４図の変圧器と実質的に同じコイル支持、ク ランプ手段を使用している。この点については、上側と下側の水平クランプ板５ ０および５２が設けられ、張力を加えた状態のＵ字形バンド５８がこれらの板の 間に伸びて、これらの板に互いに近寄る方向の力を加える。囲い８４および８８ の各々の対向する側に設けられた力伝達板５４が水平板５０および５２からコイ ル構造８２に締付は力を伝達する。部品５０，５２．５４および５８は前述の変 圧器とほぼ同じであるので、第５図および第６図には部分的にのみ示しである。

本発明の特定の実施例を図示し説明してきたが、本発明の要旨を逸脱することな く種々の変更や変形を行い得ることは当業者には明らかであろう。したがって、 本発明の趣旨と範囲内に入るこのような変更と変形はすべて本発明に包含される ものである。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁液を収容するタンクを含む変圧器において、離間して配置された上側 と下側のヨークおよび上記ヨークの対向した両端に離間して配置された２つの脚 を有する、上記液の中に配置された鉄心であって、積み重ねた非晶質強磁性合金 の積層板で構成されている鉄心、上記脚を囲むコイル構造であって、当該コイル 構造の外側に上記ヨークが位置するようにしたコイル構造、上記コイル構造の外 側の位置で上記下側ヨークを囲む、主として電気絶縁材料で構成された箱状の囲 いであって、上記鉄心からはがれて上記タンクの底に向って落ちる非晶質合金の 破片をその中に捕促するように配置された囲いを備えることを特徴とする変圧器 。
2. （２）請求の範囲第（１）項記載の変圧器において、上記鉄心が上記コイル構造 の下側表面と交わる所における上記鉄心の周面に対して上記囲いがぴったり一致 する形状である変圧器。
3. （３）請求の範囲第（１）項記載の変圧器において、上記上側ヨークを囲むよう に上記コイル構造の外側の位置に配置された、主として電気絶縁材料で構成され た付加的な箱状の囲いが設けられている変圧器。
4. （４）請求の範囲第（３）項記載の変圧器において、上記鉄心が上記コイル構造 の上側表面と交わる所における上記鉄心の周面に対して上記付加的な囲いがぴっ たり一致する形状である変圧器。
5. （５）請求の範囲第（１）項記載の変圧器において、上記鉄心の対応した両端に それぞれ配置された下側と上側のクランプ板、上記板に互いに近づける方向に力 を加える手段、および上記板と上記コイル構造の間に力を伝達することにより上 記板相互の間に上記コイル構造を締付ける手段が設けられていて、上記下側クラ ンプ板と上記コイル構造との間に上記囲いが配置されている変圧器。
6. （６）請求の範囲第（１）項記載の変圧器において、上記鉄心が非晶質合金の帯 で作られて、該帯の縁が上記鉄心の側面を構成し、上記側面の領域の大部分が接 着層で覆われており、これにより金属の破片が上記の被覆された領域から作られ たり離れたりしないようにした変圧器。
7. （７）請求の範囲第（５）項記載の変圧器において、上記上側ヨークを囲むよう に上記コイル構造の外側で上記上側クランプ板と上記コイル構造との間の位置に 配置された付加的な箱状の囲いが設けられている変圧器。
8. （８）請求の範囲第（１）項記載の変圧器において、上記下側ヨークが継手を含 み、上記継手の領域で上記鉄心からはがれる非晶質合金の破片を捕促するために 、上記囲いの中に配置された絶縁材料のカバーが上記下側ヨークをぴったり囲む と共に上記継手を覆っている変圧器。
9. （９）請求の範囲第（１）項記載の変圧器において、上記コイル構造は上記脚の １つを受け入れる通路をそなえ、上記鉄心は一部が上記通路の中にある外周をそ なえ、上記囲いは上記コイル構造に近接するまで伸びる壁をそなえており、上記 外周に近接して上記通路の中に絶縁材料のシートが配置され、上記シートは上記 通路から上記囲いの壁の１つに近接するように上記囲いの中まで伸びていて、上 記１つの壁と上記コイル構造との間の開口を通る液体の流れもさえぎるように位 置している変圧器。
10. （１０）請求の範囲第（５）項記載の変圧器において、上記力伝達手段が、上記 箱状囲いの外側で上記下側クランプ板と上記コイル構造との間に配置された絶縁 構造を含み、上記絶縁構造が、上記囲いの所定の壁に近接して、上記所定の壁と 上記コイル構造との間の開口を通る液体の流れもさえぎる位置に配置されている 変圧器。
11. （１１）請求の範囲第（１）項記載の変圧器において、上記鉄心は大地電位にあ り、上記囲いが上記鉄心をぴったり囲むことにより上記囲いの中の空間が上記変 圧器の中の比較的低い電気的応力の領域内にある変圧器。
12. （１２）絶縁液を収容するタンクを含む外鉄形変圧器において、 上記液の中に配置された２つの鉄心であって、各鉄心が離間して配置された上側 および下側のヨークならびに上記ヨークの対向した両端に離間して配置された２ つの脚を有し、各鉄心が積み重ねた非晶質強磁性合金の積層板で構成されている ２つの鉄心、 上記各鉄心の一方の脚を囲み、かつ上記２つの鉄心の他方の２つの脚の間の位置 に配置されたコイル構造であって、当該コイル構造の外側に上記ヨークおよび上 記他方の２つの脚が位置するようにしたコイル構造、上記コイル構造の外側の位 置で上記下側ヨークを囲み、かつ上記鉄心からはがれて上記タンクの底に向って 落下する非晶質金属の破片をその中に捕促するように配置された、主として電気 絶縁材料で構成された箱状の囲い、上記コイル構造の外側の位置で上記上側ヨー クを囲む、主として電気絶縁材料で構成された付加的な箱状の囲い、および それぞれ上記鉄心の他方の脚のまわりに配置されて上記両囲いの間に伸びる、主 として絶縁材料で構成されたパネルを備えた変圧器。
13. （１３）請求の範囲第（１２）項記載の変圧器において、上記２つの鉄心が上記 コイル構造の下側表面と交わる所における上記２つの鉄心全体の外周に対して上 記第１の箱状の囲いがぴったり一致するような形状を有し、また上記２つの鉄心 が上記コイル構造の上側表面と交わる所における上記２つの鉄心全体の外周に対 して上記付加的な箱状の囲いがぴったり一致するような形状を有する変圧器。
14. （１４）請求の範囲第（１２）項記載の変圧器において、上記２つの鉄心の両端 にそれぞれ配置された下側および上側のクランプ板、上記クランプ板に互いに近 付ける方向に力を加える手段、および上記クランプ板と上記コイル構造との間に 力を伝達することにより上記コイル構造を上記クランプ板の間に締付ける手段が 設けられており、上記２つの箱状の囲いが上記下側クランプ板と上記コイル構造 の間、および上記上側クランプ板と上記コイル構造との間にそれぞれ配置されて いる変圧器。