专利名称：变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及变压器，尤其涉及变压器所包含的铁心结构。
背景技术：
大容量变压器铁心一般具有层叠了薄板状磁性体(例如电磁钢板、非晶板等)的结构。例如，在专利文献I (日本专利实开昭60-81618号公报)中公开了为了使组装铁心的操作变容易而弯曲带状强磁性板来构成铁心的技术。在该强磁性板的弯曲部，形成有冲孔或凹孔，并在宽度方向上保留稍许连通部。另一方面，为了提高变压器效率，需要降低变压器损耗。变压器损耗包括从线圈泄漏出的漏磁通所引起的涡流损耗。迄今为止，提出了用于降低涡流损耗的技术。
例如，在专利文献2 (日本专利特开2003-347134号公报)和专利文献3 (日本专利特开平1-259514号公报)中，公开了用于降低涡流损耗的铁心结构。具体而言，在专利文献2中公开了在沿上下方向夹持着层叠的块铁心的两个轭环(ring yoke)上形成有水平方向的切口的情形。在专利文献3中公开了在设于具有间隙的主铁心两端的轭铁上，沿磁通密度分布形成有切口的情形。此外，例如在专利文献4 专利文献6 (日本专利实开昭60-57115号公报、日本专利特开平10-116741号公报及日本专利特开2001-35733号公报)中，公开了在用于存放变压器的箱体内壁表面上安装有电磁屏蔽构件的结构。例如，在专利文献4(日本专利实开昭60-57115号公报)中公开了形成有多个切口或沟槽的屏蔽板。在作为磁通流入部和流出部的屏蔽板的上下两端，形成切口或沟槽，该切口或凹槽的深度比磁通渗透深度要深，并且沿着屏蔽板的宽度方向延伸。例如，在专利文献5 (日本专利特开平10-116741号公报)中公开了通过层叠硅钢条来形成的电磁屏蔽构件。在硅钢条表面上形成有至少一个沿其长度方向的切口。例如，在专利文献6 (日本专利特开平2001-35733号公报)中公开了通过在箱体内侧层叠磁性体而形成的电磁屏蔽构件。例如，切口仅设置在该电磁屏蔽构件的表面侧。在专利文献7 (日本专利实开昭62-32518号公报)中公开了以覆盖绕组的上表面、下表面和侧面方式形成的电磁屏蔽构件。多个切口形成于该电磁屏蔽构件。在专利文献8(日本专利特开2003-203813号公报)中公开了在设于平面导体线圈的上表面或下表面的至少一个表面上的磁性导体上形成切口的情形。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利实开昭60 - 81618号公报专利文献2 :日本专利特开2003-347134号公报专利文献3 :日本专利特开平1-259514号公报专利文献4 :日本专利实开昭60 - 57115号公报专利文献5 :日本专利特开平10-116741号公报
专利文献6 :日本专利特开2001-35733号公报专利文献7 :日本专利实开昭62 - 32518号公报专利文献8 :日本专利特开2003-203813号公报
发明内容
如上所述，迄今为止提出了用于降低变压器的涡流损耗的各种技术。但是，为了提高变压器效率，需要尽可能减少变压器损耗。因而，用于降低变压器损耗的技术还有改进的余地。本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供能降低变压器损耗的铁心结构。
概括而言，本发明是一种变压器，包括铁心，该铁心包含沿一个方向层叠的多个磁性板；以及卷绕于铁心的线圈。在多个磁性板中，至少在多个磁性板层叠方向上的与线圈内周面相对的磁性板上形成有切口。若采用本发明，能降低铁心的涡流损耗，因此，能降低变压器损耗。
图IA是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式I所涉及的变压器时的图。图IB是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式I所涉及的变压器时的图。图2A是表示沿图IA及图IB所示的Z方向观察铁心时的铁心的图。图2B是表示图2A的IIB — IIB截面的图。图3A是被图2A中的双点划线III包围的部分的立体图。图3B是从图3A中的箭头B所示方向观察时的侧视图。图4是表不线圈和切口之间的位直关系的图。图5是用于说明切口深度的图。图6是用于说明由线圈产生的磁通的图。图7A是表不未形成有切口的电磁钢板表面的润流分布的图。图7B是表不未形成有切口的电磁钢板表面的损耗密度的图。图8A是表示本发明实施方式I所涉及的电磁钢板表面的涡流分布的图。图8B是表示本发明实施方式I所涉及的电磁钢板表面的损耗密度的图。图9A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式2所涉及的变压器时的图。图9B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式2所涉及的变压器时的图。图10是表示图9A及图9B所示的变压器所包含的铁心的俯视图。图11是示意性地表示实施方式2所涉及的脚铁心(leg iron core)的俯视图。图12A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式3所涉及的变压器时的图。图12B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式3所涉及的变压器时的图。图13是表示图12A及图12 B所示的铁心的俯视图。
图14是表示对图13的XIV-XIV截面进行部分放大的图。图15是用于示意性地说明图12A及图12B所示的铁心的制造方法的图。图16A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式4所涉及的变压器时的图。图16B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式4所涉及的变压器时的图。
图17是用于说明实施方式4中的电磁屏蔽构件和切口的配置的立体图。图18是用于说明实施方式4中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。图19A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式5所涉及的变压器时的图。图19B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式5所涉及的变压器时的图。图20是用于说明实施方式5中的电磁屏蔽构件和切口的配置的立体图。图21是用于说明实施方式5中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。图22A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式6所涉及的变压器时的图。图22B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式6所涉及的变压器时的图。图23是用于说明实施方式6中的电磁屏蔽构件和切口的配置的立体图。图24是用于说明实施方式6中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。图25是用于说明来自低压线圈和高压线圈的漏磁通的流向的图。图26是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察实施方式6的第一变形例所涉及的变压器时的图。图27是用于说明图26所示的变压器的立体图。图28是用于说明图26及图27所示的变压器中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。图29是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察实施方式6的第二变形例所涉及的变压器时的图。图30是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察实施方式6的第三变形例所涉及的变压器时的图。图31是用于说明实施方式6的第四变形例中的切口配置的图。图32是用于概括说明内铁型(core-type)变压器的结构的图。图33是用于说明图22中的铁心51的结构的图。
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，图中对于相同或相当的部分标注相同标号，不再重复其说明。本发明实施方式所涉及的变压器例如在变电站中用来输配电。但是，本发明的变压器不限于输配电，可广泛应用。[实施方式I]图IA和图IB是简要示出本发明实施方式I所涉及的变压器的结构的图。图IA是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式I所涉及的变压器时的图。图IB是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式I所涉及的变压器时的图。参照图IA和图1B，变压器10包括2个铁心15和线圈21。铁心15具有形成闭合磁路的环状形状。具体而言，铁心15具有大致为矩形的框形状。铁心15包括I对轭(yoke)铁心11,12和一对脚(leg)铁心13、14。将轭铁心11和轭铁心12彼此隔着间隔来平行地配置，将脚铁心13和脚铁心14彼此隔着间隔来平行地配置。轭铁心11、12各自的一端通过脚铁心13相接合，轭铁心11、12各自的另一端通过脚铁心14相接合。轭铁心11、12和脚铁心13、14分别具有沿环状铁心15的环绕方向呈带状延伸的形状。以使得脚铁心14彼此相邻的方式来配置2个铁心15。图IA中的X轴表示2个铁心15的配置方向。在X方向相邻配置的2个脚铁心14上卷绕线圈21。虽未图示，线圈21包含共用中心轴的高压绕组和低压绕组。图IB中的Y轴表示线圈21的中心轴(卷轴)。
轭铁心11、12和脚铁心13、14分别具有将多个薄板状磁性体叠加成层状而构成的层叠结构。下面，薄板状磁性体被称作“磁性板”。在本发明的实施方式中，作为构成轭铁心11、12和脚铁心13、14的磁性板,使用电磁钢板,更具体而言,使用方向性钢板。图IA和图IB所示的Z轴表示多个磁性板的层叠方向。图IA A和图IB所示的X轴、Y轴及Z轴是彼此正交的轴。对于后文说明的图中示出的X轴、Y轴及Z轴，上述关系也成立，因此,下面不再重复说明X轴、Y轴及Z轴。在本发明的实施方式中，在构成脚铁心14的多个磁性板中，至少在与线圈21的内周面相对的磁性板的表面上形成切口 16。此外，图IA表示沿多个磁性板的层叠方向、从一侧观察到的变压器10的结构，但从相反侧观察到的变压器10的结构也与图IA的结构相同。即，在沿Z轴方向层叠的多个磁性板中的两端的磁性板上形成有切口 16。图2A和图2B是图IA和图IB所示的铁心的俯视图。图2A是表示沿图IA及图IB所示的Z方向观察的铁心时的铁心的图。图2B是表示图2A的IIB — IIB截面的图。参照图2A和图2B，Y方向和Z方向分别与图I所示的Y轴方向和Z轴方向相对应。轭铁心11、12和脚铁心13、14分别包含沿Z方向层叠的多个电磁钢板31。构成脚铁心14的电磁钢板31的主表面沿Y方向延伸。在构成脚铁心14的多个电磁钢板中，至少在与线圈21的内周面相对的电磁钢板上，形成有切口 16。由于切口 16沿电磁钢板31的主表面的延伸方向而形成，因此，沿Y方向(线圈21的卷轴方向)延伸。此外，如图2B所示，在本实施方式中，不仅可在沿Z方向排列的多个电磁钢板中的位于端部(与线圈的内周面相对)的电磁钢板上形成有切口，还在从该电磁钢板起沿Z方向连续排列的电磁钢板上形成有切口。因而，在本实施方式中，在连续的多个电磁钢板上形成有切口。此外，在所层叠的电磁钢板31的各自的主表面上配置有绝缘覆膜32。图3A和图3B是对图2A中的双点划线III所包围的部分进行放大表示的图。图3A是图2A中的双点划线III所包围的部分的立体图，而图3B是从图3A中的箭头B所示方向进行观察的侧视图。参照图3A和3B，通过将构成各铁心的电磁钢板31彼此啮合，来使轭铁心12和脚铁心14相互接合。若对该结构进行详细说明，则构成各铁心的多个电磁钢板31包括第一电磁钢板3Ip、和第二电磁钢板31q。第一电磁钢板3Ip和第二电磁钢板3Iq —片隔一片地交叉层叠。在轭铁心12和脚铁心14的接合位置处，电磁钢板31q的端部比电磁钢板31p的前端要突出。在沿层叠方向相邻的电磁钢板31q之间形成有间隙，在轭铁心12和脚铁心14相互之间，电磁钢板31p插入在形成于电磁钢板31q之间的间隙中。图3A和图3B是表示各铁心的I个结构例的图,铁心结构不限于图3A和图3B所示的形式。例如，还可通过交叉层叠多个电磁钢板31p和多个电磁钢板31q来构成铁心15。接下来，利用图4和图5，对切口进行详细说明。此外，为了方便理解本发明的实施方式，在下面说明的图中，有时将构成脚铁心的电磁钢板的形状表示为长方形。图4是表示线圈和切口之间的位置关系的图。参照图4，从多个电磁钢板的层叠方向观察时，切口 16沿着电磁钢板31的延伸方向、即沿着电磁钢板的轧制方向而形成。在本发明实施方式中，对电磁钢板31使用方向性钢板，因此，方向性钢板的轧制方向是指易磁 化轴的方向。以使得方向性钢板31的轧制方向沿着线圈21卷轴方向的方式来配置方向性钢板31。图5是用于说明切口深度的图。参照图5，Z方向表示图I所示的Z轴方向。在多个电磁钢板31上连续形成切口 16，因此，切口 16在多个电磁钢板31的层叠方向(Z方向)上具有深度d。能适当地确定切口 16的深度d，作为用于降低在铁心产生的涡电流所引起的损耗(涡流损耗)的值。通过预先确定切口 16的深度d，能确定形成切口 16所需的电磁钢板31的片数。因而，不需要在构成铁心14的所有电磁钢板31上形成切口 16。通过限定形成切口 16的电磁钢板31的片数，能降低切口的加工费用，能降低铁心的制造成本。由于线圈21所产生的磁通进入构成铁心15 (特别是脚铁心14)的电磁钢板，从而产生涡流。如图6所示，由线圈21产生的磁通FL1、FL2流过由铁心15构成的闭合磁路。分别流过2个铁心15的磁通FL1、FL2是对变压器10的变压作用作贡献的磁通。另一方面，线圈21所产生的磁通FL3、FL4进入铁心15的主表面17中的、与线圈21的内周面21a相对的区域17a。区域17a是对应于脚铁心14的表面的区域。由于磁通FL3、FL4进入铁心15 (脚铁心14)，从而在铁心15 (脚铁心14)中产生涡流。图7A和图7B是用于说明在构成脚铁心的电磁钢板中未形成切口的情况下、在电磁钢板中产生的涡流和涡流损耗的图。图7A是表示未形成有切口的电磁钢板表面的涡流分布的图。图7B是表不未形成有切口的电磁钢板表面的损耗密度的图。参照图7A,用与图6相同的标号17a来表不电磁钢板31的主表面上的、磁通贯穿的区域。在来自线圈21的磁通所贯穿的区域17a中，磁通密度增大。由于磁通贯穿电磁钢板，因而产生涡流。从磁通分布中心起越靠近外侧方向，则涡流密度越大。因而，例如在图7A中由虚线包围的位置处，电流密度增大。由于在该部分中电流密度增大，因此，如图7B所示那样，损耗密度也增大。图8A和图SB是用于在说明本发明实施方式I所涉及的脚铁心中产生的涡流和涡流损耗的示意图。图8A是表示本发明实施方式I所涉及的电磁钢板表面的涡流分布的图。图SB是表示本发明实施方式I所涉及的电磁钢板表面的损耗密度的图。参照图8A和图8B，通过在与线圈内周面相对的电磁钢板31上形成切口 16，来将涡流分开。通过分开涡流，能减小涡流密度。通过减小电流密度，从而能减小损耗密度，因此，若采用本发明实施方式1，能降低铁心的涡流损耗。通过降低涡流损耗，能降低变压器消耗的功率。其结果为，能提高变压器效率。通过提高变压器效率，从而能力图实现变压器的小型化以及轻量化。而且，在实施方式I中，在构成脚铁心的多个电磁钢板中的、沿层叠方向连续排列的多个电磁钢板上形成切口。从而，能进一步降低润流。从而，能进一步降低润流引起的损耗。而且，根据实施方式1，以沿电磁钢板(方向性钢板)的轧制方向延伸的方式将切口16形成在电磁钢板上。所谓电磁钢板(方向性钢板)的轧制方向是指电磁钢板的延伸方向。在实施方式I中，以构成铁心的多个电磁钢板各自的延伸方向沿着线圈21的卷轴方向的方 式,来配置这些多个电磁钢板中的各电磁钢板。用于变压器铁心的薄板状磁性体需要具有使主磁通高效流过的功能。因此，在实施方式I中，使用在特定方向(轧制方向)容易磁化的方向性钢板作为铁心的磁性板。如图6所示,对变压作用作贡献的磁通F LUFL2沿电磁钢板的延伸方向流过。根据切口的延伸方向的不同，切口的延伸方向可能会妨碍对变压作用作贡献的主磁通流过。在实施方式I中，切口 16的延伸方向与电磁钢板(方向性钢板)的轧制方向相平行，因此，沿导磁率最高的方向形成切口。由此，能抑制磁性板本来的功能下降并且，能有效降低铁心的涡流损耗，上述磁性基板的固有功能是使由变压作用引起的磁通流过的功能。[实施方式2]在实施方式2中，以切口一端到达磁性板的端部的方式，在磁性板上形成切口。图9A和图9B是简要示出本发明实施方式2所涉及的变压器的结构的图。图9A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式2所涉及的变压器时的图。图9B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式2所涉及的变压器时的图。参照图9A、9B以及图1A、1B，变压器IOA和变压器10的不同之处在于，变压器IOA包括铁心15A来替代铁心15。铁心15A和铁心15的不同之处在于，铁心15A包括脚铁心14A来替代脚铁心14。图10是表示图9A及图9B所示的铁心的俯视图。图11是示意性地表示实施方式2所涉及的脚铁心的俯视图。参照图9A、图9B、图10及图11，以切口 16的一端到达位于磁性板(电磁钢板31)的延伸方向的磁性板的端部的方式，形成切口 16。这一点是实施方式2和实施方式I的不同之处。此外，铁心15A的其它部分的结构与铁心15的对应部分的结构相同。此外，在构成脚铁心14A的多个磁性板中的、与线圈21的内周面相对的磁性板上形成切口。但，与实施方式I相同地，不仅可在与线圈21的内周面相对的磁性板上形成切口，还可在从该电磁钢板起沿Z方向连续排列的多个电磁钢板上形成切口。切口 16的一端与线圈21重叠，相对于此，切口的另一端到达磁性钢板31的端部。这一点是实施方式2所涉及的脚铁心和实施方式I所涉及的脚铁心的不同之处。脚铁心14A的其它部分与实施方式I所涉及的脚铁心14的对应部分的结构相同。从磁通分布中心起越靠近外侧，则涡流密度越高。因此，在位于磁性板的延伸方向的磁性体端部处，涡流密度容易增大。通过以切口一端到达磁性板的端部的方式形成切口，从而能抑制上述磁性板端部中的涡流。因而，若采用实施方式2，能进一步提高抑制铁心涡流损耗的效果。[实施方式3]在实施方式3中，以在沿层叠方向上相邻的2个磁性板之间、切口不重叠的方式，来在上述两个磁性板的各磁性板上形成切口。图12A和图12B是简要示出本发明实施方式3所涉及的变压器的结构的图。图12A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式3所涉及的变压器时的图。图12B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式3所涉及的变压器时的图。参照图12A、12B以及图1A、1B，变压器IOB和变压器10的不同之处在于，变压器IOB包括铁心15B来替代铁心15。铁心15B和铁心15的不同之处在于，铁心15B包括脚铁心14B来替代脚铁心14。
图13是表示图12A及图12B所示的铁心的俯视图。图14是表示对图13的XIV-XIV截面进行了部分放大的图。参照图13和图14，在沿层叠方向相邻的2个电磁钢板31之间、切口 16的位置彼此偏移。此外，铁心15B的其它部分的结构与铁心15相同。图15是用于示意性地说明图12A及图12B所示的铁心的制造方法的图。参照图15，预先准备形成有切口的多个电磁钢板31。电磁钢板31的主表面上的切口的位置不完全相同。在通过层叠电磁钢板31来制造铁心时，选择形成有切口的电磁钢板31，使其切口位置不与位于层叠方向下侧的电磁钢板31的切口位置相重叠,并叠加该电磁钢板。一般而言，涡流大小与磁性板厚度的平方成正比。在本发明的实施方式中，通过层叠彼此绝缘的薄磁性板来构成铁心，从而降低涡流。而且，在本发明的实施方式中，至少在与线圈的内周面相对的磁性板上形成切口。由此，能进一步降低由铁心产生的涡流损耗。但是，由于在磁性板上形成切口(例如，利用冲压钻孔加工来形成切口)，因而切口周边的绝缘覆膜有可能剥落。在沿层叠方向相邻的2个电磁钢板31的切口位置重叠时，电磁钢板的露出部分会彼此相接触，因此，这2个电磁钢板可能会导通。若电磁钢板导通，则降低涡流的效果减弱。根据实施方式3，在沿层叠方向相邻的2个电磁钢板31之间、切口不重叠，因此，SP使假设切口周围的绝缘覆膜剥落，也能减小这2个电磁钢板31导通的可能性。因而，若采用实施方式3，能更可靠地期待降低涡流的效果。而且，若采用实施方式3，则无需在多个磁性板之间使切口的位置完全相同，因此，能放宽切口加工相关的条件(加工位置等)。因而，切口加工变得容易，因此，能降低铁心的制造成本。此外，与实施方式2相同地，在实施方式3中也能以切口的一端到达磁性板端部的方式来形成切口。[实施方式4]在实施方式4中，变压器除了具有实施方式I至3中任一实施方式的结构之外，还包括插入到线圈和铁心之间的电磁屏蔽构件。图16A和图16B是简要示出本发明实施方式4所涉及的变压器的结构的图。图16A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式4所涉及的变压器时的图。图16B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式4所涉及的变压器时的图。参照图16A、16B以及图1A、1B，变压器IOC和变压器10的不同之处在于，变压器IOC还包括分别配置在线圈21和2个脚铁心14之间电磁屏蔽构件18、19。具体而言，将电磁屏蔽构件18、19分别插入到与线圈21的内周面相对的磁性板、和线圈21的内周面之间。图17是用于说明实施方式4中的电磁屏蔽构件和切口的配置的立体图。图18是用于说明实施方式4中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。此外，图18表示从构成铁心的多个磁性板的层叠方向透视电磁屏蔽构件和切口的状态。参照图17和图18，从多个磁性板的层叠方向观察，切口 16形成在不与电磁屏蔽构件18相重叠的区域中。此外，在从电磁屏蔽构件19侧沿多个磁性板的层叠方向来透视屏蔽构件和切口的情况下，也至少将切口同样地形成在与线圈内周面相对的电磁钢板中的、不与电磁屏蔽构件19相重叠的区域中。通过在线圈21的内周面与脚铁心14之间插入电磁屏蔽构件18，从而能降低铁心中的涡流损耗。但是，由于线圈内周面为曲面，因此，在铁心14的表面上产生未被电磁屏蔽构件18覆盖的部分。由于来自线圈21的磁通进入该部分，从而产生涡流，导致损耗密度增 大。在实施方式4中，从多个磁性板的层叠方向观察，切口形成在不与电磁屏蔽构件相重叠的区域中，因此，能在该区域中降低涡流所引起的损耗。即，若采用实施方式4，利用电磁屏蔽构件和切口这两者，能减小铁心中产生的涡流。因而，能进一步降低铁心中的涡流损耗。此外，与实施方式2相同，也可以切口的一端到达磁性板端部的方式来形成切口。此外，若从多个磁性板的层叠方向观察，切口与电磁屏蔽构件不重叠，则可与实施方式3相同，以使得在沿层叠方向相邻的2个电磁钢板之间、切口不相重叠的方式，来在多个电磁钢板上形成切口。当然，还可对实施方式2和实施方式3进行组合并适用到实施方式4。[实施方式5]图19A和图19B是简要示出本发明实施方式5所涉及的变压器的结构的图。图19A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式5所涉及的变压器时的图。图19B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式5所涉及的变压器时的图。参照图19A、19B以及图16A、16B，变压器IOD和变压器IOC的不同之处在于，变压器IOD的切口 16形成在与电磁屏蔽构件18重叠的区域中。图20是用于说明实施方式5中的电磁屏蔽构件和切口的配置的立体图。图21是用于说明实施方式5中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。与图18相同，图21表不从构成铁心的多个磁性板的层叠方向透视电磁屏蔽构件和切口的状态。参照图20和图21，对于切口 16，将其形成在从多个磁性板的层叠方向观察时、与电磁屏蔽构件18相重叠的区域中。此外，从电磁屏蔽构件19侧沿多个磁性板的层叠方向，来透视屏蔽件和切口的情况下，切口也同样地至少形成在与线圈内周面相对的电磁钢板中的、与电磁屏蔽构件19相重叠的区域中。对于变压器结构而言，有时电磁屏蔽构件必须较薄。在该情况下，要考虑来自线圈21的磁通会贯穿电磁屏蔽构件并进入铁心的可能性。若采用实施方式5，能利用切口来降低贯穿电磁屏蔽构件并进入铁心的磁通所引起的涡流。因而，若采用实施方式5，能有效抑制涡流。此外，若采用实施方式5，能利用较薄电磁屏蔽构件来降低铁心中产生的涡流，因此，能降低电磁屏蔽构件的成本。因而，若采用实施方式5，则能降低变压器成本。(实施方式5的变形例)通过将上述方式和实施方式4进行组合，还可将切口形成在在铁心表面的、电磁屏蔽构件正下方的区域以及未被电磁屏蔽构件覆盖的区域这两者上。在该情况下，能获得以下2种效果减小铁心中产生的涡流的效果；以及能减薄电磁屏蔽构件的效果。此外，优选地，以形成在不与电磁屏蔽构件相重叠的区域中的切口深度比形成在与电磁屏蔽构件相重叠的区域中的切口深度更深的方式，来形成切口。此外，在上述实施方式5和其变形例中，还可与实施方式2相同，以切口的一端到 达磁性板端部的方式形成切口，还可与实施方式3相同，以在沿层叠方向相邻的2个电磁钢板之间、切口不重叠的方式，来在多个电磁钢板上形成切口。而且，还可对实施方式2和实施方式3进行组合并适用到实施方式5和其变形例。[实施方式6]图22A和图22B是简要示出本发明实施方式6所涉及的变压器的结构的图。图22A是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察本发明实施方式6所涉及的变压器时的图。图22B是从线圈卷轴方向观察本发明实施方式6所涉及的变压器时的图。参照图22A和图22B，变压器IOE包括低压线圈21A和21B、高压线圈21C、铁心15E、以及电磁屏蔽构件18和19。在实施方式4和5所涉及的变压器的情况下，将切口连续形成在铁心(例如参照图16A)。相对于此，在实施方式6中，在铁心15 (脚铁心14)中的、主要在低压线圈21A和高压线圈21C之间的部分中形成切口 16A。相同地，在铁心15 (脚铁心14)中的、主要在低压线圈21B和高压线圈21C之间的部分中形成切口 16B。即，将切口间断地形成在铁心。图23是用于说明实施方式6中的电磁屏蔽构件和切口的配置的立体图。图24是用于说明实施方式6中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。此外，图24表示从构成铁心的多个磁性板的层叠方向透视电磁屏蔽构件和切口的状态。参照图23和图24，从多个磁性板的层叠方向观察，切口 16A、16B形成在不与电磁屏蔽构件18重叠的区域中。图25是用于说明来自低压线圈和高压线圈的漏磁通的流向的图。此外，图25示意性地表示沿图22A的XXV - XXV线的变压器的截面。参照图25，在外铁型(shell-type)变压器中，并排配置低压线圈(21A、21B)和高压线圈(21C)。变压器动作时，高压线圈和低压线圈分别在垂直于铁心15E (脚铁心14)的方向上产生漏磁通。磁通Fal、Fa2是由低压线圈21A产生的漏磁通，磁通Fbl、Fb2是由低压线圈21B产生的磁通，磁通Fcl、Fc2是由高压线圈21C产生的磁通。由流过高压线圈的电流产生且沿多个磁性板层叠方向的磁通、和由流过低压线圈的电流产生且沿多个磁性板层叠方向的磁通相互增强。在图25中，多个磁性板层叠的方向对应于纸面的上下方向。由垂直于铁心15E (脚铁心14)的方向的漏磁通广生润流。如图25所不,在闻压线圈和低压线圈之间的铁心的部分(在图25中由虚线表示的部分35A 35D)中，产生由来自低压线圈的漏磁通和来自高压线圈的漏磁通所引起的涡流，因此涡流增大。因而，在高压线圈和低压线圈之间的铁心部分中，涡流损耗尤其增大。根据实施方式6，在涡流损耗尤其增大的铁心的部分中，即在高压线圈和低压线圈之间的铁心的部分中，形成切口(16A、16B)。由此，若采用实施方式6，则与实施方式I 5相同，能有效地降低涡流，因此，能降低涡流损耗。因而，若采用实施方式6，能与实施方式I 5相同，降低变压器损耗。(实施方式6的变形例)图26是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察实施方式6的第一变形例所涉及的变压器时的图。图27是用于说明图26所示的变压器的立体图。图28是用于说明图26及图27所示的变压器中的电磁屏蔽构件和切口的配置的俯视图。参照图26 28，变压器IOE包括低压线圈21A和21B、高压线圈21C、铁心15E、以及电磁屏蔽构件18和19。从多个磁性板的层叠方向观察，则切口 16A、16B形成在与电磁屏蔽构件18相重叠的区域中。图29是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察实施方式6的第二变形例所涉及的变压器时的图。参照图29，变压器10E2具备形成有切口 IOA IOD的铁心15E。从多个磁性板的层叠方向观察，则切口 16A 16D形成在高压线圈和低压线圈之间的区域中。具体而言，从多个磁性板的层叠方向观察，则切口 16A、16B形成以下区域S卩，形成在高压线 圈和低压线圈之间且不与电磁屏蔽构件18相重叠的区域。另一方面，从多个磁性板的层叠方向观察，则切口 16C、16D形成在高压线圈和低压线圈之间且与电磁屏蔽构件18相重叠的区域中。图30是从构成铁心的多个磁性板的层叠方向观察实施方式6的第三变形例所涉及的变压器时的图。参照图30，变压器10E3与上述变压器10E、10E1、10E2的各变压器的不同之处在于，变压器10E3不具备电磁屏蔽构件18。此外，从多个磁性板的层叠方向观察，则切口 16A、16B形成在高压线圈和低压线圈之间的区域中。图31是用于说明实施方式6的第四变形例中的切口配置的图。参照图31，变压器10E4具备形成有切口 16A、16B、16E、16F的铁心15E (脚铁心14)。切口 16A、16B形成在高压线圈和低压线圈之间的区域中。切口 16E、16F分别形成在脚铁心14的两端上。从多个磁性板的层叠方向观察,则切口 16E的一部分与低压线圈21A相重叠。相同地，从多个磁性板的层叠方向观察，则切口 16F的一部分与低压线圈21B相重叠。如图25所示，在与脚铁心14的端部相对应的铁心15E的部分35E 35H中，由低压线圈产生的漏磁通(Fal、Fa2、FbU Fb2)的朝向与铁心15E (脚铁心14)的表面相垂直。因此，认为在铁心15E的部分35E 35H中产生涡流。若结构如图31所示，则在铁心15E的部分35E 35H中形成切口，因此，能进一步降低由来自低压线圈21A、21B的漏磁通产生的润流。此外，对于图31所示的结构，能省略电磁屏蔽构件18。此外，切口 16E、16F还可附加形成于图26所示的铁心或图29所示的铁心中。[实施方式7]在实施方式I到6中，示出外铁型变压器作为可适用本发明的变压器。但是，本发明不限于外铁型变压器，还可适用于内铁型变压器。图32是用于概括说明内铁型(core-type)变压器的结构的图。参照图32，变压器50包括包含铁心51、52、53的铁心；以及分别卷绕于铁心51、52、53的线圈61、62、63。图32中的Y方向表示各线圈61、62、63的卷轴方向。以对应于三相交流的各相的方式来设置上述铁心51 53中的一个铁心和卷绕于该铁心的线圈。铁心51 53的结构彼此相同，因此，下面以铁心51的结构为代表进行说明。图33是用于说明图32中的铁心51的结构的图。参照图33，铁心51由层叠的多个磁性板(电磁钢板31A)来构成。图中的Z方向表示电磁钢板31A的层叠方向。此外，在图33中，贯穿纸面的方向与图32所示的Y方向相对应。在多个磁性板中，至少在与线圈61的内周面61a相对的磁性板上，形成切口 16A。不仅在与线圈61的内周面61a相对的磁性板上形成切口 16，还可在与该磁性板连续排列的磁性板上也形成切口 16。即使由从线圈61进入到铁心51的漏磁通而在铁心51中产生涡流的情况下，也能利用切口 16A来减小该涡流。因而，若采用实施方式7，能降低内铁型变压器中的铁心的涡流损耗。此外，对于实施方式7，可与实施方式2相同，使切口一端到达磁性板的端部，可与 实施方式3相同地，使多个磁性板之间的切口位置不同。要将本次公开的实施方式的所有点认为是用于例示而非用于限制。本发明的范围由权利要求的范围来表示而非用上述说明来表示，其旨在包含与权利要求的范围等同的意思以及范围内的所有变更。标号说明10U0A 10D、10E、10E1 10E4、50 变压器；11、12 轭铁心；13、14、14A、14B 脚铁心；15、15A、15B、15E、51 53 铁心；16、16A 16F 切口；17主表面；17a 区域；18、19电磁屏蔽构件；21、61 63 线圈；21a、61a 内周面；31、31A、31p、31q 电磁钢板;32绝缘覆膜； 35A 35H部分(铁心)；B 箭头；FLl FL4、Fal、Fa2、Fbl、Fb2、Fcl、Fc2 磁通。
权利要求
1.一种变压器，其特征在于，包括j$l>(15、15A、15B、15E、51 53)，该铁心(15、15A、15B、15E、51 53)包含沿一个方向层叠的多个磁性板(31、31A);以及 卷绕于所述铁心(15、15A、15B、15E、51 53)的线圈(21、61 63)， 在所述多个磁性板(31)中，至少在所述多个磁性板(31)的层叠方向(Z)上的与所述线圈(21、61 63)的内周面相对的磁性板上形成切口(16，16A 16F)。
2.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，从所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)观察，所述切口(16)的一端与所述线圈(21、61 63)相重叠，且所述切口( 16)的另一端到达位于所述磁性板(31)的延伸方向的所述磁性板的端部。
3.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述多个磁性板(31)均为方向性钢板， 所述磁性板(31)的延伸方向是所述方向性钢板的轧制方向， 所述切口(16、16A 16F)沿所述方向性钢板的所述轧制方向而形成。
4.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述铁心(15、15A、15B、15E、51 53)包含与所述线圈(21、61 63)的所述内周面相对的磁性板， 在沿所述多个磁性板(31、31A)的所述层叠方向(Z)连续排列的规定数量的磁性板上形成所述切口(16、16A 16F)。
5.如权利要求4所述的变压器，其特征在于，在所述规定数量的磁性板上形成所述切口(16)，以使得在所述规定数量的磁性板中的、在所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)上相邻的2个磁性板之间，所述切口不相重叠。
6.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述变压器还包括 电磁屏蔽构件(18、19)，该电磁屏蔽构件(18、19)插入在与所述线圈(21)的所述内周面相对的磁性板、和所述线圈(21)的所述内周面之间， 从所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)观察，所述切口( 16、16A、16B、16E、16F)形成在不与所述电磁屏蔽构件(18、19)相重叠的区域中。
7.如权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述线圈(21)包含沿与所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)正交的方向(Y)而配置的第一线圈(21A、21B)和第二线圈(21C)， 构成所述第一和第二线圈(21A 21C)，使得由流过所述第一线圈(21A、21B)的电流产生的所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)上的磁通、和由流过所述第二线圈(21C)的电流产生的所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)上的磁通相互增强， 从所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)观察，所述切口( 16A、16B、16C、16D)至少形成在所述第一线圈(21A、21B)和所述第二线圈(21C)之间的区域中。
8.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述变压器还包括 电磁屏蔽构件(18、19)，该电磁屏蔽构件(18、19)插入在与所述线圈(21)的所述内周面相对的磁性板、和所述线圈(21)的所述内周面之间， 从所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z )观察，所述切口( 16、16A、16B、16C、16D )形成在与所述电磁屏蔽构件(18、19)相重叠的区域中。
9.如权利要求8所述的变压器，其特征在于，所述线圈(21)包含沿与所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)正交的方向(Y)而配置的第一线圈(21A、21B)和第二线圈(21C)， 构成所述第一和第二线圈(21A 21C)，使得由流过所述第一线圈(21A、21B)的电流产生的所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)上的磁通、和由流过所述第二线圈(21C)的电流产生的所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)上的磁通相互增强， 从所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)观察，所述切口( 16A、16B、16C、16D)至少形成在所述第一线圈(21A、21B)和所述第二线圈(21C)之间的区域中。
10.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述线圈(21)包含沿与所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)正交的方向(Y)而配置的第一线圈(21A、21B)和第二线圈(21C)， 形成所述第一和第二线圈(21A 21C)，使得由流过所述第一线圈(21A、21B)的电流产生的所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)上的磁通、和由流过所述第二线圈(21C)的电流产生的所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)上的磁通相互增强， 从所述多个磁性板(31)的所述层叠方向(Z)观察，所述切口( 16A、16B、16C、16D)至少形成在所述第一线圈(21A、21B)和所述第二线圈(21C)之间的区域中。
全文摘要
变压器(10)包括包含沿一个方向(Z轴方向)层叠的多个磁性板的脚铁心(14)；以及卷绕于脚铁心(14)的线圈(21)。在多个磁性板中，至少在多个磁性板层叠方向上的与线圈内周面相对的磁性板上形成有切口(16)。由切口(16)来分开涡流，因此，能减小涡流密度。通过减小涡流密度，能减小铁心(15)的损耗密度。通过减小铁心(15)的损耗密度，从而能降低变压器(10)的损耗。
文档编号H01F27/245GK102648505SQ201080052488
公开日2012年8月22日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年11月20日
发明者井村武志, 松田哲也, 清水芳则, 秋田裕之, 藤原康夫, 西浦龙一, 青野一朗 申请人:三菱电机株式会社