JP2000260627A - 変圧器のタンク構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄心、巻線および絶縁材などからなる変圧器
の中身をタンク内に入れ、前記タンク内を絶縁材で充填
した変圧器において、低騒音の変圧器を提供する。 【解決手段】 変圧器のタンク５のタンク下面板１とタ
ンク側板２との四辺の接合部のうち、少なくとも一辺の
接合部にタンク５と同材質の角柱状の部材４を取り付
け、一体化する。あるいは、変圧器のカバー３上の、カ
バー３とタンク５との接合部６と、変圧器中身の締付ス
タッド２２との間にカバー３と同材質の角柱状の部材４
を取り付け、一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器に係り、特
にそのタンク構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の変圧器タンク構造を図４を用いて
説明する。磁性鋼板を積層した鉄心１０の周囲に、電線
を巻回して成る巻線１１を配した変圧器中身は、鉄心１
０の継鉄部を挟むクランプ２０と締付スタッド２２を用
いて巻線１１を締め付けることにより形成されている。

【０００３】一方、前記変圧器中身を格納する変圧器タ
ンク５は、変圧器タンク５の底部に配されるタンク下面
板１と、側面に配されるタンク側板２とで構成されてお
り、溶接などの手段で接合されている。また、変圧器の
カバー３は、変圧器タンク５の上部に配され、接合部６
で変圧器タンク５と接合されている。

【０００４】前記変圧器中身は、前記変圧器のタンク５
に収納され、締付スタッド２２の一端をカバー３に、ま
た、他端をタンク下面板１に固定した下部振れ止め２１
にボルトで係合させることによりタンクおよびカバーに
固定されている。タンク５およびカバー３によって囲ま
れた空隙には、絶縁油などの絶縁材１２が充填されてい
る。

【０００５】変圧器の巻線は、その原理上、変圧する交
流電力の二倍の周波数を持った振動を発生することが知
られており、鉄心については、前記交流電力の二倍の周
波数の更に整数倍の周波数の振動を発生することが知ら
れている。

【０００６】前記巻線と鉄心で発生した振動によって、
変圧器外部に騒音が放射される。その経路を図４を用い
て説明する。図４において、鉄心１０および巻線１１で
発生した振動は、主として三つの経路でタンク側板２に
伝播する。第一の経路は、クランプ２０から下部振れ止
め２１およびタンク下面板１の順に経由してタンク側板
２へ伝播する。第二の経路は、クランプ２０から、締付
スタッド２２、カバー３、接合部６の順に経由してタン
ク側板２へ伝播する。第三の経路は、巻線１１および鉄
心１０から絶縁材１２を伝播してタンク側板２へ伝播す
る。

【０００７】タンク側板２の振動は、周囲に存在する空
気を振動させるため、特に騒音発生の要因となる。

【０００８】変圧器を住宅地付近に設置する場合には、
前述のように変圧器から発生した騒音が問題となる場合
がある。このように騒音の低減が必要な場合には、防音
材などでタンク外面を覆うか、変圧器中身とタンクの間
に緩衝材を挟むことにより変圧器中身からタンクへの振
動の伝播を遮断することで対処している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記防音材などでタン
ク外面を覆うことや、緩衝材を変圧器中身とタンク間に
挟むことは、変圧器の大形化やコスト増などの問題があ
り、敬遠されている。しかも、環境保全の観点から、変
圧器には従来以上の低騒音化が求められている。

【００１０】そこで、本発明の目的は、前述三つの主た
る振動伝播経路のうち、タンク下面板と、カバーとを経
由する振動伝播経路において、振動を減衰させることに
より、変圧器を大形化せず、コストの増大を最小限に抑
えつつ、発生騒音を低減できる変圧器のタンク構造を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため
に、本発明は文献（例えば、平成８年７月１０日に株式
会社コロナ社より発行された『日本音響学会編音響工学
講座４騒音・振動（上）』６．４．３固体音の伝播中に
おける減衰の項参照）に記載されている原理を用いる。
以下、この原理を図２を用いて詳述する。

【００１２】図２において、ある断面積Ｓ１を有する構
造材７１と、ある断面積Ｓ２を有する構造材７２は接合
部７３で接合されている。構造材７１の側から入力振動
５１が入射されると、構造材７１の中を伝播し、接合部
７３に到達する。

【００１３】伝播する振動が縦波の場合、構造材７１の
特性インピーダンスＺ_７１は伝播媒体の単位長さあたり
の質量ｍ_７１と伝播速度ｃ_７１の積に等しく、Ｚ_７１＝
ｍ_{７ １}ｃ_７１で示される。同様に、構造材７２の特性イ
ンピーダンスはＺ_７２＝ｍ_{７ ２}ｃ_７２で示される。構造
材７１と構造材７２を同じ材質で構成し、断面積のみを
変えた場合には、単位長さあたりの質量ｍ_７１とｍ_７２
が異なることから、特性インピーダンスＺ_７１、Ｚ_７２
も前記断面積に比例して変化する。

【００１４】一方、特性インピーダンスがＺ_７１からＺ
_７２に変化する部分での振動の減衰率Ｒ（ｄＢ）は、Ｒ
＝１０ｌｏｇ_１０｛１／（１−｜ｒ｜^２）｝で示され
る。ここで、ｒは振動が媒体中を伝播するときの振幅反
射率であり、ｒ＝（Ｚ_７１−Ｚ _７２）／（Ｚ_７１＋Ｚ
_７２）で示される。

【００１５】図２において、構造材７１の断面積Ｓ１
と、構造材７２の断面積Ｓ２の比が１：１０であった場
合、特性インピーダンスの比Ｚ_７１：Ｚ_７２は１：１０
となり、振幅反射率はｒ＝−９／１１となり、構造材７
１から構造材７２に伝播する振動の減衰率はＲ＝４．８
ｄＢとなる。

【００１６】横波の伝播については、伝播速度や角速度
などの各種条件が重なるが、面積比が１００倍で約２３
ｄＢ減衰することが前記文献に記述されている。

【００１７】上述の通り、構造材途中の断面積を変化さ
せると振動が減衰する原理を変圧器のタンク構造に適用
することで振動を減衰させることが可能となる。

【００１８】請求項１に記載した発明は、前記課題を解
決するために、変圧器のタンク下面板とタンク側板との
接合部に角柱状の部材を配し、かつ、前記タンク側板と
前記角柱状の部材との接合部、および前記タンク下面板
と前記角柱状の部材との接合部は、溶接などの手段によ
り、全面を接合することを特徴とするものである。この
角柱状の部材による断面積変化により、クランプ、下部
振れ止めを経由して、タンク下面板からタンク側板へ伝
播する振動に対し、前述の原理による振動減衰の効果を
奏する。

【００１９】請求項２に記載した発明は、前記課題を解
決するために、変圧器のカバーの表面と裏面の少なくと
も一面であって、変圧器の中身を前記カバーと係合して
いる締付スタッドの周囲と、変圧器のタンク側板と前記
カバーとの接合部との間に、角柱状の部材を配し、か
つ、角柱状の部材と、カバーとの接合部は、溶接などの
手段により、全面を接合することを特徴とするものであ
る。この角柱状の部材による断面積変化により、締付ス
タッドからカバーを経由してタンク側板へ伝播する振動
に対し、前述の原理による振動減衰の効果を奏する。

【００２０】請求項３に記載した発明は、一のタンクに
対して、前々段落に記載した構造、および前段落に記載
した構造を適用することを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施形態】請求項１に記載した本発明の実施の
形態例を図１を用いて説明する。変圧器のタンク５は、
タンク側板２の下部と、タンク下面板１の周囲との接合
部四辺のうち、少なくとも一辺以上の接合部に、角柱状
の部材４を配し、タンク下面板１およびタンク側板２と
角柱状の部材４との接合部は溶接などの手段によって全
面にわたって接合した構造とする。上述のタンク構造と
することによって、巻線および鉄心で構成される変圧器
中身で発生した振動が、変圧器中身のクランプおよび下
部振れ止めを経由して、前記変圧器のタンク下面板から
タンク側板に伝播する際に、前記タンク下面板と前記タ
ンク側板の接合部に配した角柱状の部材との接合部分で
減衰する。

【００２２】請求項２に記載した本発明の実施の形態例
を図３を用いて説明する。変圧器のカバー３と締付スタ
ッド２２の係合部の周囲と、カバー３とタンク５との接
合部６との間で、カバー３の表面と裏面に、カバー３と
同じ材質の角柱状の部材４を配し、カバー３と角柱状の
部材４との接合部は溶接などの手段によって全面にわた
って接合した構造とする。上述のタンク構造とすること
によって、巻線および鉄心で構成される変圧器中身で発
生した振動が、前記変圧器中身のクランプおよび締付ス
タッドを経由して、前記変圧器のカバーと前記締付スタ
ッドとの係合部から、タンク側板に伝播する際に、前記
カバー上の角柱状の部材の位置で減衰する。

【００２３】請求項３に記載した発明の実施の形態例に
ついては、図示等による説明は省略するが、前々段落お
よび前段落にて示したように、変圧器中身のクランプお
よび下部振れ止めを経由してタンク側板に到達する振動
と、変圧器中身のクランプおよび締付スタッドとカバー
を経由してタンク側板に到達する振動を、タンク下面板
とタンク側板の接合部に配した角柱状の部材と、カバー
に配された角柱状の部材との位置で減衰させることがで
きる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、巻線お
よび鉄心で構成される変圧器中身で発生した振動を、タ
ンク構造の断面積変化の作用により、減衰させることが
でき、その結果、変圧器の大形化やコスト増などを最小
限に抑えつつ、発生騒音を低減した変圧器のタンク構造
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に関する発明の一実施の形態例を示
す、変圧器タンク構造図である。

【図２】本発明の原理説明図である。

【図３】請求項２に関する発明の一実施の形態例を示
す、変圧器タンク構造図である。

【図４】従来の変圧器タンクの構造および振動の伝播を
説明した図である。

【符号の説明】

１ タンク下面板 ２ タンク側板 ３ カバー ４ 角柱状の部材 ５ タンク ６ 接合部 １０ 鉄心 １１ 巻線 １２ 絶縁材 ２０ クランプ ２１ 下部振れ止め ２２ 締付スタッド ５１ 入力振動 ７１、７２ 構造材 ７３ 接合部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線および鉄心からなる変圧器中身を、
   絶縁材を充填したタンクに入れ、前記変圧器中身の上部
   を前記タンクのカバーに係合させ、かつ、前記変圧器中
   身の下部を前記タンク下面板に係合させる変圧器におい
   て、前記タンク下面板とタンク側板の接合部のうち、少
   なくとも一辺に前記タンクと同材質の角柱状の部材を取
   り付け、前記角柱状の部材の取付面は溶接などの手段に
   よって全面にわたって接合することを特徴とする変圧器
   のタンク構造。
2. 【請求項２】 巻線および鉄心からなる変圧器中身を、
   絶縁材を充填したタンクに入れ、前記変圧器中身の上部
   を前記タンクのカバーに係合させ、かつ、前記変圧器中
   身の下部を前記タンク下面板に係合させる変圧器におい
   て、前記変圧器中身の上部と前記カバー係合部と、前記
   カバーと前記タンク側板の接合部との間の前記カバーの
   表面と裏面の少なくとも一面に、前記カバーと同材質の
   角柱状の部材を取り付け、前記角柱状の部材の取付面は
   溶接などの手段によって全面にわたって接合することを
   特徴とする変圧器のタンク構造。
3. 【請求項３】 巻線および鉄心からなる変圧器中身を、
   絶縁材を充填したタンクに入れ、前記変圧器中身の上部
   を前記タンクのカバーに係合させ、かつ、前記変圧器中
   身の下部を前記タンク下面板に係合させる変圧器におい
   て、請求項１記載の特徴および請求項２記載の特徴を併
   せ持つことを特徴とする変圧器のタンク構造。