JP2022160043A - 静止誘導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒による冷却効率を向上する。【解決手段】複数の水平流路は、第１水平流路Ｄ１１と第１水平流路Ｄ１１の高さより高い第２水平流路Ｄ１２とを含む。第２水平流路Ｄ１２は、第１巻線セクション１２２ａと第２巻線セクション１２２ｂとの境界に位置し、かつ、第２垂直流路Ｄ２２と連続している。【選択図】図３

Description

本開示は、静止誘導機器に関する。

油入静止誘導電器の構成を開示した先行文献として、特開２０１４－７２９８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された油入静止誘導電器は、複数段の円板巻線と、内周絶縁筒および外周絶縁筒と、間隔リングとを備える。複数段の円板巻線は、軸方向に沿い、各段間に絶縁油の水平流路が形成されている。内周絶縁筒は、複数段の円板巻線の内周側に同軸的に設置され、最内周側の巻線と筒壁面との間で絶縁油の垂直流路が形成されている。外周絶縁筒は、複数段の円板巻線の外周側に同軸的に設置され、最外周側の巻線と筒壁面との間で絶縁油の垂直流路が形成されている。間隔リングは、円板巻線の最内周側および最外周側の少なくとも一方の巻線と、当該巻線と隣接する巻線との間に、配置されている。間隔リングにおいては、リング状のシールド導体の周方向に沿って巻線間の絶縁油の垂直流路を確保する絶縁性の間隔片が散在している。

特開２０１４－７２９８号公報

特許文献１に記載された静止誘導機器は、冷媒による冷却効率を向上できる余地がある。

本開示は上記の課題に鑑みてなされたものであって、冷媒による冷却効率を向上することができる、静止誘導機器を提供することを目的とする。

本開示に基づく静止誘導機器は、鉄心と、第１円筒巻線と、第２円筒巻線と、絶縁筒と、絶縁バリアとを備える。第１円筒巻線は、鉄心に巻回されている。第２円筒巻線は、鉄心に巻回され、第１円筒巻線の外側に位置する。絶縁筒は、第１円筒巻線と第２円筒巻線との間に配置されている。絶縁バリアは、絶縁筒の外周側に配置されている。絶縁筒と第２円筒巻線との間に、垂直方向に延在して冷媒が流れる第１垂直流路が形成されている。第２円筒巻線には、垂直方向に互いに間隔をあけて並び、第１垂直流路と連続しつつ水平方向に延在して冷媒が流れる複数の水平流路が形成されている。第２円筒巻線は、第１巻線セクションと、第２巻線セクションとを含む。第１巻線セクションには、複数の水平流路のみが形成されている。第２巻線セクションは、垂直方向において第１巻線セクションと間隔をあけて並んでいる。第２巻線セクションには、複数の水平流路、および、垂直方向に延在して冷媒が流れる第２垂直流路の、各々が形成されている。絶縁バリアは、第２巻線セクションの上面および内周側を覆っている。複数の水平流路は、第１水平流路と第１水平流路の高さより高い第２水平流路とを含む。第２水平流路は、第１巻線セクションと第２巻線セクションとの境界に位置し、かつ、第２垂直流路と連続している。

本開示によれば、第２円筒巻線の内部に形成された第２垂直流路と連続している第２水平流路の高さを第２垂直流路と連続していない第１水平流路の高さより高くして第２水平流路の流路面積を大きくすることにより、第２垂直流路を流れる冷媒の流量を確保して冷媒による冷却効率を向上することができる。

一実施の形態に係る静止誘導機器の構成を示す斜視図である。 図１のＩＩ部を拡大して部分断面図である。 第２円筒巻線の周囲に設けられた冷媒の流路を示す部分断面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線矢印方向から見た部分断面図である。 図３のＶ－Ｖ線矢印方向から見た部分断面図である。 変形例に係る第２絶縁スペーサを示す部分断面図である。

以下、一実施の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。以下の実施の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。なお、以下の実施の形態においては、静止誘導機器として内鉄形変圧器を例示して説明するが、静止誘導機器は、内鉄形変圧器に限られず、たとえばリアクトルなども含む。

図１は、一実施の形態に係る静止誘導機器の構成を示す斜視図である。図１においては、巻線の構成を説明するために、３つの巻線のうちの１つについて段階的にカットして図示している。図２は、図１のＩＩ部を拡大して部分断面図である。

図１および図２に示すように、一実施の形態に係る静止誘導機器１００は、鉄心１１０と、第１円筒巻線１２１と、第２円筒巻線１２２と、絶縁筒と、絶縁バリア１２７とを備える。本実施の形態に係る静止誘導機器１００は、いわゆる内鉄形変圧器である。

鉄心１１０は、複数のケイ素鋼板が積層されて構成されている。本実施の形態に係る静止誘導機器１００は３相変圧器であるため、鉄心１１０は３つの脚部を有している。鉄心１１０の各脚部に、脚部を中心軸とする円筒巻線が配置されている。

第１円筒巻線１２１は、鉄心１１０の脚部に巻回されている。第２円筒巻線１２２は、鉄心１１０の脚部に巻回され、第１円筒巻線１２１の外側に位置する。第１円筒巻線１２１および第２円筒巻線１２２の各々においては、被覆導線が円板状またはらせん状に巻回されている。

鉄心１１０の脚部と第１円筒巻線１２１との間には、プレスボードまたはエポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる第１絶縁筒１２３が配置されている。第１円筒巻線１２１と第２円筒巻線１２２との間には、プレスボードまたはエポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる第２絶縁筒１２４が配置されている。第２円筒巻線１２２の外側に、プレスボードまたはエポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる第３絶縁筒１２５が配置されている。

第１円筒巻線１２１と第１絶縁筒１２３との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第１スペーサ１３１が第１円筒巻線１２１の周方向において等間隔に配置されている。

第１スペーサ１３１は第１円筒巻線１２１と第１絶縁筒１２３との間に挟まれており、第１スペーサ１３１によって第１円筒巻線１２１と第１絶縁筒１２３との間の隙間が確保されている。本実施の形態においては、第１スペーサ１３１は、エポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる。

第１円筒巻線１２１と第２絶縁筒１２４との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第２スペーサ１３２が第１円筒巻線１２１の周方向において等間隔に配置されている。

第２スペーサ１３２は第１円筒巻線１２１と第２絶縁筒１２４との間に挟まれており、第２スペーサ１３２によって第１円筒巻線１２１と第２絶縁筒１２４との間の隙間が確保されている。本実施の形態においては、第２スペーサ１３２は、エポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる。

第２円筒巻線１２２と第２絶縁筒１２４との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第３スペーサ１３３が第２円筒巻線１２２の周方向において等間隔に配置されている。

第３スペーサ１３３は第２円筒巻線１２２と第２絶縁筒１２４との間に挟まれており、第３スペーサ１３３によって第２円筒巻線１２２と第２絶縁筒１２４との間の隙間が確保されている。本実施の形態においては、第３スペーサ１３３は、エポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる。

第２円筒巻線１２２の垂直方向の両端に対向するように、円環状のプレスボード１２６が配置されている。プレスボード１２６と第２円筒巻線１２２との間に、図示しない静電シールドが配置されている。

絶縁バリア１２７は、第２絶縁筒１２４の外周側に配置されている。絶縁バリア１２７は、アングルプレスボードで構成されている。絶縁バリア１２７は、図２に示す第２円筒巻線１２２の高電界部ＨＶを覆うように配置されている。

本実施形態においては、静止誘導機器１００は、冷媒として、絶縁油を備えている。なお、冷媒は、絶縁油に限られず、絶縁ガスでもよい。冷媒は、自然対流によって静止誘導機器１００の内部を循環する。

図３は、第２円筒巻線の周囲に設けられた冷媒の流路を示す部分断面図である。図３において、自然対流による冷媒の流れを矢印で示している。図２および図３に示すように、第２絶縁筒１２４と第２円筒巻線１２２との間に、垂直方向に延在して冷媒が流れる第１垂直流路Ｄ２１が形成されている。第１垂直流路Ｄ２１は、第３スペーサ１３３によって確保されている。

第２円筒巻線１２２には、垂直方向に互いに間隔をあけて並び、第１垂直流路Ｄ２１と連続しつつ水平方向に延在して冷媒が流れる複数の水平流路が形成されている。複数の水平流路は、複数の第１水平流路Ｄ１１と第２水平流路Ｄ１２とを含む。第２水平流路Ｄ１２の高さＨ２は、複数の第１水平流路Ｄ１１の各々の高さＨ１より高い。

第２円筒巻線１２２は、第１巻線セクション１２２ａと、第２巻線セクション１２２ｂとを含む。第１巻線セクション１２２ａには、複数の第１水平流路Ｄ１１のみが形成されている。第２巻線セクション１２２ｂには、複数の第１水平流路Ｄ１１、および、垂直方向に延在して冷媒が流れる第２垂直流路Ｄ２２の、各々が形成されている。

第２巻線セクション１２２ｂは、垂直方向において第１巻線セクション１２２ａと間隔をあけて並んでいる。第２水平流路Ｄ１２は、第１巻線セクション１２２ａと第２巻線セクション１２２ｂとの境界に位置し、かつ、第２垂直流路Ｄ２２と連続している。

絶縁バリア１２７は、第２巻線セクション１２２ｂの上面および内周側を覆っている。絶縁バリア１２７のうちの垂直方向に延在する部分は、第２絶縁筒１２４と第２円筒巻線１２２との間に位置している。絶縁バリア１２７のうちの水平方向に延在する部分は、静電シールドと第２円筒巻線１２２との間に位置している。絶縁バリア１２７によって、第１円筒巻線１２１と第２円筒巻線１２２との間の絶縁耐力が高められている。

第１垂直流路Ｄ２１において絶縁バリア１２７が配置されていない部分の幅はＷ１である。第１垂直流路Ｄ２１において絶縁バリア１２７が配置されている部分の絶縁バリア１２７と第２巻線セクション１２２ｂとの間に位置する第１垂直流路Ｄ２１ａの幅はＷ１ａである。第１垂直流路Ｄ２１ａの幅Ｗ１ａは、第１垂直流路Ｄ２１の幅Ｗ１より小さい。第１垂直流路Ｄ２１ａは、絶縁バリア１２７と第２巻線セクション１２２ｂとの間に挟まれている、電気絶縁性を有する図示しないスペーサによって確保されている。

図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線矢印方向から見た部分断面図である。図４に示すように、第１水平流路Ｄ１１は、第１巻線セクション１２２ａおよび第２巻線セクション１２２ｂの各々において周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の第１絶縁スペーサ１４０によって確保されている。

第１絶縁スペーサ１４０は、略直方体状の形状を有している。第１絶縁スペーサ１４０は、エポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる。第１絶縁スペーサ１４０は、第３スペーサ１３３および第４スペーサ１３４の各々と係合している。具体的には、第１絶縁スペーサ１４０には、第３スペーサ１３３および第４スペーサ１３４とそれぞれ係合する２つの凹部が形成されている。

第４スペーサ１３４は、第２円筒巻線１２２と第３絶縁筒１２５との間に挟まれており、四角柱状の形状を有している。複数の第４スペーサ１３４は、第２円筒巻線１２２の周方向において等間隔に配置されている。第４スペーサ１３４は、エポキシ樹脂などの絶縁性材料からなる。

第２垂直流路Ｄ２２は、第２巻線セクション１２２ｂのターン間に、電気絶縁性を有する図示しないスペーサが配置されることにより確保されている。第２垂直流路Ｄ２２の幅は、Ｗ２である。第２垂直流路Ｄ２２の幅Ｗ２は、第１垂直流路Ｄ２１ａの幅Ｗ１ａより大きい。

図５は、図３のＶ－Ｖ線矢印方向から見た部分断面図である。図５に示すように、静止誘導機器１００は、第１巻線セクション１２２ａと第２巻線セクション１２２ｂとの間に挟まれて第２水平流路Ｄ１２を確保する複数の第２絶縁スペーサ１５０をさらに備える。

第２絶縁スペーサ１５０の厚さは、第１絶縁スペーサ１４０の厚さより厚い。これにより、第２水平流路Ｄ１２の高さＨ２が、複数の第１水平流路Ｄ１１の各々の高さＨ１より高くなっている。

複数の第２絶縁スペーサ１５０の各々は、垂直方向から見て、第２円筒巻線１２２の内周側から外周側に行くにしたがって第２円筒巻線１２２の周方向の長さが長くなっている扇状の形状を有している。これにより、図５に示す第２水平流路Ｄ１２の外周側の端部の幅Ｌ２が、図４に示す第１水平流路Ｄ１１の外周側の端部の幅Ｌ１より小さくなっている。第２絶縁スペーサ１５０には、第３スペーサ１３３および第４スペーサ１３４とそれぞれ係合する２つの凹部が形成されている。

本実施の形態に係る静止誘導機器１００においては、複数の第１水平流路Ｄ１１の各々の高さＨ１より高い高さＨ２を有する第２水平流路Ｄ１２が、第１巻線セクション１２２ａと第２巻線セクション１２２ｂとの境界に位置し、かつ、第２垂直流路Ｄ２２と連続している。これにより、第２垂直流路Ｄ２２に多くの冷媒を導入することができる。その結果、第２垂直流路Ｄ２２によって、幅の狭い第１垂直流路Ｄ２１ａを補って第２巻線セクション１２２ｂの第１水平流路Ｄ１１に十分な流量で冷媒を供給することができ、冷媒の冷却効率を向上することができる。

また、第２円筒巻線１２２の高電界部ＨＶを覆うように絶縁バリア１２７を配置することにより、第１円筒巻線１２１と第２円筒巻線１２２との間の絶縁耐力を高めることができる。

本実施の形態に係る静止誘導機器１００においては、複数の第２絶縁スペーサ１５０の各々は、垂直方向から見て、第２円筒巻線１２２の内周側から外周側に行くにしたがって第２円筒巻線１２２の周方向の長さが長くなっている扇状の形状を有している。これにより、垂直方向から見た第２水平流路Ｄ１２の外周側の端部の幅Ｌ２を第１水平流路Ｄ１１の外周側の端部の幅Ｌ１より小さくすることができるため、第１絶縁スペーサ１４０を配置した場合に比較して、より多くの冷媒を第２垂直流路Ｄ２２に導入することができる。ひいては、第２巻線セクション１２２ｂを効果的に冷却することができる。

図６は、変形例に係る第２絶縁スペーサを示す部分断面図である。図６においては、図５と同一の断面視にて図示している。

図６に示すように、変形例に係る静止誘導機器においては、複数の第２絶縁スペーサ１５０ａの各々は、垂直方向から見て、菱形状の形状を有している。第２絶縁スペーサ１５０ａには、第３スペーサ１３３および第４スペーサ１３４とそれぞれ係合する２つの凹部が形成されている。

第２水平流路Ｄ１２は、垂直方向から見て、第２垂直流路Ｄ２２との接続箇所の外周側において幅Ｌ３が最も狭くなっている狭窄部Ｎを有する。これにより、より多くの冷媒を第２垂直流路Ｄ２２に導入することができる。また、狭窄部Ｎの外周側においては、垂直方向から見た第２水平流路Ｄ１２の幅が広くなっているため、第２水平流路Ｄ１２を流れる冷媒と第２円筒巻線１２２との接触面積を増やすことができる。その結果、第１巻線セクション１２２ａおよび第２巻線セクション１２２ｂの各々を効果的に冷却することができる。

なお、今回開示した上記実施の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、本開示の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許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 静止誘導機器、１１０ 鉄心、１２１ 第１円筒巻線、１２２ 第２円筒巻線、１２２ａ 第１巻線セクション、１２２ｂ 第２巻線セクション、１２３ 第１絶縁筒、１２４ 第２絶縁筒、１２５ 第３絶縁筒、１２６ プレスボード、１２７ 絶縁バリア、１３１ 第１スペーサ、１３２ 第２スペーサ、１３３ 第３スペーサ、１３４ 第４スペーサ、１４０ 第１絶縁スペーサ、１５０，１５０ａ 第２絶縁スペーサ、Ｄ１１ 第１水平流路、Ｄ１２ 第２水平流路、Ｄ２１ａ，Ｄ２１ 第１垂直流路、Ｄ２２ 第２垂直流路、ＨＶ 高電界部、Ｎ 狭窄部。

Claims (3)

1. 鉄心と、
   前記鉄心に巻回された第１円筒巻線と、
   前記鉄心に巻回され、前記第１円筒巻線の外側に位置する第２円筒巻線と、
   前記第１円筒巻線と前記第２円筒巻線との間に配置された絶縁筒と、
   前記絶縁筒の外周側に配置された絶縁バリアとを備え、
   前記絶縁筒と前記第２円筒巻線との間に、垂直方向に延在して冷媒が流れる第１垂直流路が形成されており、
   前記第２円筒巻線には、垂直方向に互いに間隔をあけて並び、前記第１垂直流路と連続しつつ水平方向に延在して前記冷媒が流れる複数の水平流路が形成されており、
   前記第２円筒巻線は、
   前記複数の水平流路のみが形成されている第１巻線セクションと、
   垂直方向において前記第１巻線セクションと間隔をあけて並び、前記複数の水平流路、および、垂直方向に延在して前記冷媒が流れる第２垂直流路の、各々が形成されている第２巻線セクションとを含み、
   前記絶縁バリアは、前記第２巻線セクションの上面および内周側を覆っており、
   前記複数の水平流路は、第１水平流路と該第１水平流路の高さより高い第２水平流路とを含み、
   前記第２水平流路は、前記第１巻線セクションと前記第２巻線セクションとの境界に位置し、かつ、前記第２垂直流路と連続している、静止誘導機器。
2. 前記第１巻線セクションと前記第２巻線セクションとの間に挟まれて前記第２水平流路を確保する複数の絶縁スペーサをさらに備え、
   前記複数の絶縁スペーサの各々は、垂直方向から見て、前記第２円筒巻線の内周側から外周側に行くにしたがって前記第２円筒巻線の周方向の長さが長くなっている扇状の形状を有している、請求項１に記載の静止誘導機器。
3. 前記第１巻線セクションと前記第２巻線セクションとの間に挟まれて前記第２水平流路を確保する複数の絶縁スペーサをさらに備え、
   前記複数の絶縁スペーサの各々は、垂直方向から見て、菱形状の形状を有しており、
   前記第２水平流路は、垂直方向から見て、前記第２垂直流路との接続箇所の外周側において幅が最も狭くなっている狭窄部を有する、請求項１に記載の静止誘導機器。
   

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