JPWO2013076802A1 - 金属細線電磁シールドの製造方法、金属細線電磁シールドおよびそれを備える静止誘導機器 - Google Patents

金属細線電磁シールドの製造方法、金属細線電磁シールドおよびそれを備える静止誘導機器 Download PDF

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Abstract

金属細線電磁シールドの製造方法は、表面を絶縁性材料で被覆された複数の金属製細線を束ねて一体にした金属細線束を準備する工程(Ｓ１００)と、金属細線束をプレス加工により圧縮成形する工程(Ｓ１０１)とを備える。

Description

本発明は、金属細線電磁シールドの製造方法、金属細線電磁シールドおよびそれを備える静止誘導機器に関する。
発電所または変電所における主要機器である変圧器には、近年の高電圧化、高容量化および製造コストの低減のための小型化に伴い、内部発熱を低減することが求められている。
変圧器の内部発熱の要因の一つに、コイルからの漏れ磁束が金属製構造材に浸入して発生する渦電流による発熱がある。この対策として、コイルからの漏れ磁束を遮蔽する電磁シールドが変圧器の内部に配置される。
電磁シールド性を有するプラスチック成形品の製法を開示した先行文献として、特開昭５８−１８１６１２号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電磁シールド性を有するプラスチック成形品の製法においては、導電性材料が充填された金型キャビティ内に流動性のプラスチック材料を注入して、導電性材料およびプラスチック材料を一体固化している。
特開昭５８−１８１６１２号公報
電磁シールドの磁束遮蔽能力を向上するためには、導電性材料の占積率を高めることが必要である。プラスチック材料を用いて導電性材料と一体化する場合、プラスチック材料の占積率が大きいため導電性材料の占積率を高めることができない。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、導電性材料の占積率を高めて電磁シールドの磁束遮蔽能力を向上できる、金属細線電磁シールドの製造方法、金属細線電磁シールドおよびそれを備える静止誘導機器を提供することを目的とする。
本発明に基づく金属細線電磁シールドの製造方法は、表面を絶縁性材料で被覆された複数の金属製細線を束ねて一体にした金属細線束を準備する工程と、金属細線束をプレス加工により圧縮成形する工程とを備える。
本発明によれば、導電性材料の占積率を高めて電磁シールドの磁束遮蔽能力を向上できる。
本発明の実施形態１に係る金属細線電磁シールドの製造方法を示すフロー図である。 複数の金属製細線を積み上げた状態を示す斜視図である。 同実施形態において、一体にされた金属細線束の構成を示す一部斜視図である。 金属細線束をプレスするためのプレス加工機の構成を示す側面図である。 同実施形態において、プレス加工により圧縮成形されて形成された金属細線電磁シールドの外観を示す一部斜視図である。 本発明の実施形態２において、一体にされた金属細線束の構成を示す一部斜視図である。 同実施形態において、プレス加工により圧縮成形されて形成された金属細線電磁シールドの外観を示す一部斜視図である。 本発明の実施形態３に係る外鉄形変圧器の構成を示す一部断面図である。 本発明の実施形態４に係る内鉄形変圧器の構成を示す一部断面図である。
以下、本発明の実施形態１に係る金属細線電磁シールドの製造方法および金属細線電磁シールドについて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。
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る金属細線電磁シールドの製造方法を示すフロー図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る金属細線電磁シールドの製造方法は、表面を絶縁性材料で被覆された複数の金属製細線を束ねて一体にした金属細線束を準備する工程(Ｓ１００)と、金属細線束をプレス加工により圧縮成形する工程(Ｓ１０１)とを備える。以下、各工程について説明する。
図２は、複数の金属製細線を積み上げた状態を示す斜視図である。図２に示すように、複数の金属製細線１０の各々は、たとえば軟鉄からなる導電性材料１１と、導電性材料１１の表面を被覆する絶縁性材料１２とから構成されている。
絶縁性材料１２は、導電性材料１１に浸入する磁束により発生する数ボルト程度の起電力の渦電流を遮断できるものであればよい。絶縁性材料１２としては、たとえば、エポキシ樹脂を含む絶縁塗料などを用いることができる。後述するように、金属細線束２０を圧縮成形した際、密に圧縮できるようにするために、絶縁性材料１２は、硬質の材料で構成され、薄く塗布されていることが好ましい。
金属製細線１０においては、たとえば、直径が０．８ｍｍ以上１ｍｍ以下、長さが３ｍ程度である。１つの金属細線電磁シールドを構成するために、たとえば、３００本以上５００本以下の金属製細線１０を使用する。
図３は、本実施形態において、一体にされた金属細線束の構成を示す一部斜視図である。図３に示すように、本実施形態においては、複数の金属製細線１０を束ねた状態でねじることにより一体にする。たとえば、複数の金属製細線１０を長さ１ｍ毎に１巻する。ねじり方としては、複数の金属製細線１０の両端を互いに逆方向にねじってもよいし、図３中の手前側の一端を固定した状態で、他端を矢印２１で示す向きにねじってもよい。
複数の金属製細線１０は、束ねた状態でねじられることにより一体となって金属細線束２０となる。金属細線束２０がプレス加工により圧縮成形されることにより、所望の形状の金属細線電磁シールド２０ａが作製される。
図４は、金属細線束をプレスするためのプレス加工機の構成を示す側面図である。図４に示すように、プレス加工機１は、金型を保持するベース２と、ベース２に固定された下型３と、上下方向に移動可能にベース２に保持された上型４とを備えている。
下型３の上面には、金属細線束２０の周側面の一部と接触する下側成形面３ａが形成されている。上型４の下面には、金属細線束２０の周側面の残部と接触する上側成形面４ａが形成されている。下側成形面３ａおよび上側成形面４ａは、金属細線電磁シールド２０ａの所望の形状に対応して形成されている。
下型３上に金属細線束２０を載置した状態で上型４を下方に移動させて、金属細線束２０を下側成形面３ａと上側成形面４ａとの間に挟みこんでプレス加工する。
図５は、本実施形態において、プレス加工により圧縮成形されて形成された金属細線電磁シールドの外観を示す一部斜視図である。図５に示すように、プレス加工により圧縮成形された金属細線電磁シールド２０ａは、下側成形面３ａと上側成形面４ａとに倣った外形を有する。
金属細線電磁シールド２０ａは、圧縮成形されていることにより金属製細線１０同士の間の隙間が低減されている。その結果、金属細線電磁シールド２０ａにおける導電性材料１１の占積率が、金属細線束２０における導電性材料１１の占積率より高くなっている。
上記のように金属細線電磁シールド２０ａを形成することにより、導電性材料１１の占積率を高めて金属細線電磁シールド２０ａの磁束遮蔽能力を向上することができる。
以下、本発明の実施形態２に係る金属細線電磁シールドの製造方法および金属細線電磁シールドについて説明する。本実施形態に係る金属細線電磁シールドの製造方法は、金属細線束の一体化の方法のみ実施形態１に係る金属細線電磁シールドの製造方法と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２において、一体にされた金属細線束の構成を示す一部斜視図である。図６に示すように、本実施形態においては、複数の金属製細線１０同士を接着剤で接着することにより一体にする。複数の金属製細線１０は、完全に固化する前の状態の接着剤により一体となって金属細線束３０となる。なお、接着剤としては、金属細線束３０における接着剤の占積率が高くならないように、樹脂より粘度が低いものを用いる。
好ましくは、２段階で固化する接着剤を用いることが好ましい。２段階で固化する接着剤を用いた場合、１段階目の固化により金属細線束３０を一体にして、後述するように金属細線束３０がプレス加工により圧縮成形された後に２段階目の固化を起こらせることにより、導電性材料１１が高占積率化した状態を維持することが可能になる。
図４に示すように、下型３上に金属細線束３０を載置した状態で上型４を下方に移動させて、金属細線束３０を下側成形面３ａと上側成形面４ａとの間に挟みこんでプレス加工する。
図７は、本実施形態において、プレス加工により圧縮成形されて形成された金属細線電磁シールドの外観を示す一部斜視図である。図７に示すように、プレス加工により圧縮成形された金属細線電磁シールド３０ａは、下側成形面３ａと上側成形面４ａとに倣った外形を有する。金属細線束３０がプレス加工により圧縮成形されることにより、所望の形状の金属細線電磁シールド３０ａが作製される。
金属細線電磁シールド３０ａは、圧縮成形されていることにより金属製細線１０同士の間の隙間が低減されている。その結果、金属細線電磁シールド３０ａにおける導電性材料１１の占積率が、金属細線束３０における導電性材料１１の占積率より高くなっている。この状態で接着剤が完全に固化することにより、導電性材料１１が高占積率化した状態が維持される。
上記のように金属細線電磁シールド３０ａを形成することにより、導電性材料１１の占積率を高めて金属細線電磁シールド３０ａの磁束遮蔽能力を向上することができる。金属製細線１０の太さおよび硬さの程度によっては、実施形態１のようにねじり加工により金属細線束を一体化することができない場合がある。その場合、本実施形態のように接着剤を用いて金属細線束を一体化することが有効である。
以下、上記の金属細線電磁シールドを備える、実施形態３に係る外鉄形変圧器について説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、静止誘導機器として変圧器について説明するが、静止誘導機器は変圧器に限られず、たとえば、リアクトルなどでもよい。
(実施形態３)
図８は、本発明の実施形態３に係る外鉄形変圧器の構成を示す一部断面図である。図８に示すように、外鉄形変圧器は、複数の磁性鋼板が積層された鉄心５０と、鉄心５０に巻き回された巻線６０と、鉄心５０と巻線６０との間に位置する金属細線電磁シールド２０ａとを備える。
本実施形態においては、巻線６０の内周面とその内周面に対向する鉄心５０の磁性鋼板との間に、電磁鋼板をいわば立てた状態で積層することによって電磁シールド４０が形成されている。これにより、鉄心５０での渦電流損を低減することが可能となる。
電磁シールド４０を構成する電磁鋼板に積極的に磁束を流すことによって、他の部分への磁束の流入を抑制することができる。なお、電磁鋼板をいわば立てた状態で積層する理由は、磁束の流れを考慮して損失を抑制するためである。すなわち、薄い電磁鋼板を積層した面から磁束を流入させることにより、渦電流が流れる断面を小さくすることができる。これによって損失を抑制することができる。
ただし、巻線６０の内周面の曲面部分においては、鉄心５０の表面と巻線６０の内周面との間の距離が次第に短くなるため、他の部分と同じ幅の電磁鋼板を配置することができない。
そこで、本実施形態に係る変圧器においては、巻線６０の曲面部分にフィットするように金属細線電磁シールド２０ａを配置している。金属細線電磁シールド２０ａは、プレス加工により所望の形状に形成可能であるため、複雑な形状の狭い隙間に配置可能である。
巻線６０の内周面の曲面部分に金属細線電磁シールド２０ａを配置することにより、鉄心５０に浸入する磁束を効果的に遮蔽することができる。なお、本実施形態においては、実施形態１に係る金属細線電磁シールド２０ａを用いたが、実施形態２に係る金属細線電磁シールド３０ａを同様に用いてもよい。
また、電磁シールド４０を用いずに電磁シールドを、全て金属細線電磁シールド２０ａまたは金属細線電磁シールド３０ａで構成してもよい。
以下、上記の金属細線電磁シールドを備える、実施形態４に係る内鉄形変圧器について説明する。本実施形態に係る内鉄形変圧器は、実施形態３に係る外鉄形変圧器とは、電磁シールド４０を有さない点のみ異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態４)
図９は、本発明の実施形態４に係る内鉄形変圧器の構成を示す一部断面図である。図９に示すように、内鉄形の変圧器は、複数の磁性鋼板が積層された鉄心７０と、鉄心７０に巻き回された巻線８０と、鉄心７０と巻線８０との間に位置する金属細線電磁シールド２０ｂとを備える。
本実施形態においては、巻線８０の内周面に近づくに従って、鉄心７０を構成する磁性鋼板の幅が段階的に狭くなっている。本実施形態に係る内鉄形変圧器においては、鉄心７０の側面および巻線８０の曲面部分にフィットするように、金属細線電磁シールド２０ｂを配置している。金属細線電磁シールド２０ｂは、形状のみ金属細線電磁シールド２０ａと異なる。
鉄心７０の側面および巻線８０の内周面の曲面部分に金属細線電磁シールド２０ｂを配置することにより、鉄心７０に浸入する磁束を効果的に遮蔽することができる。なお、本実施形態においては、実施形態１に係る金属細線電磁シールド２０ｂを用いたが、実施形態２に係る金属細線電磁シールド３０ｂを同様に用いてもよい。金属細線電磁シールド３０ｂは、形状のみ金属細線電磁シールド３０ａと異なる。
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。
１ プレス加工機、２ ベース、３ 下型、３ａ 下側成形面、４ 上型、４ａ 上側成形面、１０ 金属製細線、１１ 導電性材料、１２ 絶縁性材料、２０，３０ 金属細線束、２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ 金属細線電磁シールド、４０ 電磁シールド、５０，７０ 鉄心、６０，８０ 巻線。

Claims (9)

  1. 表面を絶縁性材料(１２)で被覆された複数の金属製細線(１０)を束ねて一体にした金属細線束(２０，３０)を準備する工程(Ｓ１００)と、
    前記金属細線束(２０，３０)をプレス加工により圧縮成形する工程(Ｓ１０１)と
    を備える、金属細線電磁シールドの製造方法。
  2. 前記金属細線束(２０)を準備する前記工程は、前記複数の金属製細線(１０)を束ねた状態でねじることにより一体にする工程を含む、請求項１に記載の金属細線電磁シールドの製造方法。
  3. 前記金属細線束(３０)を準備する前記工程は、前記複数の金属製細線(１０)同士を接着剤で接着することにより一体にする工程を含む、請求項１に記載の金属細線電磁シールドの製造方法。
  4. 表面を絶縁性材料(１２)で被覆された複数の金属製細線(１０)が束ねられて一体にされた状態でプレス加工により圧縮成形された金属細線束(２０，３０)を備える、金属細線電磁シールド。
  5. 前記金属細線束(２０)は、前記複数の金属製細線(１０)が束ねられた状態でねじられることにより一体にされている、請求項４に記載の金属細線電磁シールド。
  6. 前記金属細線束(３０)は、前記複数の金属製細線(１０)同士が接着剤で接着されることにより一体にされている、請求項４に記載の金属細線電磁シールド。
  7. 鉄心(５０，７０)と
    前記鉄心(５０，７０)に巻き回された巻線(６０，８０)と、
    前記鉄心(５０，７０)と前記巻線(６０，８０)との間に位置する金属細線電磁シールド(２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ)と
    を備え、
    前記金属細線電磁シールド(２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ)は、表面を絶縁性材料(１２)で被覆された複数の金属製細線(１０)が束ねられて一体にされた状態でプレス加工により圧縮成形された金属細線束(２０，３０)を備える、静止誘導機器。
  8. 前記金属細線束(２０)は、前記複数の金属製細線(１０)が束ねられた状態でねじられることにより一体にされている、請求項７に記載の静止誘導機器。
  9. 前記金属細線束(３０)は、前記複数の金属製細線(１０)同士が接着剤で接着されることにより一体にされている、請求項７に記載の静止誘導機器。
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