特許 7132885 変圧器

(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】

(24)【登録日】2022-08-30

(45)【発行日】2022-09-07

(54)【発明の名称】変圧器

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/26 20060101AFI20220831BHJP

   H01F 27/02 20060101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

H01F27/26 160

H01F27/02 Z

H01F27/26 130Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019090788

(22)【出願日】2019-05-13

(65)【公開番号】P2020188093

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2021-03-22

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】傳刀 駿之介

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 孝平

(72)【発明者】

【氏名】阿部 将

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／１７０９７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実公昭４９－００１６９５（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開２０１４－２３６１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０３４７０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５６－１１７５２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－３３５１５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２７／２６

Ｈ０１Ｆ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄心と前記鉄心に巻き回された巻線を有する変圧器中身と、前記変圧器中身を収容する容器を有する変圧器であって、
前記容器の内壁には、内側に向かって突き出た凸部が設けられており、
前記変圧器中身には、該変圧器中身の取付部が設けられており、
前記取付部は、前記容器の周方向に向かって伸びており該取付部の端面に開放端を有する第一の溝が設けられ、前記第一の溝の幅は前記凸部の直径よりも大きく、
前記第一の溝の前記開放端とは反対の端部には前記周方向とは異なる方向に向かって伸びる第二の溝が設けられており、
前記凸部が、前記第一の溝から前記第二の溝に嵌まり込んで、前記変圧器中身が前記容器に固定されることを特徴とする変圧器。

【請求項2】

請求項１に記載の変圧器において、
前記凸部は、内側に向かって突き出た先端に断面積の大きな拡大部を備えており、
前記第二の溝と前記拡大部が接触して、位置規制されることを特徴とする変圧器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変圧設備または変圧器に関する。

【背景技術】

【0002】

変圧器として、鉄心と鉄心に巻き回された巻線を有する変圧器中身を、容器に収容した変圧器がある。このような変圧器においては、容器内で変圧器中身が動かないように、容器内に変圧器中身を収容し、固定する必要がある。

【0003】

特許文献１(特開２０１４－２３６１３３号公報)には、「柱上変圧器１は、変圧器本体１０と変圧器ケース２０とで構成され、変圧器本体の下コア締め金具１４には鉛直下向きに下コア締め凸部１４ｃが設けられ、変圧器ケースの底板２２には窪みがある底板凹部２２ａが設けられ、底板凹部に下コア締め凸部を嵌めこむ。」ことが開示されている(要約参照)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－２３６１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１(特開２０１４－２３６１３３号公報)には、変圧器本体１０の上部での変圧器ケース２０への固定手段について、「２つのＬ字形の上部振れ止め金具４１を用いて固定されている。上コア締め金具１３の上面に、前記上部振れ止め金具４１の一端がボルトにより固定され、他端が側板２１の座２１ａにボルトで固定されている。このような構成を変圧器ケース２０内で２箇所対称位置に設けることで、変圧器本体１０の上部は変圧器ケース２０の内側に固定される。」と記載されている。さらに、変圧器本体１０の下部も固定（振れ止め）することが開示されている。

【0006】

しかし、変圧器の組み立て工程において、吊り上げた変圧器本体１０を変圧器ケース２０内に輸送し、側板２１の座２１ａのボルトの位置を合わせ、さらに、変圧器１０の下部の４つの凸部を対応する４つの底板凹部２２ａの位置にも合わせる必要があり、組み立て作業が困難となることについて考慮されていない。

【0007】

本発明は、鉄心と鉄心に巻き回された巻線を有する変圧器中身と、変圧器中身を収容する容器を有する変圧器において、変圧器中身の固定構造を簡単にし、変圧器中身の容器への固定作業を簡素化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するための、本発明の「変圧器」の一例を挙げるならば、鉄心と前記鉄心に巻き回された巻線を有する変圧器中身と、前記変圧器中身を収容する容器を有する変圧器であって、前記容器の内壁には、内側に向かって突き出た凸部が設けられており、前記変圧器中身には、該変圧器中身の取付部が設けられており、前記取付部は、前記容器の周方向に向かって伸びており該取付部の端面に開放端を有する第一の溝が設けられ、前記第一の溝の幅は前記凸部の直径よりも大きく、前記第一の溝の前記開放端とは反対の端部には前記周方向とは異なる方向に向かって伸びる第二の溝が設けられており、前記凸部が、前記第一の溝から前記第二の溝に嵌まり込んで、前記変圧器中身が前記容器に固定されることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、鉄心と鉄心に巻き回された巻線を有する変圧器中身と、変圧器中身を収容する容器を有する変圧器において、変圧器中身の固定構造を簡単にし、変圧器中身の容器への固定作業を簡素化することが出来る。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１の、上締金具を適用した変圧器の概略図である。

【図2】実施例１の変圧器の、上締金具を示す図である。

【図3】実施例１の変圧器の、上締金具の取付部と中身取付座付近の拡大図である。

【図4】変圧器中身取付時における、上締金具の固定溝と中身取付座を示す図である。

【図5】変圧器中身取付時における、変圧器中身と中身取付座を示す平面図である。

【図6】実施例１の変圧器の、組立作業工程のフローチャートである。

【図7】実施例１変圧器の、上締金具の取付部の変形例である。

【図8】実施例１の変圧器の、中身取付座の変形例である。

【図9】実施例１の変圧器の、上締金具の取付部と中身取付座との関係を逆にした場合の概略図である。

【図10】実施例２の変圧器の概略図である。

【図11】実施例２の変圧器の、上締金具の取付部と中身取付座付近の拡大図である。

【図12】従来の変圧器の一例を示す概略図である。

【図13】従来の変圧器の、組立作業工程のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

【0012】

先に説明した特許文献１の従来技術について、本明細書中の符号と対応する符号に書き換えた図１２を用いて説明する。鉄心と巻線とを有する変圧器中身を容器に収容した従来の変圧器の一例を示す。図１２において、単相変圧器である変圧器中身１４は、鉄心１２とそれに巻き回された巻線１３から構成されている。

【0013】

容器は、タンク１０とカバー１１から構成されている。変圧器中身１４をタンク１０に固定する構成部品としては、中身上方向に配置された上締金具２０と、中身下方向に配置された下締金具２１と、上締金具２０と同様に中身上方向に配置され、中身とタンクを固定するための中身固定金具２２とを備えている。

【0014】

また、上締金具２０と中身固定金具２２とは金具固定用ボルト・ナット２３で固定され、中身固定金具２２とタンク１０とは中身固定座２５に設けた中身固定用ボルト２４で固定される。変圧器中身が容器へ固定されており、特許文献１はさらに中身固定座２５とタンク１０との間にナットがさらに取付けられている。

【0015】

図１２に示す従来の変圧器においては、変圧器中身を容器に固定するための部品点数が多く、組立作業工程が増加してしまう。また、図１２には図示しないが従来技術には変圧器中身底面をタンク底面の４つの凹部に嵌め込む必要があり、組み立て作業工程はさらに増加してしまう。さらに、ボルトやナット等の接続部が多いことにより変圧器が通電した場合の振動発生要因となっており、振動による騒音が生じることが考慮されていない。

【実施例1】

【0016】

図１に、本発明の実施例１の上締金具を適用した変圧器の概略図を示す。
本発明における変圧器は、タンク１０とカバー１１とを有する容器（ケース）を有し、容器内には、鉄心１２と鉄心１２に巻き回された巻線１３とを有する変圧器中身１４を収容している。なお、タンク１０とカバー１１は、密閉されていることが望ましい。なお、変圧器中身１４を組立体と呼ぶこともある。また、タンク１０を単に容器と呼ぶ場合や、タンク１０とカバー１１が一体となっている場合も合わせて容器と呼ぶ場合もある。また、本明細書における変圧設備または変圧器とは、容器内に変圧器中身の絶縁および冷却用の液体である絶縁油を有する油入変圧器と、樹脂であるワニスを変圧器中身に塗布した乾式変圧器を代表として説明するが、これらに限らず他の変圧設備または変圧器であってもよい。

【0017】

図においては、本発明における変圧器の一例として、磁気回路である鉄心１２が１つで、当該鉄心に巻線１３が巻き回された内鉄形を示しているが、磁気回路である鉄心２つ以上が巻線を包み囲む外鉄形においても、本発明は適用可能である。また、本発明は単相交流用の単相変圧器に限らず、三相交流用のＶ結線変圧器など何れの変圧器にも適用可能である。

【0018】

図１において、変圧器中身１４をタンク１０に固定する構成部品としては、中身下方向に配置された下締金具２１と、中身上方向に配置された上締金具３０と、タンク１０の内壁に設けた中身取付座４０を備えている。ここで、上締金具３０は、本発明の固定金具である。

【0019】

図２に上締金具３０の概略図を示し、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は右側面図である。また、図３に、上締金具３０の取付部３１とタンク１０の内壁に設けた中身取付座４０の取付時の関係を示し、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図である。

【0020】

図２に示すように、上締金具３０は、金属板を折り曲げて形成され、平面部には、鉄心１２と上締金具３０とを固定するためのバンドを通す固定バンド用穴３３と、吊上用アイボルトを取り付けるための吊上用アイボルト取付穴３４が開けられている。上締金具３０の両側は、上方に向けて折り曲げられて取付部３１が形成され、取付部３１には水平方向（タンクの周方向）に向かって伸び、取付部３１の端面に幅広の開口部(開放端)を有する固定溝３２が形成されている。そして、固定溝３２の開口部とは反対側の端部は上方に向けて曲げられている。また、上締金具３０の取付部３１が形成された側とは異なる両側は、下方に向けて折り曲げられて、鉄心１２が嵌まり込む折曲部３５が形成されている。

【0021】

図１および図３に示すように、円筒状のタンク１０の対向する内面には、両側に中身取付座４０が設けられている。中身取付座４０は、円柱状の凸部から成り、先端に断面積の大きな拡大部を備えている。そして、図３に示すように、上締金具３０の取付時には、上締金具３０の取付部３１に形成した固定溝３１に、中身取付座４０の凸部が嵌まり合うように形成されている。そして、固定溝３１と中身取付座４０の拡大部が接触して位置規制されることにより、中身取付座４０からの上締金具３０の抜けが防止される。

【0022】

図４および図５に、本実施例の上締金具を適用した変圧器における、変圧器中身の容器への固定手順を示す。図４は、変圧器中身取付時における、上締金具の固定溝と中身取付座の位置関係を示す図であり、図５は、変圧器中身と中身取付座の位置関係を示す平面図である。また、図６に、本実施例の変圧器の、主な中身組立作業のフローチャートを示す。

【0023】

変圧器中身の容器への収容および固定は、次のとおり行う。
変圧器中身１４へ上締金具３０および下締金具２１を取り付け、上締金具３０の固定バンド用穴３３へ固定バンドを通し、上締金具３０、鉄心１２および下締金具２１に固定バンドを巻き付けて一体化する（Ｓ１０１，Ｓ１０２）。そして、上締金具３０のアイボルト取付穴３４へ吊上用アイボルト４１を取り付ける（Ｓ１０３）。
次に、変圧器中身１４を吊り上げ（Ｓ１０４）、変圧器中身１４をタンク１０へ挿入する（Ｓ１０５）。この時、図５（ａ）に示すように、タンク内の中身取付座４０と上締金具３０とが干渉しないように変圧器中身１４の角度を調整して挿入する。
次に、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、変圧器中身１４を回転させ、タンクに設けた中身取付座４０を上締金具に設けた固定溝３２に挿入し（Ｓ１０６）、変圧器中身１４の角度を正規の取付角度へ戻す（Ｓ１０７）。この時、図４（ｂ）に示すように、上締金具３０の取付部３１に設けた固定溝３２の端部の上方向の溝部へ、タンク１０に設けた中身取付座４０が嵌まり合って、変圧器中身１４がタンク１０へ固定される。

【0024】

比較のために、図１３に、図１２の従来の変圧器の主な中身組立作業のフローチャートを示す。
変圧器中身１４へ上締金具２０および下締金具２１を取り付け、上締金具２０、鉄心１２および下締金具２１に固定バンドを巻き付けて一体化する（Ｓ２０１，Ｓ２０２）。
次に、上締金具２０と中身固定金具２２の固定位置を合わせ（Ｓ２０３）、金具固定用ボルト２３を上締金具２０と中身固定金具２２の固定穴へ通し（Ｓ２０４）、金具固定用ナットにて固定する（Ｓ２０５）。
次に、変圧器中身１４を吊り上げ（Ｓ２０６）、変圧器中身１４をタンク１０へ挿入する（Ｓ２０７）。この時、タンク内の中身取付座２５と干渉しないように変圧器中身１４の角度を調整して挿入する。
次に、変圧器中身１４の角度を正規の取付角度へ戻し（Ｓ２０８）、中身固定金具２２と中身取付座２５の穴位置を合わせ（Ｓ２０９）、中身固定用ボルト２４により固定する（Ｓ２１０）。

【0025】

従来の変圧器においては、中身固定金具２２と中身取付座２５との干渉を避けるため、変圧器中身を正規の取付角度からずらしてケースへ挿入し、挿入後に中身固定金具２２の取付穴と、中身取付座２５の位置合わせ、更に中身固定用ボルト２４による締結作業を行っており、位置合わせおよびボルト締結作業が工程上のネックになっていた。本実施例においては、図４および図５に示す通り、中身取付座４０を上締金具３０の固定溝３２にあてがい、正規の取付角度に戻すのみで変圧器中身の固定が完了するため、上締金具３０と中身取付座４０の位置合わせおよびボルト締結作業が不要となり、組立作業が簡素化される。作業の簡素化に関しては、図６および図１３に示す通り、従来の組立作業は１０個の工程を要しているのに対し、本実施例においては組立作業を７個の工程まで削減している。

【0026】

図７に、実施例１の変圧器における上締金具の取付部３１に形成した固定溝３２の変形例を示す。図７（ａ）は上下方向に下方に開口する固定溝を設けたもの、図７（ｂ）は水平方向に右方に開口する固定溝３２を設けたもの、図７（ｃ）は水平方向に左方に開口する固定溝３２を設けたものである。また、図８に、中身取付座４０の変形例を示す。図８において、左側の図は中身取付座を側方から見た図、中央の図は中身取付座の軸方向に右側から見た図、図８（ｃ）（ｄ）の右側の図はその変形例を示す。図８（ａ）（ｂ）は円柱状の凸部の先に方形状の拡大部を形成し、図８（ｃ）（ｄ）は角柱状の凸部の先に方形状の拡大部或いは半円状の拡大部を設けたものである。

【0027】

図７および図８に示す通り、本実施例においては、容器内への変圧器中身の収容、固定において、回転動作を伴い、上締金具の取付部に設けた固定溝と、容器に設けた凸形状の取付座により、ボルトを用いずに固定するものであれば良い。

【0028】

図９に、実施例１の変圧器の変形例の平面図を示す。タンク１０に取り付けた中身取付座４０に、中身固定用溝部１００を設ける。そして、上締金具３０の側部に固定用凸部１１０を設け、中身固定用溝部１００に上締金具３０の固定用凸部１１０を嵌め合わせて変圧器中身を固定する。図に示す通り、溝部と凸部の関係は、上締金具とタンクで逆にすることも可能である。図９の中身固定用溝部１００は、単に下方に伸びる溝であるが、図３に示す固定溝３２のように、水平方向（タンクの周方向）伸びかつその端部が下方に向けて曲げられた溝としても良い。

【0029】

本実施例によれば、上締金具の取付部に設けた固定溝を用いて変圧器中身を固定することにより、固定ボルト類を利用せず、また、吊上用アイボルトにより中身固定金具も廃止しているため、変圧器中身の固定用の部品点数を削減し、変圧器中身の固定構造を簡単にすることができる。また、変圧器中身の容器への固定作業を簡素化することができ、組立作業工程の削減による生産性の向上を図ることができる。また、部品接続部の削減による振動発生源の削減に伴って、低騒音化を実現できる。さらに、上締金具において取付部を曲げ加工で作成すると、加工硬化による部品強度の向上も期待できる。

【実施例2】

【0030】

図１０に、本発明の実施例２の、容器と変圧器中身との接続部に振動吸収用の防振ゴムを設けた変圧器の概略図を示す。また、図１１に、上締金具の取付部と中身取付座付近の拡大図を示し、図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は側面図である。

【0031】

本実施例においては、タンク１０の内壁に設けた中身取付座４０に、振動吸収用防振ゴム１２０が嵌め込まれている。そして、振動吸収用防振ゴム１２０が取り付けられた中身取付座４０に、上締金具４０の取付部３１に形成した固定溝３２が嵌め込まれている。また、タンク１０の底面に設けた中身固定用の中身振れ止め１２１と下締金具２１との間にも振動吸収用防振ゴム１２０が設けられている。

【0032】

本実施例によれば、さらに、変圧器中身と容器との接続部となる中身取付座４０と、中身振れ止め１２１に振動吸収用防振ゴム１２０を設けることにより、鉄心からタンクへ伝搬する磁歪振動が低減され、騒音低減が可能となる。

【符号の説明】

【0033】

１０ タンク
１１ カバー
１２ 鉄心
１３ 巻線
１４ 変圧器中身
２０ 上締金具
２１ 下締金具
２２ 中身固定金具
２３ 金具固定用ボルト・ナット
２４ 中身固定用ボルト
２５ 中身取付座
３０ 上締金具
３１ 上締金具の取付部
３２ 上締金具の固定溝
３３ 固定バンド用穴
３４ 吊上用アイボルト取付穴
３５ 折曲部
３７ 固定溝開口部
４０ 中身取付座
４１ 中身吊上用アイボルト
１００ 中身固定用溝部
１１０ 上締金具の固定用凸部
１２０ 振動吸収用防振ゴム
１２１ 中身振れ止め

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】