JP2839655B2 - 静止誘導電気機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、特に巻線端部の電界を緩和するために静電
シールドリングを配設してなる静止誘導電気機器に関す
るものである。

（従来の技術） 静止誘導機器においては、より高電圧・大容量器への
適用にあたり、最大の技術的問題点はいかに高い絶縁耐
力を機器に持たせられるかにかかっている。

第５図に、静止誘導電気機器の一例として箔巻変圧器
の巻線構成図を示した。即ち、鉄心１に導体である金属
シート２と絶縁シート３を重ねて巻回して箔巻状の低圧
巻線４と高圧巻線５とが形成され、これらの巻線4,5は
絶縁筒６によってヨーク鉄心７等の接地物に対して絶縁
状態で支持され、絶縁媒体８が封入されたタンク９内に
収納されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の様な箔巻変圧器は、薄い金属シート
２は絶縁シート３を重ねて巻回することにより、低圧巻
線４や高圧巻線５が形成される為、鉄心窓内の巻線占積
率が高くなる反面、次の様な問題点がある。

即ち、高圧巻線５の端部には、一般に電界緩和用の静
電シールド12,13が配設されている。これらの静電シー
ルド12,13は巻線端部の電界を緩和するためには、でき
るだけ巻線に近づけて密着させるように形成しなければ
ならず、またシールド自身の電界を緩和させるために
も、かつ、巻線端部の電界も充分に緩和するためには、
シールドの大きさを極力大型化しなければならなかっ
た。

そのために、シールドの形状を複雑に工夫したり、あ
るいはまた、例えば型を作った静電シールドリング芯を
絶縁物内に注型したり、絶縁破壊を施して信頼性を上げ
るなどの方策をとっていた。しかし、これらの方法によ
ると型代が高価となり変圧器の価格が高くなり、また、
巻線の定格にあわせて静電シールドの形状や大きさを変
える必要があるため、その都度高価な型を作成しなけれ
ばならず、効率の面からもまた価格の面からも問題があ
った。絶縁被覆する場合においても作業が面倒で工数が
かかるという欠点を有している。

さらに、これらの静電シールド12,13のうち、巻線の
半径方向外側に配設される静電シールド12は高圧巻線５
の外周縁部に設ければ良いので、その取付け作業は比較
的容易であるが、巻線の半径方向内側に設けられる静電
シールド13は、電界緩和能力を増大させるためにその径
を大きくすると、低圧巻線４と高圧巻線５との間の主間
隙の長さｄも同様に大きくしなければならず、巻線全体
が大型化してしまう。また、前記静電シールド13の取付
け作業も、高圧巻線５を巻回してからでは不可能であ
り、その取付け作業及び固定作業が面倒で時間がかかっ
ていた。

しかも機器が高電圧・大容量になるにつれ静電シール
ドも大型化するため、シールド自身の自重も重くなり、
シールドを支えるための支え部材が必要となる。すると
高電圧部品となる静電シールドと支え部分の絶縁信頼性
を高めることが必要であると同時に、運転時・輸送時の
機械的振動にも耐える静電シールド構造とする必要があ
るなどの問題点を有していた。

以上の様に問題点は第６図に示すような絶縁被覆され
た平角導体からなる素線14を鉄心１の回りに円板状に巻
回した変圧器においても同様である。第６図において、
素線14は一定の間隔で巻回され、これらが軸方向に複数
段積み重ね、所定の接続が行われて低圧巻線４′、高圧
巻線５′が構成されている。巻線４′,5′端部には静電
シールド15,16が各々配設されている。

この様な構成においても、巻線端部の電界を緩和し、
かつ静電シールド自身の電界を緩和するために、シール
ドの形状を工夫しなければならず型をつくり成型した静
電シールドを取りつけるなど箔巻変圧器と同様、高価で
工数のかかる欠点を有していた。

本発明の目的は、静電シールドの製作および取り付け
作業を簡略化し、運転時あるいは輸送時においてもずれ
等が生ぜず、機械的強度も優れかつ静電シールドの絶縁
信頼性を高めることのできる安価な静止誘導電気機器を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、鉄心に導体を
巻回して巻線を構成し、その巻線の上下端部に静電シー
ルドリングを配設してなる静止誘導電気機器において、
前記静電シールドリングは、前記巻線端部と平行に対向
する一側端部と、この一側端部両端より所定の電界緩和
特性を有するほぼ左右対称の端部形状を有する静電シー
ルドリング芯と、この静電シールドリング芯の前記端部
形状面に、熱可塑性樹脂でかつ弾性を有するエラストマ
ーからなる成型絶縁物を密着して一体としたことを特徴
とするものである。

（作用） 本発明においては、静電シールドが形状が小さくても
巻線端部の電界を充分緩和できるような信頼性の高い形
状に容易に製作でき、かつ静電シールドの取り付けを容
易とし、また運転時あるいは輸送時においてもずれ等が
生ぜず機械的強度も優れ、巻線端部および静電シールド
端部の絶縁信頼性を高めることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。なお、説明は主に箔巻変圧器に基づいて説明する
が、平角線からなる変圧器など他の静止誘導電気機器に
全て適用できるものである。また、第５図以下に示した
従来型と同一部分には同一の符号を付し説明を省略す
る。

本実施例においては、第１図に示すように、巻線の端
部に電界緩和用の静電シールドを取りつけるが、この時
静電シールドリング芯21,22,23の巻線軸方向端部の片側
あるいは両側に熱可塑性エラストマーなどの弾性体から
なる成型絶縁物24,25,26を取りつける。この成型絶縁は
特に静電シールドリング芯に接する側を静電シールドリ
ング芯の形状に密着するような形に予め成型する。

静電シールドと接触しない側は適当な曲率を設けて
も、あるいはまた、静電シールドや巻線を支持する支持
部材（図示せず）の形状に密着するような形状にしても
よい。なお、成型絶縁物は静電シールドの両端部にとり
つけても、あるいはまた、静電シールド端部の電界が高
くなる側だけにとりつけてもよい。

この様な構成を有する本実施例の箔巻変圧器において
は、電界に高くなる静電シールド端部に弾性体である成
型絶縁物がぴったりと密着してとりつき、シールド端部
を絶縁物でおおうため、シールド端部の電界を緩和し絶
縁信頼性を向上させる。

しかも、絶縁物が弾性を有しているためシールドリン
グ芯と絶縁物の間に小さなギャップ等が生じることなく
密着できるので、特に絶縁性の気体により絶縁する方式
の機器においては微小なギャップへの電界集中から生じ
る絶縁破壊を防止でき絶縁耐力の大幅な向上がはかられ
る。また特に成型絶縁物がエラストマーのような可塑性
樹脂においては成型が容易で、機械加工やシールドリン
グ芯と一体にしての注型作業などの必要がなく、どのよ
うなシールド形状に対しても容易に製作できる利点を有
する。

さらに、誘電率等の電気的特性、硬度等の機械的特性
を機器の定格に応じ、最適なものに調整したり、あるい
は又最適なものを選択することによりより信頼性の高い
ものとすることができる。またこの成型絶縁物は振動や
機械的衝撃を吸収する力にすぐれるため、運転時あるい
は又、輸送時においても、ずれ等が生じず、機械的電気
的特性を損ねることはない。特に成型絶縁物の端部位置
を巻線高さと一致させ、巻線と静電シールドを一体とし
て支えるなど支え構造を簡略化することも可能である。

本発明においては静電シールドリング芯に弾性体から
なる成型絶縁物を取りつける方法は、第１図の方法だけ
に限るものではない。第２図に示す静電シールド断面図
のように、静電シールドリング芯27を絶縁紙あるいは絶
縁フィルムのような絶縁物28で絶縁被覆した上で、その
端部に弾性体からなる成型絶縁物29を取りつけるように
構成してもよい。

このように構成すると静電シールドリング芯は全体が
絶縁被覆される上、成型絶縁物で保護され、支持される
ことになるので、支持絶縁物との間に絶縁上の弱点とな
る間隙が生じることがなく、またシールド全体が完全に
絶縁被覆されるため絶縁信頼性がさらに向上する。

またさらに、第３図に示すように第２図に示した静電
シールドをさらに絶縁物28′により被覆するように構成
してもよい。このように構成すると静電シールドリング
芯と成型絶縁物が一体となり成型絶縁物とシールドとの
密着性はさらに良くなり絶縁特性はさらに向上すると共
に静電シールドの取りつけ作業等が容易になる効果も有
する。第２図、第３図ともに絶縁物28,28′を例えば熱
収縮性の絶縁物で構成し、被覆したのち熱を加えること
により収縮させることにより、シールドリング芯と成型
絶縁物、さらに絶縁物が完全に密着し本発明の効果がさ
らに有利となる。上記説明においてはいずれも成型絶縁
物を静電シールドリング芯の両端部に設けたが、これは
どちらか一方のみでもよく、また両端部に設ける成型絶
縁物の形状や大きさを変更してもよい。第４図に本発明
を絶縁被覆された平角導体からなる素線による変圧器に
適用した例を示す。第６図に示した従来例と同一部分に
は同一符号を付し説明を省略する。高・低圧巻線の端部
に設けられた静電シールドリング芯30,30′の端部に熱
可塑性エラストマーなどの弾性体からなる成型絶縁物3
1,31′を取りつけ静電シールドを構成する。この場合に
おいても成型絶縁物31を取りつけたのち、さらに絶縁被
覆してもよい。

このように構成すると、先の箔巻変圧器の場合と同
様、リング芯の形状は巻線端部の電界を効率よく緩和す
る上で最適、かつ最小の形状とした上でシールドリング
芯の端部は成型絶縁物により密着されて保護されるた
め、静電シールドの絶縁信頼性が大幅に向上するととも
に、従来のように絶縁物を注型する工程が削減できるた
め、大幅に作業効率が向上する。さらに巻線は静電シー
ルドとともに、上下方向から支持絶縁材料32を介してし
めつけ固定することにより、巻線及び静電シールドの機
械的強度が増すとともに、シールド端部の成型絶縁物31
が弾性体により構成されているため、成型絶縁物が振動
や衝撃を吸収するとともに締めつけにより各部に間隙等
が生じることなく密着して固定することができ、電気的
機械的信頼性が向上する。

以上示すような本発明の実施例においては、成型絶縁
物の材質は巻線の定格や形状から特に誘電率や絶縁補強
度等の電気的特性さらには、弾性率や圧縮強度、ヤング
率等の機械的特性の最適なものを選択することができ、
あるいははまた調整することが容易であるため機器の信
頼性の大幅な向上がはかれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電界緩和特性
を有するほぼ左右対称の端部形状を有する静電シールド
リング芯の前記端部形状面に、熱可塑性樹脂でかつ弾性
を有するエラストマーからなる成型絶縁物を密着して一
体とした静電シールドリングを巻線端部に取り付けてい
るので、運転時あるいは輸送時においてもずれ等が生ぜ
ず、機械的電気的特性を損ねることはなく、巻線端部お
よび静電シールド端部の絶縁信頼性を高めることができ
ると共に、静電シールドの製作および取り付け作業を簡
略化できるという、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静止誘導電気機器を箔巻変圧器に適用
した場合の一実施例を示す断面図、第２図および第３図
は本発明に使用する静電シールドのそれぞれ異なる実施
例を示す要部拡大図、第４図は本発明を平角導体からな
る変圧器に適用した場合の実施例を示す断面図、第５図
および第６図はそれぞれ従来の変圧器の構成を示す断面
図である。 １……鉄心、２……導体（金属シート） ４……低圧巻線、５……高圧巻線 21,22,23,27,30……静電シールドリング芯 24,25,26,29,31……成型絶縁物

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄心に導体を巻回して巻線を構成し、その
   巻線の上下端部に静電シールドリングを配設してなる静
   止誘導電気機器において、前記静電シールドリングは、
   前記巻線端部と平行に対向する一側端部と、この一側端
   部両端より所定の電界緩和特性を有するほぼ左右対称の
   端部形状を有する静電シールドリング芯と、この静電シ
   ールドリング芯の前記端部形状面に、熱可塑性樹脂でか
   つ弾性を有するエラストマーからなる成型絶縁物を密着
   して一体としたことを特徴とする静止誘導電気機器。