WO2017199350A1 - 変圧器 - Google Patents

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WO2017199350A1
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eddy current
frame
iron core
transformer
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晋士 藤田
良夫 浜館
悠 山田
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株式会社日立製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils

Definitions

  • the present invention relates to a transformer.
  • Patent Document 1 states that “a first upper core support portion provided on the first end surface side in the stacking direction of the thin strips of magnetic material on the upper portion of the iron core, and the first end surface”.
  • the upper part of the iron core is supported by a second upper iron core support part provided on the second end surface side opposite to the side, and the first upper iron core support part and the second upper iron core support part are
  • the iron core has a shape extending in the longitudinal direction in a direction substantially perpendicular to the width direction of the ribbon of the magnetic material, the iron core is disposed therebetween, the first upper core support portion, and the first Projections are provided in a direction approaching each other from the two upper core support portions, and are placed on the projections of the first upper core support portion and the projections of the second upper core support portion.
  • a delivery member is provided, and the iron core is supported by the delivery member.
  • the abstract of the following Patent Document 2 states that “at least one of the coils 2 includes a coil winding frame 23 including a plurality of winding frame members 23 a, 23 b,. Further, it is described that the outermost amorphous wound iron core 1A has a reinforcing frame that surrounds the wound iron core 1A and presses the outside of the coil 2 into which the wound iron core 1A is inserted.
  • Metals such as steel frames are mainly applied to the support members disclosed in Patent Documents 1 and 2.
  • a metal is applied to the support member, there arises a problem that an eddy current is generated in the support member due to a magnetic flux leaked from the iron core, thereby increasing the loss.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a low-loss transformer.
  • the transformer of the present invention is the first in which the iron core, the coil wound around the iron core, and the weight of the iron core are supported and the axial deformation of the coil is suppressed.
  • an eddy current suppression unit that suppresses eddy current flowing through the first frame, and is provided at a plurality of locations of the first frame.
  • a low-loss transformer can be realized.
  • FIG. 1 is a perspective view of a single-phase tripod transformer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. It is (a) cross-sectional view and (b) longitudinal cross-sectional view of a coil. It is a perspective view of an outer frame. It is a perspective view of an inner frame. It is explanatory drawing of the leakage magnetic flux and eddy current of a transformer. It is an enlarged view of the principal part of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of a single-phase tripod transformer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a single-phase tripod transformer 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the transformer 1 includes two rectangular annular wound cores 3 (iron cores), a primary coil 6 wound around the wound core 3, and a secondary coil 7 wound around the outer periphery of the primary coil 6 (coil). Coil), an outer frame body 9 (first frame body), and an inner frame body 10 (second frame body).
  • the wound iron core 3 is formed by winding an amorphous magnetic ribbon while laminating and forming an annular shape. Since the amorphous magnetic ribbon is thin and fragile as compared with the electromagnetic steel sheet, generally, the wound iron core 3 using the amorphous magnetic ribbon is easily damaged by its own weight or electromagnetic force.
  • FIGS. 2A and 2B show a cross-sectional view and a vertical cross-sectional view of the coils 6 and 7, respectively.
  • the primary coil 6 and the secondary coil 7 are both formed in a cylindrical shape.
  • hatched arrows indicate the direction of electromagnetic force that acts when current flows through the coils 6 and 7. That is, as shown in FIG. 2A, the coils 6 and 7 are subjected to an electromagnetic force that tends to expand in the horizontal direction (the direction orthogonal to the axial direction of the coils 6 and 7).
  • the coils 6 and 7 are also subjected to an electromagnetic force that tends to expand in the vertical direction, that is, the axial direction of the coils 6 and 7.
  • the electromagnetic force increases in proportion to the current flowing through the coils 6 and 7. In particular, when the transformer 1 is large, when the secondary coil 7 is short-circuited, the generated electromagnetic force reaches several hundred tons.
  • the frames 9 and 10 are provided to suppress deformation of the coils 6 and 7 when the secondary coil 7 is short-circuited.
  • the inner frame 10 is formed so as to surround the wound iron core 3 from the left-right and up-down directions, and mainly suppresses the expansion of the coils 6 and 7 in the left-right direction.
  • the outer frame body 9 is formed so as to surround the inner frame body 10 from the front and rear, right and left directions, supports the wound core 3 and the coils 6 and 7, and suppresses the expansion of the coils 6 and 7 in the vertical direction. Further, the outer frame body 9 is in contact with the left and right side surfaces of the inner frame body 10 to suppress the expansion of the inner frame body 10 in the left-right direction. Suppress.
  • the main parts of the frames 9 and 10 are preferably made of metal such as stainless steel and steel from the viewpoint of strength and cost.
  • the frames 9 and 10 are electrically insulated (details will be described later).
  • FIG. 3 is a perspective view of the outer frame body 9.
  • the outer frame body 9 is formed in a substantially rectangular parallelepiped frame shape, and has four H steel column portions 14 erected along the vertical sides of the rectangular parallelepiped.
  • the four lower beam portions 13 elongated conductor material
  • the four upper beam parts 12 elongate conductor material
  • H steel leg portions 15 protrude downward from four intersections between the column portion 14 and the lower beam portion 13.
  • Two iron core support plates 11 formed in a rectangular plate shape are bridged on the upper surface of the upper beam portion 12 in the front-rear direction.
  • the iron core support plate 11 supports the upper sides of the two wound iron cores 3 (see FIG. 1) from the inner side (lower side). Thereby, the weight of the wound iron core 3 is not directly applied to the coils 6 and 7.
  • a coil fastening bolt 16 (pressing force adjusting portion) is attached to a portion of the upper beam portion 12 sandwiched between the two core support plates 11.
  • the coil tightening bolt 16 presses the coils 6 and 7 (see FIG. 1) downward, thereby suppressing the vertical expansion of the coils 6 and 7 when the secondary coil 7 is short-circuited.
  • the pressing force against the coils 6 and 7 increases. Therefore, the optimum pressing force can be applied to the coils 6 and 7 by applying the coil fastening bolt 16.
  • FIG. 4 is a perspective view of the inner frame 10.
  • the inner frame 10 is formed in a substantially rectangular parallelepiped frame shape, and has two outer plates 18 that are erected along the left and right side surfaces of the rectangular parallelepiped and formed in a rectangular plate shape.
  • the inner surface of the outer plate 18 is fixed to a plurality of (2 ⁇ 4 in the illustrated example) column portions 19.
  • An insulating plate 18a is attached to a portion of the outer surface of the outer plate 18 that contacts the outer frame body 9 (see FIG. 3), whereby the inner frame body 10 and the outer frame body 9 are insulated.
  • the iron core protection frame 20 is mounted on the inner side of each column portion 19 and forms a plurality of (2 ⁇ 3 in the illustrated example) cylindrical body with a substantially rectangular cross section together with the outer plate 18 and the column portion 19. .
  • the legs of the wound core 3 (see FIG. 1) are loosely inserted into these cylinders.
  • an insulating plate (not shown) is sandwiched between the core protection frame body 20 and the column part 19 so that a current loop along the horizontal direction does not occur in the core protection frame body 20.
  • a plurality of (2 ⁇ 3 in the illustrated example) connecting members 17 are fixed to the upper and lower ends of the two outer plates 18. Then, the two wound iron cores 3 are arranged side by side in a rectangular region surrounded by the connecting member 17 and the column part 19.
  • the inner plate 20a of the iron core protection frame 20 is in contact with the secondary coil 7 (see FIG. 1). Therefore, when the secondary coil 7 tries to expand in the left-right direction due to a short circuit of the secondary coil 7, the expansion of the secondary coil 7 is suppressed by the inner plate 20a.
  • the leg portion of the wound core 3 is loosely inserted into the cylindrical body having a substantially rectangular cross section formed by the outer plate 18, the column portion 19, and the iron core protection frame body 20.
  • the inner plate 20a of the iron core protective frame 20 and the legs of the wound iron core 3 are arranged so as to form a gap between them. Thereby, even when the secondary coil 7 expand
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of leakage flux and eddy current of the transformer 1.
  • magnetic flux flows through the wound core 3.
  • a part of the generated magnetic flux flows outside the wound core 3 as the illustrated leakage magnetic flux ⁇ S. Since the leakage flux ⁇ S is linked to the outer frame body 9, assuming that the entire outer frame body 9 is composed of a conductor, the eddy current I in a direction to cancel the leakage flux ⁇ S as shown in the figure. S flows and the loss of the transformer 1 increases.
  • the outer frame body 9 is configured to block the eddy current I S , and the details will be described below.
  • the outer frame body 9 is formed in a substantially rectangular parallelepiped frame shape, the upper beam portion 12, the lower beam portion 13, the column portion 14, and the leg portion 15 are summed up corresponding to each vertex of the rectangular parallelepiped. 8 "intersects. Among these “8” intersections, at the intersection “3” (for example, the intersections A1 to A3 shown in the drawing), the respective parts 12, 13, 14, and 15 are insulated from each other.
  • intersections A1 to A3 shown in the figure are examples, and generally, the intersections A1 to A3 are selected as follows. First, the intersection A1 can be arbitrarily selected from eight intersections. Next, the intersection A2 becomes an intersection located at the diagonal of the intersection A1. The intersection A3 can be arbitrarily selected from intersections other than the intersections A1 and A2. When the intersections A1 to A3 are selected as described above, a closed circuit is not formed in the outer frame body 9, and the eddy current I S does not flow.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the intersection A3 in FIG.
  • the fastening member 24 (eddy current suppressing portion) has a shape in which a plurality of rectangular frame-shaped projecting openings are formed in a substantially cubic block of insulator. And a pair of lower beam part 13, the pillar part 14, and the leg part 15 are each inserted in these protrusion openings.
  • the fastening member 24 is comprised so that each part 13,14,15 may not be contacted mutually.
  • a plurality of screw holes 26 are formed in the projecting opening of the fastening member 24, and the parts 13, 14, 15 are fixed to the fastening member 24 by screwing bolts 25 therein. .
  • the fastening member 24 fastens the parts 13, 14, and 15 while insulating each other.
  • the fastening member 24 is preferably made of FRP (Fiber Reinforced Plastics), phenol resin, press board, reinforced wood, ceramics, or the like from the viewpoint of strength, and uses a material having a resistivity of 1 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm or more. It is desirable.
  • the bolt 25 may be an insulation bolt. By using the insulating bolt, it is possible to reduce the possibility that the joint portion between the fastening member 24 and each of the parts 12, 13, 14, 15 is damaged by the electromagnetic force when the secondary coil 7 is short-circuited. When the widths of the respective portions 12, 13, 14, 15 are the same, the same fastening member 24 can be applied to a plurality of intersections A1 to A3 (see FIG. 5).
  • the inner frame body 10 shown in FIG. 4 may be configured to prevent eddy currents.
  • the connecting member 17 may be made of an insulator.
  • the insulator used for the connecting member 17 it is desirable to adopt FRP, phenol resin, press board, reinforced wood, ceramics, etc. from the viewpoint of strength, and the resistivity is 1 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm or more. It is desirable to use the material.
  • the transformer (1) of the present embodiment includes the first frame (9) that suppresses the axial deformation of the coils (6, 7) while supporting the weight of the iron core (3). And an eddy current suppression portion (24) that is provided at a plurality of locations of the first frame (9) and suppresses eddy current flowing through the first frame (9). Thereby, eddy current loss can be reduced while preventing damage to the coils (6, 7), and loss can be reduced.
  • the transformer (1) is insulated from the first frame (9), and the second frame (10) suppresses the deformation of the coils (6, 7) in the direction orthogonal to the axial direction. It has further. Thereby, a deformation
  • the first frame (9) includes a plurality of elongated conductor members (12, 13, 14) disposed along each side of the rectangular parallelepiped, and the eddy current suppressing portion (24) is a rectangular parallelepiped.
  • the first insulating member provided at the first vertex (A1), which is one of the plurality of vertices, and the second vertex (A2) located diagonally to the first vertex.
  • the first frame (9) has a pressing force adjusting section (16) that adjusts the pressing force to the coils (6, 7), an optimal pressing force is applied to the coils (6, 7). can do.
  • FIG. 7 is a perspective view of the single-phase tripod transformer 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the transformer 2 includes two rectangular annular wound cores 3, a primary coil 6 wound around the wound core 3, a secondary coil 7 wound around the outer periphery of the primary coil 6, and an outer frame body 29 ( A first frame) and an inner frame 30 (second frame).
  • the structure of the wound iron core 3 and the coils 6 and 7 is the same as that of the first embodiment.
  • the overall shape of the outer frame body 29 and the inner frame body 30 is the same as that of the outer frame body 9 and the inner frame body 10 of the first embodiment.
  • the frame bodies 29 and 30 in this embodiment do not have the fastening member 24 (see FIG. 6) in the first embodiment, and are almost entirely made of metal.
  • slits 27 (eddy current suppression portions) that are groove-shaped recesses are formed in the frame bodies 29 and 30. That is, the portion of the frames 29 and 30 where the slits 27 are formed is the “eddy current suppressing portion” in the present embodiment.
  • Slit 27 is obtained by forming in order to increase the resistance by the skin effect, it is formed so as to be orthogonal to the direction of flow eddy current I S. Further, the depth of the slit 27 may be determined in consideration of the effect of reducing the eddy current I S and the mechanical strength of the frames 29 and 30.
  • the depth is preferably in the range of 1 mm to 10 mm.
  • the eddy current I S can be suppressed even if an insulator is not used for the frames 29 and 30.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
  • the above-described embodiments are illustrated for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or to add or replace another configuration. Examples of possible modifications to the above embodiment are as follows.
  • the transformers 1 and 2 of each said embodiment had both the outer frame bodies 9 and 29 and the inner frame bodies 10 and 30, the electromagnetic which works in the left-right direction when the secondary coil 7 short-circuits If the force is not so great, the inner frame bodies 10 and 30 may be omitted.
  • the outer frame bodies 9 and 29 may be configured to abut on the wound iron core 3 from the left and right directions to suppress deformation of the wound iron core 3.
  • the fastening member 24 and the parts 13, 14, and 15 are coupled by the bolt 25 and the screw hole 26. Instead, the fastening member 24 and the parts 13, 14, and 15 are joined by an adhesive. And may be bonded together.
  • the outer plate 18 is made of metal and the connecting member 17 is made of an insulator, thereby suppressing eddy current flowing through the inner frame 10.
  • both the outer plate 18 and the connecting member 17 may be made of metal, and both may be coupled with an insulator interposed therebetween.
  • the insulating fastening member 24 is applied to the intersections A1 to A3 corresponding to the three vertices among the eight vertices of the rectangular parallelepiped.
  • the fastening member 24 may be applied to more than one intersection, or the fastening member 24 may be applied to all eight intersections.
  • the single-phase tripod transformers 1 and 2 have been described as examples.
  • the type of the transformer is not limited to this, and a three-phase five-leg transformer or a three-phase tripod transformer
  • the present invention may be applied to a container or the like.
  • the type of transformer changes, the number of coils and the number of wound cores differ, but the frame body is electrically insulated at appropriate positions so that a closed circuit is not formed in the outer frame body and the inner frame body. The eddy current flowing through can be suppressed, and the load loss can be reduced.

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Abstract

低損失な変圧器（１）を実現するために、鉄心（３）と、鉄心に巻回されたコイル（６，７）と、鉄心（３）の重量を支持しつつ、コイル（６，７）の軸方向の変形を抑制する第１の枠体（９）と、第１の枠体（９）の複数個所に設けられ、第１の枠体（９）に流れる渦電流を抑制する渦電流抑制部（２４）と、第１の枠体（９）に対して絶縁され、軸方向に直交する方向へのコイル（６，７）の変形を抑制する第２の枠体（１０）と、を変圧器（１）に設けた。

Description

変圧器
　本発明は、変圧器に関する。
　変圧器のうち、特に大型のものにおいては、鉄心やコイルの損傷を防止するため、様々な支持部材が設けられている。例えば、下記特許文献１の要約書には、「鉄心の上部であって磁性材の薄帯の積層方向の第１の端面側に設けられる第１の上部鉄心支持部と、前記第１の端面側と反対側の第２の端面側に設けられる第２の上部鉄心支持部によって、前記鉄心の上部が支持され、前記第１の上部鉄心支持部と、前記第２の上部鉄心支持部とは、前記鉄心の磁性材の薄帯の幅方向とは略直交する方向を長手方向に延伸する形状であり、その間に前記鉄心が配置されており、前記第１の上部鉄心支持部と、前記第２の上部鉄心支持部とからは、相互に近づく方向に突部が設けられ、前記第１の上部鉄心支持部の突部と前記第２の上部鉄心支持部の突部との上に置かれる渡し部材が設けられ、前記渡し部材によって前記鉄心が支持されるようにする。」と記載されている。
　また、下記特許文献２の要約書には、「コイル２の少なくとも１つは、巻鉄心材幅方向に複数配置した巻枠部材２３ａ、２３ｂ・・・からなるコイル巻枠２３をコイル２最内周に設ける。また、最外アモルファス巻鉄心１Ａは、巻鉄心１Ａを囲み、かつ、巻鉄心１Ａが挿入されるコイル２の外側を押圧する補強枠を有する。」と記載されている。
特開２０１３－８８０８号 特開平１０－３４０８１５号
　特許文献１，２に開示された支持部材には、主として鉄骨等の金属が適用される。しかし、支持部材に金属を適用すると、鉄心からの漏れ磁束によって支持部材に渦電流が生じ、損失を増加させるという問題が生じる。
　この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、低損失な変圧器を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため本発明の変圧器にあっては、鉄心と、前記鉄心に巻回されたコイルと、前記鉄心の重量を支持しつつ、前記コイルの軸方向の変形を抑制する第１の枠体と、前記第１の枠体の複数個所に設けられ、前記第１の枠体に流れる渦電流を抑制する渦電流抑制部を有することを特徴とする。
　本発明によれば、低損失な変圧器を実現できる。
本発明の第１実施形態による単相三脚の変圧器の斜視図である。 コイルの（ａ）横断面図および（ｂ）縦断面図である。 外枠体の斜視図である。 内枠体の斜視図である。 変圧器の漏れ磁束と渦電流の説明図である。 図５の要部の拡大図である。 本発明の第２実施形態による単相三脚の変圧器の斜視図である。
［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態による単相三脚の変圧器１の斜視図である。変圧器１は、矩形環状の２個の巻鉄心３（鉄心）と、巻鉄心３に巻回された一次コイル６と、一次コイル６（コイル）の外周に巻回された二次コイル７（コイル）と、外枠体９（第１の枠体）と、内枠体１０（第２の枠体）と、を有している。ここで、巻鉄心３は、アモルファス磁性薄帯を積層しつつ巻回し、環状に形成したものである。電磁鋼板と比較すると、アモルファス磁性薄帯は、薄く脆いため、一般的には、アモルファス磁性薄帯を用いた巻鉄心３は、鉄心の自重や電磁力によって破損しやすい。
　ここで、図２（ａ），（ｂ）に、コイル６，７の横断面図および縦断面図を示す。
　図２（ａ），（ｂ）において、一次コイル６および二次コイル７は、共に筒状に形成されている。ここで、ハッチングを付した矢印は、コイル６，７に電流が流れた際に働く電磁力の向きを示している。すなわち、図２（ａ）に示すように、コイル６，７には、水平方向（コイル６，７の軸方向の直交する方向）に膨張しようとする電磁力が働く。また、図２（ｂ）に示すように、コイル６，７には、鉛直方向すなわちコイル６，７の軸方向に膨張しようとする電磁力も働く。コイル６，７に流れる電流に比例して電磁力は大きくなる。特に変圧器１が大型のものにおいては、二次コイル７が短絡すると、発生する電磁力は数百トン程度にも達する。
　図１に戻り、枠体９，１０は、二次コイル７が短絡した場合等にコイル６，７の変形を抑制するために設けられている。まず、内枠体１０は、巻鉄心３を左右上下方向から取り囲むように形成され、主としてコイル６，７の左右方向の膨張を抑制する。また、外枠体９は、内枠体１０を前後左右方向から取り囲むように形成され、巻鉄心３およびコイル６，７を支持するとともに、コイル６，７の鉛直方向の膨張を抑制する。さらに、外枠体９は、内枠体１０の左右側面に当接することによって内枠体１０の左右方向の膨張を抑制し、これによって内枠体１０とともにコイル６，７の左右方向の膨張を抑制する。枠体９，１０の主たる部分は、強度やコストの観点から、ステンレス鋼や鉄鋼等の金属製とするのが好ましい。また、枠体９，１０は、電気的に絶縁されている（詳細は後述する）。
　次に、図３は、外枠体９の斜視図である。図３において、外枠体９は、略直方体枠状に形成されており、直方体の鉛直辺に沿って立設された４本のＨ鋼の柱部１４を有している。４本の下梁部１３（長尺状導体材）は、矩形パイプ状に形成され、前後左右方向に隣接する柱部１４（長尺状導体材）の下端部を連結している。また、４本の上梁部１２（長尺状導体材）は、矩形パイプ状に形成され、前後左右方向に隣接する柱部１４の上端部を連結している。また、柱部１４と下梁部１３との４箇所の交差箇所からは、Ｈ鋼の脚部１５が下方向に突出している。上梁部１２の上面には、前後方向に亘って、矩形板状に形成された２枚の鉄心支持板１１が橋架されている。
　鉄心支持板１１は、２個の巻鉄心３（図１参照）の上辺部をそれぞれ内側（下側）から支持する。これにより、巻鉄心３の重量が、コイル６，７に直接的に印加されないようになっている。また、上梁部１２のうち、２枚の鉄心支持板１１に挟まれた部分には、コイル締付ボルト１６（押圧力調整部）が装着される。コイル締付ボルト１６は、コイル６，７（図１参照）を下方向に押圧することにより、二次コイル７の短絡時等において、コイル６，７の鉛直方向の膨張を抑制する。ここで、コイル締付ボルト１６は、所定方向に回転するほどコイル６，７に対する押圧力が大きくなる。従って、コイル締付ボルト１６を適用したことにより、コイル６，７に対して最適な押圧力を付与することができる。
　次に、図４は、内枠体１０の斜視図である。図４において、内枠体１０は、略直方体枠状に形成されており、直方体の左右側面に沿って立設され、長方形板状に形成された２枚の外板１８を有している。外板１８の内面は、複数の（図示の例では２×４本の）柱部１９に固定されている。外板１８の外面のうち、外枠体９（図３参照）に接触する部分には、絶縁板１８ａが装着されており、これによって内枠体１０と外枠体９とは絶縁される。
　鉄心保護枠体２０は、各柱部１９の内側に装着されており、外板１８、柱部１９とともに複数の（図示の例では２×３本の）断面略矩形状の筒体を形成する。これらの筒体には、巻鉄心３（図１参照）の脚部が遊挿される。但し、水平方向に沿った電流ループが鉄心保護枠体２０に生じないように、鉄心保護枠体２０と柱部１９との間には、図示せぬ絶縁板が挟まれている。また、２枚の外板１８の上端部および下端部には、複数の（図示の例では２×３本の）連結部材１７が固定されている。そして、２個の巻鉄心３は、連結部材１７および柱部１９で囲まれた矩形領域内に並べて配置される。
　また、鉄心保護枠体２０の内板２０ａは、二次コイル７（図１参照）に当接する。従って、二次コイル７の短絡等によって、二次コイル７が左右方向に膨張しようとすると、内板２０ａによって二次コイル７の膨張が抑制される。上述したように、外板１８、柱部１９および鉄心保護枠体２０によって形成される断面略矩形状の筒体には、巻鉄心３の脚部が遊挿される。
　ここで、鉄心保護枠体２０の内板２０ａと、巻鉄心３の脚部とは、両者間に空隙を形成するように配置される。これにより、二次コイル７が膨張し、内板２０ａが変形した場合においても、内板２０ａと巻鉄心３との衝突を防止することができる。換言すれば、内板２０ａと巻鉄心３との間に空隙を設けたことにより、二次コイル７に加わる電磁力が巻鉄心３に印加されることを防止でき、巻鉄心３の破損を防止することができる。
　次に、図５は、変圧器１の漏れ磁束と渦電流の説明図である。コイル６，７に電流が流れると、巻鉄心３には磁束が流れる。但し、生じる磁束の一部は、図示の漏れ磁束ΦSとして、巻鉄心３の外側を流れる。漏れ磁束ΦSは、外枠体９と鎖交するため、仮に、外枠体９の全体が導体で構成されているとすると、図示のように、漏れ磁束ΦSを打ち消す方向に渦電流ＩSが流れ、変圧器１の損失が増大する。
　本実施形態においては、外枠体９は、渦電流ＩSを遮断するように構成されているため、その詳細を以下説明する。まず、外枠体９は、略直方体枠状に形成されているため、上梁部１２、下梁部１３、柱部１４、脚部１５には、直方体の各頂点に対応して、合計「８」の交差箇所が生じる。これら「８」の交差箇所のうち、「３」の交差箇所（例えば、図示の交差箇所Ａ１～Ａ３）では、各部１２，１３，１４，１５は、相互に絶縁されている。
　なお、図示の交差箇所Ａ１～Ａ３は一例であり、一般的には、交差箇所Ａ１～Ａ３は、次のようにして選択される。まず、交差箇所Ａ１は、８箇所の交差箇所の中から任意に選択できる。次に、交差箇所Ａ２は、交差箇所Ａ１の対角に位置する交差箇所になる。そして、交差箇所Ａ３は、交差箇所Ａ１，Ａ２以外の交差箇所の中から任意に選択できる。以上のように交差箇所Ａ１～Ａ３を選択すると、外枠体９において閉回路が形成されなくなり、渦電流ＩSが流れなくなる。
　次に、図６は、図５における交差箇所Ａ３の拡大図である。締結部材２４（渦電流抑制部）は、略立方体状の絶縁物のブロックに複数の矩形枠状の突出口を形成した形状を有している。そして、これら突出口には、一対の下梁部１３、柱部１４および脚部１５が各々挿入される。なお、締結部材２４は、各部１３，１４，１５を相互に接触させないように構成されている。また、締結部材２４の突出口には、複数のネジ穴２６が形成されており、ここにボルト２５を螺合することにより、締結部材２４に対して、各部１３，１４，１５が固定される。このように、締結部材２４は、各部１３，１４，１５を相互に絶縁しつつ締結する。
　締結部材２４は、強度の観点からＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）、フェノール樹脂、プレスボード、強化木、セラミックス等を採用することが望ましく、抵抗率が１×１０12Ω・ｃｍ以上の材料を使用することが望ましい。また、ボルト２５は、絶縁ボルトを用いるとよい。絶縁ボルトを使用することにより、二次コイル７が短絡した際の電磁力によって締結部材２４と各部１２，１３，１４，１５との接合部分が破損する可能性を低減することができる。各部１２，１３，１４，１５の幅が同一である場合は、複数の交差箇所Ａ１～Ａ３（図５参照）に対して、同一の締結部材２４を適用することができる。
　また、図４に示した内枠体１０についても、渦電流を防止する構成を適用するとよい。例えば、外板１８を金属によって構成した場合、連結部材１７を絶縁物によって構成するとよい。その際、連結部材１７に使用する絶縁物としては、強度の観点からＦＲＰ、フェノール樹脂、プレスボード、強化木、セラミックス等を採用することが望ましく、抵抗率が１×１０12Ω・ｃｍ以上の材料をしようすることが望ましい。
　以上のように、本実施形態の変圧器（１）は、鉄心（３）の重量を支持しつつ、コイル（６，７）の軸方向の変形を抑制する第１の枠体（９）と、第１の枠体（９）の複数個所に設けられ、第１の枠体（９）に流れる渦電流を抑制する渦電流抑制部（２４）と、を有する。これにより、コイル（６，７）の破損を防止しつつ渦電流損を低減し、損失を低減することができる。
　また、変圧器（１）は、第１の枠体（９）に対して絶縁され、軸方向に直交する方向へのコイル（６，７）の変形を抑制する第２の枠体（１０）をさらに有する。これにより、コイル（６，７）の変形をさらに抑制することができる。
　また、第１の枠体（９）は、直方体の各辺に沿って配設された複数の長尺状導体材（１２，１３，１４）を備え、渦電流抑制部（２４）は、直方体の複数の頂点のうちの一つである第１の頂点（Ａ１）に設けられた第１の絶縁部材と、第１の頂点の対角に位置する第２の頂点（Ａ２）に設けられた第２の絶縁部材と、第１および第２の頂点以外の一つの頂点である第３の頂点（Ａ３）に設けられた第３の絶縁部材とを備える。これにより、できるだけ少ない数の絶縁部材によって、渦電流を有効に抑制することができる。
　また、第１の枠体（９）は、コイル（６，７）に対する押圧力を調整する押圧力調整部（１６）を有するため、コイル（６，７）に対して最適な押圧力を付与することができる。
［第２実施形態］
　図７は、本発明の第２実施形態による単相三脚の変圧器２の斜視図である。なお、図７において、図１～図６の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　変圧器２は、矩形環状の２個の巻鉄心３と、巻鉄心３に巻回された一次コイル６と、一次コイル６の外周に巻回された二次コイル７と、外枠体２９（第１の枠体）と、内枠体３０（第２の枠体）と、を有している。ここで、巻鉄心３およびコイル６，７の構成は第１実施形態のものと同様である。また、外枠体２９および内枠体３０の全体形状は、第１実施形態の外枠体９および内枠体１０のものと同様である。但し、本実施形態における枠体２９，３０は、第１実施形態における締結部材２４（図６参照）は有しておらず、ほぼ全体が金属によって構成されている。
　本実施形態においては、渦電流ＩS（図５参照）を抑制するために、枠体２９，３０に溝状の凹部であるスリット２７（渦電流抑制部）を形成している。すなわち、枠体２９，３０のうちスリット２７を形成した部分が本実施形態における「渦電流抑制部」になる。スリット２７は、表皮効果によって抵抗値を上昇させるために形成したものであり、渦電流ＩSが流れる方向に直交するように形成される。また、スリット２７の深さは、渦電流ＩSの低減効果と、枠体２９，３０の機械強度を考慮して決定するとよい。例えば電源周波数が５０～６０Ｈｚである場合、深さは１ｍｍ～１０ｍｍの範囲にすることが好ましい。以上のように、枠体２９，３０に絶縁物を用いなかったとしても、渦電流ＩSを抑制することができる。
［変形例］
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
・上記各実施形態の変圧器１，２は、外枠体９，２９と内枠体１０，３０の双方を有するものであったが、二次コイル７が短絡した際に左右方向に働く電磁力がそれほど大きくない場合には、内枠体１０，３０を省略してもよい。この場合、外枠体９，２９は、巻鉄心３に左右方向から当接し、巻鉄心３の変形を抑制するように構成するとよい。
・上記第１実施形態においては、ボルト２５およびネジ穴２６によって締結部材２４と各部１３，１４，１５とを結合したが、これに代えて、接着剤によって締結部材２４と各部１３，１４，１５とを接着し、これらを結合してもよい。
・上記第１実施形態においては、外板１８を金属によって構成するとともに連結部材１７を絶縁物によって構成することによって、内枠体１０に流れる渦電流を抑制した。しかし、外板１８と連結部材１７とを共に金属によって構成し、絶縁物を挟んで両者を結合するようにしてもよい。
・また、上記第１実施形態の外枠体９においては、直方体の８箇所の頂点のうち、３箇所の頂点に対応する交差箇所Ａ１～Ａ３に絶縁物の締結部材２４を適用したが、４箇所以上の交差箇所に締結部材２４を適用してもよく、８箇所全ての交差箇所に締結部材２４を適用してもよい。
・また、上記第１実施形態において、渦電流の影響を完全に排除するために、枠体９，１０を全て絶縁物で構成してもよい。この場合、枠体９，１０の全てが「渦電流抑制部」になる。その際、巻鉄心３の荷重を支持できるとともに、コイル２が短絡した時に発生する電磁力によって破壊しないよう、枠体９，１０には、高い機械強度を有する材料を用いるとよい。具体的には、枠体９，１０には、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）、フェノール樹脂、プレスボード、強化木、セラミックス等を採用することが望ましく、抵抗率が１×１０12Ω・ｃｍ以上の材料を使用することが望ましい。
・上記各実施形態においては、単相三脚の変圧器１，２を例として説明したが、変圧器の種類はこれに限られるものではなく、三相五脚の変圧器や三相三脚の変圧器等に本発明を適用してもよい。変圧器の種類が変わると、コイルの数や巻鉄心の本数が異なるが、外枠体および内枠体に閉回路が構成されないように、適切な位置を電気的に絶縁することにより、枠体を流れる渦電流を抑制し、負荷損を低減することができる。
１，２　変圧器
３　巻鉄心（鉄心）
６　一次コイル（コイル）
７　二次コイル（コイル）
９，２９　外枠体（第１の枠体）
１０，３０　内枠体（第２の枠体）
１１　鉄心支持板
１２　上梁部（長尺状導体材）
１３　下梁部（長尺状導体材）
１４　柱部（長尺状導体材）
１５　脚部
１６　コイル締付ボルト（押圧力調整部）
１７　連結部材
１８　外板
１８ａ　絶縁板
１９　柱部
２０　鉄心保護枠体
２０ａ　内板
２４　締結部材（渦電流抑制部）
２５　ボルト
２６　ネジ穴
２７　スリット（渦電流抑制部）
Ａ１～Ａ３　交差箇所
ΦS　漏れ磁束
ＩS　渦電流

Claims (7)

  1. 　鉄心と、
    　前記鉄心に巻回されたコイルと、
    　前記鉄心の重量を支持しつつ、前記コイルの軸方向の変形を抑制する第１の枠体と、
    　前記第１の枠体の複数個所に設けられ、前記第１の枠体に流れる渦電流を抑制する渦電流抑制部を有することを特徴とする変圧器。
  2. 　前記第１の枠体に対して絶縁され、前記軸方向に直交する方向への前記コイルの変形を抑制する第２の枠体
    　をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
  3. 　前記第１の枠体は、直方体の各辺に沿って配設された複数の長尺状導体材を備え、
    　前記渦電流抑制部は、前記直方体の複数の頂点のうちの一つである第１の頂点に設けられた第１の絶縁部材と、前記第１の頂点の対角に位置する第２の頂点に設けられた第２の絶縁部材と、前記第１および第２の頂点以外の一つの頂点である第３の頂点に設けられた第３の絶縁部材とを備える
    　ことを特徴とする請求項２に記載の変圧器。
  4. 　前記第１の枠体は、直方体の各辺に沿って配設された複数の長尺状導体材と、
    　前記直方体の各頂点に対応する位置に設けられ、複数の前記長尺状導体材を絶縁しつつ結合する複数の渦電流抑制部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の変圧器。
  5. 　前記第１の枠体および前記第２の枠体の表面に、渦電流が流れる向きと直交する方向にスリットを形成した
    　ことを特徴とする請求項２に記載の変圧器。
  6. 　前記第１の枠体および前記第２の枠体は、絶縁部材によって構成されている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の変圧器。
  7. 　前記第１の枠体は、前記コイルに対する押圧力を調整する押圧力調整部を有する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110399693A (zh) * 2019-07-31 2019-11-01 西南交通大学 一种片间短路下变压器卷铁心涡流损耗的计算方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09115740A (ja) * 1995-10-16 1997-05-02 Hitachi Ltd 変圧器鉄心締め具
JP2013008808A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 変圧器、及び変圧器の製造方法
JP2016063140A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 株式会社ダイヘン 鉄心締付装置、およびその鉄心締付装置を備えた静止誘導機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09115740A (ja) * 1995-10-16 1997-05-02 Hitachi Ltd 変圧器鉄心締め具
JP2013008808A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 変圧器、及び変圧器の製造方法
JP2016063140A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 株式会社ダイヘン 鉄心締付装置、およびその鉄心締付装置を備えた静止誘導機器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110399693A (zh) * 2019-07-31 2019-11-01 西南交通大学 一种片间短路下变压器卷铁心涡流损耗的计算方法
CN110399693B (zh) * 2019-07-31 2022-06-07 西南交通大学 一种片间短路下变压器卷铁心涡流损耗的计算方法

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