JP7285246B2

JP7285246B2 - 変圧器

Info

Publication number: JP7285246B2
Application number: JP2020209814A
Authority: JP
Inventors: 駿之介傳刀
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: JP2022096704A

Description

本発明は、変圧設備または変圧器に関する。

配電線で電圧を変えて電力を供給する柱上変圧器などの配電用変圧器、または個別工場などに設置される受電用の比較的小型の変圧器である電力用変圧器は主に、鉄心と、鉄心に巻き回された巻線との組立体である変圧器本体と、変圧器本体を内部に収納する容器、即ち外箱とで構成されている。

従来において、変圧器本体は、外箱の内部に設置された規定寸法構造による固定装置により固定されていた。これらの固定装置は、メーカーが異なると、或るいは、同じメーカーであっても変圧器の容量、製造年代が異なると、外箱の内部における鉄心や巻線の取り付け位置も微妙に異なり、その統一性がないため、外箱を交換する修理が手間を要するか、困難な場合が多かった。

特許文献１(特開２００６－１９６７５９号公報)には、「電力用変圧器の鉄心・コイル巻線等の内部部品から成るコアＰ部を固定する調整式固定機構２を備えた電力用変圧器の汎用交換外箱１であって、調整式固定機構２は、横方向にスライド可能な一対の挟持片１３を備えて、コア部Ｐを載置して固定する振れ止め用台座３と、コア部Ｐの上部を、所定の長さのスペーサ７を介して内壁にネジ止め固定するよう、縦方向に複数のネジ孔４Ａを列設して成る上部振れ止め座４により形成されている。」ことが開示されている(要約参照)。

特許文献２(特開２０２０－１８８０９３号公報)には、「変圧器は、鉄心と鉄心に巻き回された巻線を有する組立体と、組立体を収容するタンク１０を有する。変圧器中身の上方に取り付けた、タンク１０との上締金具３０と、タンク１０の内壁に設けた、上締金具３０との接続部である中身取付座４０と、を備える。上締金具３０の取付部３１またはタンク１０の中身取付座４０の一方に設けた固定溝３２と、上締金具３０の取付部３１またはタンク１０の中身取付座４０の他方に設けた凸部とが嵌まり合うことによって、変圧器中身がタンク１０に固定される。」ことが開示されている(要約参照)。

特開２００６－１９６７５９号公報特開２０２０－１８８０９３号公報

前記した電力用変圧器において、鉄心や巻線などの本体部品に劣化が殆ど無いにも拘わらず、外箱の錆びの発生が著しい場合は、外箱のみを替えて変圧器本体をそのまま使用する、所謂外箱交換修理を行うことで、変圧器全部品を新品で製作する場合と比較して、機器のコストダウンを図ることができる。

特許文献１によれば、変圧器本体の仕様によって決定される皮相電力、即ち容量が同一で、変圧器本体及び外箱の仕様が異なる複数の変圧器に対する外箱交換修理を行う場合に、変圧器本体と外箱との固定部に、調整式固定機構を用いることで、一つの汎用交換用外箱で対応することが可能となる。しかし、特許文献１においては、前記調整式固定機構として、狭持片、スペーサ及び足し線といった追加部品を用いており、機器全体の部品数増加に伴う影響、例えば締結箇所の増加による作業性への影響や、機器全体の信頼性への影響及び新品製作時点の外箱と汎用交換用外箱の互換性等が考慮されていない。

特許文献２によれば、上締金具の取付部に設けた固定溝を用いて変圧器本体を固定することにより、固定ボルト類を利用せず、変圧器本体の固定用の部品点数を削減し、変圧器本体の固定構造を簡単にすることができる。また、変圧器本体の容器への固定作業を簡素化することができ、組立作業工程の削減による生産性の向上を図ることができる。しかし、特許文献２においては、変圧器の容量が同一で、変圧器本体及び外箱の仕様が異なる複数の変圧器に対する外箱交換修理を、一つの汎用交換用外箱で対応する互換性確保に関しては考慮されていない。

本発明は、同一容量で変圧器本体及び外箱の仕様が異なる複数の変圧器に対する外箱交換修理において、部品数増加を抑制しつつ、一つの汎用交換用外箱への交換を可能とすることを目的とする。

本発明の変圧器の好ましい例では、鉄心と前記鉄心に巻き回された巻線を有する変圧器本体と、前記変圧器本体を収容する外箱を有する変圧器であって、前記変圧器本体の上方に取り付けた、前記外箱との上部固定金具と、前記外箱の内壁に設けた、前記上部固定金具との接続部である取付座と、前記変圧器本体の下方に取り付けた、前記外箱との下部固定金具と、前記外箱の内底に設けた、前記下部固定金具との接続部である振止と、を備え、前記上部固定金具は、前記取付座に設けたボルト穴とボルト締結位置を調整可能な長穴状の固定溝を有し、前記下部固定金具は、前記外箱の内底に設けた振止と嵌まり合う位置を調整可能な多段の振止固定溝を有していることを特徴とする。

また、本発明の他の特徴として、前記変圧器において、前記上部固定金具は、前記取付座に設けた円柱状の凸部と嵌まり合う固定溝を有しており、前記固定溝は、前記外箱の周方向の溝であり、前記変圧器本体を回転させることにより、前記固定溝に前記凸部が嵌まり合うことを特徴とする。

また、本発明の更なる他の特徴として、前記変圧器において、吊り下げられた変圧器本体を前記外箱内に挿入して、前記変圧器本体を回転させることにより、前記取付座に設けた円柱状の凸部を前記上部固定金具の固定溝へ嵌め合わせることと、前記外箱の内底に設けた振止を前記下部固定金具の振止固定溝へ嵌め合わせることを同時に行うことを特徴とする。

本発明によれば、同一容量で変圧器本体及び外箱の仕様が異なる複数の変圧器に対する外箱交換修理を実施する場合に、部品数増加を抑制しつつ、一つの汎用交換用外箱での対応を可能とすることが出来る。

本発明が対象とする変圧器本体の概略図である。従来の変圧器における外箱と変圧器本体との固定構造の概略図である。実施例１における下締金具の概略図の上面図である。実施例１における下締金具を固定した変圧器本体を外箱へ挿入直後の、下締金具と本体振止との位置関係の概略図である。実施例１における下締金具を固定した変圧器本体を外箱へ固定した後の、下締金具と本体振止との位置関係の概略図である。実施例１における左右２個に分けた本体固定金具の投影図である。実施例１における左本体固定金具４１、右本体固定金具４２を適用した変圧器本体の固定構造の概略図である。実施例２における本体固定金具４３，４４を使用して、変圧器本体を外箱１０の本体取付座２７に固定している変圧器内部の概略図である。実施例２における左本体固定金具４３の平面図と、正面図、右本体固定金具４４の平面図と、正面図と、右側面図である。実施例２における左本体固定金具４３、および右本体固定金具４４を適用した変圧器本体の固定構造の概略図である。実施例２における吊り上げた変圧器本体を、外箱１０内へ挿入して、箱底へ変圧器本体を着地する直前の目標位置まで下した状態を示す概略図である。実施例２における変圧器本体と外箱１０との相対的な回転５１を終えて、外箱１０の一対の本体取付座２７が、左本体固定金具４３、および右本体固定金具４４の本体固定用溝９０の水平方向の最奥まで嵌め合わされた状態を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明が対象とする変圧器の概略図を図１に示す。図１に示す通り、本発明が対象とする変圧器は、外箱１０とカバー１１から成る容器を有し、前記容器内には鉄心１２と鉄心１２に巻き回された巻線１３から成る変圧器本体１４を収納している。尚、前記容器は、密閉されていることが望ましい。また、外箱１０とカバー１１が一体となっている場合も合わせて外箱と呼ぶ場合もある。また、以下に示す実施例における変圧器は、前記外箱内に前記変圧器本体１４の絶縁及び冷却用の液体である絶縁油を有する油入変圧器、または、樹脂であるワニスを前記変圧器本体１４に塗布した乾式変圧器を代表として説明する。これらに限らず他の変圧器であってもよい。

尚、図１においては、本発明が対象とする変圧器の一例として、磁気回路である鉄心が１つで、前記鉄心に巻線が巻き回された内鉄形を示しているが、磁気回路である鉄心が２つ以上で巻線を包み囲む外鉄形においても、本発明は同様に適用可能である。また、本発明は単相交流用の単相変圧器のみでは無く、三相交流用の三相変圧器にも適用可能である。

図２に、従来の変圧器における外箱と変圧器本体との固定構造の概略図を示す。図２において、変圧器本体を除いた外箱内の主な構成部品としては、変圧器本体上方向に配置された上締金具２０と、変圧器本体下方向に配置された下締金具２１と、上締金具２０と同様に変圧器本体上方向に配置され、変圧器本体と外箱を固定するための本体固定金具２２と、上締金具２０と本体固定金具２２を固定する金具固定用ボルト・ナット２３と、本体固定金具２２と外箱の内壁に１か所ボルト穴を有して設けられた本体取付座２５を固定する本体固定用ボルト２４の５種類がある。

本体固定金具２２は、Ｕ字状に曲げられた板材であり、その両端の取付け部を、外箱１０の内壁の略中央部に対向する２箇所に設けられた本体取付座２５に位置決めされて本体固定用ボルト２４で締結され、上締金具２０と金具固定用ボルト・ナット２３で締結される。

上締金具２０と、下締金具２１は、変圧器製造時に変圧器本体１４の上部と下部に、それぞれ固定される。上締金具２０と、下締金具２１の固定方法は、例えば図示はしていないが、締めバンドを使用して、両金具に開けた貫通穴を通して、鉄心の外周、上締金具の上面、下締金具の下面をぐるり一周するように這わせて両端を結び固定している。

本体振止２６は、外箱底面に一対設けられた凸部であり、下締金具２１の下部に設けられた一対の穴、又は溝の内側に嵌まり込むことで、外箱内での変圧器本体の移動を抑制し、変圧器本体固定の補助的役割を果たしている。

尚、上締金具２０、下締金具２１、本体固定金具２２を纏めて金具類と呼び、金具固定用ボルト・ナット２３、本体固定用ボルト２４をまとめて固定ボルト類または単にボルト類と呼ぶ。また本体振止２６を単に振止と呼ぶ。

以下、本発明の実施例を図３～１２を用いて説明する。

図３に、実施例１における下締金具の概略図の上面図を示し、図４に、実施例１における下締金具を固定した変圧器本体を外箱へ挿入直後の、下締金具と本体振止との位置関係の概略図を示し、図５に実施例１における下締金具を固定した変圧器本体を外箱へ固定した（変圧器本体を回転して、下締金具の縦溝に本体振止を嵌め合わせた）後の、下締金具と本体振止との位置関係の概略図を示す。

図３に示す通り、実施例１における下締金具は、外箱の仕様の相違に応じて一対の本体振止２６間の間隔にばらつきがあることに対応させて、いずれの間隔にも汎用的に使用できるように、一対の本体振止２６に嵌め合わされる溝部が、外箱１０の直径方向に多段状に複数の本体振止固定用溝３０を有している。尚、本体振止固定用溝３０を端に振止固定用溝と呼ぶ。

図４及び図５に示す通り、振止固定用溝により、生産時外箱の振止と、汎用交換用外箱の振止の設置位置が異なる場合でも、振止固定用溝の内側へ振止が嵌め合わされることが可能となっている。尚、振止固定用溝は図３のような連続した溝形状に限らず、単一の穴を複数個設けた形状でも良い。

図６に、実施例１における左右２個に分けた本体固定金具の投影図を示し、図７に実施例１における左本体固定金具４１、右本体固定金具４２を適用した変圧器本体の固定構造の概略図を示す。

図６(ａ)(ｂ)に、左本体固定金具４１の平面図と、正面図を示す。図６(ｃ)(ｄ)(ｅ)に、右本体固定金具４２の平面図と、正面図と、右側面図を示す。

図７に示す通り、実施例１における左本体固定金具４１、および右本体固定金具４２は、外箱１０の内径に応じて上締金具２０とのボルト締結位置を調整可能な長穴状の本体固定金具固定用溝６０、及び外箱内壁に設けられた本体取付座２５の取付高さに応じてボルト締結位置を調整可能な長穴状の本体固定用溝６１を有している。

変圧器の生産時、または汎用交換用外箱への交換修理の際には、変圧器本体に固定された上締金具２０に左本体固定金具４１、および右本体固定金具４２を金具固定用ボルト・ナット２３で仮止めして、吊り下げた変圧器本体を図４に示す位置まで外箱１０内へ挿入する。その後、図５に示す位置まで変圧器本体と外箱１０とを相対的に回転５０させて、本体振止２６を本体振止固定用溝３０に嵌め合わせる。その後、図７に示す通り、左本体固定金具４１、および右本体固定金具４２を、金具固定用ボルト・ナット２３および本体固定用ボルト２４で締結して、変圧器本体の外箱１０への固定を完了する。

実施例２において、左本体固定金具４１および右本体固定金具４２の本体固定用溝６１、並びに外箱１０の内壁に設けられた本体取付座２５の変形例を示す。

図９(ａ)(ｂ)に、左本体固定金具４３の平面図と、正面図を示す。図９(ｃ)(ｄ)(ｅ)に、右本体固定金具４４の平面図と、正面図と、右側面図を示す。

本体取付座２７は、図８、図１０に示すように、円柱状の凸部から成り、先端に断面積の大きな頭部を備えている。

図９(ｅ)に示す本体固定用溝９０は、変圧器本体及び外箱の仕様が異なることにより生じる本体取付座２７との取付高さの変化に対応するために、本体取付座２７が嵌まり込む複数の段差を付けた本体固定用溝となっている。各本体固定用溝９０は、本体固定金具の側端に開口部を有し、開口部から水平方向に延び、終端部で上方に向けて曲げられている。

図８に、実施例２における本体固定金具４３，４４を使用して、変圧器本体を外箱１０の本体取付座２７に固定している変圧器内部の概略図を示す。

図１０に、実施例２における左本体固定金具４３、および右本体固定金具４４を適用した変圧器本体の固定構造、並びに本体固定金具の本体固定用溝９０に外箱１０の本体取付座２７が嵌まり込んだ状態を示す。

図１１に、上締金具２０に取り付けた本体吊り上げ用アイボルト１１０を使用して吊り上げた変圧器本体を、外箱１０内へ挿入して、箱底へ変圧器本体を着地する直前の目標位置まで下した状態（変圧器本体の底は未だ箱底に着地していない）を示す。この時の変圧器本体の下部の下締金具２１の本体振止固定用溝３０と、一対の本体振止２６との嵌め合わされた位置関係は、図４に示す通り対応している。

図１１に示す状態まで変圧器本体を下して吊り下げたまま、変圧器本体と外箱１０とを相対的に回転５１させる。変圧器本体と外箱１０との相対的な回転５１に伴い、上締金具２０に取り付けた左本体固定金具４３、および右本体固定金具４４の本体固定用溝９０の開口部から溝の水平方向に、外箱１０の内壁に取り付けられた本体取付座２７が嵌まり込んで行く。

図１２に、変圧器本体と外箱１０との相対的な回転５１を終えて、外箱１０の一対の本体取付座２７が、左本体固定金具４３、および右本体固定金具４４の本体固定用溝９０の水平方向の最奥まで嵌め合わされた状態を示す。この時に、変圧器本体の下部の下締金具２１の本体振止固定用溝３０と、一対の本体振止２６との嵌め合わせは、図５に示す状態に達している。回転５０と、回転５１は同時になされる。

その後、変圧器本体の吊り下げ状態を開放して、変圧器本体の底（下締金具２１の底になる）を箱底へ着地して、変圧器本体と外箱１０との固定を完了する。ここで、変圧器本体を僅かに降下させて着地させる動作に伴って、外箱１０の一対の本体取付座２７が、左本体固定金具４３、および右本体固定金具４４の本体固定用溝９０の水平方向の終端部で上方に向けて曲げられた溝部へ嵌まり込んでいく。

実施例２によれば、上締金具２０に取り付けた左本体固定金具４３、および右本体固定金具４４の本体固定用溝９０に、外箱１０の一対の本体取付座２７を、変圧器本体と外箱１０との相対的な回転動作と吊り下げ動作によって嵌め合わせて、変圧器本体と外箱１０との接続を、固定ボルト類を利用せずに行っている。しかも、変圧器本体の下部の下締金具２１の本体振止固定用溝３０と、一対の本体振止２６との嵌め合わせを、同じ回転動作により同時に行っている。以上により、本体固定金具と本体取付座の位置合せ及びボルト締結作業が不要となり、変圧器本体と外箱１０との固定作業が簡素化され、組立作業工程の削減による生産性の向上を図ることができる。

１０外箱
１１カバー
１２鉄心
１３巻線
１４変圧器本体
２０上締金具
２１下締金具
２２本体固定金具
２３金具固定用ボルト・ナット
２４本体固定用ボルト
２５従来、および実施例１の本体取付座
２６本体振止
２７実施例２の本体取付座
３０実施例１における下締金具の本体振止固定用溝
４１実施例１における左本体固定金具
４２実施例１における右本体固定金具
４３実施例２における左本体固定金具
４４実施例２における右本体固定金具
５０実施例１の組立て工程における変圧器本体と外箱１０との相対的な回転
５１実施例２の組立て工程における変圧器本体と外箱１０との相対的な回転
６０実施例１、２における本体固定金具と上締金具の固定用溝
６１実施例１における本体固定金具と外箱の固定用溝
９０実施例２における本体固定金具と外箱の固定用溝
１１０本体吊上用アイボルト

Claims

鉄心と前記鉄心に巻き回された巻線を有する変圧器本体と、前記変圧器本体を収容する外箱を有する変圧器であって、
前記変圧器本体の上方に取り付けた、前記外箱との上部固定金具と、
前記外箱の内壁に設けた、前記上部固定金具との接続部である取付座と、
前記変圧器本体の下方に取り付けた、前記外箱との下部固定金具と、
前記外箱の内底に設けた、前記下部固定金具との接続部である振止と、を備え、
前記上部固定金具は、前記取付座に設けたボルト穴とボルト締結位置を調整可能な長穴状の固定溝を有し、
前記下部固定金具は、前記外箱の内底に設けた振止と嵌まり合う位置を調整可能な多段の振止固定溝を有していることを特徴とする変圧器。
請求項１に記載の変圧器において、
前記上部固定金具は、前記取付座に設けた円柱状の凸部と嵌まり合う固定溝を有していることを特徴とする変圧器。
請求項２に記載の変圧器において、
前記上部固定金具の固定溝は、前記外箱の周方向の溝であり、
前記変圧器本体を回転させることにより、前記固定溝に前記凸部が嵌まり合うことを特徴とする変圧器。
請求項３に記載の変圧器において、
前記固定溝は、前記外箱の周方向に延びた溝の終端部で上方向に曲げられた溝を備えることを特徴とする変圧器。
請求項３に記載の変圧器において、
前記固定溝の入口に、幅の大きな開口部を備えており、
前記開口部から前記凸部が嵌まり合うことを特徴とする変圧器。
請求項３に記載の変圧器において、
前記上部固定金具は、前記外箱の高さ方向に複数段の前記固定溝を有していることを特徴とする変圧器。
請求項２に記載の変圧器において、
前記取付座に設けた円柱状の凸部の先端に、断面積の大きな頭部を備えており、
前記固定溝と前記頭部とが接触して、位置規制されることを特徴とする変圧器。
請求項１に記載の変圧器において、
前記下部固定金具は、前記外箱の直径方向に多段状に複数の振止固定溝を有し、
前記外箱の仕様に応じた振止の間隔に対応する振止固定溝が選択されて、前記外箱の内底に設けた振止と選択された振止固定溝とが嵌め合わされることを特徴とする変圧器。
請求項３に記載の変圧器において、
吊り下げられた変圧器本体を前記外箱内に挿入して、前記変圧器本体を回転させることにより、前記取付座に設けた円柱状の凸部を前記上部固定金具の固定溝へ嵌め合わせることと、前記外箱の内底に設けた振止を前記下部固定金具の振止固定溝へ嵌め合わせることを同時に行うことを特徴とする変圧器。
請求項９に記載の変圧器において、
前記変圧器本体を回転させた後、変圧器本体の吊り下げ状態を開放して、変圧器本体の底を箱底へ着地させることにより、前記凸部が前記上部固定金具の固定溝の前記外箱の周方向に延びた溝の終端部で上方向に曲げられた溝へ嵌め合わされて、前記変圧器本体が前記外箱に固定されることを特徴とする変圧器。