JPWO2011158290A1

JPWO2011158290A1 - 静止電磁機器

Info

Publication number: JPWO2011158290A1
Application number: JP2012520160A
Authority: JP
Inventors: 勉小南; —正井出; ―正井出
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2013-08-15
Also published as: CN102939633A; WO2011158290A1; EP2584572A1

Abstract

リアクトルや変圧器の鉄心において、中空状鉄心と棒状鉄心で構成し、任意脚数の鉄心とすることを特長とする鉄心構造の提案を目的とする。中空状に形成された複数の中空状鉄心と、該複数の中空状鉄心の間に、その中空面を対峙させるように設置された複数の棒状鉄心とを備え、鉄心の一部に巻線を施す。

Description

本発明は、鉄心構造が改善されたリアクトルや変圧器などの静止電磁機器に関するものである。

リアクトルや変圧器などの静止電磁機器において、その鉄心を構成する場合、珪素鋼板を型抜きし、積層することによって成形していたが、珪素鋼板は鉄損が大きい、磁歪が大きく騒音が出る等の問題点があった。そこで鉄損・磁歪の小さなアモルファスやファインメット（日立金属の登録商標）等の薄膜導体を用いて鉄心を構成する技術が開発されている。

アモルファスやファインメット等の薄膜導体で鉄心を構成する場合、薄膜導体を巻型に複数回巻き付けることにより成形することになり、成形後の鉄心は円周方向に積層された中空状の鉄心となる。そのため、リアクトルや変圧器に用いる鉄心は、中空状の鉄心を複数組み合わせた構成にして製作している。

特許文献１には、円周方向に積層された中空状の鉄心を用いるリアクトルや変圧器などの静止電磁機器の一例が記載されている。

特開２０１０−８７５３６号公報

特許文献１に示された従来の円周方向に積層された中空状の鉄心を、図１２に示す。図１２ａは２脚鉄心を示しており、円周方向に積層した１つの鉄心１の２つの脚部１Ｌに巻線（図示せず）を施して単相の静止電磁機器を構成する。なお、必要に応じて積層鉄心の一部にギャップ調整部７を設けることがある。図１２ｂは３脚鉄心を製作したときの例であり、円周方向に積層した２つの鉄心１の脚部１Ｌ同士を隣接して配置して３組の脚部を構成し、ここに３組の巻線（図示せず）を施して３相の静止電磁機器を構成する。

この結果、３以上の脚数を持つ鉄心を製作する場合、２脚鉄心を複数組み合わせることとなり、形状に制限があった。例えば図１２ｂの図形の静止電磁機器は、横幅が大きく奥行きが狭い為、装置として収納するには、収納性に問題がある。

本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので、その目的は、鉄心構成の自由度を向上することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、中空状に形成された複数の中空状鉄心と、該複数の中空状鉄心の間に、その中空面を対峙させるように設置された複数の棒状鉄心とを備え、鉄心の一部に巻線を施した静止電磁機器である。

なお、鉄心は、薄膜導体を積層して形成されるのがよい。

また、鉄心の一部にギャップ調整部分を有するのがよい。

また、複数の棒状鉄心に巻線を施すのがよい。

また、中空状鉄心に巻線を施すのがよい。

また、複数の中空状鉄心の間に、その中空面を対峙させるように設置される棒状鉄心は複数の棒状鉄心を直列に接続したものとするのがよい。

さらに、中空状鉄心と同心軸上に冷却器を備えるのがよい。

本発明によれば、薄膜導体で製作した巻鉄心を用い、任意脚数の鉄心を収納性に優れた構成にて製作可能となる。

本発明の第１の実施例を示す立体図。本発明の第２の実施例を示す立体図。本発明の第３の実施例を示す立体図。本発明の第４の実施例を示す立体図。本発明の第５の実施例を示す立体図。本発明の第６の実施例を示す立体図。本発明の第６の実施例を示す断面図。本発明の第７の実施例を示す断面図。本発明の第８の実施例を示す立体図。本発明の第８の実施例を示す断面図。本発明の第９の実施例を示す断面図。本発明の第１０の実施例を示す断面図。中空状鉄心の例を示す図。従来の２脚鉄心の例を示す図。従来の３脚鉄心の例を示す図。

以下、本発明の実施例について図を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例を示す。図において、１は中央部分が中空状になっている中空状巻鉄心、２は棒状の巻鉄心であり、中空状巻き鉄心の中空面を対峙させた２つの中空状の巻鉄心１ａ、１ｂの間に例えば４個の棒状鉄心２を配置して、４脚の鉄心を構成した例である。中空状鉄心１ａ、１ｂ、および棒状鉄心２は、それぞれ半径方向に薄膜導体が積層されて形成されている。この鉄心を変圧器或いはリアクトルとして用いる場合、４個ある棒状の巻鉄心２に同心円状に巻線を施す。

また、係る形状の鉄心を備えた静止電磁機器において、磁気抵抗を任意の値に調整するときには、中空状鉄心１ａ、１ｂと、棒状鉄心２の接続部を、ギャップ調整部３として利用することができる。例えば、ギャップ調整部３において完全に接着する、または絶縁物を挟んで接着する、さらには空隙を入れることによりギャップを設けてもよい。

図２は、本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。ここでは図１の実施例と異なり、棒状鉄心２を二段に重ね、２脚の鉄心を構成したものを示す。この場合には、棒状鉄心２を重ねる箇所にギャップ調節部４が存在するので、この部分を適宜完全に接着する、または絶縁物を挟んで接着する、さらには空隙を入れるなどの対策を施すことにより、ギャップを調整可能である。図２の実施例によれば、棒状鉄心２を少なくとも２個以上重ねることにより、ギャップを設ける場所を任意に製作可能である。

図３は、本発明の第３の実施例を示す。第１、２の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。図３の実施例では例えば２脚鉄心構成とするが、その場合に１脚は棒状鉄心２ｂを３つ重ねたものとし、もう１脚は１つの棒状鉄心２ａを用いることで鉄心を構成している。なお、棒状鉄心２ａにおいては、１つの棒状鉄心で構成する必要はなく、他脚と同様に分割してもよい。棒状鉄心２ｂを重ねた箇所において、ギャップ調節部４が存在し、完全に接着する、または絶縁物を挟む、または空隙を入れることによりギャップを調整可能である。

このように棒状鉄心を少なくとも２個以上重ねたものと、１つ以上の棒状鉄心を用いて脚を構成することにより、ギャップを設ける場所を任意に製作可能である。なお、任意のギャップにできるということは、この鉄心を用いてリアクトルや変圧器などの静止電磁機器を構成する場合に、任意のＢ−Ｈ特性曲線が得られるということである。

図４は、本発明の第４の実施例を示す。第１〜３の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。本実施例では図２に対し、中空状鉄心１ｃが１つ追加されて、三段構成とされている。本実施例では中空状鉄心１を３個、棒状鉄心２を４個使用し、２脚の鉄心を構成したものを示す。中空状鉄心１ｃと上下の棒状鉄心の間にもギャップ調節部３が存在する。この部位においても、完全に接着する、または絶縁物を挟む、または空隙を入れることによりギャップを調整可能である。このような構成にすることにより、実施例２、３と異なる方法によりギャップを設ける場所を任意に製作可能である。

図５は、本発明の第５の実施例を示す。第１〜４の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。本実施例では中空状鉄心を２個、棒状鉄心２を２個使用し、２脚の鉄心を構成したものであり、基本的には図１と同じ形態をしているが、中空状鉄心１ａ、１ｂにカット部を設け、ギャップ調節部５としている点において相違している。

図６は、本発明の第６の実施例を示す。なお、図６ａは静止電磁機器の立体構成を示す図、図６ｂは図６ａのＡ−Ａ断面を示す図であり、第１〜５の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。本実施例では、中空状鉄心を２個、棒状鉄心を４個使用して、４脚とした図１の鉄心において、各脚に巻線８を施したときの構成を示している。係る構成において、単相変圧器として本実施例を適用する場合、巻線の内、１つ以上を一次巻線、残りを二次巻線とすればよい。

また、本実施例では１脚につき１つの巻線を施した例を示したが、絶縁が確保できれば１脚に複数組の巻線を施してもよい。図７は、本発明の第７の実施例を示す。第１〜６の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。本実施例では中空状鉄心を２個、棒状鉄心を３個使用し、３脚の鉄心を構成したものの平面図を示し、各脚に２つの巻線を施したものを示す。三相変圧器として本実施例を適用する場合、各巻線組をＵ相、Ｖ相、Ｗ相として使用する。また、各巻線組（例：巻線９ａおよび９ｂ）において一次巻線、二次巻線とすることによって単相変圧器としても適用可能である。なお、単相変圧器として使用する場合には、実施例７と同様に各脚に１つの巻線としてもよい。

図８は、本発明の第８の実施例を示す。なお、図８ａは静止電磁機器の立体構成を示す図、図８ｂは図８ａの平面を示す図であり、第１〜７の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。本実施例では中空状鉄心１の同軸上に冷却器１０を配置している。この冷却器１０により、巻線および鉄心を冷却可能できる。なお、本実施例は１つの冷却器を棒状鉄心１ａの直近に配置したものを示したが、複数の冷却器を棒状鉄心１ｂの直近や２つの棒状鉄心の間に配置してもよい。

図９は、本発明の第９の実施例を示す。第１〜８の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。本実施例では中空状鉄心を２個、棒状鉄心を２個使用し、２脚の鉄心を構成したものの平面図を示し、中空状鉄心１に２つの巻線１１ａ、１１ｂを施したものを示す。なお、上述の実施例で示した棒状鉄心２に巻線８ａ、８ｂを施したものと組み合わせてもよい。

図１０は、本発明の第１０の実施例を示す。第１〜９の実施例と同じ部分には同じ記号を用いている。ここでは、図１から図９で説明した静止電磁機器の収納手法を示している。つまり、ここでは中空状鉄心１ｂの上に巻線８ａ、８ｂを巻回した数本の棒状鉄心２ａ、２ｂを立て、その上部に別の中空状鉄心１ａを重ねて構成された静止電磁機器をケース１２にいれ、ケースごとベース１３上に、固定ボルト１４を用いて固定、収納する。このように、ケース１２と鉄心を備え付けるベース１３によって鉄心を挟み込み、鉄心を固定する。

以上の実施例では全て円状の中空鉄心１を用いたが、図１１に示すような四角形・三角形でもよい。このとき使用する磁性体はアモルファスやファインメット等の薄膜導体だけではなく、珪素鋼板を積層したもの、または圧粉磁心を用いてもよい。また、本発明の鉄心を電力変換器等の回路構成部材とすることにより小型化に貢献できる。

本発明によれば、収納性に優れた静止電磁機器が実現できるので、幅広い分野の静止電磁機器に適用可能である。

１：中空状の巻鉄心
２：棒状の巻鉄心
３、４、５：ギャップ調整部
８、９：巻線
１０：冷却器
１２：ケース１２
１３：ベース１３
１４：固定ボルト

Claims

中空状に形成された複数の中空状鉄心と、該複数の中空状鉄心の間に、その中空面を対峙させるように設置された複数の棒状鉄心とを備え、鉄心の一部に巻線を施して成る静止電磁機器。
請求項１に記載の静止電磁機器において、
鉄心は、薄膜導体を積層して形成されたものであることを特徴とした静止電磁機器。
請求項１に記載の静止電磁機器において、
鉄心の一部にギャップ調整部分を有することを特徴とした静止電磁機器。
請求項１に記載の静止電磁機器において、
複数の棒状鉄心に巻線を施すことを特徴とした静止電磁機器。
請求項１に記載の静止電磁機器において、
中空状鉄心に巻線を施すことを特徴とした静止電磁機器。
請求項１に記載の静止電磁機器において、
前記複数の中空状鉄心の間に、その中空面を対峙させるように設置される棒状鉄心は複数の棒状鉄心を直列に接続したものであることを特徴とした静止電磁機器。
請求項１に記載の静止電磁機器において、
中空状鉄心と同心軸上に冷却器を備えることを特徴とした静止電磁機器。