(57)【要約】【課題】モールドトランスにおいて、コイル間に介在させるシールド部材のエッジ部分によるコロナの発生をシールド部材に相応した手段により阻止して、モールド樹脂の絶縁劣化乃至絶縁破壊を未然に防止し、かつ、モールドトランスの小型化を図る。【解決手段】コイルに嵌める筒状シールド部材５の両側縁に断面円弧状に膨出するコロナリング６を設け、また、このコロナリングにつき、断面円形乃至ほぼ円形の外周形状を有する導電性のパイプ７乃至棒体を前記筒状シールド部材の各側縁に沿えて一体的に接合し、更には、前記筒状シールド部材及び各コロナリングを共通の一箇所で切り離して有端環状に形成するとともに、その筒状シールド部材の対峙する両端縁をそれぞれ断面円弧状の非尖鋭端面８に、かつ、各コロナリングの対峙する両端面をそれぞれ球面状乃至ほぼ球面状の非尖鋭端面１０に形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに嵌める筒状シールド部材の両側縁に、断面円弧状乃至ほぼ円弧状に膨出するコロナリングを設けたことを特徴とする高圧トランス用コロナリング付きシールド。
【請求項２】
上記コロナリングは、断面円形乃至ほぼ円形の外周形状を有する導電性のパイプ乃至棒体を、上記筒状シールド部材の各側縁に沿えて一体的に接合して成る請求項１に記載の高圧トランス用コロナリング付きシールド。
【請求項３】
上記筒状シールド部材及び上記各コロナリングを、共通の一箇所で切り離して有端環状に形成するとともに、その筒状シールド部材の対峙する両端縁をそれぞれ断面円弧状の非尖鋭端面に、かつ、各コロナリングの対峙する両端面をそれぞれ球面状乃至ほぼ球面状の非尖鋭端面に形成して成る請求項１又は請求項２に記載の高圧トランス用コロナリング付きシールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧トランス用コロナリング付きシールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧部に電力を供給するトランスや低電圧を高電圧に昇圧するトランスなどの高圧トランスでは、一般に一次コイルと二次コイルとを一つに巻き重ねて共通の鉄心に装着しているが、この場合の二次コイルと一次コイルとの間には、スパークを防止するいわゆる混触防止板としての目的で、又は、二次側で発生したノイズを一次側に、若しくは一次側で発生したノイズを二次側に伝播させないようにする目的でシールド部材を介在させており（例えば特開２００３−１００５２８号公報）、このシールド部材は、通常、厚さ１ｍｍ以下の銅板（箔）若しくはアルミニウム板（箔）で筒状に形成されている。
【０００３】
このシールド部材は、材料がその様に薄い板（箔）であるため、高電圧を発生しているコイルと近接している場合や高圧にフロートしている場合には、エッジ部分の尖りからこのエッジ部分に電荷が集中して近辺の異極性導体との間に高い電位差を伴い、エッジ周辺でコロナを生じ易い。それでも、絶縁油中で使用される従来の湿式のトランスでは、絶縁油の対流によってたとえコロナが発生しても絶縁性が修復されるので、絶縁性能については特に問題にならなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１００５２８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７８３４号公報
【特許文献３】特開２０００−２６０６３４号公報
【特許文献４】特開２００２−５７０４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現在は、火災防止など安全面への意識の高まりから絶縁油の使用が敬遠され、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂などの難燃性絶縁樹脂でモールドする乾式のモールドトランスが主流になりつつある（例えば特開２００２−３６７８３４号公報、特開２０００−２６０６３４号公報）。このようなモールドトランスでは、固体絶縁物を絶縁材料とするため、トランス内部でコロナが発生すると絶縁油のように修復が効かず、時間の経過とともにそのコロナ発生部における絶縁の劣化が進行し、ついには絶縁破壊を起こしてしまう。したがって、このようなモールドトランスにおいて、コイル間に前述のようなシールド部材を介在させると、そのエッジ部分によるコロナでモールドの絶縁劣化乃至絶縁破壊を免れることができない。
【０００６】
一方、前記シールド部材は、トランスとして組み上げるときにコイル本体と同様に鉄心断面を囲むように挿入するから、無端環状のものでは１ターンショートした状態となる。この状態での短絡電流が極わずかであればさほど問題にはならないが、大きくなるとかなりの発熱やロス等を生じて無視できなくなるため、そのシールド部材を有端環状に切断して短絡電流を遮断することが必要になる。ところが、切断すればそのシールド部材の切断端縁にエッジを作ることになって、該部周辺にも前述のようにしてコロナを生じ易くなり、これがまたモールドの絶縁劣化乃至絶縁破壊の原因になる。
【０００７】
なお、コイルに挿入する断面角形の鉄心の該断面四隅にそれぞれコロナリング（電界緩和部材）を当てて鉄心と平行に（磁束の流れの方向に）一巡させることにより絶縁材の劣化を防止することは既に提案されているが（特開２００２−５７０４０号公報）、このような手段では上述のようなシールド部材による絶縁材の劣化や絶縁破壊は到底解決できない。
【０００８】
そこで、本発明は、モールドトランスにおいて、コイル間に介在させるシールド部材のエッジ部分によるコロナの発生をシールド部材に相応した独自の手段により的確に阻止して、モールド樹脂の絶縁劣化乃至絶縁破壊を未然に防止し、併せて、モールドトランスの小型化を図ろうとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、請求項１の高圧トランス用コロナリング付きシールドの発明は、コイルに嵌める筒状シールド部材の両側縁に、断面円弧状に膨出するコロナリングを設けたことを特徴とする。
【００１０】
そして、請求項２の発明は、請求項１の上記高圧トランス用コロナリング付きシールドにあって、上記コロナリングにつき、断面円形乃至ほぼ円形の外周形状を有する導電性のパイプ乃至棒体を、上記筒状シールド部材の各側縁に沿えて一体的に接合して成る。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の上記高圧トランス用コロナリング付きシールドにあって、上記筒状シールド部材及び上記各コロナリングを、共通の一箇所で切り離して有端環状に形成するとともに、その筒状シールド部材の対峙する両端縁をそれぞれ断面円弧状の非尖鋭端面に、かつ、各コロナリングの対峙する両端面をそれぞれ球面状乃至ほぼ球面状の非尖鋭端面に形成して成る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高圧トランス用コロナリング付きシールドを図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１、図２において、１は、内部にコアを挿通させる一次コイル、２は、この一次コイルの外周に重ねて巻回した二次コイルであり、これらは絶縁層と巻線層とを適宜に巻き重ねた既存形式のものである。
【００１４】
３は、その一次コイル１と二次  コイル２との間に介在させた本発明に係るシールド、４は、それらの一次コイル１、二次コイル２及びシールド３を包み込んだエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂などの難燃性樹脂によるモールドである。なお、モールド４は、鉄心等をも含めて広い範囲に施してもよい。
【００１５】
図１乃至図３に示すように、シールド３は、一次コイル１と二次コイル２との間に介在させる筒状シールド部材５の両側縁に、それぞれ断面円弧状に膨出するコロナリング６を設ける。そして、その筒状シールド部材５は、円筒型の一次コイル１の外周と円筒型の二次コイル２の内周に適合させて板厚１ｍｍ以下の銅板（箔）により円筒状に形成し、また、両コロナリング６は、筒状シールド部材５の側縁に対応させて直径１〜５０ｍｍ程度の導電性のパイプ７により環状に形成して、各々筒状シールド部材５の側縁に沿えて、半田付け、ロウ付け、溶接等により筒状シールド部材５と一体的に接合する。つまり、両コロナリング６により筒状シールド部材５の両側縁のエッジ部分を解消させるのである。
【００１６】
また、図２、図３に示すように、シールド３は、必要に応じて筒状シールド部材５及び各コロナリング６を共通の一箇所で切り離して有端環状に形成する。なお、このような切り離しは、短絡電流が極わずかでほとんど問題にならない程度であればその必要はない。しかし、大きくなるとかなりの発熱やロス等を伴うので、その際には切り離す必要がある。
【００１７】
切り離す場合は、その筒状シールド部材５の対峙する両端縁部分において、図５の要部拡大図に示すように、高圧コイル側へと緩やかに屈曲させて折り返すことにより（筒状シールド部材５が高圧コイルの内側にあるときは外側に屈曲させればよいが、外側にあるときは内側に屈曲させる。）、その断面が直径１〜５０ｍｍ程度の円弧状の非尖鋭端面８になるように形成して、単なる切断で発生するエッジを解消させる。この場合、非尖鋭端面８相互間の間隔は、５〜６０ｍｍ程度にするとよい。また、各コロナリング６を形成する上記導電性のパイプ７の対峙する両端にそれぞれ球面状乃至ほぼ球面状の先端子９を半田付け、ロウ付け、溶接等により一体的に接合して、各コロナリング６の対峙する両端面をそれぞれ非尖鋭端面１０に形成し、相互を近接対峙させる。ただし、図４に示すように、上記先端子９の直径を上記パイプ７の外形と同等乃至それ以上の大きさとし、そのパイプ７の端面を先端子９の形状に適合する凹面１１に座刳りして、この凹面１１に先端子９を嵌め込んで接合する。つまり、このように座刳りしない場合には、図６に示すように、パイプ７の外縁部分に段差を生じて、この外縁がエッジとなるため、ここに電荷が集中してコロナの発生の原因となるからである。
【００１８】
コロナリング６は、図７に示すように、導電性の棒体１２で形成することも可能である。この場合、棒体１２の直径が比較的細くなるから、先端子９の接合には、この先端子９の側に棒体に適合した穴１３を刳り、棒体１２の端部を差し込んで、半田付け、ロウ付け、溶接等により一体的に接合すればよい。
【００１９】
一次コイル１と二次コイル２の間に介在させたシールド３は、図９（１）に示すように、引出線１４を介して電気的に接地させ、或いは、同図（２）に示すように、引出線１５を介して高圧の二次コイル２に電気的に接続して高圧にフロートさせる。高圧の二次コイル２が角張っていて、その角部にシールドのエッジ部分ほどではないまでも大きな電界が発生していてこれをカバーする必要がある場合や高圧の二次コイル２が複数層になっている場合などには、同図（３）に示すように、二次コイル２の外側もシールド３で覆い、引出線１６，１７で一次コイル１と二次コイル２の間のシールド３共々二次コイル２に電気的に接続して、高圧にフロートさせるとよい。
【００２０】
以上の実施の形態では、円筒型の一次コイル１及び二次コイル２に用いる円筒型のシールド３について示しているが、角筒型の一次コイル１及び二次コイル２の場合は、これらのコイルに適合させて例えば図１０に示すような角筒型のシールド３に形成すればよい。勿論、その他の楕円筒型等においても同様である。
【００２１】
如上の構成であるから、筒状シールド部材５の両側端に接合したコロナリング６、このコロナリングにおける先端子９及び切り離した筒状シールド部材５の非尖鋭端面１０により、シールド３におけるエッジ部分を全て解消させることができ、エッジ部分に集中する電荷をそれらのコロナリング６、先端子９、非尖鋭端面１０の周面にそれぞれ分散させることができる。したがって、こうすることで該部における電界強度を低減させることができ、コロナの発生を防止することができる。
【００２２】
ここにおいて、発明者等は、図８のＡ，Ｂに示す態勢、すなわち、下端が断面円弧状の端縁を有する垂直導電体から成る高電位端縁Ｐ１，Ｐ２と、上面が平坦な水平導電体から成る低電位平板Ｑとを平行に対峙させた状態で、相互間に一定の電圧ｖを印加するものとし、かつ、高電位端縁Ｐ１，Ｐ２の半径ｒと、相互間の距離ｄの寸法を変えて、それぞれにつき所定の公式に基づき高電位端縁Ｐ１，Ｐ２の先端に発生するであろう電界強度Ｅを算出したところ、次表の結果を得た。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
これによれば、高電位端縁Ｐ■の半径ｒがｒ１＝０．１ｍｍの場合には、距離ｄを１００ｍｍ空けたとしても、高電位端縁Ｐ２の半径ｒがｒ２＝５．０ｍｍの場合に距離ｄを５ｍｍ空けただけと比較して５倍程度の電界強度をもってしまう。換言すれば、そのように高電位端縁Ｐ２の半径ｒを大きくすることで、電界強度を格段に低減させることができることが明らかである。
【００２５】
したがって、筒状シールド部材５の両側端にコロナリング６を接合し、また、その筒状シールド部材５及びコロナリング６を一部で切り離した場合には、このコロナリング６の対峙する両端にエッジが生じないように先端子９を接合するとともに、切り離した筒状シールド部材５の対峙する両端縁を非尖鋭端面１０に形成することにより、従来、シールド３に局部的に発生していた高い電界強度を支障なく低減させることができ、シールド３におけるコロナの発生を防止することができる。
【００２６】
更に、前述のように、高圧の二次コイル２が角張っていて、その角部をカバーする必要がある場合や高圧の二次コイル２が複数層になっている場合などにも、当該シールド３を図９（３）に示すようにして使用することで、そのシールド効果をうることができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項３の本発明によれば、筒状シールド部材の両側縁に、断面円弧状乃至ほぼ円弧状に膨出するコロナリングを設けているので、モールドトランスにおいて、筒状シールド部材の両側縁に生じる電荷をコロナリングの周面に分散させることができて、近辺の異極性導体との間で高い電位差を生じることを阻止でき、したがって、シールドにおけるコロナの発生を抑止できて、モールドの絶縁劣化や絶縁破壊を的確に防止することができ、しかも、簡潔な構造、形状が可能になり、モールドトランスを大幅に小型化することができる。
【００２８】
また、請求項２、請求項３の発明によれば、そのコロナリングを断面円形乃至ほぼ円形の外周形状を有する導電性のパイプ乃至棒体により形成して筒状シールド部材の各側縁に沿えて一体的に接合しているから、極めて容易に作製できるだけでなく、コロナリングを全長にわたって寸法的に均一化させることができ、しかも、規格化された既存の市販材料を用いることができて容易に部材の寸法上の安定化を図ることができ、電気的性能の高度化均質化を図ることができる。
【００２９】
更に、請求項３の発明によれば、筒状シールド部材及び各コロナリングを共通の一箇所で切り離して有端環状に形成し、その筒状シールド部材の対峙する両端縁をそれぞれ断面円弧状の非尖鋭端面に、各コロナリングの対峙する両端面をそれぞれ球面状乃至ほぼ球面状の非尖鋭端面に形成しているので、切り離しても対峙する切り離し端面には一切エッジ部分が生ぜず、それらの非尖鋭端面によりそれらの切り離し端部に生じる電荷を分散させることができて、当該部分においても周辺の異極性導体との間で高い電位差になることを支障なく阻止でき、エッジによるコロナの発生を抑止できて、モールドの絶縁劣化や絶縁破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧トランス用コロナリング付きシールドに係る実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】同実施の形態におけるシールドの斜視図である。
【図３】同実施の形態におけるシールドの分解斜視図である。
【図４】同シールドの要部の拡大断面図である。
【図５】同シールドの他の要部の拡大斜視図である。
【図６】図４に関する要部のための説明断面図である。
【図７】図４に関連する要部の他の例を示す拡大断面図である。
【図８】電界強度の計算に係る態様を示す説明図である。
【図９】シールドの電気的使用要領を示す説明図である。
【図１０】シールドの他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…一次コイル
２…二次コイル
３…シールド
４…モールド
５…筒状シールド部材
６…コロナリング
７…パイプ
８，１０…非尖鋭端面
９…先端子
１１…凹面
１２…棒体
１３…穴
１４，１５，１６，１７…引出線
【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】
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【図１０】
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