(57)【要約】【課題】静止誘導電器の密閉容器の内部や外部に新たに構造体を付加することなく、シンプルな構成で低騒音化が可能な密閉容器構造を備えた静止誘導電器を提供する。【解決手段】実施形態によれば、静止誘導電器は、水平な鉄心水平長手方向および鉛直方向に広がる複数の電磁鋼板３ａを鉄心水平長手方向に垂直な鉄心水平短手方向に積層して構成した鉄心３と、鉄心３に巻かれた巻線２とを備えた静止誘導電器本体２３と、静止誘導電器本体２３を収容して絶縁媒体４が封入され、７つ以上の面を有する多面体で構成した密閉容器１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心水平長手方向および鉛直方向に広がる複数の電磁鋼板を前記鉄心水平長手方向に垂直な鉄心水平短手方向に積層して構成した鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線と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て絶縁媒体が封入され、７つ以上の面を有する多面体で構成した密閉容器と、
を有する静止誘導電器。
【請求項２】
前記密閉容器は、水平断面形状が五角形以上の多角形となるよう構成した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】
前記密閉容器の前記水平断面形状の前記多角形の少なくとも一つの頂点が、前記鉄心水平長手方向の中央部と対向する位置に存在するように構成した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】
前記密閉容器の前記鉄心水平短手方向に垂直な立断面形状が五角形以上の多角形となるよう構成した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。
【請求項５】
前記密閉容器の前記立断面形状の多角形の少なくとも一つの頂点が前記鉄心の鉛直方向中央部と対向する位置に存在するように構成したことを特徴とする請求項４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に代表される静止誘導電器に係り、特に静止誘導電器本体を収容する密閉容器の板面振動に起因する放射音を抑制する構成を備えた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、大きな電界や磁界の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おり、それに伴い、振動・騒音が大きくなる傾向がある。
【０００３】
一般に、静止誘導電器の騒音は通電時において静止誘導電器本体で発生した振動が静止誘導電器本体を収容した密閉容器に伝播し、密閉容器の板面が振動して外部に音として放射されることで騒音となる。
【０００４】
ここで、一般的な静止誘導電器の構造について、図１０〜図１２を用いて説明する。
【０００５】
図１０は、従来の一般的な静止誘導電器の概略構成を示す鉄心水平短手方向に垂直な立断面図である。図１１は、図１０の静止誘導電器の概略構成を示す水平断面図であり、図１２は、図１０、図１１の静止誘導電器の概略構成を示す鉄心水平長手方向に垂直な立断面図である。
【０００６】
これらの図において、静止誘導電器は、静止誘導電器本体２３と、この静止誘導電器本体２３を収容する密閉容器１と、この密閉容器１内に充填された油などの絶縁媒体４とを備えている。静止誘導電器本体２３は、鉄心３と、ヨーク締め付け金具３１と巻線２とを備えている。
【０００７】
鉄心３は、複数枚の電磁鋼板３ａが積層されて構成され、これらの電磁鋼板３ａがヨーク締め付け金具３１によって積層方向に互いに締め付けられている。各電磁鋼板３ａは鉛直方向に広がったほぼ直方形の平板であって、２個の開口部が形成されている。これらの電磁鋼板３ａを積層することにより、鉄心３の外形はほぼ直方体状となっており、その中に形成された２個の開口部によって、中央で鉛直方向に延びる主柱と、主柱をはさんで両端部で主柱に平行に延びる２本の側柱と、主柱および側柱を上下端それぞれで相互に連結する水平方向に延びる２本のヨークとが形成されている。
【０００８】
以下の説明で、電磁鋼板３ａが広がる方向の水平方向を鉄心水平長手方向と呼び、この鉄心水平長手方向に垂直な水平方向すなわち電磁鋼板３ａの積層方向を鉄心水平短手方向と呼ぶ。
【０００９】
鉄心３の主柱に、円筒絶縁筒が配置され、この絶縁筒の周りに円筒状の巻線２が巻かれている。
【００１０】
密閉容器１は、ほぼ直方体の容器であって、天板１ｂと、底板１ｄと、これら天板１ｂおよび底板１ｄに接続された４枚の側板１ａとを有する。４枚の側板１ａのうちの互いに対向する２枚の側板１ａは鉄心水平長手方向に広がっており、互いに対応する他の２枚の側板１ａは鉄心水平短手方向に広がっている。
【００１１】
静止誘導電器本体２３はその底部に配置された支持部材２３ｄを介して、密閉容器１の底板１ｄの上に載置され、固定されている。
【００１２】
巻線２の鉛直方向の振動が発生した場合、静止誘導電器本体２３の振動は、鉄心３を構成する電磁鋼板３ａを積層方向に締め付けるヨーク締め付け金具３１、および、支持部材２３ｄと密閉容器１の底板１ｄとの接触面を経由して密閉容器１に伝達され、密閉容器１の底板１ｄ、側板１ａおよび天板１ｂに振動が伝達され、底板１ｄ、側板１ａおよび天板１ｂの板面振動が発生し騒音となって外部に放射される。また、静止誘導電器本体２３の振動は絶縁媒体４を介して密閉容器１を構成する側板１ａ、底板１ｄおよび天板１ｂに伝達され、側板１ａ、底板１ｄ、天板１ｂの板面振動により騒音となって放射される。
【００１３】
このように静止誘導電器本体から発生する騒音は密閉容器から外部に放射されることから、従来の騒音低減技術としては、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があるが、これらの方法による場合は、設置スペースや施工時間が余分にかかるなどの課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２６０６２７号公報
【特許文献２】特開平１１−３８２５号公報
【特許文献３】特開２０００−３１５６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような課題を解決するために、密閉容器の底板、側板、天板を経由する振動伝達経路において、密閉容器のコーナー部を同素材の角柱状の部材で補強する方法や、振動の油中伝播経路において、振動しやすい部分に重量部材を取り付け、その周辺に吸音材を設置する方法や、側板から遮音板に伝達される振動に対して、密閉容器側板に補強ステー、制振鋼板、付加重量部材等を取り付ける方法が提案されている。
【００１６】
また、密閉容器の側板と底板との接合部に側板と同材質の角柱状部材を取り付ける方法や、密閉容器の天板と側板との接合部と天板に支持される静止誘導電器本体の締め付けスタッド部との間に天板と同材質の角柱状部材を取り付けて一体化させる方法もある。その結果、巻線および鉄心で構成される静止誘導電器本体で発生した振動を、密閉容器構造の振動面の面積を小さくすることにより減衰させることができ、静止誘導電器の大形化やコスト増などの課題を最小限に押さえつつ、発生騒音が低減できる。
【００１７】
また、内面が絶縁媒体である絶縁油と直接接触している密閉容器の側板などの外側の振動しやすい部分に付加重量部材を取り付け、油中伝播によって生じる絶縁油の振動を、付加重量部材を取り付けた部分に集中させ、その外側にのみ吸音材と防音板を取り付けることによって、油中伝播振動による騒音を低減することができる。その結果、内部圧力に対する密閉容器の強度計算の制約を受けることなく密閉容器の設計ができ、付加重量部材の重さを変えることで密閉容器の固有振動数を調整し共振を回避できるので騒音低減効果が向上し、防音板の取り付け面積を低減することができる。
【００１８】
また、密閉容器側板の外側に一定の間隔をおいて補強ステーを設けることで、静止誘導電器の本体から制振鋼板までの振動伝達径路に係る振動を抑え、さらに補強ステーの外側に取り付ける遮音板は制振塗料等を塗布した薄鋼板と制振鋼板と枠状重量体から構成することで、振動伝達率を小さくし、遮音板の振動放射音を低減できる。
【００１９】
しかし、これらの構造は、従来構造に比べて静止誘導電器の大形化やコスト増などを最小限に押さえつつ、密閉容器の側板からの放射騒音を低減できるものの、静止誘導電器を構成する密閉容器の内部や外部に新たに構造物を設置するため、新たな設置スペースが必要となり、また部品数が増加するため、施工時間もかかる。その結果として、コスト増や工期増に繋がるという課題があった。
【００２０】
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、静止誘導電器の密閉容器の形状を振動伝達がしにくく、密閉容器の板面振動を抑制できる構造にすることによって、密閉容器の内部や外部に新たに構造体を付加する必要がなく、よりシンプルで低騒音化が可能な密閉容器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】
【００２１】
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は、鉄心水平長手方向および鉛直方向に広がる複数の電磁鋼板を前記鉄心水平長手方向に垂直な鉄心水平短手方向に積層して構成した鉄心と、前記鉄心に巻かれた巻線と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て絶縁媒体が封入され、７つ以上の面を有する多面体で構成した密閉容器と、を有する。
【００２２】
このように密閉容器を構成する面の数を増やすことにより、密閉容器の板面振動の節の数を増やして密閉容器の一面あたりの振動を抑制することができるので、発生振動エネルギーが同じであっても密閉容器の板面振動に基づく放射音を抑制することができ、防音壁や防音建屋、振動抑制部材等の構造物を別に設ける必要が無く、省スペースで大きな騒音低減効果を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の実施形態においては、密閉容器は、天板、側板、底板から構成され、少なくとも静止誘導電器本体からの発生振動に基づく板面振動の影響を最も受けやすい密閉容器板面を互いに同一平面上にない２つ以上の面で構成したことを特徴とする。
【００２４】
このように構成することで、静止誘導電器の発生振動の影響を最も受けやすい密閉容器板面の振動を抑制することが可能となり、より効果的に板面振動に基づく放射音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す水平断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器の密閉容器の外観斜視図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す鉄心水平長手方向に垂直な立断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る静止誘導電器の密閉容器の外観斜視図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す水平断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す鉄心水平長手方向に垂直な立断面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る静止誘導電器の密閉容器の外観斜視図。
【図８】密閉容器が直方体形状である場合についての、側板の横縦寸法比と板面振動の固有モードとの関係を示すグラフ。
【図９】密閉容器が直方体形状である場合についての、密閉容器の側板の振動におけるモード変形を模式的に示すイメージ図。
【図１０】一般的な静止誘導電器の概略構成を示す鉄心水平短手方向に垂直な立断面図。
【図１１】図１０の静止誘導電器の概略構成を示す水平断面図。
【図１２】図１０、図１１の静止誘導電器の概略構成を示す鉄心水平長手方向に垂直な立断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１０ないし図１２に示す従来技術と共通または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２７】
本実施形態においては、変圧器やリアクトルに代表される静止誘導電器において、振動源となる静止誘導電器本体の周囲に絶縁媒体を介して設置される多面体からなる密閉容器の構造について説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、絶縁媒体が充填された密閉容器内に巻線と鉄心を備えた静止誘導電器本体が収納された静止誘導電器の構成を例に挙げ、図１および図２を参照して説明する。
【００２９】
図１は、第１の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す水平断面図であって、密閉容器の巻線軸方向中心線を含む鉄心水平長手方向に沿う水平断面図を示している。図２は第１の実施形態に係る静止誘導電器の密閉容器の外観斜視図であって、密閉容器の代表的な振動モードに基づく板面振動のようすを点線で模式的に表したものである。
【００３０】
ここで、板面の任意点（ｘｉ，ｙｉ）の微小要素が速度ｖｓ（ｘｉ，ｙｉ）で振動する場合、ｒｉ離れた場所（ｘ，ｙ，ｚ）での音圧は式（１）で表すことができる。ただし、ｉは整数、ωは振動加速度、ρ０は音の伝播媒質の密度、Ｓは振動面すなわち密閉容器を構成する板面の面積である。
【００３１】
【数１】
2015008173.tif 000003
【００３２】
すなわち、有限弾性板の板面振動による音圧は、振動速度ｖｓの大きさと方向と振動面の面積Ｓに比例する。低騒音構造の密閉容器について、容器の高さが一定とすると、水平断面の辺の幅によって振動面積が決まる。
【００３３】
この第１の実施形態では、静止誘導電器本体２３の構造は図１０〜図１２に示した前述の従来技術と同様である。この実施形態では、密閉容器１の水平断面形状が六角形で、且つ鉄心水平長手方向に沿って対向して配置される密閉容器の側板１ａが鉄心水平長手方向（幅方向）に沿って折り曲げられて互いに同一平面上にない２つ以上の平面で構成されている。また、本実施形態においては、鉄心３の鉄心水平長手方向の中心線上に六角形の頂点が位置するように配置されている。
【００３４】
ここで、断面が直方体形状を有する鉄心３に巻線２を施した静止誘導電器本体２３から発生した騒音は主として、鉄心３の鉄心水平長手方向の中央から鉄心水平短手方向外側に向かって、図１の矢印Ｘ方向に伝播し、その方向に配置された側板１ａの板面が最も振動して大きな騒音となって外部に放射されることが知られている。
【００３５】
密閉容器１を本実施形態のように構成することで、振動源の影響を最も受けやすい鉄心水平長手方向に沿って設けられた側板１ａの振動量を低減する効果が得られる。すなわち、この実施形態によれば、水平断面形状が四角形の場合と比べて側板１ａの１枚当りの振動面積が小さいことと、静止誘導電器本体２３から発生した騒音の影響を最も受けやすく、静止誘導電器本体２３の鉄心水平手方向の中心線上に六角形の頂点が位置しているため、振動の節が静止誘導電器本体２３の鉄心水平長手方向中央部に位置することになるからである。
【００３６】
なお、図１および図２には、鉄心水平長手方向の中心線上に位置する鉄心３の正面側と背面側の両方に配置された側板１ａについて六角形の頂点が位置する場合を示しているが、この頂点は鉄心水平長手方向に沿って対向して設けられる少なくとも一つの側板１ａに対して設けられていれば、騒音低減効果が得られる。また、図１および図２では、密閉容器１の水平断面形状が六角形の場合を示したが、密閉容器１の水平断面形状は、五角形以上の多角形であれば良い。
【００３７】
このように、密閉容器１の水平断面形状が四角形の場合、すなわち、静止誘導電器本体２３の鉄心３の長手方向に沿って対向配置される側板１ａを一枚で構成した場合と比較すると、本実施形態においては、密閉容器１の水平断面形状が六角形であることから、側板１ａの１枚あたりの振動面積は小さくなり、側板１ａからの音の放射方向も分散され、振動速度が同じ場合は、密閉容器１からの放射音は小さくなる。
【００３８】
なお、本実施形態では、密閉容器１の水平断面形状を鉄心水平長手方向の中心線に対して対称な六角形としたが、密閉容器の水平断面形状を例えば五角形として鉄心水平長手方向の中心線に対して非対称にしても密閉容器からの放射音を低減することが可能である（図示せず）。
【００３９】
すなわち、静止誘導電器本体からの振動が密閉容器の鉄心水平長手方向に対向して設けられる前後の側板に同レベルで伝達されたとしても、鉄心の長手方向の中心線の前後に位置する側板は異なる振動モードで振動するため、密閉容器の側板同士の共振を回避することができる。これにより、騒音低減効果が期待できる。また、七角形や九角形などの多角形の場合でも、水平断面形状を鉄心水平長手方向の中心線に対して非対称にすることで同様の効果が得られる。
【００４０】
ここで、側板の横縦寸法比と固有振動数および固有モードとの関係は、式（２）で表すことができる。
【００４１】
【数２】
2015008173.tif 000004
【００４２】
ただし、ｆ：固有振動数、ｔ：板厚、ｍ：板面横方向のモード次数、ｎ：板面縦方向のモード次数、ａ：側板横幅寸法、ｂ：側板高さ寸法、ｃ：音速、ν：ポアソン比である。
【００４３】
式（２）によると、側板の高さ寸法ｂと板厚ｔが一定の場合、ターゲットとなる振動モード（ｍ，ｎ）および固有振動数ｆに応じて、側板の横幅寸法を決めることができる。
【００４４】
図８は、密閉容器１が直方体形状である場合についての、側板の横縦寸法比と板面振動の固有モードとの関係を示すグラフである。ここで、側板の板厚は０．０１ｍとし、側板の高さは３ｍで一定とする。また、図９は、側板の振動におけるモード変形を模式的に示すイメージ図である。図９において、図（ａ）、図（ｂ）、図（ｃ）、図（ｄ）はそれぞれ、横・縦モード次数が、（１，１）、（２，１）、（１，２）、（２，２）の場合を示している。
【００４５】
例えば、１００Ｈｚで横方向と縦方向ともに２次モードになるようにする場合、式（２）より、側板の横幅は１．０４ｍにすればよいことが分かる。
【００４６】
ここでは、すべての側板の板厚を一定としたが、板厚が異なる場合でも適用できることは言うまでもない。
【００４７】
本実施形態においては、このように密閉容器１を構成する面の数を増やすことにより、密閉容器１の板面振動の節の数を増やして密閉容器１の一面あたりの振動を抑制することができる。これにより、発生振動エネルギーが同じであっても密閉容器１の板面振動に基づく放射音を抑制することができ、防音壁や防音建屋、振動抑制部材等の構造物を別に設ける必要が無く、省スペースで大きな騒音低減効果を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、密閉容器１は、天板１ｂ、側板１ａ、底板１ｄから構成され、少なくとも静止誘導電器本体２３からの発生振動に基づく板面振動の影響を最も受けやすい密閉容器１の板面を互いに同一平面上にない２つ以上の面で構成した。
【００４９】
このように構成することで、静止誘導電器の発生振動の影響を最も受けやすい密閉容器１の板面の振動を抑制することが可能となり、より効果的に板面振動に基づく放射音を抑制することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図３および図４を参照して説明する。
【００５１】
図３は、第２の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す鉄心水平長手方向に垂直な立断面図である。図４は、第２の実施形態に係る静止誘導電器の密閉容器の外観斜視図である。
【００５２】
この実施形態では、静止誘導電器本体２３の構造は、第１の実施形態と同様であり、また、図１０〜図１２に示した前述の従来技術と同様であって、密閉容器の代表的な振動モードに基く板面振動の様子を点線で模式的に表したものである。
【００５３】
この実施形態では、密閉容器１の立断面形状が六角形である。密閉容器１は、側板１ａ、１ｃ、天板１ｂ、底板１ｄで構成されており、立断面形状が六角形になっている。
【００５４】
ここで、静止誘導電器本体２３から発生した騒音は主として図３に示す矢印Ｙ方向、すなわち、鉄心３の鉄心水平長手方向の中央から鉄心水平短手方向に伝播し、その方向に配置された側板の板面が最も振動して大きな騒音となって外部に放射される。このため、この実施形態においては、密閉容器１の立断面形状が六角形で、且つ鉄心水平長手方向に沿って対向して配置される密閉容器の側板１ａ、１ｃが高さ方向に２つに折り曲げられて互いに同一平面上にない２つの平面で構成されている。
【００５５】
本実施形態においては、密閉容器１の立断面形状を六角形にしたことで、第１の実施形態と同様、振動源の影響の最も大きな密閉容器側板１枚当りの振動面積を小さくすることができるので、密閉容器１からの放射騒音を小さくすることができる。
【００５６】
また、密閉容器１の立断面の六角形の頂点が鉄心３高さ方向中心線付近に位置するように構成することで、六角形の頂点が振動の節となり、側板からの放射音を効果的に低減することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、密閉容器１の巻線２の軸中心線を含む鉄心水平長手方向立断面の形状が六角形の場合について説明したが、断面形状は五角形以上の多角形となるよう構成すれば良く、また、密閉容器断面形状が巻線２の軸中心線に対して対称となる場合について説明したが、巻線２の軸中心線に対して非対称の多角形となるよう構成しても良い。
【００５８】
密閉容器１の断面形状を巻線２の軸中心線に対して非対称の形状にすることにより、各側板の縦横比を変えることで共振周波数を変えることができ、密閉容器１からの放射音を低減することが可能である。
【００５９】
以上説明したこの第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す水平断面図である。図６は、第３の実施形態に係る静止誘導電器の構成を示す鉄心水平長手方向に垂直な立断面図であり、図７は、第３の実施形態に係る静止誘導電器の密閉容器の外観斜視図である。
【００６１】
この実施形態では、静止誘導電器本体２３の構造は、第１および第２の実施形態と同様であり、また、図１０〜図１２に示した前述の従来技術と同様である。
【００６２】
この実施形態では、密閉容器１の立断面形状が五角形以上の多角形で、かつ、水平断面形状が五角形以上の多角形となるように構成している。図示の例では、密閉容器１の立断面形状が八角形、水平断面形状が六角形となっている。
【００６３】
このように、密閉容器の水平断面、立断面がともに五角形以上の多角形断面となるように構成することで、各側板の振動面の面積が小さくなるとともに、側板の共振を回避することが可能となり、密閉容器からの放射音を低減することができる。
【００６４】
以上説明したこの第３の実施形態によれば、第１または第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（他の実施形態）
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これらの実施形態は、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】
【００６６】
１  …  密閉容器
１ａ、１ｃ  …  側板
１ｂ  …  天板
１ｄ  …  底板
２…  巻線
３…  鉄心
３ａ…  電磁鋼板
４  …  絶縁媒体
２３  …  静止誘導電器本体
２３ｄ  …  支持部材
３１  …  ヨーク締め付け金具
【図１】
2015008173.tif 000005
【図２】
2015008173.tif 000006
【図３】
2015008173.tif 000007
【図４】
2015008173.tif 000008
【図５】
2015008173.tif 000009
【図６】
2015008173.tif 000010
【図７】
2015008173.tif 000011
【図８】
2015008173.tif 000012
【図９】
2015008173.tif 000013
【図１０】
2015008173.tif 000014
【図１１】
2015008173.tif 000015
【図１２】
2015008173.tif 000016