JP5766383B1 - 車載用変圧装置 - Google Patents

Abstract

鉄心、３つ以上の巻線および複数の絶縁板を収容し、内部に絶縁油が充填されたタンクと、互いに対向する巻線および絶縁板に挟まれて絶縁油の流路を構成する複数のスペーサと、絶縁油を流動させるポンプと、切り替え回路とを備える。一部のスペーサは、一方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗が、この一方向とは逆方向である他方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗より小さい。他の一部のスペーサは、上記他方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗が、上記一方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗より小さい。ポンプは、切り替え回路によって一部の巻線が電気回路に組み込まれているときは絶縁油を上記一方向に流動させ、切り替え回路によって他の一部の巻線が電気回路に組み込まれているときは絶縁油を上記他方向に流動させる。

Description

本発明は、車載用変圧装置に関し、複数種類の電圧を所望の電圧に変換する車載用の油入変圧器に関する。

新幹線などの鉄道車両には、出来るだけ多くのものをより速く輸送することが求められる。そのため、鉄道車両に搭載される車載用変圧装置に対して、大容量化と小型軽量化という相反する要求がある。さらに近年では、バリアフリーの観点から低床化車両の導入が増加しており、車載用変圧装置の低背化が図られている。

架線などから交流電圧が供給される交流区間および架線などから直流電圧が供給される直流区間の両方において走行可能な交流直流兼用電車が開発されている。交流直流兼用電車に使用可能な変圧装置の構成を開示した先行文献として、国際公開第２０１０／０７３３３７号(特許文献１)がある。

特許文献１に記載された変圧装置は、鉄心と、鉄心に巻回され、積層された複数のコイルと、積層方向に隣り合う複数のコイル間に配置された複数のベース部材と、コイルごとに設けられ、各々が、対応のベース部材に設けられ、対応のベース部材と対応のコイルとの間に絶縁液体を流すための流路を形成している複数の流路部材群と、流路部材群ごとに形成される各流路のうちの少なくともいずれか１つの流路における絶縁液体の流量が、各流路のうちの上記少なくともいずれか１つの流路以外の流路における絶縁液体の流量と異なるように絶縁液体の流れを阻害し、かつ上記少なくともいずれか１つの流路の領域のうち、絶縁液体の流れ方向において鉄心と重ならない領域における絶縁液体の流れを阻害するように配置されている阻害部材とを備える。

国際公開第２０１０／０７３３３７号

特許文献１に記載された変圧装置においては、各巻線の温度上昇を均等化することにより冷却効率を向上している。そのため、もともと温度の低い巻線は、阻害部材を配置することにより温度が高くなる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、発熱する巻線の変動に対応して、発熱している巻線を選択的に冷却することにより、全ての巻線の温度上昇を抑制できる、車載用変圧装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく車載用変圧装置は、鉄心と、鉄心に巻き回され、積層された３つ以上の巻線と、３つ以上の巻線において互いに隣接する巻線同士の間にそれぞれ配置された複数の絶縁板と、鉄心、３つ以上の巻線および複数の絶縁板を収容し、内部に絶縁油が充填されたタンクと、３つ以上の巻線および複数の絶縁板のうちの互いに対向する巻線および絶縁板の間の各々に位置し、互いに対向する巻線および絶縁板に挟まれて絶縁油の流路を構成する複数のスペーサと、３つ以上の巻線の積層方向と直交する方向のうちの一方向およびこの一方向とは逆方向である他方向のいずれかに選択的に絶縁油を流動させるポンプと、３つ以上の巻線のうちの一部の巻線と他の一部の巻線とのいずれか一方を選択的に電気回路に組み込む切り替え回路とを備える。複数のスペーサのうちの一部の巻線に接触する一部のスペーサは、上記一方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗が、上記他方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗より小さい。複数のスペーサのうちの他の一部の巻線に接触する他の一部のスペーサは、上記他方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗が、上記一方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗より小さい。ポンプは、切り替え回路によって一部の巻線が電気回路に組み込まれているときは絶縁油を上記一方向に流動させ、切り替え回路によって他の一部の巻線が電気回路に組み込まれているときは絶縁油を上記他方向に流動させる。

本発明によれば、発熱する巻線の変動に対応して、発熱している巻線を選択的に冷却することにより、全ての巻線の温度上昇を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置が備える変圧器の構成を示す斜視図である。 図１に示した鉄心、１次巻線および２次巻線の斜視図である。 図２の鉄心、１次巻線および２次巻線をＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両の構成の第１の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両の構成の第２の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置の変圧器における巻線、絶縁板およびスペーサの積層構造を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置の変圧器における巻線、絶縁板およびスペーサの積層構造を示す断面図である。 １次巻線に接触するスペーサの配置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置の第２スペーサユニットの複数の第２スペーサの各々の形状を示す平面図である。 第１変形例に係る第２スペーサユニットの第２スペーサの形状を示す平面図である。 第２変形例に係る第２スペーサユニットの第２スペーサの形状を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置がタンク内にて一方向に絶縁油を流動させている状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置がタンク内にて他方向に絶縁油を流動させている状態を示す断面図である。 ポンプが絶縁油を一方向に流動させた際の各巻線の温度を示すグラフである。 ポンプが絶縁油を他方向に流動させた際の各巻線の温度を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置について図面を参照して説明する。なお、図中の同一または相当する部分については同一符号を付してその説明を繰り返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置が備える変圧器の構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置は、鉄道車両に搭載される。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る車載用変圧装置が備える変圧器５０は、１次巻線(高圧側巻線)３と、２次巻線(低圧側巻線)４ａ，４ｂと、端子９と、鉄心１０と、タンク２１とを備える。

１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの各々は、鉄心１０に巻回される。タンク２１は、１次巻線３、２次巻線４ａ，４ｂおよび鉄心１０を収容する。タンク２１の内部には絶縁油(図示せず)が充填されている。２次巻線４ａ，４ｂの各々は、端子９を有する。

変圧器５０は、さらに、電動送風機２２と、冷却器２３と、コンサベータ２４とを備える。電動送風機２２は、変圧器５０(タンク２１)内の絶縁油を冷却するために冷却器２３に風を送る。冷却器２３は、変圧器５０(タンク２１)内の絶縁油を冷却する。なお、鉄道車両の走行時によって生じる風を冷却器２３に導入してもよい。この場合、図１に示した構成から電動送風機２２を省略することができる。

コンサベータ２４は、絶縁油の容積の変化により膨張あるいは収縮する。１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの発熱によって絶縁油が加熱された場合には、絶縁油の容積が大きくなる。この場合、コンサベータ２４が膨張する。一方、絶縁油の温度が低下した場合、絶縁油の容積が小さくなる。この場合にはコンサベータ２４が収縮する。

図２は、図１に示した鉄心、１次巻線および２次巻線の斜視図である。図３は、図２の鉄心、１次巻線および２次巻線をＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図２および図３に示すように、鉄心１０は、主脚部１０ａと、側脚部１０ｂ，１０ｃとを備える。側脚部１０ｂ，１０ｃは、主脚部１０ａに接続される。主脚部１０ａおよび側脚部１０ｂによって鉄心１０に窓部Ｗ１が形成される。同じく主脚部１０ａおよび側脚部１０ｃによって鉄心１０に窓部Ｗ２が形成される。

１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの各々は、主脚部１０ａに共通に巻回され、窓部Ｗ１，Ｗ２に通される。図３においてＺ方向は、１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの各々の巻軸方向を示す。１次巻線３の上側に２次巻線４ａが配置され、１次巻線３の下側に２次巻線４ｂが配置される。このように、１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの各々が積層される。

１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの各々は、たとえば、同一平面内で巻かれた、アルミニウムなどからなる導体により構成される平板状巻線４ｃを含む。本実施形態においては、１次巻線３は４つの平板状巻線４ｃで構成され、２次巻線４ａは２つの平板状巻線４ｃで構成され、２次巻線４ｂは２つの平板状巻線４ｃで構成されている。すなわち、変圧器５０は、８つの平板状巻線４ｃを含んでいる。

図３においては、１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂの巻軸方向に平行であり、かつ、窓部Ｗ１，Ｗ２を貫く方向に垂直な方向での鉄心１０の断面を示す。図３に示すように、鉄心１０は、１次巻線３および２次巻線４ａ，４ｂを取り囲む。すなわち、本実施形態に係る車載用変圧装置が備える変圧器５０は、いわゆる外鉄型変圧器である。

２次巻線４ａ，４ｂの各々は２つの端子を有する。２次巻線４ａは端子９ａ，９ｂを有し、２次巻線４ｂは端子９ｃ，９ｄを有する。端子９ａ〜９ｄは、図１で示した端子９に対応する。端子９ａ〜９ｄは、鉄心１０の外側に設けられる。

図４は、本実施形態に係る鉄道車両の構成の第１の状態を示す図である。図５は、本実施形態に係る鉄道車両の構成の第２の状態を示す図である。

鉄道車両１００は、交流電圧が異なる複数の区間を走行する交流電車である。図４，５に示すように、鉄道車両１００は、パンタグラフ２と、車載用変圧装置１０１と、モータ７とを備える。車載用変圧装置１０１は、変圧器５０と、コンバータ５と、インバータ６と、切り替え回路８とを含む。変圧器５０は、１次巻線３と、２次巻線４ａ，４ｂと、鉄心１０とを含む。

パンタグラフ２は、架線１に接続されている。１次巻線３は、パンタグラフ２に接続された第１の端子と、この第１の端子の反対側に設けられ、接地電圧が供給される接地ノードに接続された第２の端子とを有する。

２次巻線４ａ，４ｂの各々は、電位が固定されていない別個の第１端子および第２端子を有する。より詳細には、２次巻線４ａは、１次巻線３と磁気結合されており、２次巻線４ａの一方端側に設けられた端子９ａと、２次巻線４ａの他方端側に設けられた端子９ｂとを有する。２次巻線４ｂは、１次巻線３と磁気結合されており、２次巻線４ｂの一方端側に設けられた端子９ｃと、２次巻線４ｂの他方端側に設けられた端子９ｄとを有する。２次巻線４ａおよび４ｂの巻数は互いに異なる。

切り替え回路８は、２次巻線４ａおよび２次巻線４ｂのいずれか一方を選択的にコンバータ５と接続する。すなわち、切り替え回路８は、２次巻線４ａ，４ｂの各々の第１端子および第２端子を選択的にコンバータ５と接続する。

より詳細には、切り替え回路８は、図４に示すように２次巻線４ａの端子９ａおよび端子９ｂをコンバータ５の第１入力端子および第２入力端子にそれぞれ接続する第１の状態と、図５に示すように２次巻線４ｂの端子９ｃおよび端子９ｄをコンバータ５の第１入力端子および第２入力端子にそれぞれ接続する第２の状態とを切り替える。

このように、切り替え回路８は、８つの平板状巻線４ｃのうちの一部の巻線である２次巻線４ａと他の一部の巻線である２次巻線４ｂとのいずれか一方を選択的に電気回路に組み込む。２次巻線４ａは、２次巻線の一部であり、２次巻線４ｂは、２次巻線の一部以外の残部である。

架線１から供給される単相交流電圧は、パンタグラフ２を介して１次巻線３に供給される。１次巻線３に供給される交流電圧により、２次巻線４ａおよび４ｂにそれぞれ交流電圧が誘起される。

コンバータ５は、切り替え回路８によってコンバータ５と接続された２次巻線４ａまたは２次巻線４ｂに誘起された交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ６は、コンバータ５から受けた直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータ７へ出力する。モータ７は、インバータ６から受けた三相交流電圧によって駆動される。

上記の構成を有する鉄道車両１００においては、架線１から供給される交流電圧の大きさに対応して、切り替え回路８により使用する２次巻線が選択される。

以下、本実施形態に係る車載用変圧装置１０１が変圧器５０に備える、複数の絶縁板および複数のスペーサについて説明する。

図６は、本実施形態に係る車載用変圧装置の変圧器における巻線、絶縁板およびスペーサの積層構造を示す分解斜視図である。図７は、本実施形態に係る車載用変圧装置の変圧器における巻線、絶縁板およびスペーサの積層構造を示す断面図である。図８は、１次巻線に接触するスペーサの配置を示す平面図である。

なお、図６においては、１次巻線３に隣接する絶縁板およびその絶縁板に取り付けられた複数のスペーサと、２次巻線４ｂに隣接する絶縁板およびその絶縁板に取り付けられた複数のスペーサとを代表的に図示している。また、図６においては、図示を簡単にするため、全ての絶縁板の各々に取り付けられた複数のスペーサの位置および形状を、１次巻線３に接触するスペーサと同一にして図示している。

図６〜８に示すように、車載用変圧装置１０１は、８つの平板状巻線４ｃにおいて互いに隣接する平板状巻線４ｃ同士の間にそれぞれ配置された７つの絶縁板６１をさらに備える。７つの絶縁板６１は、タンク２１内に収容される。

本実施形態においては、さらに、最上層に位置する２次巻線４ａの上に１つの絶縁板６１を配置し、最下層に位置する２次巻線４ｂの下に１つの絶縁板６１を配置している。ただし、これらの２つの絶縁板６１には、スペーサは取り付けられていない。

各絶縁板６１は、絶縁性材料で構成され、たとえば、プレスボードなどの絶縁紙またはポリアミドなどの絶縁性材料などで構成されている。各絶縁板６１は、平面視にて、略矩形状の外形を有し、中央に、鉄心１０に挿通される開口が設けられている。各絶縁板６１の４角は、切り欠かれている。

車載用変圧装置１０１は、８つの平板状巻線４ｃおよび７つの絶縁板６１のうちの互いに対向する平板状巻線４ｃおよび絶縁板６１の間の各々に位置し、互いに対向する平板状巻線４ｃおよび絶縁板６１に挟まれて絶縁油の流路を構成する複数のスペーサをさらに備える。

互いに対向する平板状巻線４ｃおよび絶縁板６１の組み合わせとしては、１次巻線３および絶縁板６１、２次巻線４ａおよび絶縁板６１、並びに、２次巻線４ｂおよび絶縁板６１の３種類がある。

本実施形態においては、複数のスペーサの各々は、各絶縁板６１の少なくとも一方の主面上に接着剤により取り付けられている。ただし、これに限られず、複数のスペーサの各々が、各平板状巻線４ｃの少なくとも一方の主面上に接着剤により取り付けられていてもよい。複数のスペーサの各々は、絶縁性材料で構成され、たとえば、プレスボードなどの絶縁紙またはポリプロピレンなどの絶縁樹脂などで構成されている。

具体的には、１次巻線３および絶縁板６１の間に、複数の第１スペーサ６２および複数の第２スペーサ６３が配置されている。複数の第１スペーサ６２および複数の第２スペーサ６３の各々は、互いに対向する１次巻線３および絶縁板６１に挟まれて絶縁油の流路を構成している。絶縁板６１に取り付けられた、複数の第１スペーサ６２および複数の第２スペーサ６３と、絶縁板６１とから、第１スペーサユニット６０が構成されている。第１スペーサユニット６０は、第１スペーサユニット６０の一方端６０ａと第１スペーサユニット６０の他方端６０ｂとを最短で結ぶ方向が、絶縁油の流動方向と平行になるように配置される。

複数の第２スペーサ６３は、第１スペーサユニット６０の一方端６０ａ側および他方端６０ｂ側の各々に分かれて位置し、複数の第１スペーサ６２は、第１スペーサユニット６０の中央側において鉄心１０と重ならない領域に位置している。

１次巻線３とそれぞれ対向している３つの絶縁板６１のうち、２つの絶縁板６１においては、一方の主面に複数の第１スペーサ６２および複数の第２スペーサ６３が取り付けられ、他方の主面は隣接する１次巻線３と接触している。残りの１つの絶縁板６１においては、両方の主面に複数の第１スペーサ６２および複数の第２スペーサ６３が取り付けられている。

２次巻線４ａおよび絶縁板６１の間に、複数の第１スペーサ７２および複数の第２スペーサ７３が配置されている。複数の第１スペーサ７２および複数の第２スペーサ７３の各々は、互いに対向する１次巻線３および絶縁板６１に挟まれて絶縁油の流路を構成している。絶縁板６１に取り付けられた、複数の第１スペーサ７２および複数の第２スペーサ７３と、絶縁板６１とから、第２スペーサユニット７０が構成されている。第２スペーサユニット７０は、第２スペーサユニット７０の一方端７０ａと第２スペーサユニット７０の他方端７０ｂとを最短で結ぶ方向が、絶縁油の流動方向と平行になるように配置される。

複数の第２スペーサ７３は、第２スペーサユニット７０の一方端７０ａ側および他方端７０ｂ側の各々に分かれて位置し、複数の第１スペーサ７２は、第２スペーサユニット７０の中央側において鉄心１０と重ならない領域に位置している。

２次巻線４ａとそれぞれ対向している２つの絶縁板６１においては、一方の主面に複数の第１スペーサ７２および複数の第２スペーサ７３が取り付けられ、他方の主面は隣接する１次巻線３または２次巻線４ａと接触している。

２次巻線４ｂおよび絶縁板６１の間に、複数の第１スペーサ７２および複数の第２スペーサ７３が配置されている。複数の第１スペーサ７２および複数の第２スペーサ７３の各々は、互いに対向する１次巻線３および絶縁板６１に挟まれて絶縁油の流路を構成している。

複数の第２スペーサ７３は、第２スペーサユニット７０の一方端７０ａ側および他方端７０ｂ側の各々に分かれて位置し、複数の第１スペーサ７２は、第２スペーサユニット７０の中央側において鉄心１０と重ならない領域に位置している。

２次巻線４ｂとそれぞれ対向している２つの絶縁板６１においては、一方の主面に複数の第１スペーサ７２および複数の第２スペーサ７３が取り付けられ、他方の主面は隣接する１次巻線３または２次巻線４ｂと接触している。

上記のように、本実施形態においては、２次巻線４ａとの間に絶縁油の流路を構成する第２スペーサユニット７０と、２次巻線４ｂとの間に絶縁油の流路を構成する第２スペーサユニット７０とは、互いに同一形状であり、平面視にて互いに反対向きに配置されている。具体的には、第２スペーサユニット７０の一方端７０ａと他方端７０ｂとが入れ替わるように反対向きに配置されている。

そのため、２次巻線４ａと接触する第２スペーサ７３と、２次巻線４ｂと接触する第２スペーサ７３とは、平面視にて互いに反対向きに配置された同一形状のスペーサから構成されている。

複数の第１スペーサ６２および複数の第１スペーサ７２の各々は、平面視にて、同一の矩形状の外形を有し、各絶縁板６１上の略同じ位置に配置されている。複数の第１スペーサ６２および複数の第１スペーサ７２の各々は、絶縁油の流動方向に沿った２長辺と、絶縁油の流動方向と略直角な２短辺とを有する。

複数の第２スペーサ６３の各々は、平面視にて、矩形状であり、絶縁油の流動方向と略直角な２長辺と、絶縁油の流動方向に沿った２短辺とを有する。よって、第１スペーサユニット６０の複数の第１スペーサ６２の各々においては、後述する、一方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗と、他方向に流動する絶縁油に対する流動抵抗とは同一である。

図９は、本実施形態に係る車載用変圧装置の第２スペーサユニットの複数の第２スペーサの各々の形状を示す平面図である。図９に示すように、第２スペーサユニット７０の複数の第２スペーサ７３の各々は、平面視にて、内角αが鋭角をなす２辺７３ａ、および、２辺７３ａとは反対側に絶縁油９５の流動方向９０，９１と略直角な辺７３ｂを有する。

本実施形態においては、第２スペーサユニット７０の複数の第２スペーサ７３の各々の形状は、平面視にて三角形であるが、これに限られず、上記の辺を有する台形などでもよい。２次巻線４ａと接触する第２スペーサ７３と、２次巻線４ｂと接触する第２スペーサ７３との形状が互いに異なる場合には、いずれか一方の第２スペーサ７３が上記形状を有していてもよい。

第２スペーサ７３は、流動方向の一方向９０に流れる絶縁油９５と２辺７３ａで接し、流動方向の他方向９１に流れる絶縁油９５と辺７３ｂで接するため、流動方向の一方向９０に流れる絶縁油９５に対する流動抵抗が、流動方向の他方向９１に流れる絶縁油９５に対する流動抵抗より小さい。

上記のように、２次巻線４ａと接触する第２スペーサ７３と、２次巻線４ｂと接触する第２スペーサ７３とは、平面視にて互いに反対向きに配置されている。そのため、２次巻線４ａと接触する第２スペーサ７３が図９に示すように配置されている場合、２次巻線４ａと接触する第２スペーサ７３は、一方向９０に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗が、他方向９１に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗より小さく、２次巻線４ｂと接触する第２スペーサ７３は、他方向９１に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗が、一方向９０に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗より小さくなる。

ここで、第２スペーサユニット７０の第２スペーサ７３の形状の変形例について説明する。図１０は、第１変形例に係る第２スペーサユニットの第２スペーサの形状を示す平面図である。図１１は、第２変形例に係る第２スペーサユニットの第２スペーサの形状を示す平面図である。

図１０に示すように、第１変形例に係る第２スペーサユニットの第２スペーサ７３ｘは、平面視にて、内角αが鋭角をなす２辺７３ｘａ、および、２辺７３ｘａとは反対側に内角β₁が鈍角をなす他の２辺７３ｘｂを有する。内角β₁は、１８０°より大きい。

第２スペーサ７３ｘは、流動方向の一方向９０に流れる絶縁油９５と２辺７３ｘａで接し、流動方向の他方向９１に流れる絶縁油９５と辺７３ｘｂで接するため、流動方向の一方向９０に流れる絶縁油９５に対する流動抵抗が、流動方向の他方向９１に流れる絶縁油９５に対する流動抵抗より小さい。

図１１に示すように、第２変形例に係る第２スペーサユニットの第２スペーサ７３ｙは、平面視にて、内角αが鋭角をなす２辺７３ｙａ、および、２辺７３ｙａとは反対側に内角β₂が鈍角をなす他の２辺７３ｙｂを有する。内角β₂は、９０°より大きく１８０°以下である。

第２スペーサ７３ｙは、流動方向の一方向９０に流れる絶縁油９５と２辺７３ｙａで接し、流動方向の他方向９１に流れる絶縁油９５と辺７３ｙｂで接するため、流動方向の一方向９０に流れる絶縁油９５に対する流動抵抗が、流動方向の他方向９１に流れる絶縁油９５に対する流動抵抗より小さい。

上記のように、第２スペーサユニットの第２スペーサの形状は、特に限定されず、一方向９０に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗が、他方向９１に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗より小さくなる形状であればよい。

図１２は、本実施形態に係る車載用変圧装置がタンク内にて一方向に絶縁油を流動させている状態を示す断面図である。図１３は、本実施形態に係る車載用変圧装置がタンク内にて他方向に絶縁油を流動させている状態を示す断面図である。

図１２，１３に示すように、本実施形態に係る車載用変圧装置は、８つの平板状巻線４ｃの積層方向と直交する方向のうちの一方向９０およびこの一方向９０とは逆方向である他方向９１のいずれかに選択的に絶縁油を流動させるポンプ２５をさらに備える。タンク２１は、２つの開口２１ｈを有している。

ポンプ２５は、一方向９０に絶縁油を流動させる際に、一方の開口２１ｈから窓部Ｗ１，Ｗ２を通過して他方の開口２１ｈに向けて流れるように絶縁油を循環させる。ポンプ２５は、他方向９１に絶縁油を流動させる際に、他方の開口２１ｈから窓部Ｗ１，Ｗ２を通過して一方の開口２１ｈに向けて流れるように絶縁油を循環させる。

ポンプ２５は、切り替え回路８によって２次巻線４ａが電気回路に組み込まれているときは絶縁油を一方向９０に流動させ、切り替え回路８によって２次巻線４ｂが電気回路に組み込まれているときは絶縁油を他方向９１に流動させる。

上記のように、２次巻線４ａと接触する第２スペーサ７３は、一方向９０に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗が、他方向９１に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗より小さく、２次巻線４ｂと接触する第２スペーサ７３は、他方向９１に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗が、一方向９０に流動する絶縁油９５に対する流動抵抗より小さくなる。

そのため、ポンプ２５によって、絶縁油を一方向９０に流動させることにより、図１２に示すように、絶縁油は、１次巻線３および２次巻線４ａの近傍を主に流動し、２次巻線４ｂの周囲をほとんど流れない。

その結果、電気回路に組み込まれて発熱している１次巻線３および２次巻線４ａを集中的に冷却することができるとともに、電気回路に組み込まれずにほとんど発熱していない２次巻線４ｂを無駄に冷却することを抑制できる。

逆に、ポンプ２５によって、絶縁油を他方向９１に流動させることにより、図１３に示すように、絶縁油は、１次巻線３および２次巻線４ｂの近傍を主に流動し、２次巻線４ａの周囲をほとんど流れない。

その結果、電気回路に組み込まれて発熱している１次巻線３および２次巻線４ｂを集中的に冷却することができるとともに、電気回路に組み込まれずにほとんど発熱していない２次巻線４ａを無駄に冷却することを抑制できる。

図１４は、ポンプが絶縁油を一方向に流動させた際の各巻線の温度を示すグラフである。図１５は、ポンプが絶縁油を他方向に流動させた際の各巻線の温度を示すグラフである。図１４，１５においては、縦軸に巻線、横軸に巻線の温度を示している。

図１４，１５に示すように、本実施形態に係る車載用変圧装置においては、電気回路に組み込まれて発熱している巻線を集中的に冷却して、巻線の温度を基準値ＴＧ以下にすることができる。また、電気回路に組み込まれずにほとんど発熱していない巻線の温度上昇を引き起こすことがない。すなわち、本実施形態に係る車載用変圧装置１０１は、発熱する巻線の変動に対応して、発熱している巻線を選択的に冷却することにより、全ての巻線の温度上昇を抑制できる。

なお、今回開示した上記実施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、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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。

１ 架線、２ パンタグラフ、３ １次巻線、４ａ，４ｂ ２次巻線、４ｃ 平板状巻線、５ コンバータ、６ インバータ、７ モータ、８ 切り替え回路、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 端子、１０ 鉄心、１０ａ 主脚部、１０ｂ，１０ｃ 側脚部、２１ タンク、２１ｈ 開口、２２ 電動送風機、２３ 冷却器、２４ コンサベータ、２５ ポンプ、５０ 変圧器、６０ 第１スペーサユニット、６０ａ，７０ａ 一方端、６０ｂ，７０ｂ 他方端、６１ 絶縁板、６２，７２ 第１スペーサ、６３，７３，７３ｘ，７３ｙ 第２スペーサ、７０ 第２スペーサユニット、９０ 一方向、９１ 他方向、９５ 絶縁油、１００ 鉄道車両、１０１ 車載用変圧装置、ＴＧ 基準値、Ｗ１，Ｗ２ 窓部。

Claims (5)

1. 鉄心と、
   前記鉄心に巻き回され、積層された３つ以上の巻線と、
   前記３つ以上の巻線において互いに隣接する巻線同士の間にそれぞれ配置された複数の絶縁板と、
   前記鉄心、前記３つ以上の巻線および前記複数の絶縁板を収容し、内部に絶縁油が充填されたタンクと、
   前記３つ以上の巻線および前記複数の絶縁板のうちの互いに対向する巻線および絶縁板の間の各々に位置し、互いに対向する巻線および絶縁板に挟まれて前記絶縁油の流路を構成する複数のスペーサと、
   前記３つ以上の巻線の積層方向と直交する方向のうちの一方向および該一方向とは逆方向である他方向のいずれかに選択的に前記絶縁油を流動させるポンプと、
   前記３つ以上の巻線のうちの一部の巻線と他の一部の巻線とのいずれか一方を選択的に電気回路に組み込む切り替え回路とを備え、
   前記複数のスペーサのうちの前記一部の巻線に接触する一部のスペーサは、前記一方向に流動する前記絶縁油に対する流動抵抗が、前記他方向に流動する前記絶縁油に対する流動抵抗より小さく、
   前記複数のスペーサのうちの前記他の一部の巻線に接触する他の一部のスペーサは、前記他方向に流動する前記絶縁油に対する流動抵抗が、前記一方向に流動する前記絶縁油に対する流動抵抗より小さく、
   前記ポンプは、前記切り替え回路によって前記一部の巻線が電気回路に組み込まれているときは前記絶縁油を前記一方向に流動させ、前記切り替え回路によって前記他の一部の巻線が電気回路に組み込まれているときは前記絶縁油を前記他方向に流動させる、車載用変圧装置。
2. 前記３つ以上の巻線は、１次巻線および２次巻線を含み、
   前記一部の巻線は、前記２次巻線の一部であり、
   前記他の一部の巻線は、前記２次巻線の前記一部以外の残部である、請求項１に記載の車載用変圧装置。
3. 前記一部のスペーサと前記他の一部のスペーサとは、平面視にて互いに反対向きに配置された同一形状のスペーサから構成されている、請求項１に記載の車載用変圧装置。
4. 前記一部のスペーサおよび前記他の一部のスペーサの少なくとも一方は、平面視にて、内角が鋭角をなす２辺、および、該２辺とは反対側に前記絶縁油の流動方向と略直角な辺を有する、請求項１または２に記載の車載用変圧装置。
5. 前記一部のスペーサおよび前記他の一部のスペーサの少なくとも一方は、平面視にて、内角が鋭角をなす２辺、および、該２辺とは反対側に内角が鈍角をなす他の２辺を有する、請求項１または２に記載の車載用変圧装置。

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