(57)【要約】  巻鉄心を用いた変圧器において、大型の巻鉄心の座屈や倒れを防止するためにこの巻鉄心を起立させ、かつ巻鉄心の内部応力を低く抑えて鉄損および騒音の増加を防ぐために、電線を巻回して構成した筒状のコイルと、磁性材料を積層してリング状にしコイルの中空部に組み込んだ巻鉄心と、コイルおよび巻鉄心を支持するフレームとを少なくとも備え、巻鉄心を同心状で少なくとも内側および外側に分割した複数のブロックで構成し、フレームと繋がった複数の板状部材によって内側および外側の各ブロックの巻鉄心の上部辺内側を鉛直上向きに支持する。
2016125279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線を巻回して構成した筒状のコイルと、
磁性材料を積層してリング状にして前記コイルの中空部に組み込んだ巻鉄心と、
前記コイルおよび前記巻鉄心を支持するフレームと
を少なくとも備え、
前記巻鉄心を同心状で少なくとも内側および外側に分割した複数のブロックで構成し、
前記フレームと繋がった複数の板状部材によって、前記内側ブロックおよび前記外側ブロックの各巻鉄心の上部辺内側をそれぞれ別々に鉛直上向きに支持する
ことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記外側ブロックの巻鉄心を鉛直上向きに支持する前記板状部材は、当該巻鉄心の上部辺の方向に沿って２本以上の棒状部材でもって前記フレームに取り付けられる
ことを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の変圧器であって、
前記内側ブロックの巻鉄心支持に用いる前記板状部材の鉄心支持面と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側の設置面との距離が、鉛直方向に巻鉄心の自重が加わらない時の前記内側ブロックの巻鉄心の上部辺内側と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側との距離よりも小さく、かつ
前記外側ブロックの巻鉄心支持に用いる前記板状部材の鉄心支持面と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側の設置面との距離が、鉛直方向に巻鉄心の自重が加わらない時の前記外側ブロックの巻鉄心の上部辺内側と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
電線を巻回して構成した筒状のコイルと、
磁性材料を積層してリング状にして前記コイルの中空部に組み込んだ巻鉄心と、
前記コイルおよび前記巻鉄心を支持するフレームと
を少なくとも備え、
前記巻鉄心を同心状で少なくとも内側および外側に分割した複数のブロックで構成し、
前記フレームと繋がった複数の板状部材によって前記内側ブロックの巻鉄心の上部辺内側を鉛直上向きに支持し、前記外側ブロックの巻鉄心を前記内側ブロックの巻鉄心の上に載置して当該外部ブロックの巻鉄心の上部辺内側を鉛直上向きに支持する
ことを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項４に記載の変圧器であって、
前記内側ブロックの巻鉄心支持に用いる前記板状部材の鉄心支持面と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側の設置面との距離が、鉛直方向に巻鉄心の自重が加わらない時の前記内側ブロックの巻鉄心の上部辺内側と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項３または５に記載の変圧器であって、
前記内側ブロックの巻鉄心支持に用いる前記板状部材の鉄心支持面と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側の設置面との距離および前記外側ブロックの巻鉄心支持に用いる前記板状部材の鉄心支持面と前記外側ブロックの巻鉄心の下部辺外側の設置面との距離を調整する手段を、少なくとも、前記フレーム、前記板状部材、前記棒状部材および前記巻鉄心を載置する当該変圧器のベース、のいずれかに関係させて設ける
ことを特徴とする変圧器。
【請求項７】
請求項６に記載の変圧器であって、
前記調整する手段として、スペーサの挿入またはねじ切りに対するナットの締め込みを採用する
ことを特徴とする変圧器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の変圧器であって、
前記板状部材の鉄心支持面の角部の半径が、当該板状部材が支持する前記巻鉄心の上部辺内側の角部半径よりも大きい
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、巻鉄心を用いた変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界的な地球温暖化現象が深刻化しており、エネルギーを有効活用して二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を削減するための技術が強く求められている。ここで、アモルファス箔体は、珪素鋼板と比較して、透磁率（１００００〜＞１０００〜：珪素鋼板）が高く、低鉄損（Ｗ１０／５０＝０．１Ｗ＜１Ｗ：珪素鋼板）である。このアモルファス箔体を巻鉄心に用いた変圧器は、珪素鋼板を巻鉄心に用いた変圧器よりも待機電力を大幅に削減することができる。例えば、三相三脚、６６ｋＶ／２５ＭＶＡの変圧器で試算すると、珪素鋼板からアモルファス箔体に鉄心の材料を変えることで、７４ｋＷの待機電力を削減することができる。【０００３】
図１は、巻鉄心を用いた三相五脚の変圧器３を示す図である。樹脂でモールドされた筒状のコイル１を三つ並べ、それらの中空部に珪素鋼板またはアモルファス箔体を用いた巻鉄心２が組み込まれている。【０００４】
図２は、巻鉄心２をコイル１に組み付ける状況を示す図である。珪素鋼板またはアモルファス箔体を積層してリング状にした巻鉄心２の一部を開放し、直線部がコイル１の内部に入るように挿入する。その後、コイル１の下端から突出した巻鉄心の開放部を閉じることで、図１のような変圧器３が組立てられる。現状、巻鉄心には厚さ０．２３ｍｍ程度の珪素鋼板が広く用いられているが、これを厚さ２５μｍ程度のアモルファス箔体に変えることで、変圧器の効率が大幅に向上できる。【０００５】
従来は高電圧、大容量（例えば、６６ｋＶ、２５ＭＶＡ程度）の変圧器については、珪素鋼板の積鉄心を用いてきたが、以上のような背景からアモルファス巻鉄心を用いたいという要求がある。しかし、アモルファス箔体は厚みが薄く脆弱な素材であることから、巻鉄心２が大型化すると、図３に示すように、自重による座屈が生じ自立が不可能となる。【０００６】
また、図１に示す変圧器３では、コイル１が樹脂モールドされてブロック状になっており、スペーサ５を介して、コイル１が巻鉄心２の自重の一部を受けている。しかし、変圧器が大型化するとコイルの樹脂モールドはできなくなり、巻鉄心２の重量でコイル１が破損する危険が生じる。
このため、国内で生産されているアモルファス変圧器は、三相三脚、６．６ｋＶ．／２ＭＶＡが最大クラスであり、使用する巻鉄心の全質量は２ｔ程度が限界となっている。【０００７】
そこで、鉄心が大型化した変圧器の性能を維持するためには、自重によって鉄心に加わる応力を低減する必要がある。図４は、アモルファス巻鉄心の一部に圧力を加えた時に、磁束密度に対する鉄損の実測値を示す図である。図の右側に示す、巻鉄心の加圧部（図示のサイズで、加圧部の質量が７．６ｋｇ）に矢印方向から圧力を加える。図の左側のグラフが示すように、圧力が増えるに従って、鉄損が大きくなっていくことが理解できる。
また、鉄心に応力が加わると騒音も増えることが、非特許文献１によって知られている。従って、鉄損と騒音の増加を抑制するために、巻鉄心内部の応力を小さくする支持構造が必要となる【０００８】
ここで、アモルファス巻鉄心の周囲に支持部材を設けた公知例として、特許文献１（特開２０１３−８８０８号公報）が挙げられる。この公知例には、コイルにかかる荷重を低減して損傷を防止するために、柵状の支持部材に取り付けた渡し部材によって巻鉄心の上部辺内側を鉛直上向きに支持する構造が開示されているが、巻鉄心の内部応力の低減効果については述べられていない。【０００９】
そこで、図５に、巻鉄心の上部辺内側の支持の有無による内部応力をシミュレーションにより解析した結果を示す。その解析結果（シミュレーション結果）が示すように、（２）の巻鉄心６および７の上部辺内側をまとめて支持することにより、自重による応力を上下に分散させることが可能となり、（１）の支持なしで自立させた時と比べて内部応力を低減させることができる。
しかしながら、変圧器の性能向上をより一層進めるためには、上記巻鉄心の上部辺内側を支持する支持部材のみならず、更に巻鉄心の内部応力を低減する構造が必要とされている。【００１０】
なお、アモルファスの巻鉄心を用いた高効率の変圧器を例に挙げて背景技術の説明をしたが、珪素鋼板の巻鉄心でも大型化した際には起立が困難になり、鉄損の増加を抑える支持構造が必要となる点は同じである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−８８０８号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｙｉｎｇｙｉｎｇ  ＷＡＮＧ，  Ｏｔｈｅｒ  ４  ｃｏａｕｔｈｏｒｓ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｍｏｄｅｌｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ａｌｌｏｙ  Ｃｏｒｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ，  ２０１０  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｐｐ３７２５−３７２８（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、巻鉄心を用いた変圧器において、大型の巻鉄心の座屈や倒れを防止するためにこの巻鉄心を起立させ、かつ巻鉄心の内部応力を低く抑えて鉄損および騒音の増加を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る変圧器は、電線を巻回して構成した筒状のコイルと、磁性材料を積層してリング状にしコイルの中空部に組み込んだ巻鉄心と、コイルおよび巻鉄心を支持するフレームとを少なくとも備え、巻鉄心を同心状で少なくとも内側および外側に分割した複数のブロックで構成し、フレームと繋がった複数の板状部材によって内側ブロックおよび外側ブロックの各巻鉄心の上部辺内側をそれぞれ別々に鉛直上向きに支持することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、巻鉄心を同心の複数のブロックに分けて支持することで、上部支持部の内部応力を低減できる。また、上下の鉄心支持面の位置を調整することで、巻鉄心の内部応力をさらに低減することができる。これにより、大型の巻鉄心を組み込んだ変圧器の高効率化（鉄損の減少）および低騒音化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、巻鉄心を用いた従来の三相五脚の変圧器を示す図である。
【図２】図２は、従来の三相五脚の変圧器の巻鉄心の組立工程を示す図である。
【図３】図３は、巻鉄心が座屈する様子を示す図である。
【図４】図４は、巻鉄心に圧力をかけた時の鉄損の実測結果を示す図である。
【図５】図５は、巻鉄心の上部辺内側の支持の有無による内部応力を解析した結果を示す図である。
【図６】図６は、ブロック毎に巻鉄心の上部を分割支持した時の内部応力を解析した結果を示す図である。
【図７】図７は、巻鉄心の上下支持面の位置関係を説明する図である。
【図８】図８は、巻鉄心の上下支持面の寸法設定毎に内部応力を解析した結果を示す図である。
【図９】図９は、内側巻鉄心と外側巻鉄心を示す図である。
【図１０】図１０は、内側巻鉄心２ブロック、外側巻鉄心３ブロックおよびコイルを組み合わせた状態を示す図である。
【図１１】図１１は、内側巻鉄心２ブロック、外側巻鉄心３ブロックおよびコイルを組み合わせた状態の断面図である。
【図１２】図１２は、実施例１に係る単相三脚の変圧器の斜視図である。
【図１３】図１３は、実施例１に係る単相三脚の変圧器の三面図である。
【図１４】図１４は、実施例１に係る内側巻鉄心と外側巻鉄心を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例１に係る変圧器で用いるフレームを示す図である。
【図１６】図１６は、実施例１に係る変圧器の内側巻鉄心のみをフレームに組み付けた状態を示す。
【図１７】図１７は、実施例２に係る単相三脚の変圧器の斜視図である。
【図１８】図１８は、実施例２に係る変圧器の外側巻鉄心を取り除いた様子の斜視図である。
【図１９】第１９図は、内側および外側巻鉄心をそれぞれ第一および第二の支持板で分割支持する場合の巻鉄心の上下支持面の位置関係を説明する図である。
【図２０】第２０図は、内側および外側巻鉄心に分割した両方の巻鉄心を支持板一箇所で支持する場合の巻鉄心の上下支持面の位置関係を説明する図である。
【図２１】図２１は、実施例３に係る単相三脚の変圧器の斜視図である。
【図２２】図２２は、実施例３に係る単相三脚の変圧器の三面図である。
【図２３】図２３は、実施例３に係る変圧器で用いるフレームを示す図である。
【図２４】図２４は、実施例４に係る単相三脚の変圧器の三面図である。
【図２５】図２５は、実施例５に係る変圧器で用いる第一の支持板および第二の支持板の構造を示す図である。
【図２６】図２６は、実施例５に係る変圧器の支持板構造よる応力低減効果を解析した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
先ず、本発明の実施形態の基本概念について説明する。
図６は、同心の２ブロックのアモルファス巻鉄心である内側巻鉄心６および外側巻鉄心７の内部応力を、（１）の上部辺内側をまとめて支持する場合、および、（２）の内側巻鉄心６と外側巻鉄心７に分けて上部辺内側それぞれを分割して別々に支持する場合の２つの条件下で、内部応力を解析した結果（シミュレーション結果）を示す図である。
【００１８】
（１）のように、巻鉄心の上部辺内側をまとめて支持する場合でも巻鉄心の上下に応力を分散させることができる。そこで、（２）のように、同心の内側巻鉄心６および外側巻鉄心７の上部辺内側を分割して別々に支持する場合には、巻鉄心上部の内部応力を更に低減することができる。
【００１９】
この結果を踏まえて、本発明は、実施形態として、巻鉄心を同心状の複数のブロックに分割し、フレームと繋がった複数の板状部材によって各ブロックの巻鉄心の上部辺内側を鉛直上向きに支持する構造を採用する。
【００２０】
なお、以下の実施例の説明では、同心状の複数のブロックとして、内側巻鉄心および外側巻鉄心の２段の場合を示しているが、変圧器のサイズ等のスペックに応じて３段以上とすることも可能である。また、巻鉄心の奥行方向についても、以下の実施例では、外側３ブロックおよび内側２ブロックとしているが、勿論この数に拘束されるものではなく、それ以外の組合せであってもよい。
【００２１】
一方、図７は、巻鉄心の上下支持面の位置関係を説明する図である。図７に示すように、自重がかからない状態（巻鉄心を寝かせた状態）で（真ん中の図）、巻鉄心２の上部辺内側位置と下部辺外側位置間の距離をＬｃとする。また、巻鉄心２を支持なしで起立させた場合に（右図）、巻鉄心２の上部が自重によって変形する量をｈとする。支持面については、巻鉄心２の上部辺内側を支持する支持面位置（図７の支持板９の上面位置）とその下部辺外側を支持する支持面位置間の距離をＬとする（左図）。
【００２２】
そして、図８は、図７で示した距離Ｌ（巻鉄心の上部辺内側を支持する支持面位置と下部辺外側を支持する支持面位置間の距離）をＬｃ（巻鉄心の上部辺内側位置と下部外側辺位置間の距離）より小さい値に設定して、巻鉄心に加わる内部応力を解析した結果（シミュレーション結果）を示す図である。図８では、（１）にＬ＝Ｌｃの場合、（２）〜（４）にＬ＜Ｌｃの３つの場合の各解析結果を示す。ＬをＬｃよりわずかに小さくすることは、巻鉄心の内部応力を低減させることが理解できる。この場合、（２）に示すように、Ｌ＝Ｌｃ−ｈ／４に設定することで内部応力は最小となる。ただし、巻鉄心の上部が自重によって変形する量ｈは、Ｌｃに比べるとわずかの大きさであることから、Ｌ＜Ｌｃを満足するとしても、ＬはＬｃよりわずかに小さい距離となるものである。
【００２３】
この結果を踏まえて、本発明は、更なる実施形態として、上記距離Ｌ（巻鉄心の上部辺内側を支持する支持面位置と下部辺外側を支持する支持面位置間の距離）を調整する手段を変圧器に持たせ、この距離Ｌを上記距離Ｌｃ（巻鉄心の上部辺内側を支持する支持面位置と下部辺外側を支持する支持面位置間の距離）よりも小さく設定する（Ｌ＜Ｌｃ）。
【００２４】
次に、単相三脚の変圧器を例にして、本発明に係る実施例１〜５を図９〜図２５を用いて順に説明する。各実施例を説明するに当たり、単相三脚の変圧器を構成する巻鉄心およびコイルについて説明する。
【００２５】
図９は、変圧器に用いる内側巻鉄心６と外側巻鉄心７を示す図である。各巻鉄心は、アモルファス箔体や珪素鋼板を積層して型に巻き付け、歪取りのために焼鈍を加えて形成する。
【００２６】
図１０は、内側巻鉄心２ブロック、外側巻鉄心３ブロックおよびコイルを組み合わせた状態を示す図である。図１０に示すように、内側巻鉄心６を２ブロック、外側巻鉄心７を３ブロック組み合わせて同心の巻鉄心群８を構成する。単相三脚の変圧器では、これを二つ並べて左右の巻鉄心群の直線部を組み合わせた中央部分をコイル１に挿入する。
【００２７】
図１１は、図１０の面Ａにおける断面図を示す図である。左右に並べた２つの巻鉄心群８（鉄心１０ブロック分）が組み合わさることで、コイル１内の巻鉄心の断面（図中の斜線部）を円形に近づける。
【実施例１】
【００２８】
図１２は、本発明の実施例１に係る変圧器の斜視図である。図１３は、同変圧器の三面図である。また、図１４は、同変圧器の内側巻鉄心６と外側巻鉄心７を示す図である。実施例１の形態の場合、図１４に示すように、内側巻鉄心６と外側巻鉄心７を組み合わせた際に、両鉄心の上部辺に隙間が生じるように各々の巻鉄心の寸法を決めておく。【００２９】
次に、図１２および１３により、実施例１に係る変圧器の構造を説明する。
内側巻鉄心２ブロックの上部辺内側に第一の支持板１２、外側巻鉄心３ブロックの上部辺内側に第二の支持板１３をそれぞれ配置する。第一の支持板１２で内側巻鉄心６を、第二の支持板１３で外側巻鉄心７を、それぞれ鉛直上方に向けて支持する。そして、第一の支持板１２および第二の支持板１３と繋がったフレーム１０によって、１つの巻鉄心群８（鉄心５ブロック分）を鉛直上方に向けて支持することになる。【００３０】
図１５は、巻鉄心群とコイルを除いたフレーム１０の斜視図である。第一の支持板１２および第二の支持板１３の各上部には、内側巻鉄心６および外側巻鉄心７の位置を決めるためのガイド１１を設ける（ただし、図１５では、第一の支持板１２上の後方のガイド２つは隠れて見えない）。【００３１】
図１６は、内側巻鉄心６のみをフレーム１０に組み付けた状態を示す図である。図示のように、フレーム１０に取り付けた第一の支持板１２に内側巻鉄心６の上部辺を載置して取り付ける。この後、その状態から図１５に示すように、第二の支持板１３を支える棒状部材１４を第一の支持板１２の上に取り付けた後、その上に第二の支持板１３を取り付ける。そして、最後に外側巻鉄心７の上部辺を第二の支持板１３に載置して取り付ける。これによって、最終的に、図１２に示す構造となる。【００３２】
以上のように、実施例１では、巻鉄心の自重を第一および第二の支持板で分散して支持することで巻鉄心の内部応力を低減する。これにより、大型の巻鉄心を用いた変圧器の高効率化（鉄損の減少）および低騒音化が実現可能となる。
【実施例２】
【００３３】
図１７は、本発明の実施例２に係る変圧器の斜視図である。また、図１８は、実施例２に係る変圧器の外側巻鉄心を取り除いた様子の斜視図であり、内側巻鉄心６の上方に第二の支持板１３を取り付けた様子を示す。基本的には、実施例１と略同じ構造である。異なる点は、第一の支持板１２の上に取り付けられ、第二の支持板１３を支える棒状部材１４が、実施例１（図１２）では前方と後方に各１本であるところ、実施例２（図１７および図１８）では前方と後方に各２本設けている。また、棒状部材１４は、前方と後方に各２本で固定されるものではなく、外側巻鉄心の幅（上部辺長さ）に応じてそれ以上の本数としてもよい。【００３４】
これにより、実施例２では、第二の支持板１３を２本以上の棒状部材１４により変圧器の設置面に対して平行に強固に固定することができ、巻鉄心に局所的に応力がかかることを防止できる。【００３５】
ここで、先の図７では巻鉄心の上下支持面の位置関係を説明したが、巻鉄心を内側と外側に分割し、内側巻鉄心６および外側巻鉄心７としてそれぞれを支持板により支持する場合（すなわち、実施例１および実施例２）において、巻鉄心の上下支持面の位置関係ついて説明する。【００３６】
図１９は、内側巻鉄心６および外側巻鉄心７をそれぞれ第一の支持板１２および第二の支持板１３で分割して別々に支持する場合の上下支持面の位置関係を説明する図である。図１９に示すように、自重がかからない状態（巻鉄心を寝かせた状態）で（真ん中の図）、内側巻鉄心６の上部辺内側位置と外側巻鉄心７の下部辺外側位置間の距離をＬｉｃ、外側巻鉄心７の上部辺内側位置とその下部辺外側位置間の距離をＬｏｃとする。また、内側巻鉄心６および外側巻鉄心７を支持なしで起立させた場合に（右図）、内側巻鉄心６の上部が自重によって変形する量をｈｉ、外側巻鉄心７の上部が自重によって変形する量をｈｏとする。支持面については、内側巻鉄心６の上部辺内側を支持する支持面位置（第一の支持板１２の上面位置）と外側巻鉄心７の下部辺外側を支持する支持面位置間の距離をＬｉ、外側巻鉄心７の上部辺内側を支持する支持面位置（第二の支持板１３の上面位置）とその下部辺外側を支持する支持面位置間の距離をＬｏとする（左図）。【００３７】
上記のような位置関係にあった場合に、先で図７および図８を用いて説明したように、内側巻鉄心６については、ＬｉをＬｉｃよりわずかに小さくし（Ｌｉ＜Ｌｉｃ）、外側巻鉄心７についても、ＬｏをＬｏｃよりわずかに小さくする（Ｌｏ＜Ｌｏｃ）。そして、第一の支持板１２および第二の支持板１３の各設置位置をＬｉおよびＬｏに基づいて調整すれば、内側巻鉄心および外側巻鉄心それぞれの内部応力を低減させることができる。
すなわち、実施例１および実施例２において、さらに内部応力を低減することができ、鉄損および騒音の抑制を図ることができる。
【実施例３】
【００３８】
第２０図は、内側巻鉄心６および外側巻鉄心７に分割した両方の巻鉄心を支持板９一箇所で支持する場合における巻鉄心の上下支持面の位置関係を説明する図である。図２０に示すように、自重がかからない状態（巻鉄心を寝かせた状態）で（真ん中の図）、内側巻鉄心６の上部辺内側位置と外側巻鉄心７の下部辺外側位置間の距離をＬｉｃとする。また、内側巻鉄心６および外側巻鉄心７を支持なしで起立させた場合に（右図）、内側巻鉄心６の上部が両方の巻鉄心の自重によって変形する量をｈｉとする。支持面については、内側巻鉄心６の上部辺内側を支持する支持面位置（支持板９の上面位置）と外側巻鉄心７の下部辺外側を支持する支持面位置間の距離をＬｉとする（左図）。【００３９】
図２１は、本発明の実施例３に係る変圧器の斜視図である。図２２は、同変圧器の三面図である。図２１に示すように、実施例３では、１つの巻鉄心群８（鉄心５ブロック分）の内、内側巻鉄心６の上部辺内側に対して支持板９を配置し、内側および外側に分割した巻鉄心を一箇所で支持する。そして、支持板９と繋がったフレーム１０によって、１つの巻鉄心群８（鉄心５ブロック分）をまとめて鉛直上方に向けて支持することになる。【００４０】
図２３は、巻鉄心群とコイルを除いたフレーム１０の斜視図である。支持板９の上部には内側巻鉄心の位置を決めるためのガイド１１を設ける。巻鉄心群をフレーム１０に組み付ける際には、このガイドに従い内側巻鉄心ブロックの上部辺内側を支持板９に載置する形で組み付け、その後組み付けた内側巻鉄心ブロックの上に外側巻鉄心のブロックを載置する形で組み付ける。【００４１】
ここで、図２１、図２２および図２３において、図２０で定義した距離Ｌｉおよび距離Ｌｉｃについて、上記の支持面位置に係わる距離Ｌｉを、上記の巻鉄心に係わる距離Ｌｉｃよりわずかに小さくする（Ｌｉ＜Ｌｉｃ）。
これにより、実施例３においても、Ｌｉ＝Ｌｉｃの状態よりも巻鉄心の内部応力を小さくすることができ、鉄損および騒音の抑制を図ることができる。
【実施例４】
【００４２】
図２４は、本発明の実施例４に係る変圧器の三面図である。実施例４は、先の実施例１〜３に係る変圧器に共通して適用可能である。図２４は、実施例１に係る変圧器に適用した例を示している。【００４３】
図示のように、少なくとも、フレーム１０上面と第一の支持板１２下面との間および棒状部材１４上面と第二の支持板１３下面との間、いずれかにスペーサ１５を挿入して、巻鉄心の上部辺内側を支持する第一および第二の支持板１２および１３の高さ方向の位置を変更可能にする。
また、ベース４上面と外側巻鉄心７の下部辺外面との間にスペーサ１５を挿入して外側巻鉄心７の下部辺外側面がスペーサ１５に接触する高さ方向の位置を変更可能にしてもよい。【００４４】
そしてまた、この高さ方向の位置を変更するために、棒状部材１４およびフレーム１０の支柱１６にネジを切り、ナットを締め込んだ位置でもって、支持板１２および１３との接触位置（＝支持板１２および１３の高さ方向の位置）を調整可能とすることもできる。
この実施例４に係る構造により、先の実施例３と同様に、上記の支持面位置に係わる距離Ｌを上記の巻鉄心に係わる距離Ｌｃよりもわずかに小さく設定し、Ｌ＝Ｌｃの状態よりも巻鉄心の内部応力を小さくすることができる。
【実施例５】
【００４５】
実施例５は、巻鉄心の支持板構造に工夫を施したものである。図２５は、内側巻鉄心用の第一の支持板１２および外側巻鉄心用の第二の支持板１３の構造を示す図である。
先の実施例１〜４において、巻鉄心の上面内側を支持する支持板９（実施例３、図２５には図示せず）、支持板１２および１３（実施例１または２、図２５に実施例１の場合を図示）が、巻鉄心の内側角部と接触する部位（図２５に示す、支持板１２および１３の斜線部）に、巻鉄心の内側Ｒの大きさＲｃ（図７に図示）より大きいＲ加工Ｒｐ（Ｒｐ＞Ｒｃ）を施す。【００４６】
図２６は、実施例５の支持板構造による応力低減効果を解析した結果（シミュレーション結果）を示す図である。（２）のＲｐ＞Ｒｃの場合は、（１）のＲｐ＝Ｒｃの場合よりも応力が低減されることが理解できる。
これにより、実施例５では、巻鉄心上部の角部に応力が集中するのを防ぎ、鉄損および騒音の増加を防止できる。【００４７】
以上述べたように、本発明では、変圧器を構成するコイルを破損させることなく大型で質量の大きな巻鉄心を起立させることができ、かつ巻鉄心の内部応力を低く抑えることできる。これにより、鉄損および騒音を抑制し、効率が高く低騒音の変圧器を実現することが可能である。【００４８】
また、以上では、本発明の実施形態の説明として、アモルファスの巻鉄心を用いた変圧器について示したが、本発明を珪素鋼板の巻鉄心を用いた変圧器に適用してもよいことは言うに及ばない。【００４９】
そしてまた、本発明の実施形態の説明では、単相三脚の変圧器を取り上げたが、コイルの数を１から３に、巻鉄心群の数を２から４に増やした三相五脚の変圧器、また、コイルの数を１から３に、巻鉄心群の数を２から３に増やした三相三脚の変圧器でも、同様の構造を取ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  コイル、２  巻鉄心、３  変圧器、４  ベース、５  スペーサ、６  内側巻鉄心、７  外側巻鉄心、８  同心の巻鉄心群、９  支持板、１０  フレーム、１１  ガイド、１２  第一の支持板、１３  第二の支持板、１４  棒状部材、１５  スペーサ（高さ方向位置調整用）、１６  フレーム１０の支柱
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月1日(2016.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線を巻回して構成した筒状のコイルと、
磁性材料を積層してリング状にして前記コイルの中空部に組み込んだ巻鉄心と、
前記コイルおよび前記巻鉄心を支持するフレームと、を少なくとも備え、
前記巻鉄心の内側を貫通し、前記フレームの鉛直上側に配置された鉄心支持部材を有し、
前記巻鉄心は、同心状で内側ブロックと外側ブロックとに分割されており、
前記鉄心支持部材は、前記内側ブロックの上部辺内側を鉛直上向きに支持する内側ブロック支持部と、前記外側ブロックの上部辺内側を鉛直上向きに支持する外側ブロック支持部と、前記内側ブロック支持部の鉛直上側に配置された前記外側ブロック支持部を支持する支持部材と、から構成される
ことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記内側ブロックの上部辺内側を支持する前記内側ブロック支持部の内側ブロック支持面と前記外側ブロックの下部辺外側の設置面との距離が、前記内側ブロックに鉛直方向に自重が加わらない状態における前記内側ブロックの上部辺内側と前記外側ブロックの下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記外側ブロックの上部辺内側を支持する前記外側ブロック支持部の外側ブロック支持面と前記外側ブロックの下部辺外側の設置面との距離が、前記外側ブロックに鉛直方向に自重が加わらない状態における前記外側ブロックの上部辺内側と前記外側ブロックの下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記内側ブロックの上部辺内側を支持する前記内側ブロック支持部の内側ブロック支持面と前記外側ブロックの下部辺外側の設置面との距離が、前記内側ブロックに鉛直方向に自重が加わらない状態における前記内側ブロックの上部辺内側と前記外側ブロックの下部辺外側との距離よりも小さく、かつ、前記外側ブロックの上部辺内側を支持する前記外側ブロック支持部の外側ブロック支持面と前記外側ブロックの下部辺外側の設置面との距離が、前記外側ブロックに鉛直方向に自重が加わらない状態における前記外側ブロックの上部辺内側と前記外側ブロックの下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項４に記載の変圧器であって、
前記内側ブロック支持面または前記外側ブロック支持面と前記外側ブロックの下部辺外側の設置面との距離を調整する手段を、前記フレーム、前記内側ブロック支持部、前記支持部材、または前記巻鉄心を載置する当該変圧器のベース、のいずれかに設けた
ことを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項５に記載の変圧器であって、
前記調整する手段は、スペーサの挿入またはねじ切りに対するナットの締め込みにより調整すること
ことを特徴とする変圧器。
【請求項７】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記外側ブロック支持部における前記外側ブロックの上部辺内側を支持する面の角部は、前記外側ブロックの上部辺角部内側の形状に対応する形状である
ことを特徴とする変圧器。
【請求項８】
請求項７に記載の変圧器であって、
前記対応する形状とは、前記外側ブロックの上部辺角部内側の形状に倣う形状である
ことを特徴とする変圧器。
【請求項９】
請求項７に記載の変圧器であって、
前記角部の半径は、前記外側ブロックの上部辺角部内側の半径よりも大きい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１０】
請求項１に記載の変圧器であって、
前記支持部材は、前記外側ブロックの上部辺長手方向に沿って２本以上の棒状部材で構成され、前記内側ブロック支持部に取り付けられる
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１１】
電線を巻回して構成した筒状のコイルと、
磁性材料を積層してリング状にして前記コイルの中空部に組み込んだ巻鉄心と、
前記コイルおよび前記巻鉄心を支持するフレームと、を少なくとも備え、
前記巻鉄心の内側を貫通し、前記フレームの鉛直上側に配置された鉄心支持部材を有し、
前記巻鉄心は、同心状で第１のブロックと前記第１のブロックよりも外側に配置される第２のブロックとに分割されており、
前記鉄心支持部材は、前記第１のブロックの上部辺内側を鉛直上向きに支持する第１のブロック支持部と、前記第２のブロックの上部辺内側を鉛直上向きに支持する第２のブロック支持部と、前記第１のブロック支持部の鉛直上側に配置された前記第２のブロック支持部を支持する支持部材と、から構成される
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の変圧器であって、
前記第１のブロック支持部の上部辺内側を支持する第１のブロック支持面と前記第２のブロックの下部辺外側の設置面との距離が、前記第１のブロックの側面部を設置させた状態の前記第１のブロックの上部辺内側と前記第２のブロックの下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の変圧器であって、
前記第２のブロック支持部の上部辺内側を支持する第２のブロック支持面と前記第２のブロックの下部辺外側の設置面との距離が、前記第２のブロックの側面部を設置させた状態の前記第２のブロックの上部辺内側と前記第２のブロックの下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１４】
請求項１１に記載の変圧器であって、
前記第１のブロック支持部の上部辺内側を支持する第１のブロック支持面と前記第２のブロックの下部辺外側の設置面との距離が、前記第１のブロックの側面部を設置させた状態の前記第１のブロックの上部辺内側と前記第２のブロックの下部辺外側との距離よりも小さく、さらに、前記第２のブロック支持部の上部辺内側を支持する第２のブロック支持面と前記第２のブロックの下部辺外側の設置面との距離が前記第２のブロックの側面部を設置させた状態の前記第２のブロックの上部辺内側と前記第２のブロックの下部辺外側との距離よりも小さい
ことを特徴とする変圧器。
【請求項１５】
請求項１１に記載の変圧器であって、
前記第２のブロック支持部の角部は、前記第２のブロックの上部辺角部内側の形状に倣う形状であって、当該角部の半径は、前記第２のブロックの上部辺角部内側の半径よりも大きい
ことを特徴とする変圧器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2016125279.tif 000029
【国際調査報告】
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