(57)【要約】【課題】変圧器本体の低損失化を図り、下部鉄心締付金具での過大な損失集中や局部的な温度上昇による不具合を除去した変圧器を提供する。【解決手段】複数の鉄心脚部１と、鉄心脚部１の上下端に配置された上部ヨーク部２及び下部ヨーク部３と、鉄心脚部１に巻回された巻線６、７と、巻線６、７の上下端に配置されこれらを挟持する上部鉄心締付金具４及び下部鉄心締付金具５とで変圧器を構成する。下部鉄心締付金具５の巻線側５ｂの面に非磁性体からなる巻線側磁気シールド１２ａを配置し、下部鉄心締付金具５の反巻線側５ｄの面に強磁性体からなる反巻線側磁気シールド１２ｃを配置する。【選択図】図１
2014060235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉄心脚部と、
前記鉄心脚部の上下端に配置された上部ヨーク部及び下部ヨーク部と、
前記鉄心脚部に巻回された巻線と、
前記巻線の上下端に配置され前記巻線を挟持する上部鉄心締付金具及び下部鉄心締付金具とで変圧器を構成し、
前記下部鉄心締付金具の巻線側の面に非磁性体からなる磁気シールドを配置し、
前記下部鉄心締付金具の反巻線側の面に強磁性体からなる磁気シールドを配置した、変圧器。
【請求項２】
作業用穴を有する前記下部鉄心締付金具の反ヨーク側の面に、前記作業用穴を避けて強磁性体からなる磁気シールドを配置した、
請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記強磁性体からなる磁気シールドは、前記反ヨーク側の面の前記作業用穴を避けた部分に取り付け座を設け、前記取り付け座に複数枚重ねた珪素鋼板を取り付けることで構成した、
請求項２に記載の変圧器。
【請求項４】
作業用穴を有する前記下部鉄心締付金具の反ヨーク側の面に、前記作業用穴を避けて非磁性体からなる磁気シールドを配置した、
請求項１に記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変圧器に係り、特に、巻線からの漏れ磁束による損失を低減することができる変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、変圧器は益々大容量化される傾向にあり、それに伴い巻線からの漏れ磁束も増大する傾向にある。漏れ磁束による損失が増加することで変圧器における局部的な温度上昇が製品の性能および信頼性などの点から問題になってきている。
【０００３】
特に、巻線の近くに配置される下部鉄心締付金具については上記の問題が深刻であり、このような問題を軽減する対策として、特許文献１に下部鉄心締付金具に磁気シールドを配置する方策が開示されている。
【０００４】
この発明では、磁気シールド体を下部鉄心締付金具の反鉄心側の側面に配置することで、下部鉄心締結金具での漏れ磁束による発生損失を効果的に低減することが可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−５７９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の構成では、下部鉄心締付金具の下側の漏れ磁束による発生損失を低減するには不十分であり、局部的な温度上昇による不具合を除去するには不十分であるという問題がある。
【０００７】
また、下部鉄心締付金具には鉄心と下部鉄心締付金具を連結して固定するために作業用穴が反鉄心側の側面に設けられていて、その穴を塞ぐための蓋も設置されるため、特許文献１の構成のように一体物の磁気シールドを下部鉄心締付け金具の反鉄心側側面に配置することが困難であるという問題がある。
【０００８】
変圧器は現地に輸送する前に組み立てて試験をした後に輸送単位に分解して輸送する（分解輸送）。変圧器を分解輸送する場合には、磁気シールドを取外して、下部鉄心締付金具と鉄心を解体しなければならないため作業コストが増加するという問題点がある。
【０００９】
本発明は上述の点にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、変圧器本体の低損失化を図り、下部鉄心締付金具での過大な損失集中や局部的な温度上昇による不具合を除去した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】
【００１０】
本発明の変圧器は、複数の鉄心脚部と、前記鉄心脚部に上下端に配置された上部ヨーク部及び下部ヨーク部と、前記鉄心脚部に巻回された巻線と、前記巻線の上下端に配置され前記巻線を挟持する上部鉄心締付金具及び下部鉄心締付金具とで構成する。前記下部鉄心締付金具の巻線側の面に非磁性体からなる磁気シールドを配置し、前記下部鉄心締付金具の反巻線側の面に強磁性体からなる磁気シールドを配置する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の変圧器によれば、巻線からの漏れ磁束による発生損失による影響が大きい下部鉄心締付金具の発生損失を大幅に低減することができ、過大な損失集中や局部的な温度上昇による不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例である変圧器の要部断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例である変圧器の三相五脚鉄心構造を変圧器の上方より示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例である変圧器の下部鉄心締付金具を示す正面図である。
【図４】図３に示す巻線からの漏れ磁束の流れを示した図である。
【図５】本発明の第２の実施例である変圧器の要部断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例である変圧器の下部鉄心締付金具及び巻線からの漏れ磁束の流れを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例である変圧器の要部断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例である変圧器の下部鉄心締付金具及び巻線からの漏れ磁束の流れを示す図である。
【図９】本発明の損失低減効果を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
以下、図１〜４を参照して本発明の第１の実施例を説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例に係る変圧器の要部断面図である。図１において、１は鉄心脚部、２、３は上部及び下部ヨーク部、４、５は上部及び下部鉄心締付金具、６、７は鉄心脚部１に同心円状に巻回された内側及び外側巻線である。
【００１５】
下部鉄心締付金具５はヨーク側である側面（以下、ヨーク側５ａという。）、巻線側となる上面（以下、巻線側５ｂという。）、反ヨーク側となる側面（以下、反ヨーク側５ｃという。）、反巻線側となる下面（以下、反巻線側５ｄという。）で構成され、巻線側５ｂには内側及び外側巻線６、７を冷却するための冷却用油道の穴８が設けられている。
【００１６】
反ヨーク側５ｃには、鉄心脚部１を支えるための鉄心支持台９と下部鉄心締付金具の反巻線側５ｄを連結して固定するための作業用穴１０が設けられている。
【００１７】
この作業用穴１０を塞いで冷却用油道３０を確保するために、下部鉄心締付金具の反ヨーク側５ｃの外側に蓋１１が設けられている。また、巻線側磁気シールド１２ａは下部鉄心締付金具の巻線側５ｂの上面に設けられ、反巻線側磁気シールド１２ｃは下部鉄心締付金具の反巻線側５ｄの下側に設けられる。なお、巻線側磁気シールド１２ａはたとえば銅等の非磁性体で構成され、反巻線側磁気シールド１２ｃはたとえば珪素鋼板等の強磁性体で構成される。
【００１８】
この様に構成された変圧器本体と絶縁媒体１３（鉱油、ガス、シリコーン液等）がタンク側板１５ａ、タンク底板１５ｂ等で形成されたタンクに収納されている。
【００１９】
図２は図１の三相五脚鉄心構造を上から見た要部平面図である。図２において、内側及び外側巻線６、７が巻回された鉄心脚部１と内側及び外側巻線６、７が巻回されない側脚鉄心部１４が配置され、内側及び外側巻線６、７を冷却するために下部鉄心締付金具５の巻線側５ｂに冷却用油道の穴８を複数設けている。また、鉄心支持台９も下部鉄心締付金具５の軸方向と直交して複数個配置されている。
【００２０】
図３は実施例１の変圧器の下部鉄心締付金具を反ヨーク側５ｃから見た図である。図３において、磁気シールド１２ｃは下部鉄心締付金具５の反巻線側５ｄの下部に配置されている。鉄心脚部１を支えるための鉄心支持台９と下部鉄心締付金具５の反巻線側５ｄを連結して固定するための作業用穴１０が設けられ、この穴１０を塞ぐための蓋１１は下部鉄心締付金具５の長手方向に複数個設けられている。
【００２１】
以下、本実施例の巻線から生じる漏れ磁束の流れを図１を参照して説明する。内側及び外側巻線６、７からの巻線からの漏れ磁束２０は、矢印で示すように、非磁性体で構成した巻線側磁気シールド１２ａを回避し、下部鉄心締付金具５の反ヨーク側５ｃを経由して強磁性体で構成された磁気シールド１２ｃへ流れ込む。このため、下部鉄心締付金具５の反巻線側５ｄにおける漏れ磁束による発生損失を大幅に低減することができる。
【００２２】
また、図４に示すように内側及び外側巻線６、７からの漏れ磁束２０は矢印で示すように下部鉄心締付金具５の相間部（各巻線の間）を長手方向へ大量に流れるが、下部鉄心締付金具の反巻線側５ｄに配置された反巻線側磁気シールド１２ｃを経由して他の巻線へ流れるため下部鉄心締付金具の反巻線側５ｄにおける漏れ磁束による発生損失を大幅に低減でき、過大な損失集中や局部的な温度上昇を抑制することが可能となる。
【００２３】
また、鉄心脚部１を支えるために設けられる鉄心支持台９と下部鉄心締付金具５を連結して固定するための作業用穴１０を蓋１１で塞ぐ本実施例の構成においては、変圧器本体を分解輸送する場合には、蓋１１を取外して下部鉄心締付金具５と鉄心支持台９を解体しなければならない。特許文献１の構成では、蓋１１の前面に磁気シールドが設けられる構成となっているため、蓋１１を取り外す作業が必要となるが、本実施例においてはその必要はないため、特許文献１記載の構成と比べても作業性が向上する。
【００２４】
さらに、本実施例の構成を採ることで、損失低減効果を期待できるので変圧器の小型軽量化を図ることができる。
【実施例２】
【００２５】
図５は本発明の第２の実施例を示したものである。図１の構成に加え反ヨーク側５ｃに強磁性体である反ヨーク側磁気シールド１２ｂを配置した三相５脚鉄心構造である。実施例１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
強磁性体の反ヨーク側磁気シールド１２ｂは例えば珪素鋼板によるものが挙げられる。反ヨーク側磁気シールド１２ｂは反ヨーク側５ｃの面に設けられた作業用穴１０の部分を避けて配置する。
【００２７】
具体的には、反ヨーク側５ｃの面の作業用穴１０を避けた部分にはあらかじめ、珪素鋼板を取り付けるための取り付け座を溶接する。その後、複数枚重ねた珪素鋼板を取り付け座に取り付ける。このようにすることで、分解輸送において蓋１１を取り外す際にも反ヨーク側磁気シールド１２ｂを取り外すことなく作業することが可能となる。
【００２８】
以下、実施例２における漏れ磁束の流れを図５、６を用いて説明する。内側及び外側巻線６、７からの漏れ磁束２０は、矢印で示すように、非磁性体で構成した巻線側磁気シールド１２ａを回避し、強磁性体で構成した反ヨーク側磁気シールド１２ｂを経由して反巻線側磁気シールド１２ｃへ流れる。このため、下部鉄心締付金具５全体の発生損失を大幅に低減でき、過大な損失集中や局部的な温度上昇を実施例１と比較してもより効果的に抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００２９】
図７は本発明の第３の実施例を示したものである。実施例２の構成において、反ヨーク側５ｃに設けられた強磁性体の磁気シールドに代えて非磁性体である反ヨーク側磁気シールド１２ｄを配置したものである。非磁性体の磁気シールドとしては、例えば、銅板が挙げられる。
【００３０】
銅板等の非磁性体は直接下部鉄心締付金具に溶接することが可能であるので、取り付け座を介して珪素鋼板等を取り付けなければならない実施例２と比べ作業性が向上する。
【００３１】
以下、実施例３における漏れ磁束の流れを図７、８を用いて説明する。内側及び外側巻線６、７からの漏れ磁束２０は、矢印で示すように、非磁性体で構成した巻線側磁気シールド１２ａを回避し、非磁性体である反ヨーク側磁気シールド１２ｄも回避し、反巻線側磁気シールド１２ｃを経由して他の巻線へ流れる。これにより下部鉄心締付金具５全体の漏れ磁束による損失を大幅に低減でき、過大な損失集中や局部的な温度上昇を抑制することが可能となる。
【００３２】
損失低減効果により変圧器の小型軽量化を図ることができること、据付面積が縮小し、かつ冷却媒体も低減でき、安価に製作できること等のメリットについては実施例１及び２と同様である。
【００３３】
図９は本発明の損失低減効果を従来例と対比して示したグラフである。実施例２が最も損失低減効果があり、従来構造から約５０％の損失低減効果がある。実施例１については従来構造から約１５％の効果がある。また、実施例３については従来構造から約３０％の低減効果がある。
【符号の説明】
【００３４】
１…鉄心脚部、２…上部ヨーク、３…下部ヨーク、４…上部鉄心締付金具
５…下部鉄心締付金具、５ａ…ヨーク側、５ｂ…巻線側、５ｃ…反ヨーク側、５ｄ…反巻線側
６…内側巻線、７…外側巻線、８…冷却用油道の穴
９…鉄心支持台、１０…作業用穴、１１…蓋
１２ａ…巻線側磁気シールド  １２ｂ、１２ｄ…反ヨーク側磁気シールド
１２ｃ…反巻線側磁気シールド
１３…絶縁媒体、１４…側脚鉄心部
１６…タンク磁気シールド、２０…漏れ磁束、３０…冷却油道
【図１】
2014060235.tif 000003
【図２】
2014060235.tif 000004
【図３】
2014060235.tif 000005
【図４】
2014060235.tif 000006
【図５】
2014060235.tif 000007
【図６】
2014060235.tif 000008
【図７】
2014060235.tif 000009
【図８】
2014060235.tif 000010
【図９】
2014060235.tif 000011