JP2000353625A

JP2000353625A - 電磁誘導電気機器

Info

Publication number: JP2000353625A
Application number: JP11163234A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ishihara; 明弘石原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁誘導電気機器のコイルエンドあるいは接
続導体に近接するタンク壁に設ける電磁シールドが運転
中の振動により積層状態がくずれるのを防止しするとと
もに、電磁シールドを取り付けるためのスペースを小さ
くして電磁誘導電気機器として縮小し、小形軽量化を図
る。【解決手段】電磁鋼板または軟鋼板等の厚さの薄い磁
性鋼板を接着して積層し、一体化した電磁シールドを電
流が流れるコイル、接続導体に近接するタンク壁部分に
接着または溶接により固着した構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は変圧器、リアクト
ル等の電磁誘導電気機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に変圧器、リアクトル等の電磁誘
導電気機器はコイルと鉄心が鋼板製のタンク内に収容さ
れ、内部には絶縁油または絶縁ガスが充填された構成で
ある。このような構成において、積層された鉄心からは
み出たコイルエンド部分に近接するタンク壁部分では、
コイルに流れる電流が作る磁束が貫通して渦電流が発生
し、その部分が局部過熱して温度上昇する問題がある。

【０００３】タンク部分に発生する渦電流損による温度
上昇を回避する手段として、一般的には該当する部分に
鉄心を積層した電磁シールドを配置してタンク部分への
磁束の貫通を防ぎ、渦電流の発生を防止し温度上昇を抑
える対策が施されている。例えば外鉄形変圧器の電磁シ
ールドを配置した例を図８、図９、図１０に示す。図８
は外鉄形変圧器の断面図、図９は下部タンク部分の電磁
シールドの取付状態を示す図である。図１０は電磁シー
ルドの構成を示す図である。図において、１は鉄心、２
はコイル、３はコイル２の周囲のコイル絶縁、４は鉄心
１、コイル２が収容されたタンクであり、４ａが下部タ
ンク、４ｂが上部タンクである。５ａは下部タンク４ａ
の補強、５ｂは上部タンク４ｂの補強である。

【０００４】６はコイル内を貫通して下部タンク４ａの
フランジの上面に渡して積層された鉄心１の重量を支え
るＴビーム、７はコイル２の電流による磁束がＴビーム
６に貫通するのを遮蔽する電磁シールド、８はコイル２
と鉄心１の間に挿入した上部電磁シールド、９は上部電
磁シールド８を位置決めするガイド板である。

【０００５】１０はコイル２の鉄心１が積層されていな
い部分に対向するタンク４の内壁部分に設けられた電磁
シールドである。電磁シールド１０の構成は、図１０に
示すように短冊状に切断した例えば電磁鋼板（ケイ素鋼
板等）、軟鉄板等の透磁率の大きな磁性鋼板１１を積層
して積層方向の両側には積層状態を安定させるための添
え板１２を配置し、添え板１２の間に繋ぎ板１３を渡
し、溶接して連結した構成である。外鉄形変圧器ではコ
イル２が垂直方向に配置され、コイル２の中心の窓部と
外周部分を周回するように鉄心１が下部タンク４ａの上
面に積層され、コイル２からは図示していないが外部と
接続するブッシングの間を接続リードにより接続された
構成であり、鉄心１の上下にはみ出たコイルエンドに近
接する下部タンク４ａの内壁および上部タンク４ｂの内
壁に電磁シールド１０を取り付けてコイル２または接続
リードに流れる電流による磁束がタンク壁を貫通するの
を防止するものである。

【０００６】タンク４は内部にコイル２、鉄心１が収容
された状態で内部に絶縁油または絶縁ガスを充填するた
めに真空引きされ、絶縁油の充填後は漏れ試験等の内部
圧力を加える圧力試験が行われ、真空引き時には大気圧
による外力が加わり、圧力試験時には外部へ膨らむ荷重
が加わり、タンク４の平面部分は大きく変形するが、こ
の変形量を小さくするために状況に応じてタンク４の板
厚およびタンク補強５ａ、５ｂを適正な形状、寸法にし
て変形量を抑えて荷重に耐えるように設計される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た変圧器、リアクトル等の電磁誘導電気機器において
は、コイル２、接続リード等に近接するタンク４の内壁
部分に装着する電磁シールド１０は、短冊状に切断され
た鉄心を所定の厚さに積層して、両側に添え板１２を配
置し、繋ぎ板１３により添え板１２の間を連結し、タン
ク壁に溶接により固定した構成であり、磁束を遮蔽する
電磁シールドの磁性鋼板１１の積層厚さに加えて添え板
１２および繋ぎ板１３の厚さが必要であり、必要とする
磁性鋼板１１の積層厚さに対して電磁シールド１０の寸
法は大きくなり、結果としてタンク４の寸法が大きくな
る問題点があった。また、電磁シールド１０の磁性鋼板
１１は添え板１２の間に単純に重ね合わされ、上面は連
結されていないので、運転中の電磁振動で積層状態がく
ずれて部分的に隙間が生じたり、磁性鋼板１１のずれが
生じることがあり運転中の異常振動の原因になる問題点
もあった。

【０００８】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたものであり、電磁シールドの取付部を含めた寸法
を小さくしてタンク寸法を縮小し、重量を軽減し、運転
中の積層した磁性鋼板の弛みをなくして電磁シールド部
分の異常振動が抑えられた電磁誘導電気機器を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電磁誘導電気機器は、厚さが薄い磁性鋼板を接着して
積層し、一体化した電磁シールドを電流が流れるコイ
ル、接続導体に近接するタンク壁部分に固着した構成と
したものである。

【００１０】この発明の請求項２に係る電磁誘導電気機
器は、厚さの薄い磁性鋼板を接着して積層し、一体化し
て支持板に固着した電磁シールドを、電流が流れるコイ
ル、接続導体に近接するタンクの内壁に装着した構成と
したものである。

【００１１】この発明の請求項３に係る電磁誘導電気機
器は、請求項１または請求項２の構成の電磁シールドを
タンクの内壁または支持板に直接溶接により固着したも
のである。

【００１２】この発明の請求項４に係る電磁誘導電気機
器は、請求項１乃至請求項３の構成の電磁シールドの積
層方向の両端部には厚さの厚い非磁性の溶接可能材を配
置したものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．実施の形態１の構
成を図１、図２、図３に示す。実施の形態１は、電磁誘
導電気機器のコイルの鉄心が積層されない部分に近接す
るタンク壁部分に電磁鋼板または軟鉄板等の厚さの薄い
磁性鋼板を接着して一体化した電磁シールドを直接溶接
した構成である。図１は電磁誘導電気機器の例えば外鉄
形変圧器の場合の構成図であり、図２は下部タンクの側
壁に電磁シールドを設けた状態を示す部分図である。図
３は電磁シールドの構成である。図において、鉄心１、
コイル２、コイル絶縁３、タンク４、Ｔビーム６、下部
電磁シールド７、上部電磁シールド８、シールドガイド
板９は従来の構成の図８と同一または同一機能部分を示
す。２１は短冊形に切断した電磁鋼板または軟鉄板等の
磁性鋼板を接着剤で接着して一体化した電磁シールドで
ある。

【００１４】一体化した状態の電磁シールド２１を単体
で曲げ試験をした結果は、母材の機械的強度とほぼ同等
の性能が確認されている。電磁シールド２１は下部タン
ク４ａ、上部タンク４ｂの内壁に固着される。固着手段
としては接着強度の強い例えばエポキシ系接着材等によ
り固着するか、または溶接により行われる。電磁シール
ド２１がタンクに固着された状態の従来の構成の電磁シ
ールドおよび磁性鋼板を一体化した電磁シールド２１の
断面二次モーメントＩおよび断面係数Ｚを比較すると表
１の通りとなっている。

【００１５】

【表１】

【００１６】従来構造は、所定の寸法に切断された磁性
鋼板１１の両側に添え板１２を配置して繋ぎ板１３で連
結した装着金具の添え板１２の間に積層し、装着金具が
タンク４の内壁に溶接取り付けされた構成である。実施
の形態１の構成は、磁性鋼板を接着した電磁シールド２
１を従来の装着金具を含めた寸法と同等とし、タンク壁
厚さも同じ１２ｍｍとし、シールドの高さｈを１０、２
０、３０ｍｍの３水準についてタンク内壁に直接溶接取
り付けした状態を比較したものである。この結果、従来
の構成の値を１として比較すると、表１に示す値にな
る。断面二次モーメントＩ、断面係数Ｚは高さｈを大き
くすることにより飛躍的に大きくなっている。

【００１７】実際の電磁誘導電気機器のタンクを使用条
件、即ち、真空引き、圧力試験、吊上状態の条件、輸送
時の条件などの条件を勘案し、磁性鋼板を接着して一体
化した電磁シールド２１を直接溶接した構成でタンクの
強度設計を行うことにより、タンクの板厚、補強部材の
縮小化が実現できる。縮小の程度は電磁誘導電気機器の
個別条件により差はあるが、電磁シールド２１の装着ス
ペースが縮小でき、電磁誘導電気機器として、小形軽量
化が実現できる。また、電磁シールド２１がタンクに直
接溶接により固着されているので、運転中の振動、騒音
の発生レベルが抑制できる効果もある。

【００１８】実施の形態２．実施の形態２の構成を図
４、図５、図６に示す。電磁鋼板または軟鉄板等の厚さ
の薄い磁性鋼板を接着して一体化した電磁シールド部材
を直接溶接した構成である。図４は電磁誘導電気機器の
例えば外鉄形変圧器の場合の電磁シールドの取付状態を
示す構成図であり、図５は支持板に接着した磁性鋼板を
固着した電磁シールドを下部タンクの内壁に設けた状態
を示す部分図である。図６は分割した支持板に磁性鋼板
を固着した電磁シールドを下部タンクの内壁に設けた構
成である。図において、鉄心１、コイル２、コイル絶縁
３、タンク４、Ｔビーム６、下部電磁シールド７、上部
電磁シールド８、シールドガイド板９は従来の構成の図
８と同一または同一機能部分を示す。３１は短冊形に切
断した電磁鋼板または軟鉄板等の磁性鋼板を接着剤で接
着して一体化した電磁シールドである。３２は電磁シー
ルド３１を取付てタンク４の内壁に装着する支持板であ
る。

【００１９】この構成では、磁性鋼板を接着剤で接着し
て一体化した電磁シールド３１を支持板３２に予め接着
または溶接等により固着し、溶接スパッタの除去等の周
辺作業を別の場所で行った後、電磁誘導電気機器に装着
する方法で組み立てられる。

【００２０】この構成では、タンク４は従来と同様の設
計であり、一体化した電磁シールド３１が強度メンバー
には寄与しないため、タンクの補強５ａは必要である
が、磁性鋼板を一体化したことにより、運転中の電磁振
動により積層状態がくずれることがなく、振動、騒音の
発生レベルが抑制され、電磁シールド３１は別の場所で
組立てて清浄にした状態で組み込まれるので電磁誘導電
気機器として清浄化対策が徹底され、信頼性の高い電磁
誘導電気機器が得られる。

【００２１】図５の構成は支持板３２を一枚板で構成し
たが、図６に示すように複数列に分割した分割支持板４
２であってもよく、このように構成すれば、分割支持板
４２が図５の支持板３２よりも軽量となり、電磁シール
ド３１の装着が容易となって組立時間が短縮できる。

【００２２】実施の形態３．実施の形態３は実施の形態
１、２の接着剤で接着して一体化した電磁シールドの溶
接による固着を容易かつ強固にする構成である。図７に
その電磁シールドの構成を示す。図において、５１は電
磁シールドであり、短冊状に切断された電磁鋼板または
軟鉄板等の磁性鋼板５２、積層された端部に板厚は溶接
性を考慮して数ｍｍとし、板圧を厚くすると渦電流損が
増加するので例えばステンレス等の非磁性材の溶接可能
材とした添え板５３を配置し、それぞれは接着剤で接着
した構成である。

【００２３】このように電磁シールド５１を構成して、
タンク４の内壁へ溶接した場合、溶接の溶け込み部が添
え板５３の部分に収まり、磁性鋼板５２の接着層までは
到達せず、溶接部が強固となり、安定した強度が得られ
る。

【００２４】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る電磁誘導電気
機器は、厚さの薄い磁性鋼板を接着して積層し、一体化
した電磁シールドを電流が流れるコイル、接続導体に近
接するタンクの内壁に固着した構成としたので、電磁シ
ールドがタンクの補強として働き、タンクの板厚、補強
部材の縮小化が実現できとともに、運転中の振動、騒音
を低く抑えることができる。

【００２５】この発明の請求項２に係る電磁誘導電気機
器は、厚さの薄い磁性鋼板を接着して積層し、一体化し
て支持板に固着した電磁シールドを、電流が流れるコイ
ル、接続導体に近接するタンクの内壁部分に装着した構
成としたので、運転中の電磁振動によって積層状態がく
ずれることがなくなり、振動、騒音の発生レベルが抑制
され、また、電磁シールドは別の場所で組立てて清浄に
した状態で組み込まれるので清浄化対策が徹底でき、信
頼性の高い電磁誘導電気機器が得られる。

【００２６】この発明の請求項３に係る電磁誘導電気機
器は、請求項１または請求項２の構成の電磁シールドを
タンク壁部分または支持板に直接溶接により固着した構
成としたので、電磁シールド取付作業の作業性がよく、
確実に固着されるので電磁誘導電気機器として信頼性が
高くなる。

【００２７】この発明の請求項４に係る電磁誘導電気機
器は、請求項１乃至請求項３の構成の電磁シールドの積
層方向の両端部には厚さの厚い非磁性の溶接可能材を配
置したので、溶接の溶け込み部が磁性鋼板の接着層まで
は到達せず、溶接部が強固となり、安定した強度が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の電磁誘導電気機器の電磁シー
ルドの取付状態を示す断面図である。

【図２】図１の下部タンク部分の電磁シールドを取り
付けた状態を示す図である。

【図３】図１の電磁シールドの構成図である。

【図４】実施の形態２の電磁誘導電気機器の電磁シー
ルドの取付状態を示す断面図である。

【図５】支持板に接着して積層した電磁鋼板を固着し
た電磁シールドを下部タンクの内壁に装着した状態を示
す図である。

【図６】分割した支持板に接着して積層した電磁鋼板
を固着した電磁シールドを下部タンクの内壁に装着した
状態を示す図である。

【図７】実施の形態３の電磁シールドの構成を示す図
である。

【図８】従来の電磁誘導電気機器の外鉄形変圧器の場
合の電磁シールドの取付状態を示す図である。

【図９】図８下部タンク部分の電磁シールドの取付状
態を示す図である。

【図１０】従来の電磁誘導電気機器に取り付けられた
電磁シールドの構成図である。

【符号の説明】

１鉄心、２コイル、３コイル絶縁、４タンク、
５ａ，５ｂタンク補強、６Ｔビーム、７下部電磁
シールド、８上部電磁シールド、９シールドガイド
板、１１磁性鋼板、１２添え板、１３繋ぎ板、２
１電磁シールド、３１電磁シールド、３２支持
板、４２分割支持板、５１電磁シールド。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄心、コイルがタンク内に収容され、内
部に絶縁媒体が充填された電磁誘導電気機器において、
厚さが薄い磁性鋼板を接着して積層し、一体化した電磁
シールドを電流が流れるコイル、接続導体に近接するタ
ンク内壁に固着したことを特徴とする電磁誘導電気機
器。
【請求項２】鉄心、コイルがタンク内に収容され、内
部に絶縁媒体が充填された電磁誘導電気機器において、
厚さが薄い磁性鋼板を接着して積層し、一体化して支持
板に固着した電磁シールドを、電流が流れるコイル、接
続導体に近接するタンク内壁部分に装着したことを特徴
とする電磁誘導電気機器。
【請求項３】電磁シールドをタンク壁部分または支持
板に溶接によって固着したことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の電磁誘導電気機器。
【請求項４】電磁シールドの積層方向の両端側には厚
さの厚い非磁性の溶接可能な材料を配置したことを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電磁誘
導電気機器。