JP2011023630A

JP2011023630A - 静止誘導機器

Info

Publication number: JP2011023630A
Application number: JP2009168628A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Imura; 武志井村; Tetsuya Matsuda; 哲也松田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】簡易な構成で渦電流損失を低減できる静止誘導機器を得る。
【解決手段】巻線１の対向する２辺を周回して鉄心２が配設され、タング支え３の水平板３ａを介して下部タンク６のフランジ部６ａに支持されている（図１（ｂ））。水平板３ａの図１（ａ）、（ｃ）における紙面に垂直な方向すなわち長さ方向の左右両側部に遮蔽装置５が設けられている。遮蔽装置５は、鋼板製の遮蔽板５ｂを５枚積層して接着剤で接着し積層ブロック５ａを複数個、水平板３ｂの長さ方向のほぼ全長を覆うようにして（図１（ｄ））設けたものであり、水平板３ａの長さ方向に分割された積層ブロック５ａが水平板３ａの図１（ｃ）の左右方向の両側部に進入する磁束による渦電流損を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静止誘導機器の改良に関する。

従来の静止誘導機器としての外鉄形の変圧器は、導体が矩形状に巻回された角形平板状のコイルを複数個積層した巻線及びこの巻線の対向する２辺をそれぞれ周回して配設された鉄心を備えており、水平板と垂直板とが組み合わされて断面が逆Ｔ字状の形状を有するタング支えを設けて上記鉄心及び巻線を上記タング支えを介して下部容器のフランジ面にて支持している。この場合、漏洩磁束がタング支えの水平板の延在方向の両側部から侵入して水平板の側部に渦電流損失が発生し、水平板が過熱するのを防ぐために、水平板の下方に磁気シールドを設けるとともに水平板の両端部の厚みを中央部の厚みよりも薄くしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

実公昭５８−３８５７８号公報（第２頁左欄第２行〜第８行及び第６図）

このような変圧器では水平板や磁気シールドを中央部から両側部へ厚みを変えるために構成が複雑となり、加工費用が増大する。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡易な構成で渦電流損失を低減できる静止誘導機器を得ることを目的とする。

この発明に係る静止誘導機器においては、
巻線と鉄心装置と支持部材とタンクと遮蔽装置とを有する静止誘導機器であって、
巻線は、対向する２辺を有し、
鉄心装置は、磁性板が所定方向に積層されるともに巻線の２辺をそれぞれ周回するようにして配設された第１及び第２の鉄心を有し、
支持部材は、板状部を有し、
遮蔽装置は、複数の導電材料製板が積層されたものであり、
支持部材は第１及び第２の鉄心の間の外方にあって第１及び第２の鉄心の積層方向端部を板状部を介してタンクに支持するものであり、遮蔽装置は板状部の板状部が第１及び第２の鉄心の積層方向端部を支持する方向と直交する方向の側部に導電材料製板の積層方向が側部に向かうようにして配設されたものである。

この発明は、巻線と鉄心装置と支持部材とタンクと遮蔽装置とを有する静止誘導機器であって、
巻線は、対向する２辺を有し、
鉄心装置は、磁性板が所定方向に積層されるともに巻線の２辺をそれぞれ周回するようにして配設された第１及び第２の鉄心を有し、
支持部材は、板状部を有し、
遮蔽装置は、複数の導電材料製板が積層されたものであり、
支持部材は第１及び第２の鉄心の間の外方にあって第１及び第２の鉄心の積層方向端部を板状部を介してタンクに支持するものであり、遮蔽装置は板状部の板状部が第１及び第２の鉄心の積層方向端部を支持する方向と直交する方向の側部に導電材料製板の積層方向が側部に向かうようにして配設されたものであるので、
簡易な構成で渦電流損失を低減できる静止誘導機器を得ることができる。

この発明の実施の形態１である外鉄形の変圧器の構成を示すものであり、図１（ａ）は変圧器タンクを切り欠いて示した正面図、図１（ｂ）は同じく側面図、図１（ｃ）はタング支えの部分拡大正面図、図１（ｄ）はタング支えの部分拡大側面図である。従来のタング支えにおける渦電流の発生状況を示す説明図である。図１の積層ブロックにおける渦電流の発生状況を示す説明図である。図１の積層ブロックの渦電流損失を示すもので、図４（ａ）は遮蔽板の枚数が１５枚のときの渦電流損失特性図、図４（ｂ）は遮蔽板の枚数が１３枚のときの渦電流損失特性図である。実施の形態２である変圧器の要部を示す要部構成図である。実施の形態３である変圧器の要部を示す要部構成図である。実施の形態４である変圧器の要部を示す要部構成図である。

実施の形態１．
図１〜図４は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は外鉄形の変圧器の構成を示すものであり、図１（ａ）は変圧器タンクを切り欠いて示した正面図、図１（ｂ）は同じく側面図、図１（ｃ）はタング支えの部分拡大正面図、図１（ｄ）はタング支えの部分拡大側面図である。図２は従来のタング支えにおける渦電流の発生状況を示す説明図、図３はこの発明の積層ブロックにおける渦電流の発生状況を示す説明図、図４は積層ブロックの渦電流損失を示すもので、図４（ａ）は遮蔽板の枚数が１５枚のときの渦電流損失特性図、図４（ｂ）は遮蔽板の枚数が１３枚のときの渦電流損失特性図である。

図１において、巻線１は図示しない導体が角丸の矩形状に巻回された角形平板状のコイルを複数個積層して適宜直列接続や並列接続して一次コイルや二次コイルを構成したものである。鉄心装置としての第１及び第２の鉄心である二つの鉄心２は、巻線１の４辺のうちの対向する長い方の辺である２辺をそれぞれ周回するようにして磁性板である電磁鋼板を積層して構成されている。支持部材としてのタング支え３は板状部である水平板３ａ及び垂直板３ｂが組み合わされて断面が逆Ｔ字状の形状を有している。水平板３ａは、厚さが一定な鋼板で形成され、予め決められた方向である図１（ａ）における紙面に垂直な方向に延在している。タング支え３の水平板３ａの下方に磁気シールド４が設けられている。

タング支え３の水平板３ａの左右の側方に遮蔽装置５が設けられている。遮蔽装置５は、複数の積層ブロック５ａを有する。積層ブロック５ａは、図１（ｄ）の左右方向に所定個数、水平板３ａの水平板３ａの延在方向（長さ方向）の左右の両側部に各側部のほぼ全長を覆うようにして配置、すなわち側部に位置するようにされている。積層ブロック５ａは図１（ｃ）及び（ｄ）に示すような矩形板状の導電材料製板である強磁性の鋼板製の遮蔽板５ｂを複数枚この実施の形態においては５枚の鋼板製の遮蔽板５ｂを、磁束の進入方向すなわち図１（ｃ）における左右方向に積層し、相互に接着剤にて接着したものである。このような積層ブロック５ａが水平板３ａの延在方向の左右の側部に接着されている。

変圧器タンク８は、上部容器７及び下部容器６を有し、下部容器６の大きさが上部容器７よりも少し小さく、上部容器７のフランジ部７ａが下部容器６のフランジ部６ａに載置され、図示しない締め付けボルトで締め付けられ油密にされ、内部に絶縁油が収容されている。タング支え３は、二つの鉄心２の間にあってかつ水平板３ａが鉄心２の積層方向である図１（ａ）における上下方向の下方（外方）に配置されており、その延在方向の両端部（図１（ｂ）における左右方向の両端部）が下部容器６のフランジ部６ａに載置されている。巻線１を取り囲む２つの鉄心２のうち左方の鉄心２は左側部分が下部容器６のフランジ部６ａに支持され、右側部分がタング支え３の水平板３ａに支持されている。右方の鉄心２は、左側部分がタング支え３の水平板３ａに支持され、右側部分がフランジ部６ａに支持されている。また、鉄心２の上部は押さえ部材９にて図１（ａ）の下方に押圧され、下部容器６に固定されている。以上のようにして、巻線１は鉄心２を介して、さらに鉄心２はタング支え３の水平板３ａを介して下部容器６のフランジ部６ａに支持され、変圧器タンク８に収容され、絶縁油に浸されている。

次に、遮蔽装置５の作用について図２〜図４により説明する。従来の変圧器におけるタング支えにおいては、図２（ａ）における水平板３ａの延在方向の左右の側部から水平板３ａに侵入する漏洩磁束Φに対して、磁気シールド４で誘引することにより侵入を軽減しようとしているが充分に遮断はできず、水平板３ａの側部で大きな渦電流Ｊ１（図２（ｂ））が流れ、渦電流損失も大きくなり、水平板３ａの温度上昇が過大になる。この問題を解決するには水平板に高価な非磁性鋼板を使用しなければならなくなる。また、先に述べた従来の技術によれば、水平板や磁気シールドを中央部から両側部へ厚みを変えるために構成が複雑となり、加工費用が増大する。

そこで、この実施の形態では、漏洩磁束Φが水平板３ａの延在方向の両側部から侵入するのを防ぐ遮蔽装置５が設けられている。図３（ａ），（ｂ）に示すように、遮蔽板５ｂの幅（水平板３ａの延在方向の寸法）は所定幅とされ、その高さ（鉄心２の電磁鋼板の積層方向）が水平板３ａの厚さと同じ寸法にされ、かかる遮蔽板５ｂが複数枚（この実施の形態では５枚）磁束Φの進入方向に積層されて積層ブロック５ａが構成され、この積層ブロック５ａを複数個用いてタング支え３の水平板３ａの延在方向の（長さ方向）のほぼ全長を覆うようにされている。このように積層ブロック５ａすなわち遮蔽板５ｂを分割して設置することにより遮蔽板５ｂを流れる渦電流Ｊ２（図３（ｂ））を減少させることができ、渦電流損失を低減することができる。なお、遮蔽板５ｂには安価な普通鋼を使用することができ、上述のように極めて簡易な構成でかつ安価に渦電流損失を低減することができる。

なお、積層ブロック５ａを構成する遮蔽板５ｂの枚数は使用条件に応じて変えても良い。図４は例えば比透磁率８００、板厚０．３ｍｍの一般的な鋼板製の遮蔽板５ｂを積層した積層ブロックの渦電流損失を示すものであり、図４（ａ）は積層ブロックを１５枚の遮蔽板５ｂにて構成したときの各々の遮蔽板の発熱量と周波数依存性を示しており、グラフの横軸の番号は巻線に近い遮蔽板５ｂから順番に番号１から番号１５を割り当てている。また、図４（ｂ）は巻線１に一番近い２枚の遮蔽板５ｂを取り除いたときの各々の遮蔽板５ｂの発熱量と周波数依存性を示している。この例では、巻線１に近い方から５枚目で各々の遮断板５ｂの発熱量が同じとなっており、遮断板５ｂを５枚以上設ければ、水平板３ａに侵入する磁束Φを十分に遮断できるため、水平板３ａの渦電流損失を大きく低減できることが分かる。なお、遮蔽板５ｂは、表皮深さよりも薄い板厚のものを用い、複数枚重ねて積層ブロックとするのが効果的である。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２を示す変圧器の要部を示す要部構成図である。図５において、遮蔽装置２５は、複数の積層ブロック２５ａを有する。積層ブロック２５ａは、５枚の遮蔽板５ｂが図５における水平板３ａの延在方向の左右の側部にそれぞれ２本の取り付けボルト２５ｂにて取り付けられて構成されたものである。この積層ブロック２５ａを複数個用いてタング支え３の水平板３ａの長さ方向（延在方向）のほぼ全長を覆うようにされている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３を示す変圧器の要部を示す要部構成図である。図６において、遮蔽装置３５は、複数の積層ブロック３５ａを有する。積層ブロック３５ａは、５枚の遮蔽板３５ｂを接着剤で互いに接着して構成されたものである。遮蔽板３５ｂは、幅（水平板３ａの延在方向（図６における紙面に垂直な方向）の寸法は実施の形態１の図１に示した遮蔽板５ｂと同じ寸法であるが、高さ（鉄心２の電磁鋼板の積層方向の寸法（図６における上下方向の寸法））が水平板３ａの厚さ（鉄心２の積層方向の寸法すなわち図６における上下方向の寸法）の１．４倍にされている。このような積層ブロック３５ａが複数個、水平板３ａの延在方向の左右の側部に接着され、水平板３ａの長さ方向（延在方向すなわち図６の紙面に垂直な方向）のほぼ全長を覆っている。

実施の形態４．
図７は、実施の形態４を示す変圧器の要部を示す要部構成図である。図７において、遮蔽装置４５は、複数のＬ状積層ブロック１４５を有する。ここで、この実施の形態においては、図１における遮蔽板５ｂの代わりにＬ状板１４６が用いられている。Ｌ状板（アングル板）１４６は、板状の導電材料製の第１及び第２の板材１４６ａ，１４６ｂによりＬ状に形成され、第１の板材１４６ａが導電材料製板としての遮蔽板５ｂに相当する遮蔽機能を有するものである。このようなＬ状板１４６を、５枚、第１の板材１４６ａが所定方向である図７における左右方向に積層されるようにして組み合せて、図１における積層ブロック５ａに相当する第１積層ブロック部１４５ａと、第２の板材１４６ｂが積層された第２積層ブロック部１４５ｂとを有するＬ状積層ブロック１４５を形成したものである。

そして、このＬ状積層ブロック１４５がその第１積層ブロック部１４５ａが水平板３ａの側部に位置するとともに第２積層ブロック部１４５ｂが水平板３ａの第１及び第２の鉄心２（図１参照）と反対側に位置するようにして配設されている。なお、Ｌ状積層ブロック１４５は、図７における紙面に垂直な方向に複数個配設され、水平板３ａの長さ方向（延在方向すなわち図７の紙面に垂直な方向）のほぼ全長を覆っている。これにより、第１積層ブロック部１４５ａは実施の形態１の図１における積層ブロック５ａと同じ寸法であるが、水平板３ａの鉄心５ａを支える側と反対の側が第２積層ブロック部１４５ｂにより覆われる。

この実施の形態においては、Ｌ状積層ブロック１４５を設けて水平板３ａの鉄心５ａを支える側と反対の側を第２積層ブロック部１４５ｂにより覆っているので、水平板３ａの磁気シールド４よりはみ出している部分に発生する渦電流損失を低減することができる。

以上の実施の形態においては、遮蔽板５ｂは導電材料製板で強磁性の鋼板製であるものを示したが、電磁鋼板や一般構造用圧延鋼材、冷間圧延鋼材などの、導電性を有し、高い透磁率をもつ材料を用いることができる。なお、例えば電磁鋼板を用いた場合、より高い磁場遮蔽効果を有し、より多くの渦電流損失を低減することができる利点がある。また、これに限らずアルミ板、銅板その他の渦電流により侵入磁束の遮蔽が可能な導電材料製のものであってもよい。また、外鉄形の変圧器について示したが、リアクトルなど他の静止誘導機器であっても、同様の効果を奏する。

１巻線、２鉄心、３タング支え、３ａ水平板、５遮蔽装置、
５ａ積層ブロック、５ｂ遮蔽板、６下部容器、６ａフランジ部、
８変圧器タンク、２５遮蔽装置、２５ａ積層ブロック、２５ｂボルト、
３５遮蔽装置、３５ａ積層ブロック、３５ｂ遮蔽板、
４５遮蔽装置、１４５ａ第１積層ブロック部、１４５ｂ第２積層ブロック部、
１４６Ｌ状板、１４６ａ第１の板材、１４６ｂ第２の板材。

Claims

巻線と鉄心装置と支持部材とタンクと遮蔽装置とを有する静止誘導機器であって、
上記巻線は、対向する２辺を有し、
上記鉄心装置は、磁性板が所定方向に積層されるともに上記巻線の上記２辺をそれぞれ周回するようにして配設された第１及び第２の鉄心を有し、
上記支持部材は、板状部を有し、
上記遮蔽装置は、複数の導電材料製板が積層されたものであり、
上記支持部材は上記第１及び第２の鉄心の間の外方にあって上記第１及び第２の鉄心の積層方向端部を上記板状部を介して上記タンクに支持するものであり、上記遮蔽装置は上記板状部の上記板状部が上記第１及び第２の鉄心の積層方向端部を支持する方向と直交する方向の側部に上記導電材料製板の上記積層方向が上記側部に向かうようにして配設されたものである
静止誘導機器。
上記遮蔽装置は、上記導電材料製板の上記第１及び第２の鉄心の上記積層方向の寸法が上記板状部の上記第１及び第２の鉄心の上記積層方向の寸法よりも大きいものであることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導機器。
上記遮蔽装置は、上記複数の導電材料製板が互いに接着されて構成された積層ブロックを複数有するものであって、上記複数の積層ブロックが上記板状部の上記側部に固着されたものであることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導機器。
上記遮蔽装置は、板状の導電材料製の第１及び第２の板材によりＬ状に形成されたＬ状部材を有するものであって、上記第１の板材が上記導電材料製板とされ、上記第１の板材が所定方向に積層されるようにして上記Ｌ状部材が複数個組み合わされて上記第１の板材が積層された第１積層ブロック部と上記第２の板材が積層された第２積層ブロック部とを有するＬ状積層ブロックが複数形成され、上記複数のＬ状積層ブロックは上記第１積層ブロック部が上記板状部の上記側部に上記所定方向が上記側部に向かうようにして位置し上記第２積層ブロック部が上記板状部の上記第１及び第２の鉄心と反対側に位置するようにして配設されたものであることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導機器。