JP2010171313A - 静止誘導電器 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心締付金具やタンク壁内面での局部的な温度上昇による損失を減少させると共に経済的な静止誘導電器を提供する。
【解決手段】巻線５と、脚部３Ａと継鉄部３Ｂから構成された鉄心２と、継鉄部３Ｂをその両側から締め付けて一体化する断面コ字状の締付金具４と、締付金具４の巻線５端面に対向する面に非磁性体シールド６を設けてタンク１内に収納した静止誘導電器において、締付金具４の反巻線側の面に締付金具４よりも磁気抵抗の小さい磁性体シールド７を締付金具４の長手方向に伸びるように配置して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は変圧器やリアクトル等の静止誘導電器に係り、特に鉄心締付金具に磁気シールドを備えた静止誘導電器に関するものである。

変圧器やリアクトル等の静止誘導電器は、ますます大容量化しており、例えば変圧器の場合には全体構造が大型化している。変圧器の大型化は、運転の際にタンク内部に収納する巻線や、巻線より引き出すリード線からの漏れ磁束も増加することになる。この漏れ磁束は、変圧器内部の構造物に侵入して渦電流を誘起し、渦電流に基づき局部的な温度上昇を引き起こし、損失を増大させるため、製品の性能や信頼性等の面から問題となる。

珪素鋼板を積層して形成する変圧器鉄心は、鉄心脚間を連結する上下の継鉄部に、断面がコ字状の締付金具を配置して締め付けて一体に構成している。この上下の締付金具は、一般に鋼材（磁性体）が使用され、通常継鉄部を押圧する垂直部材と、この垂直部材の両端に固定して巻線端面に対向する水平部材とから形成されている。

締付金具の水平部材は、巻線端面に近接して対向することから、漏れ磁束の侵入による渦電流に基づく局部温度上昇を極力低減する必要がある。このため、締付金具は、巻線端面と直接対向する水平部材、更には垂直部材の他端側或いは反巻線側の水平部材の面に、磁気シールドとして締付金具の電気抵抗よりも小さな銅やアルミニウム等の非磁性体シールドを、締付金具の長手方向に延びるように配置することが提案されている（特許文献１参照）。

締付金具の水平部材に、特許文献１の如く非磁性体シールドを配置すると、特に巻線に対向する位置付近では、漏れ磁束が締付金具の水平部材に侵入するとき、非磁性体シールドに漏れ磁束を打ち消す方向に渦電流が流れる。この渦電流で生ずる磁束の反抗力で漏れ磁束を打ち消し、漏れ磁束の締付金具への侵入を阻止することで、局部的な温度上昇が引き起こされることを防止できる。

特開平７−９９１２６号公報

しかしながら、上記の静止誘導電器は、漏れ磁束が締付金具の水平部材の端面から侵入したり、巻線から生じる漏れ磁束の反巻線側の水平部材への侵入を、非磁性体シールドにより抑制されるために、タンク壁内面への漏れ磁束が増大したりし、それらで誘起した渦電流に基づき局部的な温度上昇が引き起こされ、損失が増加するという問題があった。また上記の損失を抑制するために、タンク壁内面に板厚のある磁気シールドを貼り付けたり、タンク全体を大きくしたりするなど、経済的負担が増加する問題もあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に締付金具やタンク壁内面での局部的な温度上昇による損失を低減すると共に経済的に製作できる静止誘導電器を提供することにある。

本発明の静止誘導電器は、巻線と、脚部と継鉄部から構成された鉄心と、前記継鉄部をその両側から締め付けて一体化する断面コ字状の締付金具と、前記締付金具の前記巻線端面に対向する面に非磁性体シールドを設けてタンク内に収納した静止誘導電器において、前記締付金具の反巻線側の面に前記締付金具よりも磁気抵抗の小さい磁性体シールドを前記締付金具の長手方向に伸びるように配置して構成する。

好ましくは、前記磁性体シールドは複数枚の珪素鋼板を積層して構成する。

また好ましくは、前記タンクの側壁の内面に磁気シールドを配置して構成する。

本発明の静止誘導電器によれば、締付金具の反巻線側の水平部材の上面に、締付金具よりも磁気抵抗の小さい磁性体シールドを長手方向に延びるように配置したので、漏れ磁束は磁性体シールドによって吸引されるから、締付金具部分やタンク壁内面での局部的な温度上昇を低減することができて、損失を抑えることができ、タンク全体を大きくすることなく経済的な静止誘導電器を提供することができる。

本発明の一実施例である三相３脚変圧器の要部の上部のみを示す縦断側面図である。 図１の三相３脚変圧器の上部のみを示す概略斜視図である。 本発明の他の実施例である三相３脚変圧器の要部の上部のみを示す縦断側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、三相３脚変圧器に適用した例について図面を参照して説明する。

三相３脚変圧器は、図１に示すようにタンク１の内部に鉄心２と巻線５からなる変圧器本体を収納し、タンク１内に絶縁用及び冷却媒体用として活用する絶縁油や絶縁ガス等の絶縁媒体を封入して製作される。タンク１は、一般的に鋼材（磁性体）が用いられる。また、タンク１は、近年は小型化のために側壁１Ａと傾斜壁１Ｂによって構成されている。

珪素鋼板を積層した鉄心２は、図１及び図２に示す如く各相の脚部３Ａと、各脚部３Ａの上下に配置する継鉄部３Ｂと、上下の継鉄部３Ｂの両側にそれぞれ配置して締め付けて一体化する締付金具４とにより形成されている。各脚部２には、図２に示す如くそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線５（一次側及び二次側）即ち内側巻線５Ａ及び外側巻線５Ｂを巻回して構成する。

上下の各締付金具４は、継鉄部３Ｂを押圧する垂直部材４Ａと、この垂直部材４Ａの両端にそれぞれ巻線側と反巻線側となる水平部材４Ｂ、４Ｃを固定して断面コ字状に構成されている。

そして、上下の締付金具４の巻線側の水平部材４Ｂには、巻線５端面に対向する面に、締付金具４の長手方向に延びる非磁性体シールド６を配置している。この非磁性体シールド６の材質は、締付金具４よりも電気抵抗が著しく小さい銅やアルミニウム等の良導電性材料が用いられる。

本発明では、さらに反巻線側の水平部材４Ｃの上面に、締付金具４よりも磁気抵抗が小さい磁性体シールド７を締付金具４の長手方向に延びるように配置している。この磁気シールドとしては、例えば珪素鋼板の複数枚を締付金具４の垂直方向に積層したものを使用する。この実施例の場合、複数枚の珪素鋼板は締付金具４の幅方向又は長手方向に積層しても良い。

本実施例の変圧器では、通電時に内側巻線５Ａ及び外側巻線５Ｂから漏れ磁束Φが発生し、漏れ磁束Φは水平部材４Ｂの巻線５端面に対向する面に向かう漏れ磁束Φ１、タンク１の側壁１Ａ内面に向かう漏れ磁束Φ２及び締付金具４の上方に向かう漏れ磁束Φ３で示す流れになる。

つまり、水平部材４Ｂの巻線５端面に対向する面に向かう漏れ磁束Φ１は水平部材４Ｂに侵入しようとするが、非磁性体シールド６には漏れ磁束Φ１を打ち消すような渦電流が流れ、この渦電流で生ずる磁束の反抗力で漏れ磁束Φ１を打ち消して、漏れ磁束Φ１の水平部材４Ｂへの侵入が阻止される。

続いて、タンク１の側壁１Ａの内面に向かう漏れ磁束Φ２は、通電時に発生する磁束の方向に従い、タンク１の側壁１Ａを経由して、再び内側巻線５Ａ及び外側巻線５Ｂへ戻る帰路を構成する。

そして、締付金具４の上方に向かう漏れ磁束Φ３は図２に示すようにタンク１の傾斜壁１Ｂ方向や、締付金具４の上方に向かって、それらに侵入しようとする。しかし、漏れ磁束Φ３は締付金具４より磁気抵抗の小さな磁性体シールド７に吸引されるから、漏れ磁束Φ３のタンク１の傾斜壁１Ｂの内面及び締付金具４への侵入が阻止される。吸引された漏れ磁束Φ３は、各脚部３Ａを経由して内側巻線５Ａ及び外側巻線５Ｂへ戻る帰路を構成する。

磁気シールド７として、板厚の薄い珪素鋼板を垂直方向に積層した構造とすると、締付金具４よりも磁気抵抗が小さいため、漏れ磁束Φ３が吸引されて水平部材４Ｂには全く侵入せず、しかも磁気シ−ルド７の端面には渦電流がほとんど発生せず、この部分での温度上昇はせず損失を非常に小さくすることができる。

上記のように構成すれば、図１及び図２に示すように通電時に巻線５から発生する漏れ磁束Φ３が、締付金具４やタンク１の傾斜壁１Ｂに侵入しようとしても、磁性体シールド７の吸引作用により締付金具４やタンク１の傾斜壁１Ｂでの局部的な温度上昇を低減することができて、損失を抑えることができ、タンク全体を大きくすることなく経済的な静止誘導電器を提供することができる。

以上の説明では、全て上側の締付金具を用いて説明したが、下部側の締付金具についても同様に構成することができることは明らかである。

本発明による変圧器の他の実施例を図３に示しており、図１と同様の部分は同符号で示している。この実施例では、タンク１、鉄心２と巻線５からなる変圧器本体及び締付金具４、非磁性体シールド６及び磁性体シールド７を図１と同様に構成し、更にタンク１の側壁１Ａ内面に磁気シールドとして非磁性体シールド８を設けたものである。

この変圧器の構成でも図１の実施例と同様の効果を達成でき、しかもタンク１の側壁１Ａ内面に向かう漏れ磁束Φ２がタンク１の側壁１Ａ内面に侵入しようとしても、設置した非磁性体シールド８に生ずる渦電流により発生する反抗力により、漏れ磁束Φ２のほとんどが打ち消されてタンク１の側壁１Ａ内面に侵入しなくなるから、タンク１の側壁１Ａ内面での温度上昇による損失や不具合を解消することが可能になる。

上記側壁Ａ内面に設ける磁気シールドとしては、上記の非磁性体シールド８に代えて、珪素鋼板のような磁性体シールドを取付けて構成することもできる。磁性体シールドの場合、内側巻線５Ａ及び外側巻線５Ｂからのタンク側壁１Ａ内面に向かう漏れ磁束Φ２がタンク１の側壁１Ａ内面に侵入しようとしても、大部分は設置した磁性体シールドに流れる。このため、漏れ磁束Φ２がタンク１の側壁１Ａ内面にほとんど侵入しなくなり、タンク１の側壁１Ａ内面での局部的な温度上昇を低減することができて、損失を抑えることができる。

上記した各実施例では三相３脚変圧器の例で説明したが、単相２脚変圧器や側脚を有する単相３脚或いは三相５脚変圧器に適用しても同様な効果を達成することができる。

１…タンク、２…鉄心、３Ａ…脚部、３Ｂ…継鉄部、４…締付金具、４Ａ…垂直部材、４Ｂ、４Ｃ…水平部材、５…巻線、５Ａ…内側巻線、５Ｂ…外側巻線、６、８…非磁性体シールド、７…磁性体シールド。

Claims (3)

1. 巻線５と、脚部と継鉄部から構成された鉄心と、前記継鉄部をその両側から締め付けて一体化する断面コ字状の締付金具と、前記締付金具の前記巻線端面に対向する面に非磁性体シールドを設けてタンク内に収納した静止誘導電器において、
   前記締付金具の反巻線側の面に前記締付金具よりも磁気抵抗の小さい磁性体シールドを前記締付金具の長手方向に伸びるように配置したことを特徴とする静止誘導電器。
2. 請求項１において、前記磁性体シールドは複数枚の珪素鋼板を積層して構成したことを特徴とする静止誘導電器。
3. 請求項１又は２において、前記タンクの側壁の内面に磁気シールドを配置したことを特徴とする静止誘導電器。

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