JP3274241B2 - Cooling structure for static induction equipment windings - Google Patents

Cooling structure for static induction equipment windings

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JP3274241B2 JP20743293A JP20743293A JP3274241B2 JP 3274241 B2 JP3274241 B2 JP 3274241B2 JP 20743293 A JP20743293 A JP 20743293A JP 20743293 A JP20743293 A JP 20743293A JP 3274241 B2 JP3274241 B2 JP 3274241B2
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize configuration and to reduce weight by enabling heat to be transferred easily to the heat-collecting part of a cooling pipe from a coil winding and then improving the cooling property of the coil. CONSTITUTION:With the cooling structure of coils of an induction machine, a coil 13 is constituted by a non-loop type capillary heat pipe where actuation liquid is sealed into a capillary container 12 in hollow pipe shape and at the same time a heat-collecting part 16 which is brought into close contact with a specific cooling part of the non-loop type capillary heat pipe and a cooling pipe 15 which is constituted so that a refrigerant is circulated inside having an external heat exchanger and a refrigerant circulation pump are provided. Then, the heat-collecting part 16 is constituted in a shape, for example a plate shape, with a sufficient contact area with the coil 13 by metal and at the same time a part connected to a refrigerant channel of at least the heat-collecting part 16 out of the cooling pipe 15 is constituted of an insulation material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、静止誘導機器の構成を
小形化及び軽量化するのに好適する静止誘導機器巻線の
冷却構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling structure for a winding of a static induction device suitable for reducing the size and weight of the configuration of the static induction device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、都市部への電力需要の増大に対応
して、都市部に電力機器を設置することが多くなってき
た。この種の電力機器のうち、ビルや地下街に設置され
る大型の静止誘導機器である例えば変圧器には、難燃性
が要求されている。このため、変圧器に使用する絶縁媒
体としても、従来の可燃性の鉱物油から、不燃性のガス
や難燃性のエポキシ樹脂などに置き換えられつつあり、
更には、シリコーンゲルなどの固液中間性状の材料の適
用研究も行なわれている。
2. Description of the Related Art In recent years, power equipment has been increasingly installed in urban areas in response to an increase in power demand in urban areas. Among these types of power equipment, for example, transformers, which are large stationary induction equipment installed in buildings and underground malls, are required to have flame retardancy. For this reason, the insulating medium used in transformers is also being replaced by nonflammable gas and flame-retardant epoxy resin from conventional flammable mineral oils.
Further, application studies of solid-liquid intermediate materials such as silicone gels are also being conducted.

【0003】しかし、上記した不燃性または難燃性の絶
縁媒体を採用した場合には、油入変圧器のように液体の
絶縁兼冷却媒体が対流循環して機器本体を冷却するもの
に比べて、いずれも冷却性能が低下するため、巻線の電
流密度を下げる等の対策を行う必要があり、全体の構成
の大形化及び重量増加を招く傾向にあった。
However, when the above-described non-combustible or non-flammable insulating medium is employed, the liquid insulating / cooling medium convectively circulates and cools the main body of the apparatus as in an oil-immersed transformer. In any case, since the cooling performance is lowered, it is necessary to take measures such as lowering the current density of the winding, and this tends to increase the size and weight of the entire configuration.

【0004】一方、都市部では、地価が高く、搬入制限
の厳しいところに変圧器を設置するという性格上、変圧
器の小形化及び軽量化が最優先の課題であり、そのため
に、変圧器巻線の冷却性改善が強く望まれている。
On the other hand, in urban areas, downsizing and weight reduction of transformers are top priorities because of the nature of installing transformers in places where land prices are high and entry restrictions are strict. There is a strong demand for improved wire cooling.

【0005】このような課題に対して、本発明者は、非
ループ型細管ヒートパイプで巻線を構成することによ
り、巻線の冷却性を改善した構成、即ち、変圧器巻線の
冷却構造を発明し、これを先に出願している(特願平5
−7389)。上記構成の中の一つの実施例を、図8及
び図9に示す。
In order to solve such a problem, the present inventor has proposed a configuration in which the winding is formed by a non-loop type thin tube heat pipe to improve the cooling property of the winding, that is, a cooling structure of the transformer winding. And invented it earlier (Japanese Patent Application No.
-7389). One embodiment of the above configuration is shown in FIGS.

【0006】この図8及び図9において、絶縁筒1の上
には、中空環状の細管コンテナ2から構成された巻線3
が巻装されている。上記細管コンテナ2内には、その巻
始め端部2a又は巻終り端部2bから作動液が封入され
ており、もって、巻線3が非ループ型細管ヒートパイプ
として構成されている。上記巻線3は、所定の層数の円
板状巻線ユニット3aを上下方向に間隔片4を介して積
み上げた形に構成されている。そして、円板状巻線ユニ
ット3aの層間の所定の箇所には、冷却パイプ5の所定
部分としての集熱部分5aが介装されて密接されてい
る。上記冷却パイプ5の残余の所定部分には熱交換器及
び冷媒循環ポンプが設けられており、冷却パイプ5内に
封入された冷媒が強制循環されるように構成されてい
る。上記熱交換器及び冷媒循環ポンプは変圧器の外部に
配置されている。
[0008] In FIGS. 8 and 9, a winding 3 composed of a hollow annular narrow tube container 2 is placed on an insulating tube 1.
Is wound. The working fluid is sealed in the thin tube container 2 from the winding start end 2a or the winding end end 2b, so that the winding 3 is configured as a non-loop type thin tube heat pipe. The winding 3 is configured by stacking a predetermined number of disk-shaped winding units 3a in the vertical direction with spacing pieces 4 interposed therebetween. Further, a heat collecting portion 5a as a predetermined portion of the cooling pipe 5 is interposed at a predetermined position between the layers of the disc-shaped winding unit 3a and is in close contact therewith. A heat exchanger and a refrigerant circulation pump are provided in the remaining predetermined portion of the cooling pipe 5, and the refrigerant sealed in the cooling pipe 5 is forcibly circulated. The heat exchanger and the refrigerant circulation pump are arranged outside the transformer.

【0007】この構成の場合、巻線3で発生した熱は、
細管コンテナ2内の作動液により非ループ型細管ヒート
パイプの放熱部分に輸送され、ここで、冷却パイプ5の
集熱部分5a側へ伝達される。そして、集熱部分5a側
へ伝達された熱は、冷媒により冷却パイプ5の熱交換器
へ輸送され、ここで、外部へ放熱されるようになってい
る。これにより、巻線3の冷却性が大幅に向上するもの
である。
In the case of this configuration, the heat generated in the winding 3 is
The hydraulic fluid in the thin tube container 2 is transported to the heat radiating portion of the non-loop type thin tube heat pipe, where it is transmitted to the heat collecting portion 5a side of the cooling pipe 5. The heat transmitted to the heat collecting portion 5a is transported by the refrigerant to the heat exchanger of the cooling pipe 5, where the heat is radiated to the outside. Thereby, the cooling performance of the winding 3 is greatly improved.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記構成の巻線の冷却
構造を高電圧用の変圧器に適用した場合には、絶縁構成
上の要請から、冷却パイプ5を絶縁材料例えばテフロン
や塩化ビニリデン等の樹脂で構成すると共に、内部に封
入する冷媒も絶縁性を有するものを使用する必要があ
る。この場合、冷却パイプ5が樹脂製パイプであると、
その集熱部分5aを巻線3の円板状巻線ユニット3aの
層間に挟んでも、樹脂の熱伝導率が低いと共にパイプ5
の断面形状が円形であることから、巻線3からの熱が集
熱部分5aへ伝わり難くなり、巻線3の冷却効率が悪化
するという欠点が生ずる。
In the case where the winding cooling structure having the above structure is applied to a high-voltage transformer, the cooling pipe 5 is made of an insulating material such as Teflon or vinylidene chloride due to a demand for an insulating structure. It is necessary to use a resin having an insulating property as well as being composed of the above-mentioned resin. In this case, if the cooling pipe 5 is a resin pipe,
Even if the heat collecting portion 5a is sandwiched between the layers of the disk-shaped winding unit 3a of the winding 3, the heat conductivity of the resin is low and the pipe 5
Has a circular cross section, it becomes difficult for heat from the windings 3 to be transmitted to the heat collecting portion 5a, and the cooling efficiency of the windings 3 deteriorates.

【0009】これに対して、絶縁性及び高熱伝導性を有
するファインセラミック材料である例えば窒化アルミニ
ウムで冷却パイプを構成すれば、ある程度熱が伝わり易
くなる。しかし、上記ファインセラミック材料は、材質
が堅くて可撓性がないので、その集熱部分5aを巻線3
の円板状巻線ユニット3aの層間に挟んでも、ほとんど
変形しないことから、樹脂材料の場合よりも、集熱部分
5aと巻線3との間の接触面積が少なくなる。このた
め、上記したセラミック材料を使用しても、巻線3から
の熱が集熱部分5aへ伝わり難いという問題点があっ
た。
On the other hand, when the cooling pipe is made of, for example, aluminum nitride, which is a fine ceramic material having insulating properties and high thermal conductivity, heat is easily transmitted to some extent. However, since the fine ceramic material is hard and inflexible, its heat collecting portion 5a is
Even if it is sandwiched between the layers of the disc-shaped winding unit 3a, the contact area between the heat collecting portion 5a and the winding 3 is smaller than in the case of the resin material. For this reason, even if the above-mentioned ceramic material is used, there is a problem that heat from the winding 3 is hardly transmitted to the heat collecting portion 5a.

【0010】そこで、本発明の目的は、巻線から冷却パ
イプの集熱部分へ熱を伝わり易くして巻線の冷却性を向
上させ、構成の小形化及び軽量化を図ることができる静
止誘導機器巻線の冷却構造を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a stationary induction device capable of easily transferring heat from a winding to a heat collecting portion of a cooling pipe to improve the cooling performance of the winding and to reduce the size and weight of the structure. An object of the present invention is to provide a cooling structure for a device winding.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の静止誘導機器巻
線の冷却構造は、中空管状の細管コンテナの内部に作動
液を封入した非ループ型細管ヒートパイプで構成された
巻線を備えると共に、前記非ループ型細管ヒートパイプ
の所定の放熱部分に密接させる集熱部と外部熱交換器と
冷媒循環ポンプとを有し、内部を冷媒が循環するように
構成された冷却パイプを備え、そして、前記集熱部を、
金属により前記巻線と十分な接触面積を有する形状に構
成すると共に、前記冷却パイプのうちの少なくとも前記
集熱部の冷媒流路に接続される部分を絶縁材により構成
したところに特徴を有する。
SUMMARY OF THE INVENTION A cooling structure for a winding of a stationary induction machine according to the present invention comprises a winding formed of a non-loop type thin tube heat pipe in which a working fluid is sealed inside a hollow tubular thin tube container. A cooling pipe configured to have a heat collecting part, an external heat exchanger, and a refrigerant circulation pump that are in close contact with a predetermined heat radiating part of the non-loop type thin tube heat pipe, and configured to circulate a refrigerant inside; , The heat collecting section,
It is characterized in that it is configured to have a shape having a sufficient contact area with the winding with metal, and that at least a portion of the cooling pipe connected to the refrigerant flow path of the heat collecting unit is formed of an insulating material.

【0012】この場合、前記集熱部は平板状に構成した
り、複数本の金属製パイプを並べて構成したり、金属製
パイプ間に磁性体を介装して構成することができる。更
に、前記集熱部を静電遮蔽板として構成しておくことも
好ましい態様である。一方、冷却パイプの集熱部を、金
属製とする構成に代えて、絶縁性を有すると共に高熱伝
導性を有するセラミック製とする構成も好ましい。
In this case, the heat collecting portion can be formed in a flat plate shape, a plurality of metal pipes arranged side by side, or a magnetic material interposed between the metal pipes. Further, it is also a preferable embodiment that the heat collecting portion is configured as an electrostatic shielding plate. On the other hand, it is also preferable that the heat collecting portion of the cooling pipe is made of ceramic having high insulating property and high thermal conductivity instead of metal.

【0013】[0013]

【作用】上記手段によれば、冷却パイプの集熱部を、金
属により巻線と十分な接触面積を有する形状、例えば平
板状や複数本の金属製パイプを並べた形状などに構成す
ると共に、冷却パイプのうちの少なくとも集熱部の冷媒
流路に接続される部分を絶縁材により構成したので、巻
線の放熱部分から冷却パイプの集熱部へ熱が伝わり易く
なり、巻線の冷却効率を大幅に向上できる。そして、集
熱部を金属製パイプを並べて構成すると共に金属製パイ
プ間に磁性体を介装した場合は磁束の大部分を磁性体に
通すことができ、渦電流損失を低減できる。
According to the above means, the heat collecting portion of the cooling pipe is formed in a shape having a sufficient contact area with the winding by metal, for example, a flat plate or a shape in which a plurality of metal pipes are arranged. Since at least a portion of the cooling pipe connected to the refrigerant flow path of the heat collecting portion is made of an insulating material, heat is easily transmitted from a heat radiating portion of the winding to a heat collecting portion of the cooling pipe, and cooling efficiency of the winding is improved. Can be greatly improved. When the heat collecting portion is configured by arranging metal pipes and a magnetic material is interposed between the metal pipes, most of the magnetic flux can be passed through the magnetic material, and eddy current loss can be reduced.

【0014】更に、金属製の集熱部を巻線の所定部分と
電気的に接続して所定の電位に固定しておくことによ
り、金属製の集熱部を静電遮蔽板としても兼用すること
ができ、サージ性電圧侵入時の巻線の初期電位分布を改
善することも可能となる。
Further, by electrically connecting the metal heat collecting portion to a predetermined portion of the winding and fixing it at a predetermined potential, the metal heat collecting portion can also be used as an electrostatic shielding plate. It is also possible to improve the initial potential distribution of the winding when the surge voltage enters.

【0015】また、冷却パイプの集熱部を、金属製とす
る代わりに、絶縁性を有すると共に高熱伝導性を有する
セラミック製としても、巻線の放熱部分から冷却パイプ
の集熱部へ熱が伝わり易くなり、巻線の冷却効率を大幅
に向上できると共に、十分な絶縁性能を得ることができ
る。
In addition, instead of using a metal for the heat collecting portion of the cooling pipe, a ceramic having both insulating properties and high thermal conductivity may be used. As a result, the cooling efficiency of the winding can be greatly improved, and sufficient insulation performance can be obtained.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明を変圧器巻線に適用した第1の
実施例について図1ないし図3を参照しながら説明す
る。尚、変圧器は、通常、低圧巻線と高圧巻線の二つの
巻線から構成されているが、以下の説明では、一つの巻
線についてだけ説明し、他方の巻線については説明並び
に図示することを省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which the present invention is applied to a transformer winding will be described below with reference to FIGS. Note that a transformer is usually composed of two windings, a low-voltage winding and a high-voltage winding, but in the following description, only one winding will be described, and the other winding will be described and illustrated. I omit it.

【0017】まず、円筒形巻線の全体の概略構成を示す
図1及び図2において、絶縁筒11の上には、中空環状
の電気絶縁導体として形成された細管コンテナ12を巻
初め端部12aから巻終り端部12bまで同心円状に巻
き付けることにより、巻線13が構成されている。上記
細管コンテナ12は、例えば銅やアルミニウム製の中空
環状導体の外周面上に所定の厚さの絶縁層を設けて構成
されるものであり、この絶縁層は高熱伝導率を有する材
料から形成することが好ましい。そして、細管コンテナ
12内には、その巻始め端部12a又は巻終り端部12
bから作動液が封入されており、これによって、巻線1
3が非ループ型細管ヒートパイプとして構成されてい
る。上記作動液としては、例えば純水やフッ素性液体等
が使用されている。
First, in FIGS. 1 and 2 showing a schematic configuration of the entire cylindrical winding, a thin tube container 12 formed as a hollow annular electrically insulated conductor is wound on an insulating tube 11 at a winding start end 12a. The winding 13 is formed by winding concentrically from to the winding end 12b. The thin tube container 12 is formed by providing an insulating layer having a predetermined thickness on the outer peripheral surface of a hollow annular conductor made of, for example, copper or aluminum, and the insulating layer is formed from a material having high thermal conductivity. Is preferred. The winding start end 12 a or the winding end 12 a
b is filled with a hydraulic fluid, whereby the winding 1
3 is configured as a non-loop type thin tube heat pipe. As the working fluid, for example, pure water or a fluorinated liquid is used.

【0018】また、巻線13は、円板状巻線ユニット1
3aを上下方向に絶縁のために間隔片14を介して積み
上げた形に構成されている。各円板状巻線ユニット13
aは、最内側から最外側まで計7ターン巻回して構成さ
れている。そして、円板状巻線ユニット13aの層間の
所定の箇所には、冷却パイプ15の所定部分としての集
熱部16が間隔片を兼ねるように挟まれており、該集熱
部16と円板状巻線ユニット13aの細管コンテナ12
とが密接する構成となっている。上記冷却パイプ15の
残余の所定部分には、熱交換器及び冷媒循環ポンプ(い
ずれも図示しない)が設けられている。これにより、冷
却パイプ15は、集熱部16、熱交換器及び冷媒循環ポ
ンプを有する構成となっている。この場合、冷媒循環ポ
ンプを駆動することにより、冷却パイプ5内に封入され
た冷媒が強制循環され、集熱部16で集熱された熱が熱
交換器へ輸送されてここで外部へ放熱されるようになっ
ている。尚、熱交換器及び冷媒循環ポンプは、変圧器の
外部に配置されている。
The winding 13 is a disc-shaped winding unit 1.
3a are stacked in the vertical direction via a spacing piece 14 for insulation. Each disk-shaped winding unit 13
a is configured by winding a total of seven turns from the innermost to the outermost. A heat collecting portion 16 as a predetermined portion of the cooling pipe 15 is sandwiched between predetermined portions between the layers of the disc-shaped winding unit 13a so as to also serve as a spacing piece. Tube container 12 of spirally wound unit 13a
Are closely related to each other. A heat exchanger and a refrigerant circulation pump (both not shown) are provided in the remaining predetermined portion of the cooling pipe 15. Thereby, the cooling pipe 15 has a configuration including the heat collecting unit 16, the heat exchanger, and the refrigerant circulation pump. In this case, by driving the refrigerant circulation pump, the refrigerant sealed in the cooling pipe 5 is forcibly circulated, and the heat collected in the heat collecting unit 16 is transported to the heat exchanger and radiated to the outside here. It has become so. Note that the heat exchanger and the refrigerant circulation pump are disposed outside the transformer.

【0019】ここで、上記集熱部16は、図3に示すよ
うに、金属製(例えば銅やアルミニウム製)の板状部材
からなり、その内部にほぼU字状をなす中空管状の冷媒
流路16aが形成されている。これにより、集熱部16
は、巻線13の円板状巻線ユニット13aの細管コンテ
ナ12と十分な接触面積を有する形状となっている。ま
た、上記集熱部16の表面には、例えばエポキシ樹脂等
からなる絶縁コーティングが施されている。そして、集
熱部16の冷媒流路16aの両端部には、冷却パイプ1
5がパイプ接続部17、17を介して接続されている。
上記冷却パイプは、絶縁材料例えばテフロンや塩化ビニ
リデン等の樹脂で構成されていると共に、内部に絶縁性
を有する冷媒が封入されている。この場合、冷却パイプ
15は、全体を絶縁材で構成する必要はなく、そのうち
の少なくとも集熱部16の冷媒流路16aに接続される
部分を絶縁材により構成するだけでも良い。
As shown in FIG. 3, the heat collecting section 16 is made of a metal (for example, copper or aluminum) plate member, and has a hollow U-shaped hollow tubular refrigerant flow therein. A passage 16a is formed. Thereby, the heat collecting section 16
Has a shape having a sufficient contact area with the thin tube container 12 of the disk-shaped winding unit 13a of the winding 13. The surface of the heat collecting section 16 is coated with an insulating coating made of, for example, epoxy resin. The cooling pipe 1 is provided at both ends of the refrigerant passage 16a of the heat collecting section 16.
5 is connected via pipe connections 17, 17.
The cooling pipe is made of an insulating material, for example, a resin such as Teflon or vinylidene chloride, and has an insulating refrigerant sealed therein. In this case, the entire cooling pipe 15 does not need to be formed of an insulating material, and at least a portion of the cooling pipe 15 connected to the refrigerant flow path 16a of the heat collecting section 16 may be formed of the insulating material.

【0020】上記構成の場合、巻線13を形成するに当
たっては、非ループ型細管ヒートパイプを構成する細管
コンテナ12を用いているので、通常の巻線導体と同様
に巻回作業を行うことができ、細管コンテナ12にルー
プを形成する必要もなく、また、放熱部を形成するため
に巻線の途中から導体を引き出す必要もなく、更には、
弁体を取付ける必要もないため、従来の巻線工程と何等
変わりなく容易に巻線を形成できると共に、絶縁上も最
適な構成とすることができる。
In the case of the above configuration, when forming the windings 13, since the thin tube container 12 constituting the non-loop type thin tube heat pipe is used, the winding operation can be performed in the same manner as a normal winding conductor. It is not necessary to form a loop in the thin tube container 12, and it is not necessary to draw out a conductor from the middle of the winding to form a heat radiating portion.
Since there is no need to attach a valve body, the winding can be easily formed without any difference from the conventional winding process, and an optimum configuration can be obtained in terms of insulation.

【0021】一方、非ループ型細管ヒートパイプを構成
する細管コンテナ12には、放熱部を適当に分散配置し
て設ける必要があるが、これに対しては、上記実施例で
は、冷却パイプ15の集熱部16を巻線13の対をなす
円板状巻線ユニット13aの層間の所定の箇所に挟んで
密接させる構成としたので、1ターン毎に放熱部が存在
する構成となり、放熱部を分散配置することができる。
このため、巻線13が非ループ型細管ヒートパイプとし
て有効に作動することから、巻線13の内部温度分布を
均一化することが可能となる。
On the other hand, in the thin tube container 12 constituting the non-loop type thin tube heat pipe, it is necessary to disperse the heat radiating portions appropriately. Since the heat collecting portion 16 is configured to be sandwiched between predetermined positions between the layers of the disc-shaped winding unit 13a forming a pair of the windings 13 so as to be in close contact with each other, a heat radiating portion exists every turn, and the heat radiating portion is provided. It can be distributed.
For this reason, since the winding 13 operates effectively as a non-loop type thin tube heat pipe, it is possible to make the internal temperature distribution of the winding 13 uniform.

【0022】そして、上記構成においては、通電により
巻線13で発生した熱は、まず、非ループ型細管ヒート
パイプの作動、即ち、細管コンテナ12内に封入された
作動液の軸方向振動により、非ループ型細管ヒートパイ
プの放熱部分、即ち、冷却パイプ15の集熱部16が密
接した部分へ向けて輸送される。この輸送された熱は、
ここで、冷却パイプ15の集熱部16側へ伝達され、更
に、集熱部16側へ伝達された熱は、冷媒の循環作用に
より冷却パイプ15の熱交換器へ輸送され、ここで、外
部へ放熱されるようになっている。
In the above configuration, the heat generated in the windings 13 by energization is first caused by the operation of the non-loop type thin tube heat pipe, that is, the axial vibration of the working fluid sealed in the thin tube container 12. The heat is transferred toward the heat radiating portion of the non-loop type thin tube heat pipe, that is, the portion where the heat collecting portion 16 of the cooling pipe 15 is in close contact. This transferred heat is
Here, the heat transmitted to the heat collecting unit 16 side of the cooling pipe 15 and further transmitted to the heat collecting unit 16 side is transported to the heat exchanger of the cooling pipe 15 by the circulating action of the refrigerant. The heat is radiated to

【0023】この場合、冷却パイプ15の集熱部16
を、金属製とすると共に、巻線13と十分な接触面積を
有する形状、具体的には、平板状に構成したので、巻線
13の放熱部分から冷却パイプ15の集熱部16へ熱が
伝わり易くなり、巻線13の冷却効率を大幅に向上する
ことができる。そして、集熱部16が金属製であって
も、集熱部16の冷媒流路16aに接続した冷却パイプ
15を絶縁材製としたので、対地電位に対して絶縁され
る構成となり、高電圧用の巻線に適用した場合でも、集
熱部16の表面に絶縁コーティングを施す程度で十分な
絶縁性能を得ることができる。
In this case, the heat collecting section 16 of the cooling pipe 15
Is made of metal and has a shape having a sufficient contact area with the winding 13, specifically, a flat plate shape, so that heat is radiated from the heat radiating portion of the winding 13 to the heat collecting portion 16 of the cooling pipe 15. This facilitates transmission, and the cooling efficiency of the winding 13 can be greatly improved. Even if the heat collecting section 16 is made of metal, the cooling pipe 15 connected to the refrigerant flow path 16a of the heat collecting section 16 is made of an insulating material, so that the cooling pipe 15 is insulated from the ground potential. Even when the present invention is applied to a winding, sufficient insulation performance can be obtained only by applying an insulating coating to the surface of the heat collecting portion 16.

【0024】また、上記実施例では、金属製の集熱部1
6を電気的に浮遊状態に構成しているが、この場合に
は、集熱部16を挟む2個の円板状巻線ユニット13a
の静電容量によって、2個の円板状巻線ユニット13a
の中間電位に固定されるので、過渡状態においても安定
した絶縁性能を維持することができる。
In the above embodiment, the metal heat collecting section 1
6 is configured to be in an electrically floating state. In this case, two disk-shaped winding units 13a sandwiching the heat collecting unit 16 are provided.
Of the two disk-shaped winding units 13a
Therefore, stable insulation performance can be maintained even in a transient state.

【0025】尚、一般的に、雷電圧等の急峻波頭の電圧
が変圧器巻線端子に印加された場合、不均一な初期電位
分布によって巻線線路端部の電位傾度が高くなり、絶縁
上の弱点部になることが知られているが、上記実施例で
は、金属製の集熱部16を円板状巻線ユニット13a間
に挿入することにより、円板状巻線ユニット13a間の
静電容量が増加することから、初期電位分布が均一化す
る効果が生ずる。また、金属製の集熱部16の所定部分
を巻線13の所定部分である巻線線路端と電気的に接続
し、集熱部16の電位を所定の電位である巻線線路端部
電位に固定しておくことにより、静電遮蔽板として機能
させ、サージ性電圧侵入時の巻線の初期電位分布を改善
することも可能となる。
Generally, when a voltage having a steep crest, such as a lightning voltage, is applied to a winding terminal of a transformer, a non-uniform initial potential distribution increases a potential gradient at an end portion of the winding line, resulting in an increase in insulation. However, in the above embodiment, the metal heat collecting portion 16 is inserted between the disk-shaped winding units 13a, so that the static electricity between the disk-shaped winding units 13a is reduced. Since the capacitance is increased, an effect of making the initial potential distribution uniform is produced. Further, a predetermined portion of the metal heat collecting portion 16 is electrically connected to a winding line end which is a predetermined portion of the winding 13, and a potential of the heat collecting portion 16 is a predetermined potential of a winding line end portion potential. In this case, it is possible to function as an electrostatic shielding plate and to improve the initial potential distribution of the winding when a surge voltage enters.

【0026】図4は、本発明の第2の実施例を示すもの
であり、第1の実施例と異なるところを説明する。図4
に示すように、集熱部16の上下両面には、絶縁コーテ
ィングを施す代わりに、絶縁性を有すると共に高熱伝導
性を有するシート18を取付けてから円板状巻線ユニッ
ト13a間に挿入して挟むように構成している。上記シ
ート18は、例えばシリコーンゴム等からなる耐熱性ゴ
ム19に、窒化アルミニウムなどの高熱伝導性且つ絶縁
性を有するセラミック粉20を混入して板状に成形して
構成されている。従って、この第2の実施例において
も、第1の実施例とほぼ同様な作用効果を得ることがで
きる。特に、第2の実施例では、高電圧用巻線に適用し
た場合の絶縁信頼性をより一層向上することができる。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, and the points different from the first embodiment will be described. FIG.
As shown in FIG. 7, instead of applying an insulating coating to both upper and lower surfaces of the heat collecting portion 16, a sheet 18 having an insulating property and a high thermal conductivity is attached and then inserted between the disc-shaped winding units 13a. It is configured to sandwich it. The sheet 18 is formed by mixing a heat-resistant rubber 19 made of, for example, silicone rubber or the like with a ceramic powder 20 having high thermal conductivity and insulation properties such as aluminum nitride, and molding it into a plate shape. Therefore, in the second embodiment, substantially the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In particular, in the second embodiment, insulation reliability when applied to a high-voltage winding can be further improved.

【0027】また、図5及び図6は、本発明の第3の実
施例を示すものであり、第1の実施例と異なるところを
説明する。図5及び図6において、集熱部16に代わる
集熱部21は、断面矩形の角筒状をなすと共に外周面に
絶縁コーティングが施された金属製パイプ例えば銅製の
パイプ22を、5本横一列に連結したものを全体として
ほぼU字状を成すように曲成することにより構成されて
いる。この場合、5本のパイプ22がそれぞれ冷媒流路
を構成している。これにより、集熱部21は、巻線13
の円板状巻線ユニット13aの細管コンテナ12と十分
な接触面積を有する形状となっている。そして、5本の
パイプ22の各両端部には、冷却パイプ15がパイプ接
続部23、23を介して接続されている。従って、この
第3の実施例においても、第1の実施例とほぼ同様な作
用効果を得ることができる。
FIGS. 5 and 6 show a third embodiment of the present invention, and the points different from the first embodiment will be described. 5 and 6, a heat collecting part 21 instead of the heat collecting part 16 is formed of five metal pipes, for example, copper pipes 22 each having a rectangular cross section having a rectangular cross section and having an outer peripheral surface coated with an insulating coating. It is formed by bending the parts connected in a line so as to form a substantially U-shape as a whole. In this case, each of the five pipes 22 constitutes a refrigerant passage. As a result, the heat collecting section 21
Has a sufficient contact area with the thin tube container 12 of the disc-shaped winding unit 13a. Cooling pipes 15 are connected to both ends of the five pipes 22 via pipe connecting parts 23, 23. Therefore, in the third embodiment, substantially the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.

【0028】図7は、本発明の第4の実施例を示すもの
であり、第3の実施例と異なるところは、金属製パイプ
間に磁性体を介装した点である。具体的には、銅製のパ
イプ24間に磁性体としてケイ素鋼板25を用いて連結
する構成とした。この場合、ケイ素鋼板25は両側面
(連結面)に、絶縁コーティングが施されているので、
銅製のパイプ24として外周面全周に絶縁コーティング
を施したものを用いる必要はない。このように構成した
集熱部26は、その上下両面に絶縁コーティングを施し
てから、或いは、前記したシート18を取付けてから、
巻線13の円板状巻線ユニット13a間に挿入して挟む
ものである。従って、この第4の実施例においても、第
3の実施例とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
特に、第4の実施例では、磁束の大部分が、透磁率の高
いケイ素鋼板25内を通るようになることから、渦電流
損失を低減することができる。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. The difference from the third embodiment is that a magnetic material is interposed between metal pipes. Specifically, a configuration was adopted in which a silicon steel plate 25 was used as a magnetic material between copper pipes 24 to connect them. In this case, since the silicon steel plate 25 is provided with an insulating coating on both side surfaces (connection surfaces),
It is not necessary to use a copper pipe 24 having an insulating coating on the entire outer peripheral surface. The heat collecting section 26 thus configured is provided with an insulating coating on both upper and lower surfaces, or after attaching the sheet 18 described above,
The winding 13 is inserted between and sandwiched between the disk-shaped winding units 13a. Therefore, also in the fourth embodiment, it is possible to obtain substantially the same operation and effect as in the third embodiment.
In particular, in the fourth embodiment, most of the magnetic flux passes through the silicon steel plate 25 having high magnetic permeability, so that the eddy current loss can be reduced.

【0029】また、上記各実施例では、集熱部16、2
1、26を金属製としたが、これに代えて、絶縁性を有
すると共に高熱伝導性を有するセラミック(例えば窒化
アルミニウム)製としても良い。このようなセラミック
から集熱部を構成すると、十分な性能を得る巻線の初期
電位分布改善に関する効果はなくなるが、渦電流損失発
生を防止できると共に、絶縁信頼性を更に高くすること
ができる。勿論、この場合も、巻線の放熱部分から集熱
部へ熱が伝わり易くなるから、巻線の冷却効率を大幅に
向上できる。
In each of the above embodiments, the heat collecting sections 16, 2
Although the metal 1 and 26 are made of metal, they may be made of ceramic (for example, aluminum nitride) having insulating properties and high thermal conductivity instead. When the heat collecting portion is made of such a ceramic, the effect of improving the initial potential distribution of the winding which obtains sufficient performance is lost, but the occurrence of eddy current loss can be prevented and the insulation reliability can be further improved. Of course, also in this case, the heat is easily transmitted from the heat radiating portion of the winding to the heat collecting portion, so that the cooling efficiency of the winding can be greatly improved.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、冷却パイプの集熱部を、金属により巻線と十分な接
触面積を有する形状例えば平板状や複数本の金属製パイ
プを並べた形状などに構成すると共に、冷却パイプのう
ちの少なくとも集熱部の冷媒流路に接続される部分を絶
縁材により構成したので、巻線の放熱部分から冷却パイ
プの集熱部へ熱が伝わり易くなり、巻線の冷却効率を大
幅に向上でき、構成の小形化及び軽量化を図ることがで
きるという優れた効果を奏する。
According to the present invention, as is apparent from the above description, the heat collecting portion of the cooling pipe is formed by arranging a metal plate having a sufficient contact area with the winding, for example, a flat plate or a plurality of metal pipes. In addition to being configured in a shape and the like, at least a portion of the cooling pipe connected to the refrigerant flow path of the heat collecting portion is formed of an insulating material, so that heat is easily transmitted from the heat radiating portion of the winding to the heat collecting portion of the cooling pipe. As a result, there is an excellent effect that the cooling efficiency of the winding can be greatly improved, and the configuration can be reduced in size and weight.

【0031】この場合、集熱部を複数本の金属製パイプ
間に磁性体を介装して構成することにより、磁束の大部
分を磁性体に通すことができ、渦電流損失を低減でき
る。更に、金属製の集熱部を巻線の所定部分と電気的に
接続して所定の電位に固定しておくことにより、金属製
の集熱部を静電遮蔽板としても兼用することができ、サ
ージ性電圧侵入時の巻線の初期電位分布を改善すること
も可能である。
In this case, by configuring the heat collecting portion with a magnetic material interposed between a plurality of metal pipes, most of the magnetic flux can be passed through the magnetic material, and eddy current loss can be reduced. Further, by electrically connecting the metal heat collecting portion to a predetermined portion of the winding and fixing it at a predetermined potential, the metal heat collecting portion can also be used as an electrostatic shielding plate. Also, it is possible to improve the initial potential distribution of the winding when a surge voltage enters.

【0032】また、冷却パイプの集熱部を、金属により
構成する代わりに、絶縁性を有すると共に高熱伝導性を
有するセラミックにより構成しても、巻線の放熱部分か
ら冷却パイプの集熱部へ熱が伝わり易くなり、巻線の冷
却効率を大幅に向上できると共に、十分な絶縁性能を得
ることができる。この場合、特に、渦電流損失が発生す
ることを防止できる。
Further, even if the heat collecting portion of the cooling pipe is made of ceramic having both insulating properties and high thermal conductivity instead of being made of metal, the heat collecting portion of the cooling pipe can be moved from the heat radiating portion of the winding to the heat collecting portion of the cooling pipe. Heat is easily transmitted, and the cooling efficiency of the windings can be greatly improved, and sufficient insulation performance can be obtained. In this case, particularly, it is possible to prevent eddy current loss from occurring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す巻線全体の斜視図FIG. 1 is a perspective view of an entire winding showing a first embodiment of the present invention.

【図2】巻線の部分縦断面図FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view of a winding;

【図3】集熱部の斜視図FIG. 3 is a perspective view of a heat collecting unit.

【図4】本発明の第2の実施例を示す図3相当図FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3, showing a second embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第3の実施例を示す図3相当図FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 3, showing a third embodiment of the present invention.

【図6】図5中VI−VI線に沿う断面図FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5;

【図7】本発明の第4の実施例を示す図6相当図FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6, showing a fourth embodiment of the present invention;

【図8】従来構成を示す図1相当図FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a conventional configuration.

【図9】従来構成を示す図2相当図FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing a conventional configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11は絶縁筒、12は細管コンテナ、13は巻線、14
は間隔片、15は冷却パイプ、16は集熱部、18はシ
ート、21は集熱部、22はパイプ、24はパイプ、2
5はケイ素鋼板、26は集熱部を示す。
11 is an insulating tube, 12 is a thin tube container, 13 is a winding, 14
Is a spacing piece, 15 is a cooling pipe, 16 is a heat collector, 18 is a sheet, 21 is a heat collector, 22 is a pipe, 24 is a pipe,
5 is a silicon steel plate, 26 is a heat collecting part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 恭文 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会 社東芝 本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭64−84699(JP,A) 特開 平5−29783(JP,A) 特開 昭57−118613(JP,A) 実開 平2−75716(JP,U) 特公 昭48−17806(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 27/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yasufumi Nagata 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside the head office of Toshiba Corporation (56) References JP-A-64-84699 (JP, A) JP-A-5-29783 (JP, A) JP-A-57-118613 (JP, A) JP-A-2-75716 (JP, U) JP-B-48-17806 (JP, B1) (58) Int.Cl. 7 , DB name) H01F 27/28

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 中空管状の細管コンテナの内部に作動液
を封入した非ループ型細管ヒートパイプで構成された巻
線と、 前記非ループ型細管ヒートパイプの所定の放熱部分に密
接させる集熱部と、外部熱交換器と、冷媒循環ポンプと
を有し、内部を冷媒が循環するように構成された冷却パ
イプとを備え、 前記集熱部を、金属により前記巻線と十分な接触面積を
有する形状に構成すると共に、 前記冷却パイプのうちの少なくとも前記集熱部の冷媒流
路に接続される部分を、絶縁材により構成したことを特
徴とする静止誘導機器巻線の冷却構造。
1. A winding constituted by a non-loop type thin tube heat pipe in which a working fluid is sealed in a hollow tubular thin tube container, and a heat collecting unit to be brought into close contact with a predetermined heat radiating portion of the non-loop type thin tube heat pipe. And a cooling pipe having an external heat exchanger and a refrigerant circulation pump, and configured to circulate the refrigerant inside.The heat collecting portion has a sufficient contact area with the winding by metal. A cooling structure for a static induction device winding, wherein at least a portion of the cooling pipe connected to the refrigerant flow path of the heat collecting unit is formed of an insulating material.
【請求項2】 前記集熱部を平板状に構成したことを特
徴とする請求項1記載の静止誘導機器巻線の冷却構造。
2. The cooling structure for a winding of a stationary induction machine according to claim 1, wherein said heat collecting section is formed in a flat plate shape.
【請求項3】 前記集熱部を複数本の金属製パイプを並
べて構成したことを特徴とする請求項1記載の静止誘導
機器巻線の冷却構造。
3. The cooling structure for a winding of a static induction device according to claim 1, wherein said heat collecting section is constituted by arranging a plurality of metal pipes.
【請求項4】 前記集熱部を複数本の金属製パイプを並
べて構成すると共に、金属製パイプ間に磁性体を介装し
て構成したことを特徴とする請求項1記載の静止誘導機
器巻線の冷却構造。
4. The stationary induction machine winding according to claim 1, wherein said heat collecting section is constituted by arranging a plurality of metal pipes and interposing a magnetic material between said metal pipes. Wire cooling structure.
【請求項5】 前記集熱部を静電遮蔽板として構成した
ことを特徴とする請求項1記載の静止誘導機器巻線の冷
却構造。
5. The cooling structure for a winding of a static induction device according to claim 1, wherein said heat collecting portion is formed as an electrostatic shielding plate.
【請求項6】 中空管状の細管コンテナの内部に作動液
を封入した非ループ型細管ヒートパイプで構成された巻
線と、 前記非ループ型細管ヒートパイプの所定の放熱部分に密
接させる集熱部と、外部熱交換器と、冷媒循環ポンプと
を有し、内部を冷媒が循環するように構成された冷却パ
イプとを備え、 前記集熱部を、絶縁性及び高熱伝導性を有するセラミッ
クにより前記巻線と十分な接触面積を有する形状に構成
すると共に、 前記冷却パイプのうちの少なくとも前記集熱部の冷媒流
路に接続される部分を、絶縁材により構成したことを特
徴とする静止誘導機器巻線の冷却構造。
6. A winding constituted by a non-loop-type thin tube heat pipe in which a working fluid is sealed in a hollow tubular thin-tube container, and a heat collecting unit to be brought into close contact with a predetermined heat radiating portion of the non-loop type thin tube heat pipe. And a cooling pipe having an external heat exchanger and a refrigerant circulation pump, and configured to circulate the refrigerant therein.The heat collecting portion is made of ceramic having insulating properties and high thermal conductivity. A stationary induction machine characterized in that it is configured to have a shape having a sufficient contact area with a winding, and at least a portion of the cooling pipe connected to the refrigerant flow path of the heat collecting unit is formed of an insulating material. Winding cooling structure.
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