TW201539497A - 靜態感應電器 - Google Patents

Abstract

減低因在鐵芯緊固金屬件端部間之來自繞線的漏磁通而起之鐵芯緊固金屬件及槽的損失。 一種靜態感應電器，具備具有鐵芯腳(1A)及鐵芯磁軛(1B)之鐵芯(1)、捲繞於鐵芯腳(1A)的繞線(2、3)、及配置於繞線(2、3)的上下而將鐵芯(1)作緊固固定之鐵芯緊固金屬件(4、5)，於鐵芯緊固金屬件端部(4、5)與高壓側及低壓側的繞線(2、3)之間配置以高透磁率的材料而形成之磁屏蔽(6)。磁屏蔽(6)，係被藉夾住於鐵芯緊固金屬件(4、5)的軸方向端部之安裝構材(9)而保持。

Description

靜態感應電器

本發明係關於靜態感應電器，尤其關於設在靜態感應電器之鐵芯緊固金屬件的磁屏蔽之構造。

於以由鐵芯腳部及鐵芯磁軛部所成之鐵芯、及捲繞於該鐵芯腳部的周圍之繞線而構成的靜態感應電器，採用大型的鐵芯之情況下，係將鐵芯從積厚方向的兩側，以上下之鐵芯緊固金屬件作緊固，將鐵芯形狀保持牢固，同時利用同金屬件而保持繞線。由鐵芯與繞線等所成之變壓器主要部，係固定於槽內。

來自繞線之漏磁通，係被取進於鐵芯或鐵芯緊固金屬件或槽側面及上表面。漏磁通被多量取進之部位因漏磁通產生位置而異。

在垂直於鐵芯緊固金屬件之方向的漏磁通，係除了鐵芯以外被取進於鐵芯緊固金屬件及槽。主要係在鐵芯緊固金屬件及槽，發生渦電流損失。在鐵芯緊固金屬件間之漏磁通，係由鐵芯與槽所取進，主要係在槽發生渦電流損失。

近來，係為了減低製造成本，靜態感應電器小型化，漏磁通密度係傾向於提高。要減低漏磁通所致的損失，係期望減低在鐵芯緊固金屬件和槽之損失。

減低在鐵芯緊固金屬件及槽的渦電流損失之目的下，進行採用非磁性屏蔽或磁屏蔽。磁屏蔽係多將矽鋼板重疊複數個而製作。

在日本發明專利公開平成11-283848號，係揭露為了減低來自繞線的漏磁通侵入於槽，以包圍磁軛部的方式配置被電性短路之磁屏蔽構材的方法。

此外，在日本發明專利公開昭和61-099314號，係揭露將在強磁性體的層間插入絕緣物之環狀圓形形狀的磁屏蔽配置於繞線之上端及下端與鐵芯緊固金屬件之間的構造。

此外，在日本發明專利公開平成02-148811號，係揭露將環狀圓形形狀的磁屏蔽配置於繞線之上端及下端與鐵芯緊固金屬件之間，於與繞線對向之面的相反面放射狀配置磁分路之構造。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利公開平成11-283848號公報

[專利文獻2]日本發明專利公開昭和61-099314號公報

[專利文獻3]日本發明專利公開平成02-148811號公報

在專利文獻1的構造，係渦電流會流通於為了將來自繞線的漏磁通消除而電性短路的磁屏蔽構材。藉此，在槽上面、底面之損失係可減低一定程度，惟存在關於因上述渦電流造成的磁場而在鐵芯緊固金屬件發生之損失，係不一定皆被減低等問題。

在專利文獻2的構造，係來自繞線的漏磁通侵入於環狀圓形形狀之磁屏蔽，惟在插入絕緣物之強磁性體間的磁通之流動係難以發生，侵入於磁屏蔽之磁通，係透過鐵芯緊固金屬件而返回鐵芯，故有在鐵芯緊固金屬件的損失為大等問題。

在專利文獻3的構造，係於環狀圓形形狀之磁屏蔽的與繞線對向之面的相反側之面設置由高磁性材料所成的磁分路，使得比起專利文獻2之構造，在磁屏蔽之半徑方向的磁通之流動係變容易，惟磁通的大半係透過鐵芯緊固金屬件而返回鐵芯，故有在鐵芯緊固金屬件的損失為大等問題。

本發明係鑑於以上的問題點而創作者，尤其以減低因在鐵芯緊固金屬件之間的來自繞線之漏磁通而起的鐵芯緊固金屬件及槽之損失為目的。

為了解決上述課題，提供減低因在鐵芯緊固 金屬件之間的來自繞線之漏磁通而起的鐵芯緊固金屬件及槽之損失的技術。

例如，一種靜態感應電器，具備由鐵芯腳部及鐵芯磁軛所成之鐵芯、捲繞於前述鐵芯腳部的繞線、配置於前述繞線之上下而將前述鐵芯作緊固固定的鐵芯緊固金屬件、及以高透磁率的材料而形成之磁屏蔽，特徵在於：於前述鐵芯緊固金屬件之間配置安裝構材，藉前述安裝構材而保持以高磁通密度材料而形成的磁屏蔽。

在本發明，係於鐵芯緊固金屬件之間配置安裝構材，保持以高磁通密度材料而形成之磁屏蔽，從而將來自繞線的漏磁通取進於磁屏蔽，從前述磁屏蔽返回鐵芯，使得有可減低發生於槽及鐵芯緊固金屬件之損失的效果。

1‧‧‧鐵芯

1A‧‧‧鐵芯腳部

1B‧‧‧鐵芯磁軛部

2、2a、2b、2c‧‧‧高壓側繞線

3、3a、3b、3c‧‧‧低壓側繞線

4‧‧‧上部鐵芯緊固金屬件

5‧‧‧下部鐵芯緊固金屬件

6、6a、6b‧‧‧磁屏蔽

61‧‧‧矽鋼板

62、63‧‧‧磁屏蔽塊

64‧‧‧貫通構材

7‧‧‧非磁性屏蔽

9、9a、9b‧‧‧安裝構材

91‧‧‧磁屏蔽按壓部

92‧‧‧垂直支撐構造物

93‧‧‧按壓支撐固定部

95‧‧‧磁屏蔽收納部

11‧‧‧上部絕緣物

12‧‧‧下部絕緣物

13‧‧‧最外絕緣筒

[圖1]就第1實施例下之變壓器主要部作繪示的平面圖。

[圖2](a)係繪示圖1之II-II線下的縱剖面圖，(b)係從圖1之箭頭的方向所見之側面圖。

[圖3]就磁屏蔽之一例作繪示的平面圖及正面圖。

[圖4]就磁屏蔽之其他例作繪示的平面圖及正面圖。

[圖5]就磁屏蔽之其他例作繪示的平面圖及正面圖。

[圖6]就安裝構材之一例作繪示的放大圖，(a)係平面圖，(b)係從同圖之箭頭方向所見的側面圖。

[圖7]就本發明之效果作繪示的圖表。

[圖8]就第2實施例下之變壓器主要部作繪示的平面圖。

[圖9](a)係圖8之IX-IX線下的縱剖面圖，(b)係從圖8之箭頭的方向所見之側面圖。

[圖10]就第2實施例下之第2安裝構材作繪示的放大圖，(a)係平面圖，(b)係從同圖之箭頭方向所見的側面圖。

[圖11]就第3實施例下之變壓器主要部作繪示的平面圖。

[圖12]就磁屏蔽之構造作繪示的平面圖及正面圖。

以下，利用圖式而說明實施例。

[實施例1]

利用圖1~圖2而說明第1實施例。在本實施例係舉例3腳3相變壓器而說明，惟本發明係非限於3腳3相變壓器者。

圖1係繪示變壓器主要部之平面圖，圖2(a)係繪示圖1之II-II線下的縱剖面圖，(b)係從圖1 之箭頭的方向所見之側面圖。

變壓器主要部，係由鐵芯1、捲繞於鐵芯腳部1A的高壓側繞線2與低壓側繞線3所成，該鐵芯1係由積層多數個矽鋼板而形成之鐵芯腳部1A與鐵芯磁軛部1B所成。於各繞線之間或外周係配置絕緣筒，惟最外周絕緣筒13以外於圖係未記載。鐵芯1，係被以配置於繞線之上方的上部鐵芯緊固金屬件4與配置於繞線之下方的下部鐵芯緊固金屬件5作固定。

於將鐵芯1作固定之2個上部鐵芯緊固金屬件4之間配置安裝構材9，以高透磁率材料而形成的磁屏蔽6，係被藉前述安裝構材9與配置於繞線上部之上部絕緣物11而固定。

另一方面，於下部鐵芯緊固金屬件5之間配置安裝構材9，以高透磁率材料而形成的磁屏蔽6，係被藉前述安裝構材9與下部絕緣物12而固定。

接著，以圖1之平面圖作說明。於高壓側繞線2a、2b、2c及低壓側繞線3a、3b、3c與鐵芯磁軛部1B之間，係配置上部絕緣物11，惟為了容易理解在圖係作省略。藉配置於上部鐵芯緊固金屬件4之間的安裝構材9，將磁屏蔽6作固定。

利用圖3~圖5而說明有關於磁屏蔽6之作成方法。在該等圖之中，(a)係平面圖，(b)係繪示正面圖。圖3，係將切斷成如同圖(a)之形狀的屬高透磁率材料之矽鋼板積層複數個，以樹脂固化而形成的磁屏蔽。

圖4，係將切斷成長方形之矽鋼板作積層而形成的平堆磁屏蔽塊62配置複數個，而作成磁屏蔽6者。圖5，係將複數個縱積磁屏蔽塊63組合，以同圖(a)的方式而配置者。此情況下，利用於縱積磁屏蔽塊63所預先設置之孔，使用貫通構材64而固定磁屏蔽塊。

目前為止，說明在高透磁率材料方面採用矽鋼板之情況，惟亦可例如，將如圖3之形狀的磁屏蔽6，以鐵氧體作成型。鐵氧體的飽和磁通密度係低於矽鋼板，故為了具有相同的功能，係以鐵氧體作成型的磁屏蔽之體積係需要大於以矽鋼板作成型的磁屏蔽之體積，惟鐵氧體係形狀的加工為容易，故可形成縮小與鐵芯1之間隙的磁屏蔽。

接著，詳細說明有關於安裝構材。於圖6繪示安裝構材9的構造。同圖(a)係平面圖，同圖(b)係從同圖的箭頭方向所見之側面圖。安裝構材9，係由磁屏蔽按壓部91、垂直支撐構造物92、按壓支撐固定部93所成。磁屏蔽按壓部91，係由按壓構材911與水平支撐構造物912所成。磁屏蔽按壓部91，係因磁屏蔽6之形狀而異。垂直支撐構造物92，在圖6之例，係於紙面在垂直方向長的棒狀之構材。按壓支撐固定部93，係供以將磁屏蔽按壓支撐部92固定於上部鐵芯緊固金屬件4用的構材。垂直支撐構造物92，係以非磁性材料(例如，不銹鋼)而製作。

磁屏蔽6，係被以藉上部絕緣物11與磁屏蔽 按壓部91夾住的形式而固定。藉構成磁屏蔽部91之按壓構材911而防止磁屏蔽61移動於水平方向。

藉採取如此之構造，使得取進於磁屏蔽6之來自繞線的漏磁通之大半，係在不經過上部鐵芯緊固金屬件4的情況下，流進於鐵芯1，可防止在上部鐵芯緊固金屬件4之損失發生。

藉採取上述之構造，將2個上部鐵芯緊固金屬件4間之漏磁通取進於磁屏蔽6。流動於磁通屏蔽中之磁通，係使磁屏蔽6與鐵芯1之距離，小於磁屏蔽6與上部鐵芯緊固金屬件4的距離，從而直接取進於鐵芯1。為此，無磁屏蔽6之情況下，可大幅減低因侵入於槽之磁通而發生的損失，可減低變壓器內部構造物之損失。

圖7，係就本發明之磁屏蔽的有無、磁屏蔽之構造的不同對於變壓器內部構造物之損失的影響作繪示之圖表。採用實施例1之磁屏蔽(圖1、2參照)的情況下，係相較於歷來之不使用磁屏蔽的情況，可將變壓器內部構造物之損失減低8%左右。

另外，損失減低的效果，係在磁屏蔽6、鐵芯1、上部鐵芯緊固金屬件4之相互的位置關係方面受到大的影響。如圖1所示，使磁屏蔽6與鐵芯1之距離為L1，使磁屏蔽6與上部鐵芯緊固金屬件4的距離為L2而說明。

L1>L2之情況下，亦即，從磁屏蔽6觀看，上部鐵芯緊固金屬件4比鐵芯1靠近的情況下，係進入於 磁屏蔽6之磁通經由上部鐵芯緊固金屬件4，而返回鐵芯1，故在上部鐵芯緊固金屬件4有渦電流損失的發生，幾乎無損失減低的效果。

另一方面，L1<L2的情況下，亦即，從磁屏蔽6觀看，鐵芯1比上部鐵芯緊固金屬件4靠近之情況下，係進入於磁屏蔽6之磁通不經由上部鐵芯緊固金屬件4，而返回鐵芯1，故獲得損失減低的效果。以圖7所說明的磁屏蔽之效果，係L1<L2成立的配置下之結果。

[實施例2]

利用圖8~圖9而說明第2實施例。圖8係繪示變壓器主要部之平面圖，圖9(a)係圖1之IX-IX線下的縱剖面圖，圖9(b)係從圖8之箭頭的方向所見之側面圖。

以圖9(a)的縱剖面圖作說明時，關於鐵芯、鐵芯緊固金屬件、繞線、配置於下部之磁屏蔽，係如同第1實施例。在本實施例，係於在上部鐵芯緊固金屬件4的鐵芯側配置非磁性屏蔽7方面，再者在將第2磁屏蔽6b利用第2安裝構材9b，而固定在大致接於鐵芯磁軛1B的上部之位置方面有異。

亦即，實施例2的特徵，係在於除了記載於實施例1之構成以外，在配置於繞線的上側之上部鐵芯緊固金屬件4的軸方向端部且對向於鐵芯磁軛部1B之面設置非磁性屏蔽7，在上部鐵芯緊固金屬件4的軸方向端部 之上端側具備以高透磁率的材料而形成之其他磁屏蔽6b。

以下，利用圖8(平面圖)，而說明安裝構材和磁屏蔽之配置。關於同圖的左側之相，係繪示第1、第2安裝構材及磁屏蔽，而關於右側之相，係排除第2安裝構材及磁屏蔽(虛線部)，而僅顯示第1安裝構材及磁屏蔽。

關於第1安裝構材9a及磁屏蔽6a，係如同第1實施例。關於第2安裝構材9b係利用圖10而說明。同圖係繪示第2安裝構材之構造的放大圖。圖10(a)係平面圖，圖10(b)係從同圖的箭頭方向所見之側面圖。

第2安裝構材9b，係由收納第2磁屏蔽6b之磁屏蔽收納部95、收納支撐部96、收納支撐固定部97所成。收納支撐部96係以非磁性材料而製作。收納支撐部96，係以收納支撐固定部97而固定於上部鐵芯緊固金屬件4。

磁屏蔽收納部95，係由按壓構材951與水平支撐構造物952所成，按壓構材951係呈形成閉路之構造。磁屏蔽6b，係保持於以前述按壓構材951與垂直支撐構造物96圍住之空間。

藉採取如此之構造，使得來自繞線的漏磁通之中上部鐵芯緊固金屬件4及下部鐵芯緊固金屬件5之間的漏磁通，係經由第1磁屏蔽6a而取進於鐵芯1。漏磁通的一部分，係侵入於上部鐵芯緊固金屬件4，惟被藉非 磁性屏蔽7而排斥，該磁通係取進於第2磁屏蔽6b，故不會增加槽等的損失。因此，可大幅減低變壓器內部構造物下之損失。

如以圖7所示，採用實施例2之磁屏蔽(圖8、9參照)的情況下，係相較於歷來之不使用磁屏蔽的情況，可將變壓器內部構造物之損失減低26%左右。

[實施例3]

利用圖11而說明第3實施例。圖11係繪示變壓器主要部的俯視圖。本實施例之構成，係與第1實施例(圖1)大致相同，惟磁屏蔽6之形狀有異。

本實施例的磁屏蔽6，係積層如圖12(a)作切斷之矽鋼板65，以樹脂而固化者。靠近磁屏蔽6的鐵芯磁軛部1B之側係配置於上部鐵芯緊固金屬件4之間，而遠離磁屏蔽6的鐵芯磁軛部1B之側係以從上部鐵芯緊固金屬件4之間超出於外的方式而配置。

藉採用如此之構造，使得可將更廣範圍之漏磁通取進於磁屏蔽6，可減低槽等變壓器內部構造物的損失。

1B‧‧‧鐵芯磁軛部

2a、2b、2c‧‧‧高壓側繞線

3a、3b、3c‧‧‧低壓側繞線

4‧‧‧上部鐵芯緊固金屬件

6‧‧‧磁屏蔽

9‧‧‧安裝構材

Claims (6)

1. 一種靜態感應電器，具備具有鐵芯腳及鐵芯磁軛之鐵芯、捲繞於前述鐵芯腳的繞線、及配置於前述繞線之上下而將前述鐵芯作緊固固定的鐵芯緊固金屬件，特徵在於：於前述鐵芯緊固金屬件的軸方向端部與前述繞線之間配置以高透磁率的材料而形成之磁屏蔽。
2. 如申請專利範圍第1項的靜態感應電器，其中，前述磁屏蔽，係被藉夾住於前述鐵芯緊固金屬件的軸方向端部之保持構材而保持。
3. 如申請專利範圍第1項的靜態感應電器，其中，在配置於前述繞線之上側的前述鐵芯緊固金屬件之軸方向端部且對向於前述鐵芯磁軛的面設置非磁性屏蔽，於前述鐵芯緊固金屬件之軸方向端部的上端側具有以高透磁率之材料而形成的其他磁屏蔽。
4. 如申請專利範圍第2項的靜態感應電器，其中，在配置於前述繞線之上側的鐵芯緊固金屬件之軸方向端部且對向於前述鐵芯磁軛的面設置非磁性屏蔽，於前述鐵芯緊固金屬件之軸方向端部的上端側具有以高透磁率之材料而形成的其他磁屏蔽。
5. 如申請專利範圍第4項的靜態感應電器，其中，前述其他磁屏蔽，係被藉夾住於前述鐵芯緊固金屬件的軸方向端部之上端側的保持構材而保持。
6. 如申請專利範圍第1項的靜態感應電器，其中， 前述磁屏蔽與前述鐵芯之距離，係小於前述磁屏蔽與前述鐵芯緊固金屬件的距離。