JP2017224772A - Structure of iron core joint of electromagnetic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁機器のうち特に静止誘導機器の鉄心構造に関わる。 The present invention relates to an iron core structure of a stationary induction device among electromagnetic devices.
静止誘導機器は磁場の作用を利用して、インピーダンスを調整するリアクトルや磁気的結合により、電圧を変更する機器である。これは、大きく鉄心と巻線で構成する。鉄心は磁束密度と断面積により、巻線の巻数など基本的な仕様と関係する部位である。その構造材としては、電磁鋼板や磁性薄帯が利用される。材質は用途によって使い分けられるが、例えば、変電所に利用される変圧器や柱上変圧器などの電力用変圧器は電磁鋼板や鉄系のアモルファスを積層した構造の鉄心を利用する。内鉄型の変圧器では、鉄心の上部及び下部の水平方向に配置される部位を上部及び下部ヨークと呼び、巻線を巻線の軸方向に垂直に配置する部位を脚と呼ぶ。鉄心は構造体として形状を保持するために、上部及び下部ヨークを締め付ける金属製の締め付け用金具や、双方の締付け用金具に連結するスタットボルト、その他、鉄心下部を設ける金具などがある。特に、締め付け用金具は巻線の軸方向の上下に位置し、巻線から発生する交流磁束(以下、漏れ磁束と記す)が作用することから、電磁誘導の作用で金具内部に電流(以下、渦電流と記す)が発生する。この電流により、締め付け用金具はジュール熱損が発生し、効率の悪化を招く。このため、変圧器の低損失化には、締め付け用金具でのジュール熱損を抑える工夫がなされる。 A static induction device is a device that changes the voltage by using a magnetic field or a reactor that adjusts impedance by using the action of a magnetic field. This is largely composed of an iron core and windings. The iron core is a part related to the basic specifications such as the number of windings, depending on the magnetic flux density and cross-sectional area. As the structural material, an electromagnetic steel plate or a magnetic ribbon is used. The materials can be selected depending on the application. For example, power transformers such as transformers and pole transformers used in substations use an iron core having a structure in which electromagnetic steel sheets or iron-based amorphous layers are laminated. In the inner iron type transformer, the portions arranged in the horizontal direction at the upper and lower portions of the iron core are called upper and lower yokes, and the portions where the windings are arranged perpendicular to the axial direction of the winding are called legs. In order to maintain the shape of the iron core as a structure, there are a metal metal fitting for fastening the upper and lower yokes, a stat bolt connected to both of the metal fittings for fastening, and other metal fittings for providing the lower iron core. In particular, the fastening metal fittings are located above and below the winding in the axial direction, and an AC magnetic flux (hereinafter referred to as leakage magnetic flux) generated from the winding acts on them. Eddy current) occurs. Due to this current, Joule heat loss occurs in the fastening metal fitting, resulting in deterioration of efficiency. For this reason, in order to reduce the loss of the transformer, a device for suppressing the Joule heat loss in the fastening metal fitting is made.
従来技術として特開2014-216524号(特許文献1)が知られている。特許文献1では締め付け用金具とコイルの間に磁性材のブロックをいれて鉄心側への磁路を形成することにより、巻線からの漏れ磁束を締め付け用金具へ進入させないようにする構造を提案している。これにより、締め付け用金具での損失発生を抑制する。
JP-A-2014-216524 (Patent Document 1) is known as a prior art.
しかしながら、巻線と締め付け用金具の間に磁性材のブロックを配置する場合、当該磁性材のブロックを配置する空間を確保する必要があり、鉄心の高さが高くなるという問題があった。そこで、本発明では、鉄心の高さを高くすることなく締め付け用金具で発生する損失を低減する構造を提供する。 However, when the magnetic material block is arranged between the winding and the fastening metal fitting, it is necessary to secure a space for arranging the magnetic material block, and there is a problem that the height of the iron core becomes high. In view of this, the present invention provides a structure that reduces the loss generated in the fastening hardware without increasing the height of the iron core.
上記課題を解決するために、本発明は巻線を巻き回した鉄心領域となる脚と、水平方向に配置されるヨークにおいて、当該ヨークの断面形状が当該脚の断面形状より水平方向に長いことを特徴とする鉄心構造を利用する。これにより、巻線上部にヨークが配置されることから、締め付け用金具で発生する損失を低減することができる。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a leg that is an iron core region around which a winding is wound and a yoke that is disposed in a horizontal direction, wherein the cross-sectional shape of the yoke is longer in the horizontal direction than the cross-sectional shape of the leg. Utilizing an iron core structure characterized by Thereby, since a yoke is arrange | positioned at the coil | winding upper part, the loss which generate | occur | produces with the metal fitting for clamping can be reduced.
本発明によれば、巻線を巻き回した鉄心領域となる脚と、水平方向に配置されるヨークにおいて、当該ヨークの断面形状が当該脚の断面形状より水平方向に長いことを特徴とする鉄心構造により締め付け用金具で発生する損失を低減する効果がある。 According to the present invention, the iron core is characterized in that, in a leg serving as an iron core region around which the winding is wound and a yoke arranged in the horizontal direction, the cross-sectional shape of the yoke is longer in the horizontal direction than the cross-sectional shape of the leg. The structure has the effect of reducing the loss generated in the fastening hardware.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
最初に、変圧器の構造に関して説明する。図3に変圧器の鉄心を示す。変圧器の鉄心40は電磁鋼板やアモルファス薄帯を積層して形成する。鉄心の上部及び下部の水平方向に配置される部分を上部ヨーク41及び下部ヨーク43と呼び、巻線を巻線の軸方向に垂直に配置される部分を脚43と呼ぶ。図4に変圧器の構造を示す。変圧器は、電磁鋼板やアモルファス薄帯を積層して形成した鉄心14に低圧巻線15及び高圧巻線16を巻き回している。なお、巻線は図示しないが、低圧巻線、高圧巻線、タップ巻線など2つ以上から構成されるものもある。鉄心には形状を保持するために締め付け用金具17を設ける。この締め付け金具17は、鉄心14の上部ヨークの積層方向を圧縮するように配置する。また、巻線15及び16を保持する構造として、巻線上部及び下部に絶縁物18を配置し、金属等の剛性の高い部品20を介して、締め付け用金具17に設けた押しボルト19が利用される。このように構成した鉄心14、巻線15及び16をタンク20にいれて、油に含浸させてタンクカバー21でカバーする。
First, the structure of the transformer will be described. Fig. 3 shows the iron core of the transformer. The
次に、締め付け用金具17で発生する損失に関して説明する。以上のように構成した変圧器の巻線15及び16に電流が流れると漏れ磁束21が発生する。漏れ磁束21は、空間に拡散して、金属物に電磁誘導の法則による渦電流を発生させる。この渦電流によるジュール熱損が変圧器の損失の1要因となる。特に締め付け用金具17は、巻線に近い構造物であり、この影響を大きく受けることから、図5に示すように対策が行われる。対策には、締め付け用金具32と巻線の上下に配置する部品31の間に磁性材料によるブロック30を設ける。このブッロク30にはケイ素鋼板を積層し構成されるものが一般的である。このような構造にすることにより、巻線33及び34から発生する漏れ磁束35は、締め付け用金具32に達することなく鉄心36に流れ込むようになる。つまり、締め付け用金具32で発生する損失を抑えることができる。
Next, the loss generated in the
次に本発明の第1の実施形態を図1及び図2に示す。図1は第一の実施形態の説明図である。本実施例は、鉄心の高さの増加なく締め付け金具の損失を低減する構造である。鉄心1は、積層方向の幅が上部ヨーク50と脚51とで異なる。具体的には、上部ヨークの積層方向の厚みL1と脚のL2は、(1)式の関係にある。なお、図示していないが、鉄心の下部ヨークに関しても積層方向の幅を上部ヨーク50と同様のL1で形成する。
Next, the 1st Embodiment of this invention is shown in FIG.1 and FIG.2. FIG. 1 is an explanatory diagram of the first embodiment. This embodiment has a structure that reduces the loss of the fastening hardware without increasing the height of the iron core. The
L1>L2 ・・・(1)
これにより、巻線2及び3の上部に上部ヨーク50が存在する構造となる。巻線2及び3の上部には絶縁物5と剛性の高い部品6が配置される。剛性の高い部品6は上部ヨークの締め付け用金具4に設けた押しボルト7で巻線を保持する。このような構造とすることで、巻線2及び3で発生する漏れ磁束は、直接鉄心1に流れ込むようにすることができる。なお、図示していないが、鉄心1の下部ヨークに関しては同様の構造である。図2は3相器の鉄心構造を示す。上記のように当該鉄心10は、上部ヨーク11及び下部ヨーク12の積層方向の幅L1と脚13の積層方向の幅L2の関係は(1)式と同様である。なお、三相5脚器及び単相器の構造に関しても同様である。
L1> L2 (1)
As a result, the
以上のように構成された本実施形態において、上記、図1及び図2の構造とすることで、従来の構造である図5の磁性体のブロック30は不要とすることができるので、磁性体のブロック30を配置するスペースを削減できる。その結果、鉄心の高さ方向の寸法を低くすることができる鉄心構造を提供できる。
In the present embodiment configured as described above, the structure shown in FIGS. 1 and 2 can eliminate the
次に、本発明の第2の実施形態を図6に示す。本実施例は、第1の実施形態と鉄心の構造が異なるものである。巻線61及び62から発生する漏れ磁束を鉄心60に吸収する上部ヨーク63の体積は、上部ヨーク63のうち上部領域の効果は小さいことから、この領域に絶縁物64を設けることも可能となる。巻線61及び62の上部には絶縁物67と剛性の高い部品68が配置される。剛性の高い部品68は上部ヨークの締め付け用金具65に設けた押しボルト69で巻線61及び62を保持する。この場合、上部ヨーク63の積層方向の幅は最大となる部位をL1として、脚の積層方向の幅L2との関係で、(1)式と同様である。このような構造とすることで、ケイ素鋼板の量を少なくすることができる。
Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG. This example is different from the first embodiment in the structure of the iron core. Since the volume of the
以上のように構成された本実施形態において、上記、図1及び図2の構造とすることで、従来の構造である図5の磁性体のブロック30は不要とすることができるので、磁性体のブロック30を配置するスペースを削減できる。その結果、鉄心の高さ方向の寸法を低くすることができる鉄心構造を提供できる。
In the present embodiment configured as described above, the structure shown in FIGS. 1 and 2 can eliminate the
1・・鉄心
2・・低圧巻線
3・・高圧巻線
4・・締め付け用金具
5・・絶縁物
6・・剛性の高い部品
7・・押しボルト
11・・上部ヨーク
12・・下部ヨーク
13・・脚
20・・タンク
21・・タンクカバー
22・・漏れ磁束
30・・絶縁物のブロック
1 .... Iron core
2. Low voltage winding
3. High voltage winding
4. ・ Fastening bracket
5. ・ Insulator
6. Highly rigid parts
7 ・ ・ Push bolt
11. ・ Upper yoke
12. ・ Lower yoke
13.Leg
20 ・ ・ Tank
21 ・ ・ Tank cover
22. ・ Leakage magnetic flux
30 ・ ・ Block of insulation
Claims (3)
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JP2016120355A JP2017224772A (en) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Structure of iron core joint of electromagnetic equipment |
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