特許 6836359 変圧器、変圧器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6836359

(24)【登録日】2021年2月9日

(45)【発行日】2021年3月3日

(54)【発明の名称】変圧器、変圧器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20210222BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20210222BHJP

   H01F 27/245 20060101ALI20210222BHJP

   H01F 41/00 20060101ALI20210222BHJP

   H01F 27/30 20060101ALI20210222BHJP

【ＦＩ】

   H01F30/10 F

   H01F27/28 N

   H01F27/245 155

   H01F41/00 B

   H01F27/30

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-167930(P2016-167930)

(22)【出願日】2016年8月30日

(65)【公開番号】特開2018-37483(P2018-37483A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2019年5月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】服部 卓彌

(72)【発明者】

【氏名】大森 茂生

(72)【発明者】

【氏名】増田 剛

(72)【発明者】

【氏名】陣田 圭吾

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２２２４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５２２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１５６３２５９（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開平１０−２４１９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３４２７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１７９７２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−０２１２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ３０／１０

Ｈ０１Ｆ ２７／２４５

Ｈ０１Ｆ ２７／２８

Ｈ０１Ｆ ２７／３０

Ｈ０１Ｆ ４１／００

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄心挿入孔部を有する巻線と、
前記鉄心挿入孔部に挿入される鉄心と、
前記巻線に設けられる低圧側口出し部と、を備え、前記鉄心の３つの脚部にそれぞれ前記巻線を巻回した変圧器であって、
前記鉄心は、複数枚の鉄心材が巻回されることにより構成される巻鉄心であって、前記脚部のコーナー部に段差を有する有段差面部と前記脚部のコーナー部に段差が無い無段差平面部を前記鉄心材の積層方向に直交する方向に沿う両端部に有し、
前記巻線は、さらに高圧側口出し部を有するとともに、前記鉄心挿入孔部に巻型が備えられ、
前記高圧側口出し部は、前記有段差面部に対向する位置に配置され、
前記低圧側口出し部は、前記無段差平面部に対向する位置に配置されている変圧器。

【請求項2】

前記低圧側口出し部は、前記鉄心に対し前記巻線が巻き膨れることにより形成される空間内に収容されている請求項１に記載の変圧器。

【請求項3】

鉄心挿入孔部を有する巻線と、
前記鉄心挿入孔部に挿入される鉄心と、
前記巻線に設けられる低圧側口出し部と、を備え、
前記鉄心は、段差を有する有段差面部と段差が無い無段差平面部を有し、
前記低圧側口出し部は、前記無段差平面部に対向する位置に配置されている変圧器を製造する方法であって、
前記鉄心挿入孔部に前記鉄心を挿入する鉄心挿入行程では、前記巻線を前記低圧側口出し部を下側にした状態で配置し、この状態で、前記鉄心挿入孔部に前記鉄心を挿入する変圧器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、変圧器および変圧器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に開示されているように、従来の変圧器は、鉄心の脚部の全てのコーナー部に段差を有しており、このような段差を有する鉄心に巻線が巻回された構成となっている。この構成によれば、鉄心を構成する金属材料の使用量を抑えることができ、経済的な変圧器を提供することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５５−６８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来構成の変圧器では、鉄心の脚部のコーナー部に段差が存在しているため、当該コーナー部における巻線の巻き膨れは生じにくいものの当該巻線の曲がり径が大きくなってしまい、変圧器の大型化を招いてしまう。そのため、変圧器の小型化を図るための技術が求められている。

【0005】

そこで、本実施形態は、鉄心の脚部のコーナー部における巻線の曲がり径を小さくすることができ、小型化を図ることができる変圧器および当該変圧器の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る変圧器は、鉄心挿入孔部を有する巻線と、前記鉄心挿入孔部に挿入される鉄心と、前記巻線に設けられる低圧側口出し部と、を備え、前記鉄心の３つの脚部にそれぞれ前記巻線を巻回した変圧器である。前記鉄心は、複数枚の鉄心材が巻回されることにより構成される巻鉄心であって、前記脚部のコーナー部に段差を有する有段差面部と前記脚部のコーナー部に段差が無い無段差平面部を前記鉄心材の積層方向に直交する方向に沿う両端部に有する。前記巻線は、さらに高圧側口出し部を有するとともに、前記鉄心挿入孔部に巻型が備えられ、前記高圧側口出し部は、前記有段差面部に対向する位置に配置され、前記低圧側口出し部は、前記無段差平面部に対向する位置に配置されている。

【0007】

本実施形態に係る変圧器の製造方法は、本実施形態に係る変圧器を製造する方法であって、前記鉄心挿入孔部に前記鉄心を挿入する鉄心挿入行程では、前記巻線を前記低圧側口出し部を下側にした状態で配置し、この状態で、前記鉄心挿入孔部に前記鉄心を挿入する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る変圧器の構成例を概略的に示す図

【図2】本実施形態に係る変圧器の製造方法の一例を示す図（その１）

【図3】本実施形態に係る変圧器の製造方法の一例を示す図（その２）

【図4】本実施形態に係る変圧器の製造方法の一例を示す図（その３）

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、変圧器および変圧器の製造方法に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に例示する変圧器１０は、鉄心１１および巻線１２を備える。鉄心１１は、複数枚の鉄心材が巻回されることにより構成される、いわゆる巻鉄心である。巻線１２は、鉄心１１の脚部に巻回される。巻線１２は、その中央部に鉄心挿入孔部１３を有する。鉄心１１の脚部は、巻線１２の鉄心挿入孔部１３に挿入され、これにより、鉄心１１の脚部に巻線１２が巻回された変圧器１０が構成される。この場合、変圧器１０は、鉄心１１の３つの脚部に、それぞれ巻線１２を巻回した構成となっている。

【0010】

鉄心１１は、脚部のコーナー部に段差を有する有段差面部１１ａ、および、脚部のコーナー部に段差を有さない平面状の無段差平面部１１ｂを備える。即ち、鉄心１１は、脚部の全てのコーナー部に段差を有する従来構成とは異なり、一部、この場合、少なくとも２つのコーナー部において段差を有さない構成となっている。

【0011】

巻線１２は、低圧側口出し部１４を有する低圧側巻線、および、高圧側口出し部１５を有する高圧側巻線を備える。低圧側口出し部１４は、平板状に形成され、高圧側口出し部１５は線状、いわゆるタップ状に形成されている。低圧側口出し部１４は、帯状に延びる低圧側巻線の端部に例えば溶接などにより固定されている。高圧側口出し部１５は、線状に延びる高圧側巻線の途中において、当該高圧側巻線をステム状に引き出すことにより構成されている。

【0012】

鉄心１１の脚部の周囲においては、低圧側巻線が内側に巻回され、その外側に高圧側巻線が巻回されている。巻線１２において、平板状の低圧側口出し部１４が配置される部分は、当該低圧側口出し部１４を帯状の低圧側巻線に沿わせて配置することができ、従って、平坦な状態とすることができる。一方、巻線１２において、タップ状の高圧側口出し部１５が配置される部分は、当該高圧側口出し部１５により凹凸が形成された状態となる。

【0013】

巻線１２の鉄心挿入孔部１３には、巻型１６が備えられる。巻型１６は、巻型本体部１７および絶縁部１８を備える。巻型本体部１７は、例えば鋼材で構成されている。巻型本体部１７は、鉄心挿入孔部１３の全周にわたって設けられておらず、その一部が開放された開放部１７ａとなっている。絶縁部１８は、例えば絶縁材料で構成されている。絶縁部１８は、平板状に構成されており、巻型本体部１７の開放部１７ａを塞いでいる。鋼材からなる巻型を鉄心挿入孔部１３の全周にわたって連続的に設けてしまうと、鉄心１１を通る磁束により当該巻型１６をループするような電流が発生する。そのため、巻型１６の全てを鋼材で形成するのではなく、その一部を絶縁材料で構成することにより、巻型１６に電流がループするように流れてしまうことを回避することができる。

【0014】

巻型本体部１７の２つのコーナー部、この場合、開放部１７ａとは反対側の２つのコーナー部は、ほぼ直角に折り曲げられており、これにより、これらコーナー部の曲がり径が、他のコーナー部、つまり、開放部１７ａ側の２つのコーナー部の曲がり径よりも小さくなっている。これにより、巻型１６は、コーナー部の曲がり径が大きく、円弧状に形成された円弧状面部１６ａ、および、コーナー部の曲がり径が小さく、段差を有さない平面状の無段差平面部１６ｂを有する。このように構成される巻型１６は、上部がドーム状、下部が矩形状となり、従って、この巻型１６に巻回される巻線１２の鉄心挿入孔部１３も、上部がドーム状、下部が矩形状となる。

【0015】

そして、変圧器１０において、高圧側口出し部１５は、鉄心１１の有段差面部１１ａおよび巻型１６の円弧状面部１６ａに対向する位置に配置されている。一方、低圧側口出し部１４は、鉄心１１の無段差平面部１１ｂおよび巻型１６の無段差平面部１６ｂに対向する位置に配置されている。変圧器１０の周囲において、鉄心１１の無段差平面部１１ｂを構成する２つのコーナー部および巻型１６の無段差平面部１６ｂを構成する２つのコーナー部は、何れもほぼ直角になっている。従って、このようなほぼ直角なコーナー部の周辺においては、巻線１２をコーナー部に沿ってほぼ直角に曲げることが困難であり、鉄心１１および巻型１６に対し巻線１２が巻き膨れることにより空間が形成される。そこで、本実施形態に係る変圧器１０では、このように巻線１２の巻き膨れにより形成される空間内に低圧側口出し部１４を収容している。

【0016】

次に、変圧器１０の製造方法の一例について説明する。図２に例示するように、まず、巻線１２の巻回行程では、巻型１６の周囲に巻線１２を巻回する。このとき、まず、巻型１６の周囲に低圧側巻線を巻回し、続いて、その外側に高圧側巻線を巻回していく。また、高圧側巻線を巻回する際には、高圧側口出し部１５を低圧側口出し部１４とは反対側の部位に配置する。次に、図３に例示するように、巻線１２の鉄心挿入孔部１３に鉄心１１の脚部を挿入する鉄心挿入行程では、巻線１２を、低圧側口出し部１４を下側にした状態で、平坦な鉄心挿入台１００の上に配置する。そして、例えば鋼材からなる板状の鉄心挿入用の治具１０１を巻型１６の無段差平面部１６ｂの高さに合わせて配置する。これにより、鉄心挿入用の治具１０１と巻型１６の無段差平面部１６ｂとからなる面一な平面が形成される。このとき、巻型１６の無段差平面部１６ｂが段差の無い平面状であることから、当該無段差平面部１６ｂの高さに、板状の鉄心挿入用の治具１０１を合わせる調整作業を容易に行うことができる。

【0017】

そして、図４に例示するように、この状態で、鉄心挿入用の治具１０１および巻型１６の無段差平面部１６ｂからなる面一な平面上を滑らせるようにして、鉄心１１を構成する鉄心材を鉄心挿入孔部１３内に挿入していく。これにより、図１に例示する変圧器１０、即ち、巻線１２の鉄心挿入孔部１３に鉄心１１の脚部が挿入された変圧器１０が製造される。

【0018】

本実施形態に係る変圧器１０によれば、鉄心１１は、段差が無い平面状の無段差平面部１１ｂを有しており、巻線１２の低圧側口出し部１４は、鉄心１１の無段差平面部１１ｂに対向する位置に配置されている。この構成によれば、少なくとも、鉄心１１の無段差平面部１１ｂ側のコーナー部における巻線１２の曲がり径を小さくすることができ、特に鉄心１１の無段差平面部１１ｂ側において変圧器１０の小型化を図ることができる。

【0019】

また、変圧器１０によれば、鉄心１１の無段差平面部１１ｂ側のコーナー部における巻線１２の曲がり径が小さくなることに伴い、鉄心１１の無段差平面部１１ｂに対向する部位において巻線１２の巻き膨れが生じやすくなる。そのため、鉄心１１の無段差平面部１１ｂに対向する部位、つまり、巻線１２の巻き膨れにより形成される空間内に低圧側口出し部１４を収容するようにした。これにより、巻線１２の巻き膨れに伴い形成される空間を利用して低圧側口出し部１４を配置することができ、低圧側口出し部１４を配置するためのスペースを特別に設ける必要が無く、変圧器１０の小型化を図ることができる。

【0020】

また、本実施形態に係る変圧器１０の製造方法によれば、鉄心１１を構成する鉄心材を鉄心挿入孔部１３に挿入する鉄心挿入行程において、巻線１２を、低圧側口出し部１４を下側にした状態で配置し、この状態で、鉄心１１を構成する鉄心材を鉄心挿入孔部１３に挿入する。即ち、巻線１２において低圧側口出し部１４が配置される部位は、巻型１６の無段差平面部１６ｂつまり段差を有さない平坦な部分に対向する部位であり、また、低圧側口出し部１４が平坦であることから、当該低圧側口出し部１４が配置される巻線１２の部位も平坦となる。よって、巻線１２および巻型１６の平坦な部位を下側にした状態で、鉄心１１を構成する鉄心材を平坦面上で滑らせるようにして挿入することができ、鉄心１１の鉄心材の挿入作業の作業性を向上することができる。また、巻型１６の無段差平面部１６ｂは、鋼材からなる巻型本体部１７で構成されているので、挿入される鉄心１１の鉄心材が滑りやすく、従って、鉄心材の挿入作業の作業性を一層向上することができる。

【0021】

また、本実施形態に係る変圧器１０の製造方法によれば、鉄心１１の無段差平面部１１ｂ側には段差を設ける必要が無いので、段差を設けるための治具を不要とすることができ、組立性の向上を図ることができる。また、巻型１６の無段差平面部１６ｂが段差の無い平面状であることから、当該無段差平面部１６ｂの上面に鉄心材を配置することで、鉄心１１の無段差平面部１１ｂを形成することができ、無段差平面部１１ｂを有する鉄心１１を容易に形成することができる。

【0022】

なお、本実施形態は、上述した一実施形態に限られるものではなく、例えば、次のように拡張または変更することができる。例えば、鉄心１１は、脚部の全てのコーナー部について段差を有さない構成としてもよい。また、鉄心挿入用の治具１０１は、巻型１６に巻回された巻線１２が挿入される孔部を有する１枚の板から構成してもよいし、巻型１６に巻回された巻線１２を、鉄心挿入孔部１３の貫通方向の両側から挟む２枚の板から構成してもよい。

【0023】

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0024】

図面中、１０は変圧器、１１は鉄心、１１ｂは無段差平面部、１２は巻線、１３は鉄心挿入孔部、１４は低圧側口出し部を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】