JP7485461B2 - モールド形静止誘導機器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、モールド形静止誘導機器に関する。

従来、巻線の表面を樹脂等の絶縁部材でモールドすることで絶縁性能を確保したモールド形静止誘導機器が知られている。このようなモールド形静止誘導機器は、モールドされた巻線を容器内に格納し、その容器内にドライエア等を充填することで、更に高電圧に適用させることが可能となる。

このようにモールドされた巻線を容器内に格納したモールド形静止誘導機器は、外線と容器内の巻線とを電気的に接続するため、各巻線に対応したブッシング及び接続導体を備えている。ブッシングは、容器の天井部分にその天井部分を貫いて設けられている。そして、外線は、容器の外部においてブッシングに電気的に接続されており、接続導体は、容器内において巻線とブッシングとを電気的に接続している。これにより、各相の巻線は、接続導体及びブッシングを介して、外線に電気的に接続されている。

このような構成のモールド形静止誘導機器は、接続導体についても絶縁性能を確保する必要があるため、接続導体の外側表面は絶縁部材で覆われている。しかしながら、例えばモールド形静止誘導機器を当該誘導機器の製造工場から設置場所まで搬送し設置する際などにおいては、モールド形静止誘導機器に振動が加わることが避けられない。そして、搬送及び設置の際にモールド形静止誘導機器に振動が加わると、その振動によって機器中身が揺れてしまう。すると、機器中身の揺れに伴って接続導体が揺れて他の部品と接触したりし、その結果、接続導体の外部を覆う絶縁部材が破損するおそれがあった。そのため、搬送時等において機器中身の容器に対する相対的な揺れを抑制することは重要である。

特開２０１５－２２５８９４号公報

そこで、搬送等によって振動が加わった場合あっても機器中身の揺れを抑制することができるモールド形静止誘導機器を提供する。

実施形態のモールド形静止誘導機器は、巻線と前記巻線の中心部に通された鉄心とを有し前記巻線の表面が絶縁部材で覆われた複数の機器中身と、複数の前記機器中身を収容する容器と、前記容器に対して前記鉄心の上下方向及び水平方向の相対的な移動を規制する複数の規制部材と、を備え、各前記機器中身に対応した各前記鉄心の上端部は、上部ヨークによって相互に連結されており、複数の前記規制部材は、棒状部材で構成されており、それぞれが前記容器の内壁面と前記上部ヨークの幅方向の端部又は前記上部ヨークの長手方向の端部とに直接的に接続されている。

第１実施形態によるモールド形静止誘導機器の概略構成を示すもので、容器を破断して示す平面図 第１実施形態によるモールド形静止誘導機器の概略構成を示すもので、図１のＸ２－Ｘ２線に沿って示す縦断側面図 第１実施形態によるモールド形静止誘導機器の概略構成を示すもので、図１のＸ３－Ｘ３線に沿って示す縦断正面図 第２実施形態によるモールド形静止誘導機器の概略構成を示すもので、図１に相当する図 第２実施形態によるモールド形静止誘導機器の概略構成を示すもので、図１のＸ５－Ｘ５線に沿って示す、図２に相当する図

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態で実質的に同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１～図３を参照しながら説明する。
図１～図３に示すモールド変圧器１０は、モールド形静止誘導機器の適用例の一例であり、例えば電力系統や受変電設備に用いられるものである。本実施形態の場合、モールド変圧器１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線を有する三相の変圧器である。なお、モールド変圧器１０は、三相変圧器に限られない。

モールド変圧器１０は、機器中身２０、容器３０、及び熱交換器４０を備えている。機器中身２０は、モールド変圧器１０の各相に対応して設けられている。例えば本実施形態において、モールド変圧器１０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相を有する三相変圧器であるため、図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれに対応した３つの機器中身２０を備えている。

機器中身２０はそれぞれ、鉄心２１、高圧側巻線２２、低圧側巻線２３、及びスペーサ２４を有している。高圧側巻線２２は、モールド変圧器１０を例えば電力系統に適用した際に高圧電力が入力される１次側の巻線として機能する。また、低圧側巻線２３は、モールド変圧器１０を例えば電力系統に適用した際に低圧電力を出力する２次側の巻線として機能する。

高圧側巻線２２及び低圧側巻線２３及びは、それぞれ表面が樹脂等の絶縁部材によって覆われている。つまり、高圧側巻線２２及び低圧側巻線２３の表面は、電気絶縁性を有する樹脂等の絶縁部材によってモールドされている。高圧側巻線２２及び低圧側巻線２３は、それぞれ中心部に鉄心２１が通されてコイルを構成している。この場合、高圧側巻線２２は、低圧側巻線２３の外周側に設けられている。

各相の鉄心２１は、図３に示すように共通の上部ヨーク２１１及び下部ヨーク２１２を有しており、各鉄心２１の上端部及び下端部がそれぞれ上部ヨーク２１１及び下部ヨーク２１２によって相互に連結されている。そして、下部ヨーク２１２は、容器３０の底部に支持固定されている。そのため、容器３０に振動が加わった場合でも、少なくとも鉄心２１の下端部は、容器３０に対して相対的に移動し難い。つまり、少なくとも機器中身２０の下端部は、容器３０に対して相対的に移動し難くなっている。

スペーサ２４は、図１に示すように、高圧側巻線２２と低圧側巻線２３との間に設けられている。つまり、スペーサ２４は、高圧側巻線２２の内周側でかつ低圧側巻線２３の外周側に設けられている。スペーサ２４は、高圧側巻線２２及び低圧側巻線２３の全周に亘って波型に形成されている。このスペーサ２４により、高圧側巻線２２と低圧側巻線２３との間に空隙２５が形成されて、冷却用の気体を流す空間を確保するとともに、高圧側巻線２２と低圧側巻線２３との間における必要な絶縁強度を確保している。なお、スペーサ２４は、高圧側巻線２２と低圧側巻線２３と間の絶縁強度及び冷却用の空間を確保できる形状であれば波型に限られない。

容器３０は、モールド変圧器１０の外郭を構成するものであり、例えば鋼板等の金属製の筐体を主体として構成されている。容器３０は、気密性を有した箱状に構成されている。機器中身２０は、容器３０の内部に収納されている。本実施形態の場合、三相各相に対応した３つの機器中身２０は、図１に示すように、容器３０内において等間隔で一列の直線状に配置されている。このため、容器３０は、全体として一方向に長い形状、例えば平面視において長方形となる箱状に形成されている。

この場合、隣接する機器中身２０同士、及び機器中身２０と容器３０の内壁面とは、それぞれ離間している。これにより、隣接する機器中身２０の間、及び機器中身２０と容器３０の内壁面との間には、それぞれ隙間３０１、３０２が確保されている。この隙間３０１、３０２によって、冷却用の気体を流す空間を確保するとともに、各機器中身２０間、及び機器中身２０と容器３０の内壁との間における必要な絶縁強度を確保している。

また、容器３０は、図３にも示すように、上部接続ダクト３１及び下部接続ダクト３２を有している。上部接続ダクト３１及び下部接続ダクト３２は、容器３０内と熱交換器４０とを接続している。すなわち、容器３０内と熱交換器４０とは、接続ダクト３１、３２を通して相互に連通している。この場合、上部接続ダクト３１は、容器３０の上部、具体的には巻線２２、２３の上端よりも上側に設けられている。また、下部接続ダクト３２は、上部接続ダクト３１の下方でかつ容器３０の下部、具体的には巻線２２、２３の下端よりも下側に設けられている。

容器３０内は、気密性が維持された密閉空間となっている。この場合、容器３０内には大気圧よりも高い圧力のドライエア等が充填される。空気の絶縁耐力はその絶対圧力にほぼ比例する。このため、容器３０内に大気圧よりも高い圧力のドライエアを充填することで、モールド変圧器１０は、機器中身２０を大気圧中に設置した場合に比べてより高い絶縁耐圧を得ることができる。

熱交換器４０は、容器３０の長手方向の両外側にそれぞれ設けられており、上部接続ダクト３１及び下部接続ダクト３２を介して容器３０内に連通している。熱交換器４０は、機器中身２０の動作によって発生した熱を大気中に放熱する機能を有する。容器３０内の気体は、機器中身２０で発生した熱によって熱せられると、図３の白抜き矢印で示したように、機器中身２０の外部に形成された隙間３０１、３０２、及び機器中身２０の内部に形成された空隙２５を通って容器３０内を上昇する。

そして、容器３０内を上昇した気体は、上部接続ダクト３１を通って熱交換器４０内に流入し、気体の熱が熱交換器４０の作用によって大気中に放熱される。その後、放熱して温度が下がった気体は、下部接続ダクト３２から容器３０内に流入し、隙間３０１、３０２及び空隙２５を通って再び上昇する。このようにして容器３０内を自然循環する気体の流れが発生し、その気体の流れによって各機器中身２０が自然冷却される。なお、例えば接続ダクト３１、３２内等に送風機を設けて、容器３０内の気体を強制循環させる構成としても良い。これによれば、モールド変圧器１０内の冷却効率を更に向上させることができる。

また、モールド変圧器１０は、図１及び図２に示すように、各機器中身２０に対応してそれぞれ高圧側ブッシング５１、低圧側ブッシング５２、高圧側接続導体５３、及び低圧側接続導体５４、を備えている。ブッシング５１、５２は、巻線２２、２３と電力系統や受変電設備等の外線９１、９２とを、容器３０に対して絶縁を確保した状態で電気的に接続する機能を有する。各相のブッシング５１、５２は、それぞれ各相の機器中身２０に対応しており、容器３０の天井部３５を貫いて設けられている。各ブッシング５１、５２は、一方の端部が容器３０の外部に露出しており、他方の端部が容器３０内に挿入されている。この場合、高圧側ブッシング５１は、各機器中身２０の高圧側巻線２２に対応している。また、低圧側ブッシング５２は、各機器中身２０の低圧側巻線２３に対応している。

各高圧側ブッシング５１及び各低圧側ブッシング５２は、図１に示すように、それぞれ容器３０の長手方向に沿って、等間隔で一列の直線状に配置されている。換言すれば、各高圧側ブッシング５１及び各低圧側ブッシング５２は、それぞれ各相の機器中身２０の配置に沿って等間隔で一列に配置されている。この場合、各高圧側ブッシング５１の配置の間隔は、例えば各機器中身２０の配置間隔よりも小さい。つまり、各高圧側ブッシング５１は、１箇所に集められて配置されている。また、各低圧側ブッシング５２の配置間隔も、例えば各高圧側ブッシング５１の配置間隔に等しい。

また、この場合、各高圧側ブッシング５１は、容器３０の天井部３５において、容器３０の幅方向の中心でかつ各機器中身２０の中心に対して幅方向の一方側寄りに設けられている。また、各低圧側ブッシング５２は、容器３０の天井部３５において、容器３０の幅方向の中心でかつ各機器中身２０の中心に対して他方側寄りつまり高圧側ブッシング５１とは反対側寄りに設けられている。

各ブッシング５１、５２のうち少なくとも高圧側ブッシング５１は、図１に示すように、平面視において、それぞれ対応する機器中身２０及び他の機器中身２０のいずれとも重ならない位置に設けられている。本実施形態の場合、各高圧側ブッシング５１は、対応する各機器中身２０に対して容器３０の幅方向の一方側にずらして配置されている。また、低圧側ブッシング５２は、平面視において、それぞれ対応する機器中身２０と重なる位置、つまり自己が接続される低圧側巻線２３を有する機器中身２０の上方に設けられている。

各高圧側ブッシング５１は、図１及び図２に示すように、容器３０の外部において電力系統や受変電設備の高圧側の外線９１に接続されており、容器３０の内部において高圧側接続導体５３に接続されている。また、各低圧側ブッシング５２も、高圧側ブッシング５１と同様に、容器３０の外部において電力系統や受変電設備の低圧側の外線９２に接続されており、容器３０の内部において低圧側接続導体５４に接続されている。これにより、容器３０内の各機器中身２０は、容器３０から絶縁を確保した状態で外線９１、９２に電気的に接続される。

高圧側接続導体５３は、高圧側巻線２２と高圧側ブッシング５１とを電気的に接続するものである。高圧側接続導体５３は、図２に示すように、導電性を有する部材で構成された導体部５３１と、この導体部５３１の外側表面を覆う樹脂等の絶縁部材５３２と、を有して構成されている。つまり、高圧側接続導体５３は、導体部５３１の外側表面が樹脂等の絶縁部材でモールドされている。導体部５３１は、例えば複数の導線を撚ったもので構成されている。また、詳細は図示しないが、低圧側接続導体５４も、高圧側接続導体５３と同様に、導電性を有する導体部と、この導体の外側表面を覆う樹脂等の絶縁部材と、を有して構成されている。つまり、低圧側接続導体５４も、導体部の外側表面が樹脂等の絶縁部材でモールドされている。

この場合、高圧側接続導体５３には、低圧側接続導体５４よりも大電流が流れる。そのため、高圧側接続導体５３の導体部５３１の直径は、低圧側接続導体５４の導体部の直径よりも太く、また、高圧側接続導体５３の絶縁部材５３２は、低圧側接続導体５４の絶縁部材よりも厚い。このため、高圧側接続導体５３は、低圧側接続導体５４よりも剛性が高い。本実施形態の場合、高圧側接続導体５３は、柔軟性に乏しく、折り曲げが困難となっている。つまり、本実施形態の場合、高圧側接続導体５３は、作業者の力では容易には折り曲げることが出来ず、仮に強引に折り曲げた場合には絶縁部材５３２が破損してしまう程度の剛性を有している。

一方、低圧側接続導体５４は、高圧側接続導体５３ほど大きな電流は流れない。そのため、低圧側接続導体５４の導体部の直径は、高圧側接続導体５３の導体部５３１の直径よりも細くすることができ、また、低圧側接続導体５４の絶縁部材は、高圧側接続導体５３の絶縁部材よりも薄くすることができる。そのため、低圧側接続導体５４は、高圧側接続導体５３よりも比較的柔軟性を有したものとすることができる。

また、モールド変圧器１０は、複数の規制部材６１、６２、６３を備えている。規制部材６１、６２、６３は、容器３９の内壁面と鉄心２１とに接続されており、容器３０に対して鉄心２１の相対的な移動を規制する。この場合、各規制部材６１、６２、６３は、いずれも巻線２２、２３の上側において、鉄心２１に接続されている。また、本実施形態の場合、規制部材６１、６２、６３は、剛性を有して弾性変形不可に構成されており、例えば金属製の棒で構成されている。なお、規制部材６１、６２、６３の外側表面は、絶縁部材で覆われていても良い。

規制部材６１、６２、６３のうち水平方向でかつ容器３０の長手方向に伸びるようにして設けられたものを、長手方向規制部材６１と称する。長手方向規制部材６１の一方の端部は、図１に示すように、上部ヨーク２１１の長手方向の端部に接続されている。また、長手方向規制部材６１の他方の端部は、容器３０の内壁面に接続されている。この場合、長手方向規制部材６１の他方の端部は、容器３０の内壁面において長手方向規制部材６１と上部ヨーク２１１との接続箇所から最短距離となる位置に接続されている。この長手方向規制部材６１は、鉄心２１つまり各機器中身２０に対して、水平方向でかつ容器３０の長手方向の移動つまり揺れを規制する。

規制部材６１、６２、６３のうち水平方向でかつ容器３０の幅方向に伸びるようにして設けられたものを、幅方向規制部材６２と称する。幅方向規制部材６２の一方の端部は、上部ヨーク２１１の幅手方向の縁部に接続されている。この場合、幅方向規制部材６２の一方の端部は、上部ヨーク２１１の幅手方向の縁部分でかつ上部ヨーク２１１の両端付近に接続されている。また、幅方向規制部材６２の他方の端部は、容器３０の内壁面に接続されている。この場合、幅方向規制部材６２の他方の端部は、容器３０の内壁面において幅方向規制部材６２と上部ヨーク２１１との接続箇所から最短距離となる位置に接続されている。この幅方向規制部材６２は、鉄心２１つまり各機器中身２０に対して、水平方向でかつ容器３０の幅方向の移動つまり揺れを規制する。

そして、規制部材６１、６２、６３のうち上下方向に伸びるようにして設けられたものを、上下方向規制部材６３と称する。上下方向規制部材６３の一方の端部は、上部ヨーク２１１の上下方向の上面部分に接続されている。この場合、上下方向規制部材６３の一方の端部は、上部ヨーク２１１の上下方向の上面部分でかつ上部ヨーク２１１の長手方向の両端付近に接続されている。また、上下方向規制部材６３の他方の端部は、容器３０の内壁面に接続されている。この場合、上下方向規制部材６３の他方の端部は、容器３０の内壁面において上下方向規制部材６３と上部ヨーク２１１との接続箇所から最短距離となる位置に接続されている。この上下方向規制部材６３は、鉄心２１つまり各機器中身２０に対して、水平方向でかつ容器３０の幅方向の移動つまり揺れを規制する。

なお、各規制部材６１、６２、６３と上部ヨーク２１１との接続箇所、及び各規制部材６１、６２、６３と容器３０との接続箇所は、揺動不可となるように完全に固定しても良いし、揺動可能な構成にしても良い。また、各規制部材６１、６２、６３の接続箇所は、上述したものに限られない。各規制部材６１、６２、６３は、例えば上部ヨーク２１１の長手方向の中央部分に接続する構成としても良い。

以上説明した実施形態によれば、モールド変圧器１０は、機器中身２０と、容器３０と、規制部材６１、６２、６３と、を備えている。機器中身２０は、高圧側巻線２２及び低圧側巻線２３と、巻線２２、２３の中心部に通された鉄心２１と、を有し、巻線２２、２３の表面が絶縁部材で覆われている。容器３０は、各機器中身２０を収容する。そして、規制部材６１、６２、６３は、容器３０と鉄心２１とに接続されて、容器３０に対して鉄心２１の相対的な移動つまり機器中身２０の揺れを規制する。

これによれば、例えば搬送時や設置作業の際にモールド変圧器１０に振動が加わった場合であっても、規制部材６１、６２、６３によって鉄心２１の移動が規制されるため、容器３０に対する鉄心２１の相対的な移動つまり機器中身２０の揺れが抑制される。その結果、高圧側接続導体５３が揺れて機器中身２０に接触したり隣接する高圧側接続導体５３同士が接触したりして、高圧側接続導体５３の絶縁部材５３２が破損することを抑制することができる。

ここで、下部ヨーク２１２は、容器３０の底部に支持固定されていることから、容器３０に振動が加わった場合には、機器中身２０は、下部ヨーク２１２を支点に揺れる可能性がある。この場合、支点から離れるほどつまり鉄心２１の上部に行くほど揺れの幅は大きくなる。これに対し、本実施形態において、各規制部材６１、６２、６３は、いずれも巻線２２、２３よりも上側部分で鉄心２１に接続されている。これによれば、揺れ易い鉄心２１の上側部分における揺れを効果的に抑制することができる。

また、モールド変圧器１０は、複数の機器中身２０を備えるとともに、上部ヨーク２１１を備えている。上部ヨーク２１１は、各機器中身２０に対応した鉄心２１の上端部を相互に連結している。そして、規制部材６１、６２、６３は、上部ヨーク２１１に接続されている。これによれば、規制部材６１、６２、６３は、各機器中身２０に対して個別に対応させる必要がない。つまり、各機器中身２０で、規制部材６１、６２、６３を共用できるため、規制部材６１、６２、６３の数を低減することができる。その結果、少ない数の規制部材６１、６２、６３で、複数の機器中身２０の揺れを効果的に抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。
第２実施形態において、規制部材６１、６２、６３は、それぞれ弾性変形部６１１、６１２、６１３を更に備えている。弾性変形部６１１、６１２、６１３は、例えばダンパであって、鉄心２１に加わる揺れを吸収する。
これによっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、上記各実施形態において、モールド変圧器１０は、水平及び上下の三方向に対する機器中身２０の移動を規制する規制部材６１、６２、６３を全て備えている必要はない。モールド変圧器１０は、水平及び上下の三方向に対する機器中身２０の移動を規制する規制部材６１、６２、６３のうち、少なくとも一方向を規制する規制部材を備えていれば良い。

また、上記各実施形態において、各規制部材６１、６２、６３は、いずれも上部ヨーク２１１に直接接続されているが、これに限られず、例えば各規制部材６１、６２、６３と上部ヨーク２１１との間に他の構成部品を設けても良い。つまり、各規制部材６１、６２、６３は、他の部品を介して間接的に鉄心２１に接続されていても良い。
また、上記各実施形態では、モールド形静止誘導機器の一例としてモールド変圧器について説明したが、これに限られず、モールド形リアクトルでも良い。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれる内容と同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

図面中、１０はモールド変圧器（モールド形静止誘導機器）、２０は機器中身、２１は鉄心、２１１は上部ヨーク、２２は高圧側巻線（巻線）、２３は低圧側巻線（巻線）、３０は容器、６１は長手方向規制部材（規制部材）、６２は幅方向規制部材（規制部材）、６３は上下方向規制部材（規制部材）、を示す。

Claims (1)

1. 巻線と前記巻線の中心部に通された鉄心とを有し前記巻線の表面が絶縁部材で覆われた複数の機器中身と、
   複数の前記機器中身を収容する容器と、
   前記容器に対して前記鉄心の上下方向及び水平方向の相対的な移動を規制する複数の規制部材と、を備え、
   各前記機器中身に対応した各前記鉄心の上端部は、上部ヨークによって相互に連結されており、
   複数の前記規制部材は、棒状部材で構成されており、それぞれが前記容器の内壁面と前記上部ヨークの幅方向の端部又は前記上部ヨークの長手方向の端部とに直接的に接続されている、
   モールド形静止誘導機器。

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