JP6878686B2 - 変圧器の冷却構造 - Google Patents

変圧器の冷却構造 Download PDF

Info

Publication number
JP6878686B2
JP6878686B2 JP2020509556A JP2020509556A JP6878686B2 JP 6878686 B2 JP6878686 B2 JP 6878686B2 JP 2020509556 A JP2020509556 A JP 2020509556A JP 2020509556 A JP2020509556 A JP 2020509556A JP 6878686 B2 JP6878686 B2 JP 6878686B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
transformer
partition member
refrigerant
axial direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020509556A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020217274A1 (ja
Inventor
俊悦 斉藤
俊悦 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Publication of JPWO2020217274A1 publication Critical patent/JPWO2020217274A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6878686B2 publication Critical patent/JP6878686B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/20—Cooling by special gases or non-ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2876—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/322—Insulating of coils, windings, or parts thereof the insulation forming channels for circulation of the fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

本発明は、変圧器の冷却構造に関する。
従来、リアクトルの３相コイルの軸方向に沿って冷却風を流通させる冷却構造体が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、筐体に設けられた吸気口と排気口との間で筐体の内部に冷却風を流通させることによって、筐体の内部に収容された変圧器の３相コイルを冷却する冷却装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この冷却装置において、筐体の吸気口は、変圧器の３相コイルの下部に対向して形成されている。
ところで、上記従来技術に係る冷却構造体及び冷却装置において、コイルにおける冷却風の圧力損失の増大を抑制しながら、冷却効率を向上させることが望まれている。
日本国特開２０１８−８２０２６号公報 日本国特開２０１２−５０２６９号公報
本発明が解決しようとする課題は、冷媒の圧力損失の増大を抑制し、冷却効率を向上させることが可能な変圧器の冷却構造を提供することである。
実施形態の変圧器の冷却構造は、コイルと、仕切り部材とを備える。コイルは、中心軸回りに形成され、前記中心軸に平行な軸方向に沿って複数配置されている。仕切り部材は、コイルの軸方向に沿って流通する冷媒の流通方向におけるコイルの流通方向の中央よりも下流側において軸方向に沿って前記コイルを覆う。複数のコイルのうち、仕切り部材における流通方向の上流側端に位置する２つのコイルの軸方向の間隔は、他のコイルの軸方向の間隔よりも大きい。
実施形態の変圧器の冷却構造をＸ軸方向から見た構成図。 実施形態の変圧器の冷却構造をＹ軸方向から見た構成図。 実施形態の変圧器の冷却構造をＸ軸方向から見た拡大構成図。
以下、実施形態の変圧器の冷却構造について添付図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の変圧器１の冷却構造１０をＸ軸方向から見た構成図である。図２は、実施形態の変圧器１の冷却構造１０をＹ軸方向から見た構成図である。図３は、実施形態の変圧器１の冷却構造１０をＸ軸方向から見た拡大構成図である。
なお、以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば、変圧器１の左右方向は、Ｘ軸方向と平行である。Ｘ軸方向の正方向は、変圧器１の右側から左側に向かう方向である。変圧器１の前後方向は、Ｙ軸方向と平行である。Ｙ軸方向の正方向は、変圧器１の前部から後部に向かう方向である。変圧器１の上下方向は、Ｚ軸方向と平行である。Ｚ軸方向の正方向は、変圧器１の下部から上部に向かう方向である。
図１、図２及び図３に示すように、実施形態の変圧器１の冷却構造１０は、筐体１１と、複数のファン１２と、仕切り部材１３とを備える。
筐体１１は、複数の変圧器１を内部に収容する。複数の変圧器１は、例えばＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相の変圧器１である。３相の変圧器１は、筐体１１内においてＸ−Ｙ平面に平行な方向に並んで配置されている。筐体１１は、例えば複数の変圧器１を筐体１１の底面１１Ａから所定距離だけ離して支持する支持部材１４を備える。支持部材１４は、例えば筐体１１の外部から流入する空気Ａなどの冷媒を通過可能に形成されている。
各変圧器１は、鉄心２１と、第１絶縁部材２２と、１次コイル（請求項における第１コイルに相当）２３と、第２絶縁部材２４と、２次コイル（請求項における第２コイルに相当）２５とを備える。第１絶縁部材２２と、１次コイル２３と、第２絶縁部材２４と、２次コイル２５とは、鉄心２１に対して同心に径方向の内周側から外周側に向かって順次に積層される層状に配置されている。
筐体１１の側部１１ａには、Ｙ軸方向に複数の変圧器１に対向して臨むように貫通する吸気口１１ｂが形成されている。筐体１１の上部１１ｃには、Ｚ軸方向に貫通する複数の排気口１１ｄが形成されている。
複数のファン１２は、筐体１１の上部１１ｃに固定されている。各ファン１２は、吸気口１１ｂから筐体１１の内部に吸気した冷媒（例えば、冷却用の空気Ａなど）を排気口１１ｄから筐体１１の外部に排気する。吸気口１１ｂから筐体１１の内部に流入した冷媒は、各変圧器１の下部又は側部に向かって流れる。筐体１１の内部の冷媒は、Ｚ軸方向に各変圧器１を経由して、排気口１１ｄから外部に流出する。
仕切り部材１３は、各変圧器１を流通する冷媒の流通方向の下流側において各変圧器１の中心軸Ｏの軸方向に沿って２次コイル２５を外周側から覆う。仕切り部材１３の外形は、例えば円筒状に形成されている。仕切り部材１３は、例えば電気的に絶縁性の樹脂材料などによって形成されている。
仕切り部材１３は、各変圧器１の外周側に配置される２次コイル２５における軸方向の上部側領域２５ａのみを外周側から覆う。仕切り部材１３は、２次コイル２５における軸方向の下部側領域２５ｂを、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向に吸気口１１ｂに臨むように露出させる。Ｘ−Ｙ平面に平行な方向は、例えばＹ軸方向などである。仕切り部材１３は、各変圧器１の１次コイル２３及び２次コイル２５の各々の上部側領域２３ａ，２５ａに対して、冷媒を軸方向に流通させる風洞３０を形成する。
仕切り部材１３は、内周面１３Ａ上から径方向内方に２次コイル２５に向かって突出する突出部１３ａを備える。突出部１３ａは、変圧器１において相対的に高温となる部位に向けて冷媒を流す。相対的に高温となる部位は、例えば、局所的な高温部位などであって、２次コイル２５及び１次コイル２３の各々の上部などである。
突出部１３ａは、風洞３０の内部における軸方向に沿った冷媒の流れを乱す。突出部１３ａは、冷媒の流れを乱すことによって、所望の部位に対する冷媒による冷却効率を増大させる。
上述したように、実施形態の変圧器１の冷却構造１０によれば、仕切り部材１３は、２次コイル２５における冷媒の流通方向の下流側である上部側領域２５ａを覆うとともに、下部側領域２５ｂを露出させる。例えば２次コイル２５の軸方向の全域を覆うように風洞が形成される場合に比べて、風洞３０の軸方向の長さが短く形成されることによって、冷媒の圧力損失を低減することができる。冷媒の圧力損失によって上部側領域２５ａにおける冷却効率が低下することを抑制し、下部側領域２５ｂに比べて高温になりやすい上部側領域２５ａに対して所望の冷却効率を確保することができる。冷媒の所望の流量及び流速を確保するために必要とされるファン１２の出力が増大することを抑制し、ファン１２を小型化することができる。
仕切り部材１３によって覆われずに露出する２次コイル２５の下部側領域２５ｂは、軸方向に加えて他の方向から流れてくる冷媒によって冷却される。下部側領域２５ｂは仕切り部材１３によって覆われていないので、冷媒の圧力損失の増大を抑制しながら冷却効率を向上させることができる。仕切り部材１３によって形成される風洞３０内に収容される２次コイル２５の上部側領域２５ａは、風洞３０によって相対的に流速が増大した冷媒によって冷却される。例えば軸方向に沿って下部側領域２５ｂから上部側領域２５ａへと流れる冷媒の温度が徐々に高くなる場合であっても、流速の増大によって上部側領域２５ａにおける所望の冷却効率を確保することができる。
仕切り部材１３によって２次コイル２５の下部側領域２５ｂを露出させることにより、例えば温度センサなどを各コイル２３，２５に取り付ける際に煩雑な手間がかかることを抑制し、センサ等の取付作業の効率を向上させることができる。
仕切り部材１３から２次コイル２５に向かって突出する突出部１３ａを備えることによって、風洞３０の内部における軸方向に沿った冷媒の流れを乱すことができる。冷媒の流れを乱すことによって、２次コイル２５及び１次コイル２３の上部などの所望の部位に対する冷媒による冷却効率を向上させることができる。
以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、複数の変圧器１の各々は独立的に設けられる鉄心２１を備えるとしたが、これに限定されない。例えば、一体的に形成された複数の鉄心２１に各コイル２３，２５が装着されてもよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、仕切り部材１３は、２次コイル２５における冷媒の流通方向の下流側である上部側領域２５ａを覆うとともに、下部側領域２５ｂを露出させる。例えば２次コイル２５の軸方向の全域を覆うように風洞が形成される場合に比べて、風洞３０の軸方向の長さが短く形成されることによって、冷媒の圧力損失を低減することができる。冷媒の圧力損失によって上部側領域２５ａにおける冷却効率が低下することを抑制し、下部側領域２５ｂに比べて高温になりやすい上部側領域２５ａに対して所望の冷却効率を確保することができる。冷媒の所望の流量及び流速を確保するために必要とされるファン１２の出力が増大することを抑制し、ファン１２を小型化することができる。
仕切り部材１３によって覆われずに露出する２次コイル２５の下部側領域２５ｂは、軸方向に加えて他の方向から流れてくる冷媒によって冷却される。下部側領域２５ｂは仕切り部材１３によって覆われていないので、冷媒の圧力損失の増大を抑制しながら冷却効率を向上させることができる。仕切り部材１３によって形成される風洞３０内に収容される２次コイル２５の上部側領域２５ａは、風洞３０によって相対的に流速が増大した冷媒によって冷却される。例えば軸方向に沿って下部側領域２５ｂから上部側領域２５ａへと流れる冷媒の温度が徐々に高くなる場合であっても、流速の増大によって上部側領域２５ａにおける所望の冷却効率を確保することができる。
仕切り部材１３によって２次コイル２５の下部側領域２５ｂを露出させることにより、例えば温度センサなどを各コイル２３，２５に取り付ける際に煩雑な手間がかかることを抑制し、センサ等の取付作業の効率を向上させることができる。
仕切り部材１３から２次コイル２５に向かって突出する突出部１３ａを備えることによって、風洞３０の内部における軸方向に沿った冷媒の流れを乱すことができる。冷媒の流れを乱すことによって、２次コイル２５及び１次コイル２３の上部などの所望の部位に対する冷媒による冷却効率を向上させることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１…変圧器、１０…冷却構造、１１…筐体、１２…ファン、１３…仕切り部材、１３ａ…突出部、２１…鉄心、２２…第１絶縁部材（絶縁部材）、２３…１次コイル（コイル、第１コイル）、２４…第２絶縁部材（絶縁部材）、２５…２次コイル（コイル、第２コイル）、Ｏ…中心軸

Claims (3)

  1. 中心軸回りに形成され、前記中心軸に平行な軸方向に沿って複数配置されたコイルと、
    前記コイルの前記軸方向に沿って流通する冷媒の流通方向における前記コイルの前記流通方向の中央よりも下流側において前記軸方向に沿って前記コイルを覆う仕切り部材と、
    を備え、
    複数の前記コイルのうち、前記仕切り部材における前記流通方向の上流側端に位置する２つの前記コイルの前記軸方向の間隔は、他の前記コイルの前記軸方向の間隔よりも大きい
    変圧器の冷却構造。
  2. 前記仕切り部材の表面から前記コイルに向かって突出する突出部を備える
    請求項１に記載の変圧器の冷却構造。
  3. 前記コイルは、内周側に配置された第１コイル及び外周側に配置された第２コイルと、前記第１コイルと前記第２コイルとの間に配置された絶縁部材とを備え、
    前記第２コイルが前記軸方向に沿って複数配置されており、
    前記仕切り部材は、前記第２コイルにおける前記流通方向の下流側で前記第２コイルを覆う
    請求項１又は請求項２に記載の変圧器の冷却構造。
JP2020509556A 2019-04-22 2019-04-22 変圧器の冷却構造 Active JP6878686B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/017012 WO2020217274A1 (ja) 2019-04-22 2019-04-22 変圧器の冷却構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020217274A1 JPWO2020217274A1 (ja) 2021-05-06
JP6878686B2 true JP6878686B2 (ja) 2021-06-02

Family

ID=72940750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020509556A Active JP6878686B2 (ja) 2019-04-22 2019-04-22 変圧器の冷却構造

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210110957A1 (ja)
JP (1) JP6878686B2 (ja)
CN (1) CN112119473A (ja)
WO (1) WO2020217274A1 (ja)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2912658A (en) * 1952-12-26 1959-11-10 Gen Electric Turburlence promoters for fluid cooled electrical apparatus
US3659239A (en) * 1970-03-12 1972-04-25 Louis L Marton Power transformer incorporating improved heat dissipation means
US4000482A (en) * 1974-08-26 1976-12-28 General Electric Company Transformer with improved natural circulation for cooling disc coils
JPS62149815U (ja) * 1986-03-14 1987-09-22
JPH0822918A (ja) * 1994-07-07 1996-01-23 Hitachi Ltd 変圧器巻線
JPH09162040A (ja) * 1995-12-04 1997-06-20 Hitachi Ltd 変圧器巻線
JP2002075749A (ja) * 2000-08-29 2002-03-15 Mitsubishi Electric Corp 誘導電器巻線装置
JP2002217041A (ja) * 2001-01-22 2002-08-02 Mitsubishi Electric Corp 静止誘導機器の冷却構造
JP2011071190A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 多重変圧器装置
CN102779620A (zh) * 2012-07-30 2012-11-14 华为技术有限公司 一种变压器风冷散热装置
KR101538093B1 (ko) * 2013-10-28 2015-07-20 현대중공업 주식회사 유입변압기
JP6433385B2 (ja) * 2015-07-03 2018-12-05 三菱電機株式会社 変圧器
JP6720840B2 (ja) * 2016-11-16 2020-07-08 富士電機株式会社 巻線部品用冷却構造体

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020217274A1 (ja) 2021-05-06
CN112119473A (zh) 2020-12-22
US20210110957A1 (en) 2021-04-15
WO2020217274A1 (ja) 2020-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012210115A (ja) 電力変換装置
JP5631521B2 (ja) 回転電機
WO2015008359A1 (ja) 空冷式リアクトル
US20120242178A1 (en) Rotating electrical machine
JP2011071190A (ja) 多重変圧器装置
US20180233265A1 (en) Reactor having iron core unit and coils, motor driver, power conditioner and machine
US10582648B2 (en) Power converter including component compartment and partition with airflow openings
JP6177465B2 (ja) 鉄道車両用の冷却装置
US10587167B2 (en) Rotor assembly having improved cooling path
JP2016219688A (ja) 変圧器の冷却装置
JP2005185025A (ja) 回転電機
JP6878686B2 (ja) 変圧器の冷却構造
US10658904B2 (en) Rotating electrical machine
JP2015027145A (ja) 回転電機
JP2014045606A (ja) 回転電機
JP2019110208A (ja) リアクトルユニット
US11532962B2 (en) Electrical machine with cooling
WO2019077911A1 (ja) 熱交換器
JPH07213000A (ja) 回転電機の回転子巻線頭部冷却構造
JP2019205254A (ja) 回転電機
JP7130117B2 (ja) 電動機
JP6878129B2 (ja) 回転電機の回転子
JP6255377B2 (ja) 回転電機
US20230027341A1 (en) Rotating electric machine and drive apparatus
JP7368989B2 (ja) モールド変圧器用高圧コイル及びモールド変圧器

Legal Events

Date Code Title Description
A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211

Effective date: 20200218

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210428

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6878686

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250