CN1770333B - 非晶铁心变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心变压器。提供一种能够进一步减少由非晶铁心的铁损带来的损失，增加容量的非晶铁心型的变压器。其由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心(2)和装在该铁心(2)上的绕组(3)的变压器主体，和收纳该变压器主体的容器(1)构成，其特征在于：将接触构成所述容器(1)内的变压器主体的所述铁心(2)来抑制铁心(2)散热的硅酮液(14)封入到所述容器(1)内。

Description

非晶铁心变压器
技术领域
本发明涉及以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心变压器，更详细地说是与以能够增加其容量的非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心变压器有关。
背景技术
近年来，随着电力需求的增大，越来越要求与电器连接的变压器的节能化。比如，为了减小构成变压器的铁心的铁损带来的损失，进行了将非晶磁性薄带使用于铁心等的改良。
在这种类型的变压器中，有的是将铁心及缠绕在铁心上的绕组收纳在变压器的容器内，在变压器的容器中，封入矿油等绝缘油或者是SF6气体等绝缘气体的绝缘冷却媒体(例如，参照专利文献1-日本特开2000-82625号公报)。
另外，也有的变压器是用外壳覆盖构成变压器的铁心，在外壳内填充硅油。(例如，参照专利文献2-日本特开平06-120049号公报)。
如上所述，用于变压器铁心的非晶磁性薄带的厚度在0.03mm左右，由于电阻率高，与通常所使用的硅钢板的铁心相比，能减少1/3～1/4的铁损，具有优良的磁性特性，但在构成成分上，它的磁性饱和磁束密度值约为1.56T(特斯拉)，低于硅钢板的磁性饱和磁束密度值(约为2.01T)20％或其以上。
因此，在非晶铁心型的变压器中，为使它的额定电压值达到硅钢板铁心的变压器的额定电压值的同等程度，必然导致铁心的大型化。伴随该铁心的大型化，也会导致铁心周围装有的绕组的大型化。其结果，非晶铁心型的变压器具有全体重量与硅钢板铁心型的变压器相比更重、更大这种本质上的弱点。
为弥补这些弱点，虽然进行了很多铁心的制造技术的改善和铁心构造的改良等的尝试，但由于起因于非晶材料的本质问题，所以根本上的改善处于困难的状况。
发明内容
本发明正是鉴于以上情况而提出的，目的在于提供一种进一步减轻由非晶铁心的损失(铁损)带来的损失，能够增加容量的非晶铁心型的变压器。
为实现上述目的，本发明的第1方案，一种非晶铁心变压器，由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心，具有抑制铁心的散热功能的液体封入到所述容器内。
本发明的第2方案，一种非晶铁心变压器，由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心，具有抑制铁心的散热功能的硅酮液封入到所述容器内。
本发明的第3方案，一种非晶铁心变压器，由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心，具有抑制铁心的散热功能，提高铁心温度的硅酮液封入到所述容器内。
本发明的第4方案，一种非晶铁心变压器，由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心，抑制铁心的散热功能的塑料系被覆绝缘材料设置在所述绕组的外周，将接触所述铁心，抑制铁心的散热功能的硅酮液封入到所述容器内。
本发明的第5方案，根据本发明的第1至4方案任意一项所述的非晶铁心变压器，其特征在于：具有抑制铁心散热功能的液体是低粘度的硅油。
本发明的第6方案，根据本发明的第5方案所述的非晶铁心变压器，其特征在于：所述硅油的燃点温度在180℃至320℃之间的范围。
本发明的第7方案，根据本发明的第5方案所述的非晶铁心变压器，其特征在于：所述硅油的动粘度系数在20cSt至50cSt之间的范围。
本发明的第8方案，根据本发明的第5方案所述的非晶铁心变压器，其特征在于：所述硅油的燃点温度在180℃至320℃之间的范围，动粘度系数在20cSt至50cSt之间的范围。
本发明的第9方案，一种非晶铁心变压器的运转方法，是由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成的非晶铁心变压器的运转方法，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心，具有抑制铁心的散热功能的硅酮液封入到所述容器内，在所述硅油的燃点温度为180℃至320℃之间的范围，以及/或者所述硅油的动粘度系数为20cSt至50cSt之间的范围状况下运转。
采用本发明，由于非晶铁心的散热得以抑制能够减轻由此造成的损失，所以能够增加变压器容量，同时，能够提供一种除具有非晶铁心变压器本来所具有的节能特性外，防灾性能良好又保护环境的变压器。
采用本发明的方法，由于接触构成容器内变压器主体的铁心，具有抑制铁心散热功能的液体使用的是硅酮液，特别是使用低粘度的硅酮液来运转，所以能够减轻非晶铁心的损失(铁损)，进一步提高非晶变压器本来所具有的节能特性。
附图说明
图1是表示本发明的非晶铁心变压器的一实施方式的纵剖视图。
图2是从II-II箭头方向所看图1所示的本发明的非晶铁心变压器的一实施方式的剖视图。
图3是构成图1所示本发明的非晶铁心变压器的一实施方式的非晶铁心的正视图。
图4是构成图1所示本发明的非晶铁心变压器的一实施方式的绕组的纵剖视图。
图5是表示本发明的非晶铁心变压器的铁心的温度与铁损变化关系的特性图。
图6是表示本发明的非晶铁心变压器的其他实施方式的纵剖视图。
图7是从VII-VII箭头方向所看图6所示本发明的非晶铁心变压器的其他实施方式的剖视图。
图8是表示本发明的非晶铁心变压器的其他实施方式的纵剖视图。
图9从IX-IX箭头方向所看图8所示本发明的非晶铁心变压器的其他实施方式的剖视图。
图中：1-变压器的容器，2-铁心，3-绕组，4-盖体，5-引出接头，6-引出接头，7-下侧固定用部件，8-绕组下侧支撑部件，9-防震部件，10-板材，12-绕组上侧支撑部件，13-固定用部件，14-硅酮液，15-上侧固定用部件，16-绕组上侧支撑部件。
具体实施方式
下面，使用附图来说明本发明的非晶铁心变压器的实施方式。
图1是表示本发明的非晶铁心变压器的一实施方式的纵剖正视图，图2是从图1的II-II箭头方向所看侧视图。在图1及图2中，1是变压器的容器，在该容器1的上部具有能取出和放入后面所述由铁心2和缠绕在该铁心2周围的绕组3组成的变压器主体的开口。4是堵塞容器1的开口部的盖体，5、6是盖体4的引出接头，这些接头与绕组3连接。
7是设在容器1内的底部的下侧固定用部件，该下侧固定用部件7由固定在容器1内底部的下侧部件7a、分别设在该7a两端的竖起部件7b、和设在该竖起部件7b上端的长度方向中间部的凸缘7c构成。8是设在下侧固定用部件7的竖起部件7b内侧的绕组下侧支撑部件，9是设在下侧固定用部件7的下侧部件7a上的防震部件，在该防震部件9的上面载有铁心2。
10是插入绕组3的上端与铁心2之间的空间内的板材，11是设在该板材10两端的凸缘，12是设在板材10的下面与绕组3的上端之间的绕组上侧支撑部件，13是分别设在下侧固定用部件7的凸缘7c与板材10的凸缘11之间的固定用部件。在所述绕组上侧支撑部件12与绕组下侧支撑部件8之间，夹有构成变压器主体的绕组3，通过被固定用部件13固定，变压器主体在容器1内以防震方式支撑。
变压器主体浸渍在放入容器1中的作为绝缘冷却、具有抑制铁心散热功能的绝缘冷却以及断热液体的硅酮液14中。该硅酮液14，不仅具有所述绝缘冷却的功能，还能够在发挥抑制铁心散热、保持铁心高温的散热抑制功能的同时，从防灾性能和保护环境方面考虑，适于采用低粘度的，其物性较好是选定比如燃点在180℃至320℃之间的范围，其动粘度系数在20cSt至50cSt之间的范围，而最好是使用燃点在250℃或其以上，动粘度系数为20CSt的硅酮液。
图3是表示构成本发明的非晶铁心变压器的一实施方式的变压器主体的铁心2的一个例子的正视图。在本图3中，将层叠的多个非晶磁性薄带2a卷绕之后再打开，并将该状态的非晶磁性薄带2a插入绕组3，将非晶磁性薄带2a的打开部分再卷绕起来形成铁心2。
图4是表示构成本发明的非晶铁心变压器的一实施方式的变压器主体的绕组3的一个例子的正视图。在该图4中，绕组3的结构为，在内侧卷有线圈状的低压电线3a，在其外侧卷有线圈状的高压电线3b，各个电线3a、3b的各层之间配置有层间绝缘材料3c。
在绕组3的表面，由于各个电线3a，3b有露出部分，这些露出部分与以往的纤维素系绝缘材料相比，被比如具有30K(Kelvin)或其以上的耐热特性的塑料系被覆绝缘材料3d覆盖。这种塑料系被覆绝缘材料3d使用比如芳香族聚酰胺，聚对苯二甲酸乙酯、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺等。所述塑料系被覆绝缘材料3d中与铁心2的外周相接的部分，在发挥绕组3的被覆绝缘功能的同时，又能发挥抑制铁心2散热的功能。
下面，对所述本发明的非晶铁心变压器及其运转方法的一实施方式的动作加以说明。
对绕组3的低压电线3a施加交流电压，低压电线3a中就会产生交流电流，铁心2内产生磁束。由于磁束的产生，在高压电线3b中因为电磁感应作用产生感应电压。这样，供给的电源电压被变压而输出。
所述电压变换时，在铁心2中，因为磁滞损耗或涡流损耗等的铁损而产生热量，这些热量被与铁心2的外表面接触的硅酮液14抑制发散。在该实施方式中，利用绕组3的塑料系被覆绝缘材料3d也能抑制铁心2的散热。
铁心2的散热被抑制后，铁心2的温度会上升，保持高温。由于该铁心2的高温化，铁心2的内部的电阻增大，铁心2中发生的涡流损耗减少，结果铁损减少。该非晶铁心2发生的损失(铁损)，如图5所示，随着铁心2的温度上升而降低。这是非晶铁心2的涡流损耗降低的主要原因，在100℃的温度下，相对于室温时的铁损，大约能减少5％或其以上的损失。
所述铁心2的铁损减少，由于能够改善非晶铁心2的本质问题为起因的高磁束密度化的难点，所以，比如本发明的变压器与以往非晶铁心型的变压器为同一大小尺寸时，变压器的运转温度与以往的相比能提高15K～75K，即达到120℃～180℃，同时能够增加其容量。
另外，与以往的非晶铁心型的变压器设定为同一容量时，能实现铁心2的小型化，并且影响到装配在铁心2上的绕组3，促进绕组3的小型化。将塑料系被覆绝缘材料3d以及硅酮液14用于非晶铁心型的变压器的绕组3，能够实现变压器主体整体的高温化，大幅度缩小低压电线3a和高压电线3b间的冷却流路，进一步实现绕组3的小轻·轻量化。
并且，变压器全体的高温化，可以减少绕组3与铁心2之间，绕组3与容器1之间等其他的冷却流路的尺寸。不仅仅是非晶铁心2，对实现变压器整体的更加小型·轻量化发挥很大的效果。
如上所述，根据本发明的实施方式，能够改善非晶铁心2的本质问题为起因的高磁束密度化的难点，并增加容量。另外，与以往的同一容量的变压器相比，能够实现变压器整体的小轻·轻量化。
图6及图7表示本发明的非晶铁心变压器的其他的实施方式，在这些图中，与图1及图2中相同的符号表示同一部分，省略其说明。
15是配置在铁心2上侧的上侧固定用部件，该上侧固定用部件15由位于铁心2上侧的上侧部件15a、分别设于该上侧部件15a两端的下延部件15b和设在下延部件15b下端的长度方向中间部的凸缘15c构成。16是设在上侧固定用部件15的下延部件15b内侧的绕组上侧支撑部件。
17是设在上侧固定用部件15的上侧部件15a上的防震部件，该防震部件17通过接触铁心2的上部，与所述下侧的防震部件9共同防止变压器主体的震动。变压器主体夹在所述下侧固定用部件7和上侧固定用部件15之间，通过固定用部件13的固定，以防止震动的方式支撑在容器1内。
18是下侧固定用部件7中的竖起部件7b、绕组下侧支撑部件8、上侧固定用部件15的上侧部件15a、下延部件15b、绕组上侧支撑部件16的各自的开口部位，该开口部位18允许少量的硅酮液14流向铁心2。
在本实施方式中，由于铁心2的下侧和上侧分别被下侧固定用部件7和上侧固定用部件15覆盖，并且铁心2的中间部位被绕组3覆盖，所以，流向铁心2的硅酮液14的流量得以抑制，从而抑制铁心2的散热。因此，能够高效率的控制铁心2的温度上升。该铁心2的铁损被减少，能够进一步提高变换效率。
采用这种实施方式，和上述实施方式一样，能够改善非晶铁心2的本质问题为起因的高磁束密度化的难点，并增加容量。另外，与以往的同一容量的变压器相比，能够使变压器整体更加小轻·轻量化。
图8及图9表示本发明的非晶铁心变压器的其他的实施方式。在这两个图中，与图6及图7中相同的符号表示同一部分或与之相当的部分，省略说明。该实施方式采用的结构是将图6及图7所示的实施方式中的上侧固定用部件15及下侧固定用部件7的开口部位18取掉，铁心2的下侧和上侧分别由下侧固定用部件7和上侧固定用部件15覆盖，铁心2的中间部由绕组3覆盖，能够进一步抑制硅酮液14流向铁心2。
由此，铁心2的散热进一步得以抑制。从而能够更加高效率的控制铁心2的温度上升。其结果，能够进一步减少铁心2的铁损，提高变换效率。
采用这种实施方式，和上述实施方式一样，能够改善非晶铁心2的本质问题为起因的高磁束密度化的难点，并增加容量。另外，与以往的具有同一容量的变压器相比，能使变压器整体更轻便，轻量。
另外，在上述实施方式中，在硅酮液14充分发挥对铁心2的散热抑制功能的情况下，非晶铁心型变压器的绕组3可以不使用塑料系被覆绝缘材料3d，而使用比如工艺纸等绝缘纸。
另外，在上述实施方式中，由于用于抑制铁心散热功能的液体(硅酮液)采用低粘度的硅酮液，这种硅酮液在气化燃烧时，形成硅石层，并且在该硅石层的下面形成硅酮凝胶层，能够阻止氧气的供给，抑制燃烧，自身灭火性能很高。因此，变压器最适于室外使用，能使灭火设备更简单化。
并且，低粘度的硅酮液在大气中经加水分解后重新形成为硅石，不破坏生态，因为可实现再利用，所以非常经济实惠。

Claims (4)

1.一种非晶铁心变压器，由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心且具有抑制铁心的散热功能的硅酮液体封入到所述容器内，并且
所述硅酮液体的燃点温度在180℃至320℃之间的范围。
2.一种非晶铁心变压器，由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心且具有抑制铁心的散热功能的硅酮液体封入到所述容器内，并且
所述硅酮液体的动粘度系数在20cSt至50cSt之间的范围。
3.根据权利要求2所述的非晶铁心变压器，其特征在于：所述硅酮液体的燃点温度在180℃至320℃之间的范围。
4.一种非晶铁心变压器的运转方法，是由具有以非晶磁性薄带为铁心的非晶铁心和装在该铁心上的绕组的变压器主体，以及容纳该变压器主体的容器构成的非晶铁心变压器的运转方法，其特征在于：将接触构成所述容器内变压器主体的所述铁心且具有抑制铁心的散热功能的硅酮液体封入到所述容器内，在所述硅酮液体的燃点温度为180℃至320℃之间的范围，以及/或者所述硅酮液体的动粘度系数为20cSt至50cSt之间的范围的状况下运转。
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