JP2021034688A

JP2021034688A - 静止誘導機器

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Publication number: JP2021034688A
Application number: JP2019156858A
Authority: JP
Inventors: 祐介逵村; Yusuke Tsujimura
Original assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: JP7311363B2

Abstract

【課題】耐震性に優れたものでありながら、鉄心やコイルに対する冷却性能を十分に確保する。
【解決手段】静止誘導機器１は、上部継鉄部２ａと下部継鉄部２ｂとの間に複数本の脚部２ｃを有する鉄心２と、鉄心の脚部に装着されたコイル３と、鉄心の下部継鉄部を保持する下部クランプ５とを備える。下部クランプは、鉄心を受ける下面部と、下部継鉄部の両側に隙間を存して位置する側面部と、コイルの下面を受けるコイル支え用のリブ１１とを一体に有していると共に、下部継鉄部の上面よりも下方に位置して、冷却風を流すための通気穴１３を有している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、静止誘導機器に関する。

静止誘導機器、例えば高電圧受配電設備用の三相のモールド変圧器は、上部継鉄部と下部継鉄部との間に３本の脚部を有した鉄心に、前記各脚部にモールドコイルを装着して構成されている（例えば特許文献１参照）。また、モールド変圧器は、上部クランプ及び下部クランプにより上下から挟まれるように保持される。上部クランプ及び下部クランプは、夫々断面コ字状をなすように構成され、前記上部継鉄部及び下部継鉄部を夫々覆うように設けられる。このとき、前記各コイルには、例えば低圧巻線と高圧巻線との間等に、上下方向に延びる通風用のダクトが設けられている。これにて、下部クランプとコイルの下面との間の隙間から空気が吸い込まれ、冷却風となってダクト内を上方に向けて流れた後、コイルの上面と上部クランプとの間の隙間から排出される。これにより、コイルの冷却が図られる。

特開平１０−３３５１５０号公報

ところで、上記のような変圧器にあっては、過去の震災の経験を受けて、耐震性を十分に高めることが求められている。そのため、近年では、下部クランプの側面間の幅を広げると共に、それら側面の上端から外側に延びる水平なリブを一体に設け、リブの上面に支え部材を介してコイルを載置状に配置する支持構造が採用されてきている。ところが、この構成では、リブの大型化や支持部材の個数の増加によって、コイルの下面側に対する通風用の隙間となっていた部分の面積が小さくなり、ダクトの下端の開口部に向けての通気が阻害される等、冷却性能の低下の問題が生じていた。

そこで、耐震性に優れたものでありながら、鉄心やコイルに対する冷却性能を十分に確保することができる静止誘導機器を提供する。

実施形態に係る静止誘導機器は、上部継鉄部と下部継鉄部との間に複数本の脚部を有する鉄心と、前記鉄心の脚部に装着されたコイルと、前記コイルを上下から保持する上部クランプ及び下部クランプとを備え、前記下部クランプは、前記鉄心の下部継鉄部を受ける下面部と、前記下部継鉄部の両側に隙間を存して位置する側面部と、前記コイルの下面を受けるコイル支え用のリブとを一体に有していると共に、前記下部継鉄部の上面よりも下方に位置して、冷却風を流すための通気穴を有している。

第１の実施形態を示すもので、変圧器の全体構成を概略的に示す正面図変圧器の側面図下部クランプの底面図第２の実施形態を示すもので、変圧器の構成を概略的に示す正面図第３の実施形態を示すもので、変圧器の構成を概略的に示す正面図第４の実施形態を示すもので、変圧器の構成を概略的に示す正面図変圧器の側面図

以下、空冷式の三相用のモールド変圧器に適用したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、複数の実施形態間で共通する部分については、同一の符号を付して、新たな図示や繰り返しの説明を省略する。また、以下の説明で方向を言う場合には、便宜上、図１、図４〜図６の状態を正面図として説明する。

（１）第１の実施形態
図１から図３を参照して、第１の実施形態について述べる。図１、図２は、本実施形態に係る静止誘導機器としての例えば三相用のモールド変圧器１（以下、単に「変圧器１」という）の全体構成を概略的に示している。この変圧器１は、鉄心２に、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３個のモールドコイル３（以下、単に「コイル３」という）を装着して構成され、上部クランプ４と下部クランプ５との間で挟まれるようにして保持される。変圧器１は、下部クランプ５の下面側に設けられた台座６を介して、設備の床上に設置される。前記鉄心２は、巻鉄心からなり、図１で左右方向に延びる上部継鉄部２ａと下部継鉄部２ｂとの間に、上下方向に延びてそれらに連結される複数本この場合３本の脚部２ｃを備えて構成されている。

前記各コイル３は、全体として丸みを帯びた多角形の筒状又は円筒状をなし、絶縁樹脂によりモールドされている。各コイル３の前面部には、上部に位置して一次端子７が設けられ、下部に位置してタップ端子８が設けられている。これらコイル３は、前記鉄心２の各脚部２ｃに夫々装着されている。詳しく図示はしないが、各コイル３は、内周側に低圧巻線を有すると共に、外周側に高圧巻線を有して構成されている。このとき、それら低圧巻線と高圧巻線との間即ちメインギャップには、軸方向即ち図で上下方向全体に延びて冷却風の通路即ち気道となるダクトが、周方向に並んで複数設けられている。また、低圧巻線の内周と前記鉄心２の脚部２ｃとの間や、低圧巻線及び高圧巻線の夫々の巻層間の適宜の位置にも、冷却風の通路となるダクトが設けられている。前記各ダクトは、コイル３の上下両面で開口している。

前記鉄心２の上部継鉄部２ａ部分には、上部クランプ４が設けられる。この上部クランプ４は、例えば鋼材からなり、図２に示すように、上面部と前後の側面部とを有する側方から見て下向きのコ字状に構成され、上部継鉄部２ａに被さるように設けられる。このとき、上部クランプ４の前後の側面部は、上部継鉄部２ａの前後両側に隙間を存して配置される。更に、上部クランプ４には、両側面部の下端縁部から外側つまり前後方向に水平に延出する板状のリブ９、９が、左右方向全体に渡って前後方向に比較的幅広に設けられている。これらリブ９の下面と前記各コイル３の上面との間に、複数個のコイル支え部材１０が設けられている。これらのコイル支え部材１０は、絶縁材料から小片状例えば矩形板状に構成されている。

これに対し、前記鉄心２の下部継鉄部２ｂ部分には、下部クランプ５が設けられる。この下部クランプ５は、例えば鋼材からなり、図２に示すように、下面部と前後の側面部とを有する側方から見て上向きのコ字状に構成され、下部継鉄部２ｂを受けるように保持する。このとき、下部クランプ５の前後の側面部は、下部継鉄部２ｂの前後両側に隙間を存して配置される。そして、下部クランプ５には、両側面部の上端縁部から外側つまり前後方向に水平に延出する板状のリブ１１、１１が左右方向全体に渡って設けられている。図２に示すように、これらリブ１１、１１は、前後方向に比較的大きい幅寸法、例えばコイル３の前後部の外周縁部にまで届くように設けられている。

これらリブ１１の上面と前記各コイル３の下面との間に、複数個のコイル支え部材１０が設けられている。リブ１１、１１は、それらコイル支え部材１０を介して、コイル３の下面のうち前後方向の外周寄り部分を広い面積で受け支持するようになる。前記台座６は、前後方向に長い箱状の鋼材から構成され、下部クランプ５の左右２カ所の下面側に連結されている。尚、図示は省略するが、上部クランプ４と下部クランプ５との間は、左右両端部において複数本のスタッドにより連結されている。

さて、前記下部クランプ５には、前記下部継鉄部２ｂの上面よりも下方に位置して、冷却風を流すための通気穴が設けられる。本実施形態では、下部クランプ５の下面部に下面通気穴１２が設けられていると共に、下部クランプ５の側面部に側面通気穴１３が設けられている。そのうち下面通気穴１２は、図３にも示すように、円形穴からなり、下部クランプ５の下面部のうち前後の辺部に沿った部分、つまり下部クランプ５の側面部と下部継鉄部２ｂの前後両側との間の隙間に対応した部分に、図１、図３で左右方向に多数個が並んで設けられている。

一方、前記側面通気穴１３は、図１に示すように、縦長のスリット状の穴からなり、下部クランプ５の前後の側面部に、側面部の上下両端縁部を除いて上下方向ほぼ全体に延びるように、図で左右方向に多数本が並んで設けられている。これら下面通気孔１２及び側面通気穴１３は、図１で左右方向のうち、鉄心２即ち下部継鉄部２ｂが設けられている長さの範囲に設けられている。

次に、上記構成の変圧器１の作用・効果について述べる。上記構成の変圧器１においては、下部クランプ５を、前後方向の幅を広いものとし、また上部にリブ１１、１１を一体に有しているので、リブ１１、１１によってコイル３の前後部の外周寄り部分を受けることができる。しかも、複数個のコイル支え部材１０を介してコイル３の下面を大きな面積で支持することができる。これにより、コイル３を安定して保持することができ、地震発生時のコイル３等の変位量の抑制を図り、ひいては耐震性を向上させることができる。

ここで、上記のように耐震性の向上を図ることができる反面、リブ１１の大型化やコイル支え部材１０の個数の増加によって、コイル３の下面側に対する通風用の隙間となっていた部分の面積が小さくなり、通気性の低下を招く虞があった。ところが、本実施形態では、下部クランプ５に、下部継鉄部２ｂの上面よりも下方に位置して、冷却風を流すための通気穴１２、１３を設けた。これにて、図２に矢印Ａ及び矢印Ｂで示すように、それら通気穴１２、１３から空気を吸い込んで、冷却風として下部継鉄部２ａの側部の下部クランプ５の側面部との間を通し、コイル３の下面や鉄心２の脚部２ｃ同士間の窓部に冷却風を導くことができる。

これにより、各相のコイル３同士間、各コイル３のダクトつまりメインギャップやその他のダクト内、特にＶ相のコイル３に十分な冷却風を通すことができ、コイル３の冷却を図ることができると共に、鉄心２自体の冷却を図ることができる。この結果、本実施形態の変圧器１によれば、耐震性に優れたものであっても、鉄心２やコイル３に対する冷却性能を十分に確保することができるという優れた効果を得ることができる。またこの場合、下部クランプ５に、下面通気穴１２や側面通気穴１３を設けるといった簡単な構成で、冷却性能を確保することができる。

特に本実施形態では、下部クランプ５の下面部に下面通気穴１２を設けたので、図２に矢印Ａで示すように、下部クランプ５の下面部から空気を吸い込んで冷却風として流すことができ、鉄心２の下部継鉄部２ｂの下部も冷却しながら、鉄心２及びコイル３部分に冷却風を流すことができる。更に、下部クランプ５の側面部にも、側面通気穴１３を設けたので、下部クランプ５の側面部から空気を吸い込んで冷却風として流すことができ、下部継鉄部２ａの側部を冷却しながら、鉄心２及びコイル３部分に冷却風を流すことができる。このように、下面通気穴１２及び側面通気穴１３の両方を設けたことにより、より一層冷却性能を向上させることができる。

（２）第２、第３の実施形態
図４は、第２の実施形態に係る変圧器２１を示すものであり、上記第１の実施形態と異なる点は、下部クランプ２２の構成にある。即ち、下部クランプ２２は、両側面部の上端縁部から外側つまり前後方向に水平に延出する板状のリブ１１、１１を一体に有し、複数個のコイル支え部材１０を介して、コイル３の下面のうち前後方向の外周寄り部分を広い面積で支持している。

そして、下部クランプ３２の側面部には、冷却風を通すための側面通気穴２３が設けられている。この側面通気穴２３は、複数個の縦長のスリット状の穴からなるのであるが、本実施形態では、コイル３の相間部分つまり、鉄心２のうち脚部２ｃ同士間の窓部に対応した部分のみに設けられている。これによれば、側面通気穴２３から空気を吸い込んで、冷却風として下部継鉄部２ａの側部の下部クランプ２２の側面部との間を通し、コイル３の下面や鉄心２の脚部２ｃ同士間の窓部に冷却風を導くことができる。

この場合、変圧器２１のうち最も冷却したい部分であるところの、鉄心２の脚部２ｃ同士間のコイル３の相間部分に冷却風を十分に流すことができ、冷却効果を高いものとすることができる。この結果、本実施形態によれば、やはり、耐震性に優れたものでありながら、鉄心２やコイル３に対する冷却性能を十分に確保することができる。尚、図示はしないが、下面通気穴１２については、側面通気穴２３と同様に脚部２ｃ同士間の窓部に対応した部分のみに設けても良いし、第１の実施形態のように、鉄心２（下部継鉄部２ｂ）の図で左右方向幅寸法全体に渡って設けられていても良い。或いは、下面通気穴１２を設けない構成として良い。

図５は、第３の実施形態に係る変圧器３１を示すものであり、上記第１の実施形態と異なる点は、下部クランプ３２の構成にある。即ち、下部クランプ３２は、両側面部の上端縁部から外側つまり前後方向に水平に延出する板状のリブ１１、１１を一体に有し、複数個のコイル支え部材１０を介して、コイル３の下面のうち前後方向の外周寄り部分を広い面積で支持している。そして、下部クランプ３２の側面部には、冷却風を通すための側面通気穴３３、３４が設けられている。

本実施形態では、側面通気穴として、複数個の縦長のスリット状の側面通気穴３３と、横長矩形状の側面通気穴３４とが形成されている。この場合、比較的大きく構成された側面通気穴３４が、コイル３の相間部分つまり、鉄心２のうち脚部２ｃ同士間の窓部に対応した部分に設けられている。また、残りの部分の、下部継鉄部２ｂが設けられている長さの範囲に位置して、複数個のスリット状の側面通気穴３３が設けられている。

これにより、側面通気穴３３、３４から空気を吸い込んで、冷却風として下部継鉄部２ａの側部の下部クランプ３２の側面部との間を通し、コイル３の下面や鉄心２の脚部２ｃ同士間の窓部に冷却風を導くことができる。この場合も、変圧器２１のうち最も冷却したい部分であるところの、鉄心２の脚部２ｃ同士間のコイル３の相間部分に冷却風を十分に流すことができ、冷却効果を高いものとすることができる。この結果、本実施形態によれば、やはり、耐震性に優れたものでありながら、鉄心２やコイル３に対する冷却性能を十分に確保することができる。

（３）第４の実施形態、その他の実施形態
図６及び図７は、第４の実施形態に係る変圧器４１を示すものである。この第４の実施形態が、上記第１の実施形態の変圧器１と異なるところは、上部クランプ４２の構成にある。即ち、上部クランプ４２は、やはり、例えば鋼材から上面部と前後の側面部とを有する側方から見て下向きのコ字状に構成され、両側面部の下端縁部から外側つまり前後方向に水平に延出する板状のリブ９、９が、左右方向全体に渡って前後方向に比較的幅広に設けられている。

そして、本実施形態では、上部クランプ４２の側面には、鉄心２の上部継鉄部２ａの側方に冷却風を流すための上部側面通気穴４３が設けられている。この上部側面通気穴４３は、図６に示すように、縦長のスリット状の穴からなり、上部クランプ４２の前後の側面部に、側面部の上下両端縁部を除いて上下方向ほぼ全体に延びるように、図で左右方向に多数本が並んで設けられている。

更に本実施形態では、図７に示すように、上部クランプ４２の上面部にも、冷却風を流すための上面通気穴４４が設けられている。詳しく図示はしないが、この上面通気穴４４は、円形穴からなり、上部クランプ４２の上面部のうち前後の辺部に沿った部分、つまり上部クランプ４２の側面部と上部継鉄部２ａの前後両側との間の隙間に対応した部分に、図で左右方向に多数個が並んで設けられている。これら上部側面通気穴４３及び上面通気穴４４は、図６の左右方向のうち、鉄心２即ち上部継鉄部２ａが設けられている長さの範囲に設けられている。

上記構成によれば、図７に矢印Ａ及び矢印Ｂで示すように、上記第１の実施形態と同様にして、下部クランプ５に設けられた通気穴１２、１３から空気を吸い込んで、冷却風として下部継鉄部２ａの側部の下部クランプ５の側面部との間を通し、コイル３の下面や鉄心２の脚部２ｃ同士間の窓部に冷却風を導くことができる。そして本実施形態では、コイル３のダクト内や鉄心２の脚部２ｃの外面部分等を上方に向けて流れた冷却風は、矢印Ｃ及び矢印Ｄで示すように、上部継鉄部２ａの側方を通って、上部クランプ４２の上面通気穴４４及び上部側面通気穴４３から排出されるようになる。この結果、冷却風の流れがより良好となり、冷却効果をより一層高めることができる。

尚、上記した実施形態では、下部クランプ５に、下面通気穴１２と側面通気穴１３との双方を設けるようにしたが、いずれか一方のみに通気穴を設ける構成としても良い。上記第４の実施形態では、上部クランプ４２に、上面通気穴４４を設けるようにしたが、上面通気孔４４はなくても良い。また、上記各実施形態では、側面通気穴の形状を縦長スリット状とし、下面通気穴の形状を円形としたが、通気穴の形状としては、縦長スリット状、円形、横長矩形状に限定されるものではなく、それ以外にも正方形、菱形、楕円形など様々な形状を採用することができ、また、複数の形状が混在している形態で設けるようにしても良い。通気穴を設ける位置についても、様々な変更が可能である。

その他、静止誘導機器としては、三相の変圧器に限らず、三相以外の例えば単相の変圧器であっても良く、更にはリアクトルに適用することもできる。以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１、２１、３１、４１は変圧器(静止誘導機器）、２は鉄心、２ａは上部継鉄部、２ｂは下部継鉄部、２ｃは脚部、３はコイル、４、４２は上部クランプ、５、２２、３２は下部クランプ、９はリブ、１０はコイル支え部材、１１はリブ、１２は下面通気穴（通気穴）、１３、２３、３３、３４は側面通気穴（通気穴）、４３は上部側面通気穴（上部通気穴）、４４は上面通気穴を示す。

Claims

上部継鉄部と下部継鉄部との間に複数本の脚部を有する鉄心と、
前記鉄心の脚部に装着されたコイルと、
前記コイルを上下から保持する上部クランプ及び下部クランプとを備え、
前記下部クランプは、前記下部継鉄部を受ける下面部と、前記下部継鉄部の両側に隙間を存して位置する側面部と、前記コイルの下面を受けるコイル支え用のリブとを一体に有していると共に、
前記下部継鉄部の上面よりも下方に位置して、冷却風を流すための通気穴を有している静止誘導機器。
前記通気穴は、前記下部クランプの下面部に設けられている請求項１記載の静止誘導機器。
前記通気穴は、前記下部クランプの側面部に設けられている請求項１又は２記載の静止誘導機器。
前記通気穴は、少なくとも前記鉄心の脚部同士間のコイル相間部分に対応した位置に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の静止誘導機器。
前記上部クランプの側面に、前記上部継鉄部の側方に冷却風を流すための上部側面通気穴を有している請求項１から４のいずれか一項に記載の静止誘導機器。