JPS5928309A - 巻鉄心変圧器 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電気誘導機器に用いられる非晶質磁性合金など
の薄鋼帯を巻回してなる巻鉄心を有する変圧器に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電気誘導機器に用いられる非晶質磁性合金は軟磁気特性
にすぐれ、鉄損が少ないため、変圧器などの鉄心材料と
して好適である。

しかしながら、この非晶質磁性合金は巻鉄心製作後、焼
鈍を実施しないと歪感受性が大きいため、　　□極端に
励磁特性が悪くなシ、鉄損も増大するため磁気鉄心とし
ての効果が半減する場合がおる。このため、一般には巻
鉄心を形成後、磁界中焼鈍法などによシ焼鈍し、磁気特
性を改善して使用される。この非晶質磁性合金は公知の
ように１超急冷法によってその厚さが通常１０〜１００
μｍ程度の連続薄鋼帯として得られ、焼鈍すれば非常に
跪くなシ、クラックが入ったり、割れを生じたシするた
め、変圧器製造時における鉄心の取扱いには注意が必要
となる。

従来、巻鉄心としては、板厚０．２〜０．３５ｍ程度の
電気鉄板を矩形、Ｅ形三脚に形成したものが知られてい
るが、この形状を非晶質磁性合金などの薄銅帯を使用し
て成る巻鉄心にも適用しようとすると、鉄心コーナ一部
の曲率が小さいだめ、前記薄鋼帯にクラ、りが生じたわ
、割れが発生しゃすくなシ、剥離したものはコイルの上
部に脱落したシ絶縁油中に浮遊し、絶縁破壊を誘発する
おそれがある。

また、薄銅帯を使用した鉄心製造工程では巻鉄心の製作
時間が多大となるため、巻取速度を速くすることが望ま
れる。しかし矩形鉄心では巻取速度を速くすると薄銅帯
が切断するなどの欠点を有するほか、鉄心コーナ一部と
脚部との面圧変動によシ積厚が変化し、鉄心占積率が約
７０％台と小が大きくなシ、この鉄心に巻回されるコイ
ルの量も増大し、機器が大形化するなどの欠点が生じる
。

この鉄心占積率を向上させるためには、円形巻鉄心にコ
イルをトロイダル巻きする方法があるが、これはコイル
を幾層にも巻く必要があル、鋪道の形成も難しいため、
冷却効果が悪く、温度上昇上の問題から変圧器には殆ど
採用されていないのが現状でちる。

〔発明の目的〕

本発明は非晶質磁性合金彦どの薄鋼帯の特性を充分に考
慮した変圧器構造を採るととにょ〃、機械的強度、磁気
特性、冷却特性に優れた高信頼性。

高性能の巻鉄心変圧器を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

このため、本発明は非晶質磁性合金あるいは６．５チけ
い素鋼帯などの薄鋼帯を円形に巻回して巻鉄心を形成し
、この巻鉄心に絶縁テープたとをトロイダル巻きして鉄
心保護層を設け、その上に分割スプールを等間隔に複数
配置し、とのスプール上にスプール鍔から間隔を設けて
１個のコイルおるいはコイル間隔をあけて複数個の分割
コイルを巻回して巻鉄心変圧器を構成するようにしたこ
とを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を謬照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる巻鉄心変圧器の中身
外観斜視図を示したもので、１は非晶質磁性合金あるい
は６．５チけい素鋼帯などの薄鋼板を円形の巻型に巻回
して形成した巻鉄心である。この巻鉄心１には絶縁コン
パウンドなどで形成した分割スプール２が等間隔に配設
され、そのスプール２に一次および二次コイル３が巻装
されて巻鉄心変圧器が構成される。との場合、巻鉄心１
には図示しないが絶縁テープなどを全周あるいはスプー
ル２の部分に巻回して巻鉄心１の鉄心変形を防止し、コ
イル巻き作業時に発生する加圧力から鉄心を保護するよ
う構成されている。尚、この巻鉄心１は銅帯中の小さい
ものあるいは異なるものをそれぞれ巻回して形成した巻
鉄心を段積みして、矩形１円形、楕円形状等任意断面積
の巻鉄心を構成することができる。

第２図は第１図の部分拡大図でらシ、巻鉄心１に絶縁テ
ープなどを巻回した鉄心保餓層４が形成され、分割スプ
ール２が取シ付けられる。分割スプール２上に巻かれる
コイル３は１個以上例えば２個のコイル３ｍ　、３ｂに
分割して巻回される。

この場合、スプーＡ／２の鍔部２ａとそのコイル３８間
にはコイル巻き巾に対して５〜１５チ程度の間隔が設け
られる。同様に、コイル３＆とコイル３ｂとの間および
コイル３ｂとスプール２の鍔部２ａとの間にも各々コイ
ル巻き巾に対して５〜１５％程度の間隔が形成され、絶
縁油などの冷却媒体に接するコイル３の表面積を大きく
している。

第３図は第２図のｘ−Ｘ断面の詳細を示す図である、。

非晶質磁性合金などを巻回して形成した巻鉄心１には、
その外周部に絶縁テープなどを巻回した鉄心保護層４を
形成される。この鉄心保護層４は樹脂などをコーティン
グあるいは含浸して硬化させて設けることもできる。こ
の鉄心保ｖＩＩｍ４の上には絶縁コンパクトなどで成形
した分割スプール２が巻鉄心１の断面を包囲するように
等間隙で複数個配設されている。このスプール２上には
一次コイル３ｃが巻回される。この場合、図示しないが
スプール２と一次コイル３Ｃの間にダクトピースを設け
て鋪道を形成することも可能である。

−次コイル３Ｃの上には、絶縁紙などを波形に加圧成形
した波形ダクト５が絶縁物で形成したダクトピースが取
シ付けられ、鋪道６を形成し、二次コイル３ｄを巻装し
て構成されている。

上記構成で、巻鉄心１は非晶質磁性合金などの薄銅帯を
円形の巻型に巻回して形成される結果、矩形巻鉄心のよ
うに鉄心表面の波打ちや鉄心全体での積厚変動も少なく
、鉄心占積率が１０チ程度大きくなシ８０Ｌ％程度にな
ることが認められた。

この結果、所定の鉄心断面積を得る場合、鉄心の断面寸
法および鉄心外径が小さくカシ、機器の軽量、小形化が
計れる。まだ、円形巻鉄心は矩形巻鉄心より巻取速度を
大きくすることが可能でちυ、鉄心製作時間も短縮され
る。

このように、薄鋼帯が巻回されて成る巻鉄心１は、この
ままでは励磁ＶＡ、鉄損などの磁気特性が悪化している
ため、磁界中焼鈍を実施して、これらの磁気特性の改善
が計られる。この際、焼鈍された巻鉄心１は非常に脆く
なシ、外部からの圧迫や締付は力によってクラックや剥
離が生ずることがらるため、鉄心表面には絶縁テープな
どをトロイダル巻きしたり、樹脂を含浸あるいは／・ケ
塗シして硬化形成した鉄心保護層４を設けることによっ
て外力から保護される。

また、本実施例では円形巻鉄心１を採用しているため、
鉄心内径を大きくできる結果、矩形鉄心はど曲げ曲率を
受けずクラックの発生も防止される。また、万一クラッ
クが生じ、剥離しても巻鉄心１は鉄心保護層４で包囲さ
れているため、その破片が絶縁油中に浮遊し、絶縁破壊
を誘発することもない。

また、その巻鉄心１にはこのコイル巻き時に加圧力が加
わることになるが、巻鉄心１は鉄心保護層４．スプール
２によシクツシ目ン効果−り工得らオＬるため、歪感受
性の大きい非晶質磁性合金などを使用しても磁気特性の
低下は殆どない。

更に、巻鉄心１に巻回さ九る一次コイル３Ｃは幾層にも
ｋる結果、変ｉＥ器運転時、温度上昇７５玉高くなるこ
とがある。しかし、スプール２は巻装Ｉ６１の円周上に
複数個に細分割され、かつ、各々のスプール２に巻回さ
れるコイル３は第２図に示した如く、スプール２の鍔部
２ａとはコイル巻き巾に対して５〜１５チ程度の間隔を
保って巻回され、更に一個以上に細分割されているため
、コイル３が絶縁油と接する表面積が多くとれ、かつ、
絶縁油の流れもよくなるため、冷却効果が向上し、温度
上昇が低減する。、また、−次コイル３Ｃと二次コイル
３０間には波形ダクト５が取シ付けられ、鋪道６を形成
する構成であるため、よシ冷却効果が良くなシ温度上昇
が低減する。

また、−次コイＡ／３０と二次コイル３ｄが同一スプー
ル２上に巻回され、かつ、このスプール２が巻鉄心１の
円周上に等間隔に配置される結果、巻鉄心１の漏れ磁束
は殆ど発生しない。従って、漏れ磁束による漂遊損が非
常に低減し、温度上昇の低減と共に機器の全損失が低減
されるなど“の効果が得られる。

尚、上記実施例では一次コイル３Ｃを巻鉄心１側に配置
した例について説明したが、二次コイル３ｄを巻鉄心１
側′）ｉ！＋−次コイル３Ｃを二次コイルの外側に配置
しても同様の作用効果が得られる。

また、上記実施例ではスプール２上に間隔を設けて２ブ
ロツクのコイルを巻装した例について示したが、コイル
の分割数、ダクトの設置個所９間隔のとシ方等は変圧器
の昇温特性との関連で任意に増減できることは言う迄も
ない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、鉄心が薄銅帯を用いた巻
鉄心のため、銅帯の巻取速度を速くできるので、巻鉄心
の製作時間が短縮できかつ鉄心占積率が大きくなるため
、機器を小形、軽量化できる・また、コイル巻き時に巻
鉄心に加わる加圧力を鉄心保護層、スプールなどで二重
に保護、吸収する構造であるため、磁気特性の劣化がな
く、焼鈍によ）脆化した銅帯でもクラックや割れ、剥離
などが生じない。万一、この剥離が生じても鉄心全面に
鉄心保護層が形成されているため、脱落して絶縁油に浮
遊し、絶縁破壊を誘発するおそれもない。

更には、スプールが巻鉄心の円周上に複数個に細分割さ
れ、かつ、各々に巻回されるコイルはスプールの鍔部と
ある一定間隔を保っているため、コイルが絶縁油と接す
る表面積が多くとれ、鋪道を形成し冷却効果がよくなシ
、温度上昇が低減する。また、−次コイルと二次コイル
間には波形ダクトで鋪道が形成されているため、よシ冷
却効果が良く温度上昇を低減することができる。

また、−次コイルと二次コイルは同一スプール上に巻回
され、かつ、このスプールが巻鉄心の円周上に等間隔に
配置しているため、漏れ磁束が殆ど発生せず漂遊損が非
常に低減し、温度上昇の低下を計ると共に変圧器の全損
失を低減できるなど高信頼性、高性能の巻鉄心変圧器が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す非晶質磁性合金などの
薄鋼帯を巻回した変圧器の斜視図、第２図はその部分拡
大図、第３図は第２図のＸ−Ｘ断面図でおる。 １・・・巻鉄心、２・・・スプール％　　３，３ａ、３
ｂ・・・コイル、３Ｃ・−・−次コイル、３ｄ・・・二
次：ｌ　イ／ｌ／、４・・・鉄心保護層、５・・・波形
ダクト、６・・・鋪道。 第７図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　薄鋼帯を巻回した巻塾心に鉄心保護層を設け
   、その上にスプールを複数個配設すると共に、それらス
   プール上には鍔との間に間隔を設けてコイルを巻回して
   成ることを特徴とする巻鉄心変圧器。 （２、特許請求の範囲第１項記載において、各スプール
   上にはそれぞれコイルを１個巻装して成ることを特徴と
   する巻鉄心変圧器。 （３）　　特許請求の範囲第１項記載において、各スプ
   ール上にはコイル間隔を設けて複数個のコイルを巻装し
   て成ることを特徴とする巻鉄心変圧器。 （４）特許請求の範囲第１項記載において、前記薄鋼帯
   は非晶質磁性合金であることを特徴とする巻鉄心変圧器
   。 （５）特許請求の範囲第１項記載において、前記薄鋼帯
   は６．５％けい素鋼帯でおることを特徴とする巻鉄心変
   圧器。 （６）　　ｌ！；ｊ許請求の範囲第１項又は第３項記載
   において、前記間隔はコイル巻き幅の５〜１５％程度で
   あることを特徴とする巻鉄心変圧器。