JP2016213912A - Metal component and electrical equipment using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流が流れる導電部の周囲に配置された金属部品とこれを用いた電気機器に関するものである。 The present invention relates to a metal part arranged around a conductive part through which a current flows, and an electric device using the metal part.
例えば、配電盤のような重電機器内部には高圧充電部があり、この高圧充電部は接地された金属によって覆われた状態となっている。配電盤内は遮断器を収納する遮断器室、主母線を収納する母線室、遮断器の二次側導体及び外線ケーブルを収納するケーブル室に分割され、各区画は接地金属よりなる仕切り板により仕切られている。ここで、導電部との絶縁距離が不足する場合、接地金属ではなく絶縁体を使用して各区画が仕切られる場合がある。 For example, there is a high-voltage charging unit inside heavy electrical equipment such as a switchboard, and this high-voltage charging unit is covered with a grounded metal. The switchboard is divided into a circuit breaker room that houses the circuit breaker, a bus room that houses the main bus, and a cable room that houses the secondary conductor of the circuit breaker and the external cable. Each section is partitioned by a partition plate made of ground metal. It has been. Here, when the insulation distance from the conductive portion is insufficient, each section may be partitioned using an insulator instead of a ground metal.
配電盤運用時においては、通電によって盤内の導電部が発熱し、これに伴って導電部の周囲に位置する盤内温度が上昇する。しかし、規定によって盤内温度を一定値以下に抑えなければならないことが定められている。そこで、配電盤の扉面や天井面にスリットを設け、さらに前述した盤内の仕切り板にスリットを設けることで、盤内の空気の流れを作り通電運用時の温度上昇を抑制する対策を実施することがある。しかし、運用電流値が大きい場合は上記対策を実施しても規定の値となるように温度上昇を抑制できないことがある。 When the switchboard is operated, the conductive part in the panel generates heat due to energization, and the temperature in the panel located around the conductive part increases accordingly. However, the regulation stipulates that the temperature inside the panel must be kept below a certain value. Therefore, by providing slits on the door surface and ceiling surface of the switchboard and further providing slits in the partition plate in the panel described above, measures are taken to create a flow of air in the panel and suppress temperature rise during energization operation. Sometimes. However, when the operating current value is large, the temperature rise may not be suppressed so that the specified value is obtained even if the above measures are implemented.
盤内温度上昇のもう一つの要因として、渦電流による温度上昇が挙げられる。導電部に電流を通電することで、導電部周辺に磁界が発生し、導電部付近に設置された接地金属には渦電流が発生する。この渦電流により、接地金属の温度が上昇する。これらは通電電流値が大きいほど影響が大きい。この対策として、導電部付近の接地金属をステンレスなどの非磁性体金属とすることで磁界による渦電流の影響を受けにくくする方法がある。 Another factor causing the temperature rise in the panel is temperature rise due to eddy current. By supplying a current to the conductive part, a magnetic field is generated around the conductive part, and an eddy current is generated in the ground metal installed near the conductive part. Due to this eddy current, the temperature of the ground metal rises. These have a greater effect as the energization current value increases. As a countermeasure, there is a method in which the ground metal in the vicinity of the conductive portion is made of a nonmagnetic metal such as stainless steel so that it is not easily affected by eddy currents caused by a magnetic field.
また、接地金属側に部分的に焼入硬部を形成することで非磁性体化し磁気抵抗を高めて渦電流の発生を抑制する例が示されている(例えば、特許文献1参照)。
さらに、渦電流を抑制するため接触子に線状のスリットを設けた例が示されている(例えば、特許文献2、図9参照)。
In addition, an example is shown in which a hardened hard part is partially formed on the ground metal side to make it non-magnetic, thereby increasing the magnetic resistance and suppressing the generation of eddy currents (see, for example, Patent Document 1).
Furthermore, an example in which a linear slit is provided in the contact in order to suppress eddy current is shown (for example, see
配電盤等の電気機器の運用時における温度上昇を抑制するために、盤内に配置する仕切り板の材質を鋼板からステンレス等の非磁性体金属に変更すること、或いは、仕切り板に対し部分的に焼入硬部を設ける技術があるが、これらの方法では材質の変更や、焼入硬部を設ける工程のためにコスト高となるという問題があった。
また、従来の仕切り板においては、渦電流が発生する方向に依存して、焼入硬部またはスリットの伸びる方向を交差させて形成する必要があり、渦電流に対し、焼入硬部またはスリットの伸びる方向が平行な場合は、渦電流の通電経路を長くできないため抵抗を増大させることができず、昇温抑制の効果が得られないものであった。
In order to suppress temperature rise during operation of electrical equipment such as switchboards, the partition plate placed in the panel is changed from a steel plate to a non-magnetic metal such as stainless steel, or partially with respect to the partition plate. There is a technique for providing a hardened hard part, but these methods have a problem that the cost is increased due to the process of changing the material and providing the hardened hard part.
In addition, in the conventional partition plate, it is necessary to form the hardened hard part or the slit extending direction intersecting depending on the direction in which the eddy current is generated. In the case where the directions in which the currents extend are parallel, the energization path of the eddy current cannot be lengthened, so that the resistance cannot be increased and the effect of suppressing the temperature rise cannot be obtained.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電気機器内部に生じる渦電流の方向に依存することなく、昇温を抑制することが可能な金属部品を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a metal component capable of suppressing a temperature rise without depending on the direction of eddy current generated in an electric device. It is.
この発明に係わる金属部品は、電気機器内部を複数の区画に分離し、各区画内に配置される導電部を囲む金属部品において、上記金属部品を構成する金属板に対し、上記金属板を貫通する渦電流迂回用孔部が複数形成され、上記渦電流迂回用孔部は、上記金属部品に発生する渦電流の進路を妨げる、直線状の孔を複数組み合わせて一続きとした開口形状の孔部であることを特徴とするものである。
また、この発明に係わる電気機器は、上記の金属部品を、装置内を区画に分割する仕切り板、または交流電流により渦電流が発生する部分に用いたことを特徴とするものである。
A metal part according to the present invention is a metal part that divides the interior of an electric device into a plurality of sections and surrounds a conductive portion arranged in each section, and penetrates the metal plate with respect to the metal plate constituting the metal part. A plurality of eddy current bypass holes are formed, and the eddy current bypass holes are aperture-shaped holes that are a combination of a plurality of linear holes that obstruct the path of eddy current generated in the metal part. Part.
In addition, an electrical apparatus according to the present invention is characterized in that the above-described metal component is used in a partition plate that divides the inside of the apparatus into sections or a portion where an eddy current is generated by an alternating current.
この発明の金属部品によれば、金属板に渦電流迂回用孔部を複数形成することで、金属部品は、孔部分を迂回する迷路構造となり、電気機器の稼働によって生じる渦電流の経路を複雑化させることができる。その結果、金属部品に生じる渦電流の通電経路が、直線方向に通電する場合よりも長くなり、抵抗を増大させられるため、渦電流の抑制が可能となり、電気機器内の温度上昇を抑制することが可能となる。
また、この発明の電気機器によれば、上記の金属部品を用いることで、電気機器の稼働によって生じる渦電流を抑制することができ、電気機器内の温度上昇を抑制することが可能となる。
According to the metal part of the present invention, by forming a plurality of eddy current bypass holes in the metal plate, the metal part has a labyrinth structure that bypasses the hole part, and the eddy current path generated by the operation of the electrical equipment is complicated. It can be made. As a result, the energization path of the eddy current generated in the metal part is longer than when energizing in the linear direction, and the resistance can be increased. Therefore, the eddy current can be suppressed, and the temperature rise in the electrical equipment can be suppressed. Is possible.
Further, according to the electric device of the present invention, by using the above-described metal component, it is possible to suppress eddy current generated by the operation of the electric device, and it is possible to suppress a temperature rise in the electric device.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1における接地金属カバー(金属部品に相当する。)について、図1から図5を参照して説明する。
図1に、本発明の実施の形態1の接地金属カバー1の平面図を例示する。この接地金属カバー1は、金属板によって構成され、その面部には、部分拡大図に示すように、金属板を貫通するスリット8が所定の配置パターンで形成されている。スリット8の配置パターンについては後述する。
図2は、接地金属カバー1を仕切り板として用いた配電盤100(電気機器に相当する。)の構成図である。図2に例示するように、配電盤100の内部には、母線2を収納する母線室3、遮断器4を収納する遮断器室5、遮断器4の負荷側から外部に延びる外線ケーブル6を収納するケーブル室7が設けられ、各室(区画)を分離するために用いられる仕切り板として金属板よりなる接地金属カバー1が用いられる。図2では、接地金属カバー1が、母線室3とケーブル室7を分割する仕切り板として用いられている。
なお、接地金属カバー1は、配電盤100の内部空間を分割する仕切り板以外に、配電盤100の外部筐体として用いることも可能であり、高圧充電部となる導電部の周囲に、その導電部を囲むように配設されて用いられる。
Hereinafter, a ground metal cover (corresponding to a metal part) according to
FIG. 1 illustrates a plan view of a
FIG. 2 is a configuration diagram of a switchboard 100 (corresponding to an electric device) using the
The
次に、図1において示した接地金属カバー1に開口されたスリット8について詳細に説明する。図3は、この発明の実施の形態1における接地金属カバー1に開口したスリット8(渦電流迂回用孔部に相当する。)である十字形孔8a(第一の渦電流迂回用孔部に相当する。)及び十字形孔8b(第二の渦電流迂回用孔部に相当する。)の配置例を示した図である。十字形孔8a、8bは、接地金属カバー1を構成する金属板に対して形成された貫通孔であり、金属板の面部に十字形孔8aが、縦横方向に行列配置されるとともに、二行二列の4つの十字形孔8aに囲まれた領域A内の中央部に、十字形孔8bが位置するようにパターニングされている。
Next, the slit 8 opened in the
開口パターン内の領域Aに配置された十字形孔8bは、十字形孔8bの配置に対し、45度回転させて配置されている。つまり二行二列の「+(十字形)」の中心位置に、「×(斜め45度に傾けて配置された十字形)」が配置された開口パターンが連続して形成されたスリット形状となっている。
個々の十字形孔8a、8bの形状は、例えば5×50mm程度の長方形を一つの直線部とし、この直線部を縦横に十字となるように組み合わせて得られる形状である。
また、金属板への十字形孔8a、8bの開口は、例えば、切削加工、タレパンでの加工によって行うことができる。
The
The shape of each
Moreover, the opening of the
次に、この接地金属カバー1を採用することで盤内温度上昇が抑制される原理について説明する。図4は、導電部である銅帯9と本発明の接地金属カバー1を模擬的に示した図であり、接地金属カバー1に渦電流10が発生することを示す説明図である。銅帯9に大きな電流が流れると銅帯9の周りに磁界が発生し、その影響で接地金属カバー1に渦電流10が発生する。この渦電流10は、上述したように、通電時の盤内温度上昇の要因の一つである。
Next, the principle by which the
盤内の昇温対策として、接地金属カバー1に対し、図1のスリット8となる十字形孔8a、8bを開口しておくことで、渦電流10は、図5に記載するように、接地金属カバー1の平面上を紙面に対し横方向に(接地金属カバー1に近接して配置される導電部の伸びる方向)に流れるが、直線的に流れるのではなく、金属板に開口されたスリット形状を迂回してジグザグに流れるようになる。結果、十字形孔8a、8bの形成によって、渦電流10の通電経路が直線状である場合よりも長くなり、電気抵抗が増大し、渦電流10を小さく抑制することができる。よって、盤内温度の上昇を抑制することができる。
As a countermeasure against temperature rise in the panel, by opening the
図5に示すように、接地金属カバー1に発生する渦電流10の流れる方向が、十字形孔8a、8bを迂回した非直線(迷路構造)となり、必要な抵抗値を得られるよう、渦電流10の通電経路が十分な長さを確保できるように、十字形孔8bは、領域A内において可能な限り大きくなるように、その開口寸法が調整されている。十字形孔8aの開口寸法についても、十字形孔8aを行列配置させる場合に、必要となる導電領域を残して、パターン間の間隙を小さく調整することで、接地金属カバー1の迷路構造をより複雑化させることができ、渦電流10の通電経路の抵抗を大きくすることが可能となる。
As shown in FIG. 5, the flow direction of the
ここで、配電盤100は、三相交流電流を通電する場合が多く、渦電流の方向が予測できない場合も想定される。しかし、この実施の形態1の図3に示したような貫通孔の開口パターンを形成すれば、図5に示した渦電流10以外の方向、つまり、図5の紙面に対し縦方向や斜め方向など、あらゆる方向に渦電流が発生したとしても、その渦電流の通電経路を非直線の迷路形状とすることができ、通電経路が直線状の場合よりも長い経路を確保でき、渦電流を小さく抑制することができる。
Here, the
なお、これらのスリット8(十字形孔8a、8b)は、盤内の気流を改善し温度上昇を抑える機能も有する。従って、スリット8を設けた接地金属カバー1を盤内の仕切り板として採用することで、盤内の温度上昇を抑えることが可能となる。
また、各開口パターンの間隙を可能な限り小さくすることで、接地金属カバー1の導電領域の迷路形状をより複雑化させることが可能であることは言うまでもない。
なお、本発明の接地金属カバー1は、母線室3とケーブル室7を隔てる接地金属カバー1に限らず、別の区画を区切る仕切り板、また、その他フレームとなる金属部品に適用することが可能である。
These slits 8 (
It goes without saying that the labyrinth shape of the conductive region of the
The
また、スリット8の開口形状の一例として十字形孔8a、8bを示しているが、直線状の孔を複数組み合わせて一続きとした開口形状であれば、角度の異なる三本以上の直線が一つの点で交差する形状(例えば*形)を採用することも可能であることは言うまでもない。
なお、ここでは渦電流の発生する場所として接地金属カバー1を例に説明したが、渦電流の発生する場所はこれに限らず、三相交流電流が通電している近くに金属部品が設置されている所すべてが対象となる。例えば、遮断器室5とケーブル室7とを仕切っている仕切り板や外線ケーブル6の後面側にある配電盤100の裏面の金属板などである。
In addition, the
Here, the
実施の形態2.
次に、実施の形態2の接地金属カバー1について説明する。上述の実施の形態1の図3等に示した十字形孔8a、8bの形状は、縦横の直線部分が同じ長さのものを例示していた。しかし、実施の形態2の接地金属カバー1では、図6に示すように、交差した縦横の直線部分の長さが異なり、縦(一方)の直線部分が長く、横(他方)の直線部分が短い十字形孔81a、81b(第一、第二の渦電流迂回用孔部に相当する。)が、金属板を貫通するように開口されたものについて説明する。
Next, the
図6の接地金属カバー1は、行列配置された十字形孔81aに対し、二行二列の4つの十字形孔81aに囲まれた領域A内に、同形状の十字形孔81bが同方向に配置されている。この例では、貫通孔の形状の、十字の横方向の直線部の長さが縦よりも短いため、領域Aの形状も、図3のものと比較すると横幅が小さくなっている。
また、別の見方をすると、図6の貫通孔の開口パターンは、複数の十字形孔81a(または81b)が行方向に等ピッチで配置された十字形孔列が、行方向および列方向に1/2ピッチずらせて配置されたスリット形状であると言える。
In the
From another viewpoint, the opening pattern of the through holes in FIG. 6 is such that a plurality of
ただし、図6に例示した接地金属カバー1は、一方向に長いパターンである十字形孔81a、81bが金属板に開口された開口パターンとなるため、あらかじめ接地金属カバー1に発生する渦電流10の方向を予想し、渦電流10の流れに対して、開口パターンの長辺方向が直交するように配置を調整することが有効である。つまり、十字形孔81a、81bの開口によって形成される迷路構造を通過する通電経路が、図6に示すように、渦電流10が流れるジグザグの通電経路によって十分な抵抗が得られるように、パターン配置方向を検討して接地金属カバー1を配設することが望ましい。
よって、図6に示す一方向に長い開口パターンである十字形孔81a、81bが形成された接地金属カバー1は、その近傍に配置される導電部が単層であり、発生する渦電流の方向が予想できる場合に、適用することが有効であると言える。
However, since the
Therefore, in the
なお、図6に示した開口パターンの接地金属カバー1に対し、縦方向に渦電流が流れる場合であっても、符号10で示す通電経路よりも短い距離となるが、非直線の凹凸が小さなジグザグ形状の通電経路とすることは可能である。
また、実施の形態1と同様に、実施の形態2の接地金属カバー1も、母線室3とケーブル室7を隔てる接地金属カバー1に限らず、別の区画を区切る仕切り板、また、その他フレームに適用することも可能であることは言うまでもない。
In addition, even if an eddy current flows in the vertical direction with respect to the
Similarly to the first embodiment, the
実施の形態3.
上述の実施の形態1では、二行二列の十字形孔8aで囲まれる領域Aの中央部に、同形状の十字形孔8bを斜め45度の角度で回転させて配置したパターン配置例を示していた。この実施の形態3では、図7に、接地金属カバー1に開口した十字形孔11a、11b(第一、第二の渦電流迂回用孔部に相当する。)と孔部12の配置例を示すように、二行二列の4つの十字形孔11aで囲まれた領域A内に、同方向に同形状の十字形孔11bが配置され、さらに、十字形孔11aと十字形孔11bとで囲む金属板の平面部の領域B内の中央部に、孔部12を開口した例を示している。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment described above, a pattern arrangement example in which the
図7に示すように、十字形孔11a、11bの各パターンの縦横の寸法が同じである場合、接地金属カバー1に対し、斜め方向に直線的に渦電流が流れる場合があると想定されるが、十字形孔11aと11bの間の領域B内に孔部12を配置し、接地金属カバー1内に形成される迷路形状をより複雑化させることで渦電流が直線状に流れないようにすることができる。つまり、渦電流が斜め方向に流れた場合に、孔部12を迂回する通電経路となるように、領域B内に孔部12を配置し、渦電流を小さく抑制する。
図7では、孔部12の平面形状が四角形であるものを例示したが、円形など、別の開口形状とすることも可能であることは言うまでもない。
ここで、十字形孔11a、11bが、5×50mm程度の長方形の組み合わせで得られるパターンである場合に、四角形の孔部12は、例えば、10×10mm程度の大きさとして形成することができる。
As shown in FIG. 7, when the vertical and horizontal dimensions of the patterns of the
In FIG. 7, the
Here, when the
実施の形態4.
図8は、この発明の実施の形態4における接地金属カバー1に開口したH形孔13a、13b(第一、第二の渦電流迂回用孔部に相当する。)の配置例を示した図である。上述の実施の形態1から実施の形態3では、主に、接地金属カバー1に開口する開口パターンの形状は十字形状(あるいはその一部を変形させた形状)であるものを想定していたが、この実施の形態4では、アルファベットのHの形状の開口パターンを組み合わせて得る接地金属カバー1について説明する。図8のように、この接地金属カバー1は、金属板に対し、開口パターンであるH形孔13a、13bの集合体が配置された構成である。このH形孔13a、13bは、金属板の平面部に規則的に配置されており、行方向に所定ピッチで連続的にH形孔13aが配置され、さらに隣接する行方向には、千鳥配列となるよう、上下のパターンに対し1/2ピッチずらせてH形孔13bが配置されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an arrangement example of H-shaped
つまり、図8に示すように、この実施の形態4による接地金属カバー1は、金属板の面部に貫通孔であるH形孔13aが行列配置されるように形成され、かつ、二行二列に配置された4つのH形孔13aに囲まれた領域A内に、同形状の貫通孔であるH形孔13bが形成された開口パターンが連続する構成である。
ここで、H形孔13a、13bの開口寸法は、接地金属カバー1に発生する渦電流の流れる方向が、H形孔13a、13bを迂回した非直線となり、必要な抵抗値を確保できるように調整される。つまり、隣り合うH形孔13a間の距離を小さく、領域A内に可能な限り大きくH形孔13bを開口するように調整を行うことで、接地金属カバー1内に形成される迷路形状をより複雑化させることが可能となる。
That is, as shown in FIG. 8, the
Here, the opening dimensions of the H-shaped
実施の形態5.
図9は、この発明の実施の形態5における接地金属カバー1に開口したW形孔14a、14b(第一、第二の渦電流迂回用孔部に相当する。)の配置例を示した図である。この実施の形態5では、アルファベットのWの形状の開口パターンを組み合わせて得る接地金属カバー1について説明する。図9のように、この接地金属カバー1は、金属板に対し、開口パターンであるW形孔14a、14bの集合体が配置された構成である。このW形孔14a、14bは、金属板の平面部に規則的に配置されており、行方向に所定ピッチで連続的にW形孔14aが配置され、さらに隣接する行方向には、千鳥配列となるよう、上下のパターンに対し1/2ピッチずらせてW形孔14bが配置されている。
FIG. 9 is a diagram showing an arrangement example of W-shaped
つまり、図9に示すように、この実施の形態5による接地金属カバー1は、金属板の面部に貫通孔であるW形孔14aが行列配置されるように形成され、かつ、二行二列に配置された4つのW形孔14aに囲まれた領域A内に、同形状の貫通孔であるW形孔14bが形成された開口パターンが連続する構成である。
ここで、W形孔14a、14bの開口寸法は、接地金属カバー1に発生する渦電流の流れる方向が、W形孔14a、14bを迂回した非直線となり、必要な抵抗値を確保できるように調整される。つまり、隣り合うW形孔14a間の距離を小さく、領域A内に可能な限り大きくW形孔14bを開口するように調整を行うことで、接地金属カバー1内に形成される迷路形状をより複雑化させることが可能となる。
That is, as shown in FIG. 9, the
Here, the opening dimensions of the W-shaped
実施の形態6.
上述の実施の形態5では、渦電流迂回のためにW形孔14a、14bを千鳥配置させた接地金属カバー1について示したが、この実施の形態6では、開口形状がアルファベットのVの形状のV字形孔15a、15bを接地金属カバー1に配設する場合について説明する。
図10は、この発明の実施の形態6における接地金属カバー1に開口したV字形孔15a、15b(第一、第二の渦電流迂回用孔部に相当する。)の配置例を示した図である。図10のように、この接地金属カバー1は、金属板に対し、開口パターンであるV字形孔15a、15bの集合体が配置された構成である。このV字形孔15a、15bは、金属板の平面部に規則的に配置されており、行方向に所定ピッチで連続的にV字形孔15aが配置され、さらに隣接する行方向には、千鳥配列となるよう、上下のパターンに対し1/2ピッチずらせて、90度回転させたV字形孔15bが配置されている。
In the above-described fifth embodiment, the
FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of V-shaped
つまり、図10に示すように、この実施の形態6による接地金属カバー1は、金属板の面部に貫通孔であるV字形孔15aが行列配置されるように形成され、かつ、二行二列に配置された4つのV字形孔15aに囲まれた領域A内に、同形状の貫通孔であるV字形孔15bが、反転して下向きに配置形成された開口パターンが連続する構成である。
ここで、V字形孔15a、15bの開口寸法は、接地金属カバー1に発生する渦電流の流れる方向が、V字形孔15a、15bを迂回した非直線となり、必要な抵抗値を確保できるように調整される。つまり、隣り合うV字形孔15a間の距離を小さく、領域A内に可能な限り大きくV字形孔15bを開口するように調整を行うことで、接地金属カバー1内に形成される迷路形状をより複雑化させることが可能となる。
That is, as shown in FIG. 10, the
Here, the opening dimensions of the V-shaped
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 接地金属カバー、2 母線、3 母線室、4 遮断器、5 遮断器室、6 外線ケーブル、7 ケーブル室、8 スリット、8a、8b、11a、11b、81a、81b 十字形孔、9 銅帯、10 渦電流、12 孔部、13a、13b H形孔、14a、14b W形孔、15a、15b V字形孔、100 配電盤
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