JPH0283908A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は変圧器等の静止誘導電器に係り、特にシート素
線を巻回して成る箔巻線を用いた静止誘導電器に関する
。

［従来の技術］ 最近、鉄心脚の周囲に金属シートを巻回して成る箔巻線
を備えた静止誘導電器の高電圧大容量化が進められてい
る。この種の静止誘導電器は１通常の巻線を用いた静止
誘導電器に比べて巻線の占積率が良いため、小形、軽量
化を実現できる利点があり、既に数１０ＫＶＡから数１
００　ＫＶＡ程度の低電圧小容量の変圧器等で実用化さ
れている。

しかしながら、箔巻線を用いた静止誘導電器では、巻線
の上下端部付近に渦電流が著しく集中する現象があり、
これを第８図によって説明する。

同図（ａ）は巻線近傍を示す縦断面図で、鉄心脚１に巻
回した内側巻線２ａと外側巻線２ｂを有し、全体がタン
ク３内に構成されている。両巻線２ａ。

２ｂに負荷電流が流れると、概略点線で示すような漏洩
磁束が生じ、この漏洩磁束によって両巻線２ａ、２ｂに
は大きな／ｒＡｔｆｔ流が発生する。この渦電流は同図
（’ｂ　）に示すように巻線の上下端付近で最大となる
漏洩磁束の半径方向成分が、箔巻線を構成する金属シー
トを鎖交する際に生ずるもので。

両巻線２ａ、２ｂの上下端付近に過大に過電流を集中さ
せるだけでなく、本来の漏洩磁束の分布をも大きく変歪
させ、両巻線２ａ、２ｂの近傍に存在する金属体、例え
ばタンク３での発生損失を増大させてしまう。この点を
第９図で更に説明する。

第９図（ａ）は内側巻１１Ａ２ａおよび外側巻線２ｂを
共に平角電線で構成した場合の漏洩磁束分布の計算例で
、また同図（ｂ）は内側巻線２ａおよび外側巻線２ｂを
共に箔巻線で構成した場合の漏洩磁束分布の計算例であ
る。同図（ａ）の平角電線を用いた場合、漏洩磁束が鉄
心脚１側に片寄って多く侵入し、一方、タンク３側への
侵入が少ないのでタンク３での発熱等の問題は少ない、
しかし箔巻線を用いた同図（ｂ）は、同図（ａ）とは異
なり、巻線２ａ、２ｂの上下端部で急激に磁束が飛散す
る独特の漏洩磁束分布となっている。これは、箔巻線を
用いた場合、その金属シートに流れる渦電流によって生
ずる磁束の反抗力により、漏洩磁束が巻線２ａ、２ｂ中
に閉じ込められるようになり、巻１ｉ２ａ、２ｂの上下
端部で鉄心脚１とタンク３側に分けられて分布するため
である。このためタンク３への漏洩磁束は、同図（ａ）
よりも大幅に増大し、それによってタンク３での過熱等
の不具合が生じてしまう。

そこで、従来の静止誘導電器においては、特開昭５８−
８５５０９号公報、特開昭５８−８５５１０号公報に示
されるように磁気シールドや補助巻線を用いて巻線の上
下端部での漏洩磁束の分布を補正したり、また特開昭６
２−１２６６１１号公報、特開昭６２−１０９３０７号
公報および実公昭５０−３３６１９号公報に示されるよ
うに、内側巻線と外側巻線の箔巻線を構成する金属シー
トの幅に差をつけて、巻線の上下端部の漏洩磁束分布を
変えるようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の静止誘導電器は、上述したように箔巻線の上下端
部における漏洩磁界の飛散を防ぐために磁気シールドや
補助巻線を用いており、大容量化に伴って、これら付加
制御手段をより広範囲に配置しなければならず、構造が
複雑になって実用化が困難となる。また箔巻線を構成す
る金属シートの幅に差をつける方法では１巻線の上下端
部での漏洩磁束の飛散する様子を若干変えることができ
るが、タンクでの発生損失を低減する効果を期待するこ
とができなかった。

そこで本発明の目的は、箔巻線の近傍に位Ｔするタンク
での過大な発生損失を抑制した静止誘導電器を提供する
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、鉄心脚と、この鉄
心脚にほぼ同心的に巻回した内側巻線群および外側巻線
群とを備え、この外側巻線群が金属シートを重ねて構成
した静止誘導電器において、前記内側巻線群および前記
外側巻線群の形態を、漏洩磁束の径方向成分に対する前
記外側巻線の反抗力が前記内側巻線群の反抗力より大き
くなるように構成したことを特徴とする。

［作用］ 本発明の静止誘導電器は上述の如き構成であるため、漏
洩磁束の半径方向成分に対する反抗力はタンクに近い外
側巻線の方が大きいので１ｍ洩磁束の多くは鉄心脚側へ
向かうことになり、タンクへ侵入する磁束を大幅に低減
してタンクでの発生損失を大幅に抑制した静止誘導電器
が得られる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は変圧器の巻線近傍を示す縦断面図で、鉄心脚１
に箔巻線である内側巻線２ａおよび外側巻線２ｂが巻回
され、これら全体はタンク３内に収納されている。両巻
ｆｉ２ａ、２ｂは、その高さ方向に共に分割されている
が、内側巻４９ｉ２ａの方が外側巻線２ｂの分割数より
多くなっている。つまり１両巻１ｉ２ａ、２ｂを構成す
る金属シートの幅が異っており、内側巻線２ａの金属シ
ートの幅Ｑ１の方が外側巻線２ｂの金属シートの幅Ｑ２
よりも十分小さく成され、しかし全体の高さｈは両巻線
２ａ、２ｂともほぼ等しくされているにのように両巻線
２ａ、２ｂの高さ方向の分割数を選定することにより、
負荷電流により生ずる漏洩磁束の半径方向成分に対する
金属シートの磁束反抗力は１両巻線２ａ、２ｂの間で大
きな差が生じ、漏洩磁束の大部分は反抗力の弱い内側巻
線２ａ側、つまり鉄心脚１側に点線の矢印の如く向かい
、タンク３への侵入磁束を大幅に低減することができる
。

一般に、Ｎ巻線の金属シートの幅をａ、金属シートの電
気低効率をρとすると、金属シートに直角に侵入しよう
とする漏洩磁束に対する磁束反抗力Ｂｉは。

Ｂ、ｃｅＱ”−（１） ρ となる。ただしｎ＝２〜３、ｍ＝ｏ〜１である。

従って、金属シートの幅ａを変化させると、金属シー１
−の磁束反抗力を最も有効に制御することになる。

第２図は本発明の他の実施例による変圧器の巻線近傍を
示す縦断面図である。外側巻線２ｂは第１図の場合と同
じく高さ方向に幅Ω２となるよう分割しているのに対し
、内側巻線２ａは外側巻線２ｂの幅Ｑ２よりも十分小さ
く、しかも上下端部に近ず（程その幅が狭くなるように
各輪の関係をＱ１３〉α、２〉Ｑ□□としている。これ
は第８図（ｂ）に示す漏洩磁束の半径方向成分の分布形
態を考慮し、渦電流の大きい内側巻線２ａの上下端部近
傍はど磁束反抗力を小さくする。

従って、内側巻線２ａの分割数をできるだけ少なくして
漏洩磁束を効果的に鉄心脚１側に向けさせ、これによっ
てタンクへの侵入磁束を大幅に低減し、間部での損失低
減をはかることができる。

第３図は更に異なる実施例による巻線近傍の縦断面図で
ある。この実施例では、内側巻線２ａの金属シートの幅
Ｑ、を外側巻線２ｂの金属シー１〜の＠ｃ　ｚより十分
小さくすると共に、内側巻線２ａの全体の高さｈｌを外
側巻＃！２ｂの全体の高さｈ２に比べて低くなるように
している。

このような構成によれば、内側巻線２ａの金属シートの
幅Ｑ□を小さくしたことにより漏洩磁束の半径方向成分
に対する磁束反抗力は弱くなり。

また内側巻線２ａの高さｈ、を低くしたことにより外側
巻線２ｂの見かけ上の磁束反抗力が助長され、この結果
、漏洩磁束は点線の矢印のように一暦鉄心脚１側に向か
い、タンク３での損失低減がはかられる。

第４図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍を示
す縦断面図である。この実施例で内側巻１ｉ２ａは第１
図の場合と同じように外側巻線２ｂの金属シートの幅Ｑ
２よりも十分小さな幅Ｑ、の金属シートとされている。

また内側巻線２ａの金属シートの厚さＬ工は、外周巻線
２ｂの金属シートの厚さｔ２よりも十分大きくなされ、
内側巻線２ａとして平角線を用いることもできる。

この構成によれば、第１図の場合と同様の効果を得るこ
とができると共に、内側巻線２ａの導体断面積の増大に
より巻線構造の簡素化および電磁機械力に強い変圧器が
得られる。

第５図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍を示
す縦断面図である。この実施例における基本的な構造は
第１図と同様であり、内側巻線２ａの金属シートの幅α
、は外側巻線２ｂの余所シートの幅＋２２よりも十分に
小さくされている。また内側巻線２ａの金属シートの材
質に注目すると、外側巻線２ｂのそれの電気抵抗率ρ２
よりも大きな電気抵抗率ρ１を有するものが選ばれてい
る。

従って、第１図の場合とほぼ同様の効果が得られると共
に、（１）式から分かるように一層漏洩磁束を鉄心脚１
側に向けることができ、タンク３での発生損失を低減す
ることができる。

第６図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍の縦
断面図である。先の実施例はいずれも外側巻線２ｂも内
側巻線２ａと同様、その高さ方向に分割したが、この実
施例における外側巻線２ｂはその高さ方向に分割せず、
高さと同一・の’ｌ’ｉｔ　Ｑ２で構成している。この
ため、外側巻ｌ／Ａ２ｂの磁束反抗力が大きくなり、内
側巻線２ａを十分小さな＠（１、とした効果と合わせて
、漏洩磁束を鉄心脚１側に向けて、タンク３への漏洩磁
束の侵入を減じることができる。

第７図は本発明の更に異なる実施例による巻線近傍の縦
断面図で、この実施例における巻線は三巻線構造となっ
ている。各巻線２ａ、２ａ　ｂ。

２ｂは、それぞれ金属シートを高さ方向に分割している
が、分割の幅について注目すると、鉄心脚１に近い巻線
はど小さくなっている。従って、磁束反抗力はタンク３
に近い巻線はど大きくなり、タンク３の漏洩磁束による
損失を低減することができる。

このように上記各実施例では複数の巻線を有するものに
おいて、タンク側の漏洩磁束の反抗力を鉄心脚側より大
きくすることによって、タンクへの漏洩磁束の侵入を抑
えて、タンクでの損失低減をはかることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、タンク側に近い外側巻線
の磁束反抗力を内側巻線のそれより大きくしたため、漏
洩磁束を鉄心脚側へ向かうようにすることができ、これ
によってタンクでの発生損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る変圧器の巻線近傍を示
す縦断面図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図
および第７図は本発明のそれぞれ異なる他の実施例に係
る変圧器の巻線近傍を示す縦断面図、第８図（ａ）、（
ｂ）は従来の変圧器の巻線近傍を示す縦断面図および磁
束密度分布図、第９図（ａ）、（ｂ）は従来の平角電線
と箔巻線により巻線を構成した場合の漏洩磁束分布特性
図である。 １・・・・・鉄心脚、２ａ・・・・・・内側巻線、２ｂ
・・・・・外側巻線、３・・・・・・タンク。 第 図 第 図 弔 図 第 図 弔 図 弔 図 弔 図 弔 図 （ＣＩ） （ｂ） 第 図 （Ｇ） ｔｆ、來宇度 第 図 （ｂ） Ｑ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心的に巻回した内側
   巻線群および外側巻線群とを備え、この外側巻線群が金
   属シートを重ねて構成した静止誘導電器において、前記
   内側巻線群および前記外側巻線群の形態を、漏洩磁束の
   径方向成分に対する前記外側巻線の反抗力が前記内側巻
   線群の反抗力より大きくなるように構成したことを特徴
   とする静止誘導電器。
2. ２．請求項１において、前記内側巻線群は、前記外側巻
   線群を構成する前記金属シートの幅よりも狭い幅の複数
   の金属シートで構成したことを特徴とする静止誘導電器
   。
3. ３．請求項２において、前記内側巻線群の複数の前記金
   属シートは、前記内側巻線の端部側が最小幅となる異な
   る幅を有することを特徴とする静止誘導電器。
4. ４．請求項１において、前記内側巻線群は、前記外側巻
   線群を構成する金属シートの幅より狭い幅の複数の金属
   シートで構成し、かつ、全体高さが前記外側巻線群の全
   体高さより低く構成したことを特徴とする静止誘導電器
   。
5. ５．請求項１において、前記内側巻線群は、前記外側巻
   線群を構成する金属シートの幅よりも狭い幅で、かつ前
   記金属シートの厚さよりも厚い複数の導体で構成したこ
   とを特徴とする静止誘導電器。
6. ６．請求項１において、前記内側巻線群は、前記外側巻
   線群を構成する金属シートの幅よりも狭い幅で、かつ前
   記金属シートの電気抵抗率より大きな電気抵抗率を有す
   る複数の金属シートで構成したことを特徴とする静止誘
   導電器。
7. ７．請求項１において、前記外側巻線群は、一枚の金属
   シートで構成し、かつ、前記内側巻線群は前記金属シー
   トの幅よりも狭い幅の複数の金属シートで構成したこと
   を特徴とする静止誘導電器。
8. ８．鉄心脚と、この鉄心脚にほぼ同心状に巻回された金
   属シートより成る内側巻線群および外側巻線群とを備え
   た静止誘導電器において、前記内側巻線群と前記外側巻
   線群との間に、金属シートより成る中間巻線群を設け、
   前記内側巻線群と前記中間巻線群と前記外側巻線群のう
   ち前記鉄心脚側に位置するもの程その金属シートの幅を
   小さくしたことを特徴とする静止誘導電器。