JP4600728B2

JP4600728B2 - 静止誘導機器の静電遮蔽構造

Info

Publication number: JP4600728B2
Application number: JP2004091814A
Authority: JP
Inventors: 基久鈴木; 隆良延原; 隆井上; 敬治川原; 章夫岸; 敏明西川; 宏前田
Original assignee: Shizuki Electric Co Inc; West Japan Railway Co
Current assignee: Shizuki Electric Co Inc; West Japan Railway Co
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005277298A

Description

この発明は、静止誘導機器の静電遮蔽構造に関するものである。

静止誘導機器である変圧器において、内部の局部的な電界集中を緩和したり、１次巻線から２次巻線への静電移行を抑制するために、必要な場合には、静電遮蔽板が設けられる。すなわち、図１２に示すように、１次巻線５１と、２次巻線５２との間に、静電遮蔽板５３を接地電位にして配置することにより、遮蔽効果で巻線端部の電界集中を緩和したり、巻線５１、５２間の静電移行電圧を抑制したりしていた。ところで、一般に、変圧器内部には漏れ磁束が存在し、金属（銅線、鉄心、タンク）が漏れ磁束と鎖交すると誘起電圧が生じて渦電流損が発生する。そのため、静電遮蔽板５３を配置すると、この静電遮蔽板５３が漏れ磁束と鎖交し渦電流による損失が生じ発熱が大きくなる問題がある。なお、図１２において、５０は軸心部に配置される鉄心である。

そこで、従来では、図１１に示すように、静電遮蔽板５３を、部分的にスリット５４を設けた薄い金属箔を円筒形に曲げて形成していた。この場合、スリット５４により金属部分の幅を狭くし磁束との鎖交面積を少なくすることで渦電流損を低減できる。また、静電遮蔽板５３として金属製の網状体にて形成したものもある（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５０−２１２２１号公報（第１−２頁、図）

しかし、上記図１１に示した静電遮蔽板５３を使用して、図１２のように、この静電遮蔽板５３を２次巻線５２の外側に設置する場合では、周長の大きな静電遮蔽板５３の内面と２次巻線５２とが対向するため所定位置への固定、寸法調整が難しく、また、組立作業中の位置決め誤差に起因して径方向の機械力を受けた場合には、静電遮蔽板５３を構成する金属箔が変形したり破れたりする欠点があった。また、渦電流を抑制するための上記スリット５４や絶縁部５５の空隙において、サージ電圧の侵入により静電遮蔽板（金属箔）５３端部の局部電界が上昇し、部分放電が発生する可能性があった。

また、上記特許文献１に記載のように、静電遮蔽板５３を金属製の網状体にて構成しても、網状体の端部の局部電界が上昇して、部分放電が発生するおそれがある。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、静電遮蔽板に作用する径方向の機械力に対して耐性を備え、また局部電界上昇を抑えることができる静止誘導機器の静電遮蔽構造を提供することにある。

そこで請求項１の静止誘導機器の静電遮蔽構造は、同軸状に巻回された１次巻線１と２次巻線２の間に静電遮蔽板４を設けた静止誘導機器の静電遮蔽構造において、上記静電遮蔽板４を周方向に複数に分割して設け、分割された静電遮蔽板４の隣接する分割片５、５の側端部１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ同士を、絶縁材１２を挟んで重ね合せると共に、静電遮蔽板４の分割片５の側端部１０ａ、１０ｂの一方に絶縁材１２を固定するように構成したことを特徴としている。

上記請求項１の静止誘導機器の静電遮蔽構造では、静電遮蔽板４に対して径方向の機械力が作用したとしても、静電遮蔽板４を周方向に複数に分割したので、径方向の機械力に追従して静電遮蔽板４の各分割片５が変位して、各分割片５に加わる機械力を低減できる。また、静電遮蔽板４を構成する各分割片５の寸法を高精度に設定することなく、この静電遮蔽板４の寸法調整が可能となる。さらに、この静電遮蔽構造では、各分割片５毎に組付けていくことが可能であるので、一体円筒型のものを所定位置に挿入していく組付け作業に比べてその組立作業性が向上する。また、分割された静電遮蔽板４の隣接する分割片５、５の側端部１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ同士を、絶縁材１２を挟んで重ね合せたことにより、この側端部１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂでの電界上昇を抑制できる。

請求項２の静止誘導機器の静電遮蔽構造は、上記静電遮蔽板４を複数の金属箔で構成し、各金属箔の内面を内絶縁シート１５にて被覆すると共に、各金属箔の外面を外絶縁シート１６にて被覆し、内絶縁シート１５及び外絶縁シート１６のそれぞれの側端縁部にテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを形成して、その隣接するテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを互いに突き合わせたことを特徴としている。

上記請求項２の静止誘導機器の静電遮蔽構造では、内絶縁シート１５及び外絶縁シート１６のそれぞれの側端縁部にテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを形成して、その隣接するテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを互いに突き合わせるものであるので、組立時にこのテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂで各絶縁シート１５・・、１６・・を滑らせて突き合わせるようしておけば、静電遮蔽板４は径方向の変位が可能となって、径方向の機械力の影響を緩和できる。

請求項３の静止誘導機器の静電遮蔽構造は、上記静電遮蔽板４を金属製網状体にて構成すると共に、この金属製網状体の軸方向端部に折り返し部１９を設けたことを特徴としている。

上記請求項３の静止誘導機器の静電遮蔽構造では、静電遮蔽板４を金属製網状体にて構成したので、金属製網状体の伸縮性で機械力に対する耐性が向上する。また、金属製網状体の軸方向端部を折り曲げることで、静電遮蔽板４の軸方向端部に丸みを付けることができて、局部電界上昇を抑制できる。

請求項１の静止誘導機器の静電遮蔽構造によれば、静電遮蔽板に対して径方向の機械力が作用したとしても、静電遮蔽板を周方向に複数に分割したので、各分割片に加わる機械力の影響を低減できる。これによって、径方向の機械力による静電遮蔽板の損傷等を防止でき、長期にわたって安定した遮蔽効果を発揮することができる。また、静電遮蔽板を構成する各分割片の寸法を高精度に設定することなく、この静電遮蔽板の寸法調整が可能となり、生産性に優れる。さらに、各分割片毎に組付けていくことが可能であるので、一体円筒型のものを所定位置に挿入していく組付け作業に比べてその組立作業性が向上する。

また、この静止誘導機器の静電遮蔽構造によれば、局部電界上昇を抑制できて、部分放電の発生を防止でき、静止誘導機器の機能を安定して発揮することができる。

請求項２の静止誘導機器の静電遮蔽構造によれば、静電遮蔽板にかかる機械力の影響を緩和でき、耐久性に優れた静電遮蔽構造となる。

請求項３の静止誘導機器の静電遮蔽構造によれば、金属製網状体の伸縮性で機械力に対する耐性が向上する。また、金属製網状体の軸方向端部を折り曲げることで、静電遮蔽板の軸方向端部に丸みを付けることができて、この端部の局部電界上昇を抑制でき、部分放電の発生を防止することができる。

次に、この発明の静止誘導機器の静電遮蔽構造の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明による静止誘導機器の静電遮蔽構造の第１実施形態を示す断面平面図であり、図２はその断面正面図である。この場合の静止誘導機器は変圧器を示し、図１と図２に示すように、同軸状に巻回された１次巻線１と２次巻線２とを備え、軸心部には鉄心３が配置されている。そして、１次巻線１と２次巻線２との間に円筒状の静電遮蔽板４が配置されている。

この場合の静電遮蔽板４は、図３に示すように、金属箔にて構成される２つの分割片５、５からなり、その両面（内面及び外面）が絶縁フィルム等からなる絶縁シート６、６にて覆われている。そして、分割片５と絶縁シート６、６にて構成される一対の半割体８、８の間に、隙間７、７が形成される。また、図２に示すように、半割体８、８の軸方向端部にはシールド線（金属棒）９が付設されている。この際、静電遮蔽板４としては、図４に示すように、３分割してもよく、さらにはそれ以上の分割でもよい。

このように、静電遮蔽板４を分割することにより、静電遮蔽板４に対して径方向の機械力が作用したとしても、径方向の機械力に追従して静電遮蔽板４の各分割片５が変位して、各分割片５に加わる機械力を低減できる。これによって、静電遮蔽板４の損傷等を防止できる。さらに、各分割片５毎に組付けていくことが可能であるので、一体円筒型のものを所定位置に挿入していく組付け作業に比べてその組立作業性が向上する。また、必要に応じて半割体８、８の軸方向端部にはシールド線（金属棒）９が設けられているので、この軸方向端部での電界集中を緩和することができる。しかも、静電遮蔽板４を構成する各分割片５の寸法を高精度に設定することなく、この静電遮蔽板４の寸法調整が可能となる。

また、図５に示す第２実施形態のように、静電遮蔽板４を構成する一対の分割片５ａ、５ｂの側端部１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂを重ね合せ（ラップさせ）てもよい。すなわち、第１分割片５ａの一方の側端部１０ａと第２分割片５ｂの一方の側端部１０ｂとを重ね合せると共に、第１分割片５ａの他方の側端部１１ａと第２分割片５ｂの他方の側端部１１ｂとを重ね合せる。この場合、図例では、第１分割片５ａの一方の側端部１０ａ及び第２分割片５ｂの他方の側端部１１ｂが外径側に配置されているが、側端部１０ａ、１１ｂのどちらかを内径側に配置しても、両方を内径側に配置してもよい。この際、径方向の機械力を受けることを考慮して、その重ね合わせ部を固定しない。そして、この静電遮蔽板４においても、その金属箔の内面及び外面を絶縁シート６、６にて覆うことになる。また、この第２実施形態においても、静電遮蔽板４を、３分割してもよく、さらにはそれ以上の分割でもよい

なお、このようなラップではなく、静電遮蔽板４と電気的に絶縁された接地金属箔を静電遮蔽板４の金属箔の隙間部に重ね合せることでも電界上昇を抑制できる。さらに、静電遮蔽板４に図１１に示すようなスリットを形成しても、このスリットに別の接地金属箔を絶縁して重ね合せることでスリットでの電界上昇を抑制できる。

ところで、上記図５に示すように、分割片５ａ、５ｂの側端部１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂをラップさせれば、各側端部１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂでの電界上昇を抑制できる。また、分割片５ａ、５ｂの側端部１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂをラップさせるのみであるので、静電遮蔽板４に対して径方向の機械力が作用しても、この機械力に追従して、静電遮蔽板４の損傷等を防止することができる。

ところで、ラップさせる場合、図６に示すように、分割片５ａ、５ｂの相対面する側端部１０ａ、１０ｂ等間に絶縁材１２を介在させる。この場合も、径方向の機械力を受けることを考慮して、第１分割片５ａ側に絶縁材１２を固定して、第２分割片５ｂ側に絶縁材１２を固定しないようにしているが、逆に、第２分割片５ｂ側に絶縁材１２を固定して、第１分割片５ａ側に絶縁材１２を固定しないようにしてもよい。

また、図７と図８（図７のＡ部拡大図）は第３実施形態を示し、この場合、図６と同様、分割片５ａ、５ｂの相対面する側端部１０ａ、１０ｂ等間に絶縁材１２を介在させ、さらに、分割片５を構成する金属箔の内面を内絶縁シート１５にて被覆すると共に、この金属箔の外面を外絶縁シート１６にて被覆し、内絶縁シート１５及び外絶縁シート１６のそれぞれの側端縁部にテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを形成している。そして、内側において、第１の内絶縁シート１５ａの一方のテーパ面１７ａと、それに対応する第２の内絶縁シート１５ｂの他方のテーパ面１７ｂとを突き合わせると共に、第１の内絶縁シート１５ａの他方のテーパ面（図示省略）と、それに対応する第２の内絶縁シート１５ｂの一方のテーパ面（図示省略）とを突き合わせている。また、外側においても、第１の外絶縁シート１６ａの一方のテーパ面１８ａと、それに対応する第２の外絶縁シート１６ｂの他方のテーパ面１８ｂとを突き合わせると共に、第１の外絶縁シート１６ａの他方のテーパ面（図示省略）と、それに対応する第２の外絶縁シート１６ｂの一方のテーパ面（図示省略）とを突き合わせている。ここで、突き合わせるとは、この対面するテーパ面を重ね合せることをいう。

このように、内絶縁シート１５及び外絶縁シート１６のそれぞれの側端縁部にテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを形成して、その隣接するテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを互いに突き合わせるものであれば、組立時にこのテーパ面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂで両絶縁シート１５、１６を滑らせて突き合わせるようしておけば、静電遮蔽板４は径方向の変位が可能となって、径方向の機械力の影響を緩和できる。

また、第４実施形態を示す図９のように、静電遮蔽板４としては、金属箔を使用することなく、導電率の低い金属（例えば、ステンレス鋼）からなる金属製網状体（金網）にて構成してもよい。この際、複数の金属製網状体を周方向に沿って配設して円筒状とし、その軸方向端部に、図１０（ａ）のように、折り返されてなる折り返し部１９を形成する。ここで、金属製網状体とは、複数の縦方向部材２１・・と、複数の横方向部材２２・・とからなる枠体である。この際、縦方向部材２１が内径側に配設されるものであっても、逆に横方向部材２２が内径側に配設されるものであっても、さらには、縦方向部材２１と横方向部材２２とが交差する部位において、縦方向部材２１と横方向部材２２とが内径側と外径側とに交互に配置されるものであってもよい。また、軸方向に対して所定角度で傾斜する第１傾斜部材と、この第１傾斜部材に対して約９０度で傾斜する第２傾斜部材とでもって構成されるものであってもよい。

この第４実施形態では、図１０（ａ）に示すように、一重に折り返して折り返し部１９を形成し、さらにこの折り返し部１９を覆うように、絶縁部材（絶縁シート）２０を付設している。なお、折り返し部１９を形成する場合、内径側に折り返しても外径側に折り返してもよい。また、折り返し部１９を形成する場合、図１０（ｂ）のように、２重に折り返して折り返し部１９を形成してもよい。

このように、金属製網状体を用いることにより、この金属製網状体の伸縮性にて径方向に加わる機械力に対する耐性が向上する。また、折り返し部１９を設けることによって、静電遮蔽板４の軸方向端部が丸みを帯びてこの端部の局部電界上昇を抑制することができる。しかも、図２等で示した丸棒シールド線９等を必要とせず、組立作業性が向上する。なお、所要曲率を有する構造部材を静電遮蔽板４の端部に設け、金網（金属製網状体）でこれを被うことにより耐電圧性能の高い大曲率の静電遮蔽板４を構成できることは言うまでもない。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、静電遮蔽板４を分割する場合、各分割片５の周方向長さが相違してもよい。また、絶縁シート６、１５、１６や絶縁材１２としては、絶縁紙等を使用することができる。すなわち、絶縁性を有する種々の材質のもので絶縁シート６等を構成することができ、その厚さ寸法としても、絶縁性を発揮することができ、しかも使用する静止誘導機器に収納可能なものであればよい。また、静電遮蔽板４を構成する金属箔の材質や肉厚寸法としても、遮蔽性を備えると共に、１次巻線１と２次巻線２との間に介在可能なものであれば、種々のものを選択することができる。なお、静止誘導機器としては、変圧器に限るものではなく、異なる電圧の巻線を有する他の機器であってもよい。

この発明の静止誘導機器の静電遮蔽構造の第１実施形態を示す断面平面図である。上記静止誘導機器の静電遮蔽構造の断面正面図である。上記静止誘導機器の静電遮蔽構造の静電遮蔽板の簡略断面平面図である。上記静止誘導機器の静電遮蔽構造の変形例を示す簡略断面平面図である。上記静止誘導機器の静電遮蔽構造の第２実施形態を示し、その静電遮蔽板の簡略斜視図である。上記第２実施形態の静電遮蔽板の変形例を示す要部拡大断図である。上記静止誘導機器の静電遮蔽構造の第３実施形態を示し、その静電遮蔽板の簡略斜視図である。上記図７のＡ部拡大図である。上記静止誘導機器の静電遮蔽構造の第４実施形態を示し、その静電遮蔽板の展開図である。上記静止誘導機器の静電遮蔽構造の第４実施形態を示し、（ａ）は静電遮蔽板の要部拡大断面図であり、（ｂ）は静電遮蔽板の変形例の要部拡大断面図である。従来の静止誘導機器の静電遮蔽構造の静電遮蔽板の簡略斜視図である。従来の静止誘導機器の静電遮蔽構造の断面平面図である。

符号の説明

１・・１次巻線、２・・２次巻線、４・・静電遮蔽板、５・・分割片、１０ａ・・側端部、１０ｂ・・側端部、１１ａ・・側端部、１１ｂ・・側端部、１２・・絶縁材、１５・・内絶縁シート、１７ａ・・テーパ面、１７ｂ・・テーパ面、１６・・外絶縁シート、１８ａ・・テーパ面、１８ｂ・・テーパ面、１９・・折り返し部

Claims

同軸状に巻回された１次巻線（１）と２次巻線（２）の間に静電遮蔽板（４）を設けた静止誘導機器の静電遮蔽構造において、上記静電遮蔽板（４）を周方向に複数に分割して設け、分割された静電遮蔽板（４）の隣接する分割片（５）（５）の側端部（１０ａ）（１０ｂ）（１１ａ）（１１ｂ）同士を、絶縁材（１２）を挟んで重ね合せると共に、静電遮蔽板（４）の分割片（５）の側端部（１０ａ）（１０ｂ）の一方に絶縁材（１２）を固定するように構成したことを特徴とする静止誘導機器の静電遮蔽構造。
上記静電遮蔽板（４）を複数の金属箔で構成し、各金属箔の内面を内絶縁シート（１５）にて被覆すると共に、各金属箔の外面を外絶縁シート（１６）にて被覆し、内絶縁シート（１５）及び外絶縁シート（１６）のそれぞれの側端縁部にテーパ面（１７ａ）（１７ｂ）（１８ａ）（１８ｂ）を形成して、その隣接するテーパ面（１７ａ）（１７ｂ）（１８ａ）（１８ｂ）を互いに突き合わせたことを特徴とする請求項１の静止誘導機器の静電遮蔽構造。
上記静電遮蔽板（４）を金属製網状体にて構成すると共に、この金属製網状体の軸方向端部に折り返し部（１９）を設けたことを特徴とする請求項１の静止誘導機器の静電遮蔽構造。