JPS613401A - 変圧器巻線電磁中心位置変位置測定方法並に該方法に直接使用する磁束検知用サ−チコイル - 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〕 本発明は変圧器の１，２次巻線の電磁中心位置の変位を
高精度で測定する方法釜にその方法の実施に直接使用す
る器具即ち磁束検知用サーチコイルの改良に関する。

〔従来技術と問題点〕

一般に変圧器の１，２次巻線の軸方向の電磁中心位置が
一致していないと、該変圧器巻線の短絡等電磁的異常が
起った場合においては、該変圧器巻線に軸方向短絡の異
常な機械力が発生し種々な故障の原因となる。そのため
これら巻線の高さ寸法を可及的正確に調整する等して最
終的に各巻線の軸方向中心を一致させるようにしている
のであるが、従来技術は機械的調整手段によることが多
電磁中心は必ずしも一致せず、この電磁的不一致“　に
よシ大きな軸方向推力が発生し、故障の原因になるとい
う欠点があった。

また従来技術において電磁的手段によシ調整するとして
も例えば、１，２次巻線コイルの断面が円形である場合
に、各巻、線に生じる半径方向漏洩磁束の軸方向分布が
電磁中心に対して上下対称になり相反する半径方向漏洩
磁束成分が等しくなる位置を、巻線のいずれかを相対的
に軸方向に移動して検出するものがある。しかしながら
これは巻線の半径方向４巾寸法が大きくなるとそれだけ
サーチコイルと鎖交しなム磁束が多くなるので検出精度
が低下するという欠点がある。

更にまた巻厚が小さい模擬コイルを作シ、それを最外周
巻線に巻装し、各巻線毎に前述の従来技術面槽に漏洩磁
束量が等しくなる位置を見出す方法、がある。しかしな
がらこの方法では模擬コイルは主巻線と同心円の構成に
配置する必要があるが、タップ巻線側面から出るタップ
リードの存在によ）正確に同心円の配置にすることは困
難であるという欠点がある。従来技術例を表わす第５図
に示すように変圧器１の主巻線２の外周面３に模擬コイ
ル４を巻装し更にその外周面にサーチコイル５を巻装し
た、特公告昭５３−９３６９号のようなものも最近比て
いるが、これは主巻線の外周に一様に模擬コイルを巻装
しているにもかかわらず、軸方向の漏洩磁束量の変化が
おることによシ、あまり精度は上らず、特にサーチコイ
ルを主巻線円筒の上下に巻装したものは、該主巻線円筒
の上下部では、電磁中心位置の変位量による漏洩磁束量
の変化は比較的少ないので、測定の精度がよくないとい
う欠点がある。

また従来技術の通常の方法のように、変圧器の主巻線の
外側に磁束検知用サーチコイルを巻きつけるのは多くの
時間を要する上に１巻線にじかに巻きつけるために変圧
器の主巻線に傷をつけるようなことも屡々あるという欠
点もあった。

〔本発明の目的即ち本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は前記各種従来技術の諸欠点を除去するため、従
来技術に存在しない変圧器の主巻線の漏洩磁束、換言す
れば１，２次巻線の電磁中心位置の変位量の坐精度の測
定方法とその実施に直接使用する器具の１種として新型
のサーチコイルを開発し提供することを目的とする。

〔本発明の構成即ち問題点を解決するための手段〕

本発明の構成は主巻線コイルの電磁中心位置の変位量が
、主巻線コイル最外側高さの中央部付近における磁束密
度に比例することを利用し、前記中央部付近において磁
束密度を測定することによって、その変位量を高精度で
測定することを特徴とする。また上記測定に当っては、
主巻線コイルの最外側面高さ中央部に、磁束検知用サー
チコイルを、コイル面で密着させて、主巻線の漏洩磁束
を測定することによシ前記１，２次巻線コイルの電磁中
心位置の変位量を測定算出することを特徴とする。また
前記測定は前記主巻線コイルの外側面の全周を複数にわ
けて、中心からの各角度毎に試験を行ない、これらの複
数の結果から演算処理によって求める方法を含むもので
ある。

更にまた本発明測定方法に直接使用する磁束検知用サー
チコイルは、絶縁性かつフレキシブルな平面板の間に導
線コイルを挟持させ、前記フレキシブルな平面板の中央
には、このサーチコイル平面板の中心を前記主巻線円筒
外側面の中心に位置決めするための穴が設けられている
ものである。

即ち本発明の構成においては第４図に示すような変圧、
器の半径方向磁束密度分布特性を利用した。

第４図（ａ）は変圧器の一部断面を表わしておシロは鉄
心、７は１次巻線、８は２次巻線、Ａは１゜２次等主巻
線円筒の外側面である。また同図（ｂ）のような磁束密
度分布図は最近研究によりわかったものであるが、１．
２次巻線の電磁中心位置が一致している場合にはこの磁
束密度分布曲線は図中の実線のようになシ、夫々の電磁
中心位置が変位している場合は点線のようになる。つま
シ主巻線円筒の中央高さ付近において前記変位に応じた
磁束密度の変化があられれ、端部においては不鮮明であ
る。かつこの中央高さ付近の磁束密度は前記変位量に比
例する性質があるということもわかって来た。即ちＢＲ
：半径方向磁束密度、△Ｘ：１゜２次巻線電磁中心位置
の変位量、に：比例定数、とすると ＢＲ＝に・△Ｘ　　　１１＠・φ・（１）なる式で表わ
すことができる。但しこの式は主巻線の高さ中央部付近
においてのみ適用しうるのであって、両端部においては
通用し得ない。従来技術ではこのことには全く気がつい
ていなかったため、前記変位量について高精度の測定を
することができなかったのである。本発明測定方法にお
いては、上記の性質を十分に利用して、前記主巻線高さ
中央部付近のみの磁束密度を測定することによシ、両端
部の影響を除外して高精度で前記変位量を測定する方法
である。

ま゛た前記サーチコイルの細部構成としては、その１辺
が、電磁中心位置が変位した場合において、半径方向磁
束密度が前記変位に比例して変化する主巻線コイル高さ
の範囲以内のものになっておシ、また主巻線高さの１／
１０〜１／３程度の正方形が最も望ましい。更にまた前
記サーチコイルに前記磁束密度に応じた起電力を得て漏
洩磁束を検知するためには、コイルの巻き数を多くする
必要がちシ、そのためＫは、各コイル線の直径はオクロ
ン単位の細いものが望ましい。更にまた感度の良いサー
チコイルを作るためにはターン数を大きくする必要があ
シ、また１ターンが形成する面積を前記１辺の大きさの
限度内で太きくシ、かつ厚さは薄くする必要がある。

〔実施例〕

次に実施例を参照して、本発明に係る電磁中心位置変位
量測定方法並にそれに用いる磁束検知用サーチコイルに
つき詳細に訝明する。

第１図は本発明に係る変圧器巻線電磁中心位置変位量測
定方法の部分縦断面説明図であシ、１は変圧器７は１次
巻線、８は２次巻線、６は鉄心部である。更にこのよう
な変圧器例に対し、主巻線コイル円筒最外側高さの中央
付近９０部分に磁束検知用サーチコイル１０を密着させ
た場合の説明図である。この縦断面図は第２図１−１部
の縦断面である。

第２図は第１図■−■部の横断面図であり、図中各番号
鉱第１図と同様の部分を表わす。

また第３図は本発明の測定方法に直接使用する器具の例
としての磁束検出用サーチコイルの説明図であって、（
ａ）はその平面図、（ｂ）は同じく、側面図を表わして
いる。１１は銅線であり２００タ一ン巻線であシ、１２
はそのリード線、１３は中央位置決め用穴、１４は巻線
１１を挟持する望ましくは７レキシプルな薄板である。

この薄板はフレキシブルであると同時に絶縁性のある材
料でできていることが必要であるから、例えば天然又は
人工の雲母の薄板或いは有機の樹脂の薄板などが望まし
い。

次に本発明に係る変位量測定方法並にそれに直接使用す
る磁束検知用サーチコイルについての作用について述べ
るに、先ず、第１図に示されるように変圧器１の主巻線
コイル円筒高さ中央付近９の部分に磁束検知用サーチコ
イル１０を密着させる。

次に本例においてはサーチコイルはフレキシブルな薄板
で構成したので、第３図に示すサーチコイルを前記主巻
線コイル円筒の最外側高さ中央付近に密着させると第２
図に見られるようにこの円筒の外面の曲率と同じ曲率で
密着されることになる。

尤もこのサーチコイルに７レキシプルでない材料を用い
たとしても前記円筒の高さに対する発生磁束密度の肇化
は前記説明した如く、第４図（ｂ）に示すように非常に
大きいので、サーチコイルを前記円筒高さ中央部に当て
るだけでも従来技術に比べては非常に高精度で前記円筒
側面からの漏洩磁束密度ひいては１，２次巻線の変位量
の測定をすることは可能である（、マして本例のよ′う
に７レキシプルな材料を用いた場合は、前記円筒外側面
に、略々完全に密着するので、最高に精度良く漏洩磁束
密度ひいては前記変位量を正確に測定することができる
のである。

このようにこの測定法は巻線最外周高さ中央部にサーチ
コイルを密着させて測定するため、サーチコイル巻線に
は高い電圧は適用出来ず電流も小さいものとなる。測定
の１例として１，２次巻線の電磁中心位置の変位が０．
５チのとき前記半径方向磁束密度の変化増分は１ガウス
程度であった。

本実施例の効果として、このように高精度で測定された
磁束密度の大きさより、前記電磁中心位置の変位量を精
度良く算出することができるようになる。

また本実施例の場合測定誤差は巻線高さの０．１−未満
となり、更にまた測定位置が巻線高さの１チ程度ずれて
も誤差は巻線高さの０．０２％程度に止まる利点がある
。

〔本発明の効果〕

（１）従来は変圧器主巻線シリンダの高さのうち、１．
２次巻線の電磁中心変位に対する漏洩磁束の変化が不明
瞭である前記高さの上下両端まで含んで測定したので精
度があまりよくなかったのに対し、本発明では前記両要
素の対応変化が大きく明確である前記高さ中央付近のみ
を測定する方法を取ったので従来に比し特に高精度の変
位測定結果が得られるようになる。

（２）本発明方法は従来の測定法に比べ、サーチコイル
を巻線最外周に尚てるだけで済むので作業性が良く、極
めて迅速に高精度の測定結果を得ることが可能となる。

（３）本発明測定方法に用いるサーチコイルは真中に位
置決め用の穴を設けたので、変圧器主巻線コイル円筒の
最外部面の高さのうち、電磁中心位置変位に対し感度の
高い中央部に正確にとシっけることができるので益々高
感度の測定結果を得ることができる。

（４）本発明測定方法に用いるサーチコイルはフレキシ
ブルであるから、主巻線コイル円筒の外側面に密着させ
ることができ、従って高精度の測定結果が得られる上に
主巻線を傷つけることもなく安全性も高い。

（５）本発明測定方法に使用する測定器具はサーチコイ
ルのみであるから、非常に安価である。

（６）本発明の測定方法並に器具を適用して迅速に高精
度の測定結果が得られるので、変圧器等製品における電
磁中心位置の変位量を速かに把握し、設計や製造へその
データをフィードバックすることによシ、よシ良い設計
法、製造法を確立することができる。従って相描な品質
向上をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変圧器の１，２次巻線の電磁中心
位置変位量の測定方法を説明するための使用器具の縦断
面図、第：２図は同上の横断面図、第３図は本発明測定
方法に使用するサーチコイルの１例の図、第４図は主巻
線高さ方向に対する半径方向磁束密度分布を表わす図、
第５図は従来技術の電磁中心変位測定装置の説明図であ
る。 １・・・変圧器、２・・・主巻線、３・・・外周面、４
・・・模擬コイル、５・・・サーチコイル、６・・・鉄
心、７・・・１次巻線、８・・・２次巻線、９・・・主
巻線コイル円筒高さ中央付近、１０・・・本発明に係る
サーチコイル、１１・・・本発明に係るサーチコイルの
巻線の銅線、１２・・・リード線、１３・・・中央位置
決め用の穴、１４・・・７レキシプル々材質の薄板。 第１図 第２図 １　　　　　　　只 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）変圧器の主巻線コイル円筒の最外周側面の高さの
   中央部付近に磁束検知用サーチコイルの軸に直角なコイ
   ル面を密着させて、前記主巻線コイルの軸方向に対する
   垂直方向の磁束密度を測定することにより、該磁束密度
   に比例した１、２次巻線コイルの電磁中心位置の変位量
   を測定算出することを特徴とする変圧器巻線電磁中心位
   置変位量測定方法。
2. （２）前記磁束検知用サーチコイルを密着させる前記主
   巻線コイル円筒の最外周側面が、前記主巻線コイル円筒
   の中心軸から複数の方向にある前記円筒の複数の部分側
   面であって、前記測定は該複数の部分側面に対して行わ
   れ、測定試験結果は前記複数の測定結果から算出される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の変圧器
   巻線電磁中心位置変位量測定方法。
3. （３）中央部に位置決め用の孔を有し、変圧器の主巻線
   コイル円筒の最外側面の曲率に一致させて密着させるこ
   との可能な一対の対向した絶縁性でフレキシブルな平面
   板と、該対向したフレキシブル平面板間に挟持されたコ
   イルとを有し、前記変圧器の１次及び２次巻線の軸方向
   に対する垂直方向の磁束密度を測定し得ることを特徴と
   する変圧器巻線の電磁中心位置変位量測定方法に直接使
   用する磁束検知用サーチコイル。