JP3147763B2 - 静止誘導電磁機器 - Google Patents

静止誘導電磁機器

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JP3147763B2 JP02087896A JP2087896A JP3147763B2 JP 3147763 B2 JP3147763 B2 JP 3147763B2 JP 02087896 A JP02087896 A JP 02087896A JP 2087896 A JP2087896 A JP 2087896A JP 3147763 B2 JP3147763 B2 JP 3147763B2
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奉昌 原口
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は油入変圧器、ガス絶
縁変圧器等の流体により電気絶縁する静止誘導電磁機器
において、電磁機器の巻線より発生する損失熱をヒート
パイプ冷却機構により集熱して、効率的に外部に放出し
冷却する静止誘導電磁機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の油入変圧器や油入リアクトル等の
静止誘導電磁機器で容量の小さい機種は全負荷損の絶対
値も小さく、電磁機器の巻線の平均温度および絶縁油の
温度を規定の範囲にするための特別の配慮をする必要は
無いが、容量が大きくなると、数式(1)で表せるよう
に、全損失が大きくなるにしたがって、放熱のための表
面積を増大させることが必要となる。
【0003】
【数1】
【0004】ただし θは平衡時の温度上昇値 kは放熱係数 wは全損失 sは放熱面積 そして表面積を増大させるための具体的な手段としては
電磁機器のケースの外壁にリブまたは放熱パネルを設け
て規定の温度上昇に抑えていた。
【0005】従来の静止誘導電磁機器の代表例である変
圧器の一例を図5および図6に示す。
【0006】すなわち、60は変圧器本体、90は表面
積を増大させるために設けたリブ、50は変圧器ケー
ス、10は蓋、70は絶縁油である。
【0007】そして、リブ90の大きさ(高さ*長さ)
は前記数式(1)を満足するように設計する。したがっ
て容量が一定以上になるとリブ90で外形が大きくな
る。従来の変圧器の冷却では、巻線で発生した熱を絶縁
油により上部に熱移動させ、上部から側部に熱移動させ
てケースの壁面やリブ90の壁面で冷却させ、変圧器ケ
ース50の下部に移動し、再び巻線により熱せられて上
昇する。すなわち従来の変圧器の冷却は絶縁油の自然対
流によって行われている。さらに、前記数式(1)で表
されるように表面積が放熱の律則になっている。なお、
変圧器と同様にリアクトルについても全く同様のことが
言える。
【0008】つぎにヒートパイプを変圧器の巻線間に配
設して巻線に発生する熱を外部に放出するもの(実公昭
62−42513号公報、実公昭63−14410号公
報)や、変圧器のケースの内部に油対流用のガイド板を
設けるもの(実開昭55−96626号公報)などが提
案されているがそれを適用した場合の経済性も考慮した
有効性について課題があり実用に至っていないのが現状
である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の電磁
機器は本体で発生した熱を絶縁油やガスの自然対流とケ
ースの表面積からの輻射や表面空気の対流により外部に
放出するために、前記電磁機器の容量に相当する全負荷
損の冷却のための放熱面積が必要であり、設置面積が大
きくなり、ケースの製作コストも高くなる。また従来ヒ
ートパイプ冷却機構の適用ではコストが上昇し本来の冷
却効果が得られない。
【0010】本発明は静止誘導電磁機器で発生した熱を
効率よくかつ低コストで外部に取出し、変圧器やリアク
トル等の静止誘導電磁機器の小型軽量低コスト化を実現
す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】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第1手段は、ケース内部に静止誘導電磁
機器本体と、絶縁油と、集熱板、ヒートパイプ、放熱フ
ィン、複数の冷却ファンを有するヒートパイプ冷却機構
を配設し、前記複数の冷却ファンは前記放熱フィンと少
なくとも前記ケースの一部とに面し、前記放熱フィンと
前記ケースの両方を冷却すると共に、負荷率が規定値を
超えた場合は動作する冷却ファンの数が増やされるもの
である。
【0012】
【0013】
【0014】上記の目的を達成するために、本発明の
2手段は、ケース内部に静止誘導電磁機器本体と、絶縁
油と、集熱板、ヒートパイプ、放熱フィン、冷却ファン
を有するヒートパイプ冷却機構を配設し、前記冷却ファ
ンと前記ケースとの間にダクトを設け、前記ダクトによ
り前記ケースと前記放熱フィンを冷却する冷却風がそれ
ぞれ分けられるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の第1手段は、複数の冷却
ファンは放熱フィンと少なくともケースの一部とに面
し、放熱フィンとケースの両方を冷却すると共に、負荷
率が規定値を超えた場合は動作する冷却ファンの数が増
やされるため、効率的に冷却できる
【0016】
【0017】
【0018】本発明の第2手段は、冷却ファンが動作す
ることにより冷却風が発生し、この冷却風がダクトによ
り放熱フィンを冷却する冷却風とケースを冷却する冷却
風に分けられ、効率的に冷却を行うことができる。
【0019】(実施の形態1)以下本発明の実施の形態
1について、図1を参照しながら説明する。
【0020】図1において、1はヒートパイプ、2は放
熱フィン、3は集熱板、4は冷却ファン、5は変圧器ケ
ース、6は変圧器本体、7は絶縁油である。
【0021】1は熱伝導素子である前記ヒートパイプ、
2はヒートパイプ1の上部に取付けられた放熱フィン、
3は前記ヒートパイプ1の下部に取付けた集熱板、4は
羽根の直径が放熱フィン2の高さより大きく、前記放熱
フィン2と前記変圧器ケース5との両方を冷却でき、か
つ羽根の先端が放熱フィン2の上方先端部と同一線上に
なる位置に配設した軸流ファンによる冷却ファン、5は
変圧器ケース、6は変圧器ケース5の内部に収納された
変圧器本体、7は変圧器ケース5の内部に入れられた絶
縁油である。
【0022】以上のように構成した変圧器について、そ
の動作を説明する。変圧器に電圧を通電することにより
変圧器本体6で熱が発生して温度が上昇し、その熱が絶
縁油7に伝わり絶縁油7の温度が上昇する。この絶縁油
7の熱が絶縁油7の自然対流により循環し、変圧器ケー
ス5の表面から自然放熱されるが、主として集熱板3に
より集熱されヒートパイプ1により放熱フィン2に伝導
して放熱フィン2で放熱される。さらに放熱フィン2と
変圧器ケース5との両方を冷却できる位置に配設された
冷却ファン4が動作することにより発生する風により放
熱フィン2および変圧器ケース5が強制冷却され、変圧
器本体6および絶縁油7の温度上昇が抑えられる。
【0023】以上のように、羽根の直径が放熱フィン2
の高さより大きく、放熱フィン2および変圧器ケース5
との両方を冷却でき、かつ羽根の先端が放熱フィン2の
上方先端部と同一直線上になる位置に冷却ファン4を設
けることにより、冷却風の無駄を無くし、放熱フィン2
だけを冷却するだけでなく変圧器ケース5も冷却できる
ので効率的に冷却ができる。
【0024】(実施の形態2)以下本発明の実施の形態
2について、図2を参照しながら説明する。
【0025】図2において、図1と同一の構成について
は同様の番号を付して説明を省略する。4a,4bは軸
流である冷却ファンである。図1の構成とことなるのは
冷却ファン4aを放熱フィン2を主体的に冷却する位置
に配設し、冷却ファン4bを変圧器ケース5を主体的に
冷却する位置に配設した点である。
【0026】以上のように構成された変圧器について、
図2を用いてその動作を説明する。変圧器に電圧を通電
することにより変圧器本体6で熱が発生して温度が上昇
し、その熱が絶縁油7に伝わり絶縁油7の温度が上昇す
る。この絶縁油7の熱が絶縁油7の自然対流により循環
し、変圧器ケース5の表面から自然放熱され、また集熱
板3により集熱されヒートパイプ1により放熱フィン2
に伝導して放熱フィン2で自然放熱される。さらに冷却
ファン4aが動作することにより発生する風により放熱
フィン2が強制冷却され、また冷却ファン4bが動作す
ることにより発生する風により変圧器ケース5の表面が
強制冷却され、変圧器本体6および絶縁油7の温度上昇
が抑えられる。
【0027】以上のように、冷却ファン4aを放熱フィ
ン2を主体的に冷却する位置に配設し、冷却ファン4b
を変圧器ケース5を主体的に冷却する位置に配設するこ
とにより、放熱フィン2および変圧器ケース5を個々に
効率良く冷却できるので変圧器としても効率的に冷却が
できる。
【0028】(実施の形態3)以下本発明の実施の形態
について、図3を参照しながら説明する。
【0029】図3において、実施の形態1と同一の構成
については同様の番号を付して説明を省略する。4c,
4d,4eは軸流ファンよりなる冷却ファンである。図
1の構成と異なるのは動作条件が異なり別々に動作する
ようにした冷却ファン4c,4d,4eを配設した点で
ある。
【0030】以上のように構成された変圧器について、
その動作を説明する。変圧器に電圧を通電することによ
り変圧器本体6で熱が発生して温度が上昇し、その熱が
絶縁油7に伝わり絶縁油7の温度が上昇する。この絶縁
油7の熱が絶縁油7の自然対流により循環し、変圧器ケ
ース5の表面から自然放熱され、また集熱板3により集
熱されヒートパイプ1により放熱フィン2に伝導して放
熱フィン2で放熱される。さらに放熱フィン2と変圧器
ケース5との両方を冷却できる位置に配設された冷却フ
ァン4cが動作することにより発生する風により放熱フ
ィン2および変圧器ケース5の表面が強制冷却される。
また、負荷率が規定値を越えた場合、冷却ファン4dま
たは4eが単独に、または冷却ファン4dと4eが同時
に動作することにより発生する風により放熱フィン2お
よび変圧器ケース5の表面が強制冷却され、変圧器本体
6および絶縁油7の温度上昇が抑えられる。
【0031】以上のように、複数の冷却ファン4c,4
d,4eを配設し、負荷率により冷却ファン4c,4
d,4eの回転を制御することにより効率的に変圧器を
冷却でき、また冷却ファン4c,4d,4eも効率的に
使用できる。
【0032】(実施の形態4)以下本発明の実施の形態
4について、図4を参照しながら説明する。
【0033】図4において、実施の形態1と同一の構成
については同様の番号を付して説明を省略する。8は
クトである。図1の構成と異なるのは軸流ファンである
冷却ファン4と放熱フィン2および変圧器ケース5との
間にダクト8を設けた点である。
【0034】以上のように構成した変圧器について、そ
の動作を説明する。変圧器に電圧を通電することにより
変圧器本体6で熱が発生して温度が上昇し、その熱が絶
縁油7に伝わり絶縁油7の温度が上昇する。この絶縁油
7の熱が絶縁油7の自然対流により循環し、変圧器ケー
ス5の表面から自然放熱され、また集熱板3により集熱
されヒートパイプ1により放熱フィン2に伝導して放熱
フィン2で自然放熱される。さらに放熱フィン2と変圧
器ケース5との両方を冷却できる位置に配設された冷却
ファン4が動作することにより発生する風がダクト8に
より放熱フィン2を冷却する風と変圧器ケース5を冷却
する風に分けられ、この風により放熱フィン2および変
圧器ケース5の表面が強制冷却され、変圧器本体6およ
び絶縁油7の温度上昇が抑えられる。
【0035】以上のように、放熱フィン2および変圧器
ケース5と、冷却ファン4との間にダクト8を設けるこ
とにより、冷却ファン4が動作することにより発生した
風がダクト8により分けられ、最適な風が放熱フィン2
および変圧器ケース5にあたり、効率的に冷却すること
ができる。
【0036】なお、実施の形態1〜4において変圧器ケ
ース5の表面に放熱リブまたは放熱板を有した方が放熱
量が多いことは言うまでもない。放熱リブまたは放熱板
に油入りタイプのものと貼り付けタイプのものがある。
【0037】なお、実施の形態1〜4において冷却ファ
ン4は軸流ファンとしたが、冷却ファン4は貫流ファン
(クロスフローファン),遠心ブロアまたは渦流ブロア
としてもよい。各冷却ファンの特長は軸流ファンは風量
が多く、遠心ブロアは静圧が高く、貫流ファンは風速分
布が一様であり、渦流ブロアは静圧が高い。また、冷却
ファン4の羽根の材料は樹脂だけでなく金属としてもよ
い。
【0038】なお、実施の形態1〜4において冷却ファ
ン4は変圧器ケース5の近傍に配設しているが、冷却フ
ァン4を遠方に配設してもダクトを用いて放熱フィン2
または変圧器ケース5に風を誘導し必要な風量が得られ
れば同様な効果が得られることは言うまでもない。
【0039】なお、本実施例では油入変圧器について述
べたが、他の静電誘導電磁機器においても同様の構成に
より同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明は、複数の冷却ファ
ンを配設し、負荷率が規定値を超えた場合は動作する冷
却ファンの数が増やされることにより、効率的に静止誘
導電磁機器を冷却でき、冷却ファンも効率的に使用でき
【0041】
【0042】
【0043】また、冷却ファンと放熱フィンとの間に
クトを設けることにより、冷却ファンが動作することに
より発生した風がダクトにより分けられ、最適な風が放
熱フィンおよびケースに当たり、効率的に冷却すること
ができる。以上のように、本発明の静止誘導電磁機器は
優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1を示す静止誘導電磁機器
の略側断面図
【図2】本発明の実施の形態2を示す静止誘導電磁機器
の略側断面図
【図3】本発明の実施の形態3を示す静止誘導電磁機器
の略正面図
【図4】本発明の実施の形態4を示す静止誘導電磁機器
の略側断面図
【図5】従来の変圧器の略一部切欠図
【図6】従来の変圧器の略上断面図
【符号の説明】
1 ヒートパイプ 2 放熱フィン 3 集熱板 4 冷却ファン 4a 冷却ファン 4b 冷却ファン 4c 冷却ファン 4d 冷却ファン 4e 冷却ファン 5 変圧器ケース(ケース) 6 変圧器本体(静止誘導電磁機器本体) 7 絶縁油 8 ダクト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 正雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−163412(JP,A) 特開 昭53−456(JP,A) 特開 昭60−28213(JP,A) 実開 平5−18011(JP,U) 実開 平3−8411(JP,U) 実開 昭57−188319(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 27/08 H01F 27/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケース内部に静止誘導電磁機器本体と、
    絶縁油と、集熱板、ヒートパイプ、放熱フィン、複数の
    冷却ファンから構成されるヒートパイプ冷却機構を配設
    し、前記複数の冷却ファンは前記放熱フィンと少なくと
    も前記ケースの一部とに面し、前記放熱フィンと前記ケ
    ースの両方を冷却すると共に、負荷率が規定値を超えた
    場合は動作する冷却ファンの数が増やされる静止誘導電
    磁機器。
  2. 【請求項2】 ケース内部に静止誘導電磁機器本体と、
    絶縁油と、集熱板、ヒートパイプ、放熱フィン、冷却フ
    ァンを有するヒートパイプ冷却機構を配設し、前記冷却
    ファンと前記ケースとの間にダクトを設け、前記ダクト
    により前記ケースと前記放熱フィンを冷却する冷却風
    それぞれ分けられる静止誘導電磁機器。
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