JP6058232B1 - 静止誘導機器 - Google Patents

Abstract

複数の巻線の各々は、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。複数の静電シールド(１５０)の各々は、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。複数の静電シールド(１５０)の各々における導体部(１５２)の外周端が、複数の巻線のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部(１４１)の外周端より、上記中心軸の径方向にて内側に位置している位置関係、および、複数の静電シールド(１５０)の各々における導体部(１５２)の内周端が、隣接する巻線の電線部(１４１)の内周端より、上記中心軸の径方向にて外側に位置している位置関係、の少なくとも一方の位置関係を満たす。

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、巻線内の電位分布が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。

静電シールドを備える変圧器を開示した先行文献として、実開昭６０−１１３６１４号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された変圧器においては、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、径方向において巻線の幅と略同等の幅を有している。

実開昭６０−１１３６１４号公報

特許文献１に記載された変圧器の静電シールドにおいては、隣接するコイルとは反対側にて、外周端および内周端に電界が集中する箇所が存在する。静電シールドの外周端および内周端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端および内周端の少なくともどちらか一方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複数の巻線と、上記中心軸に沿う方向における複数の巻線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とを備える。複数の巻線の各々は、電線部および電線部を被覆する第１絶縁被覆部を含む。複数の静電シールドの各々は、導体部および導体部を被覆する第２絶縁被覆部を含む。複数の静電シールドの各々における導体部の外周端が、複数の巻線のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部の外周端より、上記中心軸の径方向にて内側に位置している位置関係、および、複数の静電シールドの各々における導体部の内周端が、上記隣接する巻線の上記電線部の内周端より、上記中心軸の径方向にて外側に位置している位置関係、の少なくとも一方の位置関係を満たす。

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端および内周端の少なくともどちらか一方における電界集中を抑制できる。

本発明の実施形態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。 本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図３のＩＶ部を拡大して示す図である。 第１変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。 第２変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。 比較例に係る静止誘導機器にて静電シールドの外周端に生じる電界分布を示す図である。 本実施形態の第１変形例に係る静止誘導機器にて静電シールドの外周端に生じる電界分布を示す図である。 静電シールドの導体部の外周端に生ずる電界、および、静電シールドに隣接する巻線の電線部の外周端に生ずる電界の各々と距離Ｘ₁との関係を示すグラフである。 静電シールドの導体部の内周端に生ずる電界、および、静電シールドに隣接する巻線の電線部の内周端に生ずる電界の各々と距離Ｘ₂との関係を示すグラフである。 衝撃電圧の印加直後の電位振動の振幅と距離Ｘ₁との関係を示すグラフである。 衝撃電圧の印加直後の電位振動の振幅と距離Ｘ₂との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図である。 本発明の実施形態２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。 第３変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。 第４変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の一部断面図である。 本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１８のＸＩＸ部を拡大して示す図である。

以下、本発明の各実施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。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態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、本発明の実施形態１に係る静止誘導機器の断面図であって、図３のＩＶ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１〜４に示すように、本発明の実施形態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。

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ＳＦ₆ガスが充填されている。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４つの静電シールド１５０をさらに備えている。

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。

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。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に隣接する巻線と同電位になる必要がある。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、横断面にて半円状の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、横断面にて半径ｒ₁の半円状の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。

上記中心軸の径方向において、静電シールド１５０の幅は、静電シールド１５０に隣接する巻線の幅Ｗより小さい。すなわち、低圧巻線１２０に隣接する静電シールド１５０の幅は、低圧巻線１２０の幅より小さい。高圧巻線１３０に隣接する静電シールド１５０の幅は、高圧巻線１３０の幅より小さい。

４つの静電シールド１５０の各々における導体部１５２の外周端は、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部１４１の外周端より、上記中心軸の径方向にて内側に位置している。上記中心軸の径方向において、導体部１５２の外周端が、隣接する巻線の電線部１４１の外周端より内側に位置する距離は、Ｘ₁である。

４つの静電シールド１５０の各々における導体部１５２の内周端が、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部１４１の内周端より、上記中心軸の径方向にて外側に位置している。上記中心軸の径方向において、導体部１５２の内周端が、隣接する巻線の電線部１４１の内周端より外側に位置する距離は、Ｘ₂である。

なお、静電シールド１５０の形状は、上記に限られない。ここで、静電シールドの形状の変形例について説明する。図５は、第１変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。図６は、第２変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。図５，６においては、図４と同一の断面視にて示している。

図５に示すように、第１変形例に係る静電シールド１５０ａ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１５１ａ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ｒ₂の円弧部と曲率半径ｒ₃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１５１ａの外形と略相似形の外形を有している。

曲率半径ｒ₃は、曲率半径ｒ₂より大きい。静電シールド１５０ａにおいて、曲率半径ｒ₂の円弧部は、静電シールド１５０ａに隣接する巻線側に設けられ、曲率半径ｒ₃の円弧部は、静電シールド１５０ａに隣接する巻線側とは反対側に設けられている。

なお、静電シールド１５０ａ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３つ以上の異なる曲率半径の円弧部が連続した曲面で構成されていてもよい。この場合、静電シールド１５０ａにおいて、曲率半径の大きい円弧部から順に、静電シールド１５０ａに隣接する巻線側とは反対側に設けられる。

図６に示すように、第２変形例に係る静電シールド１５０ｂ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つの円弧部と１つの直線部とが連続した曲面で構成されている。具体的には、絶縁体部１５１ｂ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ｒ₄の円弧部と長さＬの直線部と曲率半径ｒ₅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１５１ｂの外形と略相似形の外形を有している。

曲率半径ｒ₅は、曲率半径ｒ₄より大きい。静電シールド１５０ｂにおいて、曲率半径ｒ₄の円弧部は、静電シールド１５０ｂに隣接する巻線側に設けられ、曲率半径ｒ₅の円弧部は、静電シールド１５０ｂに隣接する巻線側とは反対側に設けられている。曲率半径ｒ₄の円弧部と曲率半径ｒ₅の円弧部との間に、直線部が設けられている。

なお、静電シールド１５０ｂ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３つ以上の異なる曲率半径の円弧部と直線部とが連続した曲面で構成されていてもよい。この場合、静電シールド１５０ｂにおいて、曲率半径の大きい円弧部から順に、静電シールド１５０ｂに隣接する巻線側とは反対側に設けられる。

ここで、本実施形態の第１変形例に係る静止誘導機器にて静電シールド１５０ａの外周端に生じる電界分布と、比較例に係る静止誘導機器にて静電シールドの外周端に生じる電界分布とをシミュレーション解析した結果について説明する。なお、静電シールドの内周端に生じる電界も同様である。

図７は、比較例に係る静止誘導機器にて静電シールドの外周端に生じる電界分布を示す図である。図８は、本実施形態の第１変形例に係る静止誘導機器にて静電シールドの外周端に生じる電界分布を示す図である。図７においては、等電位線Ｐ₁〜Ｐ₅と、等電界線Ｅ₁〜Ｅ₁₃を示し、図８においては、等電位線Ｐ₁₁〜Ｐ₁₅と、等電界線Ｅ₁〜Ｅ₁₃を示している。

等電位線Ｐ₁〜Ｐ₅においては、等電位線Ｐ₁の電位が最も高く、等電位線Ｐ₅の電位が最も低い。等電位線Ｐ₁₁〜Ｐ₁₅においては、等電位線Ｐ₁₁の電位が最も高く、等電位線Ｐ₁₅の電位が最も低い。等電界線Ｅ₁〜Ｅ₁₃においては、等電界線Ｅ₁の電位が最も低く、等電界線Ｅ₁₃の電位が最も高い。

図７に示すように、比較例に係る静止誘導機器は、巻線と巻線に隣接して配置された静電シールドとを備えている。巻線は、電線部９４１および電線部９４１を被覆する第１絶縁被覆部９４２を含む平角電線を円盤状に巻き回して構成した複数の円盤状巻線が、上記中心軸の軸方向に積層されることにより構成されている。静電シールドは、導体部９５２および導体部９５２を被覆する第２絶縁被覆部９５３を含む。導体部９５２の外周側の端部の外形は、本実施形態の第１変形例に係る導体部１５２の外周側の端部の外形と同一である。

比較例に係る静止誘導機器においては、静電シールドにおける導体部９５２の外周端は、上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部９４１の外周端と、上記中心軸の径方向にて同じ位置に位置している。

比較例に係る静止誘導機器においては、等電位線Ｐ₁は、静電シールドに隣接する巻線側とは反対側の導体部９５２の円弧部に沿って曲がっている。また、導体部９５２の外周端の近傍に、最も電界の高い等電界線Ｅ₁₃が現れている。電線部９４１の外周端の近傍に、等電界線Ｅ₇が現れている。

図８に示すように、本実施形態の第１変形例に係る静止誘導機器においては、等電位線Ｐ₁₁は、静電シールド１５０ａに隣接する巻線と静電シールド１５０ａとの間の距離と、静電シールド１５０ａの厚さとの合計値を、曲率半径とした仮想円弧に沿って曲がっている。また、導体部１５２の外周端の近傍に、等電界線Ｅ₁₁が現れている。電線部１４１の外周端の近傍に、最も電界の高い等電界線Ｅ₁₃が現れている。

本実施形態の第１変形例に係る静止誘導機器は、比較例に係る静止誘導機器と比べて、静電シールドの導体部の外周端の近傍における電位の変化をなだらかにすることができる。その結果、静電シールドの導体部の外周端に生ずる電界を緩和して、静電シールドに隣接する巻線の電線部の外周端に生ずる電界より小さくすることができる。

次に、静電シールドの導体部の外周端に生ずる電界、および、巻線の電線部の外周端に生ずる電界の各々と上記の距離Ｘ₁との関係、並びに、静電シールドの導体部の内周端に生ずる電界、および、巻線の電線部の内周端に生ずる電界の各々と上記の距離Ｘ₂との関係を、シミュレーション解析した結果について説明する。

図９は、静電シールドの導体部の外周端に生ずる電界、および、静電シールドに隣接する巻線の電線部の外周端に生ずる電界の各々と距離Ｘ₁との関係を示すグラフである。図１０は、静電シールドの導体部の内周端に生ずる電界、および、静電シールドに隣接する巻線の電線部の内周端に生ずる電界の各々と距離Ｘ₂との関係を示すグラフである。

図９，１０においては、縦軸に電界(ｋＶ／ｍｍ)、横軸に距離Ｘ₁，Ｘ₂(ｍｍ)を示している。図９においては、静電シールドの導体部の外周端に生ずる電界を実線で、静電シールドに隣接する巻線の電線部の外周端に生ずる電界を点線で示している。図１０においては、静電シールドの導体部の内周端に生ずる電界を実線で、静電シールドに隣接する巻線の電線部の内周端に生ずる電界を点線で示している。

図９，１０に示すように、距離Ｘ₁，Ｘ₂が大きくなるに従って、静電シールドの導体部の外周端および内周端に生ずる電界を小さくすることができる。一方、距離Ｘ₁，Ｘ₂が大きくなるに従って、静電シールドに隣接する巻線の電線部の外周端および内周端に生ずる電界が大きくなる。

ここで、静電シールドの導体部の外周端に生ずる電界の大きさと、静電シールドに隣接する巻線の電線部の外周端に生ずる電界の大きさとが等しくなる距離Ｘ₁を距離Ｘ_s1とする。静電シールドの導体部の内周端に生ずる電界の大きさと、静電シールドに隣接する巻線の電線部の内周端に生ずる電界の大きさとが等しくなる距離Ｘ₂を距離Ｘ_s2とする。

本実施形態においては、距離Ｘ₁は、距離Ｘ_s1より小さい。また、距離Ｘ₂は、距離Ｘ_s2より小さい。なお、距離Ｘ_s1および距離Ｘ_s2の各々は、静止誘導機器の構成によって変化する。一般的に、距離Ｘ_s1と距離Ｘ_s2とは等しくなく、距離Ｘ_s1と距離Ｘ_s2との大小関係は、静止誘導機器の構成によって変化する。ただし、距離Ｘ₁，Ｘ₂の各々は、静電シールドに隣接する巻線の幅Ｗの１％以上２０％以下である。

次に、衝撃電圧の印加直後の電位振動の振幅と距離Ｘ₁，Ｘ₂との関係を、シミュレーション解析した結果について説明する。図１１は、衝撃電圧の印加直後の電位振動の振幅と距離Ｘ₁との関係を示すグラフである。図１２は、衝撃電圧の印加直後の電位振動の振幅と距離Ｘ₂との関係を示すグラフである。図１１，１２においては、縦軸に衝撃電圧の印加直後の電位振動の振幅(ｋＶ)、横軸に距離Ｘ₁，Ｘ₂(ｍｍ)を示している。

図１１，１２に示すように、距離Ｘ₁，Ｘ₂が大きくなるに従って、静電シールドに隣接する巻線と静電シールドとの対向面積が小さくなるため、静電シールドに隣接する巻線と静電シールドとの間の静電容量が小さくなる。その結果、静電シールドによって電位振動の振幅を低減する効果が低減する。本実施形態においては、距離Ｘ₁が距離Ｘ_s1より小さく、距離Ｘ₂が距離Ｘ_s2より小さいため、静電シールドによる電位振動の振幅を低減する効果を十分に得ることができる。

上記のように、本実施形態に係る静止誘導機器１００においては、静電シールド１５０によって、静電シールド１５０の外周端および内周端における電界集中を緩和するとともに、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を厚くする必要もない。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の外周端および内周端における電界集中を抑制できる。

なお、本実施形態に係る静止誘導機器１００は、静電シールド１５０における導体部１５２の外周端が、隣接する巻線の電線部１４１の外周端より中心軸の径方向にて内側に位置する位置関係、および、静電シールド１５０における導体部１５２の内周端が、隣接する巻線の電線部１４１の内周端より中心軸の径方向にて外側に位置する位置関係、の両方を満たしているが、静電シールド１５０の端部における電界集中を抑制できる構成であればよく、上記の位置関係のどちらか一方のみを満たす構成であってもよい。

(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器２００は、静電シールドの構成のみ実施形態１に係る静止誘導機器１００と異なるため、実施形態１に係る静止誘導機器１００と同様の構成については同一の符号を付してその説明を繰り返さない。

図１３は、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器の断面図である。図１３においては、図３と同一の断面視にて示している。図１４は、本発明の実施形態２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。

図１３，１４に示すように、本発明の実施形態２に係る静止誘導機器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４つの静電シールド２５０を備えている。

４つの静電シールド２５０の各々は、導体部および導体部を被覆する第２絶縁被覆部を含む。導体部は、上記中心軸の径方向に延在する環状の基部２５３と、基部２５３の上記中心軸の径方向における両端の各々から延設された１対の延設部２５４とを含む。１対の延設部２５４の各々においては、少なくとも上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の表面が丸く形成されている。

本実施形態においては、１対の延設部２５４の各々は、横断面にて円形の外形を有している。基部２５３は、１対の延設部２５４の各々の中心同士を結ぶように、上記中心軸の径方向に延在している。基部２５３は、１対の延設部２５４の各々より薄い。

第２絶縁被覆部は、静電シールド２５０に隣接する巻線側に配置された第１絶縁体部２５１、および、静電シールド２５０に隣接する巻線側とは反対側に配置された第２絶縁体部２５２を含む。

第１絶縁体部２５１および第２絶縁体部２５２の各々の互いに対向する面には、導体部の外形に対応した環状の溝が設けられている。第１絶縁体部２５１と第２絶縁体部２５２とは、各々の互いに対向する面の全面に亘って塗布された接着剤により、互いに接着されている。

第１絶縁体部２５１および第２絶縁体部２５２の各々は、プレスボードまたは強化木にて構成されている。基部２５３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。１対の延設部２５４は、裸電線、被覆電線または導電塗料にて構成されている。

なお、１対の延設部２５４を導電塗料にて構成した場合は、導電塗料が上記の溝からはみ出すと、はみ出した部分に電界が集中するため、溝から導電塗料がはみ出さないようにしなければならない。

本実施形態においては、上記中心軸の径方向において、静電シールド２５０の幅は、静電シールド２５０に隣接する巻線の幅Ｗと略同一である。上記中心軸の径方向において、静電シールド２５０の導体部の幅は、静電シールド１５０に隣接する巻線の幅Ｗより小さい。

なお、静電シールド２５０の形状は、上記に限られない。ここで、静電シールドの形状の変形例について説明する。図１５は、第３変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。図１６は、第４変形例に係る静電シールドの形状を示す断面図である。図１５，１６においては、図１４と同一の断面視にて示している。

図１５に示すように、第３変形例に係る静電シールド２５０ａにおいては、導体部の基部２５３は、１対の延設部２５４の各々の隣接する巻線側の端部同士を結ぶように、上記中心軸の径方向に延在している。また、第２絶縁体部２５２ａの第１絶縁体部２５１ａに対向する面にのみ、導体部の外形に対応した環状の溝が設けられている。すなわち、第１絶縁体部２５１ａには、溝が設けられていない。これにより、第１絶縁体部２５１ａの加工時間を短縮できる。

図１６に示すように、第４変形例に係る静電シールド２５０ｂにおいては、１対の延設部２５４ｂの各々は、横断面にて半円形の外形を有している。１対の延設部２５４ｂの各々においては、上記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の表面が丸く形成されている。また、第２絶縁体部２５２ｂの第１絶縁体部２５１ｂに対向する面にのみ、導体部の外形に対応した環状の溝が設けられている。すなわち、第１絶縁体部２５１ｂには、溝が設けられていない。これにより、第１絶縁体部２５１ｂの加工時間を短縮できる。

図１４〜１６に示すように、第１絶縁体部および第２絶縁体部の各々の外形は、断面視にて略矩形であるが、断面視にて湾曲部を有していてもよい。ただし、矩形である方が、第１絶縁体部および第２絶縁体部の製作が簡便であり、かつ静電シールド２５０の保持が容易になる。

また、静電シールド２５０の幅が、静電シールド２５０に隣接する巻線の幅Ｗより小さくてもよい。ただし、静電シールド２５０の幅が静電シールド２５０に隣接する巻線の幅Ｗと同一である方が、静電シールド２５０の保持が容易になる。

４つの静電シールド２５０の各々における導体部の外周端は、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部１４１の外周端より、上記中心軸の径方向にて内側に位置している。上記中心軸の径方向において、導体部の外周端が、隣接する巻線の電線部１４１の外周端より内側に位置する距離は、Ｘ₁である。

４つの静電シールド２５０の各々における導体部の内周端が、低圧巻線１２０および高圧巻線１３０のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部１４１の内周端より、上記中心軸の径方向にて外側に位置している。上記中心軸の径方向において、導体部の内周端が、隣接する巻線の電線部１４１の内周端より外側に位置する距離は、Ｘ₂である。

本実施形態に係る静止誘導機器２００においても、静電シールド２５０によって、静電シールド２５０の外周端および内周端における電界集中を緩和するとともに、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を厚くする必要もない。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の外周端および内周端における電界集中を抑制できる。

さらに、本実施形態に係る静止誘導機器２００においては、静電シールド２５０の導体部と鉄心１１０との距離を長く確保して、鉄心１１０から静電シールド２５０までの平均的な電界を小さくできるため、静電シールド２５０の外周端および内周端における電界集中をさらに緩和できる。

(実施形態３)
以下、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器について説明する。なお、本実施形態に係る静止誘導機器３００は、外鉄形の変圧器である点が主に異なるため、実施形態１に係る静止誘導機器１００と同様の構成についてはその説明を繰り返さない。

図１７は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の外観を示す斜視図である。図１８は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の一部断面図である。図１９は、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器の断面図であって、図１８のＸＩＸ部を拡大して示す図である。なお、図１７においては、静電シールドを図示していない。図１８においては、鉄心３１０より上側のみ図示している。

図１７〜１９に示すように、本発明の実施形態３に係る静止誘導機器３００は、外鉄形の変圧器である。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巻き回されて同軸配置された低圧巻線３２０および高圧巻線３３０を備えている。

静止誘導機器３００は、タンク３６０をさらに備えている。タンク３６０内には、絶縁媒体および冷却媒体である、絶縁油またはＳＦ₆ガスが充填されている。鉄心３１０、低圧巻線３２０および高圧巻線３３０は、タンク３６０内に収容されている。

上記中心軸の軸方向において、高圧巻線３３０は、低圧巻線３２０同士に挟まれるように配置されている。高圧巻線３３０は、平角電線３４０を略矩形状に巻き回して構成した複数の矩形状巻線が、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。図示していないが、低圧巻線３２０も高圧巻線３３０と同様の構成を有している。

静止誘導機器３００は、上記中心軸に沿う方向における低圧巻線３２０および高圧巻線３３０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３５０をさらに備えている。なお、図１８，１９においては、高圧巻線３３０に隣接する１つの静電シールド３５０のみ図示している。

複数の静電シールド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。

絶縁体部３５１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３５２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３５３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３００に衝撃電圧が侵入した時に、静電シールド３５０が、静電シールド３５０に隣接する巻線と同電位になる必要がある。導体部３５２の電気抵抗率が高い場合、静電シールド３５０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３５２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、横断面にて半円状の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、横断面にて半円状の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。

上記中心軸の径方向において、静電シールド３５０の幅は、静電シールド３５０に隣接する巻線の幅Ｗより小さい。すなわち、低圧巻線３２０に隣接する静電シールド３５０の幅は、低圧巻線３２０の幅より小さい。高圧巻線３３０に隣接する静電シールド３５０の幅は、高圧巻線３３０の幅より小さい。

複数の静電シールド３５０の各々における導体部３５２の外周端は、低圧巻線３２０および高圧巻線３３０のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部３４１の外周端より、上記中心軸の径方向にて内側に位置している。上記中心軸の径方向において、導体部３５２の外周端が、隣接する巻線の電線部３４１の外周端より内側に位置する距離は、Ｘ₁である。

複数の静電シールド３５０の各々における導体部３５２の内周端が、低圧巻線３２０および高圧巻線３３０のうちの上記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の電線部３４１の内周端より、上記中心軸の径方向にて外側に位置している。上記中心軸の径方向において、導体部３５２の内周端が、隣接する巻線の電線部３４１の内周端より外側に位置する距離は、Ｘ₂である。

なお、静電シールド３５０の形状は、上記に限られず、実施形態１にて説明した第１変形例の形状および第２変形例の形状、実施形態２の形状、実施形態２にて説明した第３変形例の形状および第４変形例の形状などであってもよい。

本実施形態に係る静止誘導機器３００においても、静電シールド３５０によって、静電シールド３５０の外周端および内周端における電界集中を緩和するとともに、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３５０を厚くする必要もない。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の外周端および内周端における電界集中を抑制できる。

上記の実施形態の説明においては、静止誘導機器として、内鉄形の変圧器および外鉄形の変圧器について説明したが、静止誘導機器は、リアクトルなど他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、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。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、１１０，３１０ 鉄心、１２０，３２０ 低圧巻線、１３０，３３０ 高圧巻線、１４０，３４０ 平角電線、１４１，３４１，９４１ 電線部、１４２，３４２，９４２ 第１絶縁被覆部、１５０，１５０ａ，１５０ｂ，２５０，２５０ａ，２５０ｂ，３５０ 静電シールド、１５１，１５１ａ，１５１ｂ，３５１ 絶縁体部、１５２，３５２，９５２ 導体部、１５３，３５３，９５３ 第２絶縁被覆部、２５１，２５１ａ，２５１ｂ 第１絶縁体部、２５２，２５２ａ，２５２ｂ 第２絶縁体部、２５３ 基部、２５４，２５４ｂ 延設部、３６０ タンク。

Claims (5)

1. 鉄心と、
   前記鉄心を中心軸として巻き回された複数の巻線と、
   前記中心軸に沿う方向における前記複数の巻線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とを備え、
   前記複数の巻線の各々は、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、
   前記複数の静電シールドの各々は、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、
   前記複数の静電シールドの各々における前記導体部の外周端が、前記複数の巻線のうちの前記中心軸に沿う方向にて隣接する巻線の前記電線部の外周端より、前記中心軸の径方向にて前記隣接する巻線の幅の１％以上２０％以下の距離だけ内側に位置している位置関係、および、前記複数の静電シールドの各々における前記導体部の内周端が、前記隣接する巻線の前記電線部の内周端より、前記中心軸の径方向にて前記隣接する巻線の幅の１％以上２０％以下の距離だけ外側に位置している位置関係、の少なくとも一方の位置関係を満たし、
   前記導体部が、前記中心軸の径方向に延在する環状の基部と、該基部の前記中心軸の径方向における両端の各々から延設された１対の延設部とを含み、
   前記１対の延設部の各々においては、少なくとも前記中心軸に沿う方向にて巻線側とは反対側の表面が丸く形成されており、
   前記１対の延設部の各々は、前記中心軸に沿う方向にて前記巻線側とは反対側に前記基部に対して突出しており、
   前記第２絶縁被覆部は、前記静電シールドに隣接する巻線側に配置された第１絶縁体部および前記静電シールドに隣接する巻線側とは反対側に配置された第２絶縁体部を含み、
   前記第２絶縁体部の前記第１絶縁体部に対向する面にのみ、前記導体部の外形に対応した環状の溝が設けられている、静止誘導機器。
2. 前記導体部の前記外周端に生じる電界が、前記隣接する巻線の前記電線部の前記外周端に生じる電界より小さい、請求項１に記載の静止誘導機器。
3. 前記導体部の前記内周端に生じる電界が、前記隣接する巻線の前記電線部の前記内周端に生じる電界より小さい、請求項１または請求項２に記載の静止誘導機器。
4. 前記複数の巻線が、前記鉄心に同心円状に巻き回されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の静止誘導機器。
5. 前記複数の巻線が、前記鉄心に巻き回されて同軸配置されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の静止誘導機器。

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