(57)【要約】【課題】静止誘導電器において、磁気シールドを介して密閉容器に伝達される広帯域の周波数成分を含む振動を低減する。【解決手段】実施形態の静止誘導電器は、静止誘導電器本体１１と、静止誘導電器本体１１を収容し、絶縁媒体５が封入される密閉容器１と、密閉容器１の内壁に支持され静止誘導電器本体１１からの磁気遮蔽を行う磁気シールド９と、密閉容器１と磁気シールド９との間に配置され、剛性と減衰率の異なる複数の板状の基材を積層して形成したステー１０と、を備える。好ましくは、複数の基材は、鋼板製基材と絶縁性基材とを含み、鋼板製基材は密閉容器１と接する位置に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心および巻線を備えた静止誘導電器本体と、
前記静止誘導電器本体を収容し、絶縁媒体が封入される密閉容器と、
前記密閉容器の内壁に支持され前記静止誘導電器本体からの磁気遮蔽を行う磁気シールドと、
前記密閉容器と前記磁気シールドとの間に配置され、剛性と減衰率の異なる複数の板状の基材を積層して形成したステーと、
を備えたことを特徴とする静止誘導電器。
【請求項２】
前記複数の基材は、少なくとも１枚の鋼板製基材と、少なくとも１枚の絶縁性基材とを含むことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電器。
【請求項３】
前記少なくとも１枚の鋼板製基材が前記密閉容器と接する位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の静止誘導電器。
【請求項４】
前記複数の基材のうち前記磁気シールドに隣接する基材の前記磁気シールドに対向する面に凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の静止誘導電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変圧器やリアクトル等の静止誘導電器に係り、特に、運転時の漏れ磁束を抑制するための磁気シールドを有する静止誘導電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器においては、大容量化、小型・軽量化によって、大きな電界、磁界エネルギーがより小さい空間に閉じ込められる構造になっている。その場合に、静止誘導電器本体を収容し油等の絶縁媒体を充填した金属製の密閉容器に漏れ磁束が流れて、機器の損失が増大し、周辺機器にも悪影響を及ぼすことが知られている。かかる漏れ磁束の対策として磁気シールドが設けられる。磁気シールドは、静止誘導電器本体から漏れた磁束が金属製の密閉容器または静止誘導電器の外部に漏れないように磁気遮蔽するため、密閉容器内に設けられている。
【０００３】
一方、機器の大容量化、小型化に伴い、静止誘導電器本体から発生した振動・騒音は、静止誘導電器本体を支持する部材を介して伝搬する固体伝播経路および、密閉容器内に充填された絶縁油を介して伝搬する油中伝播経路によって、密閉容器に伝搬される。この振動、騒音は、密閉容器を構成する底板や側板を振動させて大きな騒音となって外部に放射される傾向がある。
【０００４】
このような従来の騒音を低減する手段としては、鋼板やコンクリートなどから構成された防音タンクや防音建屋、防音壁などで静止誘導電器を覆うような構造や、密閉容器を補強する方法などがある。しかし、騒音の発生源となる振動源はコイルと鉄心とを備えた静止誘導電器本体であるため、静止誘導電器本体の振動を低減する方法や静止誘導電器本体から発生する振動の密閉容器への伝播量を低減する方法が効果的である。
【０００５】
静止誘導電器本体から発生する振動の密閉容器への伝播量を低減する方法としては、密閉容器の側板に補強材を設置する方法や、密閉容器の側板に制振板を貼り付ける方法などが考えられる。
【０００６】
一方、密閉容器側板には静止誘導電器本体からの漏れ磁束を遮蔽するための磁気シールドが設けられる。この磁気シールドは、一般的な静止誘導電器においては、密閉容器側板の内側に取り付けられる。そのため、静止誘導電器本体からの振動が磁気シールドに伝搬され、磁気シールドを支持するステーを介して密閉容器側板に伝播され、側板が振動することにより騒音として密閉容器外部に放射されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−６５７０１号公報
【特許文献２】特公平７−９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の課題を解決するために、磁気シールドの取り付け方法に対策がなされた構成が提案されている。
【０００９】
例えば、特許文献１では、変圧器やリアクトルのような静止誘導電器において、鉄心とコイルを収容したタンクの外側に垂直方向に波リブを形成し、タンク内壁に垂直方向に所定の間隔でステーを取り付けている。このステーは、磁気シールド板が挿入できるように断面がコ字形形状を有し、コ字部に磁気シールド板を挿入して磁気シールドを支持している。これにより従来のような磁気シールドをタンク面にねじで固定する方法に比べて対策費用および作業性が改善される。ここで、コ字形形状とは、外形がほぼ長方形であって、その一辺に長方形の溝が形成されているものである。
【００１０】
特許文献２においては、ガス絶縁変圧器を対象に、鉄心とコイルを収容した圧力容器の内側に、磁気シールドを、波形状の押え板と固定手段とを介して真直に固定するとともに、支持部材を介して圧力容器の内壁に固定したものである。これにより、磁気シールドの取り付け作業が簡易化され、さらに波形状の押さえ板の凹凸部と磁気シールドとの間に絶縁ガスが流入するため、磁気シールドの冷却が背面側からも行われ、冷却効率を大幅に向上できる。
【００１１】
しかし、これらの従来の構造の場合は、変圧器本体からの振動が磁気シールドを介して直接タンクの側板に伝播される振動を低減することは考慮していないため、圧力容器側板の振動に基づく放射音に対してはあまり減音効果が期待できないという課題があった。
【００１２】
本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、静止誘導電器本体と、絶縁媒体が充填され静止誘導電器本体を収容した密閉容器と、密閉容器の側板に磁気シールドとを備える静止誘導電器において、静止誘導電器本体からの振動が磁気シールド部に伝播しても、磁気シールドを介して密閉容器に伝達される広帯域の周波数成分を含む振動を低減することができる磁気シールド支持構造を備えた静止誘導電器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の実施形態に係る静止誘導電器には、鉄心および巻線を備えた静止誘導電器本体と、前記静止誘導電器本体を収容し、絶縁媒体が封入される密閉容器と、前記密閉容器の内壁に支持され前記静止誘導電器本体からの磁気遮蔽を行う磁気シールドと、前記密閉容器と前記磁気シールドとの間に配置され、剛性と減衰率の異なる複数の板状の基材を積層して形成したステーと、を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る静止誘導電器の水平断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視立断面図。
【図３】図２におけるステーの概略構成を示す立面図。
【図４】本発明の一実施形態のステーの積層構造を示す断面図。
【図５】１自由度振動系のモデル図。
【図６】１自由度振動系の振動伝達関数を示すグラフ。
【図７】図４の実施形態のステーの第１の変形例を示す拡大断面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ線矢視図。
【図９】図４の実施形態のステーの第２の変形例を示す拡大断面図。
【図１０】図９のＸ線矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態で示す磁気シールドの支持構造は、振動源の周囲に筐体が覆われている構造体に適用できるものであり、静止誘導電器に限らず、本実施形態に示すような振動源と振動伝達系を有する機器であれば適用できる。
【００１７】
本発明の一実施形態について、密閉容器内に静止誘導電器本体が収納された静止誘導電器を例に挙げて、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の適用例の一つである静止誘導電器の一実施形態の概略構成を示す水平断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視立断面図である。
【００１９】
鉄心３および巻線２を備えて構成された静止誘導電器本体１１が、密閉容器１内に収納されている。密閉容器１の内部空間には、静止誘導電器本体１１の絶縁および冷却のための絶縁媒体５が充填されている。絶縁媒体５としては、例えば、絶縁油、空気、ガスなど液体または空気が用いられる。
【００２０】
密閉容器１と静止誘導電器本体１１との間には、密閉容器１の内面に沿って平面的に広がる磁気シールド９が配設されている。静止誘導電器本体１１から密閉容器１に向かう方向に振動が発生した場合、この振動は絶縁媒体５を介してまず磁気シールド９に伝達される。ここで、磁気シールド９の振動は磁気シールドを支持する構造物を介して密閉容器１の内壁に伝播される。
【００２１】
磁気シールド９は、密閉容器１の内壁側の側面にステー１０を介して支持されている。図３にステー１０の概略構造を示す。図３において、ステー１０は、磁気シールド９の大きさに合わせて磁気シールド９の鉛直方向に平行に配設された断面コ字状の２本の主ステー１０Ａと、主ステー１０Ａ間を水平方向に接続する３本の水平ステー１０Ｂと、水平ステー１０Ｂ間を鉛直方向にそれぞれ接続する６本の補助ステー１０Ｃにて格子状に形成されている。
【００２２】
ここで、図１に示すように、コ字形形状とは、外形がほぼ長方形であって、その一辺に長方形の溝が形成されているものである。２本の主ステー１０Ａは、コ字部の溝部が互いに対向する向きに配置されている。
【００２３】
磁気シールド９は、断面コ字状の主ステー１０Ａのコ字部の溝部に沿って両端部が挿入され、主ステー１０Ａの下端部に設けた図示しないストッパーにて支持されている。
【００２４】
次に、図４を用いて、ステー１０の断面構造について説明する。図４は、図１における水平ステー１０Ｂ付近の断面を示した模式図である。
【００２５】
図４において、水平ステー１０Ｂは、剛性と減衰率がそれぞれ異なる材料の平板状の基材を積層し貼り合せて構成されている。本実施形態においては、水平ステー１０Ｂは、剛性が高く減衰率の小さい例えば鋼板からなる第１の基材２１と、第１の基材２１より剛性が低く減衰率の大きい第２の基材２２、そして、第２の基材２２より剛性が低く減衰率の大きい第３の基材２３を、第１の基材２１、第２の基材２２、第３の基材２３の順に積層して接着剤で接着して形成した３層構造をしている。剛性が高く減衰率の小さい鋼板からなる第１の基材２１は密閉容器１の内壁に溶接等で固着されている。最も剛性が低く最も減衰率の高い柔軟性を有する第３の基材は磁気シールド９に密着するように配置されている。
【００２６】
図示はしないが、主ステー１０Ａ、補助ステー１０Ｃについても水平ステー１０Ｂと同様に積層構造になっている。
【００２７】
ここで、図５および図６を用いて、１自由度振動系のモデルと振動伝達関数の特性について説明する。図５は１自由度振動系のモデル図を示している。図６は、図５の構成における振動伝達関数のグラフを示している。
【００２８】
図５に示すように、物体３１が、互いに並列に配置されたばね３２およびダンパ３３を介して、固定部３４に支持されていることとする。
【００２９】
図６の点線４１は、一般的な１自由度振動系のモデルの振動伝達関数を示すグラフである。振動伝達関数は、周波数が固有振動数ｆ０に一致するときに最大値を示す。また、固有振動数ｆ０よりも低い周波数域では減衰が大きいほど振動伝達が少なく、固有振動数ｆ０よりも高い周波数域では剛性が高いほど振動伝達が少ない。そのため、減衰率を増加させた場合、一点鎖線４２に示すように、低い周波数域では振動伝達率が小さくなり振動が低減できるが、高い周波数域では振動伝達率が大きくなり振動が増加する。したがって、ステー１０が広い周波数域で振動低減効果を得るためには、すなわち実線４３で示すような振動低減効果を得るためには、低い周波数域では減衰が大きく、高い周波数では剛性が高いほうが望ましい。
【００３０】
このため、本実施形態の構成においては、実線４３で示す振動伝達関数が実現できるように、低い周波数域の振動に対しては減衰率の大きい柔軟性を有する材料、高い周波数域の振動に対しては剛性が高く減衰率の小さい材料を用いている。
【００３１】
本実施形態においては、上記のように構成したことにより、静止誘導電器本体１１から発生した低周波数域の振動が磁気シールド９に伝搬して磁気シールド９が振動した場合、磁気シールド９は剛性が低く減衰率の大きい材料と接していることから、ステー１０を介して密閉容器１に伝達される低周波数域の振動を低減することができる。また、高周波数域の振動に対しては、剛性が高く減衰率の小さい材料と接触していることにより、密閉容器１に伝達される高周波数域の振動を低減することができる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、ステー１０の主ステー１０Ａを密閉容器１の内側面に鉛直方向に延びるように２本設けて、磁気シールド９を主ステー１０Ａのコ字部の溝部に沿って鉛直方向にスライドさせて主ステー１０Ａにて支持するようにした。これに対して、密閉容器１に対して断面コ字状の主ステー１０Ａを水平方向に延びるように上下方向の間隔をあけて平行に配置して、磁気シールド９を密閉容器１の水平方向にスライドさせて主ステー１０Ａのコ字部の溝部に沿って挿入して支持するようにしても良い。
【００３３】
また、磁気シールド９に予め主ステー１０Ａのコ字部を組み合わせたのち、主ステー１０Ａを密閉容器１にボルト等で固定するようにしても良い。磁気シールド９の取付け手段は設置環境に応じて適宜選択すれば良く、また、主ステー１０Ａの形状は磁気シールド９を支持できる構造であれば良い。
【００３４】
また、主ステー１０Ａ、水平ステー１０Ｂ、補助ステー１０Ｃの本数は本実施形態の数に限定されるものではなく、必要に応じて本数を増減しても良い。
【００３５】
図７は、図４に示した実施形態の変形例（第１の変形例）を示す拡大断面図である。また、図８は図７のＶＩＩＩ線矢視図である。この変形例では、磁気シールド９と接触する第３の基材２３の表面に、互いに平行な直線状の複数のスリット（溝）５１が形成され、互いに隣接するスリット５１同士の間に、互いに平行な直線状の複数の突起部５２が形成されている。これにより、ボーダー状の接触面が形成されている。ステー１０の磁気シールド９との接触面にこのような加工を施すことで、振動低減に必要な最適な減衰率を実現することができる。
【００３６】
図９は、図４に示した実施形態のさらに他の変形例（第２の変形例）を示す拡大断面図である。また、図１０は図９のＸ線矢視図である。この変形例では、磁気シールド９と接触する第３の基材２３の表面に、格子状の凹凸が形成されている。すなわち、正方形状の凸部（柱状部）５３と、これと同じ寸法の正方形状の凹部５４が縦横に交互に並んでいる。ステー１０の磁気シールド９との接触面にこのような加工を施すことで、振動低減に必要な最適な減衰率を実現することができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、密閉容器１の内側面に、主ステー１０Ａ、水平ステー１０Ｂ、補助ステー１０Ｃにて構成された格子状のステー１０を取り付けるようにしているが、主ステー１０Ａ、水平ステー１０Ｂで形成される四角形の対角線上に補助ステー１０Ｃを配設するようにしても良い。このように構成することにより、密閉容器１の複雑な振動モードに基づく発生騒音を低減することが可能となり、さらに、ステー全体の強度を向上させることができる。
【００３８】
上記構成によれば、ステーを剛性と減衰率が異なる材料の基材を複数枚重ねて積層構造にすることで、複数周波数域にわたる振動伝播量の低減効果が得られる。静止誘導電器本体から磁気シールドに伝播される振動は、通電時においては、１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの低い周波数の振動であり、励磁時においては、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの低い周波数から高い周波数までの複数の振動が発生する。低周波数域の振動は減衰率が大きい基材ほど振動低減効果が大きく、高周波数域の振動は剛性が高い基材ほど振動低減効果が大きい。
【００３９】
本実施形態においては、剛性と減衰率の異なる基材の多層構造を有するステーを用いたことにより、静止誘導電器本体の複数の周波数域を有する振動が密閉容器に伝達される振動量が低減され、密閉容器外部に放射される騒音が低減できる。したがって、静止誘導電器本体が収納された密閉容器の外側を覆う防音タンクや防音建屋などの大掛かりな防音構造が不要になるか、または簡易な構造にすることができるので、静止誘導電器全体のコンパクト化が可能となる。
【００４０】
また、ステーの密閉容器への取付け部となる基材を鋼板のような剛性の高い材料で形成することで、密閉容器側板の補強効果も得られる。
【００４１】
さらに、ステーを密閉容器内壁面に対して格子状に配設することで、密閉容器側板の高次の板面振動に基づく騒音を低減することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この実施形態は、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、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…  密閉容器、                ２…  巻線、
３…  鉄心、                    ５…  絶縁媒体、
９…  磁気シールド、            １０  ステー、
１０Ａ…  主ステー、            １０Ｂ…  水平ステー、
１０Ｃ…  補助ステー、          １１…  静止誘導電器本体、
２１…  第１の基材、            ２２…  第２の基材、
２３…  第３の基材、            ３１…  物体、
３２…  ばね、                  ３３…  ダンパ、
３４…  固定部、                ５１…  スリット（溝）、
５２…  突起部、                ５３…  凸部（柱状部）、
５４…  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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】
2015070182.tif 000011
【図１０】
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