(57)【要約】【課題】  変圧器のコイル形状は円形に近づくほど短絡強度が向上するが、アモルファス鉄心の断面形状は矩形状であり、円形コイルの場合には鉄心とコイルとの間に大きなスペースが生まれてしまう。【解決手段】  本発明の一実施形態に係る変圧器は少なくとも、導体を複数回巻き回してなるコイルと、コイルの内周に挿入される鉄心とを有する。鉄心は、１または複数枚のアモルファス薄帯から成る薄帯層が複数積層されて成る鉄心であり、この複数の薄帯層のうち、偶数枚目の薄帯層は奇数枚目の薄帯層に対して、前記鉄心の幅方向の同じ向きに、ずらして積層されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体を複数回巻き回してなるコイルと、
前記コイルの内周に挿入される鉄心と、
を有し、
前記鉄心は、１または複数枚のアモルファス薄帯から成る薄帯層が複数積層されて成っており、
複数の前記薄帯層のうち、偶数枚目の前記薄帯層は奇数枚目の前記薄帯層に対して、前記鉄心の幅方向の同じ向きに、ずらして積層されている、
ことを特徴とする、アモルファス変圧器。
【請求項２】
前記鉄心の中央部の厚さが、前記鉄心の両端部の２倍の厚さである、
ことを特徴とする、請求項１に記載のアモルファス変圧器。
【請求項３】
前記コイルの内周の形状は、円形または楕円形である、
ことを特徴とする、請求項２に記載のアモルファス変圧器。
【請求項４】
前記コイルの内周には、２本の前記鉄心が挿入され、
それぞれの前記鉄心の幅は、前記コイルの中央部に位置する部分である底面の幅が最も大きくなるように構成されている、
ことを特徴とする、請求項３に記載のアモルファス変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアモルファス変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器は、コイル（一次コイル及び二次コイル）と、コイルの内周に挿入される鉄心を主要構成部品とする。変圧器に用いられるコイル形状にはいくつかの種類が存在するが、円形のコイル形状は短絡強度が向上する点で好ましい。
【０００３】
変圧器に円形形状のコイルを採用する場合、たとえば特許文献１に示されているように、内周に挿入される鉄心は、コイルと鉄心の間に生じる空間を小さくするために、その断面形状が円形に近い（コイルの内周形状に近い）鉄心が採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−１４２５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、アモルファス薄帯を複数積層してなる鉄心が、変圧器に用いられることが多い。しかし、アモルファス薄帯は非常に薄く成形が難しいため、幅が同寸法のアモルファス薄帯を積層し巻鉄心形状とすることが一般的である。そのため一般には、アモルファス鉄心の断面形状は矩形状となり、円形コイルの場合には鉄心とコイル内壁との間に大きなスペースが生まれてしまう。このスペースの分コイルは大形となる。また変圧器短絡時に生じる短絡機械力によりスペースにコイルの電線が落ち込んでしまいインピーダンス増大の原因となる。
【０００６】
もし、特許文献１に開示されている鉄心のように、断面形状がコイル内周の形状に近い鉄心を製造するためには、異なる幅のアモルファス薄帯を複数積層する必要がある。しかしこれは、異なる幅のアモルファス薄帯を複数用意する必要があるため、作業工数やコストの増大を招くことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係るアモルファス変圧器は少なくとも、導体を複数回巻き回してなるコイルと、コイルの内周に挿入される鉄心とを有する。鉄心は、１または複数枚のアモルファス薄帯から成る薄帯層が複数積層されて成る鉄心であり、この複数の薄帯層のうち、偶数枚目の薄帯層は奇数枚目の薄帯層に対して、前記鉄心の幅方向の同じ向きに、ずらして積層されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アモルファス鉄心とコイルとの間に生じるスペースを、少ない作業工数で低減させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係るアモルファス変圧器に用いられるアモルファス鉄心の断面概略図である。
【図２】アモルファス鉄心をコイルに挿入した断面概略図である。
【図３】変圧器の中身構造を示す概略図である。
【図４】従来のアモルファス変圧器の鉄心コイル断面概略図である。
【図５】三相変圧器のコイルと、そのコイルに挿入される鉄心の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。以下で説明する実施例に係る変圧器は、アモルファス薄帯を複数積層してなるアモルファス鉄心を用いた、アモルファス変圧器であるが、以下では単に「変圧器」と呼ぶ。また以下の実施例において鉄心の方向を説明する際、複数のアモルファス薄帯が積層される方向を、鉄心の「厚さ方向」または「積層方向」と呼ぶ。また鉄心の厚さ方向及び鉄心（またはアモルファス薄帯）の長手方向と直交する方向を、鉄心の「幅方向」と呼ぶ。
【実施例１】
【００１１】
図３は、変圧器、特に単相変圧器の中身構造を表す図である。変圧器はコイル１と、コイルを貫くように配置された鉄心２で構成される。図３で示す例は、円筒形状のコイル１を採用した変圧器の例である。
【００１２】
図４は従来のアモルファス鉄心が挿入されたコイルの断面図であり、図３のＡ−Ａ断面を表す。周知のように、変圧器のコイル形状は円形に近づくほど短絡強度が向上する。アモルファス薄帯は非常に薄く成形が難しいため幅が同寸法のアモルファス薄帯を積層し巻鉄心形状とすることが一般的である。そのためアモルファス鉄心の断面形状は矩形状となり、円形コイルの場合には鉄心とコイル内壁との間に大きなスペース３が生まれてしまう。このスペースの分コイルは大形となる。また変圧器短絡時に生じる短絡機械力により、スペース３にコイルの電線が落ち込んでしまい、インピーダンス増大の原因となる。
【００１３】
図１は本実施例に係る変圧器で用いられる鉄心の断面概略図である。アモルファス鉄心２はアモルファス薄帯４を積層し成形される。本実施例に係る変圧器で用いられるアモルファス鉄心２（以下では「鉄心２」と略記することもある）は、アモルファス薄帯４を中央部が重なるように１枚または数枚毎に幅方向へ交互にずらしながら積層することにより、形成される。
【００１４】
図１を参照しながら、アモルファス薄帯４の積層の仕方の例を説明する。図１では、アモルファス薄帯４−１の上に、順にアモルファス薄帯４−２，４−３．．．が積層されている。ここで、アモルファス薄帯４−１，４−２，４−３．．．はそれぞれ、１枚のアモルファス薄帯でもよいが、あるいはｎ枚（ｎは１以上の整数とする）のアモルファス薄帯から成る層であってもよい。またアモルファス薄帯４−１，４−２，４−３．．．の幅はいずれも同じである。なお、本明細書では、１または複数枚のアモルファス薄帯から成る層を、薄帯層と呼び、アモルファス薄帯４−１，４−２，４−３．．．のそれぞれも、薄帯層である。また、鉄心２を構成する薄帯層の数（積層数）は、特定の数に限定されるものではなく、使用される変圧器の種類・特性によって、適宜積層数が定められるとよい。
【００１５】
そして図１において、アモルファス薄帯４−２はアモルファス薄帯４−１に対して、距離ｄ（ｄは正の値とする）だけ左方向にずれて積層されており（なお図１において、水平方向（左右方向）は、鉄心２の幅方向である）、アモルファス薄帯４−３はアモルファス薄帯４−２に対して距離−ｄだけ左方向にずれて（言い換えると、距離ｄだけ右方向にずれて）積層されている。４−３以降のアモルファス薄帯４についても同様に、左方向に距離ｄだけずらして積層する、右方向に距離ｄだけずらして積層する、という手順を交互に繰り返して積層することで、図１のように、アモルファス薄帯４−（２ｋ）がそれぞれ、アモルファス薄帯４−（２ｋ−１）に対して、鉄心２の幅方向の左向きに距離ｄだけずれて積層された鉄心２が形成される（ここで、ｋは１以上の整数である）。なお、ここではアモルファス薄帯４−１の上方向にアモルファス薄帯４−２，４−３を積層する例を説明したが、アモルファス薄帯４−１の下方向に積層されているアモルファス薄帯４についても同様の手順で積層されているものである。このように、アモルファス薄帯４を１枚ずつ（あるいはｎ枚単位で）幅方向に交互にずらしながら積層すると、アモルファス薄帯４の幅よりも大きな幅を有する鉄心２が得られる。またここで得られる鉄心２の中央の重なり部の厚さは両端部の２倍になり、完成したアモルファス鉄心２の断面は矩形状ではなく、八角形あるいは楕円状に近づく。
【００１６】
なお、ここでの距離ｄは鉄心２が挿入されるコイル１の内周の形状に合わせて適宜決定されるとよい。ただし、複数のアモルファス薄帯４は、互いに重なる部分があるように積層されるため、距離ｄはアモルファス薄帯４の幅よりは小さくなる。
【００１７】
図２は図１のアモルファス鉄心２を円形のコイル１に挿入した断面概略図である。コイル１は、公知の変圧器で用いられるコイルと同様、銅線等の導体を複数回巻き回して形成されたものである。コイル１を円形とすることにより、コイル１の短絡強度が向上する。アモルファス鉄心２の断面が楕円状に近づいたことにより、アモルファス鉄心２と円形のコイル１内壁との間のスペース３を低減することが可能である。スペース３が低減されたことにより、コイル寸法を小さくすることができ、使用電線量を削減することができるため、変圧器の小形化とコスト削減と負荷損の低減が見込める。また、短絡時に発生する機械力によりコイル電線が落ち込むスペースが削減され、変圧器の短絡強度が向上する。よって、アモルファス鉄心変圧器において、従来技術では製作が困難であった短絡時の電磁機械力が大きい大容量機種も製作が可能である。
【００１８】
コイル１の形状は円形に限らず、楕円形、八角形等の場合でも、コイル１と鉄心２との間のスペース３を低減することが可能である。
【００１９】
アモルファス薄帯の幅寸法は数種類しかなく、従来の鉄心成形方法ではアモルファス鉄心２の幅寸法の設計値は選択肢が限られてしまう。しかし本発明によれば、アモルファス薄帯のずらし量と重なり代を調整することにより任意の幅寸法を持つアモルファス鉄心２を製作することが可能となる。
【実施例２】
【００２０】
実施例１で説明した鉄心２の形状は、上下対称の形状であったが、鉄心２の形状は上下非対称であってもよい。実施例２ではそのような例を説明する。図５は、三相変圧器のコイルと、そのコイルに挿入される鉄心の例を示している。
【００２１】
三相変圧器では、１つのコイル１に２本の鉄心（２ａ，２ｂ）が挿入される。この場合、２本の鉄心（２ａ，２ｂ）の形状がそれぞれ、実施例１で説明したような上下対称の八角形の形状だとすると、コイル１と鉄心２ａ，２ｂの間のスペースが大きくなってしまう。
【００２２】
そのため、図５のように１つのコイル１に２本の鉄心（２ａ，２ｂ）を挿入する場合には、図５に示すように、鉄心２ａ，２ｂの形状を上下非対称にする、たとえば断面をほぼ六角形の形状にするとよい。そして鉄心２ａは、コイル１の中央部に位置する面（以下ではこれを「鉄心２ａの底面」と呼ぶ）の幅が最も大きくなるようにし、かつ鉄心２ａの底面は平面になるようにアモルファス薄帯４が積層されるとよい。同様に鉄心２ｂについても、コイル１の中央部に位置する面（鉄心２ｂの底面）の幅が最も大きくなるようにし、かつ鉄心２ｂの底面は平面になるようにするとよい。
【００２３】
三相変圧器の場合には、鉄心２（２ａ，２ｂ）の断面形状をこのようにすることで、鉄心２（２ａ，２ｂ）とコイル１の内壁との間にできるスペースを少なくすることが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１…コイル、２…アモルファス鉄心、３…鉄心とコイル間に生じるスペース、４アモルファス薄帯
【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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