TWI595517B - Static induction electrical appliances - Google Patents
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Description
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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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