(57)【要約】【課題】  鉄心内周側と鉄心外周側の間の磁束密度の偏りを抑え、鉄心全体の鉄損を低減すること。【解決手段】  本発明の静止誘導電器は、上記課題を解決するために、鉄心脚と鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、鉄心の内周側が外周側より大きい構成として、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの鉄心外周側の２つの切り切片座標が、磁性鋼板に平行な面への投影座標上のＮ組の座標から第１組目、第２組目、…第Ｎ組目、第１組目、…と繰り返し選択され、鉄心内周側の二つの切り切片座標が、前記磁性鋼板に平行な面への投影座標上のＭ組の座標から第１組目、第２組目、…第Ｍ組目、第１組目、…と繰り返し選択され、Ｍ＜Ｎであることを特徴とする。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体タンクと、該本体タンク内に収納され、少なくとも２つの鉄心脚を有し、該鉄心脚間を鉄心ヨークで接続して構成される鉄心と、前記鉄心脚の周囲に巻回された巻線と、該巻線の上下に配置されて前記鉄心を締付け固定する鉄心締付金具とを備え、前記本体タンク内には絶縁冷媒が封入されている静止誘導電器において、
前記鉄心は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが短冊状の磁性鋼板を額縁状に並べたものを積層して構成される積鉄心であって、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きく構成されていることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項２】
請求項１に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部は、前記磁性鋼板をその長手方向に斜めに切断した端部を突き合わせて構成され、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きい構成は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの鉄心外周側の２つの切り切片座標が、前記磁性鋼板に平行な面への投影座標上のＮ組の座標から第１組目、第２組目、…第Ｎ組目、第１組目、…と繰り返し選択され、鉄心内周側の二つの切り切片座標が、前記磁性鋼板に平行な面への投影座標上のＭ組の座標から第１組目、第２組目、…第Ｍ組目、第１組目、…と繰り返し選択され、Ｍ＜Ｎであることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項３】
請求項２に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの鉄心外周側の断面構造は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部の突き合わせがＮ段のステップ状であり、かつ、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの鉄心内周側の断面構造は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部の突き合わせがＭ段のステップ状であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項４】
請求項２に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの鉄心外周側の断面構造は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部の突き合わせがＮ段のステップ状であり、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの鉄心内周側の断面構造は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部の突き合わせが２ヶ所（M=２）を交互に移動する形状であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項５】
請求項１に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部は前記磁性鋼板をその長手方向に斜めに切断した端部を突き合わせて構成され、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きい構成は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部における鉄心内周側の磁性鋼板面上に、非磁性の層を設けた構成であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項６】
請求項５に記載の静止誘導電器において、
前記非磁性の層は、塗料の塗布層であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項７】
請求項１に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部は前記磁性鋼板をその長手方向に斜めに切断した端部を突き合わせて構成され、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きい構成は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部における鉄心内周側の磁性鋼板に、スリットを設けた構成であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項８】
請求項７に記載の静止誘導電器において、
前記スリットは、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部の辺と並行に形成されていることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項９】
請求項１に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部は前記磁性鋼板をその長手方向に斜めに切断した端部を突き合わせて構成され、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きい構成は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部における鉄心内周側の磁性鋼板に、切り欠きを設けた構成であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項１０】
請求項１に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部は前記磁性鋼板をその長手方向に斜めに切断した端部を突き合わせて構成され、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きい構成は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部における鉄心外周側の磁性鋼板に、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの長手方向に沿うレーザ加工を施した構成であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項１１】
請求項１に記載の静止誘導電器において、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部は前記磁性鋼板をその長手方向に斜めに切断した端部を突き合わせて構成され、
前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きい構成は、前記鉄心ヨークと前記鉄心締付金具の間に前記鉄心ヨークの断面に沿って接触して前記鉄心締付金具の締付け力を前記鉄心ヨークに伝える締付枠を設け、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部の鉄心内周側上に、前記鉄心締付金具と前記締付枠の間にあって、かつ、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークの接合部の鉄心内周側の締付け力を大きくする締付圧調整部材を設けた構成であることを特徴とする静止誘導電器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の静止誘導電器において、
前記締付圧調整部材は、プレスボードであることを特徴とする静止誘導電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静止誘導電器に係り、特に、変圧器やリアクトルなどにおける鉄心全体の鉄損を改善したものに好適な静止誘導電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、変圧器やリアクトル等の静止誘導電器においては、損失は運用コストに直結することから重要な性能の１つであり、ＣＯ２削減の観点からも低損失化が求められる。
【０００３】
例えば、変圧器で生じる損失は、大きく無負荷損、負荷損に分類され、無負荷損は待機電力に相当して常に発生し、負荷損は変圧器負荷の増加に伴い増加する。そのため、無負荷損を低減することで変圧器の損失ベースを低減でき、特に低負荷時の効率を向上できる。
【０００４】
変圧器の無負荷損のうち、多くを占めるのが鉄心内で生じる鉄損である。この鉄損には、ヒステリシス損失と渦電流損失があり、共に鉄心内を流れる磁束の変動によって生じ、磁束密度振幅の２乗に概比例するため、鉄心内で磁束密度分布が偏ると鉄損が増加する。
【０００５】
変圧器鉄心は、巻線が巻き回される主脚および巻線が巻き回されず主脚に並行に設置される側脚からなる鉄心脚と、鉄心脚間を接続する鉄心ヨークから構成され、鉄心脚と、それに接続される鉄心ヨークにより囲われた面は鉄心窓と呼ばれ、鉄心が窓の面ベクトル方向に磁性鋼板を積層してなる積鉄心の場合、一般に鉄心脚と鉄心ヨークは分割されており、鉄心脚と鉄心ヨークの接合部が存在する。積鉄心の主な鉄損増加要因としては、鉄心脚と鉄心ヨークの接合部の構造によるものと、鉄心全体の磁気抵抗に起因したものが挙げられる。
【０００６】
鉄心脚と鉄心ヨークの接合部の構造によるものとしては、接合部では、製造公差の関係で微小な間隙を設けて鉄心脚と鉄心ヨークを突き合わせてあり、間隙があるために磁束が通る磁路の断面積が等価的に小さくなり、磁束の進行方向で部分的に磁束密度分が高くなる箇所が生じるために鉄損が増加する。また、間隙では磁性鋼板から漏れた磁束が再度磁性鋼板に進入するため鉄損（渦電流損失）が増加する。その他、鉄心脚と鉄心ヨークの接合部での磁束の移動がスムースでないために、局所的な磁束の集中が起き損失が増加することが知られている。
【０００７】
また、磁気抵抗に起因したものとしては、磁束は鉄心内で磁気抵抗が小さいルートに流れ易く、鉄心内で磁気抵抗に偏りがあることが要因となる。磁気抵抗は磁束が通るルートの長さ（磁路長）に比例し、鉄心断面積、透磁率に反比例する。積鉄心の場合、鉄心で囲われるループの長さが磁路長に相当し、一般に断面積と透磁率は一定と見なせる場合が多いため、鉄心ループの外周（以降鉄心外周と称す）側の方が磁路長が長いため磁気抵抗が大きく、鉄心ループの内周（以降鉄心内周と称す）側は磁気抵抗が小さい。また、磁路内にある接合部では、前記のように等価的な鉄心断面積減少が生じ、局所的な磁気抵抗増加要因となる。一般に接合部の磁気抵抗増加は、構造上接合部内で一定とみなせる。
【０００８】
従って、鉄心全体では、鉄心外周側の方が磁気抵抗が大きく、鉄心内周側は磁気抵抗が小さいため、鉄心内周側に磁束が偏り鉄損が増加する。
【０００９】
そこで、例えば特許文献１では、積鉄心における鉄心脚の１つと、それに接合される鉄心ヨークとの接合部を対象に、接合部の突き合わせ箇所を積層ごとにずらしてステップ状としたステップラップ構造とすることで、接合部の等価断面積の減少を抑制することで接合部全体の鉄損を低減し、かつ、ステップ幅を小さくすることで、接合部内側の角に生じる切り欠き構造を小さくして接合部での磁束の移動をスムースにし、鉄損を低減していると共に、励磁特性、騒音特性を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０８−２５０３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
静止誘導電器は、要求仕様の上で合理的に設計されながら、低損失であることが望ましい。その点、特許文献１に記載された構成は、積鉄心の接合部の突き合わせ箇所を積層ごとにずらしてステップ状としたステップラップ構造とし、接合部の等価断面積減少を抑制することで接合部全体の鉄損を低減し、かつ、ステップ幅を小さくすることで該接合部内側の角に生じる切り欠き構造を小さくし、接合部での磁束の移動をスムースにして鉄損を低減していると共に、励磁特性、騒音特性を改善する効果がある。
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献１の構成では、接合部の磁気抵抗がほぼ均一であることから鉄心内周側の磁気抵抗が小さくなるため、磁束が鉄心内周側に偏って鉄損が増加する課題が残っており、鉄心全体としての損失低減効果は限定的である。
【００１３】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、鉄心内周側と鉄心外周側の間の磁束密度の偏りを抑え、鉄心全体の鉄損を低減できる静止誘導電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の静止誘導電器は、上記目的を達成するために、本体タンクと、該本体タンク内に収納され、少なくとも２つの鉄心脚を有し、該鉄心脚間を鉄心ヨークで接続して構成される鉄心と、前記鉄心脚の周囲に巻回された巻線と、該巻線の上下に配置されて前記鉄心を締付け固定する鉄心締付金具とを備え、前記本体タンク内には絶縁冷媒が封入されている静止誘導電器において、前記鉄心は、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが短冊状の磁性鋼板を額縁状に並べたものを積層して構成される積鉄心であって、前記鉄心脚と前記鉄心ヨークが接合される少なくとも１つの接合部の磁気抵抗が、前記鉄心の内周側が外周側より大きく構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鉄心内周と鉄心外周の間の磁束密度の偏りを抑え、鉄心全体の鉄損を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の静止誘導電器の実施例１である変圧器の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１である変圧器の積鉄心の構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例１での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第一層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図４】本発明の実施例１での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第二層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図５】本発明の実施例１での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第三層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図６】本発明の実施例１での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第四層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図７】積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における三段ステップラップ相当の断面構造を示す図６のＡ−Ａ線、図１５のＤ−Ｄ線、図２０のＥ−Ｅ線又は図２８のＧ−Ｇ線に沿った断面図である。
【図８】積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における交互ラップ相当の断面構造を示す図６のＢ−Ｂ線又は図１５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図９】従来の積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における交互ラップ構造の第一層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１０】従来の積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における交互ラップ構造の第二層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１１】従来の積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における交互ラップ構造の第三層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１２】従来の積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における三段ステップラップ構造の第一層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１３】従来の積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における三段ステップラップ構造の第二層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１４】従来の積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における三段ステップラップ構造の第三層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１５】従来の積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における三段ステップラップ構造の第四層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１６】本発明の静止誘導電器の実施例１である変圧器における積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部構造を模式的に示した図である。
【図１７】図６、図１６で示した実施例１での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部構造の別の例を示す部分斜視図である。
【図１８】本発明の実施例２での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第一層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図１９】本発明の実施例２での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第二層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図２０】本発明の実施例２での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第三層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図２１】本発明の実施例２での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における鉄心内周側接合部の図２０のＦ−Ｆ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図２２】図９から図１１で示した従来例の交互ラップ構造における積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部周辺での磁束分布を模式的に示す部分斜視図である。
【図２３】図１２から図１５で示した従来例の三段ステップラップ構造における積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部周辺での磁束分布を模式的に示す部分斜視図である。
【図２４】本発明の実施例１の構成における積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部周辺での磁束分布を模式的に示す部分斜視図である。
【図２５】本発明の実施例２での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における鉄心内周側の接合部の磁束の流れを模式的に示した図２１に相当する図である。
【図２６】本発明の実施例３での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第一層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図２７】本発明の実施例３での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第二層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図２８】本発明の実施例３での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における第三層目の接合部構造を示す部分斜視図である。
【図２９】図２８で示した実施例３での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における鉄心内周側の接合部の図２８のＨ−Ｈ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施例３での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における別の例を示す部分斜視図である。
【図３１】本発明の実施例４での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部構成を示す部分斜視図である。
【図３２】本発明の実施例５での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部を示す部分斜視図である。
【図３３】本発明の実施例５での積鉄心の鉄心脚と鉄心ヨークの接合部における締付圧調整部材での締付け状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の静止誘導電器を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００１８】
図１に、本発明の静止誘導電器の実施例１として変圧器の全体構成を示す。
【００１９】
該図に示すように、本実施例の変圧器は、本体タンク１３と、この本体タンク１３内に収納され、少なくとも２つの鉄心脚（本実施例では３つ）１ａを有し、この鉄心脚１ａ間を鉄心ヨーク１ｂで接続して構成される鉄心１と、それぞれの鉄心脚１ａの周囲に巻回された巻線２と、この巻線２の上下に配置されて鉄心１を締付け固定する鉄心締付金具３とを備え、本体タンク１３内には絶縁冷媒が封入されて概略構成されている。
【００２０】
即ち、本体タンク１３内には、鉄心脚１ａと、この鉄心脚１ａ間を接続する鉄心ヨーク１ｂを有する鉄心１と、鉄心脚１ａの周囲に巻回された巻線２とを備えた変圧器本体が収納され、本体タンク１３内に絶縁冷媒が封入されて変圧器本体が絶縁冷媒によって浸されている。また、鉄心１は上下の鉄心締付金具３にて固定されるが、鉄心締付金具３は鉄心１を挟んで紙面奥行き方向にも設けられ、鉄心１を紙面奥行き方向に締付けて固定している。
【００２１】
なお、図１の変圧器本体の構成は、３つの鉄心脚１ａに、それぞれ巻線２が巻き回された三相三脚構造を示しているが、実際は２つ以上の鉄心脚１ａを有していればよく、例えば単相二脚、単相三脚、三相五脚といった構成も取り得ることは、言うまでもない。
【００２２】
そして、本実施例の変圧器は、特に、図１で示した鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂとの接合部（以下、単に接合部または鉄心接合部という）の構造に適用される。
【００２３】
図２に示すように、本実施例の変圧器における鉄心１は、短冊状の磁性鋼板を額縁状に並べたものを積層して構成された積鉄心であり、接合部は、磁性鋼板を斜めに切断した端部を突き合わせた箇所が積層されて構成されている。
【００２４】
なお、図２では、矩形断面の積鉄心となっているが、鉄心断面は円形、楕円形或いはかまぼこ形といった構成を取り得る。
【００２５】
次に、本実施例を適用した接合部の構造を、図３から図１７、図２２から図２４を用いて説明する。
【００２６】
まず、従来の変圧器について説明する。従来の変圧器の鉄心接合部では、図９のように、第一層目の鉄心接合部１１ａを構成し、その上に図１０のように、第二層目の鉄心接合部１１ｂを第一層目からずらして構成し、その上に図１１のように、第三層目の鉄心接合部１１ｃを第一層目の鉄心接合部１１ａと同じ位置に構成し、これを繰り返すことで２ヶ所の接合位置を交互に繰り返す交互ラップと呼ばれる構成が取られる。
【００２７】
また、図１２のように、第一層目の鉄心接合部１１ａを構成し、その上に図１３のように、第二層目の鉄心接合部１１ｂを第一層目からずらして構成し、その上に図１４のように、第三層目の鉄心接合部１１ｃを第一層目の鉄心接合部１１ａと第二層目の鉄心接合部１１ｂからずらして構成し、その上に図１５のように、第四層目の鉄心接合部１１ｄを第一層目の鉄心接合部１１ａと同じ位置に構成し、これを繰り返すことで鉄心接合部が３ヶ所の接合位置をステップ状に移動するステップラップと呼ばれる構成が取られる。図１２から図１５のステップラップは、特に三段ステップラップと呼ばれている。
【００２８】
交互ラップでは、図１１のＣ−Ｃ線に沿った断面が図８のようになっており、接合部の等価断面積（図８で空間を含み、最も狭くなる位置の断面積）は、鉄心脚もしくは鉄心ヨークの断面積（図８で空間を含まない、最も広い断面積）に対し１／２（５０％）の大きさになる。また、三段ステップラップでは、図１５のＤ−Ｄ線に沿った断面が図７のようになっており、鉄心接合部の等価断面積は、鉄心脚もしくは鉄心ヨークの断面積に対し２／３（６７％）の大きさとなる。
【００２９】
なお、ステップラップの段数は四段以上のものも存在し、段数が多いほど等価断面積が大きくなる。また、鉄心接合部で磁性鋼板が重なっているラップ長は、鉄心締付金具３による締付圧力による摩擦で鉄心を支持できるよう決められる。
【００３０】
これらの従来構成によれば、鉄心接合部の等価断面積を適当に設計することで鉄心接合部での局所的な損失を低減できるが、鉄心接合部の等価断面積が一様であるために、図２２、図２３に示すように、磁路長の短い鉄心内周側への磁束の偏りが生じ、鉄心１全体での鉄損が増加する。即ち、鉄心１の窓側の鉄心内周側が鉄心外周側より磁路が短く形成されるため、磁路長の短い鉄心内周側を磁束が通りやすくなり、磁束が通りづらい鉄心外周側に比べ鉄心内周側への磁束の偏りが生じるので、鉄心１全体での鉄損が増加する。
【００３１】
次に、図１６において、（ＰＬＯ、ＰＹＯ）のセットが選ぶ点をＮヶ所（Ｎ＝３）ステップ状に設け、（ＰＬＩ、ＰＹＩ）のセットをＭヶ所（Ｍ＝２）ステップ状に設けた例について説明する。
【００３２】
本実施例では、図３のように第一層目の鉄心接合部１１ａを構成し、その上に図４のように第二層目の鉄心接合部１１ｂを構成し、その上に図５のように第三層目の鉄心接合部１１ｃを構成し、その上に図６のように第四層目の鉄心接合部１１ｄを構成する。
【００３３】
即ち、本実施例では、図３に示す第一層目の鉄心脚１ａ１に対して図４に示す第二層目の鉄心脚１ａ２は上方にずれ、図３に示す第一層目の鉄心ヨーク１ｂ１に対して図４に示す第二層目の鉄心ヨーク１ｂ２は左方にずれているので、第二層目の鉄心接合部１１ｂは第一層目の鉄心接合部１１ａに対してずれている。また、図４に示す第二層目の鉄心脚１ａ２に対して図５に示す第三層目の鉄心脚１ａ３は下方にずれ、図４に示す第二層目の鉄心ヨーク１ｂ２に対して図５に示す第三層目の鉄心ヨーク１ｂ３は右方にずれ、図５に示す第三層目の鉄心脚１ａ３に対して図６に示す第四層目の鉄心脚１ａ４は上方にずれ、図５に示す第三層目の鉄心ヨーク１ｂ３に対して図６に示す第四層目の鉄心ヨーク１ｂ４は左方にずれているので、鉄心接合部も第二層目の鉄心接合部１１ｂに対して第三層目の鉄心接合部１１ｃ、第三層目の鉄心接合部１１ｃに対して第四層目の鉄心接合部１１ｄがずれている。
【００３４】
これらの構成では、図１６に示すように、鉄心内周側の鉄心脚１ａの接合端をＰＬＩ、鉄心ヨーク１ｂの接合端をＰＹＩ、鉄心外周側の鉄心脚１ａの接合端をＰＬＯ、鉄心ヨーク１ｂの接合端をＰＹＯとすると、（ＰＬＯ、ＰＹＯ）のセットは点（ＬＯ１、ＹＯ１）、点（ＬＯ２、ＹＯ２）、点（ＬＯ３、ＹＯ３）を順に選択することを繰り返し、（ＰＬＩ、ＰＹＩ）のセットは、点（ＬＩ１、ＹＩ１）と点（ＬＩ２、ＹＩ２）を交互に選択する。従って、図６のＡ−Ａ線に沿った鉄心外周側の断面では、図７のような三段ステップラップ相当の構成となり、図６のＢ−Ｂ線に沿った鉄心内周側の断面では、図８のような交互ラップ相当の構成となる。
【００３５】
このような本実施例の構成によると、鉄心外周側の鉄心接合部より鉄心内周側の鉄心接合部の断面積を小さくできるため、鉄心外周側の鉄心接合部より鉄心内周側の鉄心接合部の磁気抵抗を増やすことができ、鉄心１全体のループ上の磁気抵抗が鉄心内周側と鉄心外周側で均一化されるため、図２４に示すように、磁束分布が均一化され鉄心１全体の損失が低減できる。
【００３６】
本実施例では、鉄心外周側の鉄心接合部が三段ステップラップ相当、鉄心内周側の鉄心接合部が交互ラップ相当となるように構成したが、図１６で（ＰＬＯ、ＰＹＯ）のセットが選ぶ点をＮヶ所以上（Ｎ＞３）ステップ状に設ければ、鉄心外周側の鉄心接合部は四段以上のステップラップで構成でき、（ＰＬＩ、ＰＹＩ）のセットをＭヶ所以上（Ｍ＞２）ステップ状に設ければ、鉄心内周側の鉄心接合部は三段以上のステップラップで構成でき、鉄心内周側の鉄心接合部のステップ数を鉄心外周側の鉄心接合部より小さく（Ｍ＜Ｎ）すれば、鉄心外周側の鉄心接合部より鉄心内周側の鉄心接合部の磁気抵抗を増やすことができ、鉄心１全体のループ上の磁気抵抗が鉄心内周側と鉄心外周側で均一化されるため、磁束分布が均一化され、鉄心１全体の損失が低減できる。
【００３７】
なお、鉄心外周側の鉄心接合部と鉄心内周側の鉄心接合部の組み合わせは、鉄心外周側と鉄心内周側の磁路長差が鉄心大きさによって決まるため、その磁気抵抗差によって選択される。また、ラップ長は、図１６のＡ１（ＹＯ２とＹＯ３の距離）、Ａ２（ＬＯ２とＬＯ３の距離）、Ｂ１（ＹＩ１とＹＩ２の距離）、Ｂ２（ＬＩ１とＬＩ２の距離）を適当に決めることで、鉄心１が支持できる長さが確保される。
【００３８】
また、図３から図６と図１６において、鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂで鉄心接合部を対称としたが、図１７に示すように、一層目の接合部に対して、二、三層目の鉄心接合部を上又は下にずらした構成としてもよい（図１７では上にずらしているが、下にずらしても良い)。
【実施例２】
【００３９】
本発明の静止誘導電器の実施例２である変圧器に適用した鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂとの鉄心接合部の構造を図１８から図２１、図２５を用いて説明する。本実施例も図１で構成される変圧器本体の鉄心接合部に適用される。
【００４０】
図１８から図２０に示すように、本実施例では、各層の鉄心脚１ａ（１ａ１、１ａ２、１ａ３）と鉄心ヨーク１ｂ（１ｂ１、１ｂ２、１ｂ３）との接合部における鉄心内周側の鉄心接合部の磁性鋼板上に、非磁性の塗料などで薄い塗布層４を設けている。
【００４１】
本実施例における鉄心接合構造は、従来の三段ステップラップとしている。図２０の鉄心外周側のＥ−Ｅ線に沿った断面は、図７に示した構造である一方、図２０の鉄心内周側のＦ−Ｆ線に沿った断面は、図２１のように、層間に塗布層４が存在する構造となる。
【００４２】
本実施例の構成によれば、図２５のように、鉄心内周側の層間を渡る磁束５に対して、非磁性の塗布層４が磁気抵抗として存在するため、鉄心内周側の磁気抵抗を増やすことができ、鉄心１全体のループ上の磁気抵抗が鉄心内周側と鉄心外周側で均一化されるため、実施例１と同様磁束分布が均一化され、鉄心１全体の損失が低減できる。
【００４３】
なお、本実施例では、鉄心接合構造は従来の三段ステップラップとしているが、これに限定されず、鉄心内周側の接合面に塗布層４があればよい。
【実施例３】
【００４４】
本発明の静止誘導電器である変圧器の実施例３に適用した鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂとの接合部の構造を図２６から図２９を用いて説明する。本実施例も図１で構成される変圧器本体の鉄心接合部に適用される。
【００４５】
図２６から図２８に示すように、本実施例では、任意の層、ここでは図２７に示すように、鉄心脚１ａ２と鉄心ヨーク１ｂ２との鉄心接合部における第二層の鉄心内周側の鉄心接合部の磁性鋼板に、鉄心接合部の辺に概平行なスリット６を設けている。このスリット６の長手方向は、磁性鋼板の長手方向に対し１０度以上傾いていることが好ましい。
【００４６】
本実施例の構成によれば、図２８の鉄心外周側のＧ−Ｇ線に沿った断面は、図７に示した構造である一方、図２８の鉄心内周側のＨ−Ｈ線に沿った断面は、図２９のように、部分的に等価断面積を３３％にすることができる。
【００４７】
また、本実施例の構成によれば、実施例１と同様、鉄心１全体のループ上の磁気抵抗が鉄心内周側と鉄心外周側で均一化されるため、実施例１と同様磁束分布が均一化され、鉄心１全体の損失が低減できる。
【００４８】
なお、本実施例では、鉄心接合構造は従来の三段ステップラップとしているが、これに限定されず、鉄心内周側の接合部にスリット６があればよい。
【００４９】
また、スリット６の代わりに、図３０に示すように、鉄心脚１ａ２と鉄心ヨーク１ｂ２との接合部における第二層の鉄心内周側の接合部の磁性鋼板に、切り欠き７を設けてもよい。
【実施例４】
【００５０】
本発明の静止誘導電器である変圧器の実施例４に適用した鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂとの鉄心接合部の構造を図３１を用いて説明する。本実施例も図１で構成される変圧器本体の鉄心接合部に適用される。
【００５１】
本実施例では、図３１に示すように、鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂの鉄心接合部における鉄心外周側の磁性鋼板に、鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂの長手方向に沿うレーザ加工を施したレーザ加工部８を設けたものである。
【００５２】
本実施例の構成によれば、図３１の鉄心外周側の磁性鋼板にレーザ加工部８を設けているため、このレーザ加工部８では透磁率が増加することから鉄心外周側の磁気抵抗を低下させることができ、実施例１と同様、鉄心１全体のループ上の磁気抵抗が鉄心内周側と鉄心外周側で均一化されるため、実施例１と同様に磁束分布が均一化され、鉄心１全体の損失が低減できる。
【実施例５】
【００５３】
本発明の静止誘導電器である変圧器の実施例５を図３２及び図３３に示す。
【００５４】
該図に示す実施例は、鉄心ヨーク１ｂと鉄心締付金具３の間に、鉄心ヨーク１ｂの断面に沿って接触して鉄心締付金具３の締付け力を鉄心ヨーク１ｂに伝える締付枠９を設け、鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂの接合部の鉄心内周側上に、鉄心締付金具３と締付枠９の間にあって、かつ、鉄心脚１ａと鉄心ヨーク１ｂの鉄心接合部の鉄心内周側の締付け力を大きくするプレスボード等の締付圧調整部材１０を設けた構成としたものである。
【００５５】
即ち、本実施例では、円形断面の鉄心１を例に、鉄心締付力により鉄心ヨーク１ｂの鉄心内周側の接合部に生じる歪みを増加させ、鉄心ヨーク１ｂの鉄心内周側の接合部の磁気抵抗を増加させる構成としている。
【００５６】
つまり、円形断面の鉄心１の鉄心ヨーク１ｂは、断面に沿った締付枠９を介して鉄心締付金具３により締付けられるが、鉄心締付金具３の鉄心ヨーク１ｂの鉄心内周側の接合部を締付ける領域（図３２のＩ部分）に、プレスボード等の締付圧調整部材１０を設けることで、鉄心ヨーク１ｂの鉄心内周側の接合部にかかる力を増加させ、鉄心ヨーク１ｂの鉄心内周側の接合部の歪みを増やすことで、その磁気抵抗を増加させることができ、実施例１と同様鉄心１全体のループ上の磁気抵抗が鉄心内周側と鉄心外周側で均一化されるため、実施例１同様磁束分布が均一化され、鉄心１全体の損失が低減できる。また、締付圧の力分布を調整することにより、共振しづらくなるため、騒音などの機械的特性も変化させることができる。なお、締付圧調整部材１０は、図３３ではテーパ状の断面としたが、矩形断面でもよい。また、鉄心１の断面は、円形に限定されない。
【００５７】
なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…鉄心、１ａ、１ａ１、１ａ２、１ａ３、１ａ４…鉄心脚、１ｂ、１ｂ１、１ｂ２、１ｂ３、１ｂ４…鉄心ヨーク、２…巻線、３…鉄心締付金具、４…塗布層、５…磁束、６…スリット、７…切り欠き、８…レーザ加工部、９…締付枠、１０…締付圧調整部材、１３…本体タンク、１１ａ…第一層目の鉄心接合部、１１ｂ…第二層目の鉄心接合部、１１ｃ…第三層目の鉄心接合部、１１ｄ…第四層目の鉄心接合部。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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