(57)【要約】【課題】  アモルファス鉄心への巻線の振動の影響を回避したアモルファス鉄心変圧器を提供する。【解決手段】  アモルファス鉄心変圧器は、巻線と、巻線の中空部に配置されるアモルファス鉄心とを有し、アモルファス鉄心は、アモルファス磁性薄帯を積層した矩形状の巻鉄心を配置して構成された額縁状の鉄心であり、第１と第２のコア部と、第１と第２のコア部と繋がった第１のヨーク部と、第１と第２のコア部とつながった第２のヨーク部とを有し、第１のヨーク部の前記アモルファス磁性薄帯を支持する第１の支持部と、第１と第２のコア部を保護するとともに、第１の支持部を支持するアモルファス鉄心保護ケースと、アモルファス鉄心保護ケースを垂直方向に支持する第２の支持部と、巻線を支持する第３の支持部と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線と、
前記巻線の中空部に配置されるアモルファス鉄心とを有するアモルファス鉄心変圧器であって、
前記アモルファス鉄心は、
アモルファス磁性薄帯を積層した矩形状の巻鉄心を配置して構成された額縁状の鉄心であり、第１と第２のコア部と、前記第１と第２のコア部と繋がった第１のヨーク部と、前記第１と第２のコア部とつながった第２のヨーク部とを有し、
前記第１のヨーク部の前記アモルファス磁性薄帯を支持する第１の支持部と、
前記第１と第２のコア部を保護するとともに、前記第１の支持部を支持するアモルファス鉄心保護ケースと、
前記アモルファス鉄心保護ケースを垂直方向に支持する第２の支持部と、
前記巻線を支持する第３の支持部と、
を有することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記第１の支持部は、
前記アモルファス磁性薄帯と接するアモルファス鉄心搬送板であることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項３】
請求項２に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記アモルファス鉄心搬送板と前記アモルファス鉄心保護ケースとの間に、上部支持梁とアモルファス鉄心受けとを配置したことを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項４】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記第１の支持部は、
上部支持梁とアモルファス鉄心受けとからなることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項５】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記第２の支持部は、
前記アモルファス鉄心保護ケースを支持する垂直方向に延びた支持柱を有することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項６】
請求項２に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記アモルファス鉄心搬送板の下部は円弧部を有し、
前記円弧部の周辺で、前記アモルファス鉄心保護ケースと接触することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項７】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記第２のヨーク部は、ラップ部であり、
前記第２のヨーク部に接触する鉄心用当板を有することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項８】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記巻線と前記第１の支持部との間には、間隙があることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項９】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記アモルファス鉄心保護ケースは、複数の分割されたブロックを有し、
前記ブロックに前記アモルファス磁性薄帯が積層されていることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項１０】
請求項９に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記ブロックの間は、絶縁物を介在したことを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項１１】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記第２の支持部は、
前記アモルファス鉄心保護ケースの上部においては、
当板と接触させて挟み込む上部締金具を有し、
前記アモルファス鉄心保護ケースの下部においては、
当板と接触させて挟み込む下部締金具と、前記下部締金具に支持された下部支持梁とを有することを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【請求項１２】
請求項１に記載のアモルファス鉄心変圧器において、
前記第３の支持部は、
下部締め金具と、
前記下部締め金具に支持される巻線受けとからなることを特徴とするアモルファス鉄心変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファス鉄心変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー型変圧器用鉄心として、磁気損失が少なく磁気特性に優れたアモルファス磁性材料が使用されている。変圧器鉄心に用いるアモルファス磁性薄帯は、磁性合金の溶融体を超急冷して製造するもので、磁気損失が非常に小さく、優れた磁気特性を備えている。しかし、鉄心を形成するアモルファス磁性薄帯は、薄くて硬く、脆いという性質があるため、厚さ約0.025mmの薄帯を何千枚も積層して形成しているものの、機械的強度、剛性が十分に得られず、珪素鋼板のように自立させることが困難である。
【０００３】
また、アモルファス磁性材料は応力感度が高く、アモルファス磁性材料に応力を付与することにより、磁気損失が増加することも知られている。
【０００４】
背景技術としては、特許文献１が知られている。特許文献１は、「積層したアモルファス磁性薄帯を巻回し、両端をラップさせてラップ部を形成し、該ラップ部を一辺とする四角筒状に成形し、前記ラップ部及び該ラップ部に対向する一辺をヨーク部とし、他の対向する二辺を四角柱状のコア部とするアモルファス巻鉄心と、前記四角柱状のコア部の四つの角部を夫々覆う山形鋼状の胴部及び該胴部の両端に設けられた鉤形のフランジ部を有するコア部保護枠と、前記フランジ部同士を連結固定する連結板と、前記コア部保護枠に装着された低圧コイル及び高圧コイルと、を備えることを特徴とするアモルファス変圧器」を開示している。そのような構成により、「コイルの短絡時にもアモルファス巻鉄心が破損することがなく、軽量化したアモルファス変圧器を得る」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２０７６７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
変圧器は、運転時に巻線が機械的に振動することが知られている。このため硬くて脆いアモルファス磁性材料を保護するため、この巻線の振動の影響を回避する必要がある。
【０００７】
特許文献１の技術は、巻線が、その上にあるコア部保護枠を支持し、そのコア部保護枠がアモルファス巻鉄心を支持する構成なので、アモルファス巻鉄心が巻線の機械的振動の影響を受けるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、アモルファス鉄心への巻線の振動の影響を回避したアモルファス鉄心変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好ましい一例は、巻線と、前記巻線の中空部に配置されるアモルファス鉄心とを有するアモルファス鉄心変圧器であって、前記アモルファス鉄心は、アモルファス磁性薄体を積層した矩形状の巻鉄心を配置して構成された額縁状の鉄心であり、第１と第２のコア部と、前記第１と第２のコア部と繋がった第１のヨーク部と、前記第１と第２のコア部とつながった第２のヨーク部とを有し、
前記第１のヨーク部の前記アモルファス磁性薄体を支持する第１の支持部と、
前記第１と第２のコア部を保護するとともに、前記第１の支持部を支持するアモルファス鉄心保護ケースと、前記アモルファス鉄心保護ケースを垂直方向に支持する第２の支持部と、前記巻線を支持する第３の支持部と、を有するアモルファス鉄心変圧器である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アモルファス鉄心変圧器において、アモルファス鉄心への巻線の振動の影響を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のアモルファス鉄心変圧器を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａから見たアモルファス鉄心変圧器の鉄心支持構造を説明する断面概略図である。
【図３】実施例１の鉄心支持構造を説明する正面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂから見た鉄心支持構造を説明する断面図である。
【図５】図３から下部締金具と締金具用当板を無くした鉄心支持構造を説明する正面図である。
【図６】図５からアモルファス鉄心保護ケースを無くした鉄心支持構造を説明する正面図である。
【図７】上部締金具をなくした鉄心支持構造を説明する正面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃから見た鉄心支持構造を説明する断面図である。
【図９】実施例２のアモルファス鉄心変圧器を示す正面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄから見た鉄心支持構造を説明する断面概略図である。
【図１１】図９の上部締金具を無くした鉄心支持構造を説明する正面図である。
【図１２】図１１のＥ−Ｅから見た鉄心支持構造を説明する断面図である。
【図１３】実施例３のアモルファス鉄心変圧器を示す正面図である。
【図１４】図１３のＦ−Ｆから見た鉄心支持構造を説明する断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施例では、アモルファス鉄心への巻線の振動の影響回避を可能とするアモルファス鉄心変圧器として、油入単相器の例を説明する。
【００１４】
図１は、実施例１のアモルファス鉄心変圧器１００を示す正面図であり、図２はアモルファス鉄心の支持状態を示す、図１のＡ−Ａから見た断面概略図である。説明するアモルファス鉄心変圧器１００は単相器であるため、１個の巻線２を中心に配置し、巻線内周側の巻線２の中空部にアモルファス磁性薄帯を何千枚も積層した矩形状の巻鉄心を配置して、額縁状の鉄心を構成する。
【００１５】
図２を用いて、アモルファス鉄心の支持状態を説明する。すべてを図示していないが、アモルファス鉄心保護ケース６の左右に、締金具用当板３を接触させ、締金具用当板３を上部締金具４によって挟み込むことで機械的強度と、剛性を確保する。実施例１のアモルファス鉄心１は、図１の奥行き方向（図２の横方向）に２つ存在しているが、１つでもよく、３つであってもよい。
【００１６】
また、各鉄心１同士はプレスボード（絶縁板）１１を介して接触させてもよい。また、アモルファス鉄心１は、アモルファス鉄心搬送板１０を介して、アモルファス鉄心保護ケース６、７の上端面で支持することができる。
【００１７】
アモルファス鉄心保護ケース７と、巻線２の側面との間はより狭くしてもよい。逆に、油入三相器の場合は、アモルファス鉄心保護ケース７と、巻線２の側面との間に、他の巻線が存在することになるため、アモルファス鉄心保護ケース７と、巻線２の側面との間はより広くてもよい。
【００１８】
図３は、アモルファス鉄心変圧器１００から、巻線２と上部締金具４を無くした状態を示す正面図である。図４は、図３のＢ−Ｂから見た、巻線２の内周側におけるアモルファス鉄心の断面構造を説明する断面図である。図３、図４を用いて、アモルファス鉄心保護ケース６、７の支持状態を説明する。
【００１９】
図３に示すように、地面に下部締金具５を配置して、前述した通り、アモルファス鉄心保護ケース６、７の左右に、締金具用当板３をあてがい、それらを下部締金具５によって挟み込むことで機械的強度と、剛性を確保する。
【００２０】
下部締金具５の上端面に、下部支持梁９を渡している。図示していないが下部支持梁９の下端面に絶縁物を介して、下部支持梁９は下部締金具５に支持されるとともに固定される。このため、アモルファス鉄心保護ケース６、７は、下部支持梁９の上端面で垂直方向に支持することができる。アモルファス鉄心保護ケース６、７の周囲に、垂直方向に延びる支持柱を配置し、アモルファス鉄心保護ケース６、７を、さらに強固に支持するようにしてもよい。
【００２１】
一方、アモルファス磁性薄帯は材料幅の種類が少なく、一種類のアモルファス材で鉄心を構成すると四角形断面となり、占積率は低くなる。ここで、占積率は図示していないが巻線２の内接円の面積に占める鉄心の断面積の割合を示す。占積率を高くすることで、変圧器の負荷損および無負荷損の両方を低減できる。
【００２２】
また、アモルファス鉄心１の外周を囲むように配置したアモルファス鉄心保護ケース６、７の左右に、締金具用当板３をあてがい、バインドテープ３０を巻きつけて固定する。アモルファス鉄心保護ケース６、７が配置されていることから、バインドの張力によってアモルファス鉄心に応力が付与されることはなく、磁気損失が増加することは無い。
【００２３】
ここで、アモルファス鉄心保護ケース６、７の特徴として、ケースの内部が４つ、または２つのブロックに分かれている。アモルファス鉄心保護ケース６、
７内の1ブロックはアモルファス鉄心を囲むように構成する。このためアモルファス鉄心保護ケース６、７は、SUS、アルミニウム、木材、樹脂などの非磁性の材料で構成するか、磁脚を磁性体で1周囲むこと（1ターン）がないように構造部の一部に絶縁物（例えば樹脂）を介在させる構成により、ブロック間が絶縁されることが望ましい。
【００２４】
アモルファス鉄心１は、アモルファス鉄心保護ケース６、７によって囲まれていることから、製造中および完成後も外部に晒されることなく、アモルファス鉄心の破損を防止することができる。
【００２５】
図５は、図３から下部締金具５と締金具用当板３を無くした状態を示す正面図である。アモルファス鉄心１の上部はアモルファス鉄心搬送板１０の、２つの仕切り板でその位置が規制される。一方、アモルファス鉄心１の下部を構成する第２のヨーク部（アモルファス磁性薄帯のラップ部）は、仕切り板に相当するものがない。このため、アモルファス鉄心用当板１２を、第２のヨーク部と接触させ、アモルファス磁性薄帯の位置が規制される。また、第２のヨーク部を支持する部材を設置してもよい。
【００２６】
図６は、図５からアモルファス鉄心保護ケース６、７を無くした状態を示す正面図である。矩形状の各巻鉄心は、アモルファス磁性薄帯の挿入、ラップ後、図示していないが、その周囲をバンドで締め付けて固定する。
【００２７】
図６は、額縁状のアモルファス鉄心を２つ配置した図である。それぞれの額縁状のアモルファス鉄心１において、水平方向の２辺のうち上部を第１のヨーク部、下部を第２のヨーク部と呼ぶ。そして、垂直方向の２辺を第１のコア部、第２のコア部と呼ぶことにする。コア部には、巻線２が巻かれる場合が有る。
【００２８】
アモルファス鉄心搬送板１０は、額縁状の鉄心の内周側の角において、円弧形状となっており、その円弧の周辺で、アモルファス鉄心保護ケース６、７と接触する。そのような構成により、アモルファス鉄心保護ケース６、７は、アモルファス鉄心搬送板１０を垂直方向に支持する。
【００２９】
図７はアモルファス鉄心変圧器１００から、上部締金具４を無くした状態を示す正面図である。図８は、図７のＣ−Ｃから見たアモルファス鉄心変圧器１００の断面図である。図７、図８を用いて、巻線２の支持状態を説明する。
【００３０】
巻線２は、下部締金具５の上端面に、巻線受け１３を配置して、図示していないが、巻線２の下端面に絶縁物を介して固定する。
【００３１】
アモルファス鉄心保護ケース６、７は、その上部においては当板と接触させて挟み込む上部締金具で支持され、その下部においては、当板と接触させて挟み込む下部締金具で垂直方向に支持される。また、アモルファス鉄心１は、アモルファス鉄心搬送板１０とアモルファス鉄心保護ケース６、７で支持される。巻線２は、下部締金具５と、下部締金具５に支持される巻線受け１３とで支持されることから、巻線２はアモルファス鉄心保護ケース６、７とは独立した状態で保持されている。
【００３２】
従って、アモルファス鉄心１への巻線２の振動の影響を回避し、優れた磁気特性のアモルファス鉄心変圧器を得ることができる。このとき、巻線２の上端面と、アモルファス鉄心搬送板１０の支持面との間の間隙の距離をg1で示す。この間隙により、巻線２の振動がアモルファス鉄心に与える影響を抑えることができる。
【実施例２】
【００３３】
図９は、実施例２のアモルファス鉄心変圧器２００を示す正面図であり、図１０は、図９のＤ−Ｄから見たアモルファス鉄心の支持状態を示す断面概略図である。図１１は、アモルファス鉄心変圧器２００から、上部締金具４を無くした状態を示す正面図である。図１２は、図１１のＥ−Ｅから見たアモルファス鉄心変圧器２００の断面図である。
【００３４】
実施例１との違いは、アモルファス鉄心保護ケース６、７と、アモルファス鉄心搬送板１０との間に、アモルファス磁性薄帯の積層体とアモルファス鉄心搬送板１０などを支持するに十分な強度を有する金属で構成された上部支持梁１４と、上部支持梁１４に支持されるアモルファス鉄心受け（絶縁板）１５を介在させた点である。
【００３５】
実施例２によれば、アモルファス鉄心１への巻線２の振動の影響を回避することができる。さらに、実施例２によれば、アモルファス鉄心搬送板１０に加えて、上部支持梁１４と、アモルファス鉄心受け１５を有することから、アモルファス磁性薄帯からなる鉄心の剛性と強度を高めることができる。また、図１１に示すように、巻線２の上端面と、上部支持梁１４の支持面との間の間隙の距離をg2で示す。この間隙により、巻線２の振動がアモルファス鉄心に与える影響を抑えることができる。
【００３６】
実施例１、２ともに、アモルファス鉄心１を２分割し、ブロックを２つ有した構造で説明したが、占積率をさらに向上させるため、ブロックの数を３以上にしてもよいことはもちろんである。
【実施例３】
【００３７】
図１３は、実施例３のアモルファス鉄心変圧器３００を示す正面図であり、図１４は、図１３のＦ−Ｆから見た、アモルファス鉄心の支持状態を示す断面概略図である。アモルファス鉄心を構成する磁性薄帯を支持する第１の支持部材は、アモルファス磁性薄帯と接触するアモルファス鉄心受け（絶縁板）１５と上部支持梁１４とで構成している。実施例２との違いは、アモルファス鉄心搬送板１０、プレスボード１１を無くした点である。
【００３８】
アモルファス鉄心搬送板１０、プレスボード１１を無くしたことで発生する隙間には、スペーサ（絶縁板）２０、２１を差し込んで、水平方向にずれないような構成とした。また、実施例３も、アモルファス鉄心１への巻線２の振動の影響を回避することができる。
【００３９】
実施例３によれば、アモルファス鉄心搬送板１０を無くしたことから、アモルファス鉄心搬送板１０の分だけアモルファス鉄心変圧器３００の垂直方向の高さを低くできるとともに、コスト低減という効果がある。
【００４０】
実施例１、２、３ともに、アモルファス鉄心１を２分割したブロックを有する構造で説明したが、占積率をさらに向上させるため、ブロックの数を３以上にしてもよいことはもちろんである。さらに、アモルファス鉄心１の周囲４面を絶縁物（例えば絶縁紙）で覆い、絶縁処理されていることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４１】
１      アモルファス鉄心
２      巻線
３      締金具用当板
４      上部締金具
５      下部締金具
６、７  アモルファス鉄心保護ケース
１０    アモルファス鉄心搬送板
１３    巻線受け
１００、２００、３００  アモルファス鉄心変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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