(57)【要約】  【課題】  変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と製作作業性の改善とが可能な技術の提供。  【解決手段】  鉄心を、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層が複数積層されて成る第１の層群と、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層が複数積層されて成る第２の層群とを備え、上記第１の層群または第２の層群が複数設けられ、両層群が交互に配された構成とする。【選択図】  図１
2005340463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状磁性材を複数層に積層し環状に成形した鉄心と励磁用のコイルとを備えて成る変圧器であって、
上記鉄心が、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層と、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層とを備え、上記第１の層が最内周側に配された構成を特徴とする変圧器。
【請求項２】
板状磁性材を複数層に積層し環状に成形した鉄心と励磁用のコイルとを備えて成る変圧器であって、
上記鉄心が、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層が複数積層されて成る第１の層群と、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層が複数積層されて成る第２の層群とを備え、上記第１の層群または第２の層群が複数設けられかつ該両層群が交互に配された構成を特徴とする変圧器。
【請求項３】
上記鉄心は、最内周側が上記第１の層群のときは最外周側にも第１の層群が配され、最内周側が上記第２の層群のときは最外周側にも第２の層群が配される構成である請求項２に記載の変圧器。
【請求項４】
上記鉄心は、上記第１、第２の板状磁性材がそれぞれ、複数の薄板材が重ねられて成る複合構造である請求項１、２または３に記載の変圧器。
【請求項５】
上記鉄心は、上記第１の層が、上記第１の板状磁性材の両端部の重ね合わせ部がコーナー部に配された構成である請求項１、２または３に記載の変圧器。
【請求項６】
板状磁性材を複数層に積層し環状に成形した鉄心と励磁用のコイルとを備えて成る変圧器であって、
上記鉄心が、板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた層を備え、該両端部の重ね合わせ部がコーナー部に配された構成である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、変圧器の構成に係り、特に、鉄心の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連した従来技術としては、例えば、特開２００２−８３７１６号公報（特許文献１）や、特開平９−２３７７１９号公報（特許文献２）や、特開平９−２４６０５７号公報（特許文献３）に記載されたものがある。特開２００２−８３７１６号公報には、非晶質合金（アモルファス）薄帯を用いた変圧器鉄心において、鉄心厚さの増大を抑え、作業性を改善するために、巻鉄心の内側層の複数ブロックはバットステップラップ方式（突き合わせ方式）の接合部を備え、巻鉄心の外側層の複数ブロックはオーバーラップ方式（重ね合わせ方式）による接合部を備える構成とする技術が記載され、特開平９−２３７７１９号公報には、アモルファス巻鉄心の磁気特性改善のために、内周側及び外周側に設ける単位積層体の厚さを、中間部に設ける単位積層体の厚さよりも薄くするとした技術が記載され、特開平９−２４６０５７号公報には、同じくアモルファス巻鉄心の磁気特性改善のために、鉄心の外周側に位置する単位鉄心ブロックほど単位積層体の接合部相互間の間隔を広くするとした技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８３７１６号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平９−２３７７１９号公報
【特許文献３】特開平９−２４６０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と鉄心の製作作業性の改善とを併せて実現しようとした場合、一層の構造的工夫が望まれる。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と製作作業性の改善とを併せて実現できるようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、性能、製作性の両面で優れた変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題点を解決するために、本発明では、変圧器の鉄心を、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層が複数積層されて成る第１の層群と、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層が複数積層されて成る第２の層群とを備え、上記第１の層群または第２の層群が複数設けられ、両層群が交互に配された構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と鉄心の製作作業性の改善とを併せて実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の実施形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施例の説明図である。図１は、本発明の第１の実施例としての変圧器の構成例図、図２は、図１の変圧器に用いる鉄心の断面構成図、図３は、図２の鉄心内の磁束分布の説明図である。
図１において、１は変圧器、２は励磁用のコイル、２ｕは、コイル２のうちＵ相のコイル、２ｖは同じくＶ相のコイル、２ｗは同じくＷ相のコイル、３は、磁気回路を形成するための鉄心、４ｕはＵ相のコイルの端子、４ｖはＶ相のコイルの端子、４ｗはＷ相のコイルの端子である。鉄心３は、例えば厚さ０．０２×１０−３ｍ〜０．０３×１０−３ｍ程度のアモルファスの薄板材（薄帯材）が数十枚重ねられて成る複合構造の０．２×１０−３ｍ〜０．６×１０−３ｍ程度の板状磁性材を複数層に積層し環状に成形して成る。該複数層に積層される板状磁性材のうちの一部のものは、その両端部が互いに重ね合わされて環状にされて第１の層を形成し、また他の一部ものは、その両端部が互いに突き合わされて環状にされて第２の層を形成し、うち上記第１の層が最内周側に配されている。
【０００９】
図２は、図１の変圧器に用いる鉄心３の断面構成を示す図である。
図２において、ａ１、ａ２はそれぞれ、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層、ｂ１、ｂ２、ｂ３はそれぞれ、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層、ａは、第１の層ａ１、ａ２から成る第１の層群、ｂは、第２の層ｂ１、ｂ２、ｂ３から成る第２の層群である。本第１の実施例では、鉄心３において、第１の層ａ１または第１の層ａ１、ａ２から成る第１の層群ａが環状の最内周側に設けられる。該第１の層ａ１、ａ２及び該第１の層群ａでは、板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされかつ最内周側に配されて磁路長が短いため、磁気回路の磁気抵抗を低くすることができ、その分、磁束密度を高められる。
【００１０】
図３は、図２の鉄心３内の磁束分布の説明図である。
図３において、イは、図２の鉄心３内のＡ−Ａ'部の磁束分布特性、ロは、鉄心が全部第１の層（板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて成る層）が積層されて成る構成の場合のＡ−Ａ'部の磁束分布特性、ハは、鉄心が全部第２の層（板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて成る層）が積層されて成る構成の場合のＡ−Ａ'部の磁束分布特性である。特性イは、特性ロよりも磁束密度は低いが、板状磁性材の両端部の重ね合わせ部（接合部）の数が少ないため、鉄心厚さを薄くできて変圧器の小形化を図り易く、製作作業もし易い。
【００１１】
上記第１の実施例によれば、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と鉄心の製作作業性の改善とを併せて実現することができる。
【００１２】
図４は、本発明の第２の実施例の説明図で、第２の実施例としての変圧器に用いる鉄心３の断面構成を示す。
図４において、ａ１、ａ２はそれぞれ、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層、ｂ１、ｂ２、ｂ１'、ｂ２'はそれぞれ、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層、ａは、第１の層ａ１、ａ２から成る第１の層群、ｂは、第２の層ｂ１、ｂ２から成る第２の層群、ｂ'は、第２の層ｂ１'、ｂ２'から成る第２の層群である。本第２の実施例では、鉄心３において、第２の層ｂ１または第２の層ｂ１、ｂ２から成る第２の層群ｂが環状の最内周側に設けられる。第２の層群ｂと第１の層群ａと第２の層群ｂ'は交互に設けられ、最外周側に第２の層群ｂ'が設けられる。積層の中間部に第１の層群ａを設けることで、該中間層部の磁気回路の磁気抵抗を減らし、磁束密度の増大を図ることができる。また、最内周側と最外周側とを第１の層群とすることで、鉄心厚さの増大が抑えられる。
【００１３】
上記第２の実施例によっても、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と鉄心の製作作業性の改善とを併せて実現することができる。
【００１４】
図５は、本発明の第３の実施例の説明図で、第３の実施例としての変圧器に用いる鉄心３の断面構成を示す。
図５において、ｂ１、ｂ２はそれぞれ、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層、ａ１、ａ２、ａ１'、ａ２'はそれぞれ、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層、ａは、第１の層ａ１、ａ２から成る第１の層群、ｂは、第２の層ｂ１、ｂ２から成る第２の層群、ａ'は、第１の層ａ１'、ａ２'から成る第１の層群である。本第３の実施例では、鉄心３において、第１の層ａ１または第１の層ａ１、ａ２から成る第１の層群ａが環状の最内周側に設けられる。第１の層群ａと第２の層群ｂと第１の層群ａ'は交互に設けられ、最外周側に第１の層群ａ'が設けられる。積層の中間部に第２の層群ｂを設け、積層の最内周側と最外周側と第２の層群を設けることで、鉄心の厚さ方向の磁束密度の差を減らすことができる。第２の層群ｂを設けることで鉄心厚さの増大も抑えられる。
【００１５】
上記第３の実施例によっても、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と鉄心の製作作業性の改善とを併せて実現することができる。
【００１６】
図６は、本発明の第４の実施例の説明図で、第４の実施例としての変圧器に用いる鉄心３の断面構成を示す。本実施例では、上記第１の実施例と同様、第１の層（板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた層）を内周側に、第２の層（板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた層）を外周側に設け、さらに、一部の上記第１の層における両端部が重ね合わされる部分をコーナー部に設ける。
【００１７】
図６において、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４はそれぞれ、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層、ｂ１は、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層、ａは、第１の層ａ１、ａ２、ａ３、ａ４から成る第１の層群、ｂは、第２の層ｂ１から成る第２の層群である。第１の層ａ１の両端部が重ね合わされる部分はコーナー部Ｃ１に、同じく第１の層ａ４の両端部が重ね合わされる部分はコーナー部Ｃ２に設けられる。第１の層の接合部（両端の重ね合わせ部）をコーナー部に設けることで鉄心厚さの増大を抑えることができる。また、第１の層ａ１、ａ２、ａ３、ａ４及び第１の層群ａを内周側に設ける構成のため、全体的に磁束密度を高めることができる。
【００１８】
上記第４の実施例によっても、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と鉄心の製作作業性の改善とを併せて実現することができる。
【００１９】
図７は、本発明の第５の実施例の説明図で、第５の実施例としての変圧器に用いる鉄心３の断面構成を示す。本実施例では、全層を第１の層（板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた層）で構成し、そのうち一部の層における両端部が重ね合わされる部分（接合部）を２つのコーナー部に分散させて設け、さらに最内周側の層と最外周側の層における接合部を同じ１つのコーナー部に設ける。
【００２０】
図７において、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５はそれぞれ、板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層、ａは、第１の層ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５から成る第１の層群である。最内周側の第１の層ａ１及び最外周側の第１の層ａ５の両端部が重ね合わされる部分（接合部）はコーナー部Ｃ１に、同じく第１の層ａ４の両端部が重ね合わされる部分（接合部）はコーナー部Ｃ２に設けられる。第１の層の接合部（両端の重ね合わせ部）をコーナー部に設けることで鉄心厚さの増大を抑えることができる。また、全層を第１の層ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５で構成するため、全体的に磁束密度を高めることができる。
【００２１】
図８は、本発明の第６の実施例の説明図である。
図８において、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５はそれぞれ、第１の板状磁性材の両端部が互いに重ね合わされて環状にされた第１の層、ｂ１、ｂ２、ｂ３はそれぞれ、第２の板状磁性材の両端部が互いに突き合わされて環状にされた第２の層、ａは、第１の層ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５から成る第１の層群、ｂは、第２の層ｂ１、ｂ２、ｂ３から成る第２の層群である。第１の層ａ１の両端部が重ね合わされる部分はコーナー部Ｃ１に、同じく第１の層ａ５の両端部が重ね合わされる部分はコーナー部Ｃ２に設けられる。第１の層の接合部（両端の重ね合わせ部）をコーナー部に設けることで、鉄心厚さの増大を抑えることができる。また、第１の層ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５及び第１の層群を外周側に設ける構成のため、鉄心全体の磁束分布を均一に近づけることができる。また、上記構成により、鉄心の製作作業性の改善も可能となる。
【００２２】
上記のように、上記第５、第６の実施例のそれぞれによっても、変圧器において、鉄心内の磁束分布の改善と鉄心の製作作業性の改善とを併せて実現することができる。
【００２３】
なお、上記第４、第５及び第６の実施例のように、各層において両端部が重ね合わされる部分（接合部）をコーナー部に配する構成は、上記第２、第３の実施例のように第１の層群と第２の層群とが交互に配される構成に対しても適用可能である。この場合は、第１の層群内の一部の第１の層または全部の第１の層の接合部を、例えば複数のコーナー部に分散させる等して配する。また、鉄心を形成する板状磁性材は、アモルファスの薄板材（薄帯材）が数十枚重ねられて成る複合構造のものに限定されず、珪素鋼板など他の磁性材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施例としての変圧器の構成例図である。
【図２】図１の変圧器に用いる鉄心の断面構成図である。
【図３】図２の鉄心内の磁束分布の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施例の説明図である。
【図６】本発明の第４の実施例の説明図である。
【図７】本発明の第５の実施例の説明図である。
【図８】本発明の第６の実施例の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…変圧器、
２…コイル、
３…鉄心、
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ１'、ａ２'…第１の層、
ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ１'、ｂ２'…第２の層、
ａ…第１の層群、
ｂ…第２の層群、
Ｃ１、Ｃ２…コーナー部。
【図１】
2005340463.tif 000003
【図２】
2005340463.tif 000004
【図３】
2005340463.tif 000005
【図４】
2005340463.tif 000006
【図５】
2005340463.tif 000007
【図６】
2005340463.tif 000008
【図７】
2005340463.tif 000009
【図８】
2005340463.tif 000010