(57)【要約】【課題】従来より低コストで製造できるスコット変圧器を提供する。【解決手段】主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線からなる主座変圧器用の変圧器巻線Ｗｍと、変圧器巻線Ｗｍと鎖交する同一仕様の主座変圧器用巻鉄心Ｉm1及びＩm2とにより、主座変圧器Ｔｍが外鉄形の構造を持つように構成されると共に、Ｔ座変圧器用の一次巻線及び二次巻線からなるＴ座変圧器用の変圧器巻線Ｗｔと、変圧器巻線Ｗｔと鎖交する同一仕様のＴ座変圧器用巻鉄心Ｉt1及びＩt2とにより、Ｔ座変圧器Ｔｔが外鉄形の構造を持つように構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線を有して前記一次巻線から中間タップが引き出された主座変圧器と、前記主座変圧器用の一次巻線の中間タップに一端が接続されたＴ座変圧器用の一次巻線及び前記主座変圧器用の二次巻線に直列に接続されたＴ座変圧器用の二次巻線を有するＴ座変圧器とを備えたスコット変圧器において、
前記主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が軸線を共有した状態で設けられるとともに、両巻線と鎖交する２以上の同一仕様の主座変圧器用巻鉄心が設けられることにより、前記主座変圧器が外鉄形の構造を持つように構成され、
前記Ｔ座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が軸線を共有した状態で設けられるとともに、両巻線と鎖交する２以上の同一仕様のＴ座変圧器用巻鉄心が設けられることにより、前記Ｔ座変圧器が外鉄形の構造を持つように構成されていること、
を特徴とするスコット変圧器。
【請求項２】
主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線を有して前記一次巻線から中間タップが引き出された主座変圧器と、前記主座変圧器用の一次巻線の中間タップに一端が接続されたＴ座変圧器用の一次巻線及び前記主座変圧器用の二次巻線に直列に接続されたＴ座変圧器用の二次巻線を有するＴ座変圧器とを備えたスコット変圧器において、
前記主座変圧器は、一方の脚部が隣り合わせに配置された主座変圧器用の一対の矩形状巻鉄心を備えて、両矩形状巻鉄心の隣り合わせに配置された脚部を取り囲むように前記主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が巻回されることにより、外鉄型の構造を持つよう構成され、
前記Ｔ座変圧器は、一方の脚部が隣り合わせに配置されたＴ座変圧器用の一対の矩形状巻鉄心を備えて、両矩形状巻鉄心の隣り合わせに配置された脚部を取り囲むように前記Ｔ座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が巻回されることにより、外鉄型の構造を持つよう構成されていること、
を特徴とするスコット変圧器。
【請求項３】
主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線を有して前記一次巻線から中間タップが引き出された主座変圧器と、前記主座変圧器用の一次巻線の中間タップに一端が接続されたＴ座変圧器用の一次巻線及び前記主座変圧器用の二次巻線に直列に接続されたＴ座変圧器用の二次巻線を有するＴ座変圧器とを備えたスコット変圧器において、
前記主座変圧器は、一対の脚部を有する矩形状の主座変圧器用巻鉄心を備えて、該主座変圧器用巻鉄心の一対の脚部の双方に前記主座変圧器用の一次巻線と二次巻線とを構成する巻線が巻回されることにより内鉄形の構造を持つように構成され、
前記Ｔ座変圧器は、前記主座変圧器用巻鉄心と同じ仕様の矩形状のＴ座変圧器用巻鉄心を備えて、該Ｔ座変圧器用巻鉄心の一対の脚部の双方に前記Ｔ座変圧器用の一次巻線と二次巻線とを構成する巻線が巻回されることにより内鉄形の構造を持つように構成されていること、
を特徴とするスコット変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相交流電力を二相の単相交流電力に変換するために用いるスコット変圧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場などにおいて、三相交流電力を単相交流電力に変換するために、スコット変圧器（スコット結線変圧器ともいう。）が用いられている。図３は、スコット変圧器の構成の一例を示したもので、同図においてＴｍは主座変圧器（Ｍ座変圧器）、ＴｔはＴ座変圧器である。主座変圧器Ｔｍは、ｎ1 及びｎ2 の巻数を有する一次巻線及び二次巻線を備えて一次巻線から中間タップ０が引き出された単相変圧器である。またＴ座変圧器Ｔｔは、巻数がｎ1′及びｎ2 の一次巻線及び二次巻線を有して、一次巻線の一端が主座変圧器の一次巻線の中間タップに接続された単相変圧器であり、Ｔ座変圧器の二次巻線と主座変圧器の二次巻線とが極性を揃えて直列に接続されている。主座変圧器の一次巻線の巻数ｎ1 及びＴ座変圧器の一次巻線の巻数ｎ1′は、ｎ1′＝（√３／２）×ｎ1 の関係を有するように設定されている。
【０００３】
図示のスコット変圧器においては、主座変圧器Ｔｍの一次巻線の一端及び他端がそれぞれ三相配電線ＤＬのＵ相及びＷ相に接続されるとともに、Ｔ座変圧器の一次巻線の他端が三相配電線のＶ相に接続されている。また主座変圧器Ｔｍの二次巻線とＴ座変圧器Ｔｔの二次巻線との接続点が二次側の中性点０′となっており、主座変圧器Ｔｍの二次巻線の非中性点側端子ｕと中性点端子０′との間及びＴ座変圧器Ｔｔの二次巻線の非中性点端子ｖと中性点端子０′との間に９０度位相が異なる単相交流電圧が得られる。このスコット変圧器の一次側及び二次側の電圧ベクトル図は、図４に示した通りである。
【０００４】
従来のスコット変圧器は、鉄量をできるだけ少なくして構成することを意図して製作されている。そのため、例えば特許文献１の図４に示されているように、三脚鉄心の両側脚の内の一方に主座変圧器Ｔｍの一次巻線及び二次巻線を巻装し、該三脚鉄心の両側脚の内の他方にＴ座変圧器Ｔｔの一次巻線及び二次巻線を巻装している。この場合、鉄量を少なくするという所期の目的を達成するためには、三脚鉄心として、中央脚の断面積を、両側脚のそれぞれの断面積の√２倍に設定した特殊仕様のものを用いる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２８０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、従来のスコット変圧器では、標準的な変圧器に用いる鉄心とは異なる特殊仕様の鉄心を用いていたため、鉄心の製造に手間がかかって、鉄心の製造コストが高くなり、変圧器のコストが高くなるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、従来より低コストで製造することができるスコット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】
【０００８】
本発明は、主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線を有して一次巻線から中間タップが引き出された主座変圧器と、主座変圧器用の一次巻線の中間タップに一端が接続されたＴ座変圧器用の一次巻線及び主座変圧器用の二次巻線に直列に接続されたＴ座変圧器用の二次巻線を有するＴ座変圧器とを備えたスコット変圧器を対象とする。
【０００９】
本発明においては、主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が軸線を共有した状態で設けられるとともに、両巻線と鎖交する２以上の同一仕様の主座変圧器用巻鉄心が設けられて、主座変圧器が外鉄形の構造を持つように構成される。また、Ｔ座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が軸線を共有した状態で設けられるとともに、両巻線と鎖交する２以上の同一仕様のＴ座変圧器用巻鉄心が設けられて、Ｔ座変圧器が外鉄形の構造を持つように構成される。
【００１０】
上記のように構成すると、標準的な矩形状巻鉄心を用いて構成した２台の変圧器を用いてスコット変圧器を構成することができる。主座変圧器及びＴ座変圧器をそれぞれ構成するために用いる鉄心は特殊な仕様を有している必要がなく、標準的な変圧器を構成するために量産されている製造コストが安い巻鉄心をそのまま用いることができるため、変圧器のコストの低減を図ることができる。上記のように構成すると、鉄量は、三脚鉄心の両側脚に主座変圧器用及びＴ座変圧器用の巻線を巻回した従来のスコット変圧器に比べて多くなるが、鉄量を少なくする（巻鉄心の材料費を安くする）ことによるコストの低減効果よりも、巻鉄心の製造コストを低減できることによるコストの低減効果の方が遙かに大きい。
【００１１】
本発明の好ましい態様では、主座変圧器が、一方の脚部が隣り合わせに配置された主座変圧器用の一対の矩形状巻鉄心を備えて、両矩形状巻鉄心の隣り合わせに配置された脚部を取り囲むように主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が巻回されることにより外鉄型の構造を持つよう構成される。またＴ座変圧器は、一方の脚部が隣り合わせに配置されたＴ座変圧器用の一対の矩形状巻鉄心を備えて、両矩形状巻鉄心の隣り合わせに配置された脚部を取り囲むようにＴ座変圧器用の一次巻線及び二次巻線が巻回されることにより外鉄型の構造を持つよう構成される。
【００１２】
本発明の他の態様では、主座変圧器及びＴ座変圧器が内鉄形の構造を持つように構成される。この場合、主座変圧器は、一対の脚部を有する矩形状の主座変圧器用巻鉄心を備えて、該主座変圧器用巻鉄心の一対の脚部の双方に前記主座変圧器用の一次巻線と二次巻線とを構成する巻線が巻回されることにより内鉄形の構造を持つように構成され、Ｔ座変圧器は、主座変圧器用巻鉄心と同じ仕様の矩形状のＴ座変圧器用巻鉄心を備えて、該Ｔ座変圧器用巻鉄心の一対の脚部の双方にＴ座変圧器用の一次巻線と二次巻線とを構成する巻線が巻回されることにより内鉄形の構造を持つように構成される。
【００１３】
上記のように構成する場合も、標準的な矩形状巻鉄心を用いて構成した２台の変圧器を用いてスコット変圧器を構成することができるため、スコット変圧器のコストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特殊仕様の鉄心を用いることなく、標準的な変圧器を構成するために量産されている製造コストが安い巻鉄心をそのまま用いて主座変圧器とＴ座変圧器とを構成することができるため、スコット変圧器のコストの低減を図ることができる。本発明によった場合には、従来のスコット変圧器に比べて鉄量が増加するが、鉄心の製造コストの低減が変圧器のコスト低減に及ぼす効果は、鉄材料費の低減が変圧器のコスト低減に及ぼす効果に比べて格段に大きいため、本発明によれば、鉄量の節約を図るために特殊仕様の三脚鉄心を用いていた従来のスコット変圧器に比べて大幅にコストが安いスコット変圧器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示した正面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示した正面図である。
【図３】スコット変圧器の構成の一例を示す結線図である。
【図４】図３のスコット変圧器の一次側及び二次側の電圧ベクトルを示すベクトル図である。
【図５】図１に示した実施形態のように主座変圧器及びＴ座変圧器を構成した場合に得られる利点を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示したもので、同図においてＴｍは主座変圧器、ＴｔはＴ座変圧器である。図１に示されたスコット変圧器Ｔｓは、図３に示されているスコット変圧器と同様に、ｎ1 及びｎ2 の巻数を有する一次巻線及び二次巻線を備えて一次巻線から中間タップ０が引き出された主座変圧器Ｔｍと、巻数がｎ1′及びｎ2 の一次巻線及び二次巻線を有して、一次巻線の一端が主座変圧器Ｔｍの一次巻線の中間タップに接続されたＴ座変圧器Ｔｔとからなっている。Ｔ座変圧器Ｔｔの二次巻線と主座変圧器Ｔｍの二次巻線は極性を揃えて直列に接続され、主座変圧器Ｔｍの一次巻線の巻数ｎ1 及びＴ座変圧器Ｔｔの一次巻線の巻数ｎ1′は、ｎ1′＝（√３／２）×ｎ1 の関係を有するように設定されている。
【００１７】
本実施形態で用いる主座変圧器Ｔｍは、主座変圧器用の一対の矩形状巻鉄心Ｉm1及びＩm2を備えている。各巻鉄心は、互いに平行に延びる一対の脚部ａ，ｂと、これらの脚部の一端間及び他端間をそれぞれ連結する一対の継鉄部ｃ，ｄとを有するように構成された周知のもので、１ターンをなすように巻回されて両端がラップ接合又は突き合わせ接合された鋼板の巻回体を，接合部を一つの継鉄部に配置した状態で複数積層した構造を有する。
【００１８】
矩形状巻鉄心Ｉm1及びＩm2は、それぞれの一方の脚部ａ，ａを隣り合わせにした状態で並べて配置され、両矩形状巻鉄心Ｉm1，Ｉm2の隣り合わせに配置された脚部ａ，ａを取り囲むように主座変圧器用の変圧器巻線Ｗｍが巻回されることにより、外鉄形の主座変圧器Ｔｍが構成されている。
【００１９】
主座変圧器用の変圧器巻線Ｗｍは、主座変圧器用の一次巻線及び二次巻線からなっていて、当該一次巻線及び二次巻線は、一次巻線を内側にして同心配置されている。
【００２０】
またＴ座変圧器は、Ｔ座変圧器用の一対の矩形状巻鉄心Ｉt1及びＩt2を備えている。これらの矩形状巻鉄心Ｉt1及びＩt2は、主座変圧器用の矩形状巻鉄心Ｉm1及びＩm2と同一仕様を有するように構成されていて、両矩形状巻鉄心の隣り合わせに配置された脚部ａ，ａを取り囲むようにＴ座変圧器用の変圧器巻線Ｗｔが巻回されている。Ｔ座変圧器用の変圧器巻線ＷｔはＴ座変圧器用の一次巻線及び二次巻線からなっていて、一次巻線を内側にして同心配置されている。
【００２１】
主座変圧器Ｔｍ及びＴ座変圧器Ｔｔは、横方向に並べて配置され、両変圧器の鉄心を構成している一連の巻鉄心Ｉm1，Ｉm2，Ｉt1，Ｉt2の上部に、これらの巻鉄心の上部継鉄部ｃを一括して締め付けるコア締め金具１が載せられている。コア締め金具１は、一連の巻鉄心Ｉm1，Ｉm2，Ｉt1，Ｉt2の上部継鉄部ｃの上面に対向する水平板部１０１と、該水平板部１０１の幅方向の両端から下方に折れ曲がって図の紙面と直角な方向に相対している一対の側壁部１０２，１０２とを有する断面がコの字形の部材からなっていて、巻鉄心Ｉm1，Ｉm2からなる主座変圧器用の鉄心及び巻鉄心Ｉt1，Ｉt2からなるＴ座変圧器用の鉄心がそれぞれ締め付けバンド２及び３によりコア締め金具１に締め付け固定されている。
【００２２】
図示の締め付けバンド２は、巻鉄心Ｉm1，Ｉm2からなる主座変圧器用の鉄心のコア締め金具の水平板部１０１よりも下方に位置する部分の外周に添わせた状態で配置されて、その両端が水平板部１０１を貫通して上方に導出され、水平板部１０１より上方に導出された締め付けバンド２の両端が締め付け金具４により互いに引き寄せられる方向に締め付けられることにより、主座変圧器用の鉄心が締め付けられた状態でコア締め金具１に対して固定されている。
【００２３】
同様に、締め付けバンド３は、巻鉄心Ｉt1，Ｉt2からなるＴ座変圧器用の鉄心の水平板部１０１よりも下方に位置する部分の外周に添わせた状態で配置されて、その両端が水平板部１０１を貫通して上方に導出され、水平板部１０１を貫通して上方に導出された締め付けバンド３の両端が締め付け金具５により互いに引き寄せられる方向に締め付けられることにより、Ｔ座変圧器用の鉄心が締め付けられた状態でコア締め金具１に対して固定されている。
【００２４】
コア締め金具１の両端には上下に伸びる吊り金具６，６の下端が固定されている。主座変圧器Ｔｍ及びＴ座変圧器Ｔｔからなるスコット変圧器は、所定の結線がされた後、図示しないタンク内に挿入されて、吊り金具６，６により吊り下げられた状態で、タンクに対して支持される。タンク内には絶縁油等の絶縁媒体が充填される。
【００２５】
一般に外鉄形の変圧器は、軸線を共有した状態で巻回された一次巻線及び二次巻線からなる変圧器巻線と、該変圧器巻線と鎖交するように配置された２以上の鉄心とにより構成される。従って、外鉄形の主座変圧器Ｔｍは、軸線を共有した状態で巻回された一次巻線及び二次巻線からなる主座変圧器用の変圧器巻線と、該変圧器巻線と鎖交する２以上の同一仕様の主座変圧器用巻鉄心とにより構成することができる。
【００２６】
同様に、外鉄形のＴ座変圧器Ｔｔは、軸線を共有した状態で巻回された一次巻線及び二次巻線からなるＴ座変圧器用の変圧器巻線と、該変圧器巻線と鎖交する２以上の同一仕様のＴ座変圧器用巻鉄心とにより構成することができる。
【００２７】
上記の実施形態で用いた主座変圧器及びＴ座変圧器は、図５の左半部に示されているように、同じ大きさの二つの矩形状巻鉄心Ｉ，Ｉを、それぞれの一方の脚部を隣り合わせにした状態で並べて配置して、両矩形状巻鉄心の隣り合わせに配置された脚部を取り囲むように変圧器巻線Ｗを巻回することにより構成されているが、各変圧器を、図５の右半部に示したように、一つの矩形状巻鉄心の片側の脚部に巻回することにより構成することも考えられる。図５の右側に示したように構成する場合には、巻線を巻回する脚部の断面積を同じにするために、変圧器巻線Ｗを巻回する鉄心として、図５の左側に示した構成をとる場合に用いる巻鉄心Ｉの外周に、該巻鉄心Ｉと脚部の断面積が等しい他の巻鉄心Ｉ′を更に巻回したものに相当する巻鉄心を用いる必要がある。
【００２８】
図５の左半部に示したように変圧器を構成した場合（上記実施形態の場合）の鉄心の高さをｈ１とすると、同じ巻線仕様を有する変圧器を図５の右半部に示したように構成した場合には、変圧器の鉄心の高さがｈ1＋２×ｈ2となるため、変圧器の高さが２×ｈ2だけ高くなってしまい、鉄量も多くなってしまう。
【００２９】
従って、量産されている巻鉄心を用いて主座変圧器及びＴ座変圧器を外鉄形に構成する場合、主座変圧器及びＴ座変圧器は、上記の実施形態のように、同じ大きさの二つの矩形状巻鉄心を、それぞれの一方の脚部を隣り合わせにした状態で並べて配置して、両矩形状巻鉄心の隣り合わせに配置した脚部を取り囲むように変圧器巻線を巻回する構成をとることが望ましい。このように構成することで、鉄量の節約と、スコット変圧器の小形軽量化とを図ることができる。
【００３０】
図１に示した実施形態では、主座変圧器Ｔｍ及びＴ座変圧器Ｔｔを外鉄形に構成したが、これらの変圧器を内鉄形に構成することもできる。即ち主座変圧器Ｔｍは、矩形状の主座変圧器用巻鉄心の一対の脚部の双方に主座変圧器用の一次巻線と二次巻線とを構成する変圧器巻線を巻回することにより構成することができ、Ｔ座変圧器Ｔｔは、主座変圧器用巻鉄心と同じ仕様の矩形状のＴ座変圧器用巻鉄心の一対の脚部の双方にＴ座変圧器用の一次巻線と二次巻線とを構成する変圧器巻線を巻回することにより構成することができる。
【００３１】
図２は、主座変圧器Ｔｍ及びＴ座変圧器Ｔｔを内鉄形に構成した本発明の第２の実施形態を示したものである。本実施形態では、一対の脚部ａ，ｂと継鉄部ｃ，ｄとを有する一つの矩形状の主座変圧器用巻鉄心Ｉｍと、該主座変圧器用巻鉄心の一対の脚部ａ，ｂにそれぞれ巻回された主座変圧器用変圧器巻線Ｗma，Ｗmbとにより主座変圧器Ｔｍが構成されている。変圧器巻線Ｗma，Ｗmbのそれぞれは、一次巻線と該一次巻線の外側に巻回された二次巻線とからなっていて、変圧器巻線Ｗmaに設けられた一次巻線と変圧器巻線Ｗmbに設けられた一次巻線とが直列に接続されることにより主座変圧器の一次巻線が構成され、変圧器巻線Ｗmaに設けられた二次巻線と変圧器巻線Ｗmbに設けられた二次巻線とが直列に接続されることにより主座変圧器の二次巻線が構成される。この場合、変圧器巻線Ｗmaに設けられた一次巻線と変圧器巻線Ｗmbに設けられた一次巻線との接続点から中間タップを引き出すことができる。
【００３２】
同様に、一対の脚部ａ，ｂと継鉄部ｃ，ｄとを有する一つの矩形状のＴ座変圧器用巻鉄心Ｉｔと、該主座変圧器用巻鉄心の一対の脚部ａ，ｂにそれぞれ巻回されたＴ座変圧器用変圧器巻線Ｗta，Ｗtbとにより主座変圧器Ｔｍが構成されている。変圧器巻線Ｗta，Ｗtbのそれぞれは、一次巻線と該一次巻線の外側に巻回された二次巻線とからなっていて、変圧器巻線Ｗtaに設けられた一次巻線と変圧器巻線Ｗtbに設けられた一次巻線とが直列に接続されることによりＴ座変圧器の一次巻線が構成され、変圧器巻線Ｗtaに設けられた二次巻線と変圧器巻線Ｗtbに設けられた二次巻線とが直列に接続されることによりＴ座変圧器の二次巻線が構成される。
【００３３】
図２に示した実施形態でも、図１に示した実施形態と同様に、主座変圧器Ｔｍの巻鉄心ＩｍとＴ座変圧器Ｔｔの巻鉄心Ｉｔとを、両巻鉄心Ｉｍ，Ｉｔに対して共通に設けたコア締め金具と，巻鉄心Ｉｍ及びＩｔに対してそれぞれ設けた締め付けバンドとにより締め付けた構造にすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｔｓ  スコット変圧器
Ｔｍ  主座変圧器
Ｔｔ  Ｔ座変圧器
Ｉm1，Ｉm2  主座変圧器用の巻鉄心
Ｉt1，Ｉt2  Ｔ座変圧器用の巻鉄心
Ｗｍ  主座変圧器用の変圧器巻線
Ｗｔ  Ｔ座変圧器用の変圧器巻線
Ｉｍ  主座変圧器用の巻鉄心
Ｉｔ  Ｔ座変圧器用の巻鉄心
Ｗma，Ｗmb  主座変圧器用の変圧器巻線
Ｗta，Ｗtb  Ｔ座変圧器用の変圧器巻線
１  コア締め金具
２，３  締め付けバンド
【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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