JP5113420B2

JP5113420B2 - 変圧器

Info

Publication number: JP5113420B2
Application number: JP2007131914A
Authority: JP
Inventors: 誠篠原; 正尚桑原; 徹本間; 博之遠藤; 裕二佐藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-05-17
Also published as: WO2008142889A1; TW200847198A; TWI380329B; JP2008288382A

Description

本発明は、変圧器に係り、特に、変圧器本体を支持する構成に関する。

従来、例えば、油入変圧器では、変圧器本体が、コアの底部側に配した箱状の支持体（下部片）の中に該コアの底部及びコイル支持片を入れて支持する構成のものが使用されている。該箱状の下部片は、その底面部でコアの底部下面及びコイル支持片の端面を支持し、該底面部の周囲の閉じた４側面部で該コアの底部側面及びコイル支持片の下方部分を覆っている。
また、本発明に関連した従来技術であって、特許文献に記載された技術としては、例えば、特開平１１−１６２７５２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。該特開平１１−１６２７５２号公報には、変圧器の巻線支持装置として、鉄心（コア）の上下継鉄部を、上下方向から嵌合治具１０、１０ａで嵌合支持する構成とし、該嵌合治具１０、１０ａを、隅角部に垂直な係合溝１２、１２ａを設けた一対の締付金具１３、１３ａと、該係合溝１２、１２ａに係合され、鉄心の脚鉄部に巻き回した巻線５を軸方向に押圧固定する巻線支持片１１、１１ａとから形成するとした構成が記載されている。

特開平１１―１６２７５２号公報

上記従来技術のうち、変圧器本体を箱状の支持体（下部片）で支持する構成では、該支持体の４側面部が閉じているため、タンク内の油液が該箱状の支持体の内部で流動しにくく、コア自体で発生した熱またはコイルからコアに伝わった熱の油液中への放熱量が低下し、油液の冷却効果が下がるおそれがある。また、該箱状の支持体はコイル支持片を収納可能な寸法が必要であり、寸法及び重量が増大し易い。支持体の寸法及び重量の増大は、油入変圧器全体の寸法及び重量の増大の原因になる。また、上記特開平１１―１６２７５２号公報記載の技術は、巻線支持片１１、１１ａを、締付金具１３、１３ａの係合溝１２、１２ａに係合させる構成であり、かつ、嵌合治具１０、１０ａを設ける構成であるため、変圧器本体の支持部の構成が複雑となり、組立て作業にも時間がかかり、コストの増大につながるおそれがある。

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、変圧器本体を支える支持部材を、寸法や重量の増大を抑えた製作し易い簡易構成とすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、生産性が良い変圧器を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、タンク内の油液中において変圧器本体が支持される構成の変圧器として、コア上方に上部片、コイル下方に平板状のコイル支持片、コア底部側に下部片をそれぞれ設け、該上部片と該下部片とをコアの幅方向平面側で短冊状の連結部材で連結する構成とし、特に、該下部片を、上記コアの底部及び上記コイル支持片の端面を支持する底面部と、該底面部の互いに直交する４方向に形成され上記コイル支持片に拘束力を作用させる側面部とを有し、該側面部が、その平面の先端側の辺長を該平面の根元側の辺長よりも短くされ、このうち、上記コイル支持片の平面に沿った２個の対向する一方の側面部がそれぞれ、その平面が該コイル支持片の外側において該コイル支持片の平面に対し傾斜し、該一方の側面部の内面側の先端部が該コイル支持片の平面に当接した状態で該一方の側面部と該コイル支持片との間に、該一方の側面部の先端側の辺または根元側の辺に沿う方向に貫通した隙間を形成し、該隙間を通した上記油液の流動を可能とし、また、２個の対向する他方の側面部はそれぞれが該コイル支持片の対向面間に設けられた構成とする。

本発明によれば、生産性が良い変圧器を提供することができる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図６は、本発明の実施例の説明図である。図１は、本発明の実施例としての変圧器の構成例を示す図、図２は、図１の変圧器の正面図、図３は、図１の変圧器における変圧器本体の支持部材による支持状態を示す斜視図、図４は、図１の変圧器における変圧器本体の支持部材による支持状態を示す側面図、図５は、図１の変圧器における支持部材の効果の説明図、図６は、図１の変圧器における支持部材の下部片の製造手順の説明図である。本実施例では、変圧器が油入変圧器である場合につき説明する。

図１において、１００は、本発明の実施例としての油入変圧器、１０はタンク、１は、油入変圧器１００の変圧器本体において磁路を形成する環状のコア、２ａ、２ｂはそれぞれ、コア１に巻装され、該コア１とともに変圧器本体を構成するコイルであって、２ａは１次側コイル、２ｂは２次側コイルである。また、３は、コア１の天頂部の上方に配されコ字状断面を有し該天頂部を覆う上部片、６ａ、６ｂはそれぞれ、非磁性の絶縁材で構成され、コイル２ａ、２ｂの下側端面の下方において、コア１の厚さ方向の平面（ＺＸ平面）１ｂ_１、１ｂ_２に沿い該コア１をはさんでその両側に配され、該コイル２ａ、２ｂの下側端面を支持する平板状のコイル支持片（コイル支持片６ａはコア１に対しその厚さ方向の平面１ｂ_１側に配され、コイル支持片６ｂはコア１に対しその厚さ方向の平面１ｂ_２側に配される）、４は、コア１の底部側に配され該コア１の底部及び上記コイル支持片６ａ、６ｂの端面を支持する下部片である。該下部片４は、略四角形状の底面部と、該底面部の四方に該底面部に連続して形成されその平面を上記コイル２ａ、２ｂの下側端面方向に向けられ、かつ、該平面の先端側の辺長が、該底面部に連続する該平面の根元側の辺長よりも短くされたまたは隣接する辺間に隙間が形成された４個の側面部とを有して成る。該４個の側面部のうち、対向する一方の２個の側面部はそれぞれが、その平面を該コイル支持片６ａ、６ｂの平面に沿わせて該コイル支持片６ａ、６ｂの外側に設けられ、対向する他方の２個の側面部はそれぞれが、その平面を該コイル支持片６ａ、６ｂそれぞれの平面に対し略直角にして該コイル支持片６ａ、６ｂの対向面間に設けられる。５ａ、５ｂは、短冊状の連結部材であって、上記コイル該コイル２ａ、２ｂの外側にあって上記コア１の幅方向の平面（ＹＺ平面）１ａ_１、１ａ_２に沿って配され、上記上部片３と上記下部片４の上記他方の２個の側面部との間を連結する。７ａは、連結部材５ａを上部片３に結合するボルト、７ｂは、連結部材５ｂを上部片３に結合するボルト、７ｃは、連結部材５ｂを下部片４に結合するボルトである。上記上部片３、上記コイル支持片６ａ、６ｂ、上記下部片４、上記連結部材５ａ、５ｂ及ぶ上記ボルトは、変圧器本体を支持する支持部材を構成する。コイル支持片６ａ、６ｂは、例えば木材や樹脂材を用いて構成し、上部片３や下部片４や連結部材５ａ、５ｂは、例えば鋼材を用いて構成する。

上記下部片４において、４個の側面部のうち、上記対向する一方の２個の側面部のうちの１つである側面部４ａの場合、その平面の先端４ａ_ｔの辺長Ｗａ_ｔが、該平面の根元４ａ_ｂの辺長Ｗａｂよりも短くされ、かつ、該辺長Ｗａ_ｂが、コイル支持片６ａのＸ軸方向の長さＷｓ_１よりも短くされている。本実施例では、側面部４ａは台形形状であり、先端４ａ_ｔは台形の頂部、根元４ａ_ｂは台形の底部を形成し、先端４ａ_ｔと根元４ａ_ｂとを結ぶ部分４ａ_１、４ａ_２は直線状の斜辺をそれぞれ形成している。図１には示されないが、側面部４ａに対向する側面部の場合も、該側面部４ａと同様、平面の先端の辺長が、該平面の根元の辺長よりも短くされ、かつ、該平面の根元の辺長が、コイル支持片６ｂのＸ軸方向の長さよりも短くされ、本実施例の場合、該平面は台形形状とされている。該４個の側面部のうち、コイル支持片６ａ、６ｂの対向面間に設ける上記対向する他方の２個の側面部（側面部４ｄとこれに対向する側面部）もそれぞれ、平面の先端の辺長が、該平面の根元の辺長よりも短くされ、本実施例の場合、台形形状とされている。かかる構成により、各側面部の隣接する辺（斜辺）間には隙間が形成される。
以下、説明中で用いる図１中の構成要素には、図１の場合と同じ符号を付して用いる。

図２は、図１の油入変圧器１００の正面図（ＺＸ平面図）である。
図２において、４ｃ、４ｄは、上記下部片４においてコイル支持片６ａ、６ｂの対向面間に設ける上記対向する他方の２個の側面部であって、４ｃは、コア１の幅方向の平面（ＹＺ平面）１ａ_１側に配される側面部、４ｄは、コア１の幅方向の平面（ＹＺ平面）１ａ_２側に配される側面部である。また、７ｄは、連結部材５ａを下部片４の側面部４ｃに結合するボルトである。他の符号は、図１の場合と同じである。側面部４ｃ、４ｄ間の距離Ｗｃ_ｄは、側面部４ａの平面の根元４ａ_ｂの辺長Ｗａ_ｂよりも長くされ、コイル支持片６ａのＸ軸方向の長さＷｓ_１は、該側面部４ｃ、４ｄ間の距離Ｗｃ_ｄよりも長くされている。側面部４ｃ、４ｄと、側面部４ａと対向する側面部及びコイル支持片６ａとの関係もこれと同様である。
以下、説明中で用いる図２中の構成要素には、図２の場合と同じ符号を付して用いる。

図３は、図１の油入変圧器１００における変圧器本体の支持部材による支持状態を示す斜視図である。図３において、４ｅは、下部片４の底面部である。
以下、説明中で用いる図３中の構成要素には、図３の場合と同じ符号を付して用いる。

図４は、図１の油入変圧器１００における変圧器本体の支持部材による支持状態を示す側面図である。
図４において、４ｂは、下部片４において側面部４ａに対向する側面部、４ｂ_ｔは、該側面部４ｂの先端、４ｂ_ｂは、該側面部４ｂの根元である。また、４ｄ_１、４ｄ_２はそれぞれ、側面部４ｄの先端４ｄ_ｔと該根元４ｄ_ｂとを結ぶ部分（以下、傾斜部という）である。本実施例では、側面部４ｄも台形形状であり、先端４ｄ_ｔは台形の頂部、根元４ｄ_ｂは台形の底部を形成し、傾斜部４ｄ_１、４ｄ_２はそれぞれが直線状の斜辺を形成している。また、ｈ_ａは、側面部４ａのＺ軸方向の高さ、ｈ_ｂは、側面部４ｂのＺ軸方向の高さ、ｈ_ｄは、側面部４ｄのＺ軸方向の高さ、Ｗｓ_３は、コイル支持片６ａ、６ｂの対向面間距離、４ｄ_１０は、側面部４ｄの傾斜部４ｄ_１の根元４ｄ_ｂ寄り部分であってコイル支持片６ａと接する部分、４ｄ_２０は、側面部４ｄの傾斜部４ｄ_２の根元４ｄ_ｂ寄り部分であってコイル支持片６ｂと接する部分、θ_ａは、側面部４ａが底面部４ｅと成す角、θ_ｂは、側面部４ｂが底面部４ｅと成す角である。

図４において、側面部４ｄの根元の辺長Ｗｄ _ｂは、コイル支持片６ａ、６ｂの対向面間距離Ｗｓ_３よりも長くされている。側面部４ｄの場合も同様である。また、側面部４ａ、４ｂの各高さｈ_ａ、ｈ_ｂは、互いに略同じ高さ寸法とされ、側面部４ｄの高さｈ_ｄよりも高くされている。また、同様に、該高さｈ_ａ、ｈ_ｂは、側面部４ｄに対向した側面部４ｃの高さ寸法よりも高くされている（側面部４ｄの高さｈ_ｄと側面部４ｃの高さは略同じであるとする）。

側面部４ｄの傾斜部４ｄ_１がコイル支持片６ａと接する部分４ｄ_１０では、傾斜部４ｄ_１がコイル支持片６ａ中に食い込んだ状態となり、同様に、傾斜部４ｄ_２がコイル支持片６ｂと接する部分４ｄ_２０では、傾斜部４ｄ_２がコイル支持片６ｂ中に食い込んだ状態となっている。かかる状態にされることで、コイル支持片６ａ、６ｂはそれぞれ、下部片４に対して固定される。

また、角θ_ａ、θ_ｂはそれぞれ、下部片４の側面部４ａの根元４ａｂの角部ｃ_ａ、側面部４ｂの根元４ｂ_ｂの角部ｃ_ｂにおける曲率半径Ｒに対応した値例えば７０°〜８５°の範囲内の値とする。側面部４ａは、かかる角θ_ａを成した状態でその内面の先端４ａ_ｔの近傍がコイル支持片６ａの平面に当接し、該コイル支持片６ａを支持する。このとき、コイル支持片６ａの下端面は、側面部４ａの根元４ａ_ｂの角部ｃ_ａにさしかかる直前部に位置する。同様に、側面部４ｂは、角θ_ｂを成した状態でその内面の先端４ｂｔの近傍がコイル支持片６ｂの平面に当接し、該コイル支持片６ｂを支持する。このとき、コイル支持片６ｂの下端面は、側面部４ｂの根元４ｂ_ｂの角部ｃ_ｂにさしかかる直前部に位置する。角θ_ａ、θ_ｂをさらに小さくした場合には、下部片４の底面部４ｅのＹ軸方向寸法が増大し、支持部材全体の重量や寸法を増大させる。側面部４ａ、４ｂがそれぞれ、９０°よりも小さい角θ_ａ、θ_ｂを成すことにより、コイル支持片６ａと側面部４ａとの間及びコイル支持片６ｂと側面部４ｂとの間にはそれぞれ、隙間Ｓａ、Ｓｂが形成される。該隙間Ｓａ、Ｓｂは、Ｘ軸方向に貫通し、かつ隣接した側面部間すなわち４ａ−４ｃ間、４ａ−４ｄ間、４ｂ−４ｃ間、４ｂ−４ｄ間の各隣接する斜辺間に形成された隙間に通じている空間であり、タンク１０内における該Ｘ軸方向（±Ｘ軸方向）への油液の流動を可能にする。

側面部４ａ、４ｂがそれぞれ、底面部４ｅに対し直立している場合（以下、この場合の側面部４ａ、４ｂを側面部４ａ'、４ｂ'という）には、図５に示すように、側面部４ａ'、４ｂ'は、コイル支持片６ａ、６ｂとの間に隙間ｇ_ａ、ｇ_ｂを形成し、該コイル支持片６ａ、６ｂには当接しない。このため、該側面部４ａ'、４ｂ'は、コイル支持片６ａ、６ｂに対して拘束力を作用させず、コイル支持片６ａ、６ｂは変圧器本体とともに傾斜変位し易くなる。図５中、６ｂ'は、傾斜変位したときのコイル支持片６ｂを示す。これに対し、図１の油入変圧器１００においては、図４に示したように、側面部４ａ、４ｂはそれぞれ、９０°よりも小さい角θ_ａ、θ_ｂを成すように底面部４ｅに対する直立方向から傾斜しているために、コイル支持片６ａ、６ｂにそれぞれの先端４ａ_ｔ、４ｂ_ｔの近傍で当接し、上記隙間Ｓａ、Ｓｂを形成した状態で該コイル支持片６ａ、６ｂを拘束する。これによって、コイル支持片６ａ、６ｂは傾斜変位を回避される。

図６は、図１の油入変圧器１００における支持部材の下部片４の製造手順の説明図である。
先ず、下部片４の寸法に対応した寸法の四角形ＡＢＣＤの鋼板を準備し、次に、この鋼板の四隅を三角形状に切除（三角形ＡＥＬ、三角形ＢＧＦ、三角形ＣＩＨ及び三角形ＤＫＪを切除する）して８角形ＥＦＧＨＩＪＫＬを形成する。次に、該８角形ＥＦＧＨＩＪＫＬを、直線ＭＮ、直線ＯＰ、直線ＱＲ及び直線ＳＴの各部分で折り曲げ、辺ＥＦ、辺ＧＨ、辺ＩＪ及び辺ＫＬをそれぞれＺ軸方向側に向け、平面ＥＦＮＭが、平面ＭＮＯＰＱＲＳＴに対し角θ_ａを成し、平面ＩＪＲＱが、平面ＭＮＯＰＱＲＳＴに対し角θ_ｂを成すようにする。上記直線ＭＮ、直線ＯＰ、直線ＱＲ及び直線ＳＴは、上記各側面部４ａ、４ｃ、４ｂ、４ｄの高さ寸法及び底面部４ｅの平面寸法が確保される位置に設定されているとする。これにより、平面ＭＮＯＰＱＲＳＴ（本実施例では該平面ＭＮＯＰＱＲＳＴの形状を略四角形状という）を底面部４ｅ、平面ＥＦＮＭを側面部４ａ、平面ＩＪＲＱを側面部４ｂ、平面ＧＨＰＯを側面部４ｃ、平面ＫＬＴＳを側面部４ｄとした下部片４が構成される。平面ＥＦＮＭにおける辺ＦＮは側面部４ａの斜辺４ａ_１に、辺ＥＭは斜辺４ａ_２に、辺ＥＦは先端４ａ_ｔに、辺ＭＮは根元４ａ_ｂにそれぞれ該当し、平面ＫＬＴＳにおける辺ＬＴは側面部４ｄの斜辺４ｄ_１に、辺ＫＳは斜辺４ｄ_２に、辺ＫＬは先端４ｄ_ｔに、辺ＳＴは根元４ｄ_ｂにそれぞれ該当する。平面ＩＪＲＱ、平面ＧＨＰＯについても同様である。また、互いに隣接する２辺間、すなわち辺ＦＮと辺ＧＯとの間、辺ＨＰと辺ＩＱとの間、辺ＪＲと辺ＫＳとの間、辺ＬＴと辺ＥＭとの間にはそれぞれ隙間が形成される。このようにして、下部片４が容易に製作される。

上記図１〜図６で説明した実施例によれば、生産性が良く、油液の流動を確保し有効な冷却及び絶縁を行うことができる油入変圧器を提供することができる。

なお、上記実施例においては、変圧器が油入変圧器である場合につき説明したが、本発明は油入変圧器に限定されない。また、変圧器本体を支持する支持部材における下部片４の４つの側面部をそれぞれ台形形状としたが、本発明はこれに限定されず、一部の側面部を台形形状として、他の側面部は台形以外の形状としてもよいし、または、全部の側面部を台形以外の形状としてもよい。また、側面部の先端や斜辺は曲線状であってもよい。

本発明の実施例としての変圧器の構成例を示す図である。図１の変圧器の正面図である。図１の変圧器における変圧器本体の支持部材による支持状態を示す斜視図である。図１の変圧器における変圧器本体の支持部材による支持状態を示す側面図である。図１の変圧器における支持部材の効果の説明図である。図１の変圧器における支持部材の下部片の製造手順の説明図である。

符号の説明

１００…油入変圧器、
１…コア、
２ａ、２ｂ…コイル、
３…上部片、
４…下部片、
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…下部片の側面部、
５ａ、５ｂ…連結部材、
６ａ、６ｂ…コイル支持片、
１０…タンク。

Claims

タンク内の油液中において変圧器本体が支持部材で支持される構成を備えた変圧器であって、
上記変圧器本体が、
磁路を形成する環状のコアと、
上記コアに巻装されたコイルと、
を有して成り、
上記支持部材が
非磁性の絶縁材で構成され、上記コイルの下側端面の下方において、上記コアの厚さ方向の平面に沿い該コアをはさんでその両側に配され、該コイルの下側端面を支持する平板状のコイル支持片と、
上記コアの天頂部の上方に配され該天頂部を覆う上部片と、
上記コアの底部側に配され該コアの底部及び上記コイル支持片の端面を支持する底面部と、該底面部の互いに直交する４方向に形成され上記コイル支持片に拘束力を作用させる側面部とを有して成り、該側面部が、その平面の先端側の辺長を該平面の根元側の辺長よりも短くされ、上記コイル支持片の平面に沿った２個の対向する一方の側面部がそれぞれ、その平面が該コイル支持片の外側において該コイル支持片の平面に対して傾斜し、該一方の側面部の内面側の先端部が該コイル支持片の平面に当接した状態で該一方の側面部と該コイル支持片との間に、該一方の側面部の先端側の辺または根元側の辺に沿う方向に貫通した隙間を形成し、該隙間を通した上記油液の流動を可能とし、また、２個の対向する他方の側面部はそれぞれが該コイル支持片の対向面間に設けられた構成の下部片と、
上記コイルの外側にあって上記コアの幅方向の平面に沿って配され、上記上部片と上記下部片の上記他方の２個の側面部との間を連結する短冊状の連結部材と、
を備えて成る構成であることを特徴とする変圧器。
上記下部片は、上記４個の側面部がそれぞれ、その平面の先端側の辺と、根元側の辺とを結ぶ傾斜部の外形が直線状とされた構成である請求項１に記載の変圧器。
上記下部片は、上記４個の側面部がそれぞれ、その平面を、該平面の先端側を頂部、根元側を底部とする台形形状とされた構成である請求項１に記載の変圧器。
上記下部片は、上記一方の２個の側面部は、上記他方の２個の側面部よりも高さ寸法を大きくされた構成である請求項１に記載の変圧器。
上記下部片は、上記他方の２個の側面部がそれぞれ、その平面の先端側の辺長が上記コイル支持片の対向面間距離よりも短く、根元側の辺長が該コイル支持片の対向面間距離よりも長く、かつ、該先端側の辺と該根元側の辺とを結ぶ傾斜部が上記コイル支持片と接する部分では、該傾斜部が該コイル支持片中に食い込んだ構成である請求項１から４のいずれかに記載の変圧器。
上記下部片は、上記一方の２個の側面部がそれぞれ、その平面の根元側の辺長を上記コイル支持片の長さよりも短くされた構成である請求項１から５のいずれかに記載の変圧器。
上記下部片は、上記一方の２個の側面部がそれぞれ、上記底面部との間の成す角が７０°から８５°の範囲とされた構成である請求項１に記載の変圧器。