JP2775221B2

JP2775221B2 - 変圧器の積鉄心

Info

Publication number: JP2775221B2
Application number: JP5213201A
Authority: JP
Inventors: 幸一永井
Original assignee: TOYO DENKI KK
Current assignee: TOYO DENKI KK
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH0794341A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚のけい素鋼板等
抜板からなる抜板ブロックを積み込んで構成される変圧
器の積鉄心において、励磁突入電流の減少を図るように
した変圧器の積鉄心に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器の励磁突入電流は、電源電圧の瞬
時値が「０」の時に投入され、しかも積鉄心内の残留磁
気の方向と電圧投入直後の磁束の方向とが一致した場合
に最大となり、その場合、励磁突入電流が最大となる第
１サイクルの電流の最大値ｉmax は、下記式で表わされ
る。

【０００３】ｉmax ＝Ｎ・Ａ（２Ｂm ＋Ｂr −２）／Ｌ（Ｎ；励磁巻線の巻数，Ａ；積鉄心の断面積，
Ｌ；励磁巻線の空心インダクタンス，Ｂm ；常規磁束
密度，Ｂr ；残留磁束密度）この式から明らかなよ
うに、励磁突入電流の最大値ｉmax を減少させるために
は、常規磁束密度Ｂm を減少させること、又は、残留磁
束密度Ｂr を減少させることが有効であることが分か
る。

【０００４】そして、常規磁束密度Ｂm を減少させるに
あたっては、積鉄心の断面積Ａを大きな値に設定する
か、あるいは、励磁巻線の巻数Ｎを増加させることが考
えられる。

【０００５】一方、残留磁束密度Ｂr を減少させるにあ
たっては、鉄心に図１２に示すようなバットギャップ５
５，５５を積極的に設けることが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者に
おいては、例えば常規磁束密度Ｂ_m を１／２にしようと
すると変圧器の容積が等価的に２倍になり変圧器の大型
化、コストアップ等の問題や、インピーダンス電圧、電
圧変動率が増加するという問題等がある。

【０００７】一方、後者においては、後述するように、
残留磁束密度の大幅な減少を達成できるが、バットギャ
ップ部分に大きな振動性の力が作用し、バットギャップ
部分が騒音源になるという問題や、この騒音を防止する
ために、一般の変圧器に比べて鉄心を強固に固定するた
めのなんらかの特別な対策を講じなければならないとい
う問題等がある。

【０００８】本発明は、上記問題点にかんがみ、図１２
に示すようなギャップ入り鉄心のようにバットギャップ
５５，５５を設けることなく、一般の変圧器の積鉄心と
類似の構造で残留磁束密度を低減し、励磁突入電流の減
少を図ることができる積鉄心を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る第１の変圧器の積鉄心は、複数枚の抜
板からなる抜板ブロックを積み込んで構成され、鉄心脚
とヨーク間に継ぎ目のギャップが形成される変圧器の積
鉄心において、前記継ぎ目のギャップが、抜板ブロック
の各層ごとに同一位置にならないよう交互に形成される
とともに、互いに隣接する抜板ブロックの各層間に非磁
性の絶縁体が配設されてなることを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る第２の変圧器の槓鉄心
は、複数枚の抜板からなる抜板ブロックを積み込んで構
成され、鉄心脚とヨーク間に継ぎ目のギャップが形成さ
れる変圧器の積鉄心において、前記継ぎ目のギャップ
が、抜板ブロックの各層ごとに同一位置にならないよう
交互に形成されるとともに、互いに隣接する抜板ブロッ
クの各層間に非磁性の金属体が配設されてなることを特
徴とする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図１は、一実施例に係る変圧器の積鉄心の
一部の斜視図、図２は、図１に示す積鉄心を図示矢印II
方向から見た側面図、図３は、図１に示す積鉄心を図示
矢印III 方向から見た平面図を示している。

【００１３】図１〜図３において、１は左側鉄心脚、２
は右側鉄心脚、３は上部ヨークを表わしている。なお、
図示しないが、下部ヨークが存在する。

【００１４】左側鉄心脚１は、ｎ個の抜板ブロック１０
₁ ，１０₂ ，１０₃ ，１０₄ ，…，１０_n によって構成
される。抜板ブロック１０₁ は、抜板ブロック１０_a の
みからなり、抜板ブロック１０_a は、ｍ枚の厚さ０．３
５ｍｍ程度のけい素鋼板からなる抜板１００₁ ，１００
₂ ，…，１００_m によって構成される。他の抜板ブロッ
ク１０₂ ，１０₃ ，１０₄ ，…，１０_n は、それぞれ、
抜板ブロック１０_a と、この抜板ブロック１０_a の片面
に配設された薄板状の非磁性絶縁体１０_b とから構成さ
れる。ここで、非磁性絶縁体１０_b は、ＦＲＰ板、ポリ
アミド紙、クラフト紙等で構成される。

【００１５】また、右側鉄心脚２は、ｎ個の抜板ブロッ
ク２０₁ ，２０₂ ，２０₃ ，２０ ₄ ，…，２０_n によっ
て構成され、各抜板ブロック２０₁ ，２０₂ ，２０₃ ，
２０₄ ，…，２０_n は、左側鉄心脚１の各抜板ブロック
１０₁ ，１０₂ ，１０₃ ，１０₄ ，…，１０_n と同様に
構成されている。

【００１６】また、上部ヨーク３は、ｎ個の抜板ブロッ
ク３０₁ ，３０₂ ，３０₃ ，３０₄，…，３０_n によっ
て構成され、各抜板ブロック３０₁ ，３０₂ ，３０₃ ，
３０ ₄ ，…，３０_n は、左側鉄心脚１の各抜板ブロック
１０₁ ，１０₂ ，１０₃ ，１０₄ ，…，１０_n と同様に
構成されている。なお、下部ヨーク（図示省略）につい
ても、上部ヨーク３と同様に構成される。

【００１７】上部ヨーク３の抜板ブロック３０₁ ，３０
₂ ，３０₃ ，３０₄ ，…，３０_n は、図１から明らかな
ように、奇数列の抜板ブロック群３０₁ ，３０₃ ，…の
右側部分と偶数列の抜板ブロック群３０₂ ，３０₄ ，…
の左側部分とが重なり合い、奇数列の抜板ブロック群３
０₁ ，３０₃ ，…の左側部分は、左側鉄心脚１の偶数列
の抜板ブロック群１０₂ ，１０₄ ，…の上側部分と重な
り合い、偶数列の抜板ブロック群３０₂ ，３０₄ ，…の
右側部分は、右側鉄心脚２の奇数列の抜板ブロック群２
０₁ ，２０₃ ，…の上側部分と重なり合うよう配列され
る。

【００１８】そして、奇数列の抜板ブロック群３０₁ ，
３０₃ ，…の左側部分の下端面と、左側鉄心脚１の奇数
列の抜板ブロック群１０₁ ，１０₃ ，…の上端面との間
には継ぎ目のギャップ４が形成されている。この継ぎ目
のギャップ４は、抜板ブロック群３０₁ ，３０₃ ，…と
抜板ブロック群１０₁ ，１０₃ ，…との間の僅かな隙間
である。

【００１９】また、偶数列の抜板ブロック群３０₂ ，３
０₄ ，…の左端面と、左側鉄心脚１の偶数列の抜板ブロ
ック群１０₂ ，１０₄ ，…の上側部分の右端面との間に
も、上記継ぎ目のギャップ４と同様な継ぎ目のギャップ
５が形成されている。また、奇数列の抜板ブロック群３
０₁ ，３０₃ ，…の右端面と、右側鉄心脚２の奇数列の
抜板ブロック群２０₁ ，２０₃ ，…の上側部分の左端面
との間、及び、偶数列の抜板ブロック群３０₂ ，３０
₄ ，…の右側部分の下端面と、右側鉄心脚２の偶数列の
抜板ブロック群２０₂ ，２０₄ ，…の上端面との間に
も、それぞれ上記継ぎ目のギャップ４，５と同様な継ぎ
目のギャップ６，７が形成されている。

【００２０】次に、上記構成の積鉄心の作用を図４に基
づいて考察する。なお、図４は、左側鉄心脚１と上部ヨ
ーク３との接合部分を表わし、図３図示IV-IV による部
分的な拡大断面図を示している。なお、上部ヨーク３と
右側鉄心脚２の相互間、右側鉄心脚２と下部ヨークの相
互間、下部ヨークと左側鉄心脚１の相互間の各接合部分
も図４と同様に表わされる。

【００２１】ここで、図４に示すように、左側鉄心脚１
の抜板ブロック１０₇ を下方から流れてきた磁束Ａ
₇₁は、継ぎ目のギャップ４の磁気抵抗と非磁性絶縁体１
０_b ，３０_b の磁気抵抗との比に応じて、一部は、図４
図示破線矢印Ａ₇₃で示すように継ぎ目のギャップ４を通
過して上部ヨーク３の抜板ブロック３０₇ に移り、他部
は、図４図示実線矢印で示すように非磁性絶縁体１０
_b 、抜板ブロック１０_a 、非磁性絶縁体３０_b を順に通
って抜板ブロック３０₇ に移る。また、左側鉄心脚１の
抜板ブロック１０₇ を下方から流れてきた磁束Ａ₇₂は、
継ぎ目のギャップ４の磁気抵抗と非磁性絶縁体１０_b の
磁気抵抗との比に応じて、一部は、図４図示破線矢印Ａ
₇₄で示すように継ぎ目のギャップ４を通過して上部ヨー
ク３の抜板ブロック３０₇ に移り、他部は、図４図示実
線矢印で示すように非磁性絶縁体１０_b、抜板ブロック
１０_a 、非磁性絶縁体１０_b を順に通って抜板ブロック
３０₇ に移る。

【００２２】ただし、積鉄心内部を流れる磁束の磁束密
度が高いときには、各抜板ブロック１０₆ ，１０₈ が略
磁気飽和状態にあるため、抜板ブロック１０₇ 内部を流
れてきた磁束Ａ₇₁，Ａ₇₂は、図４図示破線矢印Ａ₇₃，Ａ
₇₄で示すように、ともに継ぎ目のギャップ４を直進通過
して抜板ブロック３０₇ に移る。

【００２３】このように、左側鉄心脚１と上部ヨーク３
の相互間の接合部分においては、互いに隣接する抜板ブ
ロック１０_a ，３０_a 間に非磁性絶縁体１０_b ，３０_b
を配設したことにより、左側鉄心脚１の奇数列の各抜板
ブロック１０₁ ，１０₃ …内部を下方から流れてきた磁
束は、継ぎ目のギャップ４か非磁性絶縁体１０_b ，３０
_b のいずれかを通らなければならない。このことは、以
下に述べるように、大幅な残留磁束密度の減少を達成で
きることを意味している。

【００２４】すなわち、合計０．１ｍｍのギャップを有
する磁路長１ｍの鉄心で常規磁束密度が１Ｔの場合を例
に挙げて説明すると、その鉄心部分における磁束密度と
必要な起磁力との関係は、材料の加工及び鉄心の組立て
による材料特性の変化がないものと仮定すると、図５に
おける図形(1) で示すような曲線で表わされる。一方、
ギャップ部分の磁束密度と必要な起磁力との関係は、下
記式磁束密度＝起磁力×４π×１０^-7／（０．１×１０^-3）で表わされ、図５における図形(2) で示すような直線で
表わされる。

【００２５】従って、鉄心全体における磁束密度と起磁
力との関係は、図５図示図形(1) と図形(2) とを合成し
て、図６に示すような曲線で表わすことができる。この
図６に示す図形と図５図示図形(1) とを例にとって比較
すれば明らかなように、ギャップ無しの鉄心の残留磁束
密度Ｂ_r が０．７（Ｔ）であるのに対し、ギャップ入り
の鉄心の残留磁束密度Ｂ_r は０．０６（Ｔ）となり、残
留磁束密度Ｂ_r が大幅に減少することが分かる。

【００２６】しかしながら、従来の一般的構造の積鉄心
の場合、鉄心への起磁力を零にする、換言すると、励磁
巻線に対する電圧印加を解除したとき、図１３に示すよ
うに、磁束は磁気抵抗の大きな継ぎ目のギャップ４を迂
回してしまい、上述したような継ぎ目のギャップ４によ
る残留磁束密度Ｂ_r の大幅な減少という効果を実際には
発揮できていなかった。

【００２７】これに対し、本実施例によると、互いに隣
接する抜板ブロック１０_a ，３０_a間に非磁性絶縁体１
０_b ，３０_b を配設したことにより、励磁巻線に対する
電圧印加を解除したとき、磁束は継ぎ目のギャップ４あ
るいは非磁性絶縁体１０_b ，３０_b を通って残留するこ
とになる。継ぎ目のギャップ４を通る磁束に対しては、
継ぎ目のギャップ４がギャップとして作用し、一方非磁
性絶縁体１０_b ，３０ _b を通る磁束に対しては、非磁性
絶縁体１０_b ，３０_b がギャップとして作用するので、
継ぎ目のギャップ４の大きさ、非磁性絶縁体１０_b ，３
０_b の厚さを適切に設計することによりいずれの通路の
残留磁束密度も低減できる。そして、残留磁束密度Ｂ_r
の大幅な減少により、常規磁束密度Ｂ_m を高い値に設定
することができるようになる。但し、継ぎ目のギャップ
４は積極的に入れなくても、抜板ブロック群３０₁ ，３
０₃ ，…と抜板ブロック群１０₁ ，１０₃ ，…とを接合
させたとき必然的に生じる隙間だけでもよい。非磁性絶
縁体にギャップとしての作用をもたせるためには、抜板
のヒステリシス曲線、１ブロック当たりの抜板の枚数、
脚抜板とヨーク抜板が対向する面積、ヨーク抜板同士が
対向する面積等を考慮して、その厚さが決められる。

【００２８】次に、本発明の効果を概算して示す。一般
の変圧器で、常規磁束密度Ｂ_m が１．５（Ｔ）、残留磁
束密度Ｂ_r が常規磁束密度Ｂ_m の８０％である１．２
（Ｔ）、Ｋ＝Ｎ・Ａ／Ｌとすると、ｉ_max ＝Ｋ（２×１．５＋１．２−２）＝２．２Ｋとなる。これに対し、この変圧器に非磁性絶縁体を挿入
し残留磁束密度Ｂ_r を０．１（Ｔ）にしたとすれば、ｉ_max ＝Ｋ（２×１．５＋０．１−２）＝１．１Ｋとなり、励磁突入電流は半減する。

【００２９】逆に、鉄心構造が同じままで常規磁束密度
を下げて励磁突入電流を１．１Ｋまで下げようとする
と、残留磁束密度を常規磁束密度の８０％として逆算す
ると、常規磁束密度を１．１１（Ｔ）に下げなければな
らない。実際は、常規磁束密度を下げればＫの値も変わ
ってくるが、常規磁束密度を大幅に下げなければならな
いことに変わりはない。

【００３０】次に、励磁突入電流を定格電流程度に抑制
した変圧器について検討する。先の式で右辺を近似的に
「０」として常規磁束密度を逆算してみると、一般の変
圧器の場合は、残留磁束密度を常規磁束密度の８０％と
して０．７１４（Ｔ）になる。一方、鉄心脚にバットギ
ャップを入れ、あるいは、互いに隣接する抜板ブロック
１０_a ，３０_a 間に非磁性絶縁体１０_b ，３０_b を入
れ、残留磁束密度を０．１（Ｔ）にした場合は、０．９
５（Ｔ）となる。即ち、残留磁束密度を０．１（Ｔ）と
した場合は、設計磁束密度を１．３３倍と高くとれるこ
とを示している。一方、変圧器の製造コストは、構造が
類似の場合、等価容量の０．３〜１乗（普通は０．６５
乗程度）に比例する。等価容量は設計磁束密度に反比例
するので、結局変圧器の製造コストは設計磁束密度の
０．３〜１．０乗（普通は０．６５乗）に反比例するこ
とになる。

【００３１】そこで、０．６５乗に反比例すると仮定し
て試算すると、非磁性絶縁体を入れる方法は、磁束密度
を単純に下げる方法と比較してコストは８３％になる。
非磁性絶縁体の増加、製造工数の増加を考慮しても１０
数％のコスト低減が期待できる。

【００３２】しかし、構造が大きく変わった場合のコス
トは、上記のように一概には論じられない。同じ残留磁
束を低減する方法でも、先に述べた鉄心脚にバットギャ
ップを入れる構造とした場合は、それによるコストアッ
プをみなければならない。

【００３３】それでも、容量の大きい変圧器の場合で励
磁突入電流を一般の変圧器より大幅に下げる必要がある
場合は、バットギャップを入れる効果はある。小容量の
変圧器の場合は、バットギャップを入れるためのコスト
アップの割合が大きくなり、磁束密度を大きく下げても
ギャップを入れない方が有利になることが多い。

【００３４】本実施例の励磁突入電流防止変圧器は、バ
ットギャップを入れないで残留磁束密度を低くしたもの
で、従って構造が一般の変圧器と類似となるので、経済
的に大変有利である。また、励磁突入電流を磁束密度の
低減だけで対処した変圧器と比較して電圧変動率の増加
は少なく、また、バットギャップ入変圧器にありがちな
ギャップによる騒音の問題もなく、特性的にもバランス
のとれた欠点の少ない変圧器といえる。

【００３５】図７は、本発明の他の実施例であって、互
いに隣接する抜板ブロック間に非磁性金属体（例えば、
銅板、銅条、アルミ板、アルミ条）を配設した積鉄心に
おいて、上述した図４と同様、左側鉄心脚１と上部ヨー
ク３との接合部分を表わし、図３図示IV-IV と同様の切
断面による部分的な拡大断面図を示している。なお、上
部ヨーク３と右側鉄心脚２の相互間、右側鉄心脚２と下
部ヨークの相互間、下部ヨークと左側鉄心脚１の相互間
の各接合部分も図７と同様に表わされる。

【００３６】抜板ブロック間に非磁性金属体を配設した
場合、図７に示すように、左側鉄心脚１の抜板ブロック
１０₇ を下方から流れてきた磁束Ａ₇₁は、非磁性金属体
１０ _b ，３０_b を通過することができないため、図７図
示実線矢印で示すように継ぎ目のギャップ４を通過して
上部ヨーク３の抜板ブロック３０₇ に移る。また、左側
鉄心脚１の抜板ブロック１０₇ を下方から流れてきた磁
束Ａ₇₂は、図７図示実線矢印で示すように継ぎ目のギャ
ップ４を通過して上部ヨーク３の抜板ブロック３０₇ に
移る。

【００３７】このように、左側鉄心脚１と上部ヨーク３
の相互間の接合部分においては、互いに隣接する抜板ブ
ロック１０_a ，３０_a 間に非磁性金属体１０_b ，３０_b
を配設したことにより、左側鉄心脚１の奇数列の各抜板
ブロック１０₁ ，１０₃ …内部を下方から流れてきた磁
束は、継ぎ目のギャップ４を通過せざるをえない。

【００３８】また、励磁巻線に対する電圧印加を解除し
たときには、非磁性金属体１０_b ，３０_b が磁束を完全
には遮断することはなく、このため、磁束は継ぎ目のギ
ャップ４または非磁性金属体１０_b ，３０_b のいずれか
を通って残留すると推察される。ここで、継ぎ目のギャ
ップ４を通る磁束に対しては、継ぎ目のギャップ４がギ
ャップとして作用し、一方、非磁性金属体１０_b ，３０
_b を通る磁束に対しては、非磁性金属体１０_b ，３０_b
がギャップとして作用する。このため、継ぎ目のギャッ
プ４の大きさ、非磁性金属体１０_b ，３０_b の厚さを適
切に設計することによりいずれの通路の残留磁束密度も
低減できる。そして、残留磁束密度Ｂ_rの大幅な減少に
より、常規磁束密度Ｂ_m を高い値に設定することができ
るようになる。

【００３９】従って、本実施例によっても、上述した実
施例と同様の効果、すなわち、バットギャップを入れな
いで残留磁束密度を低くしたため、構造が一般の変圧器
と類似となるので、経済的に大変有利であり、また、励
磁突入電流を磁束密度の低減だけで対処した変圧器と比
較して電圧変動率の増加は少なく、また、バットギャッ
プ入変圧器にありがちなギャップによる騒音の問題もな
く、特性的にもバランスがとれるという効果、を奏する
ことができる。

【００４０】図８〜図１０は、本発明の更に他の実施例
であって、ヨークの抜板ブロックの両面に非磁性絶縁体
を配設した積鉄心を示している。ここで、図８は、上述
した実施例の図２と同様、図１に示す積鉄心を図示矢印
II方向から見た側面図、図９は、同じく図３と同様、図
１に示す積鉄心を図示矢印III 方向から見た平面図を示
している。また、図１０は、図４と同様、左側鉄心脚１
と上部ヨーク３との接合部分を表わし、図３図示IV-IV
と同様の切断面による部分的な拡大断面図を示してい
る。

【００４１】本実施例に係る積鉄心において、左側鉄心
脚１は、ｎ個の抜板ブロック１０₁，１０₂ ，１０₃ ，
１０₄ ，…，１０_n によって構成され、各抜板ブロック
１０ ₁ ，１０₂ ，１０₃ ，１０₄ ，…，１０_n は、ｍ枚
の厚さ０．３５ｍｍ程度のけい素鋼板からなる抜板１０
０₁ ，１００₂ ，…，１００_m によって構成される。

【００４２】また、右側鉄心脚２は、ｎ個の抜板ブロッ
ク２０₁ ，２０₂ ，２０₃ ，２０₄，…，２０_n によっ
て構成され、各抜板ブロック２０₁ ，２０₂ ，２０₃ ，
２０ ₄ ，…，２０_n は、ｍ枚のけい素鋼板からなる抜板
２００₁ ，２００₂ ，…，２００_m によって構成され
る。

【００４３】また、上部ヨーク３は、ｎ個あるいは（ｎ
＋２）個の非磁性体絶縁体付き抜板ブロック３０₁ ，３
０₂ ，３０₃ ，３０₄ ，…，３０_n によって構成され
る。ここで、（ｎ＋２）個にするのは、ヨーク断面積の
減少を防止するためであり、ｎ個の非磁性絶縁体付き抜
板ブロックからなるヨークの両側面に１個づつ増設して
構成される。各非磁性絶縁体付き抜板ブロック３０₁ ，
３０₂ ，３０₃ ，３０₄，…，３０_n は、ｋ枚のけい素
鋼板からなる抜板３００₁ ，３００₂ ，…，３００_k に
よって構成される抜板ブロック３０_a と、この抜板ブロ
ック３０_a の両面に配設された非磁性絶縁体３０_b ，３
０_c とによって構成される。なお、下部ヨークについて
も、上部ヨーク３と同様に構成される。

【００４４】次に、上記構成の積鉄心の作用を図１０に
基づいて考察する。

【００４５】図１０に示すように、左側鉄心脚１の抜板
ブロック１０₇ を下方から流れてきた磁束Ａ₇₁は、継ぎ
目のギャップ４の磁気抵抗と非磁性絶縁体３０_b の磁気
抵抗との比に応じて、一部は、図１０図示破線矢印Ａ₇₃
で示すように継ぎ目のギャップ４を通過して上部ヨーク
３の抜板ブロック３０₇ に移り、他部は、図１０図示実
線矢印で示すように抜板ブロック１０₆ 、非磁性絶縁体
３０_b を順に通って抜板ブロック３０₇ に移る。また、
左側鉄心脚１の抜板ブロック１０₇ を下方から流れてき
た磁束Ａ₇₂は、継ぎ目のギャップ４の磁気抵抗と非磁性
絶縁体３０_c の磁気抵抗との比に応じて、一部は、図１
０図示破線矢印Ａ₇₄で示すように継ぎ目のギャップ４を
通過して上部ヨーク３の抜板ブロック３０₇ に移り、他
部は、図１０図示実線矢印で示すように抜板ブロック１
０₈ 、非磁性絶縁体３０_c を順に通って抜板ブロック３
０₇ に移る。

【００４６】ただし、積鉄心内部を流れる磁束の磁束密
度が高いときには、各抜板ブロック１０₆ ，１０₈ が略
磁気飽和状態にあるため、抜板ブロック１０₇ 内部を流
れてきた磁束Ａ₇₁，Ａ₇₂は、図１０図示破線矢印Ａ₇₃，
Ａ₇₄で示すように、ともに継ぎ目のギャップ４を直進通
過して抜板ブロック３０₇ に移る。

【００４７】従って、本実施例によっても、上述した実
施例と同様の効果、すなわち、バットギャップを入れな
いで残留磁束密度を低くしたため、構造が一般の変圧器
と類似となるので、経済的に大変有利であり、また、励
磁突入電流を磁束密度の低減だけで対処した変圧器と比
較して電圧変動率の増加は少なく、また、バットギャッ
プ入変圧器にありがちなギャップによる騒音の問題もな
く、特性的にもバランスがとれるという効果、を奏する
ことができる。

【００４８】図１１は、本発明の更に他の実施例であっ
て、ヨークの抜板ブロックの両面に非磁性金属体を配設
した積鉄心において、上述した図４と同様、左側鉄心脚
１と上部ヨーク３との接合部分を表わし、図３図示IV-I
V と同様の切断面による部分的な拡大断面図を示してい
る。

【００４９】図１１に示すように、左側鉄心脚１の抜板
ブロック１０₇ を下方から流れてきた磁束Ａ₇₁は、非磁
性金属体３０_b を通過することができないため、図１１
図示実線矢印で示すように継ぎ目のギャップ４を通過し
て上部ヨーク３の抜板ブロック３０₇ に移る。また、左
側鉄心脚１の抜板ブロック１０₇ を下方から流れてきた
磁束Ａ₇₂は、図１１図示実線矢印で示すように継ぎ目の
ギャップ４を通過して上部ヨーク３の抜板ブロック３０
₇ に移る。

【００５０】このように、左側鉄心脚１と上部ヨーク３
の相互間の接合部分においては、上部ヨーク３の各抜板
ブロック３０_a の両面に非磁性金属体３０_b ，３０_c を
配設したことにより、左側鉄心脚１の奇数列の各抜板ブ
ロック１０₁ ，１０₃ …内部を下方から流れてきた磁束
は、継ぎ目のギャップ４を通過せざるをえない。

【００５１】従って、上部、下部ヨーク３の各抜板ブロ
ック３０_a の両面に非磁性金属体３０_b ，３０_c を配設
したことにより、定常時は、上述したように磁束は継ぎ
目ギャップ４を通過せざるをえない。しかし、励磁巻線
に対する電圧印加を解除したときには、非磁性金属体３
０_b ，３０_c が磁束を完全には遮断することはなく、こ
のため、磁束は継ぎ目のギャップ４または非磁性金属体
３０_b ，３０_c のいずれかを通って残留すると推察され
る。ここで、継ぎ目のギャップ４を通る磁束に対して
は、継ぎ目のギャップ４がギャップとして作用し、一
方、非磁性金属体３０_b ，３０_c を通る磁束に対して
は、非磁性金属体３０_b ，３０_c がギャップとして作用
する。このため、継ぎ目のギャップ４の大きさ、非磁性
金属体３０_b ，３０_c の厚さを適切に設計することによ
りいずれの通路の残留磁束密度も低減できる。そして、
残留磁束密度Ｂ_r の大幅な減少により、常規磁束密度Ｂ
_m を高い値に設定することができるようになる。但し、
継ぎ目のギャップ４は積極的に入れなくても、非磁性金
属体付き抜板ブロック群３０₁ ，３０₃ ，…と抜板ブロ
ック群１０₁ ，１０₃ ，…とを接合させたとき必然的に
生じる隙間だけでもよい。非磁性金属体にギャップとし
ての作用をもたせるためには、抜板のヒステリシス曲
線、１ブロック当たりの抜板の枚数、脚抜板とヨーク抜
板が対向する面積、ヨーク抜板同士が対向する面積等を
考慮して、その厚さが決められる。

【００５２】従って、本実施例によっても、上述した実
施例と同様の効果、すなわち、バットギャップを入れな
いで残留磁束密度を低くしたため、構造が一般の変圧器
と類似となるので、経済的に大変有利であり、また、励
磁突入電流を磁束密度の低減だけで対処した変圧器と比
較して電圧変動率の増加は少なく、また、バットギャッ
プ入変圧器にありがちなギャップによる騒音の問題もな
く、特性的にもバランスがとれるという効果、を奏する
ことができる。

【００５３】なお、図示を省略したが、本発明の更に他
の実施例としては、鉄心脚側の抜板ブロックの両面に非
磁性絶縁体又は非磁性金属体を配設してなる積鉄心があ
る。この実施例によっても、上述した各実施例と同様の
効果を奏することができる。

【００５４】なお、本発明は、単相２脚積鉄心に限定さ
れるものではなく、単相３脚積鉄心、三相３脚積鉄心、
三相５脚積鉄心、多段鉄心、額縁状鉄心等に幅広く適用
できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
残留磁束密度を低減させ、励磁突入電流の減少を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る変圧器の積鉄心の一部の斜視図

【図２】図１に示す積鉄心を図示矢印II方向から見た側
面図

【図３】図１に示す積鉄心を図示矢印III 方向から見た
平面図

【図４】左側鉄心脚１と上部ヨーク３との接合部分を表
わし、図３図示IV-IV による部分的な拡大断面図

【図５】起磁力と磁束密度との関係を示すグラフ

【図６】同じく、起磁力と磁束密度との関係を示すグラ
フ

【図７】他の実施例に係る変圧器の積鉄心の図２に対応
する側面図

【図８】同積鉄心の図３に対応する平面図

【図９】同積鉄心の図４に対応する部分拡大断面図

【図１０】更に他の実施例に係る変圧器の積鉄心の図４
に対応する部分拡大断面図

【図１１】更に他の実施例に係る変圧器の積鉄心の図４
に対応する部分拡大断面図

【図１２】積鉄心の従来例を示すギャップ入り鉄心の斜
視図

【図１３】従来からの一般的構造の積鉄心の問題点を説
明するための、図４に対応する部分を表わした断面図

【符号の説明】

１左側鉄心脚２右側鉄心脚３ヨーク４，５，６，７継ぎ目のギャップ１００₁ ，…，１００_m ，２００₁ ，…，２００_m ，３
００₁ ，…，３００_m抜板１０_a ，３０_a抜板ブロック１０_b ，３０_b ，３０_c 非磁性絶縁体又は非磁性金
属体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の抜板からなる抜板ブロックを積
み込んで構成され、鉄心脚とヨーク間に継ぎ目のギャッ
プが形成される変圧器の積鉄心において、前記継ぎ目の
ギャップが、抜板ブロックの各層ごとに同一位置になら
ないよう交互に形成されるとともに、互いに隣接する抜
板ブロックの各層間に非磁性の絶縁体が配設されてなる
ことを特徴とする変圧器の積鉄心。
【請求項２】複数枚の抜板からなる抜板ブロックを積
み込んで構成され、鉄心脚とヨーク間に継ぎ目のギャッ
プが形成される変圧器の積鉄心において、前記継ぎ目の
ギャップが、抜板ブロックの各層ごとに同一位置になう
ないよう交互に形成されるとともに、互いに隣接する抜
板ブロックの各層間に非磁性の金属体が配設されてなる
ことを特徴とする変圧器の積鉄心。
【請求項３】前記請求項１において、前記非磁性の絶
縁体が、前記ヨークの抜板ブロックの両面に配設されて
なることを特徴とする変圧器の積鉄心。
【請求項４】前記請求項１において、前記非磁性の絶
縁体が、前記鉄心脚の抜板ブロックの両面に配設されて
なることを特徴とする変圧器の積鉄心。
【請求項５】前記請求項２において、前記非磁性の金
属体が、前記ヨークの抜板ブロックの両面に配設されて
なることを特徴とする変圧器の積鉄心。
【請求項６】前記請求項２において、前記非磁性の金
属体が、前記鉄心脚の抜板ブロックの両面に配設されて
なることを特徴とする変圧器の積鉄心。