JP2018032847A - 静止誘導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】静電シールドが厚くなることを抑制しつつ、静電シールドの外周側および内周側の端部における電界集中を抑制する。【解決手段】鉄心と、鉄心を中心軸として巻き回された巻線と、上記中心軸に沿う方向における巻線の端部の少なくとも一方に隣接して配置された環状の静電シールド１５０とを備える。静電シールド１５０は、導体部１５２および導体部１５２を被覆する第２絶縁被覆部１５３を含む。静電シールド１５０の電位は、巻線における最も高い電位より低い電位である。【選択図】図５

Description

本発明は、静止誘導機器に関し、特に、静電シールドを備える静止誘導機器に関する。

変圧器またはリアクトルなどの静止誘導機器に雷サージなどの衝撃電圧が侵入した場合、巻線内の電位分布は、ターン数に比例した電位分布と比較して急峻になった後、ターン数に比例した電位分布を中心に振動する。この現象は、電位振動と呼ばれる。電位振動の振幅が大きい場合、巻線内において互いに隣接する電線同士の間、および、互いに隣接する巻線同士の間にて大きな電位差が発生し、絶縁破壊が起きることがある。巻線に隣接して静電シールドが設置された場合、巻線と大地との間の静電容量と比較して巻線同士の間の静電容量が大きくなるため、電位振動の振幅が低減される。

従来の静電シールドを備える変圧器においては、巻線の中心軸方向の両端部に、静電シールドが設けられている。静電シールドの外周側の端部および内周側の端部の各々は、曲面で構成されている。静電シールドは、巻線に対して巻線の中心軸方向に締付固定されており、巻線の径方向において巻線の幅と同等の幅を有している(たとえば、特許文献１参照)。

実開昭６０−１１３６１４号公報

従来の変圧器の静電シールドにおいては、コイルと隣接する側とは反対側にて、外周側の端部および内周側の端部に電界が集中する箇所が存在する。静電シールドの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制するために、静電シールドの外周側の端部および内周側の端部の各々の曲率半径を大きくした場合、静電シールドが厚くなり、静止誘導機器が大型化する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、静電シールドが厚くなることを抑制しつつ、静電シールドの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる、静止誘導機器を提供することを目的とする。

本発明に基づく静止誘導機器は、鉄心と、鉄心を中心軸として巻き回された少なくとも１つの巻線と、上記中心軸に沿う方向における上記少なくとも１つの巻線の端部の少なくとも一方に１対１で対応して隣接して配置された環状の少なくとも１つの静電シールドとを備える。上記少なくとも１つの巻線は、電線部および電線部を被覆する第１絶縁被覆部を含む。上記少なくとも１つの静電シールドは、導体部および導体部を被覆する第２絶縁被覆部を含む。上記少なくとも１つの静電シールドの電位は、上記少なくとも１つの巻線における最も高い電位より低い電位である。

本発明によれば、静電シールドが厚くなることを抑制しつつ、静電シールドの外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の分解斜視図であって、図３の矢印ＩＶ方向から見た図である。 本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図３のＶ部を拡大して示す図である。 本発明の実施の形態１の第１変形例に係る静止誘導機器の静電シールドの電気的接続形態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の第２変形例に係る静止誘導機器の静電シールドの電気的接続形態を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器の一部断面図である。 本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器の断面図であって、図９のＸ部を拡大して示す図である。 本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１３のＸＩＶ部を拡大して示す図である。

以下、本発明の各実施の形態に係る静止誘導機器について図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の分解斜視図であって、図３の矢印ＩＶ方向から見た図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図３のＶ部を拡大して示す図である。なお、図１においては、静電シールドを図示していない。図４においては、鉄心を図示していない。

図１〜５に示すように、本発明の実施の形態１に係る静止誘導機器１００は、内鉄形の変圧器である。静止誘導機器１００は、鉄心１１０と、鉄心１１０の主脚部を中心軸として同心円状に巻き回された、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０と、を備えている。すなわち、静止誘導機器１００は、複数の巻線を備えている。

静止誘導機器１００は、図示しないタンクをさらに備えている。タンク内には、絶縁媒体および冷却媒体である、絶縁油または絶縁ガスが充填されている。絶縁油は、たとえば、鉱油、エステル油またはシリコン油である。絶縁ガスは、たとえば、ＳＦ₆ガスまたはドライエアである。鉄心１１０、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０は、タンク内に収容されている。

高圧巻線１３０は、低圧巻線１２０の外側に位置している。高圧巻線１３０は、平角電線１４０を円盤状に巻き回して構成した複数の円盤状巻線が、上記中心軸に沿う方向に積層されることにより構成されている。平角電線１４０は、横断面にて略矩形状の電線部１４１および電線部１４１を被覆する第１絶縁被覆部１４２を含む。図示していないが、低圧巻線１２０も高圧巻線１３０と同様の構成を有している。

静止誘導機器１００は、上記中心軸に沿う方向における低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の端部に隣接して配置された環状の静電シールド１５０をさらに備えている。なお、本実施の形態では、静電シールド１５０は、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の両方の端部に１対１で対応して隣接して配置されているが、これに限られず、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の端部の少なくとも一方に１対１で対応して隣接して配置されていればよい。静止誘導機器１００が備える４つの静電シールド１５０の各々は、電位振動の振幅の低減に加え、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の上記中心軸に沿う方向における端部への電界集中を緩和するために、設置されている。

４つの静電シールド１５０の各々は、絶縁体部１５１、導体部１５２および導体部１５２を被覆する第２絶縁被覆部１５３を含む。本実施の形態においては、導体部１５２は、絶縁体部１５１の表面を覆うように設けられている。ただし、絶縁体部１５１の部分が、導体部１５２によって構成されていてもよい。すなわち、静電シールド１５０が、導体部１５２と第２絶縁被覆部１５３とから構成されていてもよい。

４つの静電シールド１５０の各々の導体部１５２には、周方向において不連続となるように、１ヶ所以上の切れ目が設けられている。この切れ目により、静電シールド１５０の全周を循環する電流が流れることを防止することができる。本実施の形態においては、４つの静電シールド１５０の各々の絶縁体部１５１には、切れ目が設けられていないが、導体部１５２の切れ目と同じ位置に切れ目が設けられていてもよい。この場合、導体部１５２の周方向の両端面は、第２絶縁被覆部１５３に覆われている。

絶縁体部１５１は、プレスボードまたは強化木にて構成されている。強化木は、圧縮成形または樹脂注入されて強度が高められた木材である。導体部１５２は、金網、金属箔、導電テープまたは導電塗料にて構成されている。第２絶縁被覆部１５３は、プレスボードまたはポリエチレンテレフタレートにて構成されている。

電位振動の振幅を低減するためには、静止誘導機器１００に衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド１５０が、静電シールド１５０に隣接する低圧巻線１２０または高圧巻線１３０の電位の変動に追従する必要がある。導体部１５２の電気抵抗率が高い場合、静電シールド１５０の電位の追従が遅くなり、電位振動を十分に抑制できないことがある。そのため、導体部１５２の表面抵抗率が、１０Ω／ｓｑ以上５０Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。

静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部の各々は、曲面で構成されている。本実施の形態においては、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部の各々は、横断面にて曲率半径の異なる２つの円弧部が連続した曲面で構成されている。具体的には、絶縁体部１５１の外周側の端部および内周側の端部の各々が、横断面にて曲率半径ｒ１の円弧部と曲率半径ｒ２の円弧部とが連続した曲面で構成されており、導体部１５２および第２絶縁被覆部１５３の各々は、絶縁体部１５１の外形と略相似形の外形を有している。

曲率半径ｒ２は、曲率半径ｒ１より大きい。静電シールド１５０において、曲率半径ｒ１の円弧部は、静電シールド１５０に隣接する巻線側に設けられ、曲率半径ｒ２の円弧部は、静電シールド１５０に隣接する巻線側とは反対側に設けられている。

上記中心軸に沿う方向と直交する径方向において、静電シールド１５０の幅Ｗ２は、静電シールド１５０に隣接する巻線の幅Ｗ１と同等である。すなわち、低圧巻線１２０に隣接する静電シールド１５０の幅Ｗ２は、低圧巻線１２０の幅Ｗ１と同等である。高圧巻線１３０に隣接する静電シールド１５０の幅Ｗ２は、高圧巻線１３０の幅Ｗ１と同等である。

なお、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０の各々の幅Ｗ１は、最内周に位置する平角電線１４０の第１絶縁被覆部１４２の内周側の端部から、上記中心軸の径方向外側に向かって、最外周に位置する平角電線１４０の第１絶縁被覆部１４２の外周側の端部までの間の幅である。また、静電シールド１５０の幅Ｗ２は、静電シールド１５０の内周側の端部に位置する第２絶縁被覆部１５３の外表面から、上記中心軸の径方向外側に向かって、静電シールド１５０の外周側の端部に位置する第２絶縁被覆部１５３の外表面までの間の幅である。

巻線の幅Ｗ１と同等とは、巻線の幅Ｗ１の９０％以上１１０％以下の範囲である。巻線の幅Ｗ１と静電シールド１５０の幅Ｗ２とが同等であることにより、巻線の静電シールド１５０側の端部、および、静電シールド１５０の巻線側の端部の各々における電界集中を抑制することができ、静止誘導機器１００の絶縁性能を高めることができる。

第２絶縁被覆部１５３は、上記中心軸に沿う方向において隣接する低圧巻線１２０または高圧巻線１３０と対向する内側部１５３ａと、上記中心軸に沿う方向において隣接する低圧巻線１２０または高圧巻線１３０とは反対側に位置する外側部１５３ｂとを含む。内側部１５３ａは、外側部１５３ｂより厚い。第２絶縁被覆部１５３において、外側部１５３ｂと内側部１５３ａとの間に位置する、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部を構成する部分は、内側部１５３ａの厚さ以下、かつ、外側部１５３ｂの厚さ以上の厚さを有している。

本実施の形態においては、静止誘導機器１００は、静電シールド１５０の導体部１５２と、静電シールド１５０に隣接する巻線の端部の電線部１４１とを、電気的に接続する配線１６０をさらに備えている。図５に示すように、配線１６０は、静電シールド１５０に隣接する巻線の端部の電線部１４１において最内周と最外周との間に位置する部分に接続されている。配線１６０は、芯線１６１と、芯線１６１を被覆する第３絶縁被覆部１６２とから構成されている。

具体的には、低圧巻線１２０に隣接する静電シールド１５０の導体部１５２は、配線１６０によって、低圧巻線１２０の端部に位置する平角電線１４０において最内周と最外周との間に位置する電線部１４１と接続されている。その結果、静電シールド１５０の導体部１５２と、低圧巻線１２０の端部に位置する平角電線１４０において最内周と最外周との間に位置する電線部１４１とは、同電位になっている。高圧巻線１３０に隣接する静電シールド１５０の導体部１５２は、配線１６０によって、高圧巻線１３０の端部に位置する平角電線１４０において最内周と最外周との間に位置する電線部１４１と接続されている。その結果、静電シールド１５０の導体部１５２と、高圧巻線１３０の端部に位置する平角電線１４０において最内周と最外周との間に位置する電線部１４１とは、同電位になっている。

一般的に、高圧巻線１３０の端部に位置する平角電線１４０の最内周または最外周に位置する電線部１４１が、静止誘導機器１００が備える複数の巻線において最も高い電圧が印加される入力端となる。通常、この入力端に、高圧巻線１３０に隣接する静電シールド１５０の導体部１５２が接続されて同電位となっている。

高圧巻線１３０の端部に位置する平角電線１４０において最内周と最外周との間に位置する電線部１４１の電位は、静止誘導機器１００が備える複数の巻線における最も高い電位より低い電位となる。本実施の形態に係る静止誘導機器１００では、静電シールド１５０の導体部１５２は、静電シールド１５０に隣接する巻線の端部の電線部１４１において最内周と最外周との間に位置する部分に接続されている。その結果、静電シールド１５０の導体部１５２は、高圧巻線１３０の端部に位置する平角電線１４０において最内周と最外周との間に位置する電線部１４１と同電位になっており、静止誘導機器１００が備える複数の巻線における最も高い電位より低い電位となっている。また、複数の静電シールド１５０の各々の電位は、１対１で対応して隣接する巻線における最も高い電位より低い電位となっている。

その結果、本実施の形態に係る静止誘導機器１００では、静電シールド１５０の導体部１５２を上記入力端に接続した場合に比較して、静電シールド１５０の対地電位を低くすることができる。これにより、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界を低減することができる。本実施の形態に係る静止誘導機器１００においては、静電シールド１５０を厚くする必要性がない。すなわち、静止誘導機器１００においては、静電シールド１５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

図５に示すように、本実施の形態においては、導体部１５２の外表面における外周部に配線１６０が接続されているが、これに限られず、導体部１５２の外表面における内周部に配線１６０が接続されていてもよい。配線１６０と巻線との間の絶縁性能をより確保するために、導体部１５２は、導体部１５２の外表面における内周部および外周部のうちの、隣接する巻線との間の電位差が小さい方にて配線１６０と接続されていることが好ましい。同じ理由から、配線１６０が、静電シールド１５０の第２絶縁被覆部１５３の表面に沿って配置されていることが好ましい。

配線１６０を静電シールド１５０に接続する際には、静電シールド１５０の第２絶縁被覆部１５３の一部を除去して導体部１５２を露出させ、導体部１５２の露出部分に芯線１６１をはんだ付けまたは銀ろう付けによって接続する。この接続箇所は、絶縁紙で覆われる。配線１６０を巻線に接続する際には、平角電線１４０の第１絶縁被覆部１４２の一部を除去して電線部１４１を露出させ、電線部１４１の露出部分に芯線１６１をはんだ付けまたは銀ろう付けによって接続する。この接続箇所は、絶縁紙で覆われる。

本実施の形態に係る静止誘導機器１００においては、第２絶縁被覆部１５３を構成する材料の比誘電率が、絶縁媒体を構成する材料の比誘電率より高いため、静電シールド１５０と静電シールド１５０に隣接する巻線との間の静電容量を大きくすることができる。これにより、静止誘導機器１００に雷サージなどの衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド１５０に隣接する巻線内において互いに隣接する電線同士の間に発生する電位差を低減することができ、その結果、電位振動の振幅を低減することができる。

また、静電シールド１５０の第２絶縁被覆部１５３において、内側部１５３ａが、外側部１５３ｂより厚いため、静電シールド１５０と静電シールド１５０に隣接する巻線との間の絶縁性を高くすることができる。これにより、静止誘導機器１００の絶縁信頼性を高めることができる。

なお、静電シールド１５０の電位を上記入力端の電位より低くするための電気的接続形態は、上記に限られない。ここで、静電シールドの電気的接続形態の変形例について説明する。図６は、本発明の実施の形態１の第１変形例に係る静止誘導機器の静電シールドの電気的接続形態を示す断面図である。図７は、本発明の実施の形態１の第２変形例に係る静止誘導機器の静電シールドの電気的接続形態を示す断面図である。図６，７においては、図５と同一の断面視にて示している。

図６に示すように、本発明の実施の形態１の第１変形例に係る静止誘導機器の静電シールド１５０の導体部１５２は、隣接する巻線の端部以外の電線部１４１と電気的に接続されている。その結果、静電シールド１５０の導体部１５２は、隣接する巻線の端部以外の電線部１４１と同電位になっている。静電シールド１５０に隣接する巻線の端部以外の電線部１４１の電位は、第１変形例に係る静止誘導機器が備える複数の巻線における最も高い電位より低い電位となる。

その結果、第１変形例に係る静止誘導機器では、静電シールド１５０の導体部１５２を上記入力端に接続した場合に比較して、静電シールド１５０の対地電位を低くすることができる。これにより、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界を低減することができる。第１変形例に係る静止誘導機器においても、静電シールド１５０を厚くする必要性がない。すなわち、第１変形例に係る静止誘導機器においても、静電シールド１５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

第１変形例に係る静止誘導機器においては、静電シールド１５０の導体部１５２が、静電シールド１５０に隣接する巻線の端部以外において、最内周および最外周のいずれか一方に接続されていてもよい。

すなわち、低圧巻線１２０に隣接する静電シールド１５０の導体部１５２が、配線１６０によって、低圧巻線１２０の端部以外に位置する平角電線１４０において最内周または最外周に位置する電線部１４１と接続されており、静電シールド１５０の導体部１５２と、低圧巻線１２０の端部以外に位置する平角電線１４０における最内周または最外周に位置する電線部１４１とが、同電位になっていてもよい。高圧巻線１３０に隣接する静電シールド１５０の導体部１５２が、配線１６０によって、高圧巻線１３０の端部以外に位置する平角電線１４０において最内周または最外周に位置する電線部１４１と接続されており、静電シールド１５０の導体部１５２と、高圧巻線１３０の端部以外に位置する平角電線１４０における最内周または最外周に位置する電線部１４１とが、同電位になっていてもよい。この場合、配線１６０と電線部１４１との接続が容易であり、実施の形態１に係る静止誘導機器１００に比較して、第１変形例に係る静止誘導機器は容易に組み立て可能である。

図７に示すように、本発明の実施の形態１の第２変形例に係る静止誘導機器の静電シールド１５０の導体部１５２は、電気的に浮遊している。すなわち、第２変形例に係る静止誘導機器は配線１６０を備えておらず、静電シールド１５０の導体部１５２は、巻線の電線部１４１と電気的に接続されていない。

本発明の実施の形態１の第２変形例に係る静止誘導機器の静電シールド１５０の導体部１５２の対地電位は、静電シールド１５０と、静電シールド１５０に隣接する巻線および鉄心１１０との、位置関係によって決まる。すなわち、これらの位置関係によって、静電シールド１５０と静電シールド１５０に隣接する巻線との間の静電容量が規定され、この規定された静電容量によって静電シールド１５０の導体部１５２の対地電位が決まる。

第２変形例に係る静止誘導機器でも、静電シールド１５０の導体部１５２を上記入力端に接続した場合に比較して、静電シールド１５０の対地電位を低くすることができる。これにより、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界を低減することができる。第２変形例に係る静止誘導機器においても、静電シールド１５０を厚くする必要性がない。すなわち、第２変形例に係る静止誘導機器においても、静電シールド１５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド１５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施の形態に係る静止誘導機器は、外鉄形の変圧器である点が主に異なるため、実施の形態１に係る静止誘導機器と同様の構成についてはその説明を繰り返さない。

図８は、本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器の一部断面図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器の断面図であって、図９のＸ部を拡大して示す図である。なお、図８においては、静電シールドを図示していない。図９においては、鉄心より上側のみ図示している。

図８〜１０に示すように、本発明の実施の形態２に係る静止誘導機器２００は、外鉄形の変圧器である。静止誘導機器２００は、鉄心２１０と、鉄心２１０の主脚部を中心軸として巻き回されて同軸配置された低圧巻線２２０および高圧巻線２３０とを備えている。

静止誘導機器２００は、タンク２７０をさらに備えている。タンク２７０内には、絶縁媒体および冷却媒体である、絶縁油または絶縁ガスが充填されている。絶縁油は、たとえば、鉱油、エステル油またはシリコン油である。絶縁ガスは、たとえば、ＳＦ₆ガスまたはドライエアである。鉄心２１０、低圧巻線２２０および高圧巻線２３０は、タンク２７０内に収容されている。

上記中心軸に沿う方向において、高圧巻線２３０は、低圧巻線２２０同士に挟まれるように配置されている。高圧巻線２３０は、平角電線２４０をレーストラック状に巻き回して構成した複数の単位巻線が、上記中心軸の軸方向に積層されることにより構成されている。平角電線２４０は、横断面にて略矩形状の電線部２４１および電線部２４１を被覆する第１絶縁被覆部２４２を含む。図示していないが、低圧巻線２２０も高圧巻線２３０と同様の構成を有している。

静止誘導機器２００は、上記中心軸に沿う方向における低圧巻線２２０および高圧巻線２３０の各々の端部に隣接して配置された環状の複数の静電シールド２５０をさらに備えている。なお、図９においては、高圧巻線２３０に隣接する１つの静電シールド２５０のみ図示している。

４つの静電シールド２５０の各々は、絶縁体部２５１、導体部２５２および導体部２５２を被覆する第２絶縁被覆部２５３を含む。本実施の形態においては、導体部２５２は、絶縁体部２５１の表面を覆うように設けられている。ただし、絶縁体部２５１の部分が、導体部２５２によって構成されていてもよい。すなわち、静電シールド２５０が、導体部２５２と第２絶縁被覆部２５３とから構成されていてもよい。

４つの静電シールド２５０の各々の導体部２５２には、周方向において不連続となるように、１ヶ所以上の切れ目が設けられている。この切れ目により、静電シールド２５０の全周を循環する電流が流れることを防止することができる。本実施の形態においては、４つの静電シールド２５０の各々の絶縁体部２５１には、切れ目が設けられていないが、導体部２５２の切れ目と同じ位置に切れ目が設けられていてもよい。この場合、導体部２５２の周方向の両端面は、第２絶縁被覆部２５３に覆われている。

絶縁体部２５１は、プレスボードまたは強化木にて構成されている。導体部２５２は、金網、金属箔、導電テープまたは導電塗料にて構成されている。第２絶縁被覆部２５３は、プレスボードまたはポリエチレンテレフタレートにて構成されている。

電位振動の振幅を低減するためには、静止誘導機器２００に衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド２５０が、静電シールド２５０に隣接する低圧巻線２２０または高圧巻線２３０の電位の変動に追従する必要がある。導体部２５２の電気抵抗率が高い場合、静電シールド２５０の電位の追従が遅くなり、電位振動を十分に抑制できないことがある。そのため、導体部２５２の表面抵抗率が、１０Ω／ｓｑ以上５０Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。

静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部の各々は、曲面で構成されている。本実施の形態においては、静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部の各々は、横断面にて半円状の曲面で構成されている。具体的には、絶縁体部２５１の外周側の端部および内周側の端部の各々が、横断面にて半径ｒ３の半円状の曲面で構成されており、導体部２５２および第２絶縁被覆部２５３の各々は、絶縁体部２５１の外形と略相似形の外形を有している。

上記中心軸の径方向において、静電シールド２５０の幅Ｗ２は、静電シールド２５０に隣接する巻線の幅Ｗ１と同等である。すなわち、低圧巻線２２０に隣接する静電シールド２５０の幅Ｗ２は、低圧巻線２２０の幅Ｗ１と同等である。高圧巻線２３０に隣接する静電シールド２５０の幅Ｗ２は、高圧巻線２３０の幅Ｗ１と同等である。

なお、低圧巻線２２０および高圧巻線２３０の各々の幅Ｗ１は、最内周に位置する平角電線２４０の第１絶縁被覆部２４２の内周側の端部から、上記中心軸の径方向外側に向かって、最外周に位置する平角電線２４０の第１絶縁被覆部２４２の外周側の端部までの間の幅である。また、静電シールド２５０の幅Ｗ２は、静電シールド２５０の内周側の端部に位置する第２絶縁被覆部２５３の外表面から、上記中心軸の径方向外側に向かって、静電シールド２５０の外周側の端部に位置する第２絶縁被覆部２５３の外表面までの間の幅である。

巻線の幅Ｗ１と同等とは、巻線の幅Ｗ１の９０％以上１１０％以下の範囲である。巻線の幅Ｗ１と静電シールド２５０の幅Ｗ２とが同等であることにより、巻線の静電シールド２５０側の端部、および、静電シールド２５０の巻線側の端部の各々における電界集中を抑制することができ、静止誘導機器２００の絶縁性能を高めることができる。

第２絶縁被覆部２５３は、上記中心軸に沿う方向において隣接する低圧巻線２２０または高圧巻線２３０と対向する内側部２５３ａと、上記中心軸に沿う方向において隣接する低圧巻線２２０または高圧巻線２３０とは反対側に位置する外側部２５３ｂとを含む。内側部２５３ａは、外側部２５３ｂより厚い。第２絶縁被覆部２５３において、外側部２５３ｂと内側部２５３ａとの間に位置する、静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部を構成する部分は、内側部２５３ａの厚さ以下、かつ、外側部２５３ｂの厚さ以上の厚さを有している。

本実施の形態においては、静止誘導機器２００は、静電シールド２５０の導体部２５２と、静電シールド２５０に隣接する巻線の端部の電線部２４１とを、電気的に接続する配線２６０をさらに備えている。図１０に示すように、配線２６０は、静電シールド２５０に隣接する巻線の端部の電線部２４１において最内周と最外周との間に位置する部分に接続されている。配線２６０は、芯線２６１と、芯線２６１を被覆する第３絶縁被覆部２６２とから構成されている。

具体的には、低圧巻線２２０に隣接する静電シールド２５０の導体部２５２は、配線２６０によって、低圧巻線２２０の端部に位置する平角電線２４０において最内周と最外周との間に位置する電線部２４１と接続されている。その結果、静電シールド２５０の導体部２５２と、低圧巻線２２０の端部に位置する平角電線２４０において最内周と最外周との間に位置する電線部２４１とが、同電位になっている。高圧巻線２３０に隣接する静電シールド２５０の導体部２５２は、配線２６０によって、高圧巻線２３０の端部に位置する平角電線２４０において最内周と最外周との間に位置する電線部２４１と接続されている。その結果、静電シールド２５０の導体部２５２と、高圧巻線２３０の端部に位置する平角電線２４０において最内周と最外周との間に位置する電線部２４１とが、同電位になっている。

一般的に、高圧巻線２３０の端部に位置する平角電線２４０の最内周または最外周に位置する電線部２４１が、静止誘導機器２００が備える複数の巻線において最も高い電圧が印加される入力端となる。通常、この入力端に、高圧巻線２３０に隣接する静電シールド２５０の導体部２５２が接続されて、静電シールド２５０の導体部２５２と、高圧巻線２３０の端部に位置する平角電線２４０において最内周または最外周に位置する電線部２４１とが、同電位となっている。

高圧巻線２３０の端部に位置する平角電線２４０において最内周と最外周との間に位置する電線部２４１の電位は、静止誘導機器２００が備える複数の巻線における最も高い電位より低い電位となる。本実施の形態に係る静止誘導機器２００では、静電シールド２５０の導体部２５２は、静電シールド２５０に隣接する巻線の端部の電線部２４１において最内周と最外周との間に位置する部分に接続されて、静電シールド２５０の導体部２５２と、静電シールド２５０に隣接する巻線の端部の電線部２４１において最内周と最外周との間に位置する部分とが、同電位になっており、静止誘導機器２００が備える複数の巻線における最も高い電位より低い電位となっている。また、複数の静電シールド２５０の各々の電位は、１対１で対応して隣接する巻線における最も高い電位より低い電位となっている。

その結果、本実施の形態に係る静止誘導機器２００では、静電シールド２５０の導体部２５２を上記入力端に接続した場合に比較して、静電シールド２５０の対地電位を低くすることができる。これにより、静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部における電界を低減することができる。本実施の形態に係る静止誘導機器２００においては、静電シールド２５０を厚くする必要性がない。すなわち、静止誘導機器２００においては、静電シールド２５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド２５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

図１０に示すように、本実施の形態においては、導体部２５２の外表面における外周部に配線２６０が接続されているが、これに限られず、導体部２５２の外表面における内周部に配線２６０が接続されていてもよい。配線２６０と巻線との間の絶縁性能をより確保するために、導体部２５２は、導体部１５２の外表面における内周部および外周部のうちの、隣接する巻線との間の電位差が小さい方にて配線２６０と接続されていることが好ましい。同じ理由から、配線２６０が、静電シールド２５０の第２絶縁被覆部２５３の表面に沿って配置されていることが好ましい。

配線２６０を静電シールド２５０に接続する際には、静電シールド２５０の第２絶縁被覆部２５３の一部を除去して導体部２５２を露出させ、導体部２５２の露出部分に芯線２６１をはんだ付けまたは銀ろう付けによって接続する。この接続箇所は、絶縁紙で覆われる。配線２６０を巻線に接続する際には、平角電線２４０の第１絶縁被覆部２４２の一部を除去して電線部２４１を露出させ、電線部２４１の露出部分に芯線２６１をはんだ付けまたは銀ろう付けによって接続する。この接続箇所は、絶縁紙で覆われる。

本実施の形態に係る静止誘導機器２００においては、第２絶縁被覆部２５３を構成する材料の比誘電率が、絶縁媒体を構成する材料の比誘電率より高いため、静電シールド２５０と静電シールド２５０に隣接する巻線との間の静電容量を大きくすることができる。これにより、静止誘導機器２００に雷サージなどの衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド２５０に隣接する巻線内において互いに隣接する電線同士の間に発生する電位差を低減することができ、その結果、電位振動の振幅を低減することができる。

また、静電シールド２５０の第２絶縁被覆部２５３において、内側部２５３ａが、外側部２５３ｂより厚いため、静電シールド２５０と静電シールド２５０に隣接する巻線との間の絶縁性を高くすることができる。これにより、静止誘導機器２００の絶縁信頼性を高めることができる。

なお、静電シールド２５０の電気的接続形態は、上記に限られず、実施の形態１にて説明した第１変形例の電気的接続形態または第２変形例の電気的接続形態と同様であってもよい。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施の形態に係る静止誘導機器は、内鉄形のリアクトルである点が主に異なるため、実施の形態１に係る静止誘導機器と同様の構成についてはその説明を繰り返さない。

図１１は、本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た図である。図１４は、本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１３のＸＩＶ部を拡大して示す図である。なお、図１１においては、静電シールドを図示していない。

図１１〜１４に示すように、本発明の実施の形態３に係る静止誘導機器３００は、内鉄形のリアクトルである。静止誘導機器３００は、鉄心３１０と、鉄心３１０の主脚部を中心軸として同心円状に巻き回された、巻線３２０を備えている。すなわち、静止誘導機器３００は、１つの巻線を備えている。

巻線３２０は、平角電線３４０を円盤状に巻き回して構成した複数の円盤状巻線が、上記中心軸に沿う方向に積層されることにより構成されている。平角電線３４０は、横断面にて略矩形状の電線部３４１および電線部３４１を被覆する第１絶縁被覆部３４２を含む。

静止誘導機器３００は、上記中心軸に沿う方向における巻線３２０の端部に隣接して配置された環状の静電シールド３５０をさらに備えている。なお、本実施の形態では、静電シールド３５０は、巻線３２０の両方の端部に１対１で対応して隣接して配置されているが、これに限られず、巻線３２０の端部の少なくとも一方に隣接して配置されていればよい。静止誘導機器３００が備える２つの静電シールド３５０の各々は、電位振動の振幅の低減に加え、巻線３２０の上記中心軸に沿う方向における端部への電界集中を緩和するために、設置されている。

２つの静電シールド３５０の各々は、絶縁体部３５１、導体部３５２および導体部３５２を被覆する第２絶縁被覆部３５３を含む。本実施の形態においては、導体部３５２は、絶縁体部３５１の表面を覆うように設けられている。ただし、絶縁体部３５１の部分が、導体部３５２によって構成されていてもよい。すなわち、静電シールド３５０が、導体部３５２と第２絶縁被覆部３５３とから構成されていてもよい。

２つの静電シールド３５０の各々の導体部３５２には、周方向において不連続となるように、１ヶ所以上の切れ目が設けられている。この切れ目により、静電シールド３５０の全周を循環する電流が流れることを防止することができる。本実施の形態においては、２つの静電シールド３５０の各々の絶縁体部３５１には、切れ目が設けられていないが、導体部３５２の切れ目と同じ位置に切れ目が設けられていてもよい。この場合、導体部３５２の周方向の両端面は、第２絶縁被覆部３５３に覆われている。

静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部の各々は、曲面で構成されている。本実施の形態においては、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部の各々は、横断面にて曲率半径の異なる２つの円弧部が連続した曲面で構成されている。具体的には、絶縁体部３５１の外周側の端部および内周側の端部の各々が、横断面にて曲率半径ｒ１の円弧部と曲率半径ｒ２の円弧部とが連続した曲面で構成されており、導体部３５２および第２絶縁被覆部３５３の各々は、絶縁体部３５１の外形と略相似形の外形を有している。

曲率半径ｒ２は、曲率半径ｒ１より大きい。静電シールド３５０において、曲率半径ｒ１の円弧部は、静電シールド３５０に隣接する巻線側に設けられ、曲率半径ｒ２の円弧部は、静電シールド３５０に隣接する巻線側とは反対側に設けられている。

上記中心軸に沿う方向と直交する径方向において、静電シールド３５０の幅Ｗ２は、静電シールド３５０に隣接する巻線３２０の幅Ｗ１と同等である。なお、巻線３２０の幅Ｗ１は、最内周に位置する平角電線３４０の第１絶縁被覆部３４２の内周側の端部から、上記中心軸の径方向外側に向かって、最外周に位置する平角電線３４０の第１絶縁被覆部３４２の外周側の端部までの間の幅である。また、静電シールド３５０の幅Ｗ２は、静電シールド３５０の内周側の端部に位置する第２絶縁被覆部３５３の外表面から、上記中心軸の径方向外側に向かって、静電シールド３５０の外周側の端部に位置する第２絶縁被覆部３５３の外表面までの間の幅である。

巻線３２０の幅Ｗ１と同等とは、巻線３２０の幅Ｗ１の９０％以上１１０％以下の範囲である。巻線３２０の幅Ｗ１と静電シールド３５０の幅Ｗ２とが同等であることにより、巻線３２０の静電シールド３５０側の端部、および、静電シールド３５０の巻線３２０側の端部の各々における電界集中を抑制することができ、静止誘導機器３００の絶縁性能を高めることができる。

第２絶縁被覆部３５３は、上記中心軸に沿う方向において隣接する巻線３２０と対向する内側部３５３ａと、上記中心軸に沿う方向において隣接する巻線３２０とは反対側に位置する外側部３５３ｂとを含む。内側部３５３ａは、外側部３５３ｂより厚い。第２絶縁被覆部３５３において、外側部３５３ｂと内側部３５３ａとの間に位置する、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部を構成する部分は、内側部３５３ａの厚さ以下、かつ、外側部３５３ｂの厚さ以上の厚さを有している。

本実施の形態においては、静止誘導機器３００は、静電シールド３５０の導体部３５２と、静電シールド３５０に隣接する巻線３２０の端部の電線部３４１とを、電気的に接続する配線３６０をさらに備えている。図１４に示すように、配線３６０は、静電シールド３５０に隣接する巻線３２０の端部の電線部３４１において最内周と最外周との間に位置する部分に接続されている。配線３６０は、芯線３６１と、芯線３６１を被覆する第３絶縁被覆部３６２とから構成されている。

具体的には、巻線３２０に隣接する静電シールド３５０の導体部３５２は、配線３６０によって、巻線３２０の端部に位置する平角電線３４０において最内周と最外周との間に位置する電線部３４１と接続されている。その結果、静電シールド３５０の導体部３５２と、巻線３２０の端部に位置する平角電線３４０において最内周と最外周との間に位置する電線部３４１とは、同電位になっている。

巻線３２０の端部に位置する平角電線３４０において最内周と最外周との間に位置する電線部３４１の電位は、静止誘導機器３００が備える複数の巻線における最も高い電位より低い電位となる。本実施の形態に係る静止誘導機器３００では、静電シールド３５０の導体部３５２は、静電シールド３５０に隣接する巻線の端部の電線部３４１において最内周と最外周との間に位置する部分に接続されている。その結果、静電シールド３５０の導体部３５２は、巻線３２０の端部に位置する平角電線３４０において最内周と最外周との間に位置する電線部３４１と同電位になっており、静止誘導機器３００が備える巻線３２０における最も高い電位より低い電位となっている。よって、２つの静電シールド３５０の各々の電位は、隣接する巻線３２０における最も高い電位より低い電位となっている。

その結果、本実施の形態に係る静止誘導機器３００では、静電シールド３５０の導体部３５２を上記入力端に接続した場合に比較して、静電シールド３５０の対地電位を低くすることができる。これにより、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部における電界を低減することができる。本実施の形態に係る静止誘導機器３００においては、静電シールド３５０を厚くする必要性がない。すなわち、静止誘導機器３００においては、静電シールド３５０が厚くなることを抑制しつつ、静電シールド３５０の外周側の端部および内周側の端部における電界集中を抑制できる。

図１４に示すように、本実施の形態においては、導体部３５２の外表面における外周部に配線３６０が接続されているが、これに限られず、導体部３５２の外表面における内周部に配線３６０が接続されていてもよい。配線３６０と巻線３２０との間の絶縁性能をより確保するために、導体部３５２は、導体部３５２の外表面における内周部および外周部のうちの、隣接する巻線３２０との間の電位差が小さい方にて配線３６０と接続されていることが好ましい。同じ理由から、配線３６０が、静電シールド３５０の第２絶縁被覆部３５３の表面に沿って配置されていることが好ましい。

配線３６０を静電シールド３５０に接続する際には、静電シールド３５０の第２絶縁被覆部３５３の一部を除去して導体部３５２を露出させ、導体部３５２の露出部分に芯線３６１をはんだ付けまたは銀ろう付けによって接続する。この接続箇所は、絶縁紙で覆われる。配線３６０を巻線３２０に接続する際には、平角電線３４０の第１絶縁被覆部３４２の一部を除去して電線部３４１を露出させ、電線部３４１の露出部分に芯線３６１をはんだ付けまたは銀ろう付けによって接続する。この接続箇所は、絶縁紙で覆われる。

なお、静電シールド３５０の電気的接続形態は、上記に限られず、実施の形態１にて説明した第１変形例の電気的接続形態または第２変形例の電気的接続形態と同様であってもよい。

上記の実施の形態の説明においては、静止誘導機器として、内鉄形の変圧器、外鉄形の変圧器および内鉄形のリアクトルについて説明したが、静止誘導機器は、これら以外の静止誘導機器であってもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではない。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１００，２００，３００ 静止誘導機器、１１０，２１０，３１０ 鉄心、１２０，２２０ 低圧巻線、１３０，２３０ 高圧巻線、１４０，２４０，３４０ 平角電線、１４１，２４１，３４１ 電線部、１４２，２４２，３４２ 第１絶縁被覆部、１５０，２５０，３５０ 静電シールド、１５１，２５１，３５１ 絶縁体部、１５２，２５２，３５２ 導体部、１５３，２５３，３５３ 第２絶縁被覆部、１５３ａ，２５３ａ，３５３ａ 内側部、１５３ｂ，２５３ｂ，３５３ｂ 外側部、１６０，２６０，３６０ 配線、１６１，２６１，３６１ 芯線、１６２，２６２，３６２ 第３絶縁被覆部、２７０ タンク、３２０ 巻線。

Claims (14)

1. 鉄心と、
   前記鉄心を中心軸として巻き回された少なくとも１つの巻線と、
   前記中心軸に沿う方向における前記少なくとも１つの巻線の端部の少なくとも一方に１対１で対応して隣接して配置された環状の少なくとも１つの静電シールドとを備え、
   前記少なくとも１つの巻線は、電線部および該電線部を被覆する第１絶縁被覆部を含み、
   前記少なくとも１つの静電シールドは、導体部および該導体部を被覆する第２絶縁被覆部を含み、
   前記少なくとも１つの静電シールドの電位は、前記少なくとも１つの巻線における最も高い電位より低い電位である、静止誘導機器。
2. 前記少なくとも１つの静電シールドの幅は、前記中心軸に沿う方向と直交する径方向において、隣接する巻線の幅と同等である、請求項１に記載の静止誘導機器。
3. 前記少なくとも１つの静電シールドの前記導体部の電位は、隣接する前記巻線の前記端部の前記電線部において最内周と最外周との間に位置する部分と電気的に接続されて同電位になっている、請求項２に記載の静止誘導機器。
4. 前記導体部は、前記導体部の外表面における内周部および外周部のうちの、隣接する前記巻線との間の電位差が小さい方にて配線と接続されており、該配線を通じて隣接する前記巻線の前記端部の前記電線部と電気的に接続されている、請求項３に記載の静止誘導機器。
5. 前記配線は、前記静電シールドの前記第２絶縁被覆部の表面に沿って配置されている、請求項４に記載の静止誘導機器。
6. 前記少なくとも１つの静電シールドの前記導体部の電位は、隣接する前記巻線の前記端部以外の前記電線部と電気的に接続されて同電位になっている、請求項２に記載の静止誘導機器。
7. 前記少なくとも１つの静電シールドの前記導体部は、電気的に浮遊している、請求項２に記載の静止誘導機器。
8. 前記第２絶縁被覆部は、前記中心軸に沿う方向において隣接する巻線と対向する内側部と、前記中心軸に沿う方向において隣接する巻線とは反対側に位置する外側部とを含み、
   前記内側部は、前記外側部より厚い、請求項２に記載の静止誘導機器。
9. 前記少なくとも１つの巻線として、複数の巻線を備え、
   前記複数の巻線は、前記鉄心に同心円状に巻き回されている、請求項２に記載の静止誘導機器。
10. 前記少なくとも１つの巻線として、複数の巻線を備え、
    前記複数の巻線は、前記鉄心に巻き回されて同軸配置されている、請求項２に記載の静止誘導機器。
11. 前記少なくとも１つの巻線として、複数の巻線を備え、
    前記少なくとも１つの静電シールドとして、複数の静電シールドを備え、
    前記複数の静電シールドは、前記複数の巻線の各々の端部の少なくとも一方に１対１で対応して隣接して配置され、
    前記複数の静電シールドの各々の電位は、前記複数の巻線における最も高い電位より低い電位である、請求項１に記載の静止誘導機器。
12. 前記複数の静電シールドのうち、前記複数の巻線における最も高い電位を有する巻線の端部に隣接する静電シールドの前記導体部の電位は、隣接する前記巻線の前記端部の前記電線部において最内周と最外周との間に位置する部分と電気的に接続されて同電位になっている、請求項１１に記載の静止誘導機器。
13. 前記複数の静電シールドのうち、前記複数の巻線における最も高い電位を有する巻線の端部に隣接する静電シールドの前記導体部の電位は、隣接する前記巻線の前記端部以外の前記電線部と電気的に接続されて同電位になっている、請求項１１に記載の静止誘導機器。
14. 前記複数の静電シールドの各々の電位は、１対１で対応して隣接する巻線における最も高い電位より低い電位である、請求項１１に記載の静止誘導機器。

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