静止器的制作方法

专利名称：静止器的制作方法
技术领域：
本发明涉及静止器，特别是涉及静止器所具有的铁芯的构造。
背景技术：
为了提高静止器的效率，要求降低静止器的损失。在静止器的损失中包含来自线圈的漏磁通所致的涡电流损失。作为公开了用于降低涡电流损失的技术的现有文献，有日本特开2003 - 347134号公报(专利文献I)以及日本实开昭55 — 22135号公报(专利文献2)。在专利文献I记载的三相电抗器中，在夹着所层叠的块铁芯的上下的轭环的两方形成有水平方向的狭缝。在专利文献2记载的变压器中，公开了在壳式(shell type)变压 器的线圈与铁芯之间配置电磁屏蔽物的内容。由此，能够使来自线圈的漏磁场仅通过电磁屏蔽物内，所以不会对铁芯施加来自线圈的漏磁场，而不会产生涡电流损失。电磁屏蔽物的层叠方向与铁芯的层叠方向相差90°，所以电磁屏蔽物中的线圈的漏磁场所致的涡电流损失少。专利文献I :日本特开2003 - 347134号公报专利文献2 :日本实开昭55 - 22135号公报

发明内容
如上所述，过去提出了用于降低静止器的涡电流损失的各种技术。但是，为了提高静止器的效率，要求尽可能减小静止器的损失。因此，在用于降低静止器的损失的技术中，还有改进的余地。另外，电磁屏蔽物昂贵，所以导致静止器的制造成本增加。本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种具有能够降低静止器的损失的铁芯的构造的廉价的静止器。基于本发明的静止器具备铁芯，包括向一个方向层叠了的多个磁性板，并形成有具有主表面以及侧面的轴部；以及线圈，卷绕于轴部。主表面在多个磁性板的层叠方向上与线圈的内周面相向。侧面在与层叠方向正交的方向上与内周面相向地连接主表面彼此。在多个磁性板中的至少构成主表面的表层磁性板中形成了在轴部的轴方向上延伸的狭缝。在主表面中在侧面侧的端部以规定的形成密度设置了狭缝的一部分。狭缝的形成密度在所述规定的形成密度中最高，并随着主表面内的从侧面起的最短距离以及在层叠方向上接近狭缝的一侧的从主表面起的距离中的至少某一个变长而降低。另外，狭缝的形成密度是指，在俯视时，磁性板的每单位面积的狭缝的形成数量。根据本发明，能够抑制静止器的制造成本增加，并且通过降低铁芯的涡电流损失而能够降低静止器的损失。


图I是示意性地示出本发明的参考例I的心式(core type)变压器的结构的立体图。图2是示意性地示出在该参考例的心式变压器的线圈中流过了电流时在铁芯中产生的涡电流的立体图。图3是从图2的III - III线箭头方向观察的图。图4是示意性地示出在该参考例的心式变压器的线圈的周围产生的漏磁场的图。图5是示意性地示出在该参考例的心式变压器中产生的涡电流的立体图。图6是示意性地示出本发明的参考例2的壳式变压器的结构的立体图。图7是从图6的VII - VII线箭头方向观察的截面图。图8是从箭头VIII观察图6的壳式变压器的图。
图9是从IX方向观察图8的壳式变压器的立体图。图10是图示了狭缝的与图7相同的截面图。图11是变形例的壳式变压器的与图10对应的截面图。图12是变形例的壳式变压器的与图8对应的侧面图。图13是示意性地示出在对磁性板一样地施加了垂直方向的磁场的情况下产生的润电流的图。图14是示意性地示出在对设置了狭缝的磁性板施加了垂直方向的磁场的情况下产生的涡电流的图。图15是示意性地示出本发明的实施方式I的壳式变压器的截面的一部分的图。图16是在图15的XVI — XVI线箭头方向上观察的截面图。图17是示意性地示出该实施方式的铁芯的构造的立体图。图18是示出参考例I的心式变压器的结构的立体图。图19是从图18的XIX — XIX线箭头方向观察的截面图。图20是示意性地示出本发明的实施方式2的心式变压器的构造的立体图。图21是示意性地示出在壳式变压器中产生的漏磁场的截面图。图22是设置了深度不同的槽的铁芯的截面图。图23是示出图21所示的垂直方向的磁通线与深度的关系的图。图24是示出高压线圈与低压线圈之间的区域的垂直方向的磁通分布的图。图25是示出邻接的高压线圈间彼此之间的位置的下方的铁芯的水平方向的磁场的分布的图。图26是在心式变压器的与图3对应的截面中示出磁通线的图。图27是具备具有阶梯部的铁芯的壳式变压器的部分截面图。图28是具有阶梯部的铁芯的部分截面图。图29是示出进入具有阶梯部的铁芯的磁通的通过路径的部分立体图。图30是示出在阶梯部的角部设置了槽部的铁芯的部分截面图。图31是示出在阶梯侧面的附近设置了槽部的铁芯的部分截面图。图32是示出本发明的实施方式5的具有阶梯部以及槽部的铁芯的构造的部分截面图。图33是示出该实施方式的具备具有阶梯部以及槽部的铁芯的心式变压器的结构的立体图。
图34是从图33的XXXIV — XXXIV箭头方向观察的截面图。图35是示出垂直磁场所致的涡电流损失、与从轴部的侧面至狭缝形成位置为止的距离的关系的图。图36是示出垂直磁场以及从侧面进入的磁场、与从轴部的侧面至狭缝形成位置为止的距离的关系的图。图37是作为该实施方式的壳式变压器的比较例的、具备等间隔地设置了深度均匀的槽部的铁芯的壳式变压器的部分截面图。图38是对在不具有槽部的铁芯的轴部中产生的发热损失进行了仿真解析的图。图39是本发明的实施方式6的壳式变压器的部分截面图。图40是示出对未形成狭缝的铁芯施加了垂直磁场时的铁芯的发热密度与从主表 面起的距离的关系的图。图41是示出铁芯的发热密度与狭缝的形成密度的关系的图。图42是示出随着从主表面起的距离变长而使狭缝的形成密度线性地降低了的状态的图。图43是示出损失比与从主表面起的距离的关系的图。图44是示出如图42所示使狭缝的形成密度线性地降低了的情况的、铁芯的发热密度与从主表面起的距离的关系的图。图45是示出在比较例中随着从主表面起的距离变长而使狭缝的形成密度降低了的状态的图。图46是示出比较例中的损失比与从主表面起的距离的关系的图。图47是示出如图45所示使狭缝的形成密度降低了的情况的、铁芯的发热密度与从主表面起的距尚的关系的图。图48是示出狭缝的形成密度的优选的区域的图。图49是示出电抗器的结构的立体图。图50是从图49的L 一 L线箭头方向观察的图。图51是本发明的实施方式8的壳式变压器的部分截面图。(符号说明)I :心式变压器;2、42、84、162 :铁芯;3、43、95 :轴部；4 :上侧磁轭；5 :下侧磁轭；6 :右侧磁轭；7 :左侧磁轭;8、48、68 :狭缝；9、36 39、49、50、161 :磁性板;10、44 :主表面；
11、51、170、171 :线圈;12、52 :高压线圈;13、53 :低压线圈;16、17、25、26、27、28、56、57 :涡电流;22、23、24、63、69、192、193、194 :漏磁场;29、30 :磁通密度;33、81 :圆弧部;35、83 :端部;40、46 :投影区域；41 :壳式变压器;45、94 :侧面;47、73、97 :表层磁性板;60、70、77 :接近区域；74 第2层磁性板；75 第3层磁性板；76 第4层磁性板;79、80 曲线；82 :磁通；
85、86、87、110、111 :阶梯部；88 :阶梯侧面；90 :饱和部；98 :阶梯表面；99、100、101、102、103、120 125、200 209 :槽部；104 :阶梯表层磁性板；150 :线段;160 :电抗器；163 :间隙。
具体实施例方式本发明能够应用于心式变压器、壳式变压器以及电抗器等的静止器，所以在以下的实施方式中，关于心式变压器、壳式变压器以及电抗器中的某一个进行例示来说明。另夕卜，在以下的说明中，适当地使用“上”、“下”、“左”、“右”以及包含这些用语的名称，但这些方向是为了易于理解参照附图的发明而使用的，针对实施方式进行上下反转或者向任意的方向进行旋转而得到的方式当然也包含在本申请发明的技术范围内。另外，对图中的相同或者相当的部分附加同一符号，不重复其说明。以下，参照附图，说明与本发明关联的参考例I的心式变压器。<参考例1>图I是示意性地示出本发明的参考例I的心式变压器的结构的立体图。如图I所不，本参考例的心式变压器I具备铁芯2,包括在Z方向的一个方向上层叠的多个磁性板9，并形成了具有主表面10以及侧面94的轴部3 ;以及线圈11，卷绕于轴部3。铁芯2具有多个薄板磁性体层状地重叠而成的层叠构造。磁性板9是指薄板状的磁性体。作为磁性板9，使用了电磁钢板、更具体而言是方向性钢板。铁芯2包括上侧磁轭 4、下侧磁轭5、连接上侧磁轭4和下侧磁轭5的右侧磁轭6以及左侧磁轭7。轴部3连接上侧磁轭4和下侧磁轭5，设置于右侧磁轭6与左侧磁轭7之间的中央的位置。线圈11包括共同以轴部3为中心轴的同轴配置的高压线圈12以及低压线圈13。图I所示的Z轴表示多个磁性板9的层叠方向。Y轴表示轴部3的轴方向，是与Z轴正交的轴。X轴是与Y轴以及Z轴正交的轴。在以后说明的图所示的X轴、Y轴以及Z轴之间，上述关系也成立，因此以后不重复与X轴、Y轴以及Z轴相关的说明。主表面10在多个磁性板9的层叠方向上与线圈11的内周面相向。主表面10在图I的纸面的跟前侧以及里侧存在2个面。侧面94在与层叠方向正交的方向上与线圈11的内周面相向而连接主表面10彼此。侧面94在图I的纸面的右侧以及左侧存在2个面。在本参考例中，在多个磁性板9中的构成主表面10的表层磁性板97中形成有狭缝8。另外，在图I中，示出了沿着多个磁性板9的层叠方向从一方进行了观察的心式变压器I，但从相反侧观察的心式变压器I的结构也与图I的结构相同。即，在沿着Z轴方向层叠的多个磁性板9中的两端的表层磁性板97中形成有狭缝8。在本参考例中，狭缝8在轴部3的轴方向上延伸。换言之，狭缝8具有沿着Y轴方向的长度方向。此处，在多个磁性板9的层叠方向上将线圈11投影到表层磁性板97上而形成的区域成为投影区域40。狭缝8形成于包括投影区域40的至少一部分的区域。图2是示意性地示出在本参考例的心式变压器的线圈中流过了电流时在铁芯中产生的涡电流的立体图。图3是从图2的III - III线箭头方向观察的图。如图2、3所示，在低压线圈13中电流向方向15流过。由于该电流，在铁芯2中出现Y方向向下方向的主磁通，从而在高压线圈12中产生向方向14流过的感应电流。此时，在低压线圈13的周围产生漏磁场22、23、24。漏磁场22、23、24成为环绕低压线圈13的外周和轴部3的磁场。如图3所示，在低压线圈13的上端侧，向箭头20所示的方向产生漏磁场22、23、24。因此，漏磁场22、23、24的磁通向与铁芯2的磁性板9正交的方向进入。因为向磁性板9的面方向产生由于漏磁场22、23、24的磁通的进入而产生的涡电流，所以涡电流损失的影响变得显著。以与漏磁场22交链的方式，在多个磁性板9的层叠方向上将线圈11的上端投影到表层磁性板97的位置的附近产生由于漏磁场22的磁通进入磁性板9而产生的涡电流27。以与漏磁场23交链的方式，在涡电流27的外侧产生由于漏磁场23的磁通进入磁性板9而产生的涡电流25。以与漏磁场24交链的方式，在涡电流25的外侧以流过铁芯2的上端附近的方式产生由于漏磁场24的磁通进入磁性板9而产生的涡电流16。涡电流27、25、16向箭头18所示的方向流动。另外，在低压线圈13的下端侧，向箭头21所示的方向产生漏磁场22、23、24。因此,漏磁场22、23、24的磁通向与铁芯2的磁性板9正交的方向流出。因为向磁性板9的面方向产生由于漏磁场22、23、24的磁通的流出而产生的涡电流，所以涡电流损失的影响变
得显著。以与漏磁场22交链的方式，在多个磁性板9的层叠方向上将线圈11的下端投影到表层磁性板97的位置的附近产生由于漏磁场22的磁通从磁性板9流出而产生的涡电流
28。以与漏磁场23交链的方式,在润电流28的外侧产生由于漏磁场23的磁通从磁性板9流出而产生的涡电流26。以与漏磁场24交链的方式，在涡电流26的外侧以流过铁芯2的 下端附近的方式产生由于漏磁场24的磁通从磁性板9流出而产生的涡电流17。涡电流28、26、17向箭头19所示的方向流动。图4是示意性地示出在本参考例的心式变压器的线圈的周围产生的漏磁场的图。在图4中，为了简化而省略铁芯的图示，关于漏磁场，仅图示了在低压线圈13的近处产生的磁场和在低压线圈13的远处产生的磁场。如图4所示，在低压线圈13的端部的附近产生的漏磁场的磁通密度29比在远离低压线圈13的端部的位置产生的漏磁场的磁通密度30高。通过铁芯2的磁性板9的磁通密度越高，所产生的涡电流越多。因此，在磁性板9的层叠方向上将线圈11的端部投影到表层磁性板97的位置处的涡电流变大。虚线31表示线圈11的上端位置，虚线32表示线圈11的下端位置。因此，虚线31与虚线32之间的范围成为图I所示的投影区域40的上下范围。图5是示意性地示出在本参考例的心式变压器中产生的涡电流的立体图。在图5中，用线的粗细来表示所流过的涡电流的量，越是用粗的线表示的涡电流，流动着越多的电流。如图5所示，在多个磁性板9的层叠方向上将线圈11的端部投影到表层磁性板97的位置的附近产生的涡电流27、28中，流动着比在远离该位置的位置处产生的涡电流25、26以及涡电流16、17更多的电流。因此，在心式变压器I中，通过以切断由强的漏磁场22产生的涡电流27、28的方式形成狭缝8，能够有效地降低涡电流损失。这样，在包括投影区域40的至少一部分的位置处形成狭缝8，从而能够有效地降低涡电流损失，其中，该投影区域40是在磁性板9的层叠方向上将线圈11投影到表层磁性板97上而形成的区域。为了减小狭缝8的大小，也可以如图I所示，在轴部3的轴方向上分割狭缝8。由此，能够减小狭缝8的形成范围，并且有效地降低涡电流损失。另外，狭缝8被设置成在轴部3的轴方向上延伸，但假设在X方向上设置了狭缝8的情况下，对于在轴部3中产生的主磁通成为磁阻，所以并非是优选的。在本参考例中，仅在表层磁性板97中形成了狭缝8，但也可以在磁性板9的层叠方向上连续地排列的规定的磁性板9中形成狭缝8。以下，参照附图，说明与本发明关联的参考例2的壳式变压器。
<参考例2>图6是示意性地示出本发明的参考例2的壳式变压器的结构的立体图。图7是从图6的VII - VII线箭头方向观察的截面图。图8是从箭头VIII观察图6的壳式变压器的图。在图7中，为了简化而未图示狭缝48。如图6、7所示，本参考例的壳式变压器41包括2个铁芯42和I个线圈51。铁芯42包括在Z方向的一个方向上层叠的多个磁性板49，具有框架状的形状。铁芯42具有将多个薄板磁性体层状地重叠而成的层叠构造。磁性板49是指薄板状的磁性体。作为磁性板49，使用了电磁钢板、更具体而言是方向性钢板。并列地配置2个铁芯42，形成了具有主表面44以及侧面45的轴部43。线圈51包括低压线圈53以及高压线圈52，在本参考例中，从图6的跟前侧，按照 低压线圈53、高压线圈52、高压线圈52、低压线圈53的顺序，在轴部43的轴方向上并列地进行了配置。线圈51卷绕于轴部43。如上所述，通过配置成用施加电压低的低压线圈53夹着施加高电压的高压线圈52，从而在轴部43的轴方向上增大高压线圈52与铁芯42之间的距离来确保绝缘距离。另夕卜，通过使X方向上的高压线圈52的宽度比低压线圈53的宽度窄，从而在X方向上增大高压线圈52与铁芯42之间的距离来确保绝缘距离。主表面44在多个磁性板49的层叠方向上与线圈51的内周面相向。主表面44在铁芯42的上侧以及下侧存在2个面。侧面45在与层叠方向正交的方向上与线圈51的内周面相向而连接主表面44彼此。侧面45在轴部43的右侧以及左侧存在2个面。在本参考例中，在多个磁性板49中的构成主表面44的表层磁性板47中形成有狭缝48。另外,在图6中，不出了从多个磁性板49的一方观察的壳式变压器41,但从相反侧观察的壳式变压器41的结构也与图6的结构相同。即，在沿着Z轴方向层叠的多个磁性板49中的两端的表层磁性板47中形成有狭缝48。在本参考例中，狭缝48在轴部43的轴方向上延伸。换言之，狭缝48具有沿着Y轴方向的长度方向。此处，设在多个磁性板49的层叠方向上将线圈51投影到表层磁性板47上而形成的区域为投影区域46。狭缝48形成于包括投影区域46的至少一部分的区域。如图6至8所示，在高压线圈52中电流向箭头54所示的方向流动。由于该电流，在铁芯42中出现Y方向的主磁通，由此在低压线圈53中产生箭头55所示的方向的感应电流。由于这些电流，在高压线圈52的周围产生漏磁场63。漏磁场63成为环绕高压线圈52的外周和轴部43的磁场。如图8所示，在低压线圈53与高压线圈52之间的区域64中向箭头66所示的方向产生漏磁场63。因此,漏磁场63的磁通向与铁芯42的表层磁性板47正交的方向进入。因为向表层磁性板47的面方向产生由于漏磁场63的磁通的进入而产生的涡电流，所以涡电流损失的影响变得显著。以与漏磁场63交链的方式,在表层磁性板47中的上述区域64的附近产生由于漏磁场63的磁通进入表层磁性板47而产生的涡电流57。涡电流57向箭头59所示的方向流动。另外，在低压线圈53与高压线圈52之间的区域65中，向箭头67所示的方向产生漏磁场63。因此,漏磁场63的磁通从铁芯42的磁性板49向正交的方向流出。因为向表层磁性板47的面方向产生由于漏磁场63的磁通的流出而产生的涡电流，所以涡电流损失的影响变得显著。以与漏磁场63交链的方式,在表层磁性板47中的上述区域65的附近产生由于漏磁场63的磁通从表层磁性板47流出而产生的涡电流56。涡电流56向箭头58所示的方向流动。如图6、7所示，涡电流56和涡电流57在2个高压线圈52彼此之间的位置处的接近区域60中向相同的方向流动。接近区域60包括在磁性板49的层叠方向上将邻接的高压线圈52彼此之间的缝隙投影到表层磁性板47上而形成的区域。在接近区域60中，涡电流57向箭头62所示的方向流过，润电流56向箭头61所示的方向流过。图9是从IX方向观察图8的壳式变压器的立体图。在图9中，为了简化而仅示出I个高压线圈52和铁芯42的一部分。如图9所示，在高压线圈52中流过箭头54所示的方向的电流，从而产生漏磁场63。漏磁场63的磁通向箭头66所示的方向进入表层磁性板 47。因此，在表层磁性板47中，在消除该漏磁场63的磁通的箭头59、62的方向上产生涡电流57。由于该涡电流57所致的发热而产生涡电流损失，所以以往在高压线圈52的内周面与铁芯42的主表面44之间设置了电磁屏蔽物。通过设置电磁屏蔽物，防止漏磁场63的磁通进入表层磁性板47，从而防止产生涡电流损失。由于该电磁屏蔽物昂贵，所以如果不用设置电磁屏蔽物而能够抑制产生涡电流损失，则能够削减变压器的制造成本。在本参考例中，通过在表层磁性板47中设置狭缝48，从而不用设置电磁屏蔽物而降低涡电流损失，但通过使狭缝48的大小变小，能够降低设置狭缝48的加工成本。因此，需要在能够有效地降低涡电流损失的位置处设置小的狭缝48。图10是图示了狭缝的与图7相同的截面图。如上所述，在接近区域60中，涡电流56和涡电流57向相同的方向流动。因此，如果将其他区域中的涡电流56的电流量或者涡电流57的电流量设为I，则在接近区域60中流过约2倍的电流量21的涡电流。通过4XRX I2来表示涡电流所致的发热损失，所以相比于其他区域中的涡电流56、57的发热损失，在接近区域60中产生接近4倍的发热损失。如图10所示，通过在接近区域60中设置狭缝48，能够切断涡电流56以及涡电流57。其结果，能够有效地降低涡电流56以及涡电流57所致的发热损失即涡电流损失。通过在有效的位置处设置狭缝48，能够降低涡电流损失，并且使狭缝48的大小变小来降低制造成本。在本参考例中，使用了按照低压线圈、高压线圈、高压线圈、低压线圈的顺序在轴部43的轴方向上并列地进行了配置的壳式变压器41，但作为变形例，说明按照低高高低低高高低的顺序在轴部43的轴方向上并列地配置了 4个低压线圈和4个高压线圈的壳式变压器的狭缝的形成位置。图11是变形例的壳式变压器的与图10对应的截面图。图12是变形例的壳式变压器的与图8对应的侧面图。如图11、12所示，在变形例的壳式变压器中，产生环绕高压线圈52和轴部的漏磁场63、以及环绕低压线圈53和轴部的漏磁场69。由于漏磁场63以及漏磁场69,在表层磁性板47中产生润电流56以及润电流57。涡电流56向箭头58所示的方向流动。涡电流57向箭头59所示的方向流动。涡电流56和涡电流57在邻接的2个高压线圈52彼此之间的位置处存在的接近区域60中向相同的方向流动。另外，涡电流56和涡电流57在邻接的2个低压线圈53彼此之间的位置处存在的接近区域70中向相同的方向流动。接近区域70包括在磁性板49的层叠方向上将邻接的低压线圈53彼此之间的缝隙投影到表层磁性板47上而形成的区域。在接近区域70中，涡电流57向箭头62所示的方向流动，润电流56向箭头61所示的方向流动。因此，在变形例的壳式变压器中，在轴部的轴方向上对狭缝进行3分割而设置于接近区域60以及接近区域70。由此，能够切断涡电流56以及涡电流57。其结果，能够有效地降低涡电流56以及涡电流57所致的发热损失即涡电流损失。通过在有效的位置处设置狭缝，能够降低涡电流损失，并且使狭缝的大小变小来降低制造成本。此处，叙述能够通过设置狭缝来降低涡电流损失的理由。图13是示意性地示出在对磁性板一样地施加了垂直方向的磁场的情况下产生的涡电流的图。图14是示意性地示 出在对设置了狭缝的磁性板施加了垂直方向的磁场的情况下产生的涡电流的图。在图13、14中，示出对磁性板50施加了箭头66所示的方向的垂直磁场的状态。如图13所示，在变压器中频率低，所以涡电流成为在X方向上线性地增加的电流。如果施加磁场强度是恒定的，则沿着X方向的涡电流的斜率为恒定。如果将磁性板50的板宽设为4L，将电流的X方向的斜率设为1，将涡电流所致的发热损失的积分范围设为从板中心至端，则通过2X / RXX2dx来表不发热损失。图13所不的状态下的发热损失是4/3R。如图14所示，通过设置狭缝68，磁性板50被分割，长度分别成为2L。在该情况下，所分割的一方的磁性板50中的发热损失成为1/6R。如果将所分割的2个磁性板50合起来，则发热损失成为1/3R。因此，通过设置狭缝68，能够使发热损失成为1/4。发热损失以分割数的平方降低，所以能够通过使狭缝彼此的间隔变小来降低涡电流损失。上述关系在参考例I中也适用。因此，在壳式变压器41中，通过以切断在接近区域60中产生的涡电流56、57的方式形成狭缝，能够有效地降低涡电流损失。这样，通过在包括投影区域46的至少一部分的位置形成狭缝，能够有效地降低涡电流损失，其中，该投影区域46是在磁性板49的层叠方向上将线圈11投影到表层磁性板47上而形成的区域。在本参考例中，仅在表层磁性板47中形成了狭缝48，但也可以在磁性板49的层叠方向上连续地排列的规定的磁性板49中形成狭缝48。关于其他结构，由于与参考例I相同，所以不重复说明。以下，参照附图，说明本发明的实施方式I的壳式变压器。〈实施方式1>在实施方式I中，以相比于轴部的中央部而在侧面侧的端部中使狭缝彼此的间隔更窄的方式形成了狭缝。换言之，狭缝的形成密度随着主表面44内的从侧面45起的最短距离变长而降低。图15是示意性地示出本发明的实施方式I的壳式变压器的截面的一部分的图。图16是在图15的XVI — XVI线箭头方向上观察的截面图。图17是示意性地示出本实施方式的铁芯的构造的立体图。另外，在图15中，为了简化而未图示狭缝。壳式变压器的线圈51具有大致矩形形状的外形，包括图15的X方向的直线部、Z方向的直线部、和连接该直线部彼此的圆弧部81。如图15所示，通过使电流在线圈51中流动，产生箭头方向的磁通。在圆弧部81中，线圈51的长度相比于外周侧，内周侧的一方更短,所以在线圈51中产生的磁通82集中到内周侧，磁通的密度变高。该密度高的磁通进入铁芯42的轴部43的主表面44的侧面45侧的端部83。因此，在轴部43的主表面44中，随着从中央部接近侧面45侧的端部83，向铁芯42的施加磁场、特别是向与铁芯42的主表面44正交的方向进入的施加磁场变强，所以所产生的涡电流也增大。因此，通过在主表面44的侧面45侧的端部83中形成狭缝，能够切断该增大的涡电流。如图16、17所示，在本实施方式中，在俯视时，在主表面44内并列地配置有多个狭缝48。另外，狭缝48被配置成相比于主表面44内的中央部而在侧面45侧的端部83中使狭缝48彼此的间隔更窄。通过这样形成狭缝48，能够切断大的涡电流来降低涡电流损失。 另外，也可以形成组合了本实施方式和参考例2的狭缝。关于其他结构，与参考例2相同，所以不重复说明。以下，参照附图，说明本发明的实施方式2的心式变压器。〈实施方式2>在实施方式2中，将实施方式I应用于心式变压器。图18是示出参考例I的心式变压器的结构的立体图。图19是从图18的XIX - XIX线箭头方向观察的截面图。如图18、19所示，心式变压器的线圈11具有大致矩形形状的外形，与壳式变压器的线圈同样地，在圆弧部33中产生的由箭头34所示的磁通的密度变高。该密度高的磁通进入铁芯2的轴部3的主表面10的侧面94侧的端部35。因此，在轴部3的主表面10中，随着从中央部接近侧面94侧的端部35，向铁芯2的施加磁场、特别是向与铁芯2的主表面10正交的方向进入的施加磁场变强，所以所产生的涡电流也增大。因此，通过在主表面10的侧面94侧的端部35中形成狭缝，能够切断该增大的涡电流。图20是示意性地示出本发明的实施方式2的心式变压器的构造的立体图。如图20所示，在本实施方式中，在俯视时，在主表面10内并列地配置有多个狭缝8。另外，狭缝8被配置成相比于主表面10内的中央部而在侧面94侧的端部35中使狭缝8彼此的间隔更窄。换言之，狭缝的形成密度随着主表面10内的从侧面94起的最短距离变长而降低。通过这样形成狭缝8，能够切断大的涡电流来降低涡电流损失。关于其他结构，由于与参考例I相同，所以不重复说明。以下，参照附图，说明本发明的实施方式3的壳式变压器。〈实施方式3>实施方式3的壳式变压器是通过在磁性板的层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成狭缝从而在轴部形成有槽部的壳式变压器。此处，说明当漏磁场的强度变强时向铁芯的磁场的进入深度变深的理由。图21是示意性地示出在壳式变压器中产生的漏磁场的截面图。如图21所示，铁芯是层叠包括表层磁性板73、第2层磁性板74、第3层磁性板75以及第4层磁性板76的多个磁性板而构成的。在低压线圈53与高压线圈52之间的区域64中向箭头66所示的方向产生漏磁场63。因此，漏磁场63的磁通向与铁芯的表层磁性板73正交的方向进入。所进入的磁通在铁芯内向Y方向的箭头78Α )所示的方向改变方向。另外，在低压线圈53与高压线圈52之间的区域65中向箭头67所示的方向产生漏磁场63。因此，漏磁场63的磁通从铁芯的表层磁性板73向正交的方向流出。所流出的磁通向Y方向的箭头71所示的方向改变方向。首先，说明漏磁场63的磁场弱的情况。铁芯由层叠钢板构成，所以在作为层叠方向的Z方向上在钢板彼此之间有间隙,Z方向的磁阻大。因此,在表层磁性板73中,磁场向箭头66的方向进入之后，磁性板的轧制方向即Y方向的箭头78Α所示的方向的磁通进入，在第2层磁性板74中，磁通不会进入。如果漏磁场63增加，则Y方向的磁通增加，邻接的高压线圈52彼此之间的下方的接近区域77中的表层磁性板73的磁通饱和。在该情况下，相比于表层磁性板73与第2层磁性板74之间的间隙所致的磁阻，表层磁性板73的Y方向的磁阻更大。其结果,磁通进入第2层磁性板74。直至第2层磁性板74的Y方向的磁通饱和为止，磁通不会进入第3层磁性板75，但当第2层磁性板74的Y方向的磁通饱和时，磁通会进入第3层磁性板75。这样，随着漏 磁场63增加，磁通会进入位于下层的磁性板。即，如果垂直施加磁场变强，则向铁芯的磁场的进入深度会增加。图22是设置了深度不同的槽的铁芯的截面图。如上所述，密度高的磁通从线圈进入铁芯42的轴部43的主表面44的侧面45侧的端部。因此，越是接近侧面45，磁通越是进入至下层的磁性板。在本实施方式中，不仅是在Z方向上排列的多个磁性板49中的表层磁性板47，而且从表层磁性板47起在Z方向上连续地排列的磁性板49中也形成有狭缝。这样，包括表层磁性板47在内而在多个磁性板49的层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板49中形成狭缝48，从而在轴部43中形成了槽部99。如图22所示，如果将槽部99的深度从位于侧面45近处的起依次设为D1' D2, D3、D4、D5,则成为D1M2MPD4M5tj由此，能够通过槽部99来切断由于进入至铁芯42深处的磁通而产生的涡电流，能够降低涡电流损失。这样，槽部99形成为当俯视时在主表面44内并列地配置多个、并且相比于主表面44内的中央部而在侧面45侧的端部中更深。换言之，在磁性板49的层叠方向上，随着接近狭缝的一侧的从主表面44起的距离变长，狭缝的形成密度降低。接下来，说明槽部99的深度的决定方法。在图21中，箭头78A 78D所示的4条磁通线进入铁芯。在低压线圈53与高压线圈52之间的区域64的下方，随着Z方向的深度从A至D地变深，所进入的磁通线的数量减少。具体而言，比深度A更深地进入的磁通线的数量是4条，比深度B更深地进入的磁通线的数量是3条，比深度C更深地进入的磁通线的数量是2条，比深度D更深地进入的磁通线的数量是I条，比深度E更深地进入的磁通线的数量是O条。这样，进入铁芯的垂直方向的磁场随着从铁芯的主表面起的深度而线性地减少。另一方面，在邻接的高压线圈52彼此之间的位置的下方，磁通朝向Y方向，但通过表层磁性板73的由箭头78A所示的水平方向的磁通线是I条。通过第2层磁性板74的由箭头78B所示的水平方向的磁通线是I条。通过第3层磁性板75的由箭头78C所示的水平方向的磁通线是I条。通过第4层磁性板76的由箭头78D所示的水平方向的磁通线是I条。即，Y方向的磁通从主表面44至深度D为止是恒定的，如果比D深则成为零。图23是示出图21所示的垂直方向的磁通线与深度的关系的图。图24是示出高压线圈与低压线圈之间的区域的垂直方向的磁通分布的图。在图23、24中，纵轴表示垂直方向的磁场强度，横轴表不从主表面起的深度。如图23所示，随着从主表面起的深度从A至E地变深，垂直方向的磁场强度从4减少至O。实际上，相比于磁通的进入深度，磁性板49的厚度薄，所以如图24所示，相对于深度，垂直磁场线性地衰减。能够根据该线性的线与横轴的交点F来大致决定磁通 的进入深度。即，在流过了额定电流的线圈中，优选根据线性地近似的直线与横轴的交点来决定磁通的进入深度，且直至该深度为止形成槽部。在该情况下，在磁性板的层叠方向上将低压线圈53与高压线圈52之间的位置投影到了磁性板的位置处，直至在磁性板的层叠方向上进入铁芯的磁通到达的深度为止形成槽部。图25是示出邻接的高压线圈间彼此之间的位置的下方的铁芯的水平方向的磁场的分布的图。在图25中，纵轴表示水平方向的磁场强度，横轴表示从主表面起的深度。另夕卜，示出了磁场弱的情况的曲线79和进行了额定励磁的情况的曲线80。如图25所示，在邻接的高压线圈间彼此之间的位置的下方的铁芯中，在磁场存在的部分中磁通饱和。因此，磁场存在的部分的磁场强度以饱和磁通密度而成为恒定，在磁场的进入深度中磁场强度急剧减少而成为零。能够根据该磁场急剧变化的深度Da或者深度Db来决定磁通的进入深度。特别是优选根据进行了额定励磁的情况的深度Db来决定磁场进入深度。在该情况下，在磁性板的层叠方向上将低压线圈或者高压线圈投影到了磁性板的位置处，直至在轴部的轴方向上通过铁芯的磁通产生的深度为止形成槽部。通过直至这样决定的磁场进入深度为止形成槽部，能够可靠地切断在铁芯内部产生的涡电流，所以能够有效地降低涡电流损失。另外，也可以形成组合了本实施方式和参考例2、3的狭缝。关于其他结构，由于与参考例2以及实施方式I相同，所以不重复说明。以下，参照附图，说明本发明的实施方式4的心式变压器。〈实施方式4>在实施方式4中,将实施方式3应用于心式变压器。图26是在心式变压器的与图3对应的截面中示出了磁通线的图。如图26所示，虚线31表示线圈11的上端位置，虚线32表示线圈11的下端位置。在虚线31与虚线32之间的范围中，在铁芯2中从铁芯2的主表面至深度D为止产生Y方向向下方向的磁通线。箭头所示的4条磁通线从一方的主表面进入铁芯。在虚线31与虚线32之间的范围中，随着Z方向的深度从A至D地变深，所进入的磁通线的数量减少。向铁芯的磁通的进入深度能够与实施方式3的壳式变压器同样地决定，所以不重复说明。但是，产生磁场的位置与壳式变压器不同，成为线圈11的两端部附近。因此，在磁性板的层叠方向上将低压线圈13以及高压线圈12的轴部的轴方向上的端部的位置投影到了磁性板36 39的位置处，直至在磁性板的层叠方向上进入铁芯2的磁通到达的深度为止形成槽部。或者，在磁性板的层叠方向上将铁芯2的轴部的轴方向上的低压线圈13以及高压线圈12的中央部的位置投影到了磁性板的位置处，直至在轴方向上通过铁芯2的磁通产生的深度为止形成槽部。该中央部的位置是指虚线31与虚线32之间的位置。通过直至这样决定的磁场进入深度为止形成槽部，能够可靠地切断在铁芯内部产生的涡电流，所以能够有效地降低涡电流损失。另外，也可以形成组合了本实施方式和参考例I以及实施方式2的狭缝。关于其他结构，由于与参考例I以及实施方式2相同，所以不重复说明。在本实施方式中，在磁性板的层叠方向上，随着接近狭缝的一侧的从主表面起的距离变长，狭缝的形成密度也降低。以下，参照附图，说明本发明的实施方式5的壳式以及心式变压器。〈实施方式5>在实施方式5中，在铁芯中设置了阶梯部以及槽部。图27是具备具有阶梯部的铁芯的壳式变压器的部分截面图。图28是具有阶梯部 的铁芯的部分截面图。在图27、28中，为了简化而未图示槽部。如图27、28所示，在具有阶梯部的壳式变压器中，轴部43具有随着在磁性板的层叠方向上接近高压线圈52的内周面，侧面45彼此之间的宽度阶段性地变窄的阶梯部85、
86、87。阶梯部85、86、87包括与主表面44平行的阶梯表面98以及与侧面45平行的阶梯侧面88。通过在铁芯的轴部43中设置阶梯部85、86、87，能够向高压线圈52插入许多铁芯而有效地使用空间。通过使电流在高压线圈52中向箭头54所示的方向流动,产生使磁通82向图的箭头所示的方向进入的漏磁场。如图28所示，在铁芯的侧面45侧，线圈的Z方向的直线部中产生的漏磁场的影响变大，随着接近线圈的内周面，磁通从侧面45或者阶梯侧面88进入。在该情况下，磁通从与磁性板的层叠方向正交的方向进入，所以在未设置槽部的情况下，涡电流损失少。此处，说明未设置槽部的具有阶梯部的铁芯的磁通的通过路径。特别是说明进入位于接近侧面45的位置的阶梯部85的磁通82的通过路径。如图28所示，在铁芯中，在未图示的低压线圈与高压线圈之间的位置，磁通82向与磁性板的层叠方向正交的方向进入。在该情况下，几乎不会产生磁通82的进入所致的涡电流损失。进入铁芯的磁通82在从阶梯侧面88前进了距离S之后，将方向改为Y方向而进入之后，进一步改变方向而最终从未图示的低压线圈与高压线圈之间的位置向铁芯的外部流出。一般，在磁通进入的磁性板中，在邻接的高压线圈彼此之间的位置的下方处磁通饱和。因此，进入铁芯的磁通82在进入之后不会立即向Y方向改变方向，而是向相对磁性板的轧制方向为90°方向的X方向扩展。图29是示出进入具有阶梯部的铁芯的磁通的通过路径的部分立体图。如图29所示，在Y方向上，在铁芯的阶梯部的中央部中出现磁通饱和的部分即饱和部90。如图28所示，如果磁通82向X方向进入的距离S变大，则距离S大于阶梯部87的从阶梯表面98起的距离T以及阶梯部86的从阶梯表面98起的距离U。随着远离阶梯表面98，磁性板的Y方向的磁通密度降低，所以随着磁通82的进入距离S变大，磁通82容易朝向Y方向。因此，最终，全部磁通朝向Y方向，之后进一步向X方向改变方向而从铁芯流出。
如图29所示，从由下开始第I阶的阶梯部85的阶梯侧面88进入的磁通82在以避开饱和部90的方式向X方向进入之后，向Y方向改变方向，进而再次朝向X方向而从阶梯部85的阶梯侧面88流出。在磁通如上所述那样通过的情况下，不会产生磁性板的垂直方向(与板面正交的方向)的磁场分量，所以几乎不会产生涡电流损失。但是，如参考例1、2以及实施方式I至4所述那样，产生在垂直方向上进入磁性板的磁通所致的涡电流损失。接下来，说明在具有阶梯部的铁芯中配置了槽部的情况。在该情况下，与上述不同，涡电流损失增大。以下，说明这个理由。图30是示出在阶梯部的角部设置了槽部的铁芯的部分截面图。图31是示出在阶梯侧面的附近设置了槽部的铁芯的部分截面图。如图30所示，关于从阶梯部85的阶梯侧面88进入铁芯的磁通82，虽然在X方向上扩展，但由于存在槽部99，所以磁阻大，无法越过槽部99而在X方向上扩展。另一方面，在铁芯的Y方向的中央部中，由于磁通饱和，所以也无法在Y方向上扩展。因此，虽然在Z 方向上存在由层叠钢板所致的微小间隙，但小于槽部99的间隙，所以磁通82向Z方向改变方向。其结果，磁通向与磁性板正交的方向进入，产生大的润电流损失。如图31所示，在阶梯部85的阶梯侧面88的附近设置了槽部99的情况下，进入铁芯的磁通82在尚未在X方向上过分扩展之前向Z方向改变方向。因此，大量磁通向与磁性板正交的方向进入，所以产生更大的涡电流损失。在如上所述设置了槽部99的情况下，涡电流损失与磁场强度的平方成比例，所以产生大的发热、特别是局部性地产生大的发热。由于该发热，发生变压器的绝缘油劣化等问题。因此，在具有阶梯部的铁芯中设置槽部的情况下，需要在远离阶梯侧面以及侧面的位置形成槽部。图32是示出本发明的实施方式5的具有阶梯部以及槽部的铁芯的构造的部分截面图。如图32所示，在本实施方式的铁芯84中形成有上述阶梯部85、86、87。在铁芯84中包括表层磁性板47，在磁性板49的层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板49中，形成狭缝48，从而在轴部43中形成作为第I槽部的槽部100。另外，在铁芯84中，包括构成阶梯表面98的阶梯表层磁性板104，在从阶梯表层磁性板104起在磁性板49的层叠方向上向轴部43的内部侧连续地排列的规定数量的磁性板49中形成狭缝48，从而在轴部43中形成作为第2槽部的槽部101。在本实施方式中，还设置了作为第2槽部的槽部102和槽部103。槽部100从主表面44向Z方向的下方延伸。槽部101从阶梯部87的阶梯表面98向Z方向的下方延伸。槽部102从阶梯部86的阶梯表面98向Z方向的下方延伸。槽部103从阶梯部85的阶梯表面98向Z方向的下方延伸。在俯视时，在主表面44内并列地配置有多个槽部100。在俯视时，槽部101至103配置在阶梯表面98内。将槽部100与相向的阶梯侧面88的最短距离设为Lp将槽部101与相向的阶梯侧面88的最短距离设为L2。将槽部102与相向的阶梯侧面88的最短距离设为L3。将槽部103与相向的侧面45的最短距离设为L4。如上所述，优选增大槽部与侧面45以及阶梯侧面88之间的距离。另外，随着在Z方向上远离主表面44，从侧面45以及阶梯侧面88向X方向进入的磁通变多。
因此，上述最短距离优选为的关系成立。换言之，槽部101与和槽部101相向的阶梯侧面88之间的最短距离L2优选比槽部100与和槽部100相向的阶梯侧面88之间的最短距离L1长。由此，能够降低从铁芯84的侧面45以及阶梯侧面88进入的磁场所致的涡电流损失。另外，虽然也可以如槽部103那样，在铁芯84的内部设置槽部，但在轴部43的X方向上的中央部侧形成了槽部的情况下，向铁芯84的磁性板49垂直地进入的磁场所致的涡电流损失变大。因此，优选考虑垂直磁场的涡电流损失的同时决定槽部的形成位置。图33是示出本实施方式的具备具有阶梯部以及槽部的铁芯的心式变压器的结构的立体图。图34是从图33的XXXIV — XXXIV箭头方向观察的截面图。在图34中，仅图示了铁芯的轴部和线圈。另外，在图33、34中，为了简化而未图示槽部。如图33、34所示，本实施方式的心式变压器是线圈为圆形的螺线管线圈(Solenoidal coil)。在这样的线圈的情况下,在铁芯2的轴部95中在线圈11的内侧形成 了对应的阶梯部的情况下，相比于壳式的线圈，阶梯部更大。因此，主表面10的宽度96变小。另外，如图34所示，磁场从线圈11对轴部95向箭头方向进入。与壳式变压器同样地，随着接近侧面94侧，向与磁性板的层叠方向正交的方向进入的磁通变多。因此，优选在远离侧面94的位置形成槽部，但由于主表面10的宽度96窄，所以无法在将轴部的宽度方向的中央部避开了的位置处形成槽部。因此，优选在施加于铁芯的垂直磁场和水平磁场所致的涡电流损失的合计成为最少的位置处形成槽部。图35是示出垂直磁场所致的涡电流损失、与从轴部的侧面至狭缝形成位置为止的距离的关系的图。图36是示出垂直磁场以及从侧面进入的磁场、与从轴部的侧面至狭缝形成位置为止的距离的关系的图。在图35中，纵轴表示垂直磁场所致的涡电流损失、横轴表示从轴部的侧面至狭缝形成位置为止的距离。在图36中，纵轴表示涡电流损失、横轴表示从轴部的侧面至狭缝形成位置为止的距离。如图35所示，在不具有阶梯部的铁芯中，从轴部的侧面至狭缝形成位置为止的距离越短，垂直磁场所致的涡电流损失越少。如图36所示，在具有阶梯部的铁芯中，轴部的阶梯侧面或者侧面至狭缝形成位置为止的距离越短，垂直磁场所致的涡电流损失越少，另一方面，从侧面进入的磁场所致的涡电流损失越大。因此，将上述关系进行了合成的合成损失变得最低的位置成为用于形成狭缝而最佳的位置。通过在这样求出的位置形成狭缝，能够综合地降低由垂直磁场和水平磁场产生的涡电流损失。换言之，在俯视时，槽部配置在阶梯表面内，并且从与槽部相向的阶梯侧面或者侧面起的位置配置于由于在层叠方向上通过铁芯的磁通而产生的涡电流损失、与由于在与层叠方向正交的方向上通过铁芯的磁通而产生的涡电流损失之和成为最小的位置。上述最佳狭缝形成位置针对各阶梯部的每一个会不同，所以优选在各个阶梯部中的最佳位置形成狭缝。上述最佳狭缝形成位置的设定还能够适用于壳式变压器。另外，在本实施方式中，狭缝的形成密度也随着在磁性板的层叠方向上接近狭缝的一侧的从主表面起的距离变长而降低。
以下，参照附图，说明本发明的实施方式6的壳式变压器。〈实施方式6>在图27所示那样的具备具有阶梯部的铁芯的壳式变压器中，密度高的磁通在铁芯84的轴部43的主表面44中进入侧面45侧的端部。因此，进入主表面44内的磁通中的、进入侧面45侧的端部的磁通进入至更下层的磁性板。图37是作为本实施方式的壳式变压器的比较例的而具备以等间隔设置了深度均匀的槽部的铁芯的壳式变压器的部分截面图。如图37所示，在比较例的壳式变压器中，轴部43具有侧面45彼此之间的宽度随着在磁性板的层叠方向上接近高压线圈52的内周面而阶段性地变窄的阶梯部85、86、87、110、111。阶梯部110、111包括与主表面44平行的阶梯表面98以及与侧面45平行的阶梯侧面88。关于阶梯部85、86、87，由于与实施方式5的壳式变压器相同，所以不重复说明。 通过使电流在高压线圈52中向箭头54所示的方向流动,产生漏磁场。由于所产生的漏磁场而向磁性板以垂直方向进入的磁通如上所述，最集中到在主表面44中成为侧面45侧的端部的由图中的双点划线包围的区域140。因此，在比较例的壳式变压器中，以通过图中左侧的区域140的方式，设置了从主表面44到达至阶梯部111的阶梯表面98的深度为止的槽部120。另外，以通过图中右侧的区域140的方式，设置了从主表面44到达至阶梯部111的阶梯表面98的深度为止的槽部121。而且，在比较例的壳式变压器中，在槽部120与槽部121之间，等间隔地设置了同一深度的槽部 122、123、124、125。比较例的壳式变压器在铁芯84的轴部43的各阶中具有6个槽部，构成槽部的狭缝的形成密度在磁性板的层叠方向上与从主表面44起的距离无关地是恒定的。另外，由于6个槽部等间隔地形成，所以狭缝的形成密度在主表面44内与从侧面45起的最短距离无关地是恒定的。此处，狭缝的形成密度是指，在俯视时，磁性板的每单位面积的狭缝的形成数量。图38是对在不具有槽部的铁芯的轴部中产生的发热损失进行了仿真解析的图。在图38中,横轴表示阶数,纵轴表示标准化损失。阶数是指阶梯部所处的阶梯的顺序。具体而言，在图37中，阶梯部87所处的阶梯是第I阶，阶梯部86所处的阶梯是第2阶，阶梯部85所处的阶梯是第3阶，阶梯部110所处的阶梯是第4阶，阶梯部111所处的阶梯是第5阶。在比较例的壳式变压器中，在铁芯84的轴部43的各主表面44侧，分别设置有5阶的阶梯，但在仿真解析中，解析至8阶的阶梯。标准化损失是指，用相对值来表示将第I阶的发热损失设为I时的各阶梯中的发热损失。如图38所示，随着阶数变大，标准化损失降低。换言之，随着远离主表面44，发热损失降低。认为该发热损失取决于涡电流损失。作为层叠钢板的损失，还包含磁滞损失等，但在对磁性板垂直地施加磁场的情况下涡电流损失的比例极其大。如图24所示，垂直磁场相对从主表面起的深度而线性地衰减。涡电流损失与所施加的磁场的平方成比例，所以发热损失伴随着阶数的增加而指数函数性地减少。另外，随着在主表面44内以远离区域140的方式远离侧面45，发热损失会降低。因此，漏磁场所致的磁通几乎不会到达在比较例的壳式变压器中设置了槽部的位置中的、远离主表面44以及侧面45的位置、例如槽部124、125中的第5阶的阶梯的位置。因此，如比较例的壳式变压器那样，以同一深度设置槽部12(Γ125时，会在磁通几乎不会到达的位置也设置槽部，存在对发热损失的降低几乎不作出贡献的一部分槽部。为了在磁性板中形成构成槽部的狭缝，需要对磁性板实施成本高的狭缝加工，所以要求通过在能够有效地降低发热损失的位置形成狭缝从而降低狭缝的形成密度来降低加工成本。因此,在本发明的实施方式6的壳式变压器中，随着在磁性板的层叠方向上从主表面44起的距离变长，降低构成铁芯84的轴部43中设置的槽部的狭缝的形成密度。图39是本发明的实施方式6的壳式变压器的部分截面图。如图39所示，在本实施方式的壳式变压器的轴部43中，与比较例的壳式变压器同样地，以通过区域140的方式设置了从主表面44到达至第5阶的阶梯的槽部120、121。但是，其以外的槽部被设置成相比于槽部120、121，槽部的深度更浅。换言之，随着在磁性板的层叠方向上接近狭缝的一侧的从主表面44起的距离变长，构成槽部的狭缝的 形成密度降低。具体而言，从主表面44至第3阶的阶梯，设置了 6个槽部120、121、122Α、123Α、124Α、125Α。从第3阶的阶梯至第4阶的阶梯，设置了 4个槽部120、121、122Α、123Α。从第4阶的阶梯至第5阶的阶梯，设置了 2个槽部120、121。这样，在本实施方式的壳式变压器中，在远离主表面44而磁通几乎不会到达的位置处没有形成槽部。其结果，能够降低磁性板中形成的狭缝的数量来削减壳式变压器的制造成本。在本实施方式中，说明了具有大致矩形形状的线圈的壳式变压器，但本发明能够应用于具有圆形线圈的壳式变压器、心式变压器或者电抗器。以下，参照附图，说明本发明的实施方式7的壳式变压器。〈实施方式7>关于本实施方式的壳式变压器，在实施方式6的壳式变压器中进一步限定了狭缝的形成密度。一般，利用冷却用油来冷却并使用变压器的铁芯。冷却用油以与铁芯的表面接触的方式流动。因此，关于铁芯的轴部，在主表面的附近容易被冷却，随着远离主表面而越是轴部的内部越不易被冷却。因此，优选使铁芯的发热密度在容易被冷却的主表面的附近高，并在不易被冷却的轴部的内部低。在本实施方式中，通过调节在构成铁芯的磁性板中形成的狭缝的形成密度，使铁芯的发热密度成为上述优选的状态。以下，说明狭缝的形成密度的决定方法。图40是示出对未形成狭缝的铁芯施加了垂直磁场时的铁芯的发热密度与从主表面起的距离的关系的图。在图40中，纵轴表示铁芯的发热密度，横轴表示从主表面起的距离。图41是示出铁芯的发热密度与狭缝的形成密度的关系的图。在图41中，纵轴表示铁芯的发热密度，横轴表示狭缝的形成密度。图42是示出随着从主表面起的距离变长而使狭缝的形成密度线性地降低了的状态的图。在图42中，纵轴表示狭缝的形成密度，横轴表示从主表面起的距离。图43是示出损失比与从主表面起的距离的关系的图。在图43中，纵轴表示损失t匕，横轴表示从主表面起的距离。另外，损失比是指，设置了狭缝时的铁芯的损失量相对未设置狭缝时的铁芯的损失量的比。即，意味着损失比越小，狭缝所致的损失降低的效果越大。图44是示出如图42所示使狭缝的形成密度线性地降低了的情况下的铁芯的发热密度与从主表面起的距离的关系的图。在图44中，纵轴表示铁芯的发热密度，横轴表示从主表面起的距离。如图40所示，铁芯的发热密度随着从主表面起的距离变长而降低。发热密度与垂直磁场的强度的平方成比例。垂直磁场的强度根据从主表面起的距离而线性地变化。因此，发热密度与从主表面起的距离的平方成反比例地降低。如图41所示，铁芯的发热密度随着狭缝的形成密度变高而变低。这是因为，如上所述通过形成狭缝，能够分割磁性板来降低涡电流损失。
如图42所示，随着从主表面起的距离变长，使狭缝的形成密度线性地降低。此时的线性满足线段150上的关系，随着从主表面起的距离变长，狭缝的形成密度以一定的比例降低。另外，在实施方式6中例示的壳式变压器中，从主表面至规定的距离为止，狭缝的形成密度没有降低而是恒定的，从离开规定的距离的位置起，狭缝的形成密度开始降低。通过以满足图42所示的线段150上的关系的方式使狭缝的形成密度变化，从而如图43所示，在主表面上损失比成为最小，随着从主表面起的距离变长，损失比变大而最终成为I. O。具体而言，损失比与从主表面起的距离的平方成比例地增加。这表示通过在铁芯的主表面中形成大量狭缝而使涡电流损失降低，在铁芯的内部由于未形成狭缝，涡电流损失一点也不会降低。通过以满足图42所示的线段150上的关系的方式形成狭缝，从而如图44所示，从主表面至规定的距离为止，铁芯的发热损失成为恒定，从主表面起的距离比该规定的距离更长的位置起，铁芯的发热密度降低。这是乘以图40所示的发热密度与图43所示的损失比的关系而得到的结果。即，是将与从主表面起的距离的平方成反比例的发热密度、和与从主表面起的距离的平方成比例的损失比进行相乘而得到的结果。关于图44所示的发热密度的分布，由于在铁芯内不存在发热密度比主表面高的部分，所以能够允许。以下，说明本实施方式的比较例的壳式变压器的狭缝的形成密度。图45是示出在比较例中随着从主表面起的距离变长而使狭缝的形成密度降低了的状态的图。在图45中，纵轴表示狭缝的形成密度，横轴表示从主表面起的距离。图46是示出比较例中的损失比与从主表面起的距离的关系的图。在图46中，纵轴表示损失比，横轴表示从主表面起的距离。图47是示出如图45所示使狭缝的形成密度降低了的情况下的铁芯的发热密度与从主表面起的距离的关系的图。在图47中，纵轴表示铁芯的发热密度，横轴表示从主表面起的距离。如图45所示，在比较例的壳式变压器中，从图42所示的线段150，随着从主表面起的距离变长，狭缝的形成密度急剧降低。在这样的情况下，如图46所示，随着从主表面起的距离变大，损失比急剧增加而接近I. O。如图45所示通过使狭缝的形成密度降低，从而如图47所示，在铁芯的内部产生发热密度比主表面高的部分。在该情况下，铁芯的内部变成高温而成为使冷却油劣化等问题的原因，从而并非是优选的。图48是示出狭缝的形成密度的优选的区域的图。在图48中，纵轴表示狭缝的形成密度，横轴表示从主表面起的距离。在本实施方式的壳式变压器中，如图48所示，以使成为由线段150和2个双点划线所包围的充分区域的范围内的方式，使狭缝的形成密度降低。充分区域是在图42所示的线段150右上的区域，并且是狭缝的形成密度以及从主表面起的距离为线段150上的最大值以下的范围。另外，在线段150左下的区域是所设置的狭缝不充分的不充分区域。在以使成为不充分区域的范围内的方式设置了狭缝的情况下，如比较例的壳式变压器那样，在铁芯的内部产生发热密度比主表面高的部分。在以使成为充分区域的右侧或者上侧的区域的范围内的方式使狭缝的形成密度降低了的情况下，会设置剩余的狭缝，妨碍加工成本的降低，从而并非是优选的。在本实施方式中，以使成为充分区域的范围内的方式随着从主表面起的距离变长 而使狭缝的形成密度降低，从而如上述比较例的壳式变压器那样能够防止在铁芯的内部产生发热密度比主表面高的部分。换言之，在本实施方式的壳式变压器中，设置狭缝，以使随着在磁性板的层叠方向上接近狭缝的一侧的从主表面起的距离变长，使在磁性板的层叠方向上通过铁芯的磁通所致的发热的发热密度降低。另外，在本实施方式中，说明了壳式变压器，但本发明能够应用于心式变压器或者电抗器。以下，说明电抗器的结构的一个例子。图49是示出电抗器的结构的立体图。如图49所示，电抗器的结构与心式变压器类似。心式变压器具备高压线圈以及低压线圈，与此相对，电抗器具备I种线圈。如图49所示，电抗器160包括2个由在Z方向的一个方向上层叠的多个磁性板161构成的铁芯162。通过在与多个磁性板161的层叠方向正交的方向(Y方向)上相互隔开规定的间隔来配置这2个铁芯162，从而形成了间隙163。电抗器160包括以包围间隙163的方式在卷绕于铁芯162的2个线圈170、171。在电抗器160中，使电流在线圈170中向箭头173所示的方向流动，并使电流在线圈171中向箭头174所示的方向流动，以使得产生环绕2个铁芯162的主磁通。图50是从图49的L 一 L线箭头方向观察的图。如图50所示，在线圈170的上端侦U，向箭头190所示的方向产生漏磁场192、193、194。因此，漏磁场192、193、194的磁通向与铁芯162的磁性板161正交的方向进入。因为向磁性板161的面方向产生由于漏磁场192、193、194的磁通的进入而产生的涡电流，所以涡电流损失的影响变得显著。另外，在线圈170的下端侧，向箭头191所示的方向产生漏磁场192、193、194。因此，漏磁场192、193、194的磁通向与铁芯162的磁性板161正交的方向流出。因为向磁性板161的面方向产生由于漏磁场192、193、194的磁通的流出而产生的涡电流，所以涡电流损失的影响变得显著。在电抗器160中，施加于磁性板161的垂直磁场如图24所不,相对从主表面起的深度也线性地衰减。因此，与本实施方式的壳式变压器同样地，能够将本发明应用于电抗器。以下，参照附图，说明本发明的实施方式8的壳式变压器。
<实施方式8>本实施方式相比于实施方式6，仅槽部的结构不同，所以对于其以外的结构，不重复说明。图51是本发明的实施方式8的壳式变压器的部分截面图。如上所述，向磁性板以垂直方向进入的磁通在主表面44中最集中到侧面45侧的端部的位置。因此，通过在上述端部的位置处稠密地形成狭缝，从而能够有效地降低涡电流损失。如图51所示，在主表面44内在左侧的侧面45侧的端部的位置形成有槽部200。在槽部200的旁边隔开间隔L5而形成有槽部202。在槽部202的旁边隔开间隔L6而形成有槽部204。在槽部204的旁边隔开间隔L7而形成有槽部206。在槽部206的旁边隔开间隔L8而形成有槽部208。同样地，在主表面44内在右侧的侧面45侧的端部的位置形成有槽部201。在槽部201的旁边隔开间隔L5而形成有槽部203。在槽部203的旁边隔开间隔L6而形成有槽 部205。在槽部205的旁边隔开间隔L7而形成有槽部207。在槽部207的旁边隔开间隔L8而形成有槽部209。在槽部208与槽部209之间设置有间隔L9。槽部200 209形成为使槽部彼此的间隔为L9>L8>L7>L6>L5。S卩，随着主表面44内的从侧面45起的最短距离变长，构成槽部的狭缝的形成密度降低。如上所述，随着从主表面44起的距离变长，垂直磁场降低。因此，在本实施方式中，在远离主表面44而使磁通几乎不会到达的位置处不形成槽部。具体而言，以深度D6来形成槽部200以及槽部201，以深度D7来形成槽部202以及槽部203，以深度D8来形成槽部204以及槽部205，以深度D9来形成槽部206以及槽部207，以深度Dltl来形成槽部208以及槽部209。槽部200 209形成为使深度为D6>D7>D8>D9>D1(I。即，随着在磁性板的层叠方向上接近狭缝的一侧的从主表面44起的距离变长，构成槽部的狭缝的形成密度降低。通过如上所述形成狭缝，能够有效地降低涡电流损失，并且减少磁性板中形成的狭缝的数量来削减壳式变压器的制造成本。在本实施方式中说明了壳式变压器，但本发明能够应用于心式变压器或者电抗器。另外，本次公开的上述参考例以及实施方式在所有方面仅为例示，并非是限定性的解释的依据。因此，本发明的技术范围并非仅被上述参考例以及实施方式所解释，而是基于权利要求书的记载而被确定。另外，包括与权利要求书均等的意思以及范围内的所有变更。
权利要求
1.ー种静止器，具备 铁芯(2、42)，包括向ー个方向层叠了的多个磁性板(9、49)，并形成有具有主表面(10、44)以及侧面(94、45)的轴部(3、43);以及 线圈(11、51)，卷绕于所述轴部(3、43)，其中， 所述主表面(10、44)在所述多个磁性板(9、49)的层叠方向上与所述线圈(11、51)的内周面相向， 所述侧面(94、45)在与所述层叠方向正交的方向上与所述内周面相向地连接所述主表面(10、44)彼此， 在所述多个磁性板(9、49)中的至少构成所述主表面(10、44)的表层磁性板(97、47)中形成了在所述轴部(3、43)的轴方向上延伸的狭缝(8、48)， 在所述主表面(10、44)中在所述侧面(94、45)侧的端部，以规定的形成密度设置了所述狭缝(8、48)的一部分， 所述狭缝(8、48)的所述形成密度在所述规定的形成密度中最高，井随着所述主表面(10,44)内的从所述侧面(94、45)起的最短距离以及在所述层叠方向上接近所述狭缝(8、48)的一侧的从所述主表面(10、44)起的距离中的至少某ー个变长而降低。
2.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 所述狭缝(8、48)被配置成在俯视时在所述主表面(10、44)内并列地配置了多个，并且相比于所述主表面(10、44 )内的中央部，在所述侧面(94、45 )侧的端部中所述狭缝(8、48 )彼此的间隔变窄。
3.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 在包括所述表层磁性板(97、47)并在所述层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(8、48 )，从而在所述轴部(3、43 )形成槽部(99 )， 所述槽部(99)被形成为在俯视时在所述主表面(10、44)内并列地配置了多个，并且相比于所述主表面(10、44)内的中央部，在所述侧面(94、45)侧的端部中变深。
4.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 所述轴部(3、43)具有随着在所述层叠方向上接近所述内周面而使所述侧面(94、45)彼此之间的宽度阶段性地变窄的阶梯部， 所述阶梯部包括与所述主表面(10、44)平行的阶梯表面(98)以及与所述侧面(94、45)平行的阶梯侧面(88)， 在包括所述表层磁性板(97、47)并在所述层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(8、48)，从而在所述轴部(3、43)形成第I槽部， 在包括构成所述阶梯表面(98)的阶梯表层磁性板(104)并从所述阶梯表层磁性板(104)起在所述层叠方向上向所述轴部(3、43)的内部侧连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(8、48)，从而在所述轴部(3、43)形成第2槽部， 在俯视时，在所述主表面(10、44)内并列地配置了多个所述第I槽部， 在俯视时，在所述阶梯表面(98)内配置了所述第2槽部， 所述第2槽部与和所述第2槽部相向的所述阶梯侧面(88)或者所述侧面(94、45)之间的最短距离比所述第I槽部与和所述第I槽部相向的所述阶梯侧面(88)之间的最短距离长。
5.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 所述轴部(3、43)具有随着在所述层叠方向上接近所述内周面而使所述侧面彼此之间的宽度阶段性地变窄的阶梯部， 所述阶梯部包括与所述主表面(10、44)平行的阶梯表面(98)以及与所述侧面(94、45)平行的阶梯侧面(88)， 在包括构成所述阶梯表面(88)的阶梯表层磁性板(104)并从所述阶梯表层磁性板(104)起在所述层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(8、48)，从而在所述轴部(3、43)形成槽部， 在俯视时所述槽部配置于所述阶梯表面(98)内，并且从与所述槽部相向的所述阶梯侧面(88)或者所述侧面(94、45)起的位置配置于由于在所述层叠方向上通过所述铁芯(2、42)的磁通而产生的涡电流损失与由于在与所述层叠方向正交的方向上通过所述铁芯(2、42)的磁通而产生的涡电流损失之和成为最小的位置处。
6.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 所述静止器是壳式的变压器，包括在所述轴方向上并列地配置了所述线圈(51)的低压线圈(53)和高压线圈(52)， 在包括所述表层磁性板(47)并在所述层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(48)，从而在所述轴部(43)形成槽部， 在将所述低压线圈(53)与所述高压线圈(52)之间的位置在所述层叠方向上投影到了所述磁性板(49)的位置处，直至在所述层叠方向上进入所述铁芯(42)的磁通所到达的深度为止形成有所述槽部。
7.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 所述静止器是壳式的变压器，包括在所述轴方向上并列地配置了所述线圈(51)的低压线圈(53)和高压线圈(52)， 在包括所述表层磁性板(47)并在所述层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(48)，从而在所述轴部(43)形成槽部， 在将所述低压线圈(53)或者所述高压线圈(52)在所述层叠方向上投影到了所述磁性板(49)的位置处，直至产生在所述轴方向上通过所述铁芯(42)的磁通的深度为止形成有所述槽部。
8.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 所述静止器是心式的变压器，包括在所述轴部(3)同轴配置了所述线圈(11)的低压线圈(13)和高压线圈(12)， 在包括所述表层磁性板(97)并在所述层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(8)，从而在所述轴部(3)形成槽部， 在所述层叠方向上将所述低压线圈(13)以及所述高压线圈(12)在所述轴方向上的端部的位置投影到了所述磁性板(9)的位置处，直至在所述层叠方向上进入所述铁芯(2)的磁通所到达的深度为止形成有所述槽部。
9.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 所述静止器是心式的变压器，包括在所述轴部(3)同轴配置了所述线圈(11)的低压线圈(13)和高压线圈(12)，在包括所述表层磁性板(97)并在所述层叠方向上连续地排列的规定数量的磁性板中形成所述狭缝(8)，从而在所述轴部(3)形成槽部， 在将所述低压线圈(13)以及所述高压线圈(12)在所述轴方向上的中央部的位置在所述层叠方向上投影到了所述磁性板(9)的位置处，直至产生在所述轴方向上通过所述铁芯(2)的磁通的深度为止形成有所述槽部。
10.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 随着在所述层叠方向上接近所述狭缝(8、48)的一侧的从所述主表面(10、44)起的距离变长，所述狭缝(8、48)的所述形成密度降低。
11.根据权利要求10所述的静止器，其特征在干， 所述狭缝(8、48)被设置成随着在所述层叠方向上接近所述狭缝(8、48)的一侧的从所述主表面(10、44)起的距离变长而使在所述层叠方向上通过所述铁芯(2、42)的磁通所致的发热的发热密度降低。
12.根据权利要求I所述的静止器，其特征在干， 随着所述主表面(10、44)内的从所述侧面(94、45)起的最短距离以及在所述层叠方向上接近所述狭缝(8、48)的一侧的从所述主表面(10、44)起的距离变长，而使所述狭缝(8、48)的所述形成密度降低。
全文摘要
静止器具备铁芯(2、42)，包括向一个方向层叠了的多个磁性板(9、49)，并形成有具有主表面(10、44)以及侧面(94、45)的轴部(3、43)；以及线圈(11、51)，卷绕于轴部(3、43)。主表面(10、44)在多个磁性板(9、49)的层叠方向上与线圈(11、51)的内周面相向。侧面(94、45)在与上述层叠方向正交的方向上与内周面相向地连接主表面(10、44)彼此。在多个磁性板(9、49)中的至少构成主表面(10、44)的表层磁性板(97、47)中形成了在轴部(3、43)的轴方向上延伸的狭缝(8、48)。在主表面(10、44)的侧面(94、45)侧的端部以规定的形成密度设置了狭缝(8、48)的一部分。狭缝(8、48)的形成密度在上述规定的形成密度中最高，并随着主表面(10、44)内的从侧面(94、45)起的最短距离以及在上述层叠方向上接近狭缝(8、48)的一侧的从主表面(10、44)起的距离中的至少某一个变长而降低。
文档编号H01F27/245GK102782782SQ20108006485
公开日2012年11月14日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年3月9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