TWI595517B - Static induction electrical appliances - Google Patents

Description

靜態感應電器

本發明係有關靜態感應電器，特別是有關外殼具有磁屏蔽之靜態感應電器。

在由鐵心腳部及鐵心軛鐵部所成之鐵心、及捲繞於該鐵心腳部的周圍之線圈所構成的靜態感應電器中，來自線圈的洩漏磁通，會侵入用來固定外殼(tank)或鐵心之鐵心箍緊金屬件，而發生渦電流損失。

最近，為了減低製造成本，靜態感應電器小型化，洩漏磁通密度有變高的傾向。為了減低洩漏磁通造成的損失，理想是減低在外殼或鐵心箍緊金屬件的損失。

就本技術領域之先前技術而言，有日本特開平10-116741號公報(專利文獻1)。此公報中記載著下述構造，即，配置於外殼面，由層積矽鋼板而成之磁屏蔽當中，在和線圈相向之面的後方，設置了層積矽鋼板而成之磁屏蔽部。

此外，有日本特開平09-293622號公報(專利文獻2)。此公報中記載著下述構造，即，在外殼上裝 配將層積矽鋼板而成之磁屏蔽及被吸音材包圍之磁屏蔽予以2段重疊而成之磁屏蔽。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-116741號公報

[專利文獻2]日本特開平09-293622號公報

專利文獻1之構造中，在和線圈相向之面的後方設置了磁屏蔽部之磁屏蔽，會吸收來自鐵心的洩漏磁通，能使其不洩漏至外殼側而回到鐵心側，因此能夠大幅減低在外殼部的渦電流損失。不過，由於要供所有的磁通流通而不使磁屏蔽磁飽和，因此上述磁屏蔽部必須做成相當厚。伴隨此，磁屏蔽的重量會變大，因此會有矽鋼板的材料成本增加、磁屏蔽的固定構造變複雜、磁屏蔽的製作作業性變差等問題。

專利文獻2的構造，是使用2段重疊之磁屏蔽，因此能夠大幅減低外殼部的渦電流損失。不過，由於將磁屏蔽2段重疊，因此磁屏蔽的重量會變大，和專利文獻1所述者有同樣的問題。

本發明係有鑑於以上問題點而研發，其目的 在於減低設於靜態感應電器的外殼之磁屏蔽的總重量，同時減低來自線圈的洩漏磁通造成之渦電流損失。

為解決上述問題，例如採用申請專利範圍所述之構成。

本案解決上述問題之手段包含複數個，若要舉出其一例，其特徵為，在將具有鐵心腳與鐵心軛鐵之鐵心、及捲繞於前述鐵心腳之線圈、及層積矽鋼板而形成之磁屏蔽配置於外殼內而成之靜態感應電器中，藉由設於前述槽內的支撐構造而被固定之第1磁屏，係和前述卷線相向配置，藉由另一支撐構造而被固定之第2磁屏，係配置於前述第1磁屏與前述外殼之間。

針對減低外殼的渦電流損失所必須之磁屏蔽，能夠減低總重量，可減低來自線圈的洩漏磁通造成之渦電流損失。

1‧‧‧鐵心

1A‧‧‧鐵心腳部

1B‧‧‧鐵心軛鐵部

2‧‧‧高壓側線圈

3‧‧‧低壓側線圈

4‧‧‧三次線圈

5‧‧‧電壓切換用線圈

6‧‧‧上部絕緣物

7‧‧‧上部鐵心箍緊金屬件

8‧‧‧下部絕緣物

9‧‧‧下部鐵心箍緊金屬件

10‧‧‧外殼

11‧‧‧補強構造物

15‧‧‧絕緣油

20‧‧‧第1磁屏蔽支撐構造

28‧‧‧第1磁屏蔽

31、41‧‧‧第2磁屏蔽下部支撐構件

33、43‧‧‧第2磁屏蔽支撐構件

38、48‧‧‧第2磁屏蔽

201‧‧‧第1磁屏蔽固定台

202‧‧‧第1磁屏蔽固定構件

311‧‧‧第2磁屏蔽下部支撐台

312‧‧‧第2磁屏蔽下部罩

313‧‧‧第2磁屏蔽下部罩固定構件

331‧‧‧第2磁屏蔽固定台

332‧‧‧固定台突起部

333‧‧‧第2磁屏蔽罩

334‧‧‧第2磁屏蔽罩固定構件

[圖1]第1實施例中，變壓器的主要部位示意縱截面圖。

[圖2]對第1磁屏蔽的外殼之裝配構造示意正面圖。

[圖3]圖2的III-III截面之縱截面圖。

[圖4]第2磁屏蔽的細節示意圖。

[圖5]圖4的V-V截面之縱截面圖。

[圖6]第1實施例的效果示意模型圖及損失分布圖表。將模型圖的高度與圖表的高度予以對應表示。

[圖7]第2實施例中，變壓器的主要部位示意縱截面圖。

[圖8]第3實施例中，變壓器的主要部位示意縱截面圖。

[圖9]對第2磁屏蔽的外殼之裝配構造示意正面圖。

[圖10]圖9的X-X截面之縱截面圖。

[圖11]第3實施例的效果示意模型圖及損失分布圖表。將模型圖的高度與圖表的高度予以對應表示。

以下利用圖面說明實施例。

[實施例1]

本實施例中，說明在具有電壓切換用線圈之單相變壓器當中，電壓切換用線圈配置於最靠近外殼的位置之變壓器的例子。

圖1為本實施例之變壓器的主要部份示意縱截面圖。變壓器主要部位，概略由：鐵心1，由層積多數個矽鋼板而形成的鐵心腳部1A與鐵心軛鐵部1B所成； 及高壓側線圈2，捲繞於鐵心腳部1A；及低壓側線圈3；及三次線圈4；及電壓切換用線圈5；所構成。鐵心1，係被隔著上部絕緣物6而配置於線圈的上方之上部鐵心箍緊金屬件7、以及隔著下部絕緣物8而配置於線圈的下方之下部鐵心箍緊金屬件9所固定。

上述鐵心1及線圈，配置於外殼10之中。在外殼10內壁，設有第1磁屏蔽支撐構造20，藉此固定著第1磁屏蔽28。此外，在外殼內壁，設有第2磁屏蔽下部支撐構件31及第2磁屏蔽支撐構件33，第2磁屏蔽38被固定於第1磁屏蔽與外殼之間。外殼10內充填著絕緣油15。

磁屏蔽28、38，係層積多數個矽鋼板而形成，其設有用來裝配至規定位置之孔。

接著，利用圖2及圖3，說明第1磁屏蔽的固定方法。圖2為對第1磁屏蔽的外殼之裝配構造示意正面圖。在外殼10內壁，於上部及下部分別設有第1磁屏蔽固定台201。設有裝配用孔之縱長的磁屏蔽28，係藉由第1磁屏蔽固定部202而被固定於第一磁屏蔽固定台201。另，圖中虛線，表示第2磁屏蔽及支撐構造物的概略位置。

圖3為圖2的III-III截面之縱截面圖。被第1磁屏蔽保護絕緣物29覆蓋著周圍之第1磁屏蔽28，係在其設有的孔的內側配置圓筒狀絕緣構件203，並藉由第1屏蔽固定構件202被固定於第1磁屏蔽固定台201。

另，第1磁屏蔽28及第2磁屏蔽38，其各自的屏蔽係做成同程度重量，藉此，固定它們的固定構件可共通，以謀求作業性的提升。

接著，利用圖4及圖5，說明第2磁屏蔽的固定方法。在外殼內壁中央部，從下方開始藉由熔接等而固定第2磁屏蔽下部支撐台311、2個第2磁屏蔽固定台331。

將第2磁屏蔽38配置於磁屏蔽下部支撐台311上，以第2磁屏蔽下部罩312覆蓋，並藉由螺栓等的第2磁屏蔽下部罩固定構件313將第2磁屏蔽下部罩312固定於磁屏蔽下部支撐台311。藉此，防止第2磁屏蔽38從第2磁屏蔽下部支撐台311落下。

第2磁屏蔽38，更被包夾固定於第2磁屏蔽固定台331與第2磁屏蔽罩333之間。具體而言，係在第2磁屏蔽固定台331設置圓柱狀的固定台突起部332，將該突起部插通設於磁屏蔽38之孔部，在突起部的先端配置ㄇ字狀之第2磁屏蔽罩333，將該罩的兩端部藉由螺栓等的第2磁屏蔽罩固定構件334固定於第2磁屏蔽固定台331。

圖5為圖4的V-V截面之縱截面圖。在第2磁屏蔽固定部331，於規定場所設有圓柱狀的固定台突起部332。在固定台突起部332的周圍，配置圓筒狀絕緣構件335，其被插入至被第2磁屏蔽保護絕緣構件39覆蓋周圍之第2磁屏蔽38的孔的位置。第2磁屏蔽38，受到 第2磁屏蔽罩333推壓，因此不僅不會傾倒，當第2磁屏蔽38受力的情形下也不會上下移動。

接著參照圖6說明本實施例之效果。圖6為本實施例的效果示意模型圖及損失分布的圖表，將模式圖的高度與圖表的高度予以對應表示。模型圖中的箭頭，定性地表示磁通的流向。舉例來說，從線圈下端部出來的磁通，被攝入第1磁屏蔽28，而回到線圈上端部，但當電壓切換用線圈5配置於外殼10側的情形下，在第1磁屏蔽28的中央部附近會有更多磁通重疊。因此，在第1磁屏蔽28的中央部附近磁屏蔽會磁飽和，磁通會洩漏至外殼10側，因此會成為在外殼中央損失為最大之損失分布。

在此情形下，會有變壓器全體的損失增大、產生局部性溫度上昇之問題。但，藉由設計成圖1本發明之構成，在第1磁屏蔽28的中央部附近洩漏至外殼10側的磁通，會被第2磁屏蔽38吸收，流過第2磁屏蔽38後，回到第1磁屏蔽28，最終回到線圈上部。因此，侵入外殼10的磁通大幅減低，損失亦減低至峰值的10%以下。

第2磁屏蔽38，相較於第1磁屏蔽28而言，非設置不可的範圍較狹窄，而能夠將磁屏蔽全體的重量抑制得較低，藉由圖2至圖4所示般的簡單的裝配構造便能固定。又，第1磁屏蔽28及第2磁屏蔽38的重量做成同程度並分別配置複數個，藉此，相較於使用單一個面積及 重量大的磁屏蔽之情形，作業性會大幅提升。此外，將單一個磁屏蔽輕量化，藉此亦有將振動抑制得較低之效果。

[實施例2]

本實施例中，說明特別講求低噪音之單相變壓器的例子。圖7為本實施例中，變壓器的主要部份示意縱截面圖。本實施例之變壓器，和上述圖1之變壓器幾乎相同，但在外殼10的外側設有中空四角柱狀的補強構造物11。針對標記和圖1所示同一符號之構成、及具有同一功能之部分，省略說明之。

本實施例中，第1磁屏蔽支撐構造20，設於外殼10的補強構造物11的相反側。本發明之磁屏蔽28、38，藉由輕量化而能減低振動，進一步將佔據磁屏蔽的大部分之第1磁屏蔽28，固定於本身難以發生振動之補強構造物11的相反側的外殼內壁，藉此，使其難以引發對大氣側的振動傳播，而能夠將噪音抑制得較低。

[實施例3]

本實施例中，說明在具有電壓切換用線圈之單相變壓器當中，電壓切換用線圈配置於比高壓側線圈2及低壓側線圈3還靠近鐵心1的位置之變壓器的例子。

圖8為本實施例中，變壓器的主要部份示意縱截面圖。本實施例之變壓器，和上述圖1之變壓器幾乎相同，不同之處在於，上下配置有2個之第2磁屏蔽 48，係藉由第2磁屏蔽下部支撐構件41與第2磁屏蔽支撐構件43而固定。針對標記和圖1所示同一符號之構成、及具有同一功能之部分，省略說明之。

圖9為對第2磁屏蔽的外殼10之裝配構造示意正面圖。同圖中示意第2磁屏蔽之構成，因此將第1磁屏蔽省略。如圖9及圖10所示，在外殼內壁的中央的上下位置，第2磁屏蔽下部支撐台411、及第2磁屏蔽固定台431各設有2個。

將第2磁屏蔽48配置於磁屏蔽下部支撐台411上，以第2磁屏蔽下部罩412覆蓋，並藉由螺栓等的第2磁屏蔽下部罩固定構件413固定。藉此，防止第2磁屏蔽48從第2磁屏蔽下部支撐台411落下。

第2磁屏蔽48，更被包夾固定於第2磁屏蔽固定台431與第2磁屏蔽罩433之間。具體而言，係在第2磁屏蔽固定台431設置圓柱狀的固定台突起部432，將該突起部插通設於磁屏蔽48之孔部，在突起部的先端配置ㄇ字狀之第2磁屏蔽罩433，將該罩的兩端部藉由螺栓等的第2磁屏蔽罩固定構件434固定於第2磁屏蔽固定台431。

第2磁屏蔽48，受到第2磁屏蔽罩433推壓，因此不僅不會傾倒，當第2磁屏蔽48受力的情形下也不會上下移動。

接著參照圖11說明本實施例之效果。圖11為本實施例的效果示意模型圖及損失分布的圖表，將模式 圖的高度與圖表的高度予以對應表示。模型圖中的箭頭，定性地表示磁通的流向。

舉例來說，從線圈下端部出來的磁通，被攝入第1磁屏蔽28，而流過第1磁屏蔽28，但因磁通的量多，會洩漏至外殼10側。在高度方向中央部附近，流過第1磁屏蔽28的磁通會一定程度變少，因此對於外殼10側的磁通洩漏會幾乎消失，但一旦更靠近線圈上端部，則流過第1磁屏蔽28的磁通會增加，而發生對外殼10的洩漏。伴隨此，如圖11所示，會具有在高度方向有2個峰值之損失分布。

在此情形下，會發生變壓器全體的損失增大、產生局部性溫度上昇之問題。但，藉由設計成圖8本發明之構成，在線圈下部、上部洩漏至外殼10側的磁通，會被第2磁屏蔽48吸收，流過第2磁屏蔽48後，回到第1磁屏蔽28，最終回到線圈上部。因此，侵入外殼10的磁通大幅減低，損失亦減低至峰值的10%以下。

圖11的損失分布所示實線的2個大山峰，表示僅設置了第1磁屏蔽之情形下的效果，以虛線表示的2個小山峰，則表示除第1磁屏蔽外更設置了第2磁屏蔽之情形下的效果。

第2磁屏蔽48，相較於第1磁屏蔽28而言，非設置不可的範圍較狹窄，而能夠將磁屏蔽全體的重量抑制得較低，能夠以簡單的裝配構造固定。又，將第1磁屏蔽28及第2磁屏蔽48各者的重量做成同程度，藉此，固 定它們的固定構件可共通，相較於使用單一個重量大的磁屏蔽之情形，作業性會大幅提升。此外，藉由輕量化，亦有將振動抑制得較低之效果。

另，以上雖針對單相變壓器講述，但本發明針對三相變壓器亦能運用，可獲得同樣的效果。此外，亦可運用於電抗器。

1‧‧‧鐵心

1A‧‧‧鐵心腳部

1B‧‧‧鐵心軛鐵部

2‧‧‧高壓側線圈

3‧‧‧低壓側線圈

4‧‧‧三次線圈

5‧‧‧電壓切換用線圈

6‧‧‧上部絕緣物

7‧‧‧上部鐵心箍緊金屬件

8‧‧‧下部絕緣物

9‧‧‧下部鐵心箍緊金屬件

10‧‧‧外殼

15‧‧‧絕緣油

20‧‧‧第1磁屏蔽支撐構造

28‧‧‧第1磁屏蔽

31‧‧‧第2磁屏蔽下部支撐構件

33‧‧‧第2磁屏蔽支撐構件

38‧‧‧第2磁屏蔽

Claims (5)

1. 一種靜態感應電器，為具有：鐵心，具有鐵心腳與鐵心軛鐵；及線圈，捲繞於前述鐵心腳；及外殼，其內部具有前述鐵心及前述線圈；及磁屏蔽，在前述外殼的內側層積矽鋼板而形成；之靜態感應電器，其特徵為，前述磁屏蔽至少由第1磁屏蔽及第2磁屏蔽所構成，前述第1磁屏蔽和前述線圈相向配置，前述第2磁屏蔽配置於前述第1磁屏蔽與前述外殼之間，前述第1磁屏蔽及前述第2磁屏蔽分別藉由不同的支撐構件而被固定於前述外殼。
2. 如申請專利範圍第1項所述之靜態感應電器，其中，前述線圈，具有高壓側線圈、低壓側線圈、及電壓切換用線圈，前述電壓切換用線圈配置於最靠近前述外殼之側，前述第2磁屏蔽配置於前述外殼上下方向的中央部鄰近，靠近前述電壓切換用線圈之位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之靜態感應電器，其中，前述線圈，具有高壓側線圈、低壓側線圈、及電壓切換用線圈，前述電壓切換用線圈，配置於比前述高壓側線圈及前述低壓側線圈還靠近前述鐵心之側， 前述第2磁屏蔽，於前述外殼的上下方向被分開配置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之靜態感應電器，其中，前述第1磁屏蔽的支撐構件，隔著前述外殼而與設於前述外殼的外面之補強構造構件相向配置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之靜態感應電器，其中，前述第2磁屏蔽，將其下端部配置於被固定於前述外殼之第2磁屏蔽下部支撐台，並受到被固定於前述第2磁屏蔽下部支撐台之第2磁屏蔽下部罩所支撐，在前述第2磁屏蔽下部支撐台及第2磁屏蔽下部罩的上方，將前述第2磁屏蔽藉由被固定於前述外殼之第2磁屏蔽固定台及第2磁屏蔽罩予以包夾固定。