(57)【要約】【課題】折流板周辺の高電界の発生を抑制し、折流板の配置箇所の制限を受けずに巻線の冷却設計を可能とした静止誘導電気機器を提供することである。【解決手段】実施形態の静止誘導電気機器は、鉄心脚を取り囲むように内側絶縁筒が配置され、内側絶縁筒の同心円状かつ外側に外側絶縁筒が配置される。内側絶縁筒と外側絶縁筒の間には、円板巻線が配置され、軸方向に積層される。円板巻線の積層間には水平スペーサが配置され、水平方向のダクトを形成する。円板巻線と内側絶縁筒との間及び、円板巻線と外側絶縁筒との間には、垂直スペーサが配置され、垂直方向のダクトを形成する。さらに、円板巻線の積層間には折流板が配置され、複数の円板巻線を有する折流区を形成する。折流板の半径方向の一方の端部と、内側絶縁筒または外側絶縁筒との間には、円板巻線の軸方向に交互に間隙が形成され、折流板の半径方向の他方の端部は曲率を有する。【選択図】図１
2014007304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心脚を取り囲むように配置された内側絶縁筒と、
この内側絶縁筒の同心円状かつ外側に配置された外側絶縁筒と、
前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒の間に配置され、軸方向に積層された円板巻線と、
この円板巻線の積層間に配置され、水平方向のダクトを形成する水平スペーサと、
前記円板巻線と前記内側絶縁筒との間及び、前記円板巻線と前記外側絶縁筒との間に配置され、垂直方向のダクトを形成する垂直スペーサと、
前記円板巻線の積層間に配置され、複数の前記円板巻線を有する折流区を形成する
折流板と
を備え、前記折流板の半径方向の一方の端部と、前記内側絶縁筒または前記外側絶縁筒との間には、前記円板巻線の軸方向に交互に間隙が形成され、前記折流板の半径方向の他方の端部は、曲率を有する静止誘導電気機器。
【請求項２】
鉄心脚を取り囲むように配置された内側絶縁筒と、
この内側絶縁筒の同心円状かつ外側に配置された外側絶縁筒と、
前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒の間に配置され、軸方向に積層された円板巻線と、
この円板巻線の積層間に配置され、水平方向のダクトを形成する水平スペーサと、
前記円板巻線と前記内側絶縁筒との間及び、前記円板巻線と前記外側絶縁筒との間に配置され、垂直方向のダクトを形成する垂直スペーサと、
前記円板巻線の積層間に配置され、複数の前記円板巻線を有する折流区を形成する
折流板と
を備え、前記折流板の半径方向の一方の端部と、前記内側絶縁筒または前記外側絶縁筒との間には、前記円板巻線の軸方向に交互に間隙が形成され、前記折流板の半径方向の他方の端部は、曲率を有し、前記円板巻線の積層方向下向きに曲がっている静止誘導電気機器。
【請求項３】
前記折流板端部の曲率半径は、前記垂直方向のダクトの幅寸法に対しておよそ６割である請求項１又は請求項２に記載の静止誘導電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、静止誘導電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な静止誘導電気機器の構造としては、鉄心脚を取り囲むようにして内側絶縁筒が配置され、内側絶縁筒の外側に外側絶縁筒が配置される。この内側絶縁筒と外側絶縁筒の間には円板巻線が軸方向に水平スペーサを介して積層され、この水平スペーサによって水平ダクトが形成される。
【０００３】
円板巻線の半径方向の内側及び外側には、絶縁筒に沿って垂直スペーサが配置され、垂直ダクトが形成される。円板巻線の積層間の所々には折流板が設置され、折流板間に複数の円板巻線を有する折流区が形成される。ここで、折流板の半径方向の一方の端部と絶縁筒との間には、軸方向に交互に間隙が形成され、絶縁冷却媒体が巻線部を効率的、均一的に流通するように構成される。
【０００４】
しかし、製作上の寸法誤差によって、間隙を形成した側とは半径方向反対側の折流板の端部と絶縁筒との間に微小間隙が生じることがある。
【０００５】
そのような場合では微小間隙部分に高電界が発生し、絶縁上の弱点になることも考えられる。このような場合、折流板を配置できる箇所が制限されるため、巻線の冷却設計の自由度が損なわれることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９９３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、折流板周辺の高電界の発生を抑制し、折流板の配置箇所の制限を受けずに巻線の冷却設計を可能とした静止誘導電気機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の静止誘導電気機器は、鉄心脚を取り囲むように内側絶縁筒が配置され、この内側絶縁筒の同心円状かつ外側に外側絶縁筒が配置される。前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒の間には、円板巻線が配置され、軸方向に積層される。この円板巻線の積層間には水平スペーサが配置され、水平方向のダクトを形成する。前記円板巻線と前記内側絶縁筒との間及び、前記円板巻線と前記外側絶縁筒との間には、垂直スペーサが配置され、垂直方向のダクトを形成する。さらに、前記円板巻線の積層間には折流板が配置され、複数の前記円板巻線を有する折流区を形成する。前記折流板の半径方向の一方の端部と、前記内側絶縁筒または前記外側絶縁筒との間には、前記円板巻線の軸方向に交互に間隙が形成され、前記折流板の半径方向の他方の端部は曲率を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の静止誘導電気機器の縦断面図。
【図２】実施形態の静止誘導電気機器の部分斜視図。
【図３】実施形態の静止誘導電気機器において、折流板端部と絶縁筒との間に微小間隙が生じた場合を示す縦断面図。
【図４】水平な折流板と曲率を有する折流板において、折流板端部と絶縁筒との間に１ｍｍの微小間隙を設けた場合の解析結果を示す説明図。
【図５】折流板の曲率半径を変化させたときの緩和効果を示す説明図。
【図６】水平な折流板を有する静止誘導電気機器において、折流板端部と絶縁筒との間に微小間隙が生じた場合を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は実施形態の静止誘導電気機器の縦断面図、図２は実施形態の静止誘導電気機器の部分斜視図である。
【００１２】
本実施形態の静止誘導電気機器は、鉄心脚１、内側絶縁筒２、外側絶縁筒３、円板巻線４、水平スペーサ５、垂直スペーサ６、一方の先端部に曲率を有する折流板７を備える。
【００１３】
図１、図２に示すように、鉄心脚１を取り囲むようにして内側絶縁筒２が配置され、内側絶縁筒２の外側には同心円状に外側絶縁筒３が配置される。この内側絶縁筒２と外側絶縁筒３の間には素線を円板状に巻いた円板巻線４が配置される。円板巻線４は軸方向に水平スペーサ５を介して積層され、水平スペーサ５によって水平ダクト８が形成される。
【００１４】
また、円板巻線４の半径方向の内側及び外側には、絶縁筒２，３に沿って垂直スペーサ６が配置され、垂直ダクト９が形成される。
【００１５】
円板巻線４の積層間の所々には円板形状の折流板７が設置され、折流板７間に複数の円板巻線４を有する折流区１０が形成される。折流板の材料としては例えば、プレスボードやガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ＪＩＳ規格で定められているＥ種絶縁材料などが挙げられる。
【００１６】
折流板７の半径方向の一方の端部と絶縁筒２，３との間には、軸方向に交互に間隙１１が形成され、他方の端部は曲率を有し、内側絶縁筒２又は外側絶縁筒３と接触する。
【００１７】
この第１の実施形態の静止誘導電気機器では、折流板７の先端部に曲率を設けることで、図３に示すように製作上の寸法誤差によって、この曲率を有する側の折流板７の端部と絶縁筒２，３との間に微小間隙１２が生じた場合にも過度に高い電界の発生を抑制することができる。
【００１８】
このことを確認するために、水平な折流板１０１の端部と絶縁筒１０２との間に１ｍｍの微小間隙１０３が生じた場合を模擬したモデルと、先端部に曲率を有する折流板１０４の端部と絶縁筒１０５との間に１ｍｍの微小間隙１０６が生じた場合を模擬したモデルについて解析を行った。折流板１０４の曲率半径ｒは５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍの３パターンとした。解析結果は図４に示す。
【００１９】
先端部に曲率を有する折流板１０４において、曲率半径ｒが５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍのいずれの場合も電界強度の極大値は、水平な折流板１０１を用いた場合における電界強度の最小値よりも小さくなることが確認できた。
【００２０】
図１乃至図３では、折流板７は円板巻線４の積層方向下向きに曲がっているが、これに限定されるものではない。例えば、円板巻線４の積層方向上向きに曲がっていてもよい。
【００２１】
折流板７が円板巻線４の積層方向下向きに曲がっている場合では、機器内に浮遊しているゴミなどの異物が折流板７上に落下しても折流板７に設けられた曲率部分により、異物が滑り落ちやすくなるため、折流板への付着を防ぐ効果が得られる。
【００２２】
このことにより、異物による絶縁裕度の低下を防ぐことが可能となる。
【００２３】
次に、図３における折流板７先端部の曲率半径ｒと垂直ダクト９の幅寸法ｄの比を変化させたときの微小間隙１２における発生電界の抑制効果について図５に示す。図５に示すように、垂直ダクト９の幅寸法ｄが一定である場合、折流板７先端部の曲率半径ｒが大きいほど発生する電界は緩和されるが、折流板７先端部の曲率半径ｒが垂直ダクト９の幅寸法ｄに対しておよそ６割以上になると、得られる緩和効果は一定に近い値となる。
【００２４】
そのため、折流板７先端の曲率半径ｒは垂直ダクトの幅寸法ｄに対して６割程度とした場合により高い効果を得ることができる。
【００２５】
また製作上の寸法誤差が大きい場合、図６に示すような水平の折流板１３を用いた従来の実施形態の静止誘導電気機器では、巻線部１４の下部から流入した絶縁冷却媒体の大部分は間隙１１を通過するが、一部は微小間隙１５を通過する。そのため、円板巻線４の積層方向上部側に流れるに従い、巻線部１４内の半径方向の流れの向きが折流区１０ごとに交互に変わる、いわゆるジグザグの流れとなりにくい場合がある。
【００２６】
一方、本実施形態の静止誘導電気機器では図３に示すように、微小間隙１２側に位置する折流板７の端部が軸方向下側に向けて曲率を有する構造となっており、微小間隙１２における圧力損失が大きくなるため、微小間隙１２の大きさが数ｍｍ程度であれば、絶縁冷却媒体は微小間隙１２を通過しにくくなる。そのため、ジグザグの流れとなりやすく、効率的、均一的に絶縁冷却媒体を巻線内部に流通させやすい。
【００２７】
以上説明した実施形態によれば、折流板周辺の高電界の発生を抑制することができるため、折流板の配置に関して絶縁面での制約を受けにくく、冷却面に対する仕様を満たすような折流板の枚数や寸法構成を自由に決定することが可能となる。このことにより、巻線の冷却能力を高めることができるため、場合によっては折流板端部と絶縁筒によって形成される間隙の幅寸法を小さくすることも可能となる。そのため、静止誘導電気機器のコンパクト化やそのことによるコスト削減なども期待できる。
【００２８】
また、本実施形態の静止誘導電気機器における折流板７は一体成形に限らず、分割して製作したものを組み立て時に組み合せる構成としてもよい。そのようにすることで、製作、組み立てが容易になり、製造コストの削減に貢献することができる。
【００２９】
さらに、折流板７端部の曲率半径は全て同じである必要はなく、発生する電界が比較的小さいと予測される箇所の折流板７については、曲率半径を小さくするといったように、折流板７が配置される箇所によって曲率半径を変えてもよい。
【００３０】
本実施形態は、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。本実施形態は、その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、変更を行うことが出来る。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【符号の説明】
【００３１】
１…鉄心脚
２…内側絶縁筒
３…外側絶縁筒
４…円板巻線
５…水平スペーサ
６…垂直スペーサ
７，１３…折流板
８…水平ダクト
９…垂直ダクト
１０…折流区
１１…間隙
１２，１５…微小間隙
１４…巻線部
【図１】
2014007304.tif 000003
【図２】
2014007304.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014007304.tif 000006
【図５】
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【図６】
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