JP5522658B2 - 静止型誘導機器 - Google Patents
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Description
本発明は、変圧器やリアクトルなどの静止型誘導機器、詳しくは静止型誘導機器における鉄心の冷却に関するものである。
たとえば静止型誘導機器の一つである衝合型乾式変圧器において、変圧器入力コイルと出力コイルとの間に配置する混触防止板に冷却媒体通流路を形成し、その冷却媒体通流路に水や油などの冷却流体を通流して冷却能力を高め、コイルの径を小さくして導線の使用量を低減し、変圧器を小型化することが考えられている。図４は、このような衝合型乾式変圧器におけるコイル部を示すもので、この図４において、１は断面円形状の脚鉄心、２はポリイミド系フイルムからなる絶縁紙、３は入力コイル（一次コイル）、４は第１の出力コイル（二次コイル）、５は第２の出力コイル（三次コイル）、６は絶縁処理した細い中空導体管を巻回した混触防止板、７は絶縁紙２の全面に塗着した乾燥時に発泡が起きない無溶剤系絶縁接着剤層である。すなわち、絶縁紙２の表裏全面に無溶剤系絶縁接着剤を塗着して絶縁層が形成されている。
そして、脚鉄心１に絶縁紙２を巻き、その上に第１の出力コイル４の１層目を巻き、無溶剤系絶縁接着剤層７を両面に塗着した絶縁紙２を巻き、第１の出力コイル４の２層目を巻く。第２の出力コイル４の２層目の上に無溶剤系絶縁接着剤層７を両面に塗着した絶縁紙２を巻き、その上に混触防止板６を配置して無溶剤系絶縁接着剤層７を両面に塗着した絶縁紙２を巻き、入力コイル３の１層目を巻き、その上に無溶剤系絶縁接着剤層７を両面に塗着した絶縁紙２を巻き、入力コイル３の２層目を巻く。以下、無溶剤系絶縁接着剤層７を両面に塗着した絶縁紙２を巻き混触防止板６を配置して無溶剤系絶縁接着剤層７を両面に塗着した絶縁紙２を巻き、第２の出力コイル５の１層目を巻き、その上に無溶剤系絶縁接着剤層７を両面に塗着した絶縁紙２を巻き、第２の出力コイル５の２層目を巻き、絶縁紙１１を巻き付けてコイル部を作成する。
このようにコイル部を作成した脚鉄心１の複数を継鉄心８に締付固定して変圧器本体を作成し、この変圧器本体を、冷却風を挿通する容器内に収納して変圧器を完成させる。この変圧器の運転時には、混触防止板６の管内に水または油などの冷却された流体を流す。この冷却流体の通流により混触防止板６は冷却され、その冷却により脚鉄心１および各コイル４、５、６は冷却される。この場合、導体間に配置した無溶剤系絶縁接着剤層７およびポリイミド系フイルムからなる絶縁紙２は断熱効果が低く、熱伝導性が高いのでその冷却効果を高めることができる。
この場合、図５に示すような、インボリュート曲線状に湾曲した磁性鋼板９ａ（以下、インボリュート磁性鋼板という。）を放射状に積み重ね断面円形状に作成（図示例は、これをＡＢＣの３重に重ね合わせて所定の径に作成）した断面ほぼ完全な円形（周面に段差がない）をなす鉄心９を脚鉄心とすれば、その脚鉄心は渦電流損が小さいので、脚鉄心自体の発熱を低減することができる。
しかし、上記の静止型誘導機器のコイルに高周波成分を多量に含む電圧が印加されると、脚鉄心としてインボリュート磁性鋼板を放射状に積層した鉄心を用いても、脚鉄心自体の発熱が大きく増加し、その脚鉄心の熱により絶縁が破壊する場合があるといった問題があった。
発明が解決しようとする課題は、静止型誘導機器における脚鉄心の冷却効率を高め、斯かる問題を解消する点にある。
上記の課題を解決するために、本発明は、インボリュート磁性鋼板を放射状に積層した断面円形状の鉄心を備えた静止型誘導機器であって、前記断面円形状の鉄心の外周面に、表裏全面に無溶剤系絶縁接着剤を塗着した絶縁紙を巻回し、巻回した前記絶縁紙の外周面に絶縁導体線を巻回し、巻回した前記絶縁導体線の少なくとも前記断面円形状の鉄心に最も近接して巻回した前記絶縁導体線を絶縁導体管とし、巻回した前記絶縁導体管の内部に冷却流体を通流する構成としている。
本発明では、インボリュート磁性鋼板を放射状に積層した断面円形状の鉄心に全面に無溶剤系絶縁接着剤層を形成した絶縁紙を巻回し、その外周面に交流電圧を印加する絶縁導体管を巻回し、その導体管の内部に冷却流体を通流するので、鉄心の熱は熱伝導性の高い無溶剤系絶縁接着剤層を形成した絶縁紙を経て冷却流体を通流する導体管に直ちに伝達され、これにより、鉄心の冷却効率を高めることができ、安心して巻回導体管（コイル）に高周波成分を多量に含む電圧を印加することができる。
本発明の実施例に係る静止型誘導機器（例は単相リアクトル）について、図１および図２を参照して説明する。図１において、１１は空隙１１ａを設けた脚鉄心、１２aは１層目の巻回導体管、１２bは２層目の巻回導体管、１２ｃは流体入り口フランジ、１２ｄは流体出口フランジ、１３はポリイミド系フイルムからなる絶縁紙、１４は無溶剤系絶縁接着剤層である。なお、脚鉄心１１は、図５に示すように、インボリュート曲線状に湾曲された湾曲部を有する多数の磁性鋼板１１aを放射状に積層して円筒状に形成し、これをＡＢＣと径方向に三段積層（段数は必要とする脚鉄心の直径に合わせる。）して形成されている。
その脚鉄心１１に、表裏全面に無溶剤系絶縁接着剤１４を塗着した絶縁紙１３を巻回し、その上に銅などからなる外周面を絶縁処理した導体（以下、絶縁導体という。）管を巻回（１２ａ）し、その上に絶縁紙１３を巻回し、巻回した絶縁紙１３の上に折り返した絶縁導体管を巻回（１２ｂ）して一脚のリアクトルを作成する。流体入り口フランジ１２ｃおよび流体出口フランジ１２ｄは導体管の両側の開口端に形成され、流体入り口フランジ１２ｃは１層目の巻回導体管１２ａの巻き始めに位置し、流体出口フランジ１２ｄは２層目の巻回導体管１２ｂの巻き終端に位置する。
すなわち、最も冷却された流体が脚鉄心１１に最も近い巻回導体管１２ａに流される。なお、導体管の絶縁として無溶剤系絶縁接着剤を塗着した絶縁テープとし、その絶縁テープをポリイミド系フイルムで形成するとより一層冷却効果を高めることができる。また、表裏全面に無溶剤系絶縁接着剤を塗着した絶縁テープを導体管に巻回しておくと、その導体管を脚鉄心に巻回するだけで、脚鉄心と導体管の間に、表裏全面に無溶剤系絶縁接着剤を塗着した絶縁紙からなる絶縁層を形成することができる。
このように巻回導体管１２aと巻回導体管１２ｂを装着した脚鉄心１１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上下のヨーク鉄心１５の両端部の間に配置されて締付固定される。つまり上下のヨーク鉄心１５と脚鉄心１１とによりロ字型の閉磁路が形成される。そして、図２（ｃ）に示すように片側の脚鉄心１１に巻回した巻回導体管の一端は、単相電源の入力Ｕ端子に接続され、他端は単相電源の入力Ｖ端子に接続される。また、他の片側の脚鉄心１１に巻回した巻回導体管も同様に一端は、単相電源の入力Ｕ端子に接続され、他端は単相電源の入力Ｖ端子に接続され、その導体管の折り返し部は単相電源の入力Ｖ端子に接続される。
なお、以上の実施例では、絶縁導体管は断面円形とし、また、脚鉄心の空隙を設けているが、図３に示すように、絶縁導体管は角型銅管１６としてもよく、空隙を設けない脚鉄心としてもよい。絶縁導体管を角型銅管１６とすれば、電気伝導率および熱伝導率が高くなり、角型銅管１６の平らな面を脚鉄心に無溶剤系絶縁接着剤層および絶縁紙を介してであるが密着させることができ、熱伝導面積を大きくとることができ、脚鉄心の冷却効果を一層高めることができる。
また、インボリュート磁性鋼板を放射状に積層した断面円形状の鉄心に、全面に無溶剤系絶縁接着剤層を形成した絶縁紙を介して鉄心に最も近接して巻回する導体線を導体管とし、その導体管に冷却流体を通流して、該鉄心を冷却する本発明は、単相リアクトルに限らず、三相や多相リアクトルあるいは変圧器に適用できる。たとえば図４に示す変圧器である場合、少なくとも１層目の第１の出力コイル４の１層目のコイルを導体管とし、この導体管に冷却流体を通流すればよい。
１１ 脚鉄心
１２a、２２ｂ、１６ 導体管巻線
１３ 絶縁紙
１４ 無溶剤系絶縁接着剤層
１２a、２２ｂ、１６ 導体管巻線
１３ 絶縁紙
１４ 無溶剤系絶縁接着剤層
Claims (5)
- インボリュート磁性鋼板を放射状に積層した断面円形状の鉄心を備えた静止型誘導機器であって、前記断面円形状の鉄心の外周面に、表裏全面に無溶剤系絶縁接着剤を塗着した絶縁紙を巻回し、巻回した前記絶縁紙の外周面に絶縁導体線を巻回し、巻回した前記絶縁導体線の少なくとも前記断面円形状の鉄心に最も近接して巻回した前記絶縁導体線を絶縁導体管とし、巻回した前記絶縁導体管の内部に冷却流体を通流してなることを特徴とする静止型誘導機器。
- 絶縁紙がポリイミド系フイルムであることを特徴とする請求項１に記載の静止型誘導機器。
- 絶縁導体管の絶縁処理が無溶剤系絶縁接着剤を塗着した絶縁テープの巻回であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の静止型誘導機器。
- 絶縁テープがポリイミド系フイルムであることを特徴とする請求項３に記載の静止型誘導機器。
- 絶縁導体管が角型絶縁銅管であることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の静止型誘導機器。
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