JP2015070180A - 静止誘導電器 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心および巻線の振動によって発生する静止誘導電器本体のねじれや曲げモードの振動量を低減し、密閉容器への振動伝達を抑制できる鉄心締付構造を備えた静止誘導電器を提供する。【解決手段】静止誘導電器は、鉄心３の鉛直方向上下端に鉄心３を積層方向に締付固定する上部鉄心締付部材６と下部鉄心締付部材７を備える。下部鉄心締付部材７を、鉄心３と密閉容器底板２１との間に鉄心積層方向にわたって配置され端部が鉄心積層方向端から突出するように設けたステー部８に固定する。ステー部８に形成された支持孔と密閉容器底板２１に配設した支持柱９とが弾性を有する振れ止めリングを介して支持される。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、静止誘導電器の低騒音化技術に係り、特に静止誘導電器本体の密閉容器への支持構造に関する。

近年、変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器は、大容量化、小型・軽量化に伴って、大きな電界、大きな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おり、振動・騒音が大きくなる傾向がある。

一般に、静止誘導電器の騒音は主として巻線と鉄心で構成される静止誘導電器本体の振動が固体伝播径路および油中伝播径路を介して、静止誘導電器本体を覆うように設けられた密閉容器の底板と側板に振動伝播し、これらが振動することにより騒音となって密閉容器外に放射される。

従来、このような騒音を低減する手段として、鋼板やコンクリートなどで構成された防音タンクや防音建屋、防音壁などの構造物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がある。しかし、振動源は巻線と鉄心を備えた静止誘導電器本体であることから、静止誘導電器本体の振動を低減する必要がある。

静止誘導電器本体の振動を低減する方法としては、巻線の巻回軸方向の電磁振動低減策や鉄心の励磁振動低減策が多く、静止誘導電器本体の振動モードを考慮した対策としては、地震や輸送時の振れ防止を考慮した対策が主であった。しかしながら、鉄心、巻線は積層構造をしていることから、積層方向の剛性が低下するため、通電、励磁により高次の振動モードが現れる可能性がある。

特開２００５−３２８１４号公報 特開平６−８４６５９号公報

上記のような課題を改善するために、静止誘導電器本体の振動が密閉容器底板を介して密閉容器側板に伝達される振動量を低減するための防振構造が提案されている。

例えば、特許文献１では、鉄心の左右両端に設置する逆Ｖ字形の耐震部材は、下端にステー部を設けて基礎ボルトにより基礎に固定し、上端は上部鉄心締付部材と連結することで、地震時の変圧器本体の左右方向と前後方向の振動を低減する方法を提案している。

特許文献２では、継鉄と階段状の珪素鋼鈑からなる鉄心との結合部を押さえ板で押さえつけることで、鉄心結合部の振動による変圧器騒音を低減する方法を提案している。

しかし、これらの構造は、静止誘導電器本体の倒れモードの振動を低減することはできるが、より高次の振動モードであるねじれモードや曲げモードに対しては効果が期待できないという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、鉄心および巻線の振動によって発生する静止誘導電器本体のねじれや曲げモードの振動量を低減し、密閉容器への振動伝達を抑制できる鉄心締付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。

上記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、絶縁媒体が充填されて密閉容器底板を備える密閉容器と、前記密閉容器内で、直立して平面状に広がる複数の電磁鋼板を積層して構成された鉄心と、前記密閉容器内で、前記鉄心に巻回された巻線と、前記密閉容器内で、前記鉄心の鉛直方向上端の積層方向の両側の外側で前記電磁鋼板に沿って水平に延びる２本の上部鉄心締付部材と、前記密閉容器内で、前記鉄心の鉛直方向下端の積層方向の両側の外側で前記電磁鋼板に沿って水平に延びる２本の下部鉄心締付部材と、前記密閉容器底板に固定配置されて上向きに突出する支持柱と、前記２本の下部鉄心締付部材に固定されて当該下部鉄心締付部材を支持し、前記鉄心の積層方向に水平に延びて前記密閉容器底板上に支持され、前記支持柱を受容する支持穴が形成されたステー部と、前記支持穴内で前記支持柱の周囲を囲むように配置されて弾性を有する振れ止めリングと、を有し、前記ステー部が、前記支持穴内の前記振れ止めリングを介して前記支持柱によって水平方向に支持されていることを特徴とする。

本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器の平断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視立断面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視立断面図。 本発明の第２の実施形態に係る静止誘導電器の平断面図。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る静止誘導電器の平断面図。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る静止誘導電器の立断面図。

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。

（第１の実施形態）
本発明に係る静止誘導電器の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の適用例の一つである静止誘導電器の概略構成を示す平断面図であり、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視立断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視立断面図である。

図において、鉄心３および巻線２を備え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、冷却用の絶縁媒体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。

密閉容器１は、例えば直方体の容器であって、密閉容器底板２１、密閉容器側板３１、密閉容器天板４１を備えている。

鉄心３は、直立して平面状に広がる複数の電磁鋼板３ａを積層して形成され、鉛直方向上下端に設けられた上部鉄心締付部材６および下部鉄心締付部材７により積層方向に締め付け固定されている。上部鉄心締付部材６および下部鉄心締付部材７は、積層された電磁鋼板３ａの外側に沿って水平に、すなわち鉄心３の長手方向に各２本が延びている。

巻線２は、鉄心３の鉛直軸周りに巻回されて円筒状を成している。巻線２は、巻回軸上下方向両端部に設けられた絶縁材からなる巻線締付部材４を介して上部鉄心締付部材６、下部鉄心締付部材７により上下方向に締付固定されている。

さらに、下部鉄心締付部材７は、鉄心３の下部に鉄心積層方向にわたり設けられたステー部８に溶接等で固定されている。ステー部８は鉄心積層方向に水平に延びており、図１に示す例では、２個のステー部８が鉄心３の長手方向の両端部に配置されている。

各ステー部８の両端部には、鉛直方向に貫通する支持孔８１が設けられている。一方、密閉容器底板２１には、図３に示すように鉛直方向に円柱状の支持柱９が固定されている。ここで、支持孔８１の内径は支持柱９の外径より少し大きく形成されている。

次に、ステー部８の密閉容器底板２１への支持方法について説明する。ステー部８に設けられた支持孔８１に密閉容器底板２１の支持柱９が挿入されるように配置し、支持孔８１と支持柱９との隙間には、弾性を有する絶縁材からなる振れ止めリング１０が隙間を埋めるように介挿され、ステー部８は振れ止めリング１０及び支持柱９を介して密閉容器底板２１に支持されている。

一般に、静止誘導電器においては、通電により静止誘導電器本体１１から発生した振動は、下部鉄心締付部材７を介して密閉容器底板２１に伝達され、さらに、密閉容器底板２１から密閉容器側板３１に伝達され、密閉容器側板３１が振動することにより騒音となって密閉容器１の外部に放射される。

本実施形態においては、振れ止めリング１０を介在させることによって、ステー部８の支持孔８１と密閉容器底板２１に設けられた支持柱９との間には隙間が存在せず、振れ止めリング１０の内側と外側がそれぞれ支持柱９と支持孔８１と互いに密着することで接触面に摩擦力が発生し、ステー部８は支持柱９の周方向、軸方向ともに拘束される。また、振れ止めリング１０は弾性材で構成したことにより静止誘導電器本体１１の振動がステー部８を介して密閉容器底板２１に伝達するのを抑制できる。

これにより、静止誘導電器本体１１と密閉容器底板２１間に生ずる相対変位が低減され、静止誘導電器本体１１の鉄心積層方向振動のねじれモード、更に鉄心鉛直方向、積層方向振動の曲げモードに基づく振動量が低減できる。

さらに、本実施形態においては、密閉容器底板２１に形成した支持柱９の外形よりステー部８に形成した支持孔８１の内径を大きくしてその隙間に弾性を有する振れ止めリング１０を介挿するようにしているため、支持柱９と支持孔８１の組立精度を高く設計しなくても良い。

なお、振れ止めリング１０の設置は、ステー部８の支持孔８１を密閉容器底板２１の支持柱９に挿入した後に振れ止めリング１０を打ち込む方法や、予め支持孔８１に振れ止めリング１０を装着した後に、ステー部８を挿入して固定する方法により設置しても良い。また、図３に示した振れ止めリング１０は、単一材料の絶縁材からなるものでも良いし、複数種類の絶縁材料からなるリングを径方向または軸方向に接着して形成したものにしても良い。剛性の異なる材料のリングを組み合わせることで、振れ止めリング１０に緩衝効果と耐荷重効果を与えることができる。

本実施形態においては、静止誘導電器本体１１の振れ止め構造を密閉容器底板２１に形成した形態を示したが、密閉容器天板４１や密閉容器側板３１に支持柱９を形成して、本実施形態のように振れ止めリング１０を用いて静止誘導電器本体１１を支持するようにしても同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、下部鉄心締付部材７を固定するステー部８が弾性を有する振れ止めリング１０を介して密閉容器底板２１に支持される。これにより、ステー部８に設けられた支持孔８１と振れ止めリング１０および密閉容器１に設けられた支持柱９と振れ止めリング１０との接触面に摩擦力が発生し、静止誘導電器本体１１と密閉容器底板２１間に発生する相対変位が低減される。それにより、静止誘導電器本体１１の鉄心積層方向のねじれモードや、鉄心鉛直方向の曲げモードに基づく振動量低減をすることができる。

その結果、静止誘導電器本体１１から密閉容器底板２１を介して密閉容器側板３１に伝達される振動量が低減され、密閉容器側板３１を介して密閉容器１外部に放射される騒音が低減される。従って、静止誘導電器本体１１が収納される密閉容器１を覆う大掛かりな防音構造が不要になるか、または簡易化にすることができる。これにより、静止誘導電器全体のコンパクト化が可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る静止誘導電器の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。静止誘導電器本体１１に発生した振動は、巻線２から発生する巻線２の巻回軸方向の振動が巻線締付部材４を介して上部鉄心締付部材６および下部鉄心締付部材７に伝達され、上部鉄心締付部材６および下部鉄心締付部材７に曲げの振動モードが発生する。通電により鉄心３の積層方向に１次曲げモードの振動が発生した場合は、鉄心３の長手方向中央付近の振幅が大きくなる。

このため、本実施形態においては、図４に示すように、下部鉄心締付部材７を支持するステー部８を鉄心３の長手方向端部と中央部付近にそれぞれ設けることで、静止誘導電器本体１１の鉄心積層方向の１次曲げモードの腹の振動量が低減できる。

また、３つのステー部８の振れ止め支持部のうち少なくとも１つは静止誘導電器本体１１の鉄心積層方向反対側に設置する。静止誘導電器本体１１が鉄心積層方向振動のねじれモードの場合、回転軸がねじれモードの回転軸と一致しないため、この構成によって、ねじれモードの振動量を低減できる。さらに、鉄心３の底部に設けられるステー部８は、発生する振動モードに対応してその数や配置を適宜選定することができる。

図５は、ステー部８が鉄心長手方向の５箇所に設けられ、３個は鉄心積層方向背面、２個は鉄心積層方向前面に振れ止め支持部を設けたものを示している。このように振動モードを考慮してステー部８を配置することで、静止誘導電器本体１１の振動量を低減するとともに、密閉容器底板２１への振動伝達を抑制し、密閉容器１から放射される騒音を低減することができる。

なお、各ステー部８の支持部については、必ずしも鉄心３の積層方向両端部に設ける必要はなく、図４または図５に示すように片側にだけ支持部を設けるようにしても良い。このようにすることで、支持部の数を減らすことができ製作工数を削減することが可能である。

さらに、図６に示すように、ステー部８と密閉容器底板２１との間に弾性を有するシート板１２を介挿することにより、ステー部８の振れ止め部における接触のアンバランスによる倒れやステー部８から直接密閉容器底板２１に伝達する振動を抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明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。例えば、変圧器以外でも、その他の電力用機器・装置において騒音低減効果を向上させるために適用してもよい。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、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には、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。

１… 密閉容器 ２… 巻線
３… 鉄心 ３ａ… 電磁鋼板
４… 巻線締付部材 ５… 絶縁媒体
６… 上部鉄心締付部材 ７… 下部鉄心締付部材
８… ステー部 ９… 支持柱
１０… 振れ止めリング １１… 静止誘導電器本体
１２… シート板 ２１… 密閉容器底板
３１… 密閉容器側板 ４１… 密閉容器天板
８１… 支持孔

Claims (5)

1. 絶縁媒体が充填されて密閉容器底板を備える密閉容器と、
   前記密閉容器内で、直立して平面状に広がる複数の電磁鋼板を積層して構成された鉄心と、
   前記密閉容器内で、前記鉄心に巻回された巻線と、
   前記密閉容器内で、前記鉄心の鉛直方向上端の積層方向の両側の外側で前記電磁鋼板に沿って水平に延びる２本の上部鉄心締付部材と、
   前記密閉容器内で、前記鉄心の鉛直方向下端の積層方向の両側の外側で前記電磁鋼板に沿って水平に延びる２本の下部鉄心締付部材と、
   前記密閉容器底板に固定配置されて上向きに突出する支持柱と、
   前記２本の下部鉄心締付部材に固定されて当該下部鉄心締付部材を支持し、前記鉄心の積層方向に水平に延びて前記密閉容器底板上に支持され、前記支持柱を受容する支持穴が形成されたステー部と、
   前記支持穴内で前記支持柱の周囲を囲むように配置されて弾性を有する振れ止めリングと、
   を有し、
   前記ステー部が、前記支持穴内の前記振れ止めリングを介して前記支持柱によって水平方向に支持されていることを特徴とする静止誘導電器。
2. 前記鉄心は、前記電磁鋼板が広がる面に沿う水平方向が長手方向をなし、
   前記ステー部は、前記鉄心の長手方向の少なくとも２箇所に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電器。
3. 前記ステー部の少なくとも一つが、前記鉄心の積層方向振動の振動モードの腹に相当する長手方向位置に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静止誘導電器。
4. 前記振れ止めリングは、複数の絶縁リングを積層して形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。
5. 前記ステー部と前記密閉容器底板との間に介在し弾性を有するシート板をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の静止誘導電器。

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