JP5815116B2 - Stationary induction equipment - Google Patents
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Description
本発明は、静止誘導機器に関し、特に、変圧器およびリアクトルなどの静止誘導機器に関する。 The present invention relates to a stationary induction device, and more particularly, to a stationary induction device such as a transformer and a reactor.
静止誘導機器のタンクなどの被遮蔽物に対して磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置の構成を開示した先行文献として、実開昭５３−１２２６２０号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された磁気遮蔽装置においては、被遮蔽物側から順に、アルミ板で構成された第２の遮蔽体、および、珪素鋼板を積層した磁性体で構成された第１の遮蔽体が配置されている。 Japanese Utility Model Publication No. 53-122620 (Patent Document 1) is a prior art document that discloses a configuration of a magnetic shielding device that shields an object to be shielded such as a tank of a stationary induction device. In the magnetic shielding device described in Patent Document 1, in order from the object to be shielded, a second shielding body constituted by an aluminum plate and a first shielding body constituted by a magnetic body laminated with silicon steel plates. Is arranged.
第２の遮蔽体である電磁シールドに巻線などから発生した漏れ磁束が侵入して外出した場合、電磁シールドには、漏れ磁束が侵入した侵入領域および漏れ磁束が外出した外出領域の両方において渦電流が発生する。 When leakage magnetic flux generated from a winding or the like enters the electromagnetic shield that is the second shielding body and goes out, the electromagnetic shield has vortices both in the intrusion region where the leakage magnetic flux enters and in the outing region where the leakage magnetic flux goes out. Electric current is generated.
この場合、電磁シールドの侵入領域と外出領域との境界において局所的に大きな発熱が生じ、電磁シールドにおける渦電流損が大きくなる。 In this case, a large amount of heat is generated locally at the boundary between the intrusion area and the outing area of the electromagnetic shield, and the eddy current loss in the electromagnetic shield increases.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、渦電流損を低減できる静止誘導機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a stationary induction device that can reduce eddy current loss.
本発明に基づく静止誘導機器は、巻線と、巻線の周側面の一部と面するように位置して、巻線から発生する漏れ磁束の一部を遮蔽する磁気シールドと、磁気シールドを巻線との間に挟んで巻線の周側面の一部と面するように、上記漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置して、巻線から発生する上記漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールドとを備える。複数の電磁シールドの各々は、漏れ磁束の上記侵入領域または上記外出領域に位置して互いに離れている。 A static induction device according to the present invention includes a winding, a magnetic shield that is positioned so as to face a part of a circumferential side surface of the winding, shields a part of leakage magnetic flux generated from the winding, and a magnetic shield. A part of the leakage magnetic flux generated from the winding is located in each of the intrusion area and the outing area of the leakage magnetic flux so as to face a part of the peripheral side surface of the winding sandwiched between the windings. And a plurality of electromagnetic shields for blocking. Each of the plurality of electromagnetic shields is located in the intrusion area or the outing area of the leakage magnetic flux and is separated from each other.
本発明によれば、渦電流損を低減できる。 According to the present invention, eddy current loss can be reduced.
以下、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器について、比較形態に係る静止誘導機器と比較しつつ図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, the stationary guidance device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings while comparing with the stationary guidance device according to the comparative mode. In the following description of the embodiments, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の構成を示す一部断面図である。図１においては、鉄心１１０およびタンク１３０のみ断面で示している。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a stationary induction device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, only the
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器１００においては、鉄心１１０、巻線１２０、磁気シールド１４０、支持部材１５０および電磁シールド１６０が、タンク１３０の内部に収納されている。タンク１３０は、ＳＳ４００(日本工業規格)などの構造用圧延鋼材で形成されている。
As shown in FIG. 1, in the
鉄心１１０は、タンク１３０の底部上に設けられた鉄心受け部１７０上に載置されている。鉄心１１０は、積層された複数の電磁鋼板１１１から構成され、側面視において、中央に開口を有する矩形状の外形を有している。
The
鉄心１１０には、巻線１２０が巻き回されている。巻線１２０の周側面の一部と面するように、巻線１２０から発生する漏れ磁束１０の一部を遮蔽する磁気シールド１４０が位置している。
A winding 120 is wound around the
また、磁気シールド１４０を巻線１２０との間に挟んで巻線１２０の周側面の一部と面するように、巻線１２０から発生する漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールド１６０が位置している。
In addition, a plurality of
磁気シールド１４０は、磁気シールド１４０の電磁シールド１６０側の面と接触する支持部材１５０により支持されている。具体的には、磁気シールド１４０の電磁シールド１６０側の面に溶接された支持部材１５０がタンク１３０の側壁に溶接されることにより、磁気シールド１４０が支持されている。磁気シールド１４０は、強磁性体の材料で構成されている。
The
電磁シールド１６０は、タンク１３０の側壁に接着剤で固定されている。電磁シールド１６０は、電気伝導性を有してタンク１３０の側壁を構成する材料より電気抵抗の低い材料で構成されている。本実施形態においては、電磁シールド１６０の材料は銅であるが、アルミニウムなどであってもよい。
The
ここで、磁気シールド１４０および電磁シールド１６０を有さない比較形態１に係る静止誘導機器において、巻線から発生する漏れ磁束によって生じる渦電流損について説明する。図１２は、比較形態１に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。
Here, the eddy current loss caused by the leakage magnetic flux generated from the winding in the static induction device according to the comparative embodiment 1 that does not include the
図１２に示すように、比較形態１に係る静止誘導機器においては、鉄心３１０に巻線３２０が巻き回されている。巻線３２０は、１次側巻線３２１と２次側巻線３２２とから構成されている。１次側巻線３２１と２次側巻線３２２とは同軸配置されており、１次側巻線３２１の内側に２次側巻線３２２が配置されている。
As shown in FIG. 12, in the stationary induction device according to Comparative Example 1, a winding 320 is wound around an
１次側巻線３２１に電流が流れることにより、１次側巻線３２１の周囲に漏れ磁束３０が発生する。漏れ磁束３０は、周回磁束であり、タンク３３０の側壁に侵入して外出する。その結果、タンク３３０の側壁において渦電流が発生して局所的な発熱が生じる。タンク３３０の電気抵抗値は比較的大きいため、大きな渦電流損が生じる。
When a current flows through the
次に、磁気シールド３４０および電磁シールド３６０を有する比較形態２に係る静止誘導機器において、巻線から発生する漏れ磁束によって生じる渦電流損について説明する。
Next, the eddy current loss caused by the leakage magnetic flux generated from the winding in the static induction device according to the comparative example 2 having the
図１３は、比較形態２に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。図１４は、比較形態２に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。図１５は、比較形態２に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view schematically showing the leakage magnetic flux generated from the winding in the static induction device according to
図１３に示すように、比較形態２に係る静止誘導機器においても、鉄心３１０に巻線３２０が巻き回されている。図１３，１４に示すように、比較形態２に係る静止誘導機器においては、磁気シールド３４０と電磁シールド３６０の一方の面とが溶接により互いに接合され、電磁シールド３６０の他方の面が溶接によりタンク３３０の側壁に接合されている。
As shown in FIG. 13, also in the static induction device according to Comparative Example 2, the winding 320 is wound around the
図１３，１４に示すように、磁気シールド３４０は、巻線３２０の軸方向に延在してこの軸方向と直交する方向に積層された複数の電磁鋼板３４１、および、複数の電磁鋼板３４１を互いの間に挟み込む２枚の挟み板３４２を含む。２枚の挟み板３４２は、電磁シールド３６０にそれぞれ溶接されている。電磁鋼板３４１は、タンク３３０を構成する材料より透磁率の高い材料で形成されている。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
電磁シールド３６０は、電気伝導性を有してタンク３３０の側壁を構成する材料より電気抵抗の低い材料で構成されている。また、電磁シールド３６０は、後述する漏れ磁束３０が侵入する侵入領域および外出する外出領域の両方を包含する１枚の板材で構成されている。
The
図１４に示すように、１次側巻線３２１に電流が流れることにより、１次側巻線３２１の周囲に漏れ磁束３０が発生する。漏れ磁束３０の一部は、磁気シールド３４０に侵入して外出する。磁気シールド３４０は漏れ磁束３０の周回方向と直交する方向に積層されているため、磁気シールド３４０を通過する漏れ磁束３０の一部によっては、渦電流損はほとんど生じない。
As shown in FIG. 14, leakage current 30 is generated around the primary winding 321 when a current flows through the primary winding 321. A part of the
漏れ磁束３０の他の一部は、電磁シールド３６０に侵入して外出する。図１５に示すように、漏れ磁束３０が電磁シールド３６０に侵入することにより、侵入領域において渦電流４０が発生する。また、漏れ磁束３０が電磁シールド３６０から外出することにより、外出領域において渦電流４１が発生する。
The other part of the
このように渦電流４０，４１が発生することにより漏れ磁束３０を遮断して、漏れ磁束３０がタンク３３０の側壁に及ぶことを抑制することができる。電磁シールド３６０の電気抵抗率はタンク３３０の電気抵抗率より低いため、タンク３３０の側壁に漏れ磁束３０が侵入して発生する渦電流による発熱量に比較して、電磁シールド３６０に発生する渦電流４０，４１による発熱量は小さい。その結果、電磁シールド３６０により渦電流損を低減することができる。
As described above, the generation of the
ただし、電磁シールド３６０は、漏れ磁束３０の侵入領域および外出領域の両方を包含しているため、侵入領域と外出領域との境界において発熱量が大きくなる。なぜなら、渦電流４０と渦電流４１との周回方向は互いに逆向きであるため、侵入領域と外出領域との境界において渦電流４０と渦電流４１とが合流して電流値が大きくなるためである。
However, since the
図１５に示すように、渦電流４０が矢印４２で示す方向に電流値Ｉで流れるとする。同様に、渦電流４１が矢印４３で示す方向に電流値Ｉで流れるとする。電磁シールド３６０の抵抗値をＲとする。
As shown in FIG. 15, it is assumed that the
侵入領域と外出領域との境界において、渦電流４０と渦電流４１とが合流して電流値は２Ｉとなっている。すると、侵入領域と外出領域との境界における発熱量は、４ＲＩ2となり電磁シールド３６０の他の領域に比較して大きくなる。The
そこで、本実施形態においては、複数の電磁シールドを漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置させ、複数の電磁シールドの各々を漏れ磁束の侵入領域または外出領域において互いに離れて位置させている。 Therefore, in the present embodiment, the plurality of electromagnetic shields are positioned in the leakage magnetic flux intrusion region and the outing region, respectively, and the plurality of electromagnetic shields are positioned apart from each other in the leakage magnetic flux intrusion region or the outing region. .
図２は、本実施形態に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。図３においては、磁気シールド１４０を図示していない。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the magnetic shield and the electromagnetic shield according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram schematically showing eddy current generated in the electromagnetic shield in the static induction device according to the present embodiment. In FIG. 3, the
図２に示すように、磁気シールド１４０は、巻線１２０の軸方向に延在してこの軸方向と直交する方向に積層された複数の電磁鋼板１４１、および、複数の電磁鋼板１４１を互いの間に挟み込む２枚の挟み板１４２を含む。２枚の挟み板１４２は、支持部材１５０にそれぞれ溶接されている。
As shown in FIG. 2, the
電磁鋼板１４１は、タンク１３０を構成する材料より透磁率の高い材料で形成されている。本実施形態においては、電磁鋼板１４１は、短冊状の形状を有し、両方の主面に絶縁層が形成されている。そのため、積層された複数の電磁鋼板１４１の各々は、互いに絶縁されている。
The
挟み板１４２は、タンク１３０を構成する材料より電気抵抗の低い金属で形成されている。本実施形態においては、挟み板１４２を銅で形成したが、挟み板１４２の材料はこれに限られず、たとえば、アルミおよび超電導線材などでもよい。
The
本実施形態においては、タンク１３０の１つの側面に２つの磁気シールド１４０を設けたが、磁気シールド１４０の配置はこれに限られず、タンク１３０のいずれかの壁面に少なくとも１つ以上の磁気シールド１４０が設けられていればよい。
In the present embodiment, two
図３に示すように、２つの電磁シールド１６０のうちの１つは、漏れ磁束１０の侵入領域に配置されている。２つの電磁シールド１６０のうちの他の１つは、漏れ磁束１０の外出領域に配置されている。電磁シールド１６０の長さをＬ、幅をＷとする。
As shown in FIG. 3, one of the two
２つの電磁シールド１６０同士の間に、２つの支持部材１５０が互いに間隔を置いて位置している。この２つの支持部材１５０は、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に位置している。支持部材１５０の長さをＬｗとする。
Between the two
また、２つの電磁シールド１６０を間に挟むように２つの電磁シールド１６０の両端のそれぞれに、２つの支持部材１５０が互いに間隔を置いて位置している。すなわち、２つの電磁シールド１６０の各々は、４つの支持部材１５０により挟まれている。
In addition, two
このように、電磁シールド１６０同士の間に支持部材１５０を配置することにより、電磁シールド１６０同士の間に支持部材１５０を配置しない場合と比較して、磁気シールド１４０の支持力を増加させて、静止誘導機器１００の安定性を向上することができる。
Thus, by arranging the
支持部材１５０は、電磁シールド１６０を構成する材料より電気抵抗の大きい材料で構成されている。本実施形態においては、支持部材１５０の材料はステンレス鋼である。支持部材１５０の材料にステンレス鋼を用いることにより、鉄製のタンク１３０に容易に支持部材１５０を溶接することができる。ただし、支持部材１５０の材料はステンレス鋼に限られない。
The
図３に示すように、漏れ磁束１０が２つの電磁シールド１６０のうちの１つに侵入することにより、渦電流２０が発生する。また、漏れ磁束３０が２つの電磁シールド１６０のうちの他の１つから外出することにより、渦電流２１が発生する。このように、渦電流２０と渦電流２１とは、異なる電磁シールド１６０にそれぞれ発生する。
As shown in FIG. 3,
漏れ磁束１０の磁束をΦ、電磁シールド１６０のインダクタンス値をＬ、電磁シールド１６０の抵抗値をＲ、渦電流の電流値をＩとすると、下記の(１)式が成立する。
ｄΦ／ｄｔ＝−(ＬｄＩ／ｄｔ＋ＲＩ)・・・(１)
電磁シールド１６０は、厚さが３ｍｍ〜４ｍｍの銅板で構成されているため、巻線１２０に流される周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである交流電流により生ずる漏れ磁束１０によって発生する渦電流の表皮深さは、約８ｍｍ〜９ｍｍである。なお、表皮深さとは、流れる電流値が、表面を流れる電流値の１／ｅになる深さである。When the magnetic flux of the leakage
dΦ / dt = − (LdI / dt + RI) (1)
Since the
電磁シールド１６０の厚さは表皮深さの略半分であり、かつ、電磁シールド１６０の長さおよび幅は数１００ｍｍ以上であって表皮深さより十分大きい。このような場合、インダクタンス値Ｌが抵抗値Ｒより大きくなる。その結果、上記(１)式においてＲＩを省略することができ、下記の(２)式が成立する。
ｄΦ／ｄｔ＝−ＬｄＩ／ｄｔ・・・(２)
上記(２)式が成立する条件をリアクタンスリミットという。The thickness of the
dΦ / dt = −LdI / dt (2)
A condition for satisfying the above equation (2) is called a reactance limit.
２つの電磁シールド１６０同士の間の隙間が小さい場合、渦電流２０の電流ループの大きさは、比較形態２の渦電流４０の電流ループの大きさと略同等である。よって、電流ループにおけるインダクタンス値は変わらず、上記(２)式により決まる渦電流２０の電流値は、比較形態２の渦電流４０の電流値Ｉと略同じである。
When the gap between the two
同様に、渦電流２１の電流ループの大きさは、比較形態２の渦電流４１の電流ループの大きさと略同等である。よって、電流ループにおけるインダクタンス値は変わらず、上記(２)式により決まる渦電流２１の電流値は、比較形態２の渦電流４１の電流値Ｉと略同じである。
Similarly, the size of the current loop of the
その結果、図３に示すように、渦電流２０が矢印２２で示す方向に電流値Ｉで流れる。同様に、渦電流２１が矢印２３で示す方向に電流値Ｉで流れる。
As a result, as shown in FIG. 3, the
漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界において、渦電流２０と渦電流２１とは合流することができないため、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界の近傍におけるそれぞれの電流値はＩのままである。すると、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界の近傍におけるそれぞれの発熱量はＲＩ2となり、両者の合計発熱量は２ＲＩ2となる。Since the
よって、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界における発熱量を、比較形態２の４ＲＩ2と比較して、本実施形態では半減することができる。また、２つの電磁シールド１６０同士の間の隙間が小さい場合、２つの電磁シールド１６０の漏れ磁束１０を遮断する効果は、比較形態２の電磁シールド３６０の漏れ磁束３０を遮断する効果とほとんど変わらない。Therefore, the amount of heat generated at the boundary between the intrusion area and the outing area of the leakage
一方、支持部材１５０は、厚さが４ｍｍ〜５ｍｍのステンレス鋼板で構成されているため、巻線１２０に流される周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである交流電流により生ずる漏れ磁束１０によって発生する渦電流の表皮深さは、約３０ｍｍ〜４０ｍｍである。
On the other hand, since the
支持部材１５０の厚さは表皮深さより十分薄く、かつ、支持部材１５０の長さおよび幅は数１０ｍｍであって表皮深さと同程度である。このような場合、抵抗値Ｒがインダクタンス値Ｌより大きくなる。その結果、上記(１)式においてＬｄＩ／ｄｔを省略することができ、下記の(３)式が成立する。
ｄΦ／ｄｔ＝−ＲＩ・・・(３)
上記(３)式が成立する条件をレジスタンスリミットという。The thickness of the
dΦ / dt = −RI (3)
A condition for satisfying the above expression (3) is called a resistance limit.
よって、支持部材１５０は、電磁シールド１６０ほど漏れ磁束１０を遮断することなく、漏れ磁束１０を通過させる。
Therefore, the
側面視において、磁気シールド１４０と重複する領域内にのみ電磁シールド１６０を配置する場合、支持部材１５０の長さＬｗが長くなると、電磁シールド１６０の長さＬが短くなる。
When the
すると、電磁シールド１６０に及ぶ漏れ磁束１０の磁束Φ、および、渦電流２０，２１の電流ループにおけるインダクタンス値Ｌの両方が小さくなり、渦電流２０，２１の電流値Ｉは一定である。一方、渦電流２０，２１の電流ループにおける抵抗値Ｒは小さくなる。その結果、発熱量ＲＩ2は小さくなる。Then, both the magnetic flux Φ of the leakage
支持部材１５０においては、上述の通り、電磁シールド１６０ほど漏れ磁束１０を遮断することなく漏れ磁束１０を通過させるため、支持部材１５０の長さＬｗが長くなると、タンク１３０の側壁に侵入する漏れ磁束１０の量が増えて渦電流損が増加する。
As described above, in the
上記のトレードオフの関係から、電磁シールドの長さＬおよび支持部材１５０の長さＬｗには最適値が存在する。
From the above trade-off relationship, there are optimum values for the length L of the electromagnetic shield and the length Lw of the
なお、電磁シールド１６０は、巻線１２０との間に磁気シールド１４０を間に挟んで位置しているため、磁気シールド１４０により漏れ磁束１０の一部を遮蔽して、電磁シールド１６０に侵入する漏れ磁束１０の量を減少することができる。その結果、電磁シールド１６０に発生する渦電流２０，２１による渦電流損を抑制することができる。
The
本実施形態においては、漏れ磁束１０の侵入領域に１つの電磁シールド１６０を配置し、漏れ磁束１０の外出領域に１つの電磁シールド１６０を配置したが、複数の電磁シールド１６０の配置はこれに限られない。
In the present embodiment, one
たとえば、漏れ磁束１０の侵入領域に２つの電磁シールド１６０を配置し、漏れ磁束１０の外出領域に２つの電磁シールド１６０を配置してもよい。
For example, the two
図４は、本実施形態の変形例において、侵入領域および外出領域のそれぞれに２つの電磁シールドを配置した状態を示す斜視図である。図５は、本実施形態の変形例において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。図５においては、磁気シールド１４０を図示していない。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which two electromagnetic shields are arranged in each of the intrusion area and the outing area in the modification of the present embodiment. FIG. 5 is a diagram schematically showing eddy current generated in the electromagnetic shield in the modification of the present embodiment. In FIG. 5, the
図４，５に示すように、本実施形態の変形例においては、４つの電磁シールド１６０のうちの２つは、漏れ磁束１０の侵入領域に配置されている。４つの電磁シールド１６０のうちの他の２つは、漏れ磁束１０の外出領域に配置されている。電磁シールド１６０の長さをＬ／２、幅をＷとする。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the modification of the present embodiment, two of the four
各電磁シールド１６０同士の間には隙間が設けられており、その隙間に電磁シールド１６０が配置されている。また、４つの電磁シールド１６０を間に挟むように４つの電磁シールド１６０の両端のそれぞれに、支持部材１５０が位置している。すなわち、４つの電磁シールド１６０の各々は、２つの支持部材１５０により挟まれている。
A gap is provided between the
５つの支持部材１５０のうちの中央に位置する支持部材１５０は、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に位置している。
The
図５に示すように、漏れ磁束１０が４つの電磁シールド１６０のうちの２つに侵入することにより、その２つの電磁シールド１６０の各々に渦電流２０が発生する。また、漏れ磁束３０が４つの電磁シールド１６０のうちの他の２つから外出することにより、その２つの電磁シールド１６０の各々に渦電流２１が発生する。
As shown in FIG. 5, when the leakage
本実施形態の変形例のように漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域のそれぞれに複数の電磁シールド１６０を配置した場合、本実施形態のように漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域のそれぞれに１つの電磁シールド１６０を配置した場合と比較して、渦電流損が大きくなる。
When a plurality of
この理由は、以下のように考えられる。本実施形態の変形例においては、電磁シールド１６０の長さがＬ／２であり、本実施形態の電磁シールド１６０の長さＬに対して半分である。そのため、１つの電磁シールド１６０の面積は、本実施形態に比べて変形例では半分になる。よって、１つの電磁シールド１６０に侵入または外出する漏れ磁束１０の磁束Φも、本実施形態に比べて変形例では半分になる。渦電流２０，２１の電流ループにおけるインダクタンス値Ｌも半分になるため、渦電流２０，２１の電流値Ｉは、上記(２)式より一定となる。
The reason is considered as follows. In the modification of the present embodiment, the length of the
本実施形態の電磁シールド１６０においては、長さがＬ、幅がＷであるため、渦電流２０，２１の電流ループの長さは２×(Ｗ＋Ｌ)となる。よって、単位長さ当たりの電気抵抗をＲ0とすると、本実施形態の電流ループにおける電気抵抗は、２Ｒ0×(Ｗ＋Ｌ)となる。In the
一方、変形例の電磁シールド１６０においては、長さがＬ／２、幅がＷであるため、渦電流２０，２１の電流ループの長さは２×(Ｗ＋Ｌ／２)となる。本実施形態の変形例においては、侵入領域または外出領域に２つの電磁シールド１６０を配置しているため、電流ループの合計長さは、４×(Ｗ＋Ｌ／２)となる。よって、単位長さ当たりの電気抵抗をＲ0とすると、変形例の電流ループにおける電気抵抗の合計は、４Ｒ0×(Ｗ＋Ｌ／２)となる。On the other hand, in the
そのため、変形例においては、本実施形態に比較して、電流ループにおける電気抵抗が２Ｒ0Ｗだけ増加する。すなわち、変形例においては、渦電流損が本実施形態より増加する。Therefore, in the modified example, the electrical resistance in the current loop is increased by 2R 0 W as compared to the present embodiment. That is, in the modified example, the eddy current loss is increased from that of the present embodiment.
このように、漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域のそれぞれに、１つの電磁シールド１６０を配置することで、最も渦電流損を低減することができる。
As described above, the eddy current loss can be reduced most by disposing one
本実施形態においては、支持部材１５０を電磁シールド１６０の材料より電気抵抗が大きい材料で構成することにより、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界において渦電流が合流することを抑制したが、電磁シールド１６０の表面に絶縁膜を形成することによって渦電流の合流を確実に防止するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態においては、いわゆる内鉄型の変圧器について説明したが、本発明は、いわゆる外鉄型の変圧器またはリアクトルなどの他の静止誘導機器に対して適用可能である。 In the present embodiment, a so-called inner iron type transformer has been described. However, the present invention is applicable to other stationary induction devices such as a so-called outer iron type transformer or a reactor.
以下、参考形態に係る静止誘導機器について説明する。なお、参考形態に係る静止誘導機器は、静止誘導機器が支持部材を含まない点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
The following describes stationary induction apparatus according to a reference embodiment. In addition, since the static induction device according to the reference embodiment is different from the
(参考形態)
図６は、参考形態に係る静止誘導機器における磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
( Reference form )
Figure 6 is a perspective view showing the configuration of a magnetic shield and electromagnetic shield in stationary induction apparatus according to a reference embodiment.
図２に示すように、本実施形態に係る静止誘導機器においては、漏れ磁束１０の侵入領域に１つの電磁シールド１６０を配置し、漏れ磁束１０の外出領域に１つの電磁シールド１６０を配置している。２つの電磁シールド１６０同士の間の隙間が、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に位置している。
As shown in FIG. 2, in the static induction device according to the present embodiment, one
磁気シールド１４０と２つの電磁シールド１６０の一方の面とが接着剤により互いに接着され、２つの電磁シールド１６０の他方の面が接着剤によりタンク１３０の側壁に接着されている。
The
このようにした場合にも、タンク１３０に及ぶ漏れ磁束１０の量を低減して、渦電流損を低減することができる。
Even in this case, it is possible to reduce the amount of leakage
また、磁気シールド１４０において、電磁鋼板１４１の積層方向を変更する、または、電磁鋼板１４１に替えてフェライトシールドを用いるようにしてもよい。
Further, in the
以下、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、外鉄型変圧器である点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
Hereinafter, the stationary induction device according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the static induction device according to the present embodiment is different from the
(実施形態２)
図７は、外鉄型変圧器の構成を示す一部断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
(Embodiment 2 )
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the outer iron type transformer. FIG. 8 is a view as seen from the direction of arrows VIII-VIII in FIG.
図７に示すように、外鉄型変圧器においては、鉄心２１０および巻線２２０が、タンク１３０の内部に収納されている。鉄心２１０は、積層された複数の電磁鋼板から構成され、側面視において、中央に開口を有する矩形状の外形を有している。鉄心２１０には、巻線２２０が巻き回されている。
As shown in FIG. 7, in the outer iron type transformer, the
図８に示すように、外鉄型変圧器の巻線２２０は、１次側巻線２２１および２次側巻線２２２を含む。１次側巻線２２１と２次側巻線２２２とは、同軸配置され、かつ、軸方向において互いに隣接して配置されている。 As shown in FIG. 8, the winding 220 of the outer iron type transformer includes a primary winding 221 and a secondary winding 222. The primary side winding 221 and the secondary side winding 222 are arranged coaxially and are arranged adjacent to each other in the axial direction.
１次側巻線２２１を流れる電流の向きと、２次側巻線２２２を流れる電流の向きとは、互いに逆方向である。そのため、１次側巻線２２１の周囲に発生する漏れ磁束１０の向きと、２次側巻線２２２の周囲に発生する漏れ磁束１０の向きとは、互いに逆方向である。
The direction of the current flowing through the primary winding 221 and the direction of the current flowing through the secondary winding 222 are opposite to each other. Therefore, the direction of leakage
よって、１次側巻線２２１と２次側巻線２２２との境界に、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界が位置することになる。
Therefore, the boundary between the intrusion area and the outing area of the leakage
図９は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。図９においては、磁気シールドを図示していない。 FIG. 9 is a diagram schematically showing eddy currents generated in the electromagnetic shield in the static induction device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, the magnetic shield is not shown.
図９に示すように、本実施形態においては、複数の漏れ磁束１０の各々の侵入領域および外出領域のそれぞれに、１つの電磁シールド１６０を配置している。電磁シールド１６０同士の間には、支持部材１５０を配置している。すなわち、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に、支持部材１５０が位置している。
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, one
このようにした場合にも、漏れ磁束１０により発生する渦電流損を低減することができる。また、外鉄型変圧器の場合、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界の数が、内鉄型変圧器に比較して多いため、支持部材１５０をより多く配置でき、磁気シールド１４０の支持を強固にすることができる。
Even in this case, the eddy current loss caused by the leakage
以下、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、電磁シールドの形状が異なる点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
Hereinafter, a stationary induction device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. Note that the static induction device according to the present embodiment is different from the
(実施形態３)
図１０は、本発明の実施形態３に係る電磁シールドの形状を示す斜視図である。図１０に示すように、本実施形態に係る電磁シールド１６１は、環状の外形を有している。
(Embodiment 3 )
FIG. 10 is a perspective view showing the shape of the electromagnetic shield according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the
電磁シールドに発生する渦電流は、電磁シールドの縁に沿って周回するため、電磁シールドの中央には電流がほとんど流れない。そのため、本実施形態の電磁シールド１６１は、渦電流が流れる縁部のみからなる環状の形状を有している。
Since the eddy current generated in the electromagnetic shield circulates along the edge of the electromagnetic shield, almost no current flows in the center of the electromagnetic shield. Therefore, the
このようにすることにより、電磁シールド１６１を軽量化しつつ、材料コストの低減を図ることができる。
By doing so, it is possible to reduce the material cost while reducing the weight of the
以下、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、リアクトルである点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
Hereinafter, a stationary induction device according to Embodiment 4 of the present invention will be described. Note that the static induction device according to the present embodiment is different from the
(実施形態４)
図１１は、本発明の実施形態４に係るリアクトルの構成を示す一部断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係るリアクトルは、空芯コイル３５０を有している。本発明は、空芯コイル３５０を有するリアクトルおよび鉄心を有するリアクトルの両方に適用可能である。空芯コイル３５０においても、周回磁束である漏れ磁束１０が発生し、電磁シールド１６０を漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域に配置することにより、渦電流損を低減できる。
(Embodiment 4 )
FIG. 11 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of a reactor according to Embodiment 4 of the present invention. As shown in FIG. 11, the reactor according to the present embodiment has an air-
上記の実施形態の説明においては、漏れ磁束１０を及ばなくする被遮蔽物がタンク１３０である場合について説明したが、被遮蔽物はこれに限られず、たとえば、鉄心１１０であってもよい。また、静止誘導機器は、固定設置される電力用であってもよいし、電鉄および自動車などの車両に搭載されるものであってもよい。
In the description of the above embodiment, the case where the object to be shielded that does not reach the leakage
本発明において、上記の実施形態において説明した各構成のうち互いに組み合わせ可能なものを適宜組み合わせることは、当然に予定している。 In the present invention, it is naturally planned to appropriately combine the components described in the above embodiments that can be combined with each other.
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. In addition, meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope are included.
１０ 漏れ磁束、２０，２１，４０，４１ 渦電流、１００ 静止誘導機器、１１０，２１０，３１０ 鉄心、１１１，１４１，３４１ 電磁鋼板、１２０，２２０，３２０ 巻線、１３０，３３０ タンク、１４０，３４０ 磁気シールド、１４２，３４２ 挟み板、１５０ 支持部材、１６０，１６１，３６０ 電磁シールド、１７０ 鉄心受け部、２２１，３２１ １次側巻線、２２２，３２２ ２次側巻線、３５０ 空芯コイル。 10 Leakage magnetic flux, 20, 21, 40, 41 Eddy current, 100 Static induction device, 110, 210, 310 Iron core, 111, 141, 341 Electrical steel sheet, 120, 220, 320 Winding, 130, 330 Tank, 140, 340 Magnetic shield, 142, 342 Clipping plate, 150 Support member, 160, 161, 360 Electromagnetic shield, 170 Iron core receiver, 221, 321 Primary winding, 222, 322 Secondary winding, 350 Air-core coil.
Claims (3)
前記巻線(１２０)の周側面の一部と面するように位置して、前記巻線(１２０)から発生する漏れ磁束の一部を遮蔽する磁気シールド(１４０)と、
前記磁気シールド(１４０)を前記巻線(１２０)との間に挟んで前記巻線(１２０)の前記周側面の一部と面するように、前記漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置して、前記巻線(１２０)から発生する前記漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールド(１６０，１６１)と、
前記電磁シールド(１６０，１６１)の材料より電気抵抗が大きい材料で構成され、前記磁気シールド(１４０)を前記タンク(１３０)に対して固定する支持部材(１５０)とを備え、
前記磁気シールド(１４０)は、前記タンク(１３０)の壁面に沿う方向に積層された複数の電磁鋼板(１４１)を含み、
前記支持部材(１５０)は、前記電磁シールド(１６０，１６１)同士の間に位置し、
前記複数の電磁シールド(１６０，１６１)の各々は、前記支持部材(１５０)によって形成された前記磁気シールド(１４０)と前記タンク(１３０)との間の隙間内、かつ、前記漏れ磁束の前記侵入領域または前記外出領域に位置して、互いに離れている、静止誘導機器。 A winding (120) housed inside the tank (130) ;
A magnetic shield (140) that is positioned so as to face a part of the peripheral side surface of the winding (120) and shields a part of leakage magnetic flux generated from the winding (120);
The magnetic flux shield (140) is sandwiched between the winding (120) and faces a part of the peripheral side surface of the winding (120). A plurality of electromagnetic shields (160, 161) positioned to block a part of the leakage magnetic flux generated from the winding (120) ;
A support member (150) made of a material having an electric resistance larger than that of the electromagnetic shield (160, 161), and fixing the magnetic shield (140) to the tank (130) ;
The magnetic shield (140) includes a plurality of electromagnetic steel plates (141) stacked in a direction along the wall surface of the tank (130),
The support member (150) is located between the electromagnetic shields (160, 161),
Each of the plurality of electromagnetic shields (160, 161) is disposed in a gap between the magnetic shield (140) and the tank (130) formed by the support member (150) and the leakage magnetic flux. located intrusion region or the going out area, they are separated from each other, the stationary induction apparatus.
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