CN111373496A - 变压器以及电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

变压器(1)包括板状构件即基部(11)、安装于基部(11)的第一面(11a)的芯体(12)、卷绕于芯体(12)的多个线圈(13)、安装于基部(11)的第二面(11b)的多个线圈端子(14)、与芯体(12)热连接且将从芯体(12)传来的热量散发的冷却部(16)。线圈端子(14)设置于与供芯体(12)安装的基部(11)的第一面(11a)相反一侧的基部(11)的第二面(11b)。冷却部(16)设置于相对芯体(12)与基部(11)相反一侧处。

Description

变压器以及电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种变压器以及具有变压器的电力转换装置。
背景技术
在电动轨道车辆装设有电力转换装置，该电力转换装置将输入的直流电力或交流电力转换成期望的电力并输出。例如，辅助电源装置对来自架空线的输入电力进行转换，从而输出适用于空调设备、照明设备等负载装置的期望的电力。电力转换装置例如具有专利文献1公开的变压器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-102423号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在电力转换装置进行电力转换时，变压器会发热。与一般工业用的电力转换装置的容量相比，装设于电动轨道车辆的电力转换装置的容量较大，变压器的发热量也较大。因此，为了对变压器进行冷却，进行将变压器暴露于外部空气以及设置鼓风机而向变压器输送空气等动作。即使如上所述那样对变压器进行冷却，在变压器的冷却不充分的情况下，例如，需要使用冷却性能更高的鼓风机来提高冷却性能。或者，需要通过增大芯体或增加线圈的卷绕数来降低变压器中的损失，抑制发热。虽然如上所述的那样能够提高变压器的冷却性能以及抑制发热，但是，另一方面，也产生了变压器以及鼓风机的体积和重量增大这一技术问题。
本发明是鉴于上述情况而形成的，其目的在于在抑制变压器的大型化的同时提高冷却性能。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，本发明的变压器包括板状构件即基部、芯体、多个线圈、多个线圈端子以及冷却部。芯体安装于基部的第一面。多个线圈卷绕于芯体。多个线圈端子分别与相互不同的多个线圈的任意一端电连接，多个线圈端子分别设置于与供芯体安装的第一面相反一侧的第二面。冷却部设置于相对芯体与基部相反一侧处，冷却部与芯体热连接，将从芯体传来的热量散发。
发明效果
根据本发明，通过包括与芯体热连接且将从芯体传来的热量散发的冷却部，从而能够抑制变压器的大型化，并且能够提高冷却性能。
附图说明
图1是本发明实施方式的变压器的立体图。
图2是实施方式的电力转换装置的剖视图。
图3是从密闭部观察实施方式的变压器的图。
图4是实施方式的变压器的第一变形例的立体图。
图5是实施方式的变压器的第二变形例的立体图。
图6是实施方式的变压器的第三变形例的立体图。
图7是表示实施方式的变压器的另一设置例的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在图中，对相同或等同的部分标注相同符号。
图1是本发明实施方式的变压器的立体图。图2是实施方式的电力转换装置的剖视图。具有变压器1的电力转换装置30装设于电动轨道车辆。图2是从铅垂方向上侧观察电力转换装置30的图。电力转换装置30例如通过未图示的吊架安装于电动轨道车辆的地板下。
变压器1包括板状构件即基部11、安装于基部11的第一面11a的芯体12、卷绕于芯体12的多个线圈13、安装于基部11的第二面11b的线圈端子14、与芯体12热连接且将从芯体12传来的热量散发的冷却部16。基部11的第一面11a在铅垂方向上延伸。在图1的示例中，基部11的第一面11a平行于铅垂方向，变压器1包括多个芯体12。多个线圈13卷绕于芯体12。在图1的示例中，多个线圈13以与基部11的第一面11a正交的方向为中心轴而卷绕于芯体12。多个线圈端子14分别与相互不同的线圈13的任意一端电连接。线圈端子14设置于与供芯体12安装的基部11的第一面11a相反一侧的第二面11b。线圈13的一端穿过绝缘构件17的内部以及基部11，与设置于第二面11b的线圈端子14连接。冷却部16设置于相对芯体12与基部11相反一侧处。
在图1的示例中，变压器1包括多个芯体12，还包括供多个芯体12固定的固定框15。固定框15具有用于将芯体12处产生的热量传递至冷却部16所需要的热导率，由具有用于固定芯体12所需要的强度的构件、例如不锈钢形成。冷却部16具有翅片的形状，并且通过固定框15将从芯体12传来的热量散发。在图1的示例中，冷却部16具有沿水平方向延伸的多个翅片16a。多个翅片16a在铅垂方向上空开间隔地安装于固定框15。冷却部16由与变压器1所要求的冷却性能匹配的构件、例如铝形成。
如图1所示，固定框15是沿铅垂方向延伸的板状构件，在铅垂方向下端可以具有滑动部18，该滑动部18向远离基部11的方向延伸，并且其前端在铅垂方向上的位置比固定框15的铅垂方向下端高。滑动部18形成变压器1的铅垂方向下部的滑动面，从而推动把手19，容易使变压器1在水平方向上移动。除了滑动部18，也可以是第三面11c形成变压器1的铅垂方向下部的滑动面，所述第三面11c是基部11的与第一面11a以及第二面11b正交的铅垂方向下侧的面。此外，如图1的示例那样，也可在固定框15设置卡定构件20。在卡定构件20形成卡定孔20a。例如，卡定构件20通过卡定孔20a卡定电力转换装置30所具有的未图示的突起，从而变压器1在电力转换装置30的内部移动这一情况得以抑制。
电力转换装置30具有壳体31，该壳体31收容图1所示的变压器1以及电子电路38。壳体31被分隔构件32分为供外部空气流入的开放部33以及外部空气不流入的密闭部34。分隔构件32形成有开口35。在壳体31的面向开放部33的面形成有通风口36。在开放部33设置鼓风机37。通过鼓风机37工作，从通风口36流入的空气与冷却部16接触，冷却部16将从芯体12传来的热量散发至空气。也可不设置鼓风机37，而是通过装设电力转换装置30的轨道车辆行进时产生的行进风对变压器1进行自然冷却。翅片16a的朝向能够根据开放部33中的空气的流动确定。在密闭部34收容电子电路38。电子电路38例如通过铜棒即导体39与线圈端子14电连接。电子电路38例如是设置于变压器1的初级侧的滤波电路、设置于变压器1的次级侧的逆变电路等。
变压器1以芯体12、线圈13以及冷却部16位于开放部33并且线圈端子14位于密闭部34的状态收容于壳体31，变压器1的基部11将形成于分隔构件32的开口35封闭。变压器1以上述方式收容，从而需要冷却的芯体12位于开放部33，需要绝缘保护的线圈端子14位于密闭部34。变压器1从形成于壳体31的未图示的检查口插入电力转换装置30的内部。如上所述，滑动部18形成滑动面，从而易于将变压器1推入电力转换装置30的内部，电力转换装置30的维护性能提高。如上所述，滑动部18的一端在铅垂方向上的位置比固定框15的铅垂方向下端高，因此，在将变压器1推入电力转换装置30的内部时，变压器1卡在壳体31的底面这一情况得以抑制。例如，变压器1从形成于在图2中位于下侧的壳体31的检查口插入电力转换装置30的内部，并且将变压器1推入直至基部11的第一面11a与分隔构件32抵接的位置。
图3是从密闭部观察实施方式的变压器的图。通过变压器1的基部11将开口35封闭，能够将开放部33与密闭部34隔开。即，不需要为了将开放部33与密闭部34隔开而设置额外构件。此外，不需要用于阻止开放部33的粉尘、水等进入密闭部34的构件、例如线缆密封套。因此，能够使电力转换装置30小型化、轻量化，并且能够提高维护性能。形成基部11的构件是任意的，只要能够将开放部33与密闭部34隔开即可。基部11可以由金属构件形成，也可由非金属构件形成。通过在基部11的包含第三面11c在内的、与第一面11a和第二面11b正交的所有面安装垫圈，能够提高密闭部34的密闭性能。或者，通过在开口35的周围安装垫圈，能够提高密闭部34的密闭性能。
图4是实施方式的变压器的第一变形例的立体图。图4所示的变压器2具有冷却部21，以替代图1所示的变压器1所具有的冷却部16。冷却部21具有格子状的形状。由于冷却部21的表面积大于具有翅片形状的冷却部16的表面积，因此，变压器2的冷却性能提高。
图5是实施方式的变压器的第二变形例的立体图。图5所示的变压器3具有冷却部22，以替代图1所示的变压器1所具有的冷却部16。冷却部22具有多根热管23以及多个翅片24，所述多根热管23的内部封入有制冷剂，所述多个翅片24分别安装于多根热管23。
图6是实施方式的变压器的第三变形例的立体图。图6所示的变压器4具有一个芯体25，以替代图1所示的变压器1所具有的芯体12。芯体25具有与基部11的第一面11a平行地延伸的一对端部26以及连接一对端部26的多个腿部27。此外，图6所示的变压器4具有冷却部28，以替代图1所示的变压器1所具有的冷却部16。冷却部28直接安装于芯体25，将从芯体25传来的热量散发。在图6的示例中，冷却部28具有沿水平方向延伸的多个翅片28a。多个翅片28a在铅垂方向上空开间隔地安装于芯体25。翅片28a的朝向能够根据开放部33中的空气的流动确定。冷却部28的形状不限于翅片的形状，也可如图4所示的变压器2所具有的冷却部21那样是格子状的形状。此外，冷却部28也可如图5所示的冷却部22那样包括多根热管23以及多个翅片24。
如上述说明的那样，实施方式的变压器1、2、3包括冷却部16、21、22，所述冷却部16、21、22与芯体12热连接，并且将从芯体12经由固定框15传递而来的热量散发，从而能够抑制变压器1、2、3的大型化，并且能够提高冷却性能。此外，实施方式的变压器4包括冷却部28，所述冷却部28与一个芯体25直接连接，并且将从芯体25传来的热量散发，从而能够抑制变压器4的大型化，并且能够提高冷却性能。
本发明的实施方式不限定于上述实施方式。变压器1的设置方向不限于上述示例。图7是表示实施方式的变压器的另一设置例的图。变压器1还可以基部11的第一面11a和第二面11b与铅垂方向正交的朝向设置。变压器2、3、4也同样如此。包括图7所示的变压器1的电力转换装置30在铅垂方向上部具有开放部33，在铅垂方向下部具有密闭部34。变压器1也可从形成于电力转换装置30的壳体31的铅垂方向下表面的检查口插入电力转换装置30的内部。芯体12、25的形状不限于上述示例。线圈13的个数是两个以上的任意个数。此外，将线圈13卷绕于芯体12、25的方法不限于上述示例。
本发明能在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下，实现各种实施方式及变形。此外，上述实施方式用于对本发明进行说明，并不对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围并非通过实施方式示出，而是通过权利要求书示出。此外，在权利要求书内及与之等同的发明含义的范围内实施的各种变形应当视作本发明的范围之内。
符号说明
1、2、3、4变压器；11基部；11a第一面；11b第二面；11c第三面；12、25芯体；13线圈；14线圈端子；15固定框；16、21、22、28冷却部；16a、24、28a翅片；17绝缘构件；18滑动部；19把手；20卡定构件；20a卡定孔；23热管；26端部；27腿部；30电力转换装置；31壳体；32分隔构件；33开放部；34密闭部；35开口；36通风口；37鼓风机；38电子电路；39导体。

Claims (8)

1.一种变压器，其特征在于，包括：
基部，所述基部是板状构件；
芯体，所述芯体安装于所述基部的第一面；
多个线圈，多个所述线圈卷绕于所述芯体；
多个线圈端子，多个所述线圈端子分别与相互不同的多个所述线圈的任意一端电连接，多个所述线圈端子分别设置于与供所述芯体安装的所述第一面相反一侧的第二面；以及
冷却部，所述冷却部设置于相对所述芯体与所述基部相反一侧处，所述冷却部与所述芯体热连接，将从所述芯体传来的热量散发。
2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，
所述变压器包括多个所述芯体，
所述变压器还包括固定框，所述固定框设置于相对多个所述芯体与所述基部相反一侧处，所述固定框供多个所述芯体固定，
所述冷却部安装于所述固定框，将从多个所述芯体经由所述固定框传递而来的热量散发。
3.如权利要求2所述的变压器，其特征在于，
所述基部的所述第一面沿铅垂方向延伸，
所述固定框是沿铅垂方向延伸的板状构件，所述固定框在铅垂方向下端具有滑动部，所述滑动部向远离所述基部的方向延伸，所述滑动部的前端在铅垂方向上的位置比所述固定框的所述铅垂方向下端高。
4.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，
所述冷却部直接安装于所述芯体，将从所述芯体传来的热量散发。
5.如权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，
所述冷却部具有翅片的形状。
6.如权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，
所述冷却部具有格子状的形状。
7.如权利要求1至4中任一项所述的变压器，其特征在于，
所述冷却部具有热管，所述热管在内部封入有制冷剂。
8.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
权利要求1至7中任一项所述的变压器；
电子电路，所述电子电路与多个所述线圈端子电连接；以及
壳体，所述壳体收容所述变压器以及所述电子电路，
所述壳体的内部被分隔构件分为供外部空气流入的开放部以及外部空气不流入的密闭部，
在所述分隔构件形成有开口，
所述电子电路收容于所述密闭部，
所述变压器以所述芯体、多个所述线圈以及所述冷却部位于所述开放部并且多个所述线圈端子位于所述密闭部的状态收容于所述壳体，所述变压器的所述基部将形成于所述分隔构件的所述开口封闭。
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