JP2998407B2 - 電磁誘導ディスク巻線の冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は変圧器等に用いられてい
る電磁誘導ディスク巻線の冷却構造に係り、特に絶縁油
とかＳＦ６ガスもしくは不燃冷媒等の各種冷却媒体を強
制循環して冷却する油道を形成した構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から絶縁油等の冷媒を強制的に循環
させて冷却する電磁誘導機器，例えば変圧器とか分路リ
アクトル等のディスク巻線の冷却構造として、図７に示
した構造が知られている。即ち、鉄心の外側に設けた内
側絶縁筒２と外側絶縁筒３との間に円板巻線１が収納さ
れ、この円板巻線１を構成する単位コイル１ａ，１ａ・・
・を例えば４〜８ブロック程度に分割して、各ブロック
の境界部分に、それぞれ内側絶縁筒２と外側絶縁筒３に
連接する折流バッフル板４ａ，４ｂが配置されている。

【０００３】かかる冷却構造によれば、内側絶縁筒２と
外側絶縁筒３間に流入した冷媒としての冷却油が、矢印
に示すように各単位コイル１ａ，１ａ・・・間に構成され
る水平方向の油道ａ〜ｉに流れるので、折流バッフル板
４ａ，４ｂを設けない場合に比して各単位コイル１ａ，
１ａ・・・の冷却作用が高められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来のディスク巻線の冷却構造にあっては、折流バッ
フル板４ａ，４ｂ間の単位ブロック内における冷却油の
流量分布が、各油道ａ〜ｉに対して必ずしも一様ではな
く、各単位コイル１ａ，１ａ・・・を平均して冷却するこ
とが困難であるという課題があった。

【０００５】即ち、図７に示した構造では、図８の油道
と油流量の相関グラフに示したように、各ブロックの油
流出口に最も近い油道ａに多量の油が流れ、油流入口に
近くなるに伴って油流量が少なくなり、油流入口に最も
近い油道ｉには殆ど冷却油が流れないという現象が発生
する。従って各単位コイル１ａ，１ａ・・・に局部的な過
熱現象が発生してしまうという問題点が生じる。

【０００６】図９は各単位コイル相互間の油道ａ〜ｉに
対する冷却油の流速分布Ａと、巻線各部の温度分布Ｂと
の関係を示すグラフであり、各単位コイル１ａ，１ａ・・
・間の温度差が大きく、特に冷却油の流出口付近の単位
コイルの温度と流入口付近の単位コイルの温度では、大
きな温度差が生じていることが分かる。

【０００７】このような冷却油の流量分布とそれに伴う
温度不均一と局部過熱を是正するには、折流バッフル板
４ａ，４ｂの配置間隔を短くして、多数枚の折流バッフ
ル板を設ければ良いが、この場合には冷却油の流通時の
圧力損失が増大してしまい、該冷却油を流通させるため
の余分な動力費を要するという難点が生じる。

【０００８】上記に対処するため、例えば実公昭５５−
６１０５号公報には、前記円板巻線の内外周と内外側絶
縁筒との間に複数の軸方向ダクト棒を挿入して、水平油
道と連通する複数の内外側垂直油道を形成し、各内外側
垂直油道を交互に閉塞する第１バッフル板と第２バッフ
ル板とを軸方向に適宜に離隔して設け、この第１，第２
のバッフル板の隣接する内外側垂直油道における取付位
置を順次軸方向にずらして設けた冷却構造が開示されて
いる。

【０００９】このような冷却構造とすることにより、全
ての単位コイルがそれぞれ冷却効果の大きい部分と冷却
効果の小さい部分とを合せ持つことにより、各単位コイ
ルが均一に冷却されて温度差が最小限となり、円板巻線
の最高温度が著しく低減されるという作用が得られる
が、本例の場合は、各単位コイル毎に細分化したバッフ
ル板を取り付けなければならないため、部品点数が多く
なり、製作に要する時間が長くかかるという難点がある
外、冷却油の流通時の圧力損失が増大し、更にバッフル
板が細分化されたことによって巻線周方向の熱伝導の効
果が低下してしまうことがあるという問題点があった。

【００１０】そこで本発明はこのような従来のディスク
巻線の冷却構造が有している課題を解消して、部品点数
を少なく抑えることによって製作を容易にする上、各単
位コイルの冷却が均一であり、且つ冷却油流通時の圧力
損失を減少するとともに巻線周方向の熱伝導効果を高め
ることができる電磁誘導ディスク巻線の冷却構造を得る
ことを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために鉄心の外周に設けた内側絶縁筒と外側絶縁
筒との間に円板巻線を収納し、該円板巻線を構成する単
位コイル間に複数個のダクトピースを径方向に介挿固定
して複数の水平油道を放射状に形成し、この円板巻線の
内周及び外周と内側絶縁筒及び外側絶縁筒との間に複数
の軸方向ダクト棒を挿入して、各水平油道と連通する冷
媒流通用の複数の内側垂直油道及び外側垂直油道とを形
成した電磁誘導ディスク巻線において、前記外側垂直油
道を、複数個の単位コイルに跨がって固定された第１の
折流バッフル板で閉塞するとともに、前記内側垂直油道
を、複数個の単位コイルに跨がって固定され、且つ上記
第１の折流バッフル板と周方向に複数段離隔して固定さ
れた第２の折流バッフル板で閉塞し、上記第１，第２の
折流バッフル板の隣接する外側垂直油道と内側垂直油道
における取付位置を、内外絶縁筒の軸方向へ単位コイル
の複数段分ずらした位置に設定した電磁誘導ディスク巻
線の冷却構造にしてある。

【００１２】更に上記のダクトピースは、電線の厚み以
上で且つ横流区分の流れと同一方向の径方向傾斜を持っ
て取り付けられ、前記折流バッフル板が固定されたダク
トピースに隣接ダクトの冷媒の流れに沿う溝部を形成し
た構成にしてある。

【００１３】

【作用】かかる冷却構造によれば、内側絶縁筒と外側絶
縁筒間に流入した冷媒が、複数個の単位コイルに跨がっ
て固定された第１の折流バッフル板によって外側垂直油
道が閉塞され、更に該第１の折流バッフル板と周方向に
複数段離隔して複数個の単位コイルに跨がって固定され
た第２の折流バッフル板により内側垂直油道が閉塞され
るため、複数段の単位コイルを１個の冷却ユニットとし
て冷媒が水平方向の油道に沿って段階的に流れる。

【００１４】それにより円板巻線を構成する各単位コイ
ルの温度は、単位コイル内での冷媒の流量分布の均一化
と各コイル毎の周方向の熱伝導効果によって各単位コイ
ルに亙って温度分布が略均一となり、少なくとも単位コ
イルに対する局部的な過熱現象が発生せず、巻線全体の
温度分布がほぼ一定になるという作用が得られる。

【００１５】上記のダクトピースを電線の厚み以上で且
つ横流区分の流れと同一方向の径方向傾斜を持って取り
付けたことにより、巻線の軸方向締付荷重に対して段落
ちを生じることがなくなり、更に折流バッフル板が固定
されたダクトピースに隣接ダクトの冷媒の流れに沿う溝
部を形成したことにより、冷媒の流速分布がより一層均
一化されるという作用がもたらされる。

【００１６】

【実施例】以下図１〜図５を用いて本発明の一実施例
を、前記従来の構成部分と同一の構成部分に同一の符号
を付して詳述する。

【００１７】図中の２は鉄心の外側に設けられた内側絶
縁筒、３は外側絶縁筒であり、この内側絶縁筒２と外側
絶縁筒３との間に円板巻線１が収納され、この円板巻線
１を構成する単位コイル１ａ，１ａ・・・を軸方向に積み
重ね、これらを順次接続してディスク巻線が構成されて
いる。

【００１８】各単位コイル１ａ，１ａ・・・間には、半径
方向に延伸した複数のダクトピース５，５・・・が放射状
に配置されており、このダクトピース５，５・・・の内端
及び外端は、円板巻線１の内外周と内外側絶縁筒２，３
との間に挿入した複数の軸方向ダクト棒６，６に固定さ
れている。図１の例では、円板巻線１の円周方向を８等
分し、その各々の分割位置にダクトピース５，５・・・を
配置している。

【００１９】７は各単位コイル１ａ，１ａ・・・と外側絶
縁筒３との間に形成された外側垂直油道、８は各単位コ
イル１ａ，１ａ・・・と内側絶縁筒２との間に形成された
内側垂直油道である。又、１１は外側の垂直油道７の所
定箇所を閉塞する第１の折流バッフル板であり、１２は
内側の垂直油道８の所定箇所を閉塞する第２の折流バッ
フル板である。この第１，第２の折流バッフル板１１，
１２は、円板巻線１を構成する単位コイル１ａ，１ａ・・
・の複数個（図示例では２個）に跨がって固定されてい
る。つまりこの例では、折流バッフル板１１，１２が円
板巻線１の円周方向を４等分した大きさを有している。

【００２０】従って各単位コイル１ａ，１ａ・・・間に
は、図４に示す水平油道ａ，ｂ，ｃ・・・が形成されると
ともに、この水平油道ａ，ｂ，ｃ・・・は、径方向ダクト
ピース５，５・・・により放射状の複数の水平油道イ，
ロ，ハ，ニ・・・に分割されており、この水平油道イ，
ロ，ハ，ニ・・・は、複数の軸方向ダクト棒６，６によ
り、同様に分割された円板巻線１の内外周と内外側絶縁
筒２，３との間における外側垂直油道７及び内側垂直油
道８と連通している。

【００２１】図２，図３に示したように、第１，第２の
折流バッフル板１１，１２は、プレスボード等の絶縁物
から成る略扇状の板で構成され、両端部は１個おきのダ
クトピース５，５・・・と各単位コイル１ａ，１ａ・・・との
間に重ねた状態として支持固定されている。尚、この第
１，第２のバッフル板１１，１２の形状は上記に限定さ
れるものではなく、円板巻線１の内外周の一方の垂直油
道を閉塞する形状であれば他の形状であっても良い。

【００２２】上記のダクトピース５は、巻線の軸方向締
付荷重に対して段落ちを生じない様に、電線の厚み以上
の径方向傾斜を持って取り付けられており、その傾斜度
は、図５に示したように横流区分の流れと同一方向とな
っている。そして第１，第２の折流バッフル板１１，１
２が固定されたダクトピース５には、冷却油流通用の溝
部５ａが形成されている。この溝部５ａは必要に応じて
他のダクトピースに設けても良い。

【００２３】図４は分割された水平油道と垂直油道のそ
れぞれの縦断面を横に並べた断面説明図であり、同図に
示したように、第１の折流バッフル板１１は単位コイル
１ａ，１ａ・・・における分割された水平油道イに位置す
る単位コイル１ａ，１ａ・・・の２個に跨がって固定され
ており、この第１の折流バッフル板１１の対称位置にあ
る水平油道ハに第２の折流バッフル板１２が同様に単位
コイル１ａ，１ａ・・・の２個に跨がって固定されてい
る。そして水平油道イに設けられた第１の折流バッフル
板１１の４段階下方に第２のバッフル板１２が配置さ
れ、この第２のバッフル板１２の更に４段階下方に第１
のバッフル板１１が配置されている。

【００２４】又、水平油道ロでは、水平油道イに対して
第１，第２のバッフル板１１，１２が各々２段階ずれた
状態に配置され、以下水平油道ハ，ニに向かうにつれて
夫々２段階づつずれた位置に第１，第２のバッフル板１
１，１２が配置されている。従って順次下段の水平油道
に対して時計方向に４段階移動すると、元の水平油道イ
に戻るようになっている。

【００２５】上記の構成を要約すると、第１の折流バッ
フル板１１と周方向に複数段離隔して固定された第２の
折流バッフル板１２で閉塞し、上記第１，第２の折流バ
ッフル板１１，１２に隣接する内側垂直油道８と外側垂
直油道７における取付位置を、内側絶縁筒２と外側絶縁
筒３の軸方向へ単位コイル１ａ，１ａ・・・の複数段分ず
らした位置に設定した構成にしてある。

【００２６】かかる本実施例の冷却構造によれば、内側
絶縁筒２と外側絶縁筒３間に流入した冷媒としての冷却
油が、複数個の単位コイルに跨がって固定された第１の
折流バッフル板１１によって外側垂直油道７が閉塞さ
れ、更に該第１の折流バッフル板１１と周方向に複数段
離隔して、同様に複数個の単位コイルに跨がって固定さ
れた第２の折流バッフル板１２により内側垂直油道８が
閉塞されるため、複数段の単位コイル１ａ，１ａ・・・を
１個の冷却ユニットとして冷却油が水平方向の油道イ，
ロ，ハ，ニに沿って段階的に流れる。

【００２７】図６は本実施例を適用した場合の円板巻線
を構成する単位コイル番号１〜１２の温度変化をプロッ
トしたグラフであり、各単位コイルに亙って温度分布が
略均一であるとともに、少なくとも単位コイルに対する
局部的な過熱現象が発生しないことがわかる。即ち、円
板巻線を構成する各単位コイルの温度は、各単位コイル
１ａ，１ａ・・・内での冷却油の流量分布の均一化と、各
コイル毎の周方向の熱伝導効果によって単位コイルの局
部過熱が防止され、巻線全体の温度分布がほぼ一定にな
るという作用が得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる電磁誘導ディスク巻線の冷却構造によれば、複数段
の単位コイルを１個の冷却ユニットとして冷媒が水平方
向の油道に沿って段階的に流れるので、巻線を構成する
各単位コイル内での冷却油の流量分布が略均一化される
上、各コイル毎の周方向の熱伝導効果によって各単位コ
イルに亙って温度分布が略均一となり、且つ単位コイル
に対する局部的な過熱現象が発生せず、巻線全体の温度
分布がほぼ一定になるという効果が得られる。

【００２９】特に本発明によれば、各単位コイル毎に細
分化した折流バッフル板を取り付ける必要がなく、該折
流バッフル板の配置間隔を適当に取ることが可能である
ため、部品点数の減少及びと製作に要する時間が短縮さ
れ、しかも冷媒の通過する油道内の圧力損失が増大せ
ず、冷媒流通時に余分な動力費を要しないという効果が
ある。

【００３０】上記のダクトピースは、電線の厚み以上で
且つ横流区分の流れと同一方向の径方向傾斜を持って取
り付けられているため、巻線の軸方向締付荷重に対して
段落ちを生じることがない。又、折流バッフル板が固定
されたダクトピースに隣接ダクトの冷媒の流れに沿う溝
部を形成したことにより、冷媒の流速分布をより均一化
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる冷却構造の一実施例を示す要部
横断面図。

【図２】本実施例で用いた第１の折流バッフル板の平面
図。

【図３】本実施例で用いた第２の折流バッフル板の平面
図。

【図４】分割された水平油道と垂直油道のそれぞれの縦
断面を横に並べた断面説明図。

【図５】本実施例の要部詳細を説明するための拡大平面
図。

【図６】本実施例を適用した単位コイル番号毎の温度変
化をプロットしたグラフ。

【図７】従来の油道構造の一例を示す要部縦断面図。

【図８】従来例における油道に対する油流量の変化を示
すグラフ。

【図９】従来例における油道と流速Ａ及び温度Ｂの相関
を示すグラフ。

【符号の説明】

１…円板巻線 １ａ…単位コイル ２…内側絶縁筒 ３…外側絶縁筒 ５…ダクトピース ５ａ…溝部 ６…ダクト棒 ７…外側垂直油道 ８…内側垂直油道 １１…第１の折流バッフル板 １２…第２の折流バッフル板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄心の外周に設けた内側絶縁筒と外側絶
   縁筒との間に円板巻線を収納し、該円板巻線を構成する
   単位コイル間に複数個のダクトピースを径方向に介挿固
   定して複数の水平油道を放射状に形成し、この円板巻線
   の内周及び外周と内側絶縁筒及び外側絶縁筒との間に複
   数の軸方向ダクト棒を挿入して、各水平油道と連通する
   冷媒流通用の複数の内側垂直油道及び外側垂直油道とを
   形成した電磁誘導ディスク巻線において、 前記外側垂直油道を、複数個の単位コイルに跨がって固
   定された第１の折流バッフル板で閉塞するとともに、前
   記内側垂直油道を、複数個の単位コイルに跨がって固定
   され、且つ上記第１の折流バッフル板と周方向に複数段
   離隔して固定された第２の折流バッフル板で閉塞し、上
   記第１，第２の折流バッフル板の隣接する外側垂直油道
   と内側垂直油道における取付位置を、内外絶縁筒の軸方
   向へ単位コイルの複数段分ずらした位置に設定したこと
   を特徴とする電磁誘導ディスク巻線の冷却構造。
2. 【請求項２】 上記のダクトピースは、電線の厚み以上
   で且つ横流区分の流れと同一方向の径方向傾斜を持って
   取り付けられ、前記折流バッフル板が固定されたダクト
   ピースに隣接ダクトの冷媒の流れに沿う溝部を形成した
   ことにより、冷媒の流速分布を均一化したことを特徴と
   する請求項１記載の電磁誘導ディスク巻線の冷却構造。