JPH01196108A - 静止誘導電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静止誘導電器に関するものである。

〔従来の技術〕

鉄心脚の周囲に金属シートからなる箔巻線を備えた箔巻
静止誘導電器は、通常の巻線を用いた誘導電器に比べ占
積率がよいため小形、軽量化を実現できる利点があり、
既に数１０ｋＶＡ、数１００ｋＶＡ程度の低電圧、小容
量の変圧器等で実用化されている。最近、このような箔
巻変圧器のすぐれた長所に鑑み、より高電圧、大容量の
例えば２７５　ｋＶ、１００ＭＶＡ級の変圧器に適用拡
大する研究が盛んに行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように箔巻変圧器を高電圧、大容量の変圧器に適
用拡大する研究が盛んに行われているが、箔巻変圧器の
最大の欠点である巻線上下端付近に集中する渦電流によ
る局部過熱をどのように効果的に解決するかが、大きな
研究課題として残されている。すなわち箔巻変圧器が示
されている第９図に示されているように、鉄心脚１に巻
回された箔巻線の内側巻線２ａと外側巻線２ｂとに負荷
電流が流れると、図中点線表示のような漏洩磁束が生じ
（同図（イ）参照）、この径方向成分が各シートに侵入
する際、各巻線の上下端部では大きなループ状の渦電流
が生じ、これに負荷電流が重畳して同図（ロ）のように
、内側巻線２ａの内側部Ｐや外側巻線２ｂの外側部Ｓで
特に高い電流密度となり、この付近で局部的に高温とな
る局部過熱の問題を引きおこすことがある。

このためこのような現象を解決する対策として特開昭６
１−　］、９９４８０７号公報や特開昭５８−１８２２
１２号公報には、各シートの端部や内側巻線の外側部で
導電率が高くなるようにシートの材質をかえることが記
載されているが、部分的な材質変更は作業性が悪く、実
用化し難い面がある。また、特開昭５９−］、１６０７
号公報では箔巻線を軸方向に分割し、これを互に転位す
ることで渦電流の集中を緩和しようとしているが、幅の
広い箔巻線の転位は通常の方法では難しく特殊な工夫を
要する。更に特開昭５８−２１９７２０号公報では巻線
外側方向に缶端の折曲げ幅を広くし、見掛上の巻線高さ
を次第に小さくしようとしているが、絶縁特性の改善面
からの考案となっているので、局部過熱防止の面からの
対策としては不十分である。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、巻線上下
端に集中する過電流による局部過熱を抑制し、信頼性の
向上を可能とした静止誘導電器を提供することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、金属シー１−の断面積を各巻回層毎にほぼ
連続して変化させることにより、達成される。

〔作用〕

金属シートの断面積を各巻回層毎にほぼ連続して変化さ
せたので、金属シー１−の断面積は各シー１−の上下端
に集中する渦電流の分布形態に沿って変化する、すなわ
ち渦電流の大きい部分の断面積が大きく、小さい部分の
断面積は小さくできるようになって、渦電流が集中して
高い電流密度となるのが防止されるようになり、局部的
温度」１昇等の問題を解消することができ、静止誘導電
器の信頼性を向上することができる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図および第２図には本発明の一実施例が示されている
。なお従来と同し部品には同じ符号を何したので説明を
省略する。本実施例は金属シートの断面積を各巻回層毎
にほぼ連続して変化させた。このようにすることにより
金属シートの断面積は各シー１−の」二下端に集中する
渦電流の分布形態に沿って変化するようになって、巻線
上下端に集中する渦電流による局部過熱を抑制し、信頼
性の向上を可能とした静止誘導電器を得ることができる
。

すなわち変圧器の鉄心脚１に金属シートと絶縁シートと
が重ねて巻回された箔巻線からなる内側巻線２ａと外側
巻線２ｂとが同心円状に巻かれており、その上下にはこ
れらを支持するクランプ３が夫々設けられ、これらの変
圧器中身がタンク４内に収納されている。

なお、内側巻線２ａおよび外側巻線２ｂは軸方向に４分
割された構造となっているが、これは箔巻変圧器が大容
量化すると−・体幅の金属シートが製作でき難いこと、
また巻回の作業性が悪いことなどの製作上の不都合を回
避するために採られたものである。そして各回、外側巻
線２ａ、２ｂを構成する金属シー１−は上下端に位置す
るコイルの端部で折曲げられた状態で巻回されている。

この折曲げ部の折曲げ長さは第１図に示されているよう
に、内側巻線２ａではＱ、外側巻線２ｂでは［０として
示されており、内側巻線２ａでは鉄心脚１に近い内側部
はど、また、外側巻線２ｂではタンク４に近い外側部は
ど折曲げ長さＱ。

ｆｌｏが長く、かっＱ　＞　Ｑ　ｏの関係となっている
。

このような折曲げ部の折り曲げ長さＱおよびＱＯは、上
述の従来技術についての説明の中でも触れたように、内
、外側巻線２ａ、２ｂがらの漏洩磁束の径方向成分によ
って発生する渦電流の大小によって決定されている。す
なわち渦電流の大きい個所はど折曲げ長さＱ、Ω０を大
きくして、金属シートの断面積が大きくなり、電気抵抗
が小さくなるようにした。特に鉄心脚１に近く、大きな
漏洩磁束の径方向成分が侵入する内側巻線２ａの内側部
では折曲げ部の折曲げ長さＱが最も長く、金属シートの
断面積が最も大きくなるようにした。

なおこのような新規な箔巻線は、第２図（イ）〜（ニ）
に示されているような金属シートを巻回することで構成
することができる。

すなわち内側巻線２ａの金属シート５ａは内側部はど金
属シート幅が直線的に広くなるように、一方、外側巻線
２ｂの金属シート５ｂは外側部はど金属シート幅が直線
的に広がるように構成し、巻線幅が一定になるようにこ
れらの金属シート５ａ、５ｂを図中点線位置で折曲げて
巻回した。

このようにすることにより、容易に上述の第１図に示さ
れているような巻線幅が径方向に一定で、かつ金属シー
ト５ａ、５ｂの断面積が連続的に変化した箔巻線を構成
することができる。従って本実施例によれば軸方向に４
分割した箔巻線群のうち、特に漏洩磁束により生じる渦
電流が集中する上下端の巻線を渦電流の集中の程度にほ
ぼ沿って連続的に金属シート５ａ、５ｂの断面積を増加
させ、効率よく発生損失を低減させるようにしたので、
局部過熱の生じない信頼性の高い変圧器を得ることがで
きる。

第３図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例はほぼ連続的に幅が広がっている内側巻線２ａ
用の金属シート５ａと外側巻線２ｂ用の金属シート５ｂ
との折曲げ部となる端辺は上述の第２図のように直線で
なく、各金属シー１”　５　ａ　。

５ｂ中を流れる渦電流の分布形態にできるだけ沿うよう
にした。すなわち同図（ロ）、（ニ）に示されているよ
うに内側巻線２ａの内側部および外側巻線２ｂの外側部
でその勾配が緩やかとなる曲線とした。このようにする
ことにより、前述の場合より適確に金属シート５ａ、５
ｂの断面積の増加が制御できるようになって、渦電流の
集中による損失増加と、この損失増加による局部過熱を
防止することができる。

第４図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は軸方向に４分割された巻線群のうち上下端の巻
線では内側部はど断面積が大きくなる金属シート５ａ（
同図（ロ）参照）と、外側部はど断面積が大きくなる金
属シーｌ−５ｂ（同図（ニ）参照）とを用いたが、特に
渦電流が集中する部分では図中２個所の点線位置で２度
折曲げ（同図（ハ）、（ホ）参照）で、断面積の増加分
が特に金属シーｈ５ａ、５ｂの端付近にくるようにした
。このようにすることにより金属シート５εｈ、５ｂの
断面積の増加が適確に制御できるようになって、前述の
場合と同様な作用効果を奏することができる。なお、本
実施例では２度折曲げるようにしたが、２度以上の多段
折曲げを組合せ乍ら断面積増加の最適化を図ることもで
きる。

第５図には本発明の更に他の実施例に示されている。本
実施例はほぼ連続的に幅が広がっている金属シート５を
端部て折曲げ、絶縁シート６を介して巻回した。金属シ
ート５の折曲げは一回としたが、金属シート５端では十
分な断面積が確保できるように、折曲げ部に他の金属部
材７を付加し、電気的に導通させるようにした。このよ
うにすることにより見掛上金属シート端部の断面積を増
加させ、前述の場合よりも容易に金属シート端の渦電流
集中を緩和することができる。なお、付加する金属材料
としては折曲げられる金属シート５と同材質でもよいが
、金属シート５より高導電率の材料を用いた方が渦電流
を緩和する効果が大きい。

また、金属シー１へ５に折曲げ部を形成しないで金属部
材７を付加するだＬツでも同様な効果を奏することがで
きるのは云うまでもない。

第６図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は軸方向に４分割された内側巻線２ａおよび外側
巻線２ｂのうち内側巻線２ａの上下端の２巻線は全体が
最大折曲げ長さＱ王まで折曲げ幅が変るような金属シー
トで巻回し、残りの中間部の２巻線も最大折曲げ長さＱ
２まで折曲げ幅が変るようにした。そして渦電流が比較
的小さい外側巻線２ｂでは上下端の２巻線のみが最大折
曲げ長さＱ３まで折曲げて巻回するようにした。

このようにすることにより、内側巻線２ａのほぼ全体で
金属シートの断面積が変化するようになって、特に内側
巻線２ａからの漏洩磁束が大きくなる変圧器などに有効
である。

第７図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は金属シートの断面積をほぼ連続的に変える手段
として、巻回する金属シートの幅を一定にし、シートの
厚さがほぼ連続的に変化しく１１） たものを用いたものである。すなわち内側巻線２ａに用
いる金属シート５ａ（同図（イ）、（ロ）参照）は厚さ
ｔｌで示すように内側はど厚く、外側巻線２ｂに用いる
金属シート５ｂ（同図（ハ）。

（ニ）参照）は厚さｔ２で示すように外側はど厚くなっ
ており、金属シート５ａ、５ｂに流れる渦電流の分布形
態にほぼ沿って断面積を変化するようにした。なお本実
施例では金属シー１へ幅方向は板厚が一定としているが
、例えば上述の第２図に示したように、更に端部を折曲
げた金属シート５ａ、５ｂとすれば、幅方向にも板厚が
変化し、前述の場合よりも渦電流分布に沿った断面積が
実現でき、損失低減効果を前述の場合よりも向上するこ
とができる。

第８図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は通常の２巻線変圧器の外側巻線が内側巻線を挟
み込むように、２個に分割した場合である（同図（イ）
参照）。このようにするのは巻線からの漏洩磁束を分散
させるために行うもので、同図（イ）に点線で示しであ
るような漏洩磁束の分布となる。このため各巻線を構成
する金属シートに侵入する漏洩磁束の半径方向成分の様
子も、通常の２巻線変圧器と異なり、最内巻線２ｂｉと
最外巻線２ｂ２とでは夫々内側と外側との端部で渦電流
が集中するが、中間巻線２ａ（＋ではむしろ中間の端部
で集中する。そのため各巻線２ａｏ、２ｂｚ、２ｂ２を
構成する金属シートの形状も同図（ロ）〜（ニ）に示さ
れているように、最内巻線２ｂｘでは金属シーｈ　５　
ｂ　１のように鉄心脚１に近い内側部はど金属シー１−
幅が直線的に広くなるように、最外巻線２ｂｚでは金属
シーｌ”５ｂ２のように外側部はど金属シート幅が直線
的に広がるように構成した。中間巻線２ａｏでは金属シ
ート５ａｏのように中央部はど金属シート幅が直線的に
広くなるようにした。そしてこれら金属シーｈ５ｂｉ、
５ｂｚおよび５ａｏ　を図中点線部で折曲げて巻回した
。このようにすることにより各巻線２ａｏ、２ｂ１，２
ｂ２を構成する金属シーｈ５ａｏ。

５ｂ工、５ｂ２の断面積が渦電流の分布形態に沿って変
化するようになり、これまで述べた他の実施例と同様な
効果を奏することができる。なお、本実施例では３個の
巻線の場合について述べたが、３個以上か組合された場
合についても同様な考えで金属シー１〜に流れる渦電流
の集中を緩和することができる。

このようにこれら各実施例によれば、箔巻線を構成する
金属シートが各巻回層毎にほぼ連続的に断面積が増加お
よび減少するようにしたので、各種の巻線からの漏洩磁
束によって生じる過電流分布の形態にほぼ沿って金属シ
ー１への断面積が変化するように巻回することが可能と
なり、従来問題視されていた箔巻線端部に集中する渦電
流を効果的に低減させ、損失集中が原因で生じる局部温
度」１昇などの不都合を容易に解決することができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は巻線」二下端に集中する渦電流に
よる局部過熱を抑制し、信頼性が向上するようになって
、巻線」−下端に集中する渦電流による局部過熱を抑制
し、（ｉ頼性の向上を可能どした静止誘導電器を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静止誘導電器の一実施例の縦断側面図
、第２図（イ）〜（ニ）は同じく一実施例の金属シート
を示すもので（イ）は内側巻線を構成する金属シートの
正面図、（ロ）は（イ）を折曲げた状態を示す側面図、
（ハ）は外側巻線を構成する金属シートの正面図、（ニ
）は（ハ）を折曲げた状態を示す側面図、第３図（イ）
〜（ホ）は本発明の静止誘導電器の他の実施例の静止誘
導電器の構成および金属シートを示すもので（イ）は静
止誘導電器の縦断側面図、（ロ）は内側巻線を構成する
金属シートの正面図、（ハ）は（ロ）を折り曲げた状態
を示す側面図、（ニ）は外側巻線を構成する金属シート
の正面図、（ホ）は（ニ）は折曲げた状態を示す側面図
、第４図（イ）〜（ホ）は本発明の静止誘導電器の更に
他の実施例の静止誘導電器の構成および金属シートを示
すもので（イ）は静止誘導電器の縦断側面図、（ロ）は
内側巻線を構成する金属シートの正面図、（ハ）は（ロ
）を折曲げた状態を示す側面図、（ニ）は内側巻線を構
成する金属シートの正面図、（ホ）は（ニ）は折曲げた
状態を示す側面図、第５図は本発明の静止誘導電器の更
に他の実施例の巻線端部の拡大縦断側面図、第６図は本
発明の静止誘導電器の更に他の実施例の縦断側面図、第
７図（イ）〜（ニ）は本発明の静止誘導電器の更に他の
実施例の金属シー１へを示すもので（イ）は内側巻線を
構成する金属シートの側面図、（ロ）は（イ）の正面図
、（ハ）は外側巻線を構成する金属シートの側面図、（
ニ）は（ハ）の正面図、第８図（イ）〜（ニ）は本発明
の静止誘導電器の更に他の実施例の静止誘導電器の構成
および金属シー１へを示すもので（イ）は静止誘導電器
の縦断側面図、（ロ）は最内巻線を構成する金属シート
の正面図、（ハ）は中間巻線を構成する金属シートの正
面図、（ニ）は最外巻線を構成する金属シートの正面図
、第９図（イ）、（ロ）は従来の静止誘導電器の構成お
よび電流密度分布を示すもので（イ）は静止誘導電器の
縦断側面図、（ロ）は電流密度分布図である。 １・・・鉄心脚、２ａ・・内側巻線、２ａｏ・・・中間
巻線、２ｂ・・・外側巻線、２ｂ１・・・最内巻線、２
ｂ２・・・最外巻線、５，５ａ、５ａｏ、５ｂ、５ｂｘ
、５ｂ２−金属シート、６・・・絶縁シート、７・・・
金属部材。 ←噌奄＠紹 り 吐

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．絶縁シートと金属シートとを重ねて鉄心脚に巻回し
   箔巻線を構成する静止誘導電器において、前記金属シー
   トの断面積が各巻回層毎にほぼ連続して変化するように
   されたものであることを特徴とする静止誘導電器。
2. ２．前記金属シートが、前記箔巻線からの漏洩磁束の半
   径方向成分の分布形態にほぼ沿つてその断面積が変化さ
   せられたものである特許請求の範囲第１項記載の静止誘
   導電器。
3. ３．前記箔巻線が、前記金属シートを少なくとも軸方向
   に２つ以上分割して並列巻線群を形成し、かつこの巻線
   群のうち少なくとも上下端に位置する巻線の前記金属シ
   ートの断面積が変化させられたものである特許請求の範
   囲第１項記載の静止誘導電器。
4. ４．前記巻回した金属シートが、その端部に少なくとも
   １つ以上の折り曲げ部を形成させ、かつ各巻回層のシー
   ト幅は巻回始めから巻回終りまでほぼ同じである特許請
   求の範囲第１項記載の静止誘導電器。
5. ５．前記金属シートが、巻回始めから巻回終りまでその
   厚さがほぼ連続して変化させられたものである特許請求
   の範囲第１項記載の静止誘導電器。
6. ６．前記巻回する金属シートが、その一部に他の金属部
   材を付加して両者が電気的に導通するようにされたもの
   である特許請求の範囲第１項記載の静止誘導電器。