(57)【要約】      （修正有）【課題】挿し鉄作業が容易な変圧器を提供する。【解決手段】変圧器は、第一、第二の脚部２ａ、２ｃと接続される第一、第二のヨーク２ｄ、２ｂを有する鉄心と、鉄心を支持する締金具１ａ〜１ｄを有する。締金具１ａ〜１ｄは、鉄心の積層方向を挟み込むように締め付け部材によって支持され、第一、第二の脚部２ａ、２ｃに対応する第一、第二の脚部締部材と、第二のヨーク２ｂに対応する第二のヨーク締部材が接続される。一方の締金具は、第一のヨーク２ｄに対応する第一のヨーク締部材を有する。第一のヨーク締部材は、中央部に開放端を有する。他方の締金具は、第一、第二の脚部締部材とは分離可能な、第一のヨーク２ｄに対応する、他の第一のヨーク締部材を有する。脚部締部材及びヨーク締部材の幅は、第一、第二の脚部２ａ、２ｃ及び第一、第二のヨーク２ｄ、２ｂの鉄心幅よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のヨークと、前記第一のヨークに接続される第一の脚部と第二の脚部と、前記第一の脚部と前記第二の脚部に接続される第二のヨークとを有する鉄心と、
前記鉄心を支持する締金具と、を有する変圧器であって、
前記締金具は、
前記鉄心の積層方向を挟み込むように締め付け部材によって支持されており、前記第一の脚部に対応する第一の脚部締部材と、前記第二の脚部に対応する第二の脚部締部材と、前記第二のヨークに対応する第二のヨーク締部材が接続され、前記第一の脚部締部材の幅は、前記第一の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二の脚部締部材の幅は、前記第二の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二のヨーク締部材の幅は、前記第二のヨークの鉄心幅よりも大きく、
前記締金具のうち一方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材に接続される前記第一のヨークに対応する第一のヨーク締部材を有し、前記第一のヨーク締部材は、中央部に開放端を有することができる構成になっており、
前記締金具のうち他方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材とは分離可能な、前記第一のヨークに対応する、他の第一のヨーク締部材を有することを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の変圧器において、
前記一方の前記締金具は、分離可能であり、
前記他方の前記締金具の分離可能な位置とは、異なった位置で、分離可能であることを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載の変圧器において、
前記締金具に、ネジ穴及びガイドピンを設けたことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項１に記載の変圧器において、
前記鉄心の部材である磁性薄帯は、１０μｍ以上５０μｍ未満の厚さであることを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項１に記載の変圧器において、
締め付け部材は、電気的に絶縁機能を有することを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項３に記載の変圧器において、
前記ガイドピンは、電気的に絶縁機能を有することを特徴とする変圧器。
【請求項７】
請求項１に記載の変圧器において、
前記締金具の材質は、非磁性材料であることを特徴とする変圧器。
【請求項８】
請求項３に記載の変圧器において、
前記ガイドピンの形状は、円柱もしくは多角柱であり、前記ガイドピンは前記鉄心に接することを特徴とする変圧器。
【請求項９】
請求項１に記載の変圧器において、
前記締金具と、前記鉄心との間に、弾性体を配置したことを特徴とする変圧器。
【請求項１０】
請求項１に記載の変圧器において、
前記締め付け部材は、前記鉄心の外側に配置したことを特徴とする変圧器。
【請求項１１】
請求項１に記載の変圧器において、
前記第一の脚部と前記第二の脚部には、巻線を巻いた構成を有することを特徴とする変圧器。
【請求項１２】
第一のヨークと、前記第一のヨークに接続される第一の脚部と第二の脚部と、前記第一の脚部と前記第二の脚部に接続される第二のヨークとを有する鉄心と、
前記鉄心を支持する締金具と、を有する積鉄心であって、
前記締金具は、
前記鉄心の積層方向を挟み込むように締め付け部材によって支持されており、前記第一の脚部に対応する第一の脚部締部材と、前記第二の脚部に対応する第二の脚部締部材と、前記第二のヨークに対応する第二のヨーク締部材が接続され、前記第一の脚部締部材の幅は、前記第一の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二の脚部締部材の幅は、前記第二の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二のヨーク締部材の幅は、前記第二のヨークの鉄心幅よりも大きく、
前記締金具のうち一方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材に接続される前記第一のヨークに対応する第一のヨーク締部材を有し、前記第一のヨーク締部材は、中央部に開放端を有することができる構成になっており、
前記締金具のうち他方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材とは分離可能な、前記第一のヨークに対応する、他の第一のヨーク締部材を有することを特徴とする積鉄心。
【請求項１３】
請求項１２に記載の積鉄心において、
前記一方の前記締金具は、分離可能であり、
前記他方の前記締金具の分離可能な位置とは、異なった位置で、分離可能であることを特徴とする積鉄心。
【請求項１４】
請求項１２に記載の積鉄心において、
前記締金具に、ネジ穴及びガイドピンを設けたことを特徴とする積鉄心。
【請求項１５】
請求項１２に記載の積鉄心において、
前記鉄心の部材である磁性薄帯は、１０μｍ以上５０μｍ未満の厚さであることを特徴とする積鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器および積鉄心に係り、特に、変圧器或いはリアクトル等の静止誘導電器に好適な積鉄心、および変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器の鉄心材料には、損失が少なく透磁率の大きいケイ素鋼板が用いられてきたが、近年、エネルギー消費量の増加に伴う省エネニーズの高まりにより、変圧器の鉄心材料に、ケイ素鋼板に替わる鉄基アモルファス合金を用いた高効率な変圧器（以下、アモルファス変圧器という）の需要が高まっている。
【０００３】
ところで、アモルファス変圧器の鉄心に用いられて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される。一般的に、アモルファス磁性薄帯を用いて変圧器鉄心を製造する場合、切断したアモルファス磁性薄帯を積層面がコの字をなすように積層し、巻線を挿入した後、バットジョイントやラップジョイントと呼ばれる方法で、左右のアモルファス磁性薄帯を交互に重ね合わせることにより、閉磁路を形成する巻鉄心が作製される。
【０００４】
また、巻線を鉄心に挿入する作業前には、アモルファス磁性薄帯の積層作業に起因する応力の影響を除去するため、鉄心を成形した状態で磁場中焼鈍を行う工程が入る。焼鈍後、アモルファス巻鉄心を絶縁紙で覆う、もしくは鉄心の積層面を樹脂で塗布する工程が入り、巻線に挿入され、変圧器として形成されていく。
【０００５】
しかし、生産効率の観点から巻鉄心の大形化には限界がある。さらに、鉄心厚さが増していくにつれ、焼鈍時間の調整が難しくなり、焼鈍ムラも大きくなるため、鉄損も大きく増加する可能性がある。
【０００６】
そこで、巻鉄心ではなく積鉄心とすることで、大形鉄心を反転することなく変圧器を組み立てることが可能となる。さらに、鉄心を分割して焼鈍することが可能となるため、焼鈍ムラによる鉄損増加も抑制できる。
【０００７】
特許文献１は、アモルファス磁性薄帯を積層した積鉄心に関して、締金具を保持部材とし、磁性薄帯に貫通孔を設けて連結することで鉄心形状を保持した構造を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１１８２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された技術では、巻線を挿入した後に、一方のヨーク部の鉄心を組む、挿し鉄作業を考慮しておらず、巻線を鉄心に巻回する手法をとらなければならないため、作業工数が増加してしまう可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、挿し鉄作業が容易な変圧器および積鉄心を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の好ましい一例は、第一のヨークと、前記第一のヨークに接続される第一の脚部と第二の脚部と、前記第一の脚部と前記第二の脚部に接続される第二のヨークとを有する鉄心と、前記鉄心を支持する締金具と、を有する変圧器であって、
前記締金具は、
前記鉄心の積層方向を挟み込むように締め付け部材によって支持されており、前記第一の脚部に対応する第一の脚部締部材と、前記第二の脚部に対応する第二の脚部締部材と、前記第二のヨークに対応する第二のヨーク締部材が接続され、前記第一の脚部締部材の幅は、前記第一の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二の脚部締部材の幅は、前記第二の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二のヨーク締部材の幅は、前記第二のヨークの鉄心幅よりも大きく、
前記締金具のうち一方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材に接続される前記第一のヨークに対応する第一のヨーク締部材を有し、前記第一のヨーク締部材は、中央部に開放端を有することができる構成になっており、
前記締金具のうち他方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材とは分離可能な、前記第一のヨークに対応する、他の第一のヨーク締部材を有する変圧器である。
【００１２】
本発明の好ましい他の例は、第一のヨークと、前記第一のヨークに接続される第一の脚部と第二の脚部と、前記第一の脚部と前記第二の脚部に接続される第二のヨークとを有する鉄心と、前記鉄心を支持する締金具と、を有する積鉄心であって、
前記締金具は、
前記鉄心の積層方向を挟み込むように締め付け部材によって支持されており、前記第一の脚部に対応する第一の脚部締部材と、前記第二の脚部に対応する第二の脚部締部材と、前記第二のヨークに対応する第二のヨーク締部材が接続され、前記第一の脚部締部材の幅は、前記第一の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二の脚部締部材の幅は、前記第二の脚部の鉄心幅よりも大きく、前記第二のヨーク締部材の幅は、前記第二のヨークの鉄心幅よりも大きく、
前記締金具のうち一方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材に接続される前記第一のヨークに対応する第一のヨーク締部材を有し、前記第一のヨーク締部材は、中央部に開放端を有することができる構成になっており、
前記締金具のうち他方の前記締金具は、
前記第一のヨークの鉄心幅よりも大きい幅であって、前記第一の脚部締部材と前記第二の脚部締部材とは分離可能な、前記第一のヨークに対応する、他の第一のヨーク締部材を有する積鉄心である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、挿し鉄作業を容易にした変圧器および積鉄心を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における単相の積鉄心の部品を示す図。
【図２】実施例１における積鉄心を組み立てる手順を説明する図。
【図３】実施例２における三相の積鉄心の部品を示す図。
【図４】実施例２における積鉄心を組み立てる手順を説明する図。
【図５】実施例２における積鉄心の投影図。
【図６】実施例３を説明する図。
【図７】実施例４を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる変圧器鉄心の実施の形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１における静止誘導電器用の単相の積鉄心の各部品図を示す。実施例１の締金具（１ａ〜１ｄ）は、図１に示すように、積鉄心の部材である磁性薄帯（２ａ〜２ｄ）の幅よりも広い幅の金具である。ここで、2aを積層した鉄心は、第一の脚部、2cを積層した鉄心は、第二の脚部、2dを積層した鉄心は、第一のヨーク、2bを積層した鉄心は、第二のヨークと呼ぶことにする。磁性薄帯は、アモルファス（非晶質）薄帯であり、１０μｍ以上５０μｍ未満の厚さの磁性薄帯を用いる。
【００１７】
また、鉄心の片方の面に接する締金具（１ａ、１ｂ）は巻線を挿入するため、挿入できるように中央部に開放端を有して分割できるようにしている。また、もう片方の面に接する締金具（１ｃ、１ｄ）は、積鉄心の剛性を保持するため、一方の締金具（１a、１ｂ）とは別の箇所で分割できるようになっている。そして、締金具（１ｃ）と締金具（１ｄ）とは、連結される構造となっている。
【００１８】
また、締金具（１a）は、第一の脚部、第二の脚部、および第一のヨークと第二のヨークのそれぞれを締め付ける締め部材として機能する。
【００１９】
さらに、締金具（１ａ〜１ｄ）には積鉄心作業時に、磁性薄帯の配置位置を示すガイドピン用の穴と、ネジ穴（３）を設けている。ガイドピンは、ガイドピン用の穴に差し込み可能となっている。ネジ穴（３）には、ネジやボルトなどの締め付け部材を差し込むことが出来る。
【００２０】
図２は、図１で示した締金具（１ａ〜１ｄ）を用いて積鉄心を組み立てる手順を示した図である。まず、締金具（１ａ）を地面と水平に配置し、その上にガイドピン（４）に従って、磁性薄帯（２ａ〜２ｃ）を配置する。
【００２１】
一般的に、積鉄心は、磁性薄帯を交互にずらして積層方向に重ねていくため、所定の鉄心厚さになるまで、上部ヨーク部以外の磁性薄帯を重ねていく。ガイドピンにより、磁性薄帯の位置合わせが出来る。
【００２２】
次に、もう一方の締金具（１ｃ）を磁性薄帯の上に重ね、締金具（１ｃ）と締金具（１ａ）といった締金具同士を、締め付け部材であるネジ（６）で連結し、固定する。その後、上記積鉄心を地面と垂直にたて、締金具１ａの上方の開放端側から、巻線（５）を挿入する。
【００２３】
厚みが、１０μｍ以上５０μｍ未満の磁性薄帯は紙のように曲がりやすいため、この特性を利用し、上部ヨーク部の挿し鉄作業を実施する。磁性薄帯をめくりながら重ねていき、所定の厚さになるまで積層させる。例えば、ガイドピンを３点に配置して、磁性薄帯の落下を防止できる。ガイドピンの形状は、円柱形などの丸い形状とし、その形状の部分と鉄心とを接触させるようにして、鉄心のずれを防止するようにしてもよい。
【００２４】
最後に、上部ヨーク部の締金具（１ｂ）と反対側の締金具（１ｃ）を取り付け、締め付け部材であるボルトで連結、固定する。以上のような方法で組み立てることで、剛性の低い薄い磁性薄帯であっても、鉄損を悪化させることなく、積鉄心の挿し鉄作業などの積作業を容易にし、形状を保持することが可能となる。
【００２５】
ここで、締め付け部材であるネジ（６）やボルトは、磁性薄帯を貫通することなく、締金具（１ａ〜１ｄ）で挟まれた磁性薄帯の外側に配置され、締金具同士を締め付けるので、鉄損を悪化することを防ぐことができる。
【００２６】
また、例えば、締金具は、SUSやアルミや絶縁材のような非磁性材料であることが望ましい。これにより、漂遊損の発生を抑制することが可能となる。
さらに、ガイドピンおよび連結ネジは絶縁材で形成するか、もしくは、ナットを絶縁部材にすることで、締金具を介して循環電流が流れるのを抑制することが望ましい。
【実施例２】
【００２７】
図３は、実施例２における静止誘導電器用の三相の積鉄心の各部品図を示す。
実施例２の締金具（１e〜１i）は図３に示すように、積鉄心の部材である磁性薄帯（２e〜２ｋ）の幅よりも広い幅の金具である。また、鉄心の片方の面に接する締金具（１e、１f、１g）は巻線を挿入するため分割しており、もう片方の面に接する締金具（１ｈ、１i）は、積鉄心の剛性を保持するため、一方の締金具（１e、１f、1g）とは別の箇所で分割され連結される構造となっている。
【００２８】
さらに、締金具（１e〜１i）には積鉄心作業時に、磁性薄帯の配置位置を示すガイドピン用の穴とネジ穴（３）を設けている。また、図３に示したように、ガイドピンの穴にはガイドピン（４）を固定した状態で積鉄心作業を実施し、ネジ（６）で連結する際に、ネジ穴にネジを入れて固定する。
【００２９】
図４は、図３で示した締金具（１e〜１i）を用いて、積鉄心を組み立てる手順を示した図である。まず、締金具（１e）を地面と水平に配置し、その上にガイドピン（４）に従って、磁性薄帯（２e、２f、２ｇ、２ｈ、２i）を配置する。
【００３０】
一般的に、積鉄心は磁性薄帯を交互にずらして積層方向に重ねていくため、所定の鉄心厚さになるまで、上部ヨーク部以外の磁性薄帯を重ねていく。
【００３１】
次に、もう一方の締金具（１h）を磁性薄帯の上に重ね、締金具同士をネジで連結し、固定する。その後、積鉄心を地面と垂直にたて、巻線（５）を挿入する。
【００３２】
厚み数十μｍの磁性薄帯は紙のように曲がりやすいため、この特性を利用し、上部ヨーク部の挿し鉄作業を実施する。磁性薄帯をめくりながら重ねていき、所定の厚さになるまで積層させる。最後に、上部ヨーク部の締金具（１ｆ、１ｇ）と反対側の締金具（１i）を取り付け、ボルトで連結して、締金具（１ｆ、１ｇ）と締金具（１i）とを固定する。
【００３３】
図５は、完成した実施例２における積鉄心の投影図を示す。以上のような方法で組み立てることで、剛性の低い薄い磁性薄帯であっても、鉄損を悪化させることなく、積鉄心２の積作業を容易にし、形状を保持することが可能となる。図４における、第一の脚部としての磁性薄帯2e、第二の脚部としての磁性薄帯2f、第三の脚部としての磁性薄帯2gと、それらに対応した締金具（１ｈ、1e）の周囲に巻線を巻いた積鉄心は、静止誘導電器の一例である変圧器に適用することができる。
【００３４】
また、実施例１と同様に、例えば、締金具はSUSやアルミや絶縁材のような非磁性材料であることが望ましい。これにより、漂遊損の発生を抑制することが可能となる。
【００３５】
さらに、ガイドピンおよびネジ（６）は、絶縁材で形成するか、もしくは、ナットを絶縁部材にすることで、電気的に絶縁機能を有し、締金具を介して循環電流が流れるのを抑制することが望ましい。
【実施例３】
【００３６】
図６は、実施例３を説明する図である。実施例３は、図１、図３で説明した、実施例１および実施例２の構成に対して、ガイドピン（４）の形状を変形した構成となっている。図６における左側の部分を拡大した、右側に示した部分図には、ガイドピンの形状を、みやすくするため、鉄心を除いた図を示している。
【００３７】
図６では、鉄心の形状に沿って三角形とすることで、円柱形などの丸いガイドピンよりも、多角形の形状のガイドピンにすることで、鉄心との接触面積が増加するため、より強固に鉄心のずれを防止することが可能となる。なお、ガイドピンの外側に、ネジやボルトを貫通させて、締金具同士を固定するネジ穴（３）を配置している。
【実施例４】
【００３８】
図７は、実施例４を説明する図である。
実施例４は、実施例１および２の図１、図３で説明した、実施例１および実施例２の構成に対して、締金具（１h、１i）と積鉄心との間に、弾性体であるゴムシート（７）を挿入した場合を示している。
【００３９】
ゴムシート（７）を挿入することで、接合部で特に増加しやすい振動を抑制できるとともに、締金具に発生する漂遊損を低減することが可能となる。
【００４０】
尚、ゴムシート（７）は、弾性率の低いゴムを用いれば、より低騒音化に有利となり、弾性率の高いゴムを用いれば経年劣化や高強度化に有利となるため、使用目的に合わせて、弾性率の異なるものを使用するのが望ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１a〜１i…締金具、２a〜２ｋ…磁性薄帯、４…ガイドピン、５…巻線、６…ネジ、７…ゴムシート
【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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