(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄帯状磁性材を複数枚重ねて構成された略矩形環状の巻鉄心が４個、互いに隣接する巻鉄心の外周部同士が接するように一列に配置されて構成される巻鉄心の組と、
前記巻鉄心の組を構成するそれぞれの巻鉄心の鉄心部分のうち、前記互いに隣接する巻鉄心の外周部同士が接し、コイルが巻回されてそれぞれ３つの磁脚となる鉄心部分を除いた部分であるヨーク部の側面部に、絶縁材を挟んで取り付け固定される第２の鉄心と、
を備えることを特徴とする三相五脚型鉄心。
【請求項２】
前記第２の鉄心は、略矩形環状の鉄心であり、前記ヨーク部を周回するように、そのヨーク部の側面部に取り付けられること
を特徴とする請求項１に記載の三相五脚型鉄心。
【請求項３】
前記第２の鉄心は、直線角材状の鉄心であり、前記ヨーク部のうち前記３つの磁脚の上方部または下方部の前記磁脚に略垂直な４つのヨーク部をそれぞれ連続してつなぐように、それらのヨーク部の側面部に取り付けられること
を特徴とする請求項１に記載の三相五脚型鉄心。
【請求項４】
前記第２の鉄心は、直方体状の鉄心であり、前記３つの磁脚の上方部および下方部で互いに隣接する前記巻鉄心のヨーク部同士をそれぞれつなぐように、それらのヨーク部の側面部に取り付けられること
を特徴とする請求項１に記載の三相五脚型鉄心。
【請求項５】
前記第２の鉄心は、紐状またはテープ状の非磁性のバインド材で前記巻鉄心の側面部に取り付け固定されること
を特徴とする請求項１に記載の三相五脚型鉄心。
【請求項６】
前記第２の鉄心は、前記巻鉄心の両側面部に配置された前記第２の鉄心の外側の両側面部にそれぞれ設けられた固定金具と、前記第２の鉄心の両側面部に設けられた固定金具をつないで締付けるスタットボルトとで、前記巻鉄心の側面部に取り付け固定されること
を特徴とする請求項１に記載の三相五脚型鉄心。
【請求項７】
前記第２の鉄心は、薄帯状磁性材を複数枚重ねて構成された鉄心であること
を特徴とする請求項１に記載の三相五脚型鉄心。
【請求項８】
前記第２の鉄心を構成する薄帯状磁性材の薄帯の方向および面の方向は、当該第２の鉄心が取り付けられた近傍における前記巻鉄心を構成する薄帯状磁性材の薄帯の方向および面の方向と略同じであること
を特徴とする請求項７に記載の三相五脚型鉄心。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の三相五脚型鉄心の前記３つの磁脚に三相交流用のコイルが巻回されて構成されること
を特徴とする静止電磁機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相五脚型鉄心およびその三相五脚型鉄心を用いた静止電磁機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止電磁機器（変圧器、リアクトルなど）の鉄心は、渦電流による損失を抑制することを目的に、薄帯状磁性材を用いた巻鉄心により構成されている。ここで、薄帯状磁性材は、極薄電磁鋼板、アモルファス、ナノ結晶合金などの低損失磁性材料を厚さが１００μｍ以下の薄帯に成形したものである。このような薄帯状磁性材を規定の長さに切断して多数枚を重ね、ラップジョイント接合部などの開放端を備えたＵ字型の鉄心を構成し、開放端からコイルを挿入後、その開放端を閉じることにより、略円形環状または略矩形環状のいわゆる巻鉄心が構成される。
【０００３】
三相静止電磁機器は、三相のコイルを備えた以上のような巻鉄心を複数個並べることで構成されるが、その配置構成方法には、三相三脚型および三相五脚型の２つがある。三相コイルの両側に側脚を備えた三相五脚型鉄心は、側脚を持たない三相三脚型に比べて筐体の幅が大きくなるものの高さを抑えることができる。そのため、三相五脚型鉄心は、とくに筐体を低くしたい用途に用いられ、また、設置にあたっての安定性で有利なことから、大型の三相静止電磁機器に採用されることが多い。なお、特許文献１には、巻鉄心を用いた変圧器の製造方法の例が開示されている（特許文献１の図１〜図１９など参照）。
【０００４】
また、三相五脚型鉄心に限らず一般的な静止電磁機器では、コイルからの漏洩磁束が鉄心の固定金具類や収納タンクなどの周辺構造物と鎖交することにより漂遊損が生じることから、これを抑制する技術が多くの文献に開示されている。例えば、特許文献２には、漂遊損を減ずるために、「断面Ｌ字型の鉄心締付金具１７，１８の表面に高透磁率の磁気シールド２０，２１が、平板状の鉄心締付金具１９，１９の表面に高透磁率の磁気シールド２２，２２がそれぞれ設けられ、磁気シールド２０，２２，２１は内側巻線１５および外側巻線１６の周囲に閉磁路を形成する。」ことが記載されている（特許文献２の段落００２０、図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３３１４１号公報
【特許文献２】特開２００２−０７５７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
三相五脚型鉄心を用いた三相交流の静止電磁機器では、両側のＵ相、Ｗ相コイル間の磁気回路のリラクタンス（磁気抵抗）が大きいという特徴がある。そのため、これらのコイルにより発生する磁束は、Ｕ相、Ｗ相の磁脚間を流れず、その多くが中央のＶ相の磁脚に流れ込む。その結果、中央のＶ相の磁脚に磁束が集中することとなり、その鉄心で発生する損失（ヒステリシス損などの無負荷損）が増大する。すなわち、従来の三相五脚型鉄心を用いた静止電磁機器では、磁束集中による無負荷損の増大のために、とくに中央のＶ相の鉄心が局所過熱するという解決すべき技術課題が存在する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２には、中央のＶ相の磁脚の鉄心に磁束が集中することや、無負荷損により鉄心が局所過熱する技術課題については一切把握されていない。なお、特許文献２には、本発明の実施形態で詳しく説明する追加鉄心２（図１など参照）に構造的に類似する構成要素として、磁気シールド２０，２２，２１が示されている。しかしながら、磁気シールド２０，２２，２１は、漏洩磁束による漂遊損を低減し、鉄心締付金具１７，１８などの過熱を防止しようとするものであって、三相五脚型鉄心の中央の鉄心への磁束集中を緩和し、その過熱を防止するものではない。
【０００８】
以上のような従来の技術課題に鑑み、本発明は、三相交流のコイルにより発生する磁束の中央の鉄心への集中を緩和し、その過熱を防止することが可能な三相五脚型鉄心およびその三相五脚型鉄心を用いた静止電磁機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】
【０００９】
発明に係る三相五脚型鉄心は、薄帯状磁性材を複数枚重ねて構成された略矩形環状の巻鉄心が４個、それぞれの巻鉄心の環の側面部が略同じ面に接するようにして一列に並べられるとともに、互いに隣接する巻鉄心の外周部同士が接するように配置されて構成される巻鉄心の組と、前記巻鉄心の組を構成するそれぞれの巻鉄心の鉄心部分のうち、前記互いに隣接する巻鉄心の外周部同士が接し、コイルが巻回されてそれぞれ３つの磁脚となる鉄心部分を除いた部分であるヨーク部の側面部に、絶縁材を挟んで取り付け固定される追加鉄心と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、三相交流のコイルにより発生する磁束の中央の鉄心への集中を緩和し、その過熱を防止することが可能な三相五脚型鉄心およびその三相五脚型鉄心を用いた静止電磁機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る三相五脚型鉄心の構造を示した斜視図の例。
【図２】図１の三相五脚型鉄心を用いた静止電磁機器の斜視図の例。
【図３】図２の静止電磁機器の上辺における追加鉄心を含めた巻鉄心のヨーク部の断面構造の例を模式的に示した図。
【図４】巻鉄心および追加鉄心を締付固定する他の例を、図３の静止電磁機器の上辺のヨーク部の断面構造の例に準じて示した図。
【図５】三次元電磁界解析シミュレーションの対象として用いた三相五脚型の静止電磁機器の上部半分の縦断面図の例。
【図６】三次元電磁界解析シミュレーションの結果の例を示した図。
【図７】三次元電磁界解析シミュレーションの結果の他の例を示した図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る三相五脚型鉄心の構造を示した斜視図の例。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る三相五脚型鉄心の構造を示した斜視図の例。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る三相五脚型鉄心１０の構造を示した斜視図の例、図２は、図１の三相五脚型鉄心１０を用いた静止電磁機器２０の斜視図の例を示した図である。なお、本実施形態では説明の都合上、静止電磁機器２０は、三相交流用の変圧器であるとするが、三相交流用のリアクトルなどであってもよい。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る三相五脚型鉄心１０は、略矩形環状の巻鉄心１が４個並置されて梯子状に構成される。ここで、巻鉄心１は、極薄電磁鋼板、アモルファス、ナノ結晶合金などからなる薄帯状磁性材を複数枚重ねて構成したものである。このとき、４個の巻鉄心１は、それぞれの巻鉄心１の環の側面部が略同じ面に接するようにして一列に並べられるとともに、左右方向に互いに隣接する巻鉄心１の外周部同士が接するように配置される。つまり、４つの巻鉄心１が横一列に面一に梯子状に配置される。なお、本明細書では、方向を示す用語として、上、下、前、後、左、右を用いるが、これらの方向は、例えば、図１では、左下に示した矢印方向を意味する。また、本実施形態では、三相五脚型鉄心１０は、さらに第２の鉄心である追加鉄心２を備えることを特徴とするが、追加鉄心２の詳細については後で説明する。
【００１５】
なお、図１では、それぞれの巻鉄心１は、２つの単位巻鉄心１ａの互いに対向する側面部が絶縁材６を介して接合されて一体化されたものとして描かれている。このように、本実施形態では、巻鉄心１は、互いに対向する側面部が絶縁材６を介して接合された複数の単位巻鉄心１ａからなるものであってもよく、あるいは、１つの単位巻鉄心１ａからだけで構成されるものであってもよいとする。
【００１６】
ここで、４個一列に並置された巻鉄心１の鉄心部分のうち、互いに隣接する巻鉄心１の外周部同士が接する鉄心部分（図１でＵ相、Ｖ相およびＷ相と示された部分）は、図２に示すように、低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａが巻回されるため、磁脚と呼ばれる。一方、４個一列に並置された巻鉄心１の鉄心部分のうち、磁脚でない部分は、ヨーク部と呼ばれる。
【００１７】
本実施形態では、図１および図２に示すように、４個一列に並置された巻鉄心１のヨーク部の側面部に略矩形環状の追加鉄心２が設けられる。すなわち、追加鉄心２は、４つの巻鉄心１の上辺および下辺のヨーク部と２つの端部の巻鉄心１の左辺および右辺のヨーク部とを周回するように設けられる。
【００１８】
ここで、追加鉄心２は、巻鉄心１と同様に、極薄電磁鋼板、アモルファス、ナノ結晶合金などからなる薄帯状磁性材を複数枚重ねて構成される。そして、巻鉄心１のヨーク部を形成する薄帯状磁性材の薄帯と、その巻鉄心１のヨーク部の側面に設けられる追加鉄心２を形成する薄帯状磁性材の薄帯とは、それぞれの薄帯の方向が同じで、かつ、薄帯の面が略平行であるものとする。こうすることにより、巻鉄心１内の磁束が追加鉄心２内へ流れ込み易くなる。
【００１９】
さらに、追加鉄心２と巻鉄心１のヨーク部の側面との間隙には絶縁材６ａ（図３参照：図１および図２では図示省略）が挟まれており、巻鉄心１、絶縁材６ａおよび追加鉄心２は、紐状またはテープ状のバインド材３により締付固定されて一体化される（図１などでは、バインド材３は紐状に描かれている）。この締付固定用のバインド材３は、非磁性の金属、樹脂、プラスチック、ガラス繊維などで構成されているものとする。
【００２０】
なお、図１および図２では、バインド材３は、合計１２か所に描かれているが、静止電磁機器２０の大きさや巻鉄心１の重量に応じて適切な強度を持ち、適切な数で固定するものであれば、その材質や数を限定するものではない。また、絶縁材６ａは、巻鉄心１と追加鉄心２との間の渦電流などを抑制するために設けられたものであるが、絶縁材６ａがないものとしてもよい。
【００２１】
さらに、図２に示すように、静止電磁機器２０は、図１でＵ相、Ｖ相およびＷ相と示された磁脚に、低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａが巻回されて構成される。そして、これらの低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａには、それぞれ、低圧電極５ｂおよび高圧電極５ａが設けられている。ただし、図２の斜視図では、高圧電極５ａは、三相五脚型鉄心１０の裏側に配置されているため、見えないものとして描かれていない（図３参照）。
【００２２】
なお、静止電磁機器２０は、例えば、ラップジョイントやバットジョイントなどの接合部を備えたＵ字型の巻鉄心１を４つ並べて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相それぞれの磁脚に対応する巻鉄心１の開放端から低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａを挿入した後、それぞれの巻鉄心１の開放端を閉じることにより製作される（特許文献１など参照）。従って、三相五脚型鉄心１０と静止電磁機器２０とは、ほぼ同時に製作が完了する。
【００２３】
図３は、図２の静止電磁機器２０の上辺における追加鉄心２を含めた巻鉄心１のヨーク部の断面構造の例を模式的に示した図であり、例えば、図２でＡと表示したバインド材３が設けられた近傍位置での断面構造の例を示したものである。図３では、バインド材３は、一点鎖線で描かれ、併せて、この断面位置の前方または後方に位置する低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａの断面形状が長い破線で示され、低圧電極５ｂおよび高圧電極５ａが太い点線で示されている。
【００２４】
単位巻鉄心１ａは、幅Ｗ２の薄帯状磁性材を厚さＣ２になるように重ねて巻くことで構成されており、２つの単位巻鉄心１ａは、互いに厚さＧ２の絶縁材６を挟んで密着されている。さらに、これら２つの単位巻鉄心１ａからなる巻鉄心１の両側面には、幅Ｗの薄帯状磁性材を厚さＣになるように重ねて構成された追加鉄心２が、厚さＧの絶縁材６ａを挟んで密着されている。また、紐状またはテープ状のバインド材３は、巻鉄心１および追加鉄心２を囲むように設けられ、これらの巻鉄心１および追加鉄心２を締付固定する。
【００２５】
ここで、追加鉄心２の幅Ｗは、低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａの巻鉄心１からの飛び出し量Ｄより小さくすることにすれば、静止電磁機器２０の筐体体積が増えることはない。また、図３では、追加鉄心２の厚さＣは、巻鉄心１の巻厚Ｃ２とし、それぞれが等しい場合を示しているが、低圧電極５ｂとの絶縁距離を適切に確保できれば、巻厚Ｃ２より小さくしてもよいし、筐体の寸法に余裕がある場合には、逆に大きくしてもよい。
【００２６】
また、図３に示すように、低圧コイル４ｂに接続される１対の低圧電極５ｂは、追加鉄心２との絶縁距離を確保するために折り曲げ加工されて追加鉄心２が設けられた巻鉄心１のヨーク部よりも上側に引き出されている。なお、ここでは、大電流によるジュール熱を減ずるために、低圧コイル４ｂは、高圧コイル４ａよりも内側に巻回されるものとしている。
【００２７】
図４は、巻鉄心１および追加鉄心２を締付固定する他の例を、図３の静止電磁機器２０の上辺のヨーク部の断面構造の例に準じて示した図である。この例では、巻鉄心１および追加鉄心２を締付固定する部材として、バインド材３ではなく、板状の固定金具７およびスタッドボルト８が用いられる。
【００２８】
図４に示すように、２つの巻鉄心１の両側面部に絶縁材６ａを介して設けられた２つの追加鉄心２の外側の側面部には、１対の固定金具７が設けられる。そして、この１対の固定金具７は、少なくとも２本のスタッドボルト８により連結さている。従って、スタッドボルト８を締付けることにより、１対の固定金具７が追加鉄心２を外側から押圧することとなり、追加鉄心２は、巻鉄心１に締付固定される。
【００２９】
次に、本実施形態の効果について、三次元電磁界解析シミュレーションの結果を用いて説明する。図５は、三次元電磁界解析シミュレーションの対象として用いた三相五脚型の静止電磁機器２０の上部半分の縦断面図の例である。なお、ここでいう静止電磁機器２０は、変圧器である。そして、その三次元電磁界解析シミュレーションでは、三相五脚型の静止電磁機器２０の形状の上下の対称性を考慮し、磁脚の中央から上半分のみの１／２カットモデルについて、電磁界解析計算を実施した。なお、その電磁界解析計算では、図５に描かれた線分Ｂ−Ｂ’上の各点における漏洩磁界が計算され、その結果については後記する。
【００３０】
この三次元電磁界解析シミュレーションでは、巻鉄心１および追加鉄心２を構成する材料は、飽和磁束密度が１．６３Ｔのアモルファス合金（具体的には、日立金属株式会社製２６０５ＨＢ１Ｍ型アモルファス合金）の特性を有するものと仮定した。また、静止電磁機器２０を構成する巻鉄心１や追加鉄心２の大きさなどを規定する各種寸法は、次の表１に示す通りである。
【表１】
0006397349.tif 000002
【００３１】
以上の表１および図５において、寸法を表す符号Ｈは、巻鉄心１の高さの半値を表し、符号Ｈ２は、３つの磁脚に巻回される低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａに高さの半値を表す。また、符号Ｅ１は、図５に示した４つの巻鉄心１のうち、内側２つの巻鉄心１の配列方向に沿った内寸を表し、符号Ｅ２は、外側２つ（右端および左端）の巻鉄心１の配列方向に沿った内寸を表す。なお、内側３つの磁脚には、低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａが巻回される必要性から、寸法Ｅ１は、寸法Ｅ２よりも大きくなっている。
【００３２】
さらに、ここでは、４つの巻鉄心１の外周部が互いに直接に接するのではなく、わずかな間隙寸法Ｇ３を介して接するものとしている。従って、低圧コイル４ｂおよび高圧コイル４ａが巻回される３つの磁脚の巻鉄心１の配列方向に沿った寸法Ｌは、Ｌ＝２×Ｃ２＋Ｇ３と表される。そして、配列方向に沿った４つの巻鉄心１の全長Ｓは、Ｓ＝３×Ｌ＋２×（Ｃ２＋Ｅ１＋Ｅ２）と表される。
【００３３】
なお、表３に示した符号のうち、図５に示されていない寸法を表す符号は、図３に示された符号と同じものである。すなわち、符号Ｃは、追加鉄心２の厚さ、符号Ｗは、追加鉄心２の幅、符号Ｗ２は、単位巻鉄心１ａの幅、符号Ｇ２は、２つの単位巻鉄心１ａの間に挟まれる絶縁材６の厚さを表す。
【００３４】
また、この三次元電磁界解析シミュレーションを行う際に設定した高圧コイル４ａおよび低圧コイル４ｂの励磁条件は、次の表２に示す通りである。
【表２】
0006397349.tif 000003
【００３５】
図６は、三次元電磁界解析シミュレーションの結果の例を示した図である。図６では、三次元電磁界解析シミュレーションの結果は、中央の磁脚（図１でＶ相と示された磁脚）の上方に設定された垂直方向の線分Ｂ−Ｂ’（長さ４００ｍｍ：図５参照）上の各位置おける漏洩磁界の大きさの変化を表したグラフとして示されている。すなわち、図６のグラフの横軸は、中央の磁脚上方の線分Ｂ−Ｂ’上の位置を表し、縦軸は、漏洩磁界の強度Ｈを表している。
【００３６】
図６のグラフでは、巻鉄心１と追加鉄心２とに挟まれた絶縁材６ａの厚さＷが第３の変動パラメータとして用いられている。すなわち、図６に示された折れ線５０は、比較例として、追加鉄心２を設けない場合の漏洩磁界の変化を表したものであり、折れ線５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、追加鉄心２を設けた場合で、絶縁材６ａの厚さＧが、それぞれ６．５ｍｍ，１ｍｍ，０．２ｍｍのときの漏洩磁界の変化を表している。
【００３７】
以上の図６に示された三次元電磁界解析シミュレーションの結果からは、漏洩磁界は、巻鉄心１に最も近いＢ点で最も大きく、巻鉄心１から離れるに従って減少していくことが分かる。また、追加鉄心２を設けた場合、追加鉄心２を設けない場合に比べ、漏洩磁界が半分以下に減少していることが分かる。さらには、巻鉄心１と追加鉄心２とに挟まれた絶縁材６ａの厚さＧが小さいほど漏洩磁界が小さくなることが分かる。
【００３８】
一般に、変圧器などの静止電磁機器において、漏洩磁界が大きいことは、その静止電磁機器に用いられている鉄心に磁束集中が生じていることを表している。すなわち、磁束集中により鉄心内の磁束密度が増加して磁気飽和に近づくと透磁率が低下する。その結果、磁束は鉄心の外に漏洩し易くなり、鉄心の周辺領域における漏洩磁界が大きくなる。つまり、図６に示された結果は、追加鉄心２を設けたことにより、図１でＶ相と示された中央の磁脚への磁束集中が緩和されていることを表すものに他ならない。
【００３９】
なお、中央のＶ相の磁脚への磁束集中の緩和は、次のようにも説明できる。すなわち、追加鉄心２を設けたことにより、図１でＵ相およびＷ相と示された磁脚間のリラクタンス（磁気抵抗）が低下する。そのため、Ｕ相およびＷ相それぞれの磁脚で発生する磁束は、中央のＶ相の磁脚だけでなく、互いに反対側のＷ相およびＵ相の磁脚へも流れ易くなる。よって、中央のＶ相の磁脚への磁束集中が緩和される。
【００４０】
また、巻鉄心１と追加鉄心２とに挟まれた絶縁材６ａの厚さＧが小さいほど漏洩磁界が小さくなることは、絶縁材６ａの厚さＧが小さいほど巻鉄心１と追加鉄心２との間のリラクタンス（磁気抵抗）が小さくなることから容易に理解できる。従って、絶縁材６ａの厚さＧが小さいほど、中央のＶ相の磁脚への磁束集中を緩和する効果が大きいといえる。
【００４１】
図７は、三次元電磁界解析シミュレーションの結果の他の例を示した図である。図７では、グラフの横軸は、巻鉄心１と追加鉄心２とに挟まれた絶縁材６ａの厚さＧを表し、縦軸は、本実施形態に係る静止電磁機器２０（変圧器）の無負荷損Ｗｉを表している。ここで、無負荷損Ｗｉは、三次元電磁界解析シミュレーションで得られる全鉄心内の磁束密度分布と、その鉄心材料（前記のアモルファス合金）の損失特性と、表２に示した励磁条件（ただし、コイル電流の周波数は５０Ｈｚ）とに基づき、鉄心全体で発生する無負荷損を計算したものである。ただし、図７のグラフの縦軸の無負荷損Ｗｉの値は、追加鉄心２がない比較例の変圧器の無負荷損を１００とした場合の相対値で表されている。
【００４２】
本実施形態に係る追加鉄心２を備えた静止電磁機器２０（変圧器）では、追加鉄心２がない従来の変圧器に比べて、重量は増加することになるが、図７に示すように、無負荷損Ｗｉが減少する。ちなみに、絶縁材６ａの厚さＧが０．２ｍｍのときには、無負荷損Ｗｉは約１０％も減少する。
【００４３】
ところで、コイル電流の周波数が一定の場合、無負荷損Ｗｉは、磁束の２乗に比例する部分が大きいとされている。従って、追加鉄心２を備えたことによる鉄心全体での無負荷損Ｗｉの減少は、一部の磁脚への磁束集中が緩和されたことを意味するものといえる。なお、ここでいう一部の磁脚が図１でＶ相と示された中央の磁脚であることは、今まで説明してきたことから明らかである。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、中央のＶ相の磁脚への磁束集中を緩和することができる。そのため、磁束集中のため生じるその中央のＶ相の磁脚の過熱を防止することが可能になる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る三相五脚型鉄心１０ａの構造を示した斜視図の例である。図８に示すように、本実施形態に係る三相五脚型鉄心１０ａは、追加鉄心２ａの構造が相違することを除き、図１に示した第１の実施形態に係る三相五脚型鉄心１０と同じである。すなわち、第１の実施形態と同様に、三相五脚型鉄心１０ａは、薄帯状磁性材を複数枚重ねて略矩形環状に構成された巻鉄心１が４個並置されて構成される。一方、追加鉄心２ａは、薄帯状磁性材を複数枚重ねて構成されるが、その形状は、薄帯状磁性材の帯方向に長い角材状をしている。
【００４６】
本実施形態では、以上のような長い角材状の追加鉄心２ａが４本用いられ、それぞれの追加鉄心２ａは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の磁脚を構成する巻鉄心１のヨーク部のうち、その磁脚の上辺および下辺のヨーク部の両側面に設けられる。このとき、巻鉄心１と追加鉄心２ａの間隙には、第１の実施形態の場合と同様に、厚さＧの絶縁材６ａ（図３参照：図８では図示省略）が挟まれており、巻鉄心１と追加鉄心２ａとは、紐状またはテープ状の非磁性のバインド材３によって締付固定される。なお、図８では、バインド材３は、合計８か所に描かれているが、当該三相五脚型鉄心１０ａを用いた静止電磁機器の大きさや巻鉄心１の重量に応じて、適切な強度を持ち、適切な数で固定するものであれば、その材質や数を限定するものではない。
【００４７】
以上のように構成された三相五脚型鉄心１０ａを用いた静止電磁機器においても、追加鉄心２ａは、程度の差はあっても、Ｕ相およびＷ相と示された磁脚間のリラクタンス（磁気抵抗）を低下させることには変わりない。すなわち、追加鉄心２ａは、中央のＶ相の磁脚に流れ込む磁束を他の磁脚へ分散させるので、本実施形態でも、中央のＶ相の磁脚の過熱を防止する効果を認めることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、追加鉄心２ａの重量は、第１の実施形態での追加鉄心２に比べ軽量化される。従って、本実施形態は、静止電磁機器の重量を抑制したい場合や、大容量大型の静止電磁機器に対して好適である。
【００４９】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る三相五脚型鉄心１０ｂの構造を示した斜視図の例である。図９に示すように、本実施形態に係る三相五脚型鉄心１０ｂは、追加鉄心２ｂの構造が相違することを除き、図１に示した第１の実施形態に係る三相五脚型鉄心１０と同じである。すなわち、第１の実施形態と同様に、三相五脚型鉄心１０ｂ、薄帯状磁性材を複数枚重ねて略矩形環状に構成された巻鉄心１が８個並置されて構成される。一方、追加鉄心２ｂは、薄帯状磁性材を複数枚重ねて構成されるが、その形状は、直方体状をしている。
【００５０】
本実施形態では、直方体状の追加鉄心２ｂが１２本用いられる。そして、それぞれの追加鉄心２ｂは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれの磁脚を構成し互いに隣接する２つの巻鉄心１の上辺および下辺のヨーク部の側面に、その２つの巻鉄心１を互いにつなぐように設けられる。このとき、巻鉄心１と追加鉄心２ｂの間隙には、第１の実施形態の場合と同様に、厚さＧの絶縁材６ａ（図３参照：図９では図示省略）が挟まれており、巻鉄心１と追加鉄心２ｂとは、紐状またはテープ状の非磁性のバインド材３によって締付固定される。なお、図９では、バインド材３は、合計１２か所に描かれているが、当該三相五脚型鉄心１０ｂを用いた静止電磁機器の大きさや巻鉄心１の重量に応じて、適切な強度を持ち、適切な数で固定するものであれば、その材質や数を限定するものではない。
【００５１】
以上のように構成された三相五脚型鉄心１０ｂを用いた静止電磁機器においても、追加鉄心２ｂは、程度の差はあっても、Ｕ相およびＷ相と示された磁脚間のリラクタンス（磁気抵抗）を低下させることには変わりない。すなわち、追加鉄心２ｂは、中央のＶ相の磁脚に流れ込む磁束を他の磁脚へ分散させるので、本実施形態でも、中央のＶ相の磁脚の過熱を防止する効果を認めることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、追加鉄心２ｂの重量は、第１の実施形態での追加鉄心２だけでなく、第２実施形態での追加鉄心２ａに比べも軽量化される。従って、本実施形態は、静止電磁機器の重量を抑制したい場合や、大容量大型の静止電磁機器に対して好適である。
【００５３】
なお、本発明は、以上に説明した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態および変形例は、本発明を分かりやす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、ある実施形態や変形例の構成の一部を、他の実施形態や変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態や変形例の構成に他の実施形態や変形例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態や変形例の構成の一部について、他の実施形態や変形例に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１      巻鉄心
１ａ    単位巻鉄心
２，２ａ，２ｂ  追加鉄心（第２の鉄心）
３      バインド材
４ａ    高圧コイル
４ｂ    低圧コイル
５ａ    高圧電極
５ｂ    低圧電極
６、６ａ  絶縁材
７      固定金具
８      スタッドボルト
１０，１０ａ，１０ｂ  三相五脚型鉄心
２０    静止電磁機器
【図１】
0006397349.tif 000004
【図２】
0006397349.tif 000005
【図３】
0006397349.tif 000006
【図４】
0006397349.tif 000007
【図５】
0006397349.tif 000008
【図６】
0006397349.tif 000009
【図７】
0006397349.tif 000010
【図８】
0006397349.tif 000011
【図９】
0006397349.tif 000012