(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、ラップ方式の巻鉄心を備える変圧器であって、
前記巻鉄心は、内側に配したワンターンカット方式の電磁鋼板で形成される内側鉄心と、外側に配したコの字形方式の電磁鋼板で形成される外側鉄心とを備え、
前記ワンターンカット方式の電磁鋼板の積層厚さが、前記コの字形方式の電磁鋼板の積層厚さよりも厚く、
前記巻鉄心は、最内周にワンターンカット方式の電磁鋼板を少なくとも１枚備え、当該最内周のワンターンカット方式の電磁鋼板のラップ部分を、前記内側に配したワンターンカット方式の電磁鋼板のラップ部分とは反対側に配置したことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
コイルと、ラップ方式の巻鉄心を備える変圧器であって、
前記巻鉄心は、内側に配したワンターンカット方式の電磁鋼板で形成される内側鉄心と、外側に配したコの字形方式の電磁鋼板で形成される外側鉄心とを備え、
前記ワンターンカット方式の電磁鋼板の積層厚さが、前記コの字形方式の電磁鋼板の積層厚さよりも厚く、
前記巻鉄心は、前記外側に配したコの字形方式の電磁鋼板の外側に、ワンターンカット方式の電磁鋼板を少なくとも１枚備えることを特徴とする変圧器。
【請求項３】
コイルと、ラップ方式の巻鉄心を備える変圧器の製造方法であって、
前記コイルの間口に、ワンターンカット方式の電磁鋼板を順次挿入して、内側鉄心を形成する工程と、
前記内側鉄心と前記コイルとのギャップに、コの字形方式の電磁鋼板を挿入して外側鉄心を形成する工程とを備え、
前記ワンターンカット方式の電磁鋼板の積層厚さが、前記コの字形方式の電磁鋼板の積層厚さよりも厚いものであり、更に、
前記巻鉄心の最内周にワンターンカット方式の電磁鋼板を少なくとも１枚設け、当該最内周のワンターンカット方式の電磁鋼板のラップ部分を、前記内側鉄心の電磁鋼板のラップ部分とは反対側に配置する工程を備えることを特徴とする変圧器の製造方法。
【請求項４】
コイルと、ラップ方式の巻鉄心を備える変圧器の製造方法であって、
前記コイルの間口に、ワンターンカット方式の電磁鋼板を順次挿入して、内側鉄心を形成する工程と、
前記内側鉄心と前記コイルとのギャップに、コの字形方式の電磁鋼板を挿入して外側鉄心を形成する工程とを備え、
前記ワンターンカット方式の電磁鋼板の積層厚さが、前記コの字形方式の電磁鋼板の積層厚さよりも厚いものであり、更に、
前記外側鉄心の電磁鋼板の外側に、ワンターンカット方式の電磁鋼板を少なくとも１枚設ける工程を備えることを特徴とする変圧器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器に関し、特に変圧器の鉄心の構造と製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器の中身は、鉄心とコイルと絶縁材を用いて組立てられている。変圧器に用いる鉄心構造としては、電磁鋼板を短冊形に切断したものを積重ねて締付けた積鉄心形と、電磁鋼板を巻回して成形した巻鉄心形に大別される。
【０００３】
巻鉄心形の鉄心構造を用いて成形した鉄心を巻鉄心と呼び、巻鉄心は製造方法に依りノーカット方式、カット方式、ラップ方式の３方式がある。これらの巻鉄心をコイルと組合せる場合、ノーカット方式は巻鉄心に導体を巻回してコイルを成形する。カット方式、ラップ方式はいずれも予め用意されたコイルに巻鉄心を組込む方式であり、カット方式は固着された巻鉄心を２箇所切断し、コイルへ組込み後接着する方式、ラップ方式は電磁鋼板の切断箇所を互いにずらして巻鉄心を成形後、コイルに組み込む方式である。
ラップ方式は固着や接着作業が不要で機械的にも安定し、大形機にも適用できる為、多くの変圧器で採用されている。
【０００４】
本明細書では、ラップ方式のうち、コの字形に成形した電磁鋼板を用いて巻鉄心を形成する方式をコの字形方式と呼ぶ。
【０００５】
ラップ方式で製造する巻鉄心形変圧器の一例として、特許文献１には、「珪素鋼板製の巻鉄心を用いた巻鉄心変圧器において、前記巻鉄心は、ワンターンカット形の継目部分を有する内側巻鉄心と、この内側巻鉄心の外周に配置され、２つの脚部に傾斜面の継目部分を有する外側巻鉄心と、から構成されていることを特徴とする巻鉄心変圧器。（請求項１）」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８４１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
変圧器に用いる巻鉄心に於いて、ラップ方式は、コイル間口に、成形した電磁鋼板を幾度かに分けて挿入していく。電磁鋼板を挿入していくにつれ、コイルと、コイル間口に挿入後の電磁鋼板とのギャップが、徐々に狭くなる。ラップ方式のうちワンターンカット方式では、狭いギャップに、成形した電磁鋼板の挿入が困難であり、無理に挿入すると電磁鋼板がコイル内側の絶縁を傷つけ、絶縁破壊につながる危険性がある。
【０００８】
一方、コの字形方式の電磁鋼板は、コイル間口に成形した電磁鋼板を挿入する際、コイル間口には電磁鋼板の直線部分が挿入される為、コイルと、コイル間口に挿入後の電磁鋼板とのギャップが狭くなることに依る絶縁破壊の危険性は減少する。しかし、コの字形方式の電磁鋼板脚部を対になるコの字形方式の電磁鋼板脚部とラップさせる為、ラップ箇所がワンターンカット方式の１箇所に対し、コの字形方式では２箇所になり鉄損が悪化する。更に、コの字形方式の電磁鋼板ラップ部分は、コイルで隠れて視認できず、ギャップ管理が困難になるというデメリットがある。
【０００９】
特許文献１には、ワンターンカット形の継目部分を有する内側巻鉄心と、この内側巻鉄心の外周に配置され、２つの脚部に傾斜面の継目部分を有する外側巻鉄心と、から構成されている巻鉄心変圧器が開示されているが、特許文献１記載の巻鉄心変圧器は、位置決め用鉄心枠の機能をワンターンカット形の内側巻鉄心で兼ねさせて、巻鉄心の大型化を防止するもので、ワンターンカット方式の利点とコの字形方式の利点を共に備えるものではない。
【００１０】
本発明は、ラップ方式の巻鉄心に於いて、コイル間口でのギャップが狭くなっても電磁鋼板の挿入作業を可能とし、電磁鋼板の変形を無くするとともに、ラップ箇所を少なくし、鉄損悪化を低減できる変圧器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決する為に、ラップ方式の巻鉄心を備える変圧器に於いて、ワンターンカット方式の電磁鋼板を内側に配し、コの字形方式の電磁鋼板を外側に配してコイルに組込むものである。
【００１２】
本発明の代表的な「変圧器」の一例を挙げるならば、コイルと、ラップ方式の巻鉄心を備える変圧器であって、前記巻鉄心は、内側に配したワンターンカット方式の電磁鋼板で形成される内側鉄心と、外側に配したコの字形方式の電磁鋼板で形成される外側鉄心とを備え、前記ワンターンカット方式の電磁鋼板の積層厚さが、前記コの字形方式の電磁鋼板の積層厚さよりも厚いことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の代表的な「変圧器の製造方法」の一例を挙げるならば、コイルと、ラップ方式の巻鉄心を備える変圧器の製造方法であって、前記コイルの間口に、ワンターンカット方式の電磁鋼板を順次挿入して、内側鉄心を形成する工程と、前記内側鉄心と前記コイルとのギャップに、コの字形方式の電磁鋼板を挿入して外側鉄心を形成する工程とを備え、前記ワンターンカット方式の電磁鋼板の積層厚さが、前記コの字形方式の電磁鋼板の積層厚さよりも厚いことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ラップ方式の巻鉄心に於いて、内側にワンターンカット方式の電磁鋼板を配し、外側にコの字形方式の電磁鋼板を配する組合せにすることで、コイルと、コイル間口に挿入後の電磁鋼板とのギャップが徐々に狭くなっても、挿入作業が可能になる。また、巻鉄心を全てコの字形方式を用いてコイルに組込むより、ラップ箇所を少なくできる為、鉄損悪化を低減できる。
【００１５】
その結果、コイル間口の幅を広く取り、電磁鋼板挿入作業のスペース確保を行う必要が無い為、変圧器の中身の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１の巻鉄心の構造を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１の変圧器の構造を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施例の、ワンターンカット方式とコの字形方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の製造方法を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例の、ワンターンカット方式とコの字形方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の巻鉄心の構造を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例３の巻鉄心の構造を示す概略図である。
【図６】本発明の実施例４の巻鉄心の構造を示す概略図である。
【図７】変圧器の中身構成を示す概略図である。
【図８】ワンターンカット方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の構造を示す概略図である。
【図９Ａ】ワンターンカット方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の製造方法を示す図である。
【図９Ｂ】ワンターンカット方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の製造方法を示す図である。
【図１０】コの字形方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態の説明に先立って、従来の変圧器の鉄心構造を説明する。
図７に変圧器中身構成の一例の概略図を示す。変圧器は、巻鉄心１０と、巻鉄心に巻回したコイル２０から構成されている。符号３０は、巻鉄心１０を外側から締め付けるバンドを示す。
【００１８】
図８にワンターンカット方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の構造を示し、図９Ａおよび図９Ｂに、ワンターンカット方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心の製造方法を示す。図８において、符号１３はワンターンカット方式の電磁鋼板を表し、符号１３ａはワンターンカット方式の電磁鋼板のラップ部分を表す。ワンターンカット方式の電磁鋼板を積層して巻鉄心１０が形成されている。
【００１９】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ラップ方式では、予め電磁鋼板の切断箇所を互いにずらして巻鉄心の形に成形し、コイル間口に、成形した電磁鋼板１３を形を調整しながら幾度かに分けて挿入していく。
電磁鋼板１３を挿入していくにつれ、コイル２０と、コイル間口に挿入後の電磁鋼板１３とのギャップ２５が、徐々に狭くなる。ラップ方式のうち、ワンターンカット方式では、狭いギャップ２５に、成形した電磁鋼板１３を挿入することが困難であり、無理に挿入すると電磁鋼板がコイル内側の絶縁を傷つけ、絶縁破壊につながる危険性がある。
更に、電磁鋼板１３が変形し、特性が悪化する恐れもある為、コイル間口の幅を広く取り、電磁鋼板挿入作業スペースを確保すると、変圧器中身の幅が大きくなってしまう。
【００２０】
図１０に、コの字形方式の電磁鋼板を用いた巻鉄心を示す。コの字形方式の電磁鋼板１５は、コイル間口に成形した電磁鋼板を挿入する際、コイル間口に、電磁鋼板の直線部分が挿入される為、電磁鋼板の挿入が容易であり、また、コイル２０と、コイル間口に挿入後の電磁鋼板１５とのギャップが狭くなることに依る絶縁破壊の危険性は減少する。しかし、コの字形方式の電磁鋼板脚部を対になるコの字形に成形した電磁鋼板の脚部とラップさせる為、ラップ箇所１５ａがワンターンカット方式の１箇所に対し、コの字形方式では２箇所になり鉄損悪化を生じる。更に、コの字形方式の電磁鋼板ラップ部分１５ａは、コイル２０で隠れて見えず、ギャップ管理が困難であるというデメリットがある。
【００２１】
本発明は、ラップ方式の巻鉄心に於いて、コイル間口でのギャップが狭くなっても電磁鋼板の挿入作業を可能とし、電磁鋼板の変形を無くするとともに、ラップ箇所を少なくし、鉄損悪化を低減できる変圧器を提供する。
【００２２】
以下、本発明の実施例を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、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１の巻鉄心を示す概略図である。電磁鋼板等の磁性体で形成される巻鉄心１０の構成として、先ず内側にワンターンカット方式の電磁鋼板１３を配しラップ部１３ａで端部を接続して、内側鉄心１２を形成する。次にその外側にコの字形方式の電磁鋼板１５を配し２カ所のラップ部１５ａで電磁鋼板を接続して、外側鉄心１４を形成する。
【００２４】
図２に、実施例１の変圧器を示し、図２（ａ）は巻鉄心を、図２（ｂ）はコイルを、図２（ｃ）は巻鉄心−コイル組立図を示す。それぞれの図において、下側の図は正面図であり、上側の図は上面図である。図２（ａ）に示すように巻鉄心１０は、内側のワンターンカット方式の電磁鋼板１３で形成した内側鉄心１２と、外側のコの字形方式の電磁鋼板１５で形成した外側鉄心１４とを組み合わせて構成されている。図２（ｂ）に示されるコイル２０は、巻き回された２つのコイルで構成されている。図２（ｃ）に示されるように、巻鉄心１０はコイル２０の間口に挿入されて、変圧器を構成する。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂに、ワンターンカット方式とコの字形方式とを組み合わせた実施例の変圧器の製造方法を示す。図３Ａの（ａ）に示すように巻き回したコイル２０を準備し、（ｂ）に示すように一端を切り開いたワンターンカット方式の電磁鋼板１３をコイルの間口に挿入して取り付ける。（ｃ）に示すように電磁鋼板１３を順次挿入してラップ部１３ａで重ねて接合し、内側鉄心１２を形成する。次に、電磁鋼板１３とコイルとのギャップ部に、上下からコの字形方式の電磁鋼板１５を挿入し、図３Ｂの（ｅ）に示すようにラップ部分１５ａで重ねて接合して、外側鉄心１４を形成する。さらに（ｆ）に示すように、コの字形方式の電磁鋼板の外側にワンターンカット方式の電磁鋼板１９を１枚または数枚挿入し、変圧器を組み立てる（ｇ）。なお、（ｆ）の工程は、実施例３を示すもので、実施例１では必須のものではない。
【００２６】
本実施例に於いて、ワンターンカット方式の電磁鋼板１２の積層厚さ（内側鉄心の厚さ）をコの字形方式の電磁鋼板１５の積層厚さ（外側鉄心の厚さ）よりも厚くする。また、ワンターンカット方式の電磁鋼板１３の積層厚さ（内側鉄心の厚さ）を巻鉄心の全厚さの５割よりも厚く、より好ましくは８割以上とし、コの字形状方式の電磁鋼板１５の積層厚さ（外側鉄心の厚さ）を巻鉄心の全厚さの５割未満、より好ましくは２割未満とすればよい。
【００２７】
この構成に依り、コイルと、コイル間口に挿入後の電磁鋼板とのギャップが徐々に狭くなっても、巻鉄心外側では、コの字形方式の電磁鋼板の直線部分がコイル間口に挿入される為、ワンターンカット方式の電磁鋼板のみを使用するより、狭いギャップでの挿入作業が容易になり、電磁鋼板の変形の恐れが無く、コイル内側の絶縁破壊の危険性が減少する。また、ワンターンカット方式の積層厚さをコの字形方式の積層厚さよりも厚くする、或いは、ワンターンカット方式の電磁鋼板１３の積層厚さを巻鉄心の全厚さの５割よりも厚くすることにより、巻鉄心を全てコの字形方式で構成する場合に比べて、ラップ箇所を少なくできる為、鉄損悪化を低減することができる。
【００２８】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。上記実施例は本発明をわかりやすく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。例えば、巻鉄心に使用する電磁鋼板の幅を２種類以上とし、階段状にする構造など、巻鉄心の内側にワンターンカット方式の電磁鋼板１３を配し、外側にコの字形状の電磁鋼板１５を配する構成であれば、電磁鋼板等の磁性体で形成される巻鉄心の形状は問わない。
【実施例２】
【００２９】
図４に、本発明の実施例２の巻鉄心の概略図を示す。実施例１の構成に加えて、巻鉄心１０の最内周において、ワンターンカット方式の電磁鋼板１８を少なくとの１枚配し、電磁鋼板のラップ部分１８ａを、ワンターンカット方式の電磁鋼板１３のラップ部分１３ａとは反対側でラップする。この構成により、ワンターンカット方式の電磁鋼板１３のラップ部分１３ａが内側へ変形することを防ぐことができ、また、最内周に設けた電磁鋼板１８の端部を合わせることで鉄心内側のギャップ管理を容易にできる。
【実施例３】
【００３０】
図５に、本発明の実施例３の巻鉄心の概略図を示す。実施例１の構成に加えて、巻鉄心１０の最外周において、ワンターンカット方式の電磁鋼板１９を少なくとも１枚配する。巻鉄心外側の電磁鋼板１９をワンターンカット方式とすることで、コの字形方式の電磁鋼板１５のラップ部分１５ａが外側に変形することを防ぐことができ、また、巻鉄心外側の電磁鋼板ラップ部分１９ａを視認することができる為、コの字形方式を使うデメリットであったギャップ管理が容易になる。
【実施例４】
【００３１】
図６に、本発明の実施例４の巻鉄心の概略図を示す。実施例４は、上記実施例１、実施例２、実施例３の構成を全て含んだ巻鉄心である。
【００３２】
実施例１の構成に加えて、巻鉄心１０の最内周において、ワンターンカット方式の電磁鋼板１８を少なくとも１枚配し、電磁鋼板のラップ部分１８ａを、ワンターンカット方式の電磁鋼板１３のラップ部分１３ａとは反対側でラップする。また、巻鉄心１０の最外周において、ワンターンカット方式の電磁鋼板１９を少なくとも１枚配する。
【００３３】
本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、ワンターンカット方式の電磁鋼板１３のラップ部分１３ａが内側へ変形することを防ぐことができ、また、最内周に設けた電磁鋼板１８の端部を合わせることで鉄心内側のギャップ管理を容易にできる。また、巻鉄心外側の電磁鋼板１９をワンターンカット方式とすることで、コの字形方式の電磁鋼板１５のラップ部分１５ａが外側に変形することを防ぐことができ、また、巻鉄心外側の電磁鋼板ラップ部分１９ａを視認することができる為、コの字形方式を使うデメリットであったギャップ管理が容易になる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  巻鉄心
１２  内側鉄心
１３  ワンターンカット方式の電磁鋼板
１３ａ  ワンターンカット方式の電磁鋼板のラップ部分
１４  外側鉄心
１５  コの字形方式の電磁鋼板
１５ａ  コの字形方式の電磁鋼板のラップ部分
１８  巻鉄心の最内周に配したワンターンカット方式の電磁鋼板
１８ａ  巻鉄心の最内周に配したワンターンカット方式の電磁鋼板のラップ部分
１９  巻鉄心の最外周に配したワンターンカット方式の電磁鋼板
１９ａ  巻鉄心の最外周に配したワンターンカット方式の電磁鋼板のラップ部分
２０  コイル
２５  コイルと、コイル間口に挿入後の電磁鋼板とのギャップ
３０  バンド
【図１】
0006466728.tif 000002
【図２】
0006466728.tif 000003
【図３Ａ】
0006466728.tif 000004
【図３Ｂ】
0006466728.tif 000005
【図４】
0006466728.tif 000006
【図５】
0006466728.tif 000007
【図６】
0006466728.tif 000008
【図７】
0006466728.tif 000009
【図８】
0006466728.tif 000010
【図９Ａ】
0006466728.tif 000011
【図９Ｂ】
0006466728.tif 000012
【図１０】
0006466728.tif 000013