JP6363264B1 - 変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、絶縁油の使用量を減らしつつタンク内の圧力上昇に耐えるタンク構造を有する油入変圧器を提供することを目的とする。
【解決手段】
第１のコイルと、第１のコイルと隣り合う第２のコイルと、第１のコイルと第２のコイルに巻き回された鉄心と、第１のコイルと第２のコイルと鉄心との周囲に絶縁油が注入された容器と、を有し、容器は、第１のコイルに向かい合う第１の面と、第２のコイルに向かい合う第２の面と、第１の面と第２の面に接続される第３の面を有しており、第３の面は、第１の面と第２の面との間に向かって突き出た形状であることを特徴とする変圧器である。
【選択図】 図１８

Description

本発明は、変圧器に関する。

特許文献１（実開昭５６−６１０２３号公報）には「鉄心、コイル、絶縁油の入ったタンクの内側に突部を設け突部を膨張タンクにしたことを特徴とする変圧器。」が開示されている（実用新案登録請求の範囲参照）。

実開昭５６−６１０２３号公報

特許文献１の考案には、内側に突部の付いたタンク１と、タンク１の外側に膨張タンク５と、タンク１と膨張タンク５との間には、窒素ガス６とを有する。また、タンク１の内部の絶縁油温度が上昇した場合にタンク１の内部圧力が上昇し、その圧力を膨張タンク５で吸収する仕組みであることが開示されている。

特許文献１の考案は、突部を設けることで絶縁油の量を減らしているが、膨張タンク５と窒素ガス６を用いずに絶縁油を減らす構造については考慮されていない。

本発明は、絶縁油の使用量を減らしつつタンク内の圧力上昇に耐えるタンク構造を有する油入変圧器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一例を挙げるならば、第１のコイルと、第１のコイルと隣り合う第２のコイルと、第１のコイルと第２のコイルに巻き回された鉄心と、第１のコイルと第２のコイルと鉄心との周囲に絶縁油が注入された容器と、を有する変圧器において、容器は、第１のコイルに向かい合う第１の面と、第２のコイルに向かい合う第２の面と、第１の面と第２の面に接続される第３の面を有しており、第３の面は、第１の面と第２の面との間に向かって突き出た形状であり、容器には、少なくとも第１のコイルまたは第２のコイルに対向する部分であって、高さ方向および周方向に、容器の主面よりも容器外側へ向かって突き出る複数の凸部を有することを特徴とする。

絶縁油の使用量を減らしつつタンク内の圧力上昇に耐えるタンク構造を有する変圧器を提供することが可能となる。

本発明の実施例１のタンク部斜視図である。 本発明の実施例１の油入変圧器の横断面図である。 本発明の実施例２のタンク部斜視図である。 本発明の実施例２の油入変圧器の横断面図である。 本発明の実施例３のタンク部斜視図である。 本発明の実施例３の油入変圧器の横断面図である。 本発明の実施例４の油入変圧器の横断面図である。 従来の油入変圧器の一例を示す斜視図である。 タンクに取り付ける、従来の放熱リブを示す正面図である。 従来の放熱リブの他の例を示す正面図である。 油入変圧器内における油の対流を示す説明図である。 小型の油入変圧器内における油の対流を示す説明図である。 図９のＡ―Ａ’線における、横断面図である。 特許文献１の図３の突部を拡大した図である。 本発明の実施例６に係るタンクの凹部の拡大図である。 板状部材を折り曲げた場合の接線の関係と、本発明の実施例６に係るタンクの凹部の接線との関係を示す図である。 本発明の実施例６に係る凹部の成形方法を示す図である。 本発明の実施例６に係る凹部の成形方法を示す図である。 本発明の実施例６に係るタンクの凹部周辺の厚みの関係を示す図である。 本発明の実施例７に係るタンクの斜視図である。 本発明の実施例８に係るタンクの斜視図である。 本発明の実施例９に係るタンクの斜視図である。 本発明の実施例９に係るタンクに成型する前の板状部材を示す図である。 本発明の実施例１０に係るタンクの斜視図である。 本発明の実施例１０に係るタンクのエンボス状の突部の断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

また、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。

また、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。

図１Ａおよび図１Ｂに、本発明の実施例１の油入変圧器を示す。図1Ａは油入変圧器のタンクの斜視図であり、図１Ｂはタンク内部に鉄心−コイル組立体を収納した油入変圧器の横断面を上から見た図である。図は、Ｕ相１１、Ｖ相１２、Ｗ相１３からなる３相３脚構造の油入変圧器を示す。

本実施例のタンク１は、図１Ａに示すように、蓋を取付けるためのフランジ1ｃと、底板１ｄと、該底板１ｄ及びフランジ１ｃ間に配設される胴体部１ｅとを備え、これらにより鉄心とコイルとを組み立てた鉄心−コイル組立体８及びこれを絶縁するための絶縁油６を収容するように構成されている。前記胴体部1ｅは、シート状の簿板、例えば鋼板をプレス加工によって成形されたものである。

放熱面積を多くする従来のタンク構造は、図９および図１０に示すように、直方体形状のタンク１の内部に1相以上のコイル７を収納し、その周囲に絶縁油６を満たしている。そして、タンク１の外側には全周に渡って放熱リブ２を一定間隔で設けている。コイル７を構成する一次コイル部７a、二次コイル部７ｂは通電による発熱源になるため、Ｕ相１１、Ｖ相１２、Ｗ相１３の相間のコイルの接触部１１a、１２aが導体部の中で最大の温度となる。さらに、相間のコイルの接触部ではタンク周囲または放熱リブとの距離６aが大きいため、放熱性能が低くなり、高温になりやすくなる。また、図９に示される、コイル７と放熱リブ２との間の距離を小さくして小型化した油入変圧器においては、絶縁油６の対流が起きにくくなり放熱効果が小さくなってしまう。

本実施例では、図１Ｂに示すように、鉄心９とコイル７とを組み立てた鉄心−コイル組立体８は、鉄心９の複数の脚部にそれぞれ複数の相（Ｕ相１１，Ｖ相１２，Ｗ相１３）のコイル７が設けられている。そして、コイル７外周に設ける絶縁油６が一定の層厚になるように、複数の相のコイル７が近接する部位１１a、１２aに面しているタンクの面に凹部１ａを設けている。凹部１ａは、コイル７の軸方向に延び、複数の相のコイルが近接する部位に向かって凹んでいる。本実施例では、タンク１の面をコイル７の外周面に沿って延びる曲面で形成し、コイル７の外周面の絶縁油６がほぼ一定の層厚となるようにしている。これによって、絶縁性能上の必要距離６bを確保しながら、タンク周囲との距離６aを絶縁性能上の必要距離６bまで小さくできる。絶縁油の熱伝導は、たとえば、0.12W/m・Kと熱伝導が小さいが、金属製のタンクの熱伝導は例えば、80w/m・Kと比較的大きい。熱伝導性能が低い絶縁油の厚さを薄くし、熱伝導が比較的大きいタンクまでの距離を小さくすることで放熱性能が向上できる。なお、図において、符号１０は補強板を示す。

本実施例によれば、放熱リブを設けることなく絶縁油の対流のための距離を低減することで大幅な小型化・軽量化を実現でき、また、絶縁油の層を薄くすることにより、熱源であるコイルからの放熱性を向上させることができる。また、放熱リブを設けないので、タンクの内圧上昇により放熱リブがたわむなどの恐れがない。さらに、圧力上昇時に応力が集中する放熱リブの面接合部がないので、強度における信頼性が確保できる。

図２Ａおよび図２Ｂに、本発明の実施例２の油入変圧器を示す。図２Ａは油入変圧器のタンクの斜視図であり、図２Ｂはタンクに鉄心−コイル組立体を収納した油入変圧器の横断面を上から見た図である。

図に示すように、実施例２では、タンク周囲の放熱面積を多くするために、タンクの胴体部１ｅに複数の凸部（エンボス部）１ｂを形成している。各凸部（エンボス部）１ｂは、胴体部1ｅの周囲に適宜の間隔をもって、並列配列や千鳥配列などで配置される。そして、各凸部（エンボス部）１ｂは、例えば半球状に張り出して形成され、凸部の内部と胴体部１ｅの内部とが連続している。

図２Ａでは、タンクの底板１ｄの最外周より内側になるようにタンクの胴体部１ｅの表面に連続的な凸部（エンボス部）１ｂを設けて、高熱伝達の放熱面を形成している。図では、エンボス部１ｂを凸部としているが、凹部としても良い。

従来の放熱リブによる放熱構造に関して、例えば、図９のＡ―Ａ’の断面図である図１０に示す放熱リブの熱伝達率は、例えば、10 ⁴ ≦GrH・Pr≦10 ⁷ の場合、次の式(1)による理論計算で求められる。

GrHはグラスホフ数（GrH=gβ｜Tw-Ta｜H ³ /v）、Prはプラントル数、Hはリブの高さ(m)、hは平均熱伝達率（W/m ² ℃）、kは熱伝導率（W/m℃）を示す。

本実施例である図２Ｂのエンボス部に相当する半球（直径d）の熱伝達率は、例えば、0≦GrH・Pr ≦10 ⁷ の場合、次の式（2）による理論式で求められる。

式(1)と式(2)で示すように、熱伝達率は放熱リブの高さHやエンボスの直径dに依存するが、通常のリブの高さ（例えば、１００ｍｍ）とエンボス（例えば、４０ｍｍ）ではエンボスの方が熱伝達率は高い(例えば、２０％高い)。

また、図８に示す放熱リブ構造におけるフィン効率は次の式(3)により理論的に求められることができる。

放熱リブの方のフィン効率は、例えば（リブ高さH=100mm、板厚t=2mm）６４％となっている。つまり、放熱リブによる放熱面積はその６４％が放熱として効いていることを示す。つまり、リブの高さを大きくして放熱面積を大きくしても、全ての増加面積が放熱していることではない。本実施例の図２Ｂのエンボスタイプの凸凹は、リブの高さを大きくせずに放熱面積を増やす方法の一つである。

本実施例によれば、実施例１の作用効果に加えて、タンクの胴体部に凸部または凹部（エンボス部）を形成したので、放熱面積を広くでき、放熱性をより向上させることができる。また、凸部または凹部（エンボス部）を形成することにより、タンクの強度を向上することができる。

図３Ａおよび図３Ｂに、本発明の実施例３の油入変圧器を示す。図３Ａは油入変圧器のタンク部の斜視図であり、図３Ｂはタンク部に鉄心−コイル組立体を収納した油入変圧器の横断面を上から見た図である。

実施例１或いは実施例２では、タンクの形状を、コイルの外周部から一定の距離を保つように、曲面で形成したが、本実施例は、コイルの外周にほぼ沿うように、平面の組み合わせで形成したものである。すなわち、図３Ｂに示すように、複数の相のコイル７が近接する部位１１a、１２aに面しているタンクの面に、断面が三角形状の凹部１ａを設ける。これにより、絶縁性能上の必要距離６bを確保しながら、コイル７の外周面とタンクの面との距離６aを絶縁性能上の必要距離６bまで小さくすることができる。

言い換えると、コイルに対向する第１の面とコイルに対向する第２の面との間の第３の面が突き出る形状である。本実施例でいう第３の面は、Ｖ字形状の２面である。第１の面は近接する部位１１ａに対向する図３Ｂの横方向に延びる面である。また、第２の面は、近接する部位１２ａに対向する図３Ｂの横方向に延びる面である。

本実施例において、図３Ｂに示すように、タンクの胴体部１ｅにエンボス部を設けることなく平面状にしても良いし、また、図３Ａに示すように、タンクの胴体部１ｅにエンボス部１ｂを設けても良い。

本実施例によれば、タンクの胴体部を、平面の組み合わせで形成したので、製造が容易となる。

図４に、本発明の実施例４の油入変圧器を示す。図４は、タンク部に鉄心−コイル組立体を収納した油入変圧器の横断面を上から見た図である。

実施例１或いは実施例２は、本発明を３相３脚構造の油入変圧器に用いたものであるが、本実施例は、本発明を単相の変圧器に用いたものである。

単相の変圧器では、額縁状の鉄心９の２つの脚部にそれぞれコイル７が設けられている。コイル７を構成する一次コイル部７a、二次コイル部７ｂは通電による発熱源になるため、中央の２つのコイルの接触部が導体部の中で最大の温度となる。本実施例では、図に示すように、コイル外周に設ける絶縁油が一定の層厚になるように、鉄心−コイル組立体８の２つのコイル７が近接している部位に面しているタンクの面に凹部１ａを設けている。

図４では、タンクの形状をコイルの外周に沿うように曲面で形成しているが、図３Ｂに示すように、平面の組み合わせで形成しても良い。また、図４では、タンクの胴体部にエンボス部１ｂを形成しているが、図１と同様に、エンボス部を設けなくても良い。

本実施例によれば、単相の変圧器において、放熱リブを設けることなく絶縁油の対流のための距離を低減することで大幅な小型化・軽量化を実現でき、また、絶縁油の層を薄くすることにより、熱源であるコイルからの放熱性を向上させることができる。

本実施例は、実施例１〜４の油入変圧器のタンクの材質を改良したものである。一般に油入変圧器のタンクは鋼板（例えば、ＳＳ４００,ＳＰＣＣ）で形成される。本実施例では、鋼板に代えて、油入変圧器のタンクを高強度アルミニウム材（例えば、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系：アルミマグネシウムシリコン合金）であるＡｌ６０６９、Ａｌ６０６１）で形成する。特に高強度のアルミニウム材は、より大きな耐力を有するアルミニウムである。高強度アルミニウム材は、熱処理状態や化学成分によらず、弾性率は約70GPaであることにより、広い弾性領域を有し、高圧サイクル試験時により大きなひずみを許容できることになる。したがって、耐圧性・疲労・腐食に優れ、熱伝導率はＳＳ４００の４倍、密度はＳＳ４００の約１／３であり、油入変圧器のタンクに適している。

本実施例によれば、油入変圧器のタンクの材料として高強度アルミニウム合金を用いたので、強度に優れ、放熱性能が良く、軽量な油入変圧器を提供できる。

図２Ｂに示すタンクの凹部１ａの詳細な構造について説明する。

特許文献１の考案は、タンク１の突部の先端形状が不明であり、単に板状の部材を折り曲げた場合には、タンク１の外周側に折り目ができる。図１１には、特許文献１の図３の突部を拡大した折り曲げられた板状部材１０５と、板状部材１０５の先端である突部１００と、突部の側面部にコイルに対向する第１の面１１０と第２の面１２０、突部１００に対向する折り目１３０を示す。

また、第１の面１１０に対向する第４の面１４０と、第２の面に対向する第５の面１５０が示される。折り目１３０は、第４の面１４０と、第５の面１５０との間に配置されている。

折り目１３０は、折曲げによる板金加工をした場合には、折曲げを行った部分は鋭角となるため、タンクの内圧が上昇した際に、応力を受けやすい。

タンクの内圧は、変圧器の負荷率の変動や外気温との関係で内圧が繰り返し変動するため、折り目１３０には、機械的に劣化または破断しやすくもしくは亀裂が生じやすくなる。しかし、特許文献１はこの課題を解決する構造について考慮されていない。

また、タンク内の内圧が上昇した場合に、面１１０と面１２０が押し出されるため、折り目１３０に応力が集中することとなるが点について考慮されていない。

また、特許文献１には、タンク１と膨張タンク５との間の窒素ガス６が圧力を吸収することが開示される。さらに、タンク１の左側のコイル３と中央のコイル３と右側のコイル３に対応する位置に膨張タンク５が接触している。

これは、タンク１の内圧が上昇した際に、膨張タンク５は、タンク１に接触するコイル３に対応する位置で押さえつけるためであると考えられる。そのため、膨張タンク５及び窒素ガス６が必須構成と考えられる。図１１の面１１０と面１２０を押さえつけるための構造であると考えられる。

よって、特許文献１では、膨張タンク５及び窒素ガス６がない場合のタンク１の形状については考慮されていない。

本発明の実施例６について、図１２を用いて説明する。図１２には、タンクのベースとなり折り曲げられた板状部材１０５ａと、第１のコイルと向かい合う第１の面１１０ａと、第２のコイルと向かい合う第２の面１２０ａと、前記第１の面と前記第２の面に接続される第３の面１３０ａが示される。第３の面１３０ａは図１１の突部１３０に対応する部分である。第３の面１３０ａは単に突部１３０ａとも呼ぶ。

第３の面１３０ａは、変圧器の容器側に向かって凸部を有する形状であり、変圧器の容器の外部からは凹部を有する形状である。また、第３の面１３０ａは、図１Ｂに示される容器（タンク）の凹部１ａに対応する。容器の凹部とは、容器の外周から見てコイルに対向する部分に比べて凹んでいる部分であることを意味する。

図１１の板状部材を折り曲げた突部１３０の曲率に比べて、図１２の第３の面１３０ａの曲率が大きい。容器の内圧が向上しても曲率が大きいため、応力が集中しにくくなる。

また、第３の面１３０ａに対向する凹部１００ａは、曲面部を有している。すなわち、第１の面に対向する第５の面１４０ａと、第２の面１２０ａに対向する第５の面１５０ａとが接続される面が凹部１００ａの曲面である。凹部１００ａが曲面となることで、凹部１００ａの一部に応力が集中することを防ぐことができる。

図１３を用いて、図１１に示す折り目１００と図１２の凹部１００ａとの関係について説明する。

第４の面１４０の接線２００ａを示すが、この接線２００ａは折り目１００に近い接線である。第４の面１４０の接線は複数存在するが、第４の面１４０に接する点を徐々に折り目１００に近づけると、徐々に接線は鉛直方向に向かって角度が小さくなっていく。

接点が折り目１００に近づくにつれて角度が増加する点が生じる。この角度が増加する直前の接点に対応するものが接線２００ａである。

また、第５の面１５０の接線２００ｂを示すが、この接線２００ｂは折り目１００に最も近い接線である。第５の面１５０の接点が折り目１００に近づくに連れて徐々に接線の角度が大きくなるが、角度が小さくなる直前の接点に対応する接線が接線２００ｂである。

折り目１００は、板状部材を折曲げられているため、第４の面１４０の先端部であり、また、第５の面の先端部で共通する。折り目１００が第４の面１４０と第５の面１５０の共通する先端部であることから、これらの接線２００ａと２００ｂの交点２１０は折り目１００とほぼ同一の位置となる。ほぼ同一の位置とは、板状部材の折曲げの際に生じる誤差を含む概念である。

第４の面１４０ａの接線２００ｃと第５の面１５０の接線２００ｄが示される。接線２００ｃの接点の位置は、第４の面１４０ａの接点を徐々に凹部１００ａに近づけると角度が減少から増加に変わる直前の位置である。この位置での接線が２００ｃである。

第５の面１５０ａの接点が凹部１００ａに近づくに連れて徐々に接線の角度が大きくなるが、角度が小さくなる直前の接点に対応する接線が接線２００ｄである。これらの接線２００ｃと２００ｄの交わる位置が交点２１０ａである。
板状部材を折り目１００ａを中心に折り曲げた場合には、接線２００ａと接線２００ｂの交点２１０は折り目１００ａとほぼ同一の位置となる。

一方で、本実施例は、凹部１００ａに曲面部を有するため、接線２００ｃと２００ｄの交点２１０ａは凹部１００ａの曲面部の表面よりも第３の面１３０ａ側に配置される。凹部１００ａの曲率や長さによって交点２１０ａの位置は異なるが、凹部１００ａの表面よりもタンク内部側に位置する。

また、交点２１０ａの位置がタンク厚みの中心よりもタンク内側に位置すると、凹部１０５ａの幅が確保されているか、凹部１０５ａが曲面形状となるためタンク内圧に耐性があるためよい。

さらに望ましくは、交点２１０ａの位置が第３の面よりもタンク内側に位置すると、凹部１０５ａの幅を確保しつつ曲面形状を有するため、さらにタンク内圧に耐えられやすくなる。

このように交点２１０ａをタンク内部側に位置させることで、凹部１００ａに折り目が付かず、応力の集中を防ぐことができる。また、凹部１００ａに曲率を持たせると、板状部材の厚みの分があるため、第３の面１３０ａの曲率は凹部１００ａの曲率よりも大きくなり、タンク内側からの圧力に対して有効である。

次に、実施例６の凹部の製造方法の一例について図１４（ａ）及び図１４（ｂ）を用いて説明する。タンクの材料となる板状部材１０５ａを折り曲げて凹部１００ａを形成する前が図１４（ａ）であり、凹部１００ａを形成後が図１４（ｂ）に示される。

図１４（ａ）には、平坦な板状部材１０５ａが示され、板状部材１０５ａは治具２２０に載置されている。また、板状部材１０５ａの上面には、曲面部を有する先端２４０を有するツール２３０が設けられている。ツール２３０が治具２２０側に突き出ることによって、板状部材１０５ａを折曲げ、凹部１００ａを形成する。

先端部２２０を突き出すことによって板状部材が折り曲げられ凹部１００ａを形成した様子を図１４（ｂ）に示す。適切にツール２３０を押し付けることで、先端２４０の曲面とほぼ同一の曲面を有する凹部１００ａが形成される。これによって、凹部１００ａに曲面を設けることができ、タンクとして利用した場合に、耐久性が向上する。

また、板状部材１０５ａを折り曲げる際に、板状部材１０５ａの第１の面１１０ａと第４の面１４０ａと、第２の面１２０ａと第５の面１５０ａと、から両側へ向かって引っ張りながら折り曲げるとよい。この場合は絞り加工となり、凹部１００ａがより曲面部として、第３の面１３０ａもより曲面部として形成されやすくなる。絞り加工となる場合には、他の部分とくらべて材料が薄くなる部分が生じるが、曲面部を滑らかにする方がタンクとしての性能は向上するため有効である。

この場合の構造を図１５を用いて説明する。凹部１００ａと第３の面１３０ａとの厚み３００ａ、第３の面１３０ａと第２の面１２０ａとの間と凹部１００ａと第５の面１５０ａとの間の領域であって絞り加工によって薄くなった部分の厚み３００ｂ、絞り加工が施されず厚みが変化しない第２の面１２０ａと第５の面１５０ａとの間の厚み３００ｃの関係について説明する。

厚み３００ｂは厚み３００ａと厚み３００ｃよりも小さい。厚み３００ｃが絞り加工によって絞られることにより、凹部１００ａと第３の面１３０ａが両側に引っ張られ、滑らかな曲面となりタンクとしての耐圧向上に寄与する。

また、絞り加工の際に、ツール２３０の先端２４０を強く押し付け、さらに板状部材１０５ａを両側から第３の面１３０ａに向かって押し出すことが可能である。この場合は、第３の面１３０ａが押し出されるため、厚み３００ｃの厚みより厚み３００ａの厚みが大きくなる場合がある。この場合は、応力が集中しやすい第３の面１３０ａと対向する凹部１００ａとの間の厚みが大きいため、タンクの耐圧が向上する。

また、タンク内側の面のうち第１の面１１０ａまたは第２の面１２０ａとほぼ同等またはこれらよりも凹部１００ａがコイル側に突き出ているため、コイルとタンク内側との距離が従来のタンクよりも短いため、絶縁油の量を減らすことができるため、環境によい。絶縁油の量が減るため、放熱効果も向上する。

本実施例６で説明した第３の面１３０ａと凹部１００ａを適用した実施例７について図１６を用いて説明する。図１６は、タンク外周が平坦な油入変圧器３００が示される。第１のコイルと第２のコイルとの間に第３の面１３０ａと凹部１００ａが配置されている。

第１の面１１０ａ、第２の面１２０ａ、第３の面１３０ａとコイル外形との距離は、絶縁性を担保できる距離とすればよい。

また、タンク（容器）は、第１のコイルに向かい合う第１の面１１０ａと、第２のコイルに向かい合う第２の面１２０ａと、第１の面１１０ａと第２の面１２０ａに接続される第３の面１３０ａを有し、第３の面１３０ａは、第１の面１１０ａまたは第２の面１２０ａとは異なる形状の面を有している。

第３の面１３０ａは、第１の面１１０ａまたは第２の面１２０ａよりも容器の内側に向かって突き出ている曲面部を有している。また、曲面部は、容器のうち第１のコイルと第２のコイルとの間に向かって突き出ている。

実施例７のタンク表面には、放熱フィンが設けられていないが、コイルとタンク内側の距離が小さくなっているため、放熱特性が向上するからである。タンクに放熱フィンを設けない場合には、変圧器全体の大きさを低減させることができる。

本実施例６で説明した第３の面１３０ａと凹部１００ａを適用した実施例８について図１７を用いて説明する。図１７は、放熱フィン４１０がタンク外周に設けられた油入変圧器４００が示される。放熱フィン４１０ａと放熱フィン４１０ｂとの間、つまり放熱フィンが設けられていない領域に、第３の面１３０ａと凹部１００ａが配置されている。

これにより、実施例７よりも油入変圧器のタンクが外気に接触する面積が増えるため、放熱効果が高い。

本実施例６で説明した第３の面１３０ａと凹部１００ａを適用した実施例９について図１８と図１９を用いて説明する。図１８は、複数のエンボス状の突部５１０ａがタンク外周に設けられた油入変圧器５００が示される。また、第３の面１３０ａと凹部１００ａが配置されている。

図１９はタンクに成型する前の板状部材１０５ａを示す。つまり、板状部材を折り曲げる前であるため、第３の面１３０ａと凹部１００ａは設けられていない。第三の面を設けるための領域１００ｂを挟みこむようにエンボス状の突部５２０ａから５２０ｄが設けられている。なお、板状部材１０５ａの周方向は一部省略している。

エンボス状の突部５２０ａは板状部材１０５ａの主面よりも突き出た形状である。突き出た形状は半球状であるものを代表例として図示する。三角形や六角形形状であってもよく、これらの形状に限らず、板状部材１０５ａよりも突き出た部分を有することにより表面積を向上する。

また、エンボス状の突部５２０ａは板状部材１０５ａの主面からタンク内側に向かって凹む、つまり、タンク内部に向かって突き出る形状であってもよい。この場合は、絶縁油の量を減少させることができる。また、タンク外側に向かって突き出ないため、タンクを小さくすることができる。

第２の突部５２０ｂと第３の突部５２０ｃの距離は、第１の突部５２０ａと第２の突部５２０ｂの距離よりも大きい。また、第２の突部５２０ｂと第３の突部５２０ｃの距離は、第３の突部５３０ｃと第４の突部５２０ｄの距離よりも大きい。第１の突部５２０ａと第２の突部５２０ｂの距離は第３の突部５３０ｃと第４の突部５２０ｄの距離とほぼ同一であることが望ましい。突部を多く設けることができるからである。

第１の突部５２０ａと第２の突部５２０ｂの距離、第２の突部５２０ｂと第３の突部５２０ｃの距離や第３の突部５３０ｃと第４の突部５２０ｄの距離は、突部の中心同士の距離を測定するとよい。また、板状部材１０５ａの主面よりも突き出た部分同士の距離であってもよい。

板状部材１０５を図１４（ａ）と図１４（ｂ）を用いて説明した成型を行うことが可能となる。第３の面を設けるための領域１００ｂを挟み込むようにエンボス状の突部５２０ｃ等を設けることで表面積が向上し、放熱効果が向上する。

タンクの高さ方向のエンボス状の突部の配置方法について説明する。図１９の板状部材１０５ａの縦方向はタンクの高さ方向に対応する。縦方向にエンボス状の突部５２０ｄと５２０ｅが少なくとも２以上配置されている。これにより、タンク高さ方向に対して表面積が向上するため、放熱効果が高くなる。

したがって、タンク周方向に２以上のエンボス状の突部と、タンク高さ方向に２以上のエンボス状の突部とを有するため、図１７の放熱フィン４１０ａを設けたタンクよりも放熱効果が高い。

また、エンボス状の突部を設けない場合に比べてエンボス状の突部を設けた板状部材１０５ａは剛性が高くなるため、タンクに成型した場合には、耐圧性能が高い。

実施例９で説明したエンボス状の突部を有し、第３の面を設けないタンク６００について図２０を用いて説明する。

実施例８同様にタンクの高さ方向に２以上のエンボス状の突部６１０が、タンクの周方向に２以上のエンボス状の突部６１０が設けられている。図１９に示す第３の面を設けるための領域１００ｂにもエンボス状の突部６１０を設けているため、実施例８よりも表面積を向上させることができるため、放熱特性が向上する。

エンボス状の突部６１０の詳細について図２１を用いて説明する。図２１は図２０に示されるタンク６００を折曲げる前の板状部材の断面図を示す。タンク６００の周方向である図２１の横方向は一部省略して図示する。

エンボス状の突部６１０は、押し出しによる絞り加工やプレス加工によって製造することができる。その際に、押し出した領域は金属が押し出されない領域に比べて金属材料が薄くなる。

エンボス状の突部６１０の頂点である領域６５０ａは、曲面部６５０ｂに比べて押出量が小さい。そのため、領域６５０ａの厚みは、曲面部６５０ｂの厚みより大きい。また、板状部材の主面６５０ｃは押し出されることが少ないか押し出しによって厚みが減少しない領域である。そのため、主面６５０ｃの厚みは、曲面部６５０ｂの厚みより大きい。主面とは、板状部材の平面部をいう。また、主面とは、エンボス状の突部６１０の加工前の平面部分をいう。つまり、主面とは、突部６１０を除いた面をいう。

また、主面６５０ｃの厚みは、領域６５０ａの厚みより大きいことが多い。領域６５０ａは押し出し方法、押し出し量によって薄くなるからである。エンボス状の突部６１０を主面６５０ｃよりも薄い場合であっても、突部６１０が半球状の曲面部であるため、応力の集中を防ぎタンクの耐圧を向上させることができる。

主面６５０ｃは平面部分であるがその厚みは、領域６５０ａや曲面部６５０ｂの厚みより大きいため、タンクの内圧の上昇に対して有効である。また、タンク６００の外側のエンボス状の突部６１０と主面６５０ｃとの境界が曲面となるよう加工することで応力が集中しにくくなるため、タンクの耐圧が向上する。タンク内側だけでなく外側も同様に曲面とするとよい。

本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる場合がある。

１ タンク
１a タンクの凹部
１ｂ タンクのエンボス部
１ｃ タンクのフランジ
１ｄ タンクの底板
１ｅ タンクの胴体部
２ 放熱リブ
３ 面接合部
４ 補強用ビード
６ 絶縁油
６ａ 相間接触部の絶縁距離
６ｂ 必要絶縁距離
７ コイル
７a 二次コイル
７ｂ 一次コイル
８ 鉄心−コイル組立体
９ 鉄心（コア）
１０ 補強板
１１ Ｕ相
１２ Ｖ相
１３ Ｗ相
１１a、１２a 相間接触部

Claims (10)

1. 第１のコイルと、前記第１のコイルと隣り合う第２のコイルと、前記第１のコイルと前記第２のコイルに巻き回された鉄心と、前記第１のコイルと前記第２のコイルと前記鉄心との周囲に絶縁油が注入された容器と、を有する変圧器において、
   前記容器は、前記第１のコイルに向かい合う第１の面と、前記第２のコイルに向かい合う第２の面と、前記第１の面と前記第２の面に接続される第３の面を有しており、
   前記第３の面は、前記第１の面と前記第２の面との間に向かって突き出た形状であり、
   前記容器には、少なくとも前記第１のコイルまたは前記第２のコイルに対向する部分であって、高さ方向および周方向に、前記容器の主面よりも前記容器外側へ向かって突き出る複数の凸部を有すること
   を特徴とする変圧器。
2. 請求項１に記載の変圧器において、
   前記第３の面は、前記第１の面および前記第２の面よりも前記容器の内側に向かって突き出ている曲面部を有していること
   を特徴とする変圧器。
3. 請求項１に記載の変圧器において、
   前記凸部は、球面状であること
   を特徴とする変圧器。
4. 請求項２に記載の変圧器において、
   前記凸部は、前記容器の周方向に第１の凸部、第２の凸部、第３の凸部、第４の凸部の順に前記第３の面に設けられ、
   前記第２の凸部と前記第３の凸部との間には前記曲面部の先端を挟みこむように設けられており、
   前記第１の凸部と前記第２の凸部との距離よりも前記第２の凸部と前記第３の凸部との距離の方が大きく、
   前記第３の凸部と前記第４の凸部との距離よりも前記第２の凸部と前記第３の凸部との距離の方が大きいこと
   を特徴とする変圧器。
5. 請求項１に記載の変圧器において、
   前記凸部は、前記容器の略全面に設けられていること
   を特徴とする変圧器。
6. 絶縁油が注入された容器と、前記容器には鉄心と前記鉄心に巻き回されたコイルとを有する変圧器であって、
   前記容器は、該容器の主面と異なる形状の部分を有し、
   前記異なる形状の部分は、少なくとも前記コイルと対向する部分であって、前記容器の高さ方向に２以上設けられ、さらに前記容器の周方向に２以上設けられたこと
   を特徴とする変圧器。
7. 請求項６に記載の変圧器において、
   前記異なる形状の部分は、前記主面よりも突き出るまたは凹む部分であること
   を特徴とする変圧器。
8. 請求項７に記載の変圧器において、
   前記主面よりも突き出るまたは凹む部分は球面状であること
   を特徴とする変圧器。
9. 請求項７に記載の変圧器において、
   前記異なる形状の部分の頂点の厚みより前記主面の厚みが大きいこと
   を特徴とする変圧器。
10. 請求項６に記載の変圧器において、
    前記異なる形状の部分は、前記容器の略全面に設けられていること
    を特徴とする変圧器。

Images