(57)【要約】【課題】  小型化・軽量化を図りつつ励磁突入電流の減少を図ることができる変圧器の巻鉄心を提供する。【解決手段】  所望の幅にスリットした電磁鋼帯をカットした電磁鋼帯で抜板ブロック１を構成し、接合部となる切断面２を揃えて一周巻き、接合部２を固定し、鉄心ブロックを作成する。また、所望の幅にスリットした電磁鋼帯をカットした電磁鋼帯で抜板ブロック３を構成し、接合部となる切断面４を揃えて一周巻き、接合部４を固定し、上記鉄心ブロックの内側において、鉄心ブロックを作成する。また、所望の幅にスリットした電磁鋼帯をカットした電磁鋼帯で抜板ブロック５を構成し、接合部となる切断面６を揃えて一周巻き、接合部６を固定し、上記鉄心ブロックの内側において、鉄心ブロックを作成する。上記３個の鉄心ブロックを作成する時に、３組の抜板ブロックの接合部の位置をずらすようにする。【選択図】  図１
2013062410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の幅にスリットした電磁鋼帯を巻き重ねることにより鉄心を形成する変圧器の巻鉄心において、
複数枚からなる前記電磁鋼帯を１組の抜板ブロックとして、接合部となる切断面を揃えるとともに、この抜板ブロックの接合部の位置をずらして巻き重ねることにより鉄心を構成したことを特徴とする変圧器の巻鉄心。
【請求項２】
前記抜板ブロックの接合部の位置は、前記巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の範囲内に形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の変圧器の巻鉄心。
【請求項３】
前記抜板ブロックの接合部の位置は、前記巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端から所定の寸法とするとともに、
隣接する前記抜板ブロックの接合部の位置は、前記巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部で互いに反対側の端部側となるように形成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の変圧器の巻鉄心。
【請求項４】
締付板により、前記巻鉄心の抜板ブロックの接合部を外側と内側から挟み、締付固定するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の変圧器の巻鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、変圧器の巻鉄心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器の起動時には、励磁突入電流が流れる。この変圧器の励磁突入電流は、場合によっては変圧器定格電流の１０倍を越えることがあり、変圧器保護リレーの誤動作や瞬時電圧低下の発生などのトラブルの原因となる。
【０００３】
電源電圧の瞬時値が「０」の時に電圧投入され、しかも巻鉄心内の残留磁気の方向と電圧投入直後の磁束の方向とが一致した場合に、変圧器の励磁突入電流は最大となる。このため、励磁突入電流の最大値を減少させる励磁突入電流抑制方法としては、常規磁束密度を減少させること、又は、残留磁束密度を減少させること、などの電源投入時の飽和現象を低減する方法が行われている。
【０００４】
変圧器は、磁気回路を構成する鉄心と、電気回路を構成する巻線とから構成され、交流電力の電圧の高さを、電磁誘導を利用して変換する電力機器である。
磁束密度に直接関連する変圧器の鉄心としては、所望の形状に切断した電磁鋼帯を積層することによって鉄心を形成する積鉄心、または所望の幅にスリットした電磁鋼帯を巻き重ねることにより鉄心を形成する巻鉄心、が一般に使用されている。良特性の変圧器、小容量の変圧器には、接合部が少ない構造である巻鉄心が適用されることが一般である。
【０００５】
図５は従来の巻鉄心の製造方法により製作した巻鉄心の側面図である。図において、３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ）、３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ）、３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ）はカットした電磁鋼帯である。また、３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ）、３４（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ）、３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ）は接合部である。
一般の巻鉄心の製造においては、所望の幅にスリットした電磁鋼帯を１枚毎にカットして、内側から順に、カットした電磁鋼帯を、
３１（３１ａ→３１ｂ→３１ｃ→３１ｄ→３１ｅ）
→３３（３３ａ→３３ｂ→３３ｃ→３３ｄ→３３ｅ）
→３５（３５ａ→３５ｂ→３５ｃ→３５ｄ→３５ｅ）と巻く。
このとき接合部（３２、３４、３６）の位置は、
３２（３２ａ→３２ｂ→３２ｃ→３２ｄ→３２ｅ）
→３４（３４ａ→３４ｂ→３４ｃ→３４ｄ→３４ｅ）
→３６（３６ａ→３６ｂ→３６ｃ→３６ｄ→３６ｅ）と順次階段状にずらし、
この接合部で突合せ接合ないし重ね合わせ接合し、巻板積層することにより製造される。
【０００６】
励磁突入電流の最大値を減少させる励磁突入電流抑制方法として、常規磁束密度を減少させるために、鉄心の断面積を大きな値に設定することが考えられる。しかしながら、鉄心の断面積を大きな値に設定した場合には、通常の運転で要求される機能に必要な材料使用量よりも多くの材料が必要となり、標準構造に対して大型化し、コストアップするという問題点があった。
【０００７】
また、励磁突入電流の最大値を減少させる励磁突入電流抑制方法として、鉄心にバットギャップを設けて残留磁束密度を減少させる場合には、バットギャップ部分に大きな振動性の力が作用し、バットギャップ部分が騒音源になることから、一般の変圧器に比べて鉄心を強固に固定する対策が必要になり、作業性が悪くなるという問題点があった。
【０００８】
また、ワンターンカット形の巻鉄心において、励磁突入電流の減少を図ることを目的としたものとして、特許文献１に記載の変圧器の巻鉄心がある。特許文献１には、カット部分の位置を階段状にずらせた一群の電磁鋼帯を複数群、径方向に密着させて重ねて形成されるワンターンカット形の巻鉄心において、一群の電磁鋼帯のカット部分に該カット部分を余裕をもって覆う長さの絶縁体を配設し、かつ、隣接する電磁鋼帯群の間にもカット部分を余裕をもって覆う長さの絶縁体を配設した変圧器の巻鉄心が記載されている。
【０００９】
また、複数枚の抜板からなる抜板ブロックを積み込んで構成される変圧器の積鉄心において、励磁突入電流の減少を図るようにしたものとして、特許文献２に記載の変圧器の積鉄心がある。特許文献２は、一般の変圧器の積鉄心と類似の構造で残留磁束密度を低減し、励磁突入電流の減少を図ることを目的としたもので、複数枚の抜板からなる抜板ブロックを積み込んで構成され、鉄心脚とヨーク間に継ぎ目のギャップが形成される変圧器の積鉄心において、互いに隣接する抜板ブロック間に非磁性の絶縁体あるいは金属体を配設した変圧器の積鉄心が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２２０９４２号公報
【特許文献２】特開平７−９４３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１においては、一群の電磁鋼帯のカット部分に該カット部分を余裕をもって覆う長さの絶縁体を配設する作業が、困難であるという問題点があった。
【００１２】
また、上記のように特許文献２の積鉄心における複数枚の抜板からなる抜板ブロックを、通常の内側から巻いて製造する従来の巻鉄心に適用する場合、抜板の外側に開こうとする力を押さえるための特殊な装置が必要となるため、容易に採用できないという問題点があった。
【００１３】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、小型化・軽量化を図りつつ励磁突入電流の減少を図ることができる変圧器の巻鉄心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】
【００１４】
この発明に係る変圧器の巻鉄心は、所望の幅にスリットした電磁鋼帯を巻き重ねることにより鉄心を形成する変圧器の巻鉄心において、複数枚からなる前記電磁鋼帯を１組の抜板ブロックとして、接合部となる切断面を揃えるとともに、この抜板ブロックの接合部の位置をずらして巻き重ねることにより変圧器の巻鉄心を構成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、接合部となる切断面を揃えた複数枚からなる前記電磁鋼帯を１組の抜板ブロックとして、この抜板ブロックの接合部の位置をずらして巻き重ねることにより変圧器の巻鉄心を構成したので、小型化・軽量化を図りつつ励磁突入電流の減少を図ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る変圧器の巻鉄心の側面図である。
【図２】実施の形態２に係る変圧器の巻鉄心の側面図である。
【図３】実施の形態３に係る変圧器の巻鉄心に使用する締付板を示す図である。
【図４】実施の形態３に係る変圧器の巻鉄心の側面図である。
【図５】従来の巻鉄心の製造方法により製作した巻鉄心の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下にこの発明に係る変圧器の巻鉄心の好適な実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る変圧器の巻鉄心の側面図である。図において、１、３、５は所望の幅にスリットした電磁鋼帯をカットし、複数枚を１組として扱う抜板ブロック、２、４、６は接合部となる切断面である。また、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅはカットした電磁鋼帯で抜板ブロック１を構成する。また、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅはカットした電磁鋼帯で抜板ブロック３を構成する。また、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅはカットした電磁鋼帯で抜板ブロック５を構成する。
図は、カットした電磁鋼帯５枚を１組の抜板ブロックとし、接合部となる切断面を揃え固定するとともに、３組の抜板ブロックの接合部の位置を階段状にずらして巻き重ねることにより巻鉄心を構成した例である。ただし、抜板ブロックの接合部（切断面）２、４、６は、巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の範囲内に形成するように構成する。
【００１９】
上記では、カットした電磁鋼帯５枚を１組の抜板ブロックとし、接合部となる切断面を揃え固定するとともに、３組の抜板ブロックの接合部の位置をずらして巻き重ねることにより巻鉄心を構成した例を示したが、抜板ブロックを形成する枚数は、鉄心の寸法、使用する電磁鋼帯の板厚により適宜選択する。
【００２０】
複数枚からなる電磁鋼帯を１組の抜板ブロックとして、巻鉄心を手巻きにて製造する方法について、以下説明する。
（１）所望の寸法にカットした電磁鋼帯を複数枚重ね（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ）、１組の抜板ブロック１として固定する。
（２）固定した１組の抜板ブロック１を、接合部となる切断面を揃えて一周巻き、接合部２を固定し、鉄心ブロックを作成する。
（３）所望の寸法にカットした電磁鋼帯を複数枚重ね（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）、固定した１組の抜板ブロック３を、上記鉄心ブロックの内側において外側となる鉄心ブロックの切断面と重ならないように接合部となる切断面を揃えて一周巻きし、接合部４を固定し、上記鉄心ブロックの内側に新たに鉄心ブロックを作成する。
（４）上記（１）〜（３）の作業を必要回数実施することにより、順次内側に鉄心ブロックを入れていく。（実施の形態１においては、続いてカットした電磁鋼帯を複数枚重ね（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ）、固定した１組の抜板ブロック５を、外側となる鉄心ブロックの切断面と重ならないように接合部となる切断面を揃えて一周巻きし、接合部６を固定し、鉄心ブロックを作成する。）
【００２１】
実施の形態１に係る変圧器の巻鉄心の製造方法においては、まず最外周の巻鉄心を固定し、その最外巻鉄心を基準に、順次内側に鉄心を入れていき、巻鉄心を製造するようにしたので、巻く時の「外に開こうとする力」を最外周で防ぐことができる。
【００２２】
また、抜板ブロックの接合部の位置は、巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の範囲内に形成するようにしたので、鉄心材である電磁鋼帯同士の摩擦・吸引力により電磁鋼帯の外側に開こうとする力を押さえることができる。
【００２３】
また、上記では固定した１組の抜板ブロックを、接合部となる切断面を揃えて一周巻きした後、接合部を固定し、鉄心ブロックを作成する例を説明したが、１組の抜板ブロックを形成する複数枚からなる電磁鋼帯を、順次、他の電磁鋼帯と接合部となる切断面を揃えて一周巻きし、１組の抜板ブロック分形成後、接合部を固定し、鉄心ブロックを作成するようにしてもよい。
また、１組の抜板ブロックを形成する複数枚からなる電磁鋼帯を、１枚ごと接合部を固定し、鉄心ブロックを作成するようにしてもよい。
【００２４】
また、上記では、最外周の巻鉄心を固定し、その最外巻鉄心を基準に、順次内側に鉄心を入れるという、通常の巻取設備を使用して簡便に製造できる方法を説明したが、巻鉄心製作完了まで巻取設備により製作途中の巻鉄心を適宜保持しなおすことにより、従来の最内巻鉄心を基準に順次外側に鉄心を製造する方法を使用するようにしてもよい。
【００２５】
実施の形態２．
図２は実施の形態２に係る変圧器の巻鉄心の側面図である。図において、１１、１３、１５は所望の幅にスリットした電磁鋼帯をカットし１組として扱う抜板ブロック、１２、１４、１６は接合部となる切断面である。また、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅはカットした電磁鋼帯で抜板ブロック１１を構成する。また、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅはカットした電磁鋼帯で抜板ブロック１３を構成する。また、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅはカットした電磁鋼帯で抜板ブロック１５を構成する。
図は、カットした電磁鋼帯５枚を１組の抜板ブロックとし、接合部となる切断面を揃え固定するとともに、３組の抜板ブロックの接合部の位置をずらして巻き重ねることにより巻鉄心を構成した例である。ただし、抜板ブロックの接合部（切断面）１２は巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の右側端部側、接合部（切断面）１４は巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の左側端部側、接合部（切断面）１６は巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の右側端部側と、交互にずらすように構成する。
なお、抜板ブロックの接合部の位置は、巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の寸法をＬとした場合、巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端から（１／３）Ｌ〜（１／５）Ｌ程度の位置とする。
【００２６】
上記では、カットした電磁鋼帯５枚を１組の抜板ブロックとし、３組の抜板ブロックで巻鉄心を構成した例を示したが、抜板ブロックを形成する枚数は、鉄心の寸法、使用する電磁鋼帯の板厚により適宜選択する。
【００２７】
また、上記では、抜板ブロックの接合部の位置は、巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端から同寸法で、右側端部側、左側端部側、右側端部側と交互にずらした例を説明したが、外側の抜板ブロックの接合部の位置は巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端から（１／５）Ｌ程度の位置、次の抜板ブロックの接合部の位置は巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端から（１／４）Ｌ程度の位置、内側の抜板ブロックの接合部の位置は巻鉄心の鉄心窓幅の直線部の端から（１／３）Ｌ程度の位置というように、巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端からの位置を変化させるようにしてもよい。
【００２８】
実施の形態１では、３組の抜板ブロックの接合部を階段状に３組で構成した例を示したが、実施の形態２では、抜板ブロックの接合部の位置を巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端部側とするとともに、隣接する前記抜板ブロックの接合部の位置は、前記巻鉄心の鉄心窓幅方向の直線部の端部側で互いに反対側の位置となるように形成することにより、接する抜板ブロックの接合部間の距離を大きくとるようにしたものである。
【００２９】
接する抜板ブロックの接合部間の距離を大きくとることにより、接合部間の接着面積を広くとることができ、電磁鋼帯の摩擦・吸引力が増すので、巻鉄心の製造が簡便にできる。
【００３０】
実施の形態３．
図３は実施の形態３に係る変圧器の巻鉄心に使用する締付板を示す図である。図において、２１（２１ａ、２１ｂ）は締付板、２２はボルト用孔である。ここで、締付板２１の寸法Ａは鉄心幅、寸法Ｂは鉄心窓幅の直線部以下の寸法とする。また、締付板２１の寸法Ｃ、Ｄは、ボルト２３を締付けできる寸法とする。また、端部は適宜面取り、コーナーＲをとる。
【００３１】
図４は実施の形態３に係る変圧器の巻鉄心の側面図である。図において、１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ）、１２、１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ）、１４、１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ）、１６は、図２と同様であり、その説明を省略する。また、２１ａは上部締付板、２１ｂは下部締付板、２３はボルト、２４はナットである。
【００３２】
実施の形態３に係る変圧器の巻鉄心は、締付板（上部締付板２１ａおよび下部締付板２１ｂ）を使用して、鉄心を上下からはさみ締付固定するようにしたもので、巻鉄心の鉄心窓幅の直線部の寸法を大きくとることができない、鉄心窓幅の狭い構造の巻鉄心において利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明においては、変圧器の巻鉄心において励磁突入電流の減少を図ることができるので、良特性の変圧器、小容量の変圧器の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  抜板ブロック
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  カットした電磁鋼帯
２  接合部
３  抜板ブロック
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ  カットした電磁鋼帯
４  接合部
５  抜板ブロック
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ  カットした電磁鋼帯
６  接合部
１１  抜板ブロック
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ  カットした電磁鋼帯
１２  接合部
１３  抜板ブロック
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ  カットした電磁鋼帯
１４  接合部
１５  抜板ブロック
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ  カットした電磁鋼帯
１６  接合部
２１  締付板
２１ａ  上部締付板
２１ｂ  下部締付板
２２  ボルト用孔
２３  ボルト
２４  ナット
３１  カットした電磁鋼帯
３２  接合部
【図１】
2013062410.tif 000003
【図２】
2013062410.tif 000004
【図３】
2013062410.tif 000005
【図４】
2013062410.tif 000006
【図５】
2013062410.tif 000007