JP2021009969A

JP2021009969A - 誘導電器巻線装置

Info

Publication number: JP2021009969A
Application number: JP2019124219A
Authority: JP
Inventors: 琢視井上; Takumi Inoue; 直樹岩本; Naoki Iwamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: JP7255394B2

Abstract

【課題】円板型巻線の強度を保ちながら、円板型巻線の冷却効率を高効率化した誘導電器巻線装置を提供する。【解決手段】誘導電器巻線装置において、内側絶縁筒２と外側絶縁筒３との間に軸方向複数段積層された円板型巻線１と、軸方向に隣接する円板型巻線の間に間隔を保つための水平スペーサー４と、内側絶縁筒と円板型巻線の内側との間に内側垂直スペーサー６と、外側絶縁筒と円板型巻線の外側との間に外側垂直スペーサー７とを設けられる。水平スペーサー４は、内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７よりも円板型巻線の周方向外側に円板型巻線径方向に冷却流体が流れる流路溝５を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、内部に冷却流体が流れるようにした誘導電器巻線装置に関するものである。

変圧器、リアクトル等の静止誘導電器は、通常、磁束の通路となる鉄心、磁束と鎖交する電流の通路となる巻線、これらを絶縁する絶縁物およびこれらの相互位置と機械的強度を保つための締付装置などによって構成されている。このような静止誘導電器の巻線構造として一般的なものの一つに円板型巻線がある。

特許文献１に示す誘導電器巻線装置では、内側絶縁筒と外側絶縁筒との間に導体を円板状に巻き回した円板型巻線が、軸方向に複数段積み重ねられている。各円板型巻線の間には、複数個の水平スペーサーが放射状に等間隔で配置されることにより、円板型巻線の半径方向に水平ダクトが形成されている。

内側絶縁筒と円板型巻線の間には、内側垂直スペーサーが設けられることにより、内側垂直ダクトが形成されている。外側絶縁筒と円板型巻線の間には、外側垂直スペーサーが設けられることにより外側垂直ダクトが形成さている。

前記のような構造を有する誘導電器巻線装置では、下方から冷却用の流体を強制的に流入させる、または自然対流により流入させることにより外側垂直ダクト、内側垂直ダクト、水平ダクト全体に流体を流して円板型巻線を冷却する。

特許文献２に示す従来の誘導電器巻線装置では、円板型巻線の間に配置されたスペーサーに溝を設け、溝に冷却流体を流入させて冷却効率を向上する。

特開２０１１−２２２６４３号公報実開昭５０−１０４９１５号公報

特許文献１に示す従来の誘導電器巻線装置では、水平スペーサーが挿入された部位の円板型巻線は直接冷却流体に接触しないため、その部位の冷却効率は悪く、円板型巻線が部分過熱する問題があった。

特許文献２に示す従来の誘導電器巻線装置では、スペーサーに溝を形成して冷却効率の向上を狙っているが、冷却流体が溝に流入しにくいため、円板型巻線を十分に冷却することができない虞があった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、必要な軸方向の強度を保ちながら、円板型巻線の冷却効率を高効率化した誘導電器巻線装置を提供することである。

本発明の誘導電器巻線装置は、内側絶縁筒とその外側に同軸に配置された外側絶縁筒と、前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒との間に軸方向に複数段積層された円板型巻線と、前記内側絶縁筒と前記円板型巻線の内側との間で前記円板型巻線の周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、前記軸方向にのびる内側垂直スペーサーと、前記外側絶縁筒と前記円板型巻線の外側との間で前記円板型巻線の周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、前記軸方向にのびる外側垂直スペーサーと、前記軸方向に隣接する前記円板型巻線の間隔を保持し、前記円板型巻線の周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、前記内側垂直スペーサーと前記外側垂直スペーサーとに接触するように形成された水平スペーサーと、隣接する前記内側垂直スペーサーの間、隣接する前記外側垂直スペーサーの間、隣接する前記水平スペーサーの間を流れる冷却流体とを備え、前記水平スペーサーは前記内側垂直スペーサーと前記外側垂直スペーサーよりも前記円板型巻線の周方向外側に前記円板型巻線の径方向に冷却流体が流れる流路溝を有していることを特徴とする。

本発明に係る誘導電器巻線装置は、水平スペーサーに内側垂直スペーサーと外側垂直スペーサーよりも円板型巻線の周方向外側に円板型巻線径方向に冷却流体が流れる流路溝を設けることで、強度を保ちながら水平面内の冷却面積を拡大し、円板型巻線の冷却性能を向上させることができる。

実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の全体構成を概略的に表す断面図である。実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の鉄心と巻線部分を示す斜視図である。実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の巻線とスペーサーとの配置を示す斜視図である。実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の水平スペーサーの斜視図である。実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に垂直な部分断面図である。実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の冷媒の流れ示す断面図である。実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に平行な部分断面図である。実施の形態２に係る誘導電器巻線装置の水平スペーサーの斜視図である。実施の形態２に係る誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に垂直な部分断面図である。実施の形態２に係る変形例の誘導電器巻線装置の巻線とスペーサーとの配置を示す斜視図である。実施の形態２に係る変形例の誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に平行な部分断面図である。実施の形態３に係る誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に垂直な部分断面図である。実施の形態３に係る誘導電器巻線装置の水平スペーサーの斜視図である。実施の形態３に係る誘導電器巻線装置の冷媒の流れ示す断面図である。

以下、本発明を実施するための各形態例について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１の誘導電器巻線装置としての油入自冷式内鉄形変圧器の全体構成を概略的に示す断面図である。図２は、実施の形態１に係る誘導電器巻線装の鉄心と巻線部分を示す斜視図である。図１において、実施の形態１の油入自冷式内鉄形変圧器はタンク１２、鉄心１３、絶縁筒１４、低圧巻線１５、高圧巻線１６、配管１７、放熱器１８を有している。図２に示すように低圧巻線１５と高圧巻線１６とは鉄心１３の脚部を囲むように鉄心１３に取り付けられている。鉄心１３および低圧巻線１５、高圧巻線１６は、絶縁兼冷却用の流体媒体である絶縁油もしくはＳＦ６ガスと共にタンク内に収容され、冷却流体１９に冷却される。またタンクには放熱器が連結されており、変圧器内で発生した熱は冷却媒体の循環によって放熱器に運ばれ、そこで外気に放出される。

油入自冷式内鉄形変圧器では、図５に示すように、円板型巻線１の内側と内側絶縁筒２とで内側垂直ダクト８が形成される。円板型巻線１の外側と外側絶縁筒３と外側垂直ダクト９が形成される。

円板型巻線１は円板の内側に穴が開いた円環形状である。円板型巻線１は低圧巻線１５、高圧巻線１６などの導体を円板状に巻き回して円環形状とされている。円環形状の外側の円の径は外側絶縁筒３の径よりも小さく、円環形状の内側の円、つまり穴の径は内側絶縁筒２の径よりも大きい。誘導電器巻線装置は内側絶縁筒２と外側絶縁筒３との間に複数の円板型巻線１が軸方向に間隔をあけて積み重ねられて、図２に示されるような円柱状の構造を有している。

内側絶縁筒２と円板型巻線１の内側との間には内側垂直スペーサー６が周方向に間隔をあけて複数配置され、内側垂直ダクト８の間隔を保持している。外側絶縁筒３と円板型巻線１の外側との間には外側垂直スペーサー７が周方向に間隔をあけて複数配置され、外側垂直ダクト９の間隔を保持している。内側垂直スペーサー６、外側垂直スペーサー７は絶縁性の材料で作成される。なお、本発明において、ダクトとはスペーサーの間隙によって形成された冷却流体１９が流れる流路を意味し、冷却流体が流れる流路をダクトと称して説明する。

図３は、実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の円板型巻線１、水平スペーサー４、内側垂直スペーサー６、外側垂直スペーサー７の一部を切り取った斜視図であり、内側方向からみたときの斜視図である。また、図３は円板型巻線１の内側、外側を直線的に描画し図面を単純化してあり、図の左右方向が円板型巻線１の周方向である。図４は実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の水平スペーサー４の斜視図である。水平スペーサー４は軸方向に積層される円板型巻線１の間隔を保つものであり、円板型巻線１ごとに周方向に間隔をあけて複数個配置される。このように円板型巻線１には冷却流体１９が円板型巻線１の円板面に沿って流れる流路が形成される。以下では軸方向に積み重ねられて隣接する円板型巻線１の間隙に形成された流路を水平ダクト１０と称して説明する。水平ダクト１０は内側垂直ダクト８と外側垂直ダクト９との間をつなぐように形成されている。水平スペーサー４は軸方向に隣接する円板型巻線１の間で、水平ダクト１０の軸方向間隔を保持する。

水平スペーサー４は円板型巻線１の内側から外側まで径方向にのびた板状の部材である。水平スペーサー４の周方向の幅は内側垂直スペーサー６の周方向の幅よりも大きい。積層された水平スペーサー４の内側の一部が内側垂直スペーサー６と接するようにされる。すなわち、積層された複数の水平スペーサー４は軸方向に重なり合うような位置に配置される。水平スペーサー４は内側垂直スペーサー６、外側垂直スペーサー７と同様に絶縁性の材料で作成され、たとえばプレスボード等の絶縁部材を使用するとよい。なお、ある物の周方向の幅とは、内側絶縁筒２、外側絶縁筒３の中心とする任意の半径の仮想的な円を考えた場合、そのような円とある物とが重なってできる円弧のうち、最も長い円弧の長さである。

水平スペーサー４は、円板型巻線１と接する面に円板型巻線１の径方向に冷却流体１９が流れる流路溝５を有している。この流路溝５は、内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７よりも円板型巻線の周方向外側に形成される。また、流路溝５は水平スペーサー４の周方向の端よりも内側にあり、すなわち、流路溝５よりも周方向外側に円板型巻線１の間隔を保持する部位を有している。

図５は実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に垂直な部分断面図であり、円板型巻線１の上に水平スペーサー４が周方向に間隔を開けて配置されていることを示す。この図では水平スペーサー４が円板型巻線１の１／４周に等間隔で３個、つまり３０度間隔で配置された例を示している。円板型巻線１の上の周方向に隣り合う水平スペーサー４の間は水平ダクト１０である。周方向に隣り合う水平スペーサー４の間隔は水平スペーサー４の周方向の幅よりも大きくなるようにされて水平ダクト１０の断面積が大きくなるようにされている。なお、水平スペーサー４の配置される数、間隔は任意に変更可能である。

水平スペーサー４の内側と内側垂直スペーサー６、水平スペーサー４の外側と外側垂直スペーサー７とは接触するようにされている。すなわち、内側垂直スペーサー６、水平スペーサー４、外側垂直スペーサー７はそれぞれ周方向に間隔をあけて配置されるが、それらは内側絶縁筒２、外側絶縁筒３の中心軸の周りの回転角において重なり合う位置に設置される。

水平スペーサー４に形成された流路溝５は内側が内側垂直ダクト８、外側が外側垂直ダクト９に向けて開口し、それらの間を径方向に接続する流路となっている。本実施の形態１の水平スペーサー４では内側垂直スペーサー６、外側垂直スペーサー７が配置された範囲は溝が形成されず中実であり、円板型巻線１の間隔を保持する主な部位となっている。

図６は実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の断面図であり、図５の径方向に沿ったＡ−Ａ面で切った断面における冷媒の流れを示す。また、図７は実施の形態１に係る誘導電器巻線装置の断面図であり、図５の周方向に沿ったＢ−Ｂ面で切った断面である。内側垂直ダクト８と外側垂直ダクト９とには、軸方向にずらして複数枚の円板型巻線１毎に閉塞板１１を交互に設け、内側垂直ダクト８と外側垂直ダクト９の流れを閉塞している。閉塞板１１は円環状の板または円環を構成するための複数の扇状の板などからなり、内側が内側絶縁筒２と接するか、または外側が外側絶縁筒３と接して垂直ダクトの一方を閉塞し、その径方向の反対側は他方側の垂直ダクトの手前までのびるが閉塞しないようにされている。図７のように閉塞板１１は円板型巻線１と同様に水平スペーサー４によって軸方向に挟まれて保持されるようにするとよい。

流路溝５の高さ寸法は、水平スペーサー４の厚さの１／２未満で調整してよい。流路溝５の高さ寸法とは、流路溝５の円板型巻線１軸方向の高さ寸法のことを指す。また、流路溝５の高さ方向の位置は水平スペーサー４の下面のみ、上面のみ、下面と上面の両方のいずれでも良い。図７に示すように、閉塞板１１に接する水平スペーサー４は円板型巻線１と接する側に流路溝５を形成するとよい。

また、図４では流路溝５の断面形状を矩形とした例を示したが、冷却流体１９が流入可能であれば、例えば、断面形状が半円などの溝としてもよく、特に限定されるものではない。

必須ではないが、上記のように円板型巻線１の所々に閉塞板１１を設けると、冷却流体１９の流れによって冷却が促進される。図６では、冷却流体１９の流れを矢印で示すように、外側垂直ダクト９を上昇する冷却流体１９は閉塞板１１によって堰き止められ、水平ダクト１０と流路溝５とを径方向内向きに流れて、内側垂直ダクト８に流入する。更に、内側垂直ダクト８を流れる冷却流体１９は、さらに上にある閉塞板１１によって堰き止められ、水平ダクト１０と流路溝５と径方向外向きに流れ、外側垂直ダクト９に流入する。このように軸方向上方に向ってジグザグの流れを生じて、水平ダクト１０と流路溝５の流れが促進されて、効率的に円板型巻線１を冷却出来る。ただし、この冷媒流れは一例であり、これに限定されるものではない。対流に限らずポンプなどの動力により、軸方向のある高さにある水平ダクト１０の内側にある内側垂直ダクト８と外側にある外側垂直ダクト９との間に圧力差を生じさせるとよい。これにより、内側垂直ダクト８と外側垂直ダクト９との一方が上流、他方が下流となり、水平ダクト１０および流路溝５に径方向に流れが促進される。

上記のような構造を有する誘導電器巻線装置は、冷却流体１９は内側垂直ダクト８と外側垂直ダクト９と水平ダクト１０にて円板型巻線１から熱を奪い密度が低下する。一方、放熱器１８内では冷却流体１９は放熱し温度が低下するため、密度が上昇する。そのため、タンク１２内の冷却流体１９と放熱器１８内の冷却流体１９の密度差を駆動力とする冷却流体１９の循環流が自然発生する。冷却流体１９はこの循環流により、円板型巻線１から発生する熱を放熱器１８に輸送することが出来る。なお、冷却流体１９をポンプなどで強制的に循環してもよい。

実施の形態１において、水平スペーサー４が内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７よりも円板型巻線の周方向外側に円板型巻線１の径方向に冷却流体１９が流れる流路溝５を有することで、強度を保ちながら水平面内の冷却面積の拡大できる。すなわち、強度を保ちながら円板型巻線１の冷却性能を向上させることができる。

また、流路溝５よりも周方向の最外部に溝がなく円板型巻線１の間隔を保持する部分が有るため、間隔を保持する強度が特に優れている。

以上のように、本実施の形態１の構成の誘導電器巻線装置は冷却効率の向上により従来よりも高出力での運転が可能となる。その結果、従来同等の出力での運転に必要な巻線量を削減出来るため、製造コストを削減することが出来る。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る誘導電器巻線装置について説明する。実施の形態２に係る誘導電器は、水平スペーサー４、流路溝５、内側垂直スペーサー６、外側垂直スペーサー７の構成のみが実施の形態１にと異なるため、実施の形態１に係る誘導電器巻線装置と同様である構成については説明を繰り返さない。

図８は実施の形態２に係る誘導電器巻線装置の水平スペーサー４の斜視図である。実施の形態２の水平スペーサー４の径方向の長さは円板型巻線１の径方向の長さ、つまり、円板型巻線１の内側の円と外側の円の半径の差よりも大きいものとされる。水平スペーサー４の径方向端部は円板型巻線１の内側と外側に円板型巻線１から径方向に突き出している。水平スペーサー４の径方向両端には内側垂直ダクトと外側垂直ダクトを部分的に遮るように径方向に突き出している突き出し部２０を有している。そして、この径方向端部に内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７が嵌め込まれる切欠きが設けられている。嵌合部となる切欠きは最も径方向に突き出した突き出し部２０で挟まれるように形成されている。内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７はこの切欠きに嵌め合うよう配置され、水平スペーサー４と内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７との位置が固定されている。図８では水平スペーサー４の切欠きの形状および内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７の断面形状は本実施の形態では矩形および台形の例を示しているが、内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７と嵌め合い、位置関係が拘束されるのであれば、特に限定されるものではない。

水平スペーサー４の突き出し部２０であって、内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７よりも円板型巻線周方向外側となる位置に、径方向に冷却流体１９が流れる流路溝５が形成されている。すなわち、流路溝５が突き出し部２０に重なるように、つまり流路溝５の内側、外側の端部が突き出し部２０にあるように流路溝５が形成されている。流路溝５の円板型巻線１によっておおわれる部位は閉じられるが、流路溝５の端部は円板型巻線１で覆われないため、冷却流体１９が流入または流出する開口となる。そして、流路溝５が円板型巻線１から径方向に突出するため、流路溝５の端部は径方向だけでなく、軸方向にも垂直ダクトに向けて開口する。水平スペーサー４は内側絶縁筒２、外側絶縁筒３に一部が接するようにしてもよいが、流路溝５が形成される位置では内側絶縁筒２、外側絶縁筒３と隙間を有するようにすると好ましい。流路溝５の端部が垂直ダクトに軸方向に開口しているため、突き出し部２０の内側垂直ダクト８と外側垂直ダクト９への突き出し寸法は特に限定せず、例えば、外側垂直ダクト９を径方向に閉塞してもよい。なお、内側垂直ダクトと外側垂直ダクトとをまとめて垂直ダクトという。

図９は実施の形態２に係る誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に垂直な部分断面図であり、実施の形態１の図５と同様の部分の断面図である。図９のように水平スペーサー４、流路溝５の周方向の幅を広くしてもよい。たとえば、流路溝５の周方向の幅の合計が径方向に溝の無い中実部の幅よりも大きくなるようにしてもよい。軸方向の間隔を保持するための中実部の面積を一定の広さがあればよい。水平スペーサー４の周方向の最外の部位が広がるため軸方向の力を受ける位置が広く分散し強度が増す。円板型巻線１上に放射状に配置する水平スペーサー４の枚数を減らすことも可能となる。また、水平スペーサー４は円板型巻線１の軸方向の厚みを増大させ、流路溝５の高さ寸法を拡大してもよい。

以上のように水平スペーサーは円板型巻線よりも径方向内側と径方向外側とに突き出し部２０を有し、その突き出し部２０の内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７よりも円板型巻線１の周方向の外側に流路溝５を有している。内側垂直ダクト８および外側垂直ダクト９を上昇した冷却流体１９は、例えば、一部がそのまま外側垂直ダクト９を上昇するが、残りの冷却流体１９は流路溝５と水平ダクト１０を外周側から内周側へ流れて内側垂直ダクト８に合流し、再び上方へ流れる。上記のような冷却流体１９の流れにおいて、突き出し部２０が内側垂直ダクト８および外側垂直ダクト９内の冷却流体１９の上方への流れを阻害し、流路溝５を流れる冷却流体１９の流量が増加させることができる。流路溝５への流入を促進させることで、円板型巻線１を冷却する冷却面積の拡大となる。よって、突き出し部を設けることで、円板型巻線１を効率よく冷却することが可能となる。

また、流路溝５の端部が突き出し部２０にあり、突き出し部２０が内側垂直ダクト８または外側垂直ダクト９に突き出されているため、流路溝５は内側垂直ダクト８または外側垂直ダクト９の軸方向に向けて開口する部位を有している。そのため、内側垂直ダクト８または外側垂直ダクト９を垂直方向に流れる冷却流体１９が流路溝５への流入または流出することが容易となる。その結果、本実施の形態２の誘導電器巻線装置では流路溝５に面する円板型巻線１の冷却が向上する。

さらに、内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７とに嵌め合う構造としたことにより、強度を高めることができる。

次に、本実施の形態２の変形例について述べる。図１５は実施の形態２に係る変形例の誘導電器巻線装置の巻線とスペーサーとの配置を示す斜視図であり、実施の形態１の図３と同様の部分の断面図である。図１１は実施の形態２に係る変形例の誘導電器巻線装置の巻線部分の軸に平行な部分断面図であり、実施の形態１の図７と同様の部分の断面図である。この変形例では、図１１に示すように、流路溝５の周方向幅を水平スペーサー４の高さ位置によって変化させている。円板型巻線１の軸方向に高い位置にある水平スペーサー４ほど流路溝５の周方向の幅を広くすると望ましい。円板型巻線１を冷却した冷却流体１９は対流によって垂直ダクトを上昇するため、上部に流れる冷却流体１９ほど温度が高くなり、上部に位置する円板型巻線１の温度が高くなりやすくなるおそれがある。この変形例では軸方向上部に位置する流路溝５ほど円周方向の幅を広く設けているため、軸方向上部での円板型巻線１の冷却効率が促進される。円板型巻線１の冷却ブロック内の軸方向温度分布が均一化されることにより、巻線最高温度を低減することが出来る。

流路溝５の円周方向の幅を軸方向上部ほど広くしたことにより、構造物による荷重が大きくなる軸方向下部では水平スペーサー４の機械的強度は維持できる。構造物による荷重が小さくなる軸方向上部では円板型巻線１の冷却効率を向上し、かつ、水平スペーサー４に使用する材料を削減することが出来る。また、軸方向にある複数の水平スペーサー４は流路溝５の周方向の外側に軸方向の間隔を支える部位が重なり合う位置にあるため、強度を高めることができる。

さらに、この変形例の誘導電器巻線装置では内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７の周方向の幅を軸方向上部になるに従って段階的に狭くしている。突き出し部２０の周方向幅を広くした場合に、内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７とが水平スペーサー４の切欠き部に収まるよう内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７との周方向幅を狭くする。このように上部の切欠き部の幅は狭くなるが、水平スペーサー４の周方向の幅は軸方向に変わらないようにしてあり、流路溝５の外側にある軸方向の間隔を保つ部位は軸方向に重なるようにされている。内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７の幅を細くした上部では突き出し部２０の幅を広くして流路溝５の幅を広くしたり、流路溝５の開口部を大きくしたりできるため、冷却効率が促進することができる。

なお、本変形例では内側垂直スペーサー６と外側垂直スペーサー７の幅を軸方向で変化させたが、これらは一定としたままで、流路溝５の幅のみを変化させるようにしてもよい。

実施の形態３．
以下、実施の形態３に係る誘導電器巻線装置について説明する。実施の形態３に係る誘導電器は、水平スペーサー４と流路溝５の構成のみが実施の形態１と異なるため、実施の形態１に係る誘導電器巻線装置と同様である構成については説明を繰り返さない。

図１２は実施の形態３に係る誘導電器巻線装置の巻線部の軸に垂直な部分断面図である。図１３は実施の形態３に係る誘導電器巻線装置の水平スペーサー４の斜視図である。図１４は実施の形態３に係る誘導電器巻線装置の部分断面図であり、図１２のＤ−Ｄ断面を示す。実施の形態３の誘導電器巻線装置は、図１２に示すように水平スペーサー４の円板型巻線１上に配置する枚数を実施の形態１よりも減少させている。この図では水平スペーサー４が円板型巻線１の１／４周に等間隔で２個、つまり４５度間隔で配置された例を示している。また、図１３に示すように実施の形態１、２の流路溝５を内側流路溝２１、外側流路溝２２、合流部２３で構成している。径方向内側にある内側流路溝２１と径方向外側にある外側流路溝２２とは軸方向の高さが異なっている。軸方向に隣接する２枚の円板型巻線１に挟まれた水平スペーサー４において、内側流路溝２１は一方の円板型巻線１に面する溝であり、外側流路溝２２は他方に面する溝である。合流部２３は水平スペーサー４の径方向の途中の位置に軸方向に貫通する孔として形成されて、内側流路溝２１と外側流路溝２２とを連通する。合流部２３は隣接する２枚の円板型巻線１のいずれにも面する孔となる。合流部２３の径方向位置は、径方向中央に限定されるものではなく、径方向中央よりも内側または外側に変位してもよい。

本実施の形態３においては、水平スペーサー４の円板型巻線１の周方向幅と水平スペーサー４の厚さを、実施の形態１よりも拡大している。内側流路溝２１と外側流路溝２２の円板型巻線１の周方向幅および高さ方向寸法の少なくともどちらか一方は、実施の形態１よりも拡大している。

本実施の形態３においては、図１３および図１４に示すように内側流路溝２１は水平スペーサー４の上面に形成されており、外側流路溝２２は水平スペーサー４の下面に形成される。この時内側流路溝２１と外側流路溝２２の高さ方向の位置関係は軸方向に上下反対であってもよい。合流部２３の円板型巻線１径方向内側面と円板型巻線１径方向外側面は垂直な面に限定されるものではなく、例えば、４５度の傾斜面としてもよい。また合流部２３の各エッジは直角に限定されるものではなく、例えば、曲面としてもよい。

本実施の形態３に係る誘導電器巻線装置は、内側流路溝２１と外側流路溝２２の高さが異なり図１４に示すように階段状に上昇する構造となっているため、下から上に流れる作用が径方向に流れを生じて、流路溝内の流れを促進する。また、実施の形態１で述べたように、冷却流体１９が内側垂直ダクト８と外側垂直ダクト９をともに軸方向に上昇する流れとされ、かつ、一方が上流となり他方が下流となるように流れが生じる場合、上流となる垂直ダクト側に高さが低い流路溝、下流となる垂直ダクト側に高さが高い流路溝を配置するようにするとよい。このようにすれば、垂直ダクトの上流下流の流れを流路溝内の流れが促進することになって、円板型巻線１の冷却効率を向上させることが出来る。また、合流部２３では、冷却流体１９は隣接する上下の円板型巻線１を冷却する。これらにより、円板型巻線１の冷却効率を向上させることが出来る。

さらに、流路溝の端部が突き出し部２０にあるようにすると、図１４に示すように、上流側の上昇流に下面が開口した流路溝があり、下流側の上昇流に上面が開口した流路溝がある構成となり、流路溝へ冷却流体１９の流入のみでなく、流出も促進されるため、円板型巻線１の冷却効率を向上させることが出来る。

また、本実施の形態３に係る誘導電器巻線装置は水平スペーサー４の配置数を減少させ、円板型巻線１の冷却面積を増大させたことにより、円板型巻線１の冷却効率を向上させることが出来る。

さらに、内側流路溝２１と外側流路溝２２の径方向幅および高さの少なくともどちらか一方を拡大したことにより、内側流路溝２１と外側流路溝２２の流路抵抗が低減され内側流路溝２１と外側流路溝２２への冷却流体１９の流入を促進することが出来るため、円板型巻線１の冷却効率を向上することが出来る。

以上のように本発明の各実施の形態に係る誘導電器巻線装置は、上記冷却効率の向上により、従来よりも高出力での運転が可能となる。その結果、従来同等の出力での運転に必要な巻線量を削減出来るため、製造コストを削減することが出来る。

なお、本発明は、以上のように説明しかつ記述した特定の詳細内容および代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことができるさらなる変形例および効果も本発明に含まれる。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１円板型巻線、２内側絶縁筒、３外側絶縁筒、４水平スペーサー４、５流路溝、６内側垂直スペーサー、７外側垂直スペーサー、８内側垂直ダクト、９外側垂直ダクト、１０水平ダクト、１１閉塞板、１２タンク、１３鉄心、１４絶縁筒、１５低圧巻線、１６高圧巻線、１７配管、１８放熱器、１９冷却流体、２０突き出し部、２１内側流路溝、２２外側流路溝、２３合流部。

Claims

内側絶縁筒とその外側に同軸に配置された外側絶縁筒と、
前記内側絶縁筒と前記外側絶縁筒との間に軸方向に複数段積層された円板型巻線と、
前記内側絶縁筒と前記円板型巻線の内側との間で前記円板型巻線の周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、前記軸方向にのびる内側垂直スペーサーと、
前記外側絶縁筒と前記円板型巻線の外側との間で前記円板型巻線の周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、前記軸方向にのびる外側垂直スペーサーと、
前記軸方向に隣接する前記円板型巻線の間隔を保持し、前記円板型巻線の周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、前記内側垂直スペーサーと前記外側垂直スペーサーとに接触するように形成された水平スペーサーと、
隣接する前記内側垂直スペーサーの間、隣接する前記外側垂直スペーサーの間、隣接する前記水平スペーサーの間を流れる冷却流体とを備え、
前記水平スペーサーは前記内側垂直スペーサーと前記外側垂直スペーサーよりも前記円板型巻線の周方向外側に前記円板型巻線の径方向に冷却流体が流れる流路溝を有していることを特徴とする誘導電器巻線装置。
前記水平スペーサーは前記円板型巻線よりも径方向内側と径方向外側とに突き出し部を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導電器巻線装置。
高い位置にある前記水平スペーサーほど前記流路溝の幅を広くしたことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導電器巻線装置。
前記内側垂直スペーサーと前記外側垂直スペーサーの円板型巻線周方向の幅を軸方向上部になるほど段階的に狭くしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の誘導電器巻線装置。
前記流路溝は、前記円板型巻線の径方向内側に設けられた内側流路溝と、前記円板型巻線の径方向外側に設けられた外側流路溝と、前記内側流路溝と前記外側流路溝が合流する合流部とを備え、前記内側流路溝と前記外側流路溝とは前記円板型巻線の前記軸方向に異なる位置に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の誘導電器巻線装置。