JP6191666B2 - 静止誘導機器の制振構造 - Google Patents

Description

本発明は、種々の電力設備等に適用されている変圧器やリアクトル等の静止誘導機器の制振構造に関するものである。

電力設備等に適用されている変圧器やリアクトル等の静止誘導機器としては、鉄心および当該鉄心に装着された巻線を有する静止誘導機器の中身（以下、単に中身と適宜称する）を、絶縁油等の液状の冷却絶縁媒体とともに静止誘導機器の容器（以下、単に容器と適宜称する）に収容し、容器内において中身が冷却絶縁媒体に含浸した構成が知られている。

このような静止誘導機器を稼動すると、巻線に電流が流れ通電する事によって生じる電磁力により、中身が振動（巻線の振動や鉄心の励磁振動）し、その振動が容器等に伝達したり騒音を引き起こし得る。また、当該通電によって容器側へ流れ込む磁束によっても、当該容器の振動は起こり得る。そして、これらの静止誘導機器に係る振動（いわゆる磁気振動と称される振動等）は、静止誘導機器の外周側（容器等から大気側）に騒音（いわゆる通電騒音と称される騒音等）となって放射する虞もある。

このような静止誘導機器に係る振動や騒音については抑制することが種々検討され、例えば特許文献１に示すように、ゴムあるいは合成樹脂等の弾性体から成る制振材を用いる手法が知られている。この特許文献１では、容器表面のうち内側面（側壁の内側面等）に対し制振材を接着剤等により被着し、さらに制振材の表面に磁気シールド材を接着剤等によって被着することにより、制振材を拘束した状態で当該容器の内側面に支持する構造（以下、拘束構造と適宜称する）が開示されている。

また、特許文献２では、複数の制振鋼板を積層し層間に樹脂を介在させて成るサンドイッチ鋼板を、容器表面のうち外側面（側壁の外側面等）に取り付け座を介して取り付け、さらに当該外側面とサンドイッチ鋼板との間に吸音材を介在させた構造（以下、サンドイッチ構造と適宜称する）が開示されている。また、当該特許文献２では、サンドイッチ鋼板や吸音材を用いる替わりに、容器の側壁として溶接構造用の合金制振鋼板を適用した構造（以下、合金制振鋼板構造と適宜称する）が開示されている。

実開昭６３−９７２２０号公報 実開平６−６６０１８号公報

前述のように振動や騒音を抑制することが種々検討されているが、例えば特許文献１の場合、拘束構造を構成するだけでも制振材，磁気シールド材，接着剤等が必須となり、更に制振材および磁気シールド材を容器の内側面に対して順次貼り付ける作業等を要することから、製造工数（部品点数や作業工数等）や製造コストの増加を招く虞がある。

また、特許文献２のサンドイッチ構造では、容器からの騒音（例えば放射音）を抑制できることがあっても、当該容器自体の振動を抑制する効果は小さい。また、合金制振鋼板構造では、合金制振鋼板が一般的な制振鋼板等と比較して高価なものであり、製品コストの上昇を招く虞がある。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたものであって、製造工数等の抑制、および静止誘導機器に係る振動，騒音の抑制に貢献可能な静止誘導機器の制振構造を提供することを目的としている。

この発明に係る静止誘導機器の制振構造は、前記の課題を解決できる創作であり、その一態様は、鉄心および当該鉄心に巻回された巻線を有した静止誘導機器の中身と、中身を液状の冷却絶縁媒体とともに収容する静止誘導機器の容器と、容器表面に支持された粘弾性体と、を備え、粘弾性体は、容器表面に被覆された粘弾性接着剤から成ることを特徴とする。

粘弾性体は、容器表面に被覆された粘弾性接着剤を介して拘束板が被着したものでも良い。また、拘束板は、磁気シールド板または電磁シールド板、あるいは制振鋼板または制振金属板であっても良い。また、拘束板および容器表面が、溶接または締結手段により結合したものであっても良い。また、容器表面のうち内側面と、その内側面に支持された粘弾性体に被着した拘束板と、の間における当該粘弾性体の外周側に間隙が形成され、間隙に冷却絶縁媒体が含浸してスクイズフィルムダンパ部が形成されたものであっても良い。

他の態様においては、鉄心および当該鉄心に巻回された巻線を有した静止誘導機器の中身と、当該中身を液状の冷却絶縁媒体とともに収容した静止誘導機器の容器と、複数の拘束板を積層した積層体と、を備え、積層体は、一端側の拘束板が容器表面に被着して支持、または当該容器表面と一体化して支持され、積層体の各拘束板間は、粘弾性接着剤により接着し粘弾性体が形成されたことを特徴とする。

積層体は、制振鋼板または制振金属板であっても良い。また、積層体と容器表面とが、溶接または締結手段により結合したものであっても良い。

さらに、容器の外周側に、鋼板から成る接続装置を介して静止誘導機器用付属機器が接続され、接続装置の鋼板表面に、粘弾性接着剤から成る粘弾性体が支持されたものであっても良い。

以上示したように本発明によれば、製造工数等の抑制、および静止誘導機器に係る振動，騒音の抑制に貢献可能となる。

本実施形態の一例である変圧器１Ａの制振構造を説明するための概略縦断面（鉄心２１の軸心方向に沿って縦断した概略断面図）。 図１の囲み線Ｘにおける概略拡大図。 図１の囲み線Ｘにおける変形例を説明するための概略拡大図。 スクイズフィルムダンパ部４２の一例を示す概略説明図（（Ａ）（Ｂ）は容器１の内側面１０ａを臨んだ図）。 図１の囲み線Ｘにおける変形例を説明するための概略拡大図（粘弾性体４を内側面１０ａに設けた場合（Ａ）、外側面１０ｂに設けた場合（Ｂ））。 図１の囲み線Ｘにおける変形例を説明するための概略拡大図（積層体６を内側面１０ａに設けた場合（Ａ）、外側面１０ｂに設けた場合（Ｂ））。 変圧器１Ａの付属機器と容器１との間を接続する接続装置７３の一例を説明するための概略図。 一般的な静止誘導機器の一例を説明するための概略図。

本発明の実施形態の静止誘導機器の制振構造は、例えば従来の拘束構造のように制振材，磁気シールド材，接着剤等の多くの構成要素を必須としたり、制振材，磁気シールド材を順次貼り付ける作業等を要する構成とは異なるものであって、粘弾性接着剤から成る粘弾性体を容器表面（例えば後述の内側面１０ａ，外側面１０ｂ）等に支持した構成である。

特許文献１の静止誘導機器の場合、例えば図８に示すように中身２を冷却絶縁媒体３と共に容器８に収容し、容器８の内側面８０に制振材８１が支持された構成であるが、その制振材８１を当該内側面８０に貼り付けるための作業や接着剤（すなわち、制振材８１や磁気シールド８３を貼り付けるための接着剤）８２を要し、更に拘束構造の場合には磁気シールド８３を接着剤８２により貼り付ける作業も要することから、製造工数（部品点数や作業工数等）や製造コストの増加を招く虞がある。また、特許文献２の場合、単なるサンドイッチ構造を適用した静止誘導機器では容器自体の振動を抑制する効果が小さく、比較的高価な合金制振鋼板を適用した合金制振鋼板構造の静止誘導機器では製品コストの上昇を招く虞がある。

一方、本実施形態の静止誘導機器の制振構造は、粘弾性接着剤を有効利用（単に部材同士の接着ではなく、粘弾性体を形成し容器表面に支持して利用）できることを見出してなされたものであって、容器表面等に支持された粘弾性体接着剤からなる粘弾性体により、静止誘導機器に係る振動を減衰できる構成である。すなわち、特許文献１のように制振材を貼り付ける作業等を施したり、特許文献２のような合金制振鋼板や図８のような接着剤８２を用いなくても、静止誘導機器に係る振動や騒音の抑制に貢献でき、また、製造工数や製造コストの抑制にも貢献できる。

また、粘弾性接着剤自体は、種々の部材を接着することができるため、粘弾性接着剤を２つの部材（例えば後述の内側面１０ａと拘束板５）間に介在させて硬化し当該２つの部材を互いに接着した場合には、当該粘弾性接着剤から成る粘弾性体を拘束した拘束構造を構成（図８のような接着剤８２を用いずに構成）でき、当該粘弾性体による振動や騒音の抑制に貢献し易くなる可能性がある。

本実施形態の静止誘導機器の制振構造は、前述のように粘弾性体が容器表面等に支持された構成であれば、種々の分野の技術常識を適宜適用して変形することが可能であり、その一例として以下に示すものが挙げられる。

≪静止誘導機器の制振構造の一例≫
図１，図２の概略説明図は、本実施形態による変圧器１Ａの制振構造を説明するものである。図１，図２中の符号１は、中身２および液状の冷却絶縁媒体３を収容することが可能な容器を示すものである。この容器１は、例えば普通鋼板等の金属材料を用いて形成することが可能であって、平板状（例えば円盤状等）の底壁１１と、その底壁１１の一端面の周縁から立設した筒状（例えば円筒状）の側壁１２と、を備えた構成となっている。側壁１２の一端側には、容器１内に対して中身２，冷却絶縁媒体３を出し入れ可能にする開口部１２ａが形成され、その開口部１２ａには当該開口部１２ａを開閉可能な蓋１３が設けられている。

符号４は、粘弾性接着剤から成り容器１の表面１０のうち内側面１０ａに支持された粘弾性体を示すものである。この粘弾性体４は、例えば図１，図２に示すように容器１の内側面１０ａに粘弾性接着剤を被覆し硬化させて形成することができ、粘弾性接着剤の接着力により内側面１０ａに支持された構成となる。符号５は、粘弾性体４の表面に被着し当該粘弾性体４を拘束する拘束板を示すものである。この拘束板５は、例えば金属材料を用い内側面１０ａの形状に合わせて成形されたものであって、前述の内側面１０ａに被覆された硬化前の粘弾性接着剤に密着し、当該粘弾性接着剤を硬化させることにより、粘弾性体４を介して内側面１０ａに支持された構成とすることができる。これにより、粘弾性体４が内側面１０ａと拘束板５とに拘束され、容器１において拘束構造が構成されることとなる。

中身２は、例えばアモルファス磁性材料を用いて成る鉄心２１と、その鉄心２１に巻回された巻線２２と、を備え、開口部１２ａを介して容器１内に収容されて、底壁１１等に固定支持される。この固定支持は、種々の構成を適用することが可能であり、例えば図外の締結金具や防振材等を介して内側面１０ａに防振支持する構成が挙げられるが、これに限定されるものではない。そして、開口部１２ａを介して容器１内に冷却絶縁媒体３を充填することにより、容器１内に収容した中身２が冷却絶縁媒体３に浸漬した状態となる。中身２と容器１外周側（例えば後述の制御盤７１）との間においては、例えば蓋１３に設けられる引出端子（図示省略）を介して接続することが可能である。

図１，図２に示したような変圧器１Ａによれば、巻線２２への通電による電磁力で中身２が振動し容器１に伝達し得る状況、当該通電による磁束で容器１自体が振動し得る状況等の場合であっても、それら振動は粘弾性体４に伝達すると当該粘弾性体４の剪断変形により減衰する。すなわち、変圧器１Ａに係る振動や騒音においては、粘弾性体４により抑制されることとなる。

≪粘弾性体の一例≫
粘弾性体４に適用する粘弾性接着剤においては、容器１の表面に被覆されて硬化して粘弾性体となり、振動減衰作用による制振性，制音性等を発現できるものであれば、種々の形態を適用することが可能である。例えば、ゴム系やエポキシ系の粘弾性接着剤を適用し、容器１の内側面１０ａに被覆する場合には当該容器１内の冷却絶縁媒体に対して耐性（例えば冷却絶縁媒体が絶縁油の場合には耐油性）を有する粘弾性接着剤を適用することが挙げられるが、これに限定されるものではない。

また、図１，図２の変圧器１Ａでは、表面１０のうち底壁１１，側壁１２，蓋１３の全ての内側面１０ａそれぞれに粘弾性接着剤を被覆し、その粘弾性接着剤を硬化させて粘弾性体４が形成された形態となっているが、これに限定されるものではなく、目的とする変圧器１Ａの特性（例えば変圧器１Ａの定格，形状，各種部材の種類，使用環境等）に合わせて適宜設定することが可能である。

例えば図３に示すように、粘弾性接着剤を表面１０の外側面１０ｂに被覆して硬化させることにより、当該外側面１０ｂに支持された粘弾性体４を形成しても良い。また、硬化前の粘弾性接着剤に予め拘束板５を密着し、当該粘弾性接着剤を硬化させることにより、図３に示すように粘弾性体４を介して拘束板５を内側面１０ａに支持した構成とすることができる。この図３のような構成も、図１，図２と同様に変圧器１Ａに係る振動や騒音が抑制されることとなる。

したがって、粘弾性体４や拘束板５においては、容器１の内側面１０ａまたは／および外側面１０ｂの全部または一部のみに設けたり、複数個の粘弾性体４や拘束板５を分散して位置するように設けても良い。

拘束構造においては、表面１０における拘束板５と対向する面（以下、対向面）１０ｃの全面に粘弾性接着剤を被覆し、対向面１０ｃと拘束板５との両者間を粘弾性体４で埋めて隙間（例えば後述の間隙４１）が存在しない状態（いわゆる境界潤滑の状態）にすると、対向面１０ｃと拘束板５との間の摩擦係数は大きくなり、振動減衰作用が得られ易くなるが、これに限定されるものではない。したがって、対向面１０ｃの一部に粘弾性接着剤を被覆して粘弾性体４を形成、例えば図４（Ａ）に示すように断続的に延在（図４（Ａ）ではロ字状で断続的に延在）させたり図４（Ｂ）に示すように蛇行状に延在する粘弾性体４を形成しても良い。この図４に示すように粘弾性体４を形成した場合、対向面１０ｃと拘束板５との間には、単に粘弾性体４が介在するだけでなく、間隙（例えば粘弾性体４で包囲された間隙）４１が形成されるが、間隙４１に容器１内の冷却絶縁媒体３が入り込んで含浸した状態（いわゆる流体潤滑の状態）の場合には、スクイズフィルムダンパ部４２が形成される。このスクイズフィルムダンパ部４２によれば、いわゆる境界潤滑による振動減衰作用が大きくならなくても、スクイズフィルムダンパ効果が得られ、変圧器１Ａに係る振動や騒音の抑制に貢献できることとなる。

粘弾性体４の厚さも特に限定されるものではなく、例えば粘弾性接着剤の被覆厚さを調整することにより、適宜設定することが可能である。具体例としては、電力設備等に適用されている静止誘導機器において、前述のようにゴム系やエポキシ系の粘弾性接着剤を適用する場合、数１０μｍ〜数ｍｍ程度の肉厚の粘弾性体４を形成することが挙げられるが、これに限定されるものではない。

図１〜図４では、粘弾性体４の表面に拘束板５を被着した拘束構造の形態となっているが、例えば図５（Ａ），（Ｂ）に示すように拘束板５を使用しない構成であって、粘弾性体４が露出した非拘束型の構造（以下、非拘束構造）にしても良い。この図５に示すような構成では、拘束構造による作用効果を得ることができなくても、粘弾性体４の伸縮変形による十分な振動減衰作用を奏し、部品点数が削減されるため製造工数等の抑制が図られることとなる。この場合、粘弾性体４の肉厚は、容器１の肉厚の１〜２倍程度となるように設定することが挙げられるが、これに限定されるものではない。

≪拘束板等の一例≫
拘束板５においては、粘弾性体４を拘束できるものであれば、種々の形態を適用することが可能であり、例えばケイ素鋼板等の磁気シールド板や、銅やアルミニウム等の非磁性導体から成る電磁シールド板を適用することが挙げられるが、これに限定されるものではない。

また、単なる拘束板５を適用するのではなく、例えば図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、複数の拘束板（例えばシート状金属板）６１を重ね合わせ各拘束板６１間が粘弾性接着剤で接着された積層体６を適用しても良い。このような積層体６であれば、各拘束板６１間に、粘弾性接着剤から成る粘弾性体４が介在することになる。そして、積層体６の一端側の拘束板６１を容器１の表面１０に被着または一体化させることにより、各拘束板６１間の粘弾性体４が、表面１０に支持（一端側の拘束板６１を介して支持）された構成となり、変圧器１Ａに係る振動や騒音の抑制に貢献できることとなる。

積層体６の具体例としては、制振鋼板や制振金属板等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、拘束板６１の積層数も適宜設定し多層構造（すなわち複数の粘弾性体４を備えた構造）の積層体６を構成しても良い。また、積層体６の一端側の拘束板６１を容器１の表面１０に被着させるには、例えば接着剤を用いるなど種々の方法により実現することが可能であるが、粘弾性接着剤を適用した場合には、当該両者間にも粘弾性体４（図６では図示省略）が形成されることとなる。

また、拘束板５や積層体６（拘束板６１等）の両者は、表面１０に対し、前述のように粘弾性接着剤等を介して接着するだけでなく、更に両者を溶接または締結手段（例えば締結ボルト等；図示省略）により直接的に結合しても良い。このように両者を直接的に結合した場合であっても、粘弾性体４による振動減衰作用が阻害されることがなければ、変圧器１Ａに係る振動や騒音を抑制できると共に、支持構造を補強したり電気的な接続（接地）を行うことも可能となる。また、締結手段の具体例としては、例えば、容器１の内側面１０ａと中身２との間に設置される重量物の固定に用いられる締結ボルトや、絶縁部材（例えばシールド材の金属（裸電極）を覆うプレスボード等）の固定に用いられる締結ボルトや、電気的な接地に用いられる接地用ボルトや、特許文献１の第６図に示すようなねじ取り付け装置（符号６２）等、種々の形態のものを適用することが挙げられるが、これに限定されるものではない。

≪冷却絶縁媒体の一例≫
冷却絶縁媒体３は、液状のものであって静止誘導機器等の分野で知られているものであれば、種々のものを適宜適用することが可能である。例えば、絶縁油のように液状のものであれば、図４に示すような間隙４１に当該絶縁油が入り込んで含浸した状態となり、スクイズフィルムダンパ部４２が形成されることとなる。

また、絶縁冷却の機能に加えて、鉄心２１の放熱を抑止して当該鉄心２１を高温に保持する放熱抑止機能を果たす共に、防災性・環境性などの面から、粘度が高過ぎない冷却絶縁媒体３を適用することも挙げられる。更なる具体例として、引火点が１８０℃から３２０℃の範囲で、その動粘性係数が２０から５０ｃＳｔの範囲内、あるいは引火点が２５０℃以上で動粘性係数が２０ｃＳｔのシリコーン液を適用すること等も挙げられるが、これらに限定されるものではない。

≪静止誘導機器と付属機器とを接続する接続装置≫
変圧器１Ａの外周側には、種々の付属機器、例えば図７に示すように制御盤７１，冷却機器７２等の種々の付属機器が設けられ、それら付属機器と容器１とは、それぞれ種々の接続装置７３を介して接続される。この接続装置７３としては、付属機器の種類に合わせて適用され、例えばブッシングポケット，ダクト，冷却装置，防音壁（例えば簡易防音壁や防音パネル等）等、鋼板を用いて成る種々の形態のものが適用されている。この接続装置７３は、容器１に接続（図７では蓋１３に接続）されているため、変圧器１Ａの稼動に伴う振動が伝達し得る。あるいは、このような固体伝達の他に、変圧器１Ａから音として空気中や油中を伝播することにより、付属機器へ振動が伝わる場合もある。

そこで、接続装置７３を構成する鋼板表面（例えば筒状のダクトの場合には当該ダクト外周面等；図示省略）に、粘弾性接着剤を被覆し硬化させて粘弾性体４を形成した場合、当該接続装置７３の鋼板表面には粘弾性体４（図７中では図示省略）が支持されることになり、当該鋼板に伝達した振動は振動減衰し、結果的に変圧器１Ａに係る振動や騒音の抑制に貢献できることとなる。

また、接続装置７３の鋼板表面には、単に粘弾性接着剤を被覆させて粘弾性体４を形成するのではなく、当該粘弾性接着剤が硬化する前に拘束板５（図７では図示省略）を密着させておくことにより、図１，図２等のように粘弾性体４に拘束板５を被着し拘束構造とすることも可能である。また、接続装置７３の鋼板表面には、粘弾性体４を形成する替わりに、図６のように積層体６の一端側の拘束板６１を接着または一体化させることにより、当該鋼板表面に粘弾性体４を支持する構成としても良い。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。例えば、本実施形態の静止誘導機器の具体例について、変圧器１Ａを示す図面等を用いて説明したが、本発明は変圧器に限定されるものではなく、リアクトル等その他の静止誘導機器にも適用可能なものであり、それぞれ同様の作用効果を奏することが可能である。

１…容器
１Ａ…変圧器
１０（１０ａ，１０ｂ）…表面
２…中身
３…冷却絶縁媒体
４…粘弾性体
４１…間隙
４２…スクイズフィルムダンパ部
５，６１…拘束板
６…積層体
７１，７２…付属機器
７３…接続装置

Claims (8)

1. 鉄心および当該鉄心に巻回された巻線を有した静止誘導機器の中身と、
   中身を液状の冷却絶縁媒体とともに収容する静止誘導機器の容器と、
   容器表面のうち少なくとも内側面に支持されている粘弾性体と、を備え、
   粘弾性体は、容器表面に被覆された粘弾性接着剤から成り、
   少なくとも内側面に支持されている粘弾性体は、容器表面に被覆された粘弾性接着剤を介して拘束板が被着し、かつ当該容器表面に被覆された粘弾性接着剤が、当該容器表面における拘束板と対向する対向面で断続的または蛇行状に延在して当該対向面の一部を被覆したものであり、
   少なくとも内側面に支持されている粘弾性体に被着した拘束板と、当該拘束板が被着した側の容器表面と、の間における当該粘弾性体の外周側に間隙が形成され、
   内側面に支持されている粘弾性体の外周側の間隙に冷却絶縁媒体が含浸して、スクイズフィルムダンパ部が形成されたことを特徴とする静止誘導機器の制振構造。
2. 拘束板は、磁気シールド板または電磁シールド板であることを特徴とする請求項１記載の静止誘導機器の制振構造。
3. 拘束板は、制振鋼板または制振金属板であることを特徴とする請求項１記載の静止誘導機器の制振構造。
4. 拘束板および容器表面が、溶接または締結手段により結合したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の静止誘導機器の制振構造。
5. 鉄心および当該鉄心に巻回された巻線を有した静止誘導機器の中身と、
   中身を液状の冷却絶縁媒体とともに収容した静止誘導機器の容器と、
   複数の拘束板を積層し容器表面のうち少なくとも内側面に支持されている積層体と、を備え、
   積層体は、一端側の拘束板が容器表面に被着して支持、または当該容器表面と一体化して支持され、
   積層体の各拘束板間は、粘弾性接着剤により接着し粘弾性体が形成され、
   内側面に支持されている積層体は、内側面に被覆された粘弾性接着剤を介して、一端側の拘束板が被着して支持され、かつ当該内側面に対する粘弾性接着剤の被覆が、当該内側面における一端側の拘束板と対向する対向面で断続的または蛇行状に延在して当該対向面の一部を被覆したものであり、
   内側面に支持されている積層体の一端側の拘束板と、当該内側面と、の間には、当該内側面に被覆された粘弾性接着剤によって粘弾性体が形成、かつ当該粘弾性体の外周側に間隙が形成され、
   間隙に冷却絶縁媒体が含浸して、スクイズフィルムダンパ部が形成されたことを特徴とする静止誘導機器の制振構造。
6. 積層体は、制振鋼板または制振金属板であることを特徴とする請求項５記載の静止誘導機器の制振構造。
7. 積層体と容器表面とが、溶接または締結手段により結合したことを特徴とする請求項５または６記載の静止誘導機器の制振構造。
8. 容器の外周側に、鋼板から成る接続装置を介して静止誘導機器用付属機器が接続され、
   接続装置の鋼板表面に、粘弾性接着剤から成る粘弾性体が支持されたことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の静止誘導機器の制振構造。

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