(57)【要約】【課題】  コイル押さえ金具の構造を改良することで、部品点数を減らしてコストを抑え、さらには強度を向上する。【解決手段】  隣接配置される複数の鉄心と、前記複数の鉄心が挿入されるコイルと、前記鉄心のコイルとは反対側に配置されるコイル押さえ金具と、前記鉄心がはめ込まれ、前記コイルと前記コイル押さえ金具との間に配置されるＥ字型金具を備える変圧器であって、前記Ｅ字型金具は、前記コイルに燐接する基部と、前記基部から延びる中央部と、前記中央部の両側において前記基部から延びる両端部とを備え、前記中央部の高さを、前記両端部の高さよりも高くして、前記コイルが機械力により外側に変形した際に、前記中央部のみが前記コイル押さえ金具に当接することを特徴とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接配置される複数の鉄心と、前記複数の鉄心が挿入されるコイルと、前記鉄心のコイルとは反対側に配置されるコイル押さえ金具と、前記鉄心がはめ込まれ、前記コイルと前記コイル押さえ金具との間に配置されるＥ字型金具を備える変圧器であって、
前記Ｅ字型金具は、前記コイルに燐接する基部と、前記基部から延びる中央部と、前記中央部の両側において前記基部から延びる両端部とを備え、
前記中央部の高さを、前記両端部の高さよりも高くして、前記コイルが機械力により外側に変形した際に、前記中央部のみが前記コイル押さえ金具に当接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Ｅ字型金具は、その中央部を、コイル押え金具との接触面において、少なくとも上方向または下方向に延長した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Ｅ字型金具は、その中央部を、コイル押え金具との接触面において、上方向および下方向に延長したことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項３に記載の変圧器において、
前記コイル押さえ金具は、上部金具および下部金具と固定され、
前記Ｅ字型金具は、その中央部が、前記上部金具および前記下部金具との固定部まで延長されてい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、
前記Ｅ字型金具は、その中央部の先端に、前記コイル押さえ金具と面接触する平坦部を備えることを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項1に記載の変圧器において、
前記鉄心は、アモルファス薄帯を積層したものであ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、
前記変圧器は、３相５脚の変圧器であることを特徴とする変圧器。
【請求項８】
第１の巻鉄心と、前記第１の巻鉄心と隣り合う第２の巻鉄心と、
前記第１の巻鉄心と前記第２の巻鉄心に巻き回された巻線と、
前記第１の巻鉄心および前記第２の巻鉄心の外側に設けられた押さえ部材と、
前記第１の巻鉄心および前記第２の巻鉄心と前記巻線との間に設けられた基部と、前記第１の巻鉄心と前記第２の巻鉄心とが対向する面の間に設けられ、前記基部から前記押さえ部材に向かって延びる第１の保護部と、前記第１の巻鉄心の外周側の面側および前記第２の巻鉄心の外周側の面側に設けられ、前記基部から前記押さえ部材に向かって延びる第２の保護部と、を備えた保護部材と、
を有する変圧器であって、
前記第１の保護部の高さは、前記第２の保護部の高さよりも大きく、前記第１の保護部のみが前記押さえ部材に接触することを特徴とする変圧器。
【請求項９】
請求項８に記載の変圧器において、
前記保護部材の第１の保護部の上下方向の幅を、コイル押え金具との接触面において、前記コイルの高さよりも大きくしたことを特徴とする変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器の中身組立金具の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器において、例えば、負荷側で短絡が起きコイルに短絡電流が流れると、電磁機械力により内側巻線と外側巻線との間で反発力が発生し、内側巻線はコイル内側に、外側巻線はコイル外側に変形しようとする。このコイルの変形により、鉄心が圧迫され特性を悪化させる。この防止策として、コイル押さえ金具により、コイルの変形を抑え、鉄心を保護することが提案されている。
【０００３】
特許文献１（特開２００１−２４４１２１号公報）図８には、コイル押さえ金具を、コイルと鉄心の間に挿入したＥ字状の内部材（Ｅ字金具）と外側からコイルを締め付ける外部材の２つの部材で構成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４４１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の図８に開示された変圧器では、Ｅ字金具とコイル押さえ金具外部材とで、鉄心の周りに１ターンが形成されて渦電流が流れることが無いように、Ｅ字金具とコイル押さえ金具外部材との間に絶縁物を配置する必要がある。そのためコイル押さえ金具の部品点数が多くなり、それに伴い組立工数も増すため、コストアップとなる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、コイル押さえ金具の構造を改良することで、部品点数を減らしてコストを抑え、さらには強度を向上することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための、本発明の「変圧器」の一例を挙げるならば、
隣接配置される複数の鉄心と、前記複数の鉄心が挿入されるコイルと、前記鉄心のコイルとは反対側に配置されるコイル押さえ金具と、前記鉄心がはめ込まれ、前記コイルと前記コイル押さえ金具との間に配置されるＥ字型金具を備える変圧器であって、
前記Ｅ字型金具は、前記コイルに燐接する基部と、前記基部から延びる中央部と、前記中央部の両側において前記基部から延びる両端部とを備え、前記中央部の高さを、前記両端部の高さよりも高くして、前記コイルが機械力により外側に変形した際に、前記中央部のみが前記コイル押さえ金具に当接することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コイル押さえ金具の部品点数を減らして、コストを抑えることができる。また、短絡機械力によるコイル押え金具の変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】３相の油入変圧器の一例を示す概略斜視図である。
【図２】変圧器中身の一例を示す斜視図である。
【図３】上部金具を取り外した、変圧器中身の一例を示す斜視図である。
【図４】実施例１に係る変圧器中身のＥ字型金具付近の一部平面断面図である。
【図５】実施例１に係るＥ字型金具付近の一部正面断面図である。
【図６】実施例２に係る変圧器中身のＥ字型金具付近の一部斜視図である。
【図７】実施例２に係るＥ字型金具付近の一部正面断面図である。
【図８】実施例２に係る変形例のＥ字型金具付近の一部正面断面図である。
【図９】実施例３に係る変圧器中身のＥ字型金具付近の一部斜視図である。
【図１０】従来の変圧器中身のＥ字型金具付近の一部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例を説明する前に、従来の変圧器の一例を説明する。
【００１１】
図１は、三相の油入変圧器100を示す概略斜視図である。油入変圧器100は、タンク102を有し、タンク102には鉄心−コイル組立体（本体）を収容し、絶縁油が満たされ、カバー（蓋）101で蓋をされている。また、密封金具103により、カバー101の複数個所をタンク102の側面部の上部に押し付け、タンク内部を密封している。
【００１２】
タンク102の内部には、図２や図３に示す変圧器中身が格納されている。図２は変圧器中身の全体を示し、図３は上部金具３ｂなどを取り外した図を示している。図１には三相５脚変圧器の外観を示すが、図２や図３には、図面を簡略化して説明するため、単相変圧器の中身を示している。
【００１３】
図２および図３において、１０４は変圧器中身を示す。そして、１は巻鉄心を組んだもの、２は該鉄心に巻きつけるように取り付けたコイル、３ａは該鉄心を囲む形で配置した下部金具、４は該鉄心と該コイルのＸ方向への変位を抑制するコイル押え金具、９はコイルとコイル押え金具に挟まれ、該鉄心のＹ方向への変位を抑制するＥ字型金具、６ａは該コイルと該下部金具の間に配置した下部コイル支えである。また、図２において、６ｂは上部コイル支えを、３ｂは上側で鉄心を囲む形で配置した上部金具を表す。巻鉄心１は、例えばアモルファス磁性薄帯を積層して構成される。
【００１４】
図１０に、特許文献１の図８に記載されたコイル押さえ金具の構成例を示す。４はコイル押さえ金具、９はＥ字型金具であり、これらは鋼板で作成されている。矢印１１で示されるコイルからの短絡機械力（コイルの短絡により発生するコイルの外側方向の力）は矢印１１で示すようにＥ字型金具９に加わる。この例は、コイル高さと同等の長さのＥ字型金具９の３箇所でコイル押え金具４に短絡機械力を伝える構成である。この構造では、Ｅ字型金具９とコイル押え金具４とが３箇所で接触するため、ワンターン回路が形成されないよう、Ｅ字型金具９とコイル押え金具４との間にワンターン防止用の絶縁物１０を配置する必要がある。
【００１５】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１６】
図４および図５は、本発明の実施例１の説明図である。図４は、変圧器中身のＥ字型金具付近の一部平面断面図を、また、図５は、Ｅ字型金具付近の一部正面断面図を示す。
【００１７】
図１０に示される従来技術では、Ｅ字型金具９の中央部および両端部の高さは３つとも同じ高さで、E字型金具９はコイル押さえ金具４と３箇所で接触している。しかし、コイル２からＥ字型金具９に伝わる短絡機械力１１はＥ字型金具９の中央部に集中するため、両端部がコイル押え金具４に伝える力は中央部に比べて小さい。
【００１８】
図４は、Ｅ字型金具７とコイル押え金具４の接触面付近を拡大して示している。図に示すように、本実施例のＥ字型金具７は、基部７ｃと、基部からコイル押さえ金具４に向かって延びる中央部７ａと、中央部７ａの両側に位置し、基部からコイル押さえ金具４に向かって延びる端部７ｂから構成されている。そして、中央部７ａの高さに比べて両端部７ｂの高さを低くし、コイル２から短絡機械力が加わっても、中央部７ａのみがコイル押さえ金具４と接触するようにする。コイル２からＥ字型金具７へ伝わる半径方向外側への短絡機械力は、コイル外周の直線部に最も集中する。そのため、本実施例では、Ｅ字型金具の両端部７ｂはコイル押え金具４と非接触であり、コイル２から伝わる半径方向外向きの短絡機械力は中央部７ａのみを通ってコイル押え金具４に伝わる。両端部７ｂがコイル押え金具４と非接触であることで、金具間に電気回路が形成されないため、ワンターン防止用の絶縁物が不要となる。
【００１９】
図５の一部正面断面図に示すように、コイル２からの短絡機械力Ｆ（１１）はＥ字型金具の中央部７ａを介してコイル押さえ金具４に十分伝達されるので、コイル押さえ金具４によりコイル２を押さえることができる。なお、コイル押さえ金具４は、ボルト１３によって上部金具３ｂ或いは下部金具３ａなどに固定されており、Ｅ字型金具の中央部７ａがコイル押さえ金具４を押すことによって生じる、ボルト１３を固定端とする曲げモーメントは、図の矢印Mで表される。
【００２０】
本実施例によれば、Ｅ字型金具の簡素化およびワンターン防止のための絶縁物の廃止が可能となり、変圧器の軽量化および原価低減が可能となる。
【実施例２】
【００２１】
図６および図７は、本発明の実施例２の説明図である。図６は、変圧器中身のＥ字型金具付近の一部斜視図を、また、図７は、Ｅ字型金具付近の一部正面断面図を示す。
【００２２】
実施例１の、Ｅ字型金具の両端部をコイル押え金具と非接触とし、Ｅ字型金具の中央部でのみコイル押え金具と接触する金具構造は、Ｅ字型金具の簡素化およびワンターン防止目的の絶縁物の廃止が可能となるが、金具間の接触面積は減少するため、短絡機械力に耐え得る強度を確保する必要がある。
【００２３】
図６においては、コイル押え金具４とＥ字型金具７の位置関係が示されている。鉄心１はＥ字型金具７の凹部に配置され、また、コイル（図示せず）は、Ｅ字型金具７の基部７ｃに接するように配置される。Ｅ字型金具７は、鉄心１のY軸方向の動きを抑え、コイルのＸ方向の短絡機械力１１をコイル押え金具４に伝える。この点は、実施例１と同様である。
【００２４】
図７は、図６におけるA断面にてＥ字型金具７とコイル押え金具４の接触部を拡大した断面図である。図１０の従来技術、および図５の実施例１において、Ｅ字型金具７の高さはコイル２の高さと同一としているが、本実施例ではＥ字型金具中央部７ａはコイル押え金具４との接触面が広くなるようＺ方向に上下に延長した構造である。接触面積が増えることにより、コイル押え金具４がＥ字型金具７から受ける力は分散され、変形量を抑えることが可能である。また、図に示すように、Ｅ字型金具中央部７ａを上下に延長することにより、Ｅ字型金具中央部７ａの端とボルト１３との距離が短くなり、ボルト１３を固定端とする曲げモーメントＭ’が小さくなる。そのため、この点からも、コイル押さえ金具４などの変形量を抑えることができる。
【００２５】
さらに、図示していないが、Ｅ字型金具中央部７ａの端部をボルト１３にまで延長することにより、Ｅ字型金具中央部７ａの端とボルト１３との距離が零となり、ボルト１３を固定端とする曲げモーメントＭ’を無くすることができる。
【００２６】
図８に、本実施例のＥ字型金具７の変形例を示す。図７のＥ字型金具では、中央部７ａをＺ方向に上下に延長しているが、その一方の、例えば下方向に延長したものである。上下方向に延長したものには及ばないが、接触面積が増えることにより、コイル押え金具がＥ字型金具から受ける力は分散され、また、回転モーメントを小さくすることにより、変形量を抑えることが可能である。
【００２７】
本実施例によれば、実施例１の作用効果に加えて、Ｅ字型金具の接触面積が増えることにより、コイル押え金具がＥ字型金具から受ける力は分散され、変形量を抑えることができる。さらに、Ｅ字型金具の端部を固定端であるボルトに近づけることにより、曲げモーメントを減少させ、変形を防ぐことができる。
【実施例３】
【００２８】
図９に、本発明の実施例３の変圧器を示す。本実施例は、Ｅ字型金具とコイル押え金具の接触面をさらにＹ方向に拡張したものである。図９は、本実施例の、変圧器中身のＥ字型金具付近の一部斜視図である。
【００２９】
本実施例では、Ｅ字型金具７の中央部７ａの先端、すなわちコイル押さえ金具４との接触部に、平坦部７ｃを設ける。平坦部７ｃは、コイル押さえ金具４と平行なＹ軸方向に延びる面を備え、コイル押さえ金具４と面接触するものである。水平な断面で見ると、Ｅ字型金具７の中央部７ａはＴ字形となっている。
【００３０】
本実施例によれば、Ｅ字型金具７の中央部７ａをＴ字形とすることで、コイル押え金具４との接触面を拡大しており、コイル押え金具がＥ字型金具から受ける力は分散され、変形量を抑えることができる。また、実施例１や実施例２においては金具同士の接触面が面と線での接触となるため、Ｙ方向に不安定となる可能性があるが、本実施例においては十分な面積を持った面同士の接触となるため、安定性が確保できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  鉄心
２  コイル
３ａ  下部金具
３ｂ  上部金具
４  コイル押え金具
６ａ  下部コイル支え
６ｂ  上部コイル支え
７  本発明のＥ字型金具
７ａ  中央部（Ｅ字型金具）
７ｂ  端部（Ｅ字型金具）
７ｃ  基部（Ｅ字型金具）
７ｄ  中央平坦部（Ｅ字型金具）
９  従来構造のＥ字型金具
１０  ワンターン防止用絶縁物
１１  短絡機械力
１２  コイル押え金具の変形
１３  ボルト(固定端)
１００  油入変圧器
１０１  カバー
１０２  タンク
１０３  密封金具
１０４  変圧器中身
【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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