(57)【要約】  巻線(１２０)と、巻線(１２０)の周側面の一部と面するように位置して、巻線(１２０)から発生する漏れ磁束の一部を遮蔽する磁気シールド(１４０)と、磁気シールド(１４０)を巻線(１２０)との間に挟んで巻線(１２０)の周側面の一部と面するように、上記漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置して、巻線(１２０)から発生する上記漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールド(１６０)とを備える。複数の電磁シールド(１６０)の各々は、漏れ磁束の上記侵入領域または上記外出領域に位置して互いに離れている。
2013132605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線(１２０)と、
前記巻線(１２０)の周側面の一部と面するように位置して、前記巻線(１２０)から発生する漏れ磁束の一部を遮蔽する磁気シールド(１４０)と、
前記磁気シールド(１４０)を前記巻線(１２０)との間に挟んで前記巻線(１２０)の前記周側面の一部と面するように、前記漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置して、前記巻線(１２０)から発生する前記漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールド(１６０，１６１)と
を備え、
前記複数の電磁シールド(１６０，１６１)の各々は、前記漏れ磁束の前記侵入領域または前記外出領域に位置して互いに離れている、静止誘導機器。
【請求項２】
前記電磁シールド(１６０，１６１)が表面に絶縁膜を有する、請求項１に記載の静止誘導機器。
【請求項３】
前記電磁シールド(１６１)が環状の外形を有する、請求項１に記載の静止誘導機器。
【請求項４】
前記磁気シールド(１４０)の前記電磁シールド(１６０，１６１)側の面と接触して前記磁気シールド(１４０)を支持する支持部材(１５０)をさらに備え、
前記支持部材(１５０)は、前記電磁シールド(１６０，１６１)同士の間に位置している、請求項１から３のいずれかに記載の静止誘導機器。
【請求項５】
前記支持部材(１５０)は、前記電磁シールド(１６０，１６１)の材料より電気抵抗が大きい材料で構成されている、請求項４に記載の静止誘導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止誘導機器に関し、特に、変圧器およびリアクトルなどの静止誘導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止誘導機器のタンクなどの被遮蔽物に対して磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置の構成を開示した先行文献として、実開昭５３−１２２６２０号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された磁気遮蔽装置においては、被遮蔽物側から順に、アルミ板で構成された第２の遮蔽体、および、珪素鋼板を積層した磁性体で構成された第１の遮蔽体が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５３−１２２６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第２の遮蔽体である電磁シールドに巻線などから発生した漏れ磁束が侵入して外出した場合、電磁シールドには、漏れ磁束が侵入した侵入領域および漏れ磁束が外出した外出領域の両方において渦電流が発生する。【０００５】
この場合、電磁シールドの侵入領域と外出領域との境界において局所的に大きな発熱が生じ、電磁シールドにおける渦電流損が大きくなる。【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、渦電流損を低減できる静止誘導機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づく静止誘導機器は、巻線と、巻線の周側面の一部と面するように位置して、巻線から発生する漏れ磁束の一部を遮蔽する磁気シールドと、磁気シールドを巻線との間に挟んで巻線の周側面の一部と面するように、上記漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置して、巻線から発生する上記漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールドとを備える。複数の電磁シールドの各々は、漏れ磁束の上記侵入領域または上記外出領域に位置して互いに離れている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、渦電流損を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の構成を示す一部断面図である。
【図２】同実施形態に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【図３】同実施形態に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【図４】同実施形態の変形例において、侵入領域および外出領域のそれぞれに２つの電磁シールドを配置した状態を示す斜視図である。
【図５】同実施形態の変形例において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る静止誘導機器における磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【図７】外鉄型変圧器の構成を示す一部断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る電磁シールドの形状を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係るリアクトルの構成を示す一部断面図である。
【図１２】比較形態１に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。
【図１３】比較形態２に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。
【図１４】比較形態２に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【図１５】比較形態２に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器について、比較形態に係る静止誘導機器と比較しつつ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。
【００１１】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の構成を示す一部断面図である。図１においては、鉄心１１０およびタンク１３０のみ断面で示している。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器１００においては、鉄心１１０、巻線１２０、磁気シールド１４０、支持部材１５０および電磁シールド１６０が、タンク１３０の内部に収納されている。タンク１３０は、ＳＳ４００(日本工業規格)などの構造用圧延鋼材で形成されている。
【００１３】
鉄心１１０は、タンク１３０の底部上に設けられた鉄心受け部１７０上に載置されている。鉄心１１０は、積層された複数の電磁鋼板１１１から構成され、側面視において、中央に開口を有する矩形状の外形を有している。
【００１４】
鉄心１１０には、巻線１２０が巻き回されている。巻線１２０の周側面の一部と面するように、巻線１２０から発生する漏れ磁束１０の一部を遮蔽する磁気シールド１４０が位置している。
【００１５】
また、磁気シールド１４０を巻線１２０との間に挟んで巻線１２０の周側面の一部と面するように、巻線１２０から発生する漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールド１６０が位置している。
【００１６】
磁気シールド１４０は、磁気シールド１４０の電磁シールド１６０側の面と接触する支持部材１５０により支持されている。具体的には、磁気シールド１４０の電磁シールド１６０側の面に溶接された支持部材１５０がタンク１３０の側壁に溶接されることにより、磁気シールド１４０が支持されている。磁気シールド１４０は、強磁性体の材料で構成されている。
【００１７】
電磁シールド１６０は、タンク１３０の側壁に接着剤で固定されている。電磁シールド１６０は、電気伝導性を有してタンク１３０の側壁を構成する材料より電気抵抗の低い材料で構成されている。本実施形態においては、電磁シールド１６０の材料は銅であるが、アルミニウムなどであってもよい。
【００１８】
ここで、磁気シールド１４０および電磁シールド１６０を有さない比較形態１に係る静止誘導機器において、巻線から発生する漏れ磁束によって生じる渦電流損について説明する。図１２は、比較形態１に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。
【００１９】
図１２に示すように、比較形態１に係る静止誘導機器においては、鉄心３１０に巻線３２０が巻き回されている。巻線３２０は、１次側巻線３２１と２次側巻線３２２とから構成されている。１次側巻線３２１と２次側巻線３２２とは同軸配置されており、１次側巻線３２１の内側に２次側巻線３２２が配置されている。
【００２０】
１次側巻線３２１に電流が流れることにより、１次側巻線３２１の周囲に漏れ磁束３０が発生する。漏れ磁束３０は、周回磁束であり、タンク３３０の側壁に侵入して外出する。その結果、タンク３３０の側壁において渦電流が発生して局所的な発熱が生じる。タンク３３０の電気抵抗値は比較的大きいため、大きな渦電流損が生じる。
【００２１】
次に、磁気シールド３４０および電磁シールド３６０を有する比較形態２に係る静止誘導機器において、巻線から発生する漏れ磁束によって生じる渦電流損について説明する。
【００２２】
図１３は、比較形態２に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。図１４は、比較形態２に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。図１５は、比較形態２に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【００２３】
図１３に示すように、比較形態２に係る静止誘導機器においても、鉄心３１０に巻線３２０が巻き回されている。図１３，１４に示すように、比較形態２に係る静止誘導機器においては、磁気シールド３４０と電磁シールド３６０の一方の面とが溶接により互いに接合され、電磁シールド３６０の他方の面が溶接によりタンク３３０の側壁に接合されている。
【００２４】
図１３，１４に示すように、磁気シールド３４０は、巻線３２０の軸方向に延在してこの軸方向と直交する方向に積層された複数の電磁鋼板３４１、および、複数の電磁鋼板３４１を互いの間に挟み込む２枚の挟み板３４２を含む。２枚の挟み板３４２は、電磁シールド３６０にそれぞれ溶接されている。電磁鋼板３４１は、タンク３３０を構成する材料より透磁率の高い材料で形成されている。
【００２５】
電磁シールド３６０は、電気伝導性を有してタンク３３０の側壁を構成する材料より電気抵抗の低い材料で構成されている。また、電磁シールド３６０は、後述する漏れ磁束３０が侵入する侵入領域および外出する外出領域の両方を包含する１枚の板材で構成されている。
【００２６】
図１４に示すように、１次側巻線３２１に電流が流れることにより、１次側巻線３２１の周囲に漏れ磁束３０が発生する。漏れ磁束３０の一部は、磁気シールド３４０に侵入して外出する。磁気シールド３４０は漏れ磁束３０の周回方向と直交する方向に積層されているため、磁気シールド３４０を通過する漏れ磁束３０の一部によっては、渦電流損はほとんど生じない。
【００２７】
漏れ磁束３０の他の一部は、電磁シールド３６０に侵入して外出する。図１５に示すように、漏れ磁束３０が電磁シールド３６０に侵入することにより、侵入領域において渦電流４０が発生する。また、漏れ磁束３０が電磁シールド３６０から外出することにより、外出領域において渦電流４１が発生する。
【００２８】
このように渦電流４０，４１が発生することにより漏れ磁束３０を遮断して、漏れ磁束３０がタンク３３０の側壁に及ぶことを抑制することができる。電磁シールド３６０の電気抵抗率はタンク３３０の電気抵抗率より低いため、タンク３３０の側壁に漏れ磁束３０が侵入して発生する渦電流による発熱量に比較して、電磁シールド３６０に発生する渦電流４０，４１による発熱量は小さい。その結果、電磁シールド３６０により渦電流損を低減することができる。
【００２９】
ただし、電磁シールド３６０は、漏れ磁束３０の侵入領域および外出領域の両方を包含しているため、侵入領域と外出領域との境界において発熱量が大きくなる。なぜなら、渦電流４０と渦電流４１との周回方向は互いに逆向きであるため、侵入領域と外出領域との境界において渦電流４０と渦電流４１とが合流して電流値が大きくなるためである。
【００３０】
図１５に示すように、渦電流４０が矢印４２で示す方向に電流値Ｉで流れるとする。同様に、渦電流４１が矢印４３で示す方向に電流値Ｉで流れるとする。電磁シールド３６０の抵抗値をＲとする。
【００３１】
侵入領域と外出領域との境界において、渦電流４０と渦電流４１とが合流して電流値は２Ｉとなっている。すると、侵入領域と外出領域との境界における発熱量は、４ＲＩ2となり電磁シールド３６０の他の領域に比較して大きくなる。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、複数の電磁シールドを漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置させ、複数の電磁シールドの各々を漏れ磁束の侵入領域または外出領域において互いに離れて位置させている。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。図３においては、磁気シールド１４０を図示していない。
【００３４】
図２に示すように、磁気シールド１４０は、巻線１２０の軸方向に延在してこの軸方向と直交する方向に積層された複数の電磁鋼板１４１、および、複数の電磁鋼板１４１を互いの間に挟み込む２枚の挟み板１４２を含む。２枚の挟み板１４２は、支持部材１５０にそれぞれ溶接されている。
【００３５】
電磁鋼板１４１は、タンク１３０を構成する材料より透磁率の高い材料で形成されている。本実施形態においては、電磁鋼板１４１は、短冊状の形状を有し、両方の主面に絶縁層が形成されている。そのため、積層された複数の電磁鋼板１４１の各々は、互いに絶縁されている。
【００３６】
挟み板１４２は、タンク１３０を構成する材料より電気抵抗の低い金属で形成されている。本実施形態においては、挟み板１４２を銅で形成したが、挟み板１４２の材料はこれに限られず、たとえば、アルミおよび超電導線材などでもよい。
【００３７】
本実施形態においては、タンク１３０の１つの側面に２つの磁気シールド１４０を設けたが、磁気シールド１４０の配置はこれに限られず、タンク１３０のいずれかの壁面に少なくとも１つ以上の磁気シールド１４０が設けられていればよい。
【００３８】
図３に示すように、２つの電磁シールド１６０のうちの１つは、漏れ磁束１０の侵入領域に配置されている。２つの電磁シールド１６０のうちの他の１つは、漏れ磁束１０の外出領域に配置されている。電磁シールド１６０の長さをＬ、幅をＷとする。
【００３９】
２つの電磁シールド１６０同士の間に、２つの支持部材１５０が互いに間隔を置いて位置している。この２つの支持部材１５０は、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に位置している。支持部材１５０の長さをＬｗとする。
【００４０】
また、２つの電磁シールド１６０を間に挟むように２つの電磁シールド１６０の両端のそれぞれに、２つの支持部材１５０が互いに間隔を置いて位置している。すなわち、２つの電磁シールド１６０の各々は、４つの支持部材１５０により挟まれている。
【００４１】
このように、電磁シールド１６０同士の間に支持部材１５０を配置することにより、電磁シールド１６０同士の間に支持部材１５０を配置しない場合と比較して、磁気シールド１４０の支持力を増加させて、静止誘導機器１００の安定性を向上することができる。
【００４２】
支持部材１５０は、電磁シールド１６０を構成する材料より電気抵抗の大きい材料で構成されている。本実施形態においては、支持部材１５０の材料はステンレス鋼である。支持部材１５０の材料にステンレス鋼を用いることにより、鉄製のタンク１３０に容易に支持部材１５０を溶接することができる。ただし、支持部材１５０の材料はステンレス鋼に限られない。
【００４３】
図３に示すように、漏れ磁束１０が２つの電磁シールド１６０のうちの１つに侵入することにより、渦電流２０が発生する。また、漏れ磁束３０が２つの電磁シールド１６０のうちの他の１つから外出することにより、渦電流２１が発生する。このように、渦電流２０と渦電流２１とは、異なる電磁シールド１６０にそれぞれ発生する。
【００４４】
漏れ磁束１０の磁束をΦ、電磁シールド１６０のインダクタンス値をＬ、電磁シールド１６０の抵抗値をＲ、渦電流の電流値をＩとすると、下記の(１)式が成立する。
ｄΦ／ｄｔ＝−(ＬｄＩ／ｄｔ＋ＲＩ)・・・(１)
電磁シールド１６０は、厚さが３ｍｍ〜４ｍｍの銅板で構成されているため、巻線１２０に流される周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである交流電流により生ずる漏れ磁束１０によって発生する渦電流の表皮深さは、約８ｍｍ〜９ｍｍである。なお、表皮深さとは、流れる電流値が、表面を流れる電流値の１／ｅになる深さである。
【００４５】
電磁シールド１６０の厚さは表皮深さの略半分であり、かつ、電磁シールド１６０の長さおよび幅は数１００ｍｍ以上であって表皮深さより十分大きい。このような場合、インダクタンス値Ｌが抵抗値Ｒより大きくなる。その結果、上記(１)式においてＲＩを省略することができ、下記の(２)式が成立する。
ｄΦ／ｄｔ＝−ＬｄＩ／ｄｔ・・・(２)
上記(２)式が成立する条件をリアクタンスリミットという。
【００４６】
２つの電磁シールド１６０同士の間の隙間が小さい場合、渦電流２０の電流ループの大きさは、比較形態２の渦電流４０の電流ループの大きさと略同等である。よって、電流ループにおけるインダクタンス値は変わらず、上記(２)式により決まる渦電流２０の電流値は、比較形態２の渦電流４０の電流値Ｉと略同じである。
【００４７】
同様に、渦電流２１の電流ループの大きさは、比較形態２の渦電流４１の電流ループの大きさと略同等である。よって、電流ループにおけるインダクタンス値は変わらず、上記(２)式により決まる渦電流２１の電流値は、比較形態２の渦電流４１の電流値Ｉと略同じである。
【００４８】
その結果、図３に示すように、渦電流２０が矢印２２で示す方向に電流値Ｉで流れる。同様に、渦電流２１が矢印２３で示す方向に電流値Ｉで流れる。
【００４９】
漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界において、渦電流２０と渦電流２１とは合流することができないため、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界の近傍におけるそれぞれの電流値はＩのままである。すると、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界の近傍におけるそれぞれの発熱量はＲＩ2となり、両者の合計発熱量は２ＲＩ2となる。
【００５０】
よって、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界における発熱量を、比較形態２の４ＲＩ2と比較して、本実施形態では半減することができる。また、２つの電磁シールド１６０同士の間の隙間が小さい場合、２つの電磁シールド１６０の漏れ磁束１０を遮断する効果は、比較形態２の電磁シールド３６０の漏れ磁束３０を遮断する効果とほとんど変わらない。
【００５１】
一方、支持部材１５０は、厚さが４ｍｍ〜５ｍｍのステンレス鋼板で構成されているため、巻線１２０に流される周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである交流電流により生ずる漏れ磁束１０によって発生する渦電流の表皮深さは、約３０ｍｍ〜４０ｍｍである。
【００５２】
支持部材１５０の厚さは表皮深さより十分薄く、かつ、支持部材１５０の長さおよび幅は数１０ｍｍであって表皮深さと同程度である。このような場合、抵抗値Ｒがインダクタンス値Ｌより大きくなる。その結果、上記(１)式においてＬｄＩ／ｄｔを省略することができ、下記の(３)式が成立する。
ｄΦ／ｄｔ＝−ＲＩ・・・(３)
上記(３)式が成立する条件をレジスタンスリミットという。
【００５３】
よって、支持部材１５０は、電磁シールド１６０ほど漏れ磁束１０を遮断することなく、漏れ磁束１０を通過させる。
【００５４】
側面視において、磁気シールド１４０と重複する領域内にのみ電磁シールド１６０を配置する場合、支持部材１５０の長さＬｗが長くなると、電磁シールド１６０の長さＬが短くなる。
【００５５】
すると、電磁シールド１６０に及ぶ漏れ磁束１０の磁束Φ、および、渦電流２０，２１の電流ループにおけるインダクタンス値Ｌの両方が小さくなり、渦電流２０，２１の電流値Ｉは一定である。一方、渦電流２０，２１の電流ループにおける抵抗値Ｒは小さくなる。その結果、発熱量ＲＩ2は小さくなる。
【００５６】
支持部材１５０においては、上述の通り、電磁シールド１６０ほど漏れ磁束１０を遮断することなく漏れ磁束１０を通過させるため、支持部材１５０の長さＬｗが長くなると、タンク１３０の側壁に侵入する漏れ磁束１０の量が増えて渦電流損が増加する。
【００５７】
上記のトレードオフの関係から、電磁シールドの長さＬおよび支持部材１５０の長さＬｗには最適値が存在する。
【００５８】
なお、電磁シールド１６０は、巻線１２０との間に磁気シールド１４０を間に挟んで位置しているため、磁気シールド１４０により漏れ磁束１０の一部を遮蔽して、電磁シールド１６０に侵入する漏れ磁束１０の量を減少することができる。その結果、電磁シールド１６０に発生する渦電流２０，２１による渦電流損を抑制することができる。
【００５９】
本実施形態においては、漏れ磁束１０の侵入領域に１つの電磁シールド１６０を配置し、漏れ磁束１０の外出領域に１つの電磁シールド１６０を配置したが、複数の電磁シールド１６０の配置はこれに限られない。
【００６０】
たとえば、漏れ磁束１０の侵入領域に２つの電磁シールド１６０を配置し、漏れ磁束１０の外出領域に２つの電磁シールド１６０を配置してもよい。
【００６１】
図４は、本実施形態の変形例において、侵入領域および外出領域のそれぞれに２つの電磁シールドを配置した状態を示す斜視図である。図５は、本実施形態の変形例において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。図５においては、磁気シールド１４０を図示していない。
【００６２】
図４，５に示すように、本実施形態の変形例においては、４つの電磁シールド１６０のうちの２つは、漏れ磁束１０の侵入領域に配置されている。４つの電磁シールド１６０のうちの他の２つは、漏れ磁束１０の外出領域に配置されている。電磁シールド１６０の長さをＬ／２、幅をＷとする。
【００６３】
各電磁シールド１６０同士の間には隙間が設けられており、その隙間に電磁シールド１６０が配置されている。また、４つの電磁シールド１６０を間に挟むように４つの電磁シールド１６０の両端のそれぞれに、支持部材１５０が位置している。すなわち、４つの電磁シールド１６０の各々は、２つの支持部材１５０により挟まれている。
【００６４】
５つの支持部材１５０のうちの中央に位置する支持部材１５０は、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に位置している。
【００６５】
図５に示すように、漏れ磁束１０が４つの電磁シールド１６０のうちの２つに侵入することにより、その２つの電磁シールド１６０の各々に渦電流２０が発生する。また、漏れ磁束３０が４つの電磁シールド１６０のうちの他の２つから外出することにより、その２つの電磁シールド１６０の各々に渦電流２１が発生する。
【００６６】
本実施形態の変形例のように漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域のそれぞれに複数の電磁シールド１６０を配置した場合、本実施形態のように漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域のそれぞれに１つの電磁シールド１６０を配置した場合と比較して、渦電流損が大きくなる。
【００６７】
この理由は、以下のように考えられる。本実施形態の変形例においては、電磁シールド１６０の長さがＬ／２であり、本実施形態の電磁シールド１６０の長さＬに対して半分である。そのため、１つの電磁シールド１６０の面積は、本実施形態に比べて変形例では半分になる。よって、１つの電磁シールド１６０に侵入または外出する漏れ磁束１０の磁束Φも、本実施形態に比べて変形例では半分になる。渦電流２０，２１の電流ループにおけるインダクタンス値Ｌも半分になるため、渦電流２０，２１の電流値Ｉは、上記(２)式より一定となる。
【００６８】
本実施形態の電磁シールド１６０においては、長さがＬ、幅がＷであるため、渦電流２０，２１の電流ループの長さは２×(Ｗ＋Ｌ)となる。よって、単位長さ当たりの電気抵抗をＲ0とすると、本実施形態の電流ループにおける電気抵抗は、２Ｒ0×(Ｗ＋Ｌ)となる。
【００６９】
一方、変形例の電磁シールド１６０においては、長さがＬ／２、幅がＷであるため、渦電流２０，２１の電流ループの長さは２×(Ｗ＋Ｌ／２)となる。本実施形態の変形例においては、侵入領域または外出領域に２つの電磁シールド１６０を配置しているため、電流ループの合計長さは、４×(Ｗ＋Ｌ／２)となる。よって、単位長さ当たりの電気抵抗をＲ0とすると、変形例の電流ループにおける電気抵抗の合計は、４Ｒ0×(Ｗ＋Ｌ／２)となる。
【００７０】
そのため、変形例においては、本実施形態に比較して、電流ループにおける電気抵抗が２Ｒ0Ｗだけ増加する。すなわち、変形例においては、渦電流損が本実施形態より増加する。
【００７１】
このように、漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域のそれぞれに、１つの電磁シールド１６０を配置することで、最も渦電流損を低減することができる。
【００７２】
本実施形態においては、支持部材１５０を電磁シールド１６０の材料より電気抵抗が大きい材料で構成することにより、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界において渦電流が合流することを抑制したが、電磁シールド１６０の表面に絶縁膜を形成することによって渦電流の合流を確実に防止するようにしてもよい。
【００７３】
なお、本実施形態においては、いわゆる内鉄型の変圧器について説明したが、本発明は、いわゆる外鉄型の変圧器またはリアクトルなどの他の静止誘導機器に対して適用可能である。
【００７４】
以下、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、静止誘導機器が支持部材を含まない点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００７５】
(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器における磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【００７６】
図２に示すように、本実施形態に係る静止誘導機器においては、漏れ磁束１０の侵入領域に１つの電磁シールド１６０を配置し、漏れ磁束１０の外出領域に１つの電磁シールド１６０を配置している。２つの電磁シールド１６０同士の間の隙間が、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に位置している。
【００７７】
磁気シールド１４０と２つの電磁シールド１６０の一方の面とが接着剤により互いに接着され、２つの電磁シールド１６０の他方の面が接着剤によりタンク１３０の側壁に接着されている。
【００７８】
このようにした場合にも、タンク１３０に及ぶ漏れ磁束１０の量を低減して、渦電流損を低減することができる。
【００７９】
また、磁気シールド１４０において、電磁鋼板１４１の積層方向を変更する、または、電磁鋼板１４１に替えてフェライトシールドを用いるようにしてもよい。
【００８０】
以下、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、外鉄型変圧器である点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００８１】
(実施形態３)
図７は、外鉄型変圧器の構成を示す一部断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
【００８２】
図７に示すように、外鉄型変圧器においては、鉄心２１０および巻線２２０が、タンク１３０の内部に収納されている。鉄心２１０は、積層された複数の電磁鋼板から構成され、側面視において、中央に開口を有する矩形状の外形を有している。鉄心２１０には、巻線２２０が巻き回されている。
【００８３】
図８に示すように、外鉄型変圧器の巻線２２０は、１次側巻線２２１および２次側巻線２２２を含む。１次側巻線２２１と２次側巻線２２２とは、同軸配置され、かつ、軸方向において互いに隣接して配置されている。
【００８４】
１次側巻線２２１を流れる電流の向きと、２次側巻線２２２を流れる電流の向きとは、互いに逆方向である。そのため、１次側巻線２２１の周囲に発生する漏れ磁束１０の向きと、２次側巻線２２２の周囲に発生する漏れ磁束１０の向きとは、互いに逆方向である。
【００８５】
よって、１次側巻線２２１と２次側巻線２２２との境界に、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界が位置することになる。
【００８６】
図９は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。図９においては、磁気シールドを図示していない。
【００８７】
図９に示すように、本実施形態においては、複数の漏れ磁束１０の各々の侵入領域および外出領域のそれぞれに、１つの電磁シールド１６０を配置している。電磁シールド１６０同士の間には、支持部材１５０を配置している。すなわち、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界に、支持部材１５０が位置している。
【００８８】
このようにした場合にも、漏れ磁束１０により発生する渦電流損を低減することができる。また、外鉄型変圧器の場合、漏れ磁束１０の侵入領域と外出領域との境界の数が、内鉄型変圧器に比較して多いため、支持部材１５０をより多く配置でき、磁気シールド１４０の支持を強固にすることができる。
【００８９】
以下、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、電磁シールドの形状が異なる点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００９０】
(実施形態４)
図１０は、本発明の実施形態４に係る電磁シールドの形状を示す斜視図である。図１０に示すように、本実施形態に係る電磁シールド１６１は、環状の外形を有している。
【００９１】
電磁シールドに発生する渦電流は、電磁シールドの縁に沿って周回するため、電磁シールドの中央には電流がほとんど流れない。そのため、本実施形態の電磁シールド１６１は、渦電流が流れる縁部のみからなる環状の形状を有している。
【００９２】
このようにすることにより、電磁シールド１６１を軽量化しつつ、材料コストの低減を図ることができる。
【００９３】
以下、本発明の実施形態５に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、リアクトルである点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００９４】
(実施形態５)
図１１は、本発明の実施形態５に係るリアクトルの構成を示す一部断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係るリアクトルは、空芯コイル３５０を有している。本発明は、空芯コイル３５０を有するリアクトルおよび鉄心を有するリアクトルの両方に適用可能である。空芯コイル３５０においても、周回磁束である漏れ磁束１０が発生し、電磁シールド１６０を漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域に配置することにより、渦電流損を低減できる。
【００９５】
上記の実施形態の説明においては、漏れ磁束１０を及ばなくする被遮蔽物がタンク１３０である場合について説明したが、被遮蔽物はこれに限られず、たとえば、鉄心１１０であってもよい。また、静止誘導機器は、固定設置される電力用であってもよいし、電鉄および自動車などの車両に搭載されるものであってもよい。
【００９６】
本発明において、上記の実施形態において説明した各構成のうち互いに組み合わせ可能なものを適宜組み合わせることは、当然に予定している。
【００９７】
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。
【符号の説明】
【００９８】
１０  漏れ磁束、２０，２１，４０，４１  渦電流、１００  静止誘導機器、１１０，２１０，３１０  鉄心、１１１，１４１，３４１  電磁鋼板、１２０，２２０，３２０  巻線、１３０，３３０  タンク、１４０，３４０  磁気シールド、１４２，３４２  挟み板、１５０  支持部材、１６０，１６１，３６０  電磁シールド、１７０  鉄心受け部、２２１，３２１  １次側巻線、２２２，３２２  ２次側巻線、３５０  空芯コイル。
【図１】
2013132605.tif 000003
【図２】
2013132605.tif 000004
【図３】
2013132605.tif 000005
【図４】
2013132605.tif 000006
【図５】
2013132605.tif 000007
【図６】
2013132605.tif 000008
【図７】
2013132605.tif 000009
【図８】
2013132605.tif 000010
【図９】
2013132605.tif 000011
【図１０】
2013132605.tif 000012
【図１１】
2013132605.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2013132605.tif 000015
【図１４】
2013132605.tif 000016
【図１５】
2013132605.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月4日(2014.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク(１３０)の内部に収納された巻線(１２０)と、
前記巻線(１２０)の周側面の一部と面するように位置して、前記巻線(１２０)から発生する漏れ磁束の一部を遮蔽する磁気シールド(１４０)と、
前記磁気シールド(１４０)を前記巻線(１２０)との間に挟んで前記巻線(１２０)の前記周側面の一部と面するように、前記漏れ磁束の侵入領域および外出領域のそれぞれに位置して、前記巻線(１２０)から発生する前記漏れ磁束の一部を遮断する複数の電磁シールド(１６０，１６１)と、
前記電磁シールド(１６０，１６１)の材料より電気抵抗が大きい材料で構成され、前記磁気シールド(１４０)を前記タンク(１３０)に対して固定する支持部材(１５０)とを備え、
前記磁気シールド(１４０)は、前記タンク(１３０)の壁面に沿う方向に積層された複数の電磁鋼板(１４１)を含み、
前記支持部材(１５０)は、前記電磁シールド(１６０，１６１)同士の間に位置し、
前記複数の電磁シールド(１６０，１６１)の各々は、前記支持部材(１５０)によって形成された前記磁気シールド(１４０)と前記タンク(１３０)との間の隙間内、かつ、前記漏れ磁束の前記侵入領域または前記外出領域に位置して、互いに離れている、静止誘導機器。
【請求項２】
前記電磁シールド(１６０，１６１)が表面に絶縁膜を有する、請求項１に記載の静止誘導機器。
【請求項３】
前記電磁シールド(１６１)が環状の外形を有する、請求項１に記載の静止誘導機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の構成を示す一部断面図である。
【図２】同実施形態に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【図３】同実施形態に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【図４】同実施形態の変形例において、侵入領域および外出領域のそれぞれに２つの電磁シールドを配置した状態を示す斜視図である。
【図５】同実施形態の変形例において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【図６】参考形態に係る静止誘導機器における磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【図７】外鉄型変圧器の構成を示す一部断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る電磁シールドの形状を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係るリアクトルの構成を示す一部断面図である。
【図１２】比較形態１に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。
【図１３】比較形態２に係る静止誘導機器において巻線から発生する漏れ磁束を模式的に示す一部断面図である。
【図１４】比較形態２に係る磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【図１５】比較形態２に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
以下、参考形態に係る静止誘導機器について説明する。なお、参考形態に係る静止誘導機器は、静止誘導機器が支持部材を含まない点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
(参考形態)
図６は、参考形態に係る静止誘導機器における磁気シールドおよび電磁シールドの構成を示す斜視図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
以下、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、外鉄型変圧器である点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
(実施形態２)
図７は、外鉄型変圧器の構成を示す一部断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図９は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器において、電磁シールドに発生する渦電流を模式的に示す図である。図９においては、磁気シールドを図示していない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
以下、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、電磁シールドの形状が異なる点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
(実施形態３)
図１０は、本発明の実施形態３に係る電磁シールドの形状を示す斜視図である。図１０に示すように、本実施形態に係る電磁シールド１６１は、環状の外形を有している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
以下、本発明の実施形態４に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器は、リアクトルである点のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
(実施形態４)
図１１は、本発明の実施形態４に係るリアクトルの構成を示す一部断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係るリアクトルは、空芯コイル３５０を有している。本発明は、空芯コイル３５０を有するリアクトルおよび鉄心を有するリアクトルの両方に適用可能である。空芯コイル３５０においても、周回磁束である漏れ磁束１０が発生し、電磁シールド１６０を漏れ磁束１０の侵入領域および外出領域に配置することにより、渦電流損を低減できる。
【国際調査報告】
2013132605.tif 000018
2013132605.tif 000019
2013132605.tif 000020
2013132605.tif 000021