(57)【要約】【課題】本発明の目的は、電磁誘導機器において、鉄心角部との間の絶縁信頼性を向上させ、かつ鉄心の明確な接地を少ない部品構成で実現できる電界緩和を図るシールドを提供することにある。【解決手段】表面に電気絶縁被膜が施された複数枚の金属板を積層して構成された電磁誘導機器鉄心において、前記電磁誘導機器鉄心脚と鉄心ヨークの接続角部に装着される電界緩和を図るシールドであって、前記電界緩和を図るシールドは湾曲可能な絶縁物と前記絶縁物の内部または片面に配置される導電物と、導電物に電気的に接続される接地線から構成され、シールドを前記鉄心角部に沿って滑らかに湾曲した形状で覆って配置し、前記シールドの導電物と電磁誘導機器鉄心の積層方向の両端を接地線で接地し、積層された金属板から成る電磁誘導機器鉄心の積層方向の両端に電界緩和及び近傍に対向する高圧課電部との電界緩和と接地を同時に一枚のシールドで実現することである。【選択図】図１
2011066266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電気絶縁被膜が施された複数枚の金属板を積層して構成された電磁誘導機器鉄心において、前記電磁誘導機器鉄心脚と鉄心ヨークの接続角部に装着される電界緩和を図るシールドであって、前記電界緩和を図るシールドは湾曲可能な絶縁物と前記絶縁物の内部または片面に配置される導電物と、導電物に電気的に接続される接地線から構成され、シールドを前記鉄心角部に沿って滑らかに湾曲した形状で覆って配置し、シールドの導電物と電磁誘導機器鉄心の積層方向の両端を接地線で接続したことを特徴とする電磁誘導機器の電界緩和を図るシールド。
【請求項２】
表面に電気絶縁被膜が施された複数枚の金属板を積層して構成された電磁誘導機器鉄心において、前記電磁誘導機器鉄心脚に装着される電界緩和を図るシールドであって、前記電界緩和を図るシールドは湾曲可能な絶縁物と前記絶縁物の内部または片面に配置される導電物と、導電物に電気的に接続される接地線から構成され、シールドを前記鉄心脚角部に沿って滑らかに湾曲した形状で覆って配置し、シールドの導電物と電磁誘導機器鉄心の積層方向の両端を接地線で接地したことを特徴とする電磁誘導機器の電界緩和を図るシールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導機器内の鉄心角部に装着する電界緩和を図るシールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電力用の変圧器またはリアクトル等の電磁誘導機器は、鉄心脚、巻線及び鉄心脚同士を磁気的につなぐ鉄心ヨークが主要素として構成されている。変圧器に使用される鉄心脚や鉄心ヨークは、表面に電気絶縁被膜が施された薄い金属板を複数枚積層された構成となっているものが多い。
【０００３】
このため鉄心の断面形状は図９のａに示したように、方形に積み上げた場合は４箇所の角部３１ａができ、また円形状に積み上げた場合は、図９のｂのように階段状に角部３１ｂが形成され、何れも角部を含んだ形状となる。さらに図８に示した様に、鉄心脚２ｃと鉄心ヨーク１ｃとの接合部にも角部３１ｃが形成される。
【０００４】
つまりこれらの３１ａ、３１ｂ、と近傍の巻線４、または３１ｃに近傍の高圧リード線６が配置された場合、それぞれの角部と課電部間で、大きな電位差が発生し、コロナ放電や絶縁破壊が発生する危険性がある。
【０００５】
よって従来は、その様な箇所には電界緩和を図るシールドを挟んで電界緩和したり、リード線の被覆を厚くしたりして絶縁耐圧を向上させ、それらの問題に対する対策がとられていた。特にこれらの電界集中を緩和するために、鉄心脚の外周部に電界緩和を図るシールドを備えることがある(特許文献１、特許文献２、特許文献３参照)。
【０００６】
また一方では巻線４が課電された際、電磁誘導機器鉄心には巻線４との間に存在する静電容量を通して、一時的に電流が接地点に向かって流れる。この電流は鉄心内では、積層された金属板の積層方向に流れるため、絶縁被膜が施された金属板の相互間には、大きな電位差が発生することになる。更に金属板が切断された部分には絶縁被膜が存在しないため、そこでは絶縁耐圧が低くなり、コロナ放電や絶縁破壊が発生する恐れがある。
【０００７】
その対策として、金属板間の電位差が高くならないように接地導体を電磁誘導機器鉄心の積層された金属板の間に数ヶ所挿入したり、積層された金属板の切断面で絶縁被膜が無い部分に抵抗体を接続したりして、電圧を降下させる対策が取られている(特許文献４参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１-６７５５７号公報
【特許文献２】特開平９-７４０２９号公報
【特許文献３】特開昭６１-２７６１３号公報
【特許文献４】特開昭５８-１６５３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、シールド、抵抗体、接地線、接続端子等の多くの部材が必要となり多大な費用がかかるため、部品点数の削減が求められるようになってきている。また、部品点数が増える事により機器も大型化しており、同時に小型化も求められている。
【００１０】
本発明の目的は、上記した課電部と鉄心角部の電界緩和、また積層された金属板間の接地を同時に行う一つの部品で構成された電界緩和を図るシールドとその配置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために、表面に電気絶縁被膜が施された複数枚の金属板を積層して構成された電磁誘導機器鉄心において、前記電磁誘導機器鉄心脚と鉄心ヨークの接続角部に装着される電界緩和を図るシールドであって、前記電界緩和を図るシールドは湾曲可能な絶縁物と前記絶縁物の内部または片面に配置される導電物と、導電物に電気的に接続される接地線から構成され、シールドを前記鉄心角部に沿って滑らかに湾曲した形状で覆って配置し、シールドの導電物と電磁誘導機器鉄心の積層方向の両端を接地線で接続したことを特徴とする。
【００１２】
また請求項２に記載の本発明は上記目的を達成するために、表面に電気絶縁被膜が施された複数枚の金属板を積層して構成された電磁誘導機器鉄心において、前記電磁誘導機器鉄心脚に装着される電界緩和を図るシールドであって、前記電界緩和を図るシールドは湾曲可能な絶縁物と前記絶縁物の内部または片面に配置される導電物と、導電物に電気的に接続される接地線から構成され、シールドを前記鉄心脚角部に沿って滑らかに湾曲した形状で覆って配置し、シールドの導電物と電磁誘導機器鉄心の積層方向の両端を接地線で接地したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
これにより一枚のシールドで、鉄心の接合角部に集中する電界が緩和でき、また高電位の巻線やリード線との絶縁耐圧が確保され、コロナ放電や絶縁破壊を防ぐことが可能となる。さらに電磁誘導機器鉄心の積層方向の両端面に接地線を接続することで、鉄心の明確な接地をとることができ、積層間の大きな電位差も軽減でき、金属板端面間で発生するコロナ放電や絶縁破壊も防ぐことが可能となる。
【００１４】
つまり本発明の電界緩和を図るシールドを一枚配置することで、多くの部品で実現していた電界緩和と接地を同時に実現でき、結果として部材点数の削減、機器の小型化も実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１を示す三相三脚鉄心の側面図である。
【図２】図１のＡ-Ａの断面図である。
【図３】図1のＢ部分の斜視図である。
【図４】図１の発明品の展開図である。
【図５】本発明の実施例２を示す三相五脚鉄心の側面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面の断面図である。
【図７】図５の発明品の展開図である。
【図８】三相三脚鉄心変圧器の概略図である。
【図９】鉄心の積層構造概略図である。
【図１０】図２のＥ部詳細図である。
【図１１】シールド効果対比図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
まず本発明の電界緩和を図るシールド７ａの構成を示す。図４に示したように、本シールド７ａは、絶縁物３３（例えばプレスボード）を複数枚重ねて貼り合わせてあり、内部に導電物を組み込み、または貼り付け、または導電性塗料を塗布して導電物８ａ部を設けてある。図４では、内部に導電物を組み込んだ例を示した。更に、接地を確実に取るための接地線をこの導電物８ａの両端部に接地線１０ａとして電気的に接続して取り付けた構造としている。なお導電物８ａは、絶縁物３３に接着するのが好ましいが、絶縁物３３で挟み込んで構成しても構わない。また導電物８ａは、その他の金属箔、導電性テープ等の他の導電材料を用いても構わない。そして導電物８ａのサイズは、絶縁耐圧を低下させないために、絶縁物３３より小さく構成する。
【００１８】
図１、図２、図３に本発明の実施例１の適用例を示した。実施例１は、本発明のシールド７ａを三相三脚鉄心の鉄心脚２と鉄心ヨーク１の接合角部３１ｃに適用した場合である。図１のように三相三脚鉄心は、３つの鉄心脚２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ巻線４が装着され、三脚の上下端を鉄心ヨーク１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにより磁気的に接続された構造になっている。また鉄心と巻線は、鉄心締付金具５と締め付けロッド１２で鉄心の積層方向を締め付け、また上下の締め付け部材１９で巻線の鉛直方向を押さえ、締め付けロッド１２で鉄心と巻線がずれない様に締め付けている。
【００１９】
次に本発明の電界緩和を図るシールド７ａの配置を説明する。電界緩和を図るシールド７ａは、図１のように高圧リード線６と対向させて鉄心角部に滑らかに湾曲させて配置する。このシールドの構成部材は、前記した様に絶縁物３３を数枚重ねた構成であり、容易に屈曲可能で、かつ絶縁物３３の貫通絶縁耐力があるため課電部との絶縁耐圧を確保できる。シールド７ａの厚みは、絶縁物の貫通絶縁耐力を考慮して、使用電圧相応の厚みを持たせることが望ましい。勿論、湾曲が可能であれば、重ね合わせた部材ではなく成型した絶縁物を用いても構わない。
【００２０】
次に、図１、図２を使って電界緩和を図るシールド７ａの鉄心への取り付けを説明する。まず絶縁支持部材９ａの取付を説明する。図２は、図１のＡ−Ａ部における断面図である。図２に示した様に、鉄心と電界緩和を図るシールド７ａとの間に絶縁支持部材９ａ(例えば絶縁木)が挿入されており、これを電界緩和を図るシールド７ａに穿った絶縁支持部材取付穴２１と紐１６ａを使って縛り固定し、冷媒の流路を確保しつつ鉄心に取り付ける。なお絶縁支持部材９ａは、鉄心の発熱が問題とならない場合、電界緩和を図るシールド７ａの支持目的のみで挿入しても良い。
【００２１】
次に接地線と鉄心との接続を説明する。図２のＥ部の詳細が図１０である。図１０には、金属板の積層方向両端において絶縁被膜を剥がし、本発明の電界緩和を図るシールドの接地線１０ａを金属板間に挟んで電気的に接続する方法を示した。接地線１０ａは例えばこの場合、短冊状の薄いプレスボードに導電性塗料を塗布したものであって、金属板間の一部の絶縁被膜３２をはがしてそこに挟み込む様にして接続する。これにより、電界緩和を図るシールド７ａの導電物８ａと電気的に接続することが可能となる。接続の際は、一般的な導電性の接着剤等を使用するが、電気的に接続が可能であれば他の方法をとっても構わない。
【００２２】
最後に電界緩和を図るシールド７ａの鉄心への固定方法を説明する。複数箇所でシールド取付穴２０と締付ロッド１２及び巻線押さえ部材１９間を、紐１６ｂで縛って固定するのであるが、図１に示したように鉄心接合角部を湾曲させて滑らかに覆うように形状を決定してから、紐１６ｂで固定する。
【００２３】
以上の様な構成にすると、シールドの導電物に接続されている接地線は前記のように金属板端部に接続されているため、導電物はゼロ電位となる。もちろん鉄心は、アースに接続されていることが前提である。よって、動作時に金属板間で発生する電位は下がり、金属板端部で絶縁破壊やコロナ放電が発生しにくくなる。
【００２４】
また電界緩和を図るシールド７ａを鉄心接合角部３１ｃに配置すると、電界中ではシールド効果により誘電率の高い部材が高圧リード線６との間に介在するので、鉄心角部３１ｃ近辺の電界強度が弱くなる。シールドに隣接する鉄心角部３１ｃでの電界強度を図１１に示した。図１１から分かるように、シールドがない場合に比べてはるかに電界が緩和される。本発明の場合、電界強度を計算してみると、シールドの曲率半径を大きくすれば、最大で４０％以上の電界緩和が実現できることが分かった。すなわち、シールドを鉄心角部３１ｃに滑らかに覆うように配置することにより、鋭利な角部があたかも大きな曲率半径を有する曲面になったような効果が生じる。
【００２５】
つまり、従来技術で鉄心の接地と鉄心角部３１ｃの電界を解決しようとすると、金属板に組み付ける複数の抵抗体や電界緩和を図るシールドが別個に必要である。またそれらの部材の取り付け位置も、機器内で新たに必要となる。これにより、機器が必然的に大型化することになる。本発明では、上記の様に一枚のシールドで電界緩和と接地を同時に実現できるため、部品点数が最小限ですみ、更に部品点数が少ないので、取り付けスペースも最小限ですみ、機器全体の小型化にも貢献できる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２に係る電界緩和を図るシールド７ｂを図７に示す。電界緩和を図るシールド７ｂの基本構造は、電界緩和を図るシールド７ａと同じなので、重複する部分は記載しない。図７に示したように、本シールド７ｂは、鉄心に巻きつける構造なので、接地線の取り付け場所が電界緩和を図るシールド７ａとは異なる。また巻きつけるために、特に取付穴などは必要ない。電界緩和を図るシールド７ｂの全長は、少なくとも巻線を一周巻きまわせるだけの長さが必要である。その他の構成要素は、電界緩和を図るシールド７ａと同じである。
【００２７】
図５、図６、図７に本発明の第２の実施例を示す。実施例２は三相五脚鉄心の側脚３に適用する場合を示す。三相五脚鉄心は容量の大きい変圧器に用いられることが多く、五脚のうち、内側の三脚は巻線４が装着される鉄心脚、両端外側の二脚は巻線４が装着されない側脚３である。
【００２８】
第２の実施例の場合、変圧器容量が大きいため鉄心締付金具５も大きくなり、図５のように側脚３と鉄心ヨーク１ｃとの接合角部が鉄心締付金具５で隠れることがあるが、鉄心角部３１ｃの突起が問題となる場合、実施例１のような電界緩和を図るシールドを適用可能なことは勿論である。しかし上記のように大型の変圧器では、鉄心脚の金属板積層角部の電界を緩和する対策も必要である。
【００２９】
図６に図５のＤ−Ｄ面での断面図を示した。側脚３の円周方向に本発明の電界緩和を図るシールド７ｂを一周させ、積層角部３１ｂを覆うようにして配置してある。さらに鉄心両端部に接地線１０ｂで電界緩和を図るシールド７ｂが有する導電物８ｂと電気的に接続する。この際、電気的に閉ループを形成しないように、導電物８は重ね合わさる部分では接触しないようにする。最後に鉄心から落下しないように、電界緩和を図るシールド７ｂの周りをバインドテープ１１で数回巻きつけて電界緩和を図るシールド７ｂを固定する。
【００３０】
その際、絶縁部材９ｂを積層金属板の積層された平坦部を起点にして、９０度間隔で配置し、冷却媒体の流路を確保することは、第１の実施例と同様である。ここで使用する絶縁部材９ｂは一般的な木製の柱のような角材で、角材辺は図６より電界緩和を図るシールド７ｂを巻きまわした際、鉄心に接触しない程度の辺高さが確保できればよい。縦方向の長さは、巻きまわされた電界緩和を図るシールド７ｂと同等程度の長さを有していればよい。また冷媒の流路を確保して鉄心の冷却効果ももたせる。なお絶縁支持部材９ｂは、鉄心の発熱が問題とならない場合は電界緩和を図るシールドの支持目的のみで挿入しても良い。
【００３１】
最後に電界緩和を図るシールド７ｂと鉄心との接続方法であるが、これは第一の実施例と同様の方法で接続するので、詳細な説明は記載しない。必要とあらば、本発明の電界緩和を図るシールドを側脚３に対してだけでなく、他の鉄心脚の周り(巻線４の内側)に配置しても良い。
【００３２】
このようにシールド７ｂを鉄心接合角部３１ｂに配置すると、電界中ではシールド効果により誘電率の高い部材が高圧巻線４との間に介在するので、鉄心角部３１ｂ近辺の電界強度が弱くなる。つまり実施例１と同様に、鋭利な角部があたかも大きな曲率半径を有する曲面になったような効果が生じる。
【００３３】
つまり、従来技術で鉄心脚と課電部の電界を緩和しようとすると、金属板に組み付ける複数の抵抗体や電界緩和を図るシールドが別個に必要である。またそれらの部材の取り付け位置も、機器内で新たに必要となる。これにより、機器が必然的に大型化することになる。本発明では、上記の様に一枚のシールドで電界緩和と接地を同時に実現できるため、部品点数が最小限ですみ、更に部品点数が少ないので、取り付けスペースも最小限ですみ、機器全体の小型化にも貢献できる。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ    鉄心ヨーク
２ａ、２ｂ、２ｃ        鉄心脚
３        側脚
４        巻線
５        鉄心締付金具
６        高圧リード線
７ａ、７ｂ        シールド
８ａ、８ｂ        導電物
９ａ、９ｂ        絶縁支持部材
１０ａ、１０ｂ      接地線
１１      バインドテープ
１２      締付ロッド
１４      金属板
１６a、１６ｂ      紐
１９      巻線押さえ部材
２０      シールド取付穴
２１      絶縁支持部材取付穴
３１ａ、３１ｂ，３１ｃ      角部
３２      絶縁被膜
３３      絶縁物
ａ      方形状の積層断面図
ｂ      円形状の積層断面図
【図１】
2011066266.tif 000003
【図２】
2011066266.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011066266.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011066266.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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