JP7065711B2

JP7065711B2 - 静止誘導器

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Publication number: JP7065711B2
Application number: JP2018125191A
Authority: JP
Inventors: 秀勇松原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020004914A

Description

本発明は、鉄心と鉄心に設けられる巻線とを備える静止誘導器に関する。

特許文献１には、冷却媒体で満たされた筐体の内部に設置される静止誘導器が備える巻線の冷却効率を向上させる技術が開示される。特許文献１に開示される静止誘導器では、鉄心の鉄心脚部の周囲を取り囲むように設けられる筒状の巻線の内部に、巻線の下端部から上端部に向けて伸びる複数の柱状部材が配置されることにより、柱状部材の間に隙間が形成される。柱状部材の下端部分は、巻線の下端部よりも巻線の下側に突き出ており、この突き出た部分に帯状片が設けられる。柱状部材及び帯状片を設けることにより、巻線には、巻線の下端部から上端部に貫通する冷媒流路が形成される。冷媒流路は、柱状部材の突き出た部分だけ延伸されているため、筐体の底板付近に存在する低温の冷媒が冷媒流路に取り込まれ、巻線が効果的に冷却される。

実開昭５７－０２２２１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、柱状部材と帯状片とにより、巻線の下端側に突き出るダクト形状の冷媒流路が形成されるため、筐体の側面板で冷却されて筐体の底板に向かって下降する低温の冷却媒体が、巻線の下端部に到達した場合でも、帯状片によってこの冷却媒体の冷媒流路への浸入が妨げられる。そのため、特許文献１に開示される技術では、筐体の側面板で冷却された低温の冷却媒体を利用して巻線の冷却効率を向上させることができないという課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、巻線の冷却効率を向上させることができる静止誘導器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の静止誘導器は、第１鉄心ヨークと、第１鉄心ヨークから一定距離隔てて第１鉄心ヨークの下側に配置される第２鉄心ヨークと、第１鉄心ヨークから第２鉄心ヨークに向けて伸びる第１鉄心脚と、第１鉄心ヨークから第２鉄心ヨークに向けて伸びて第１鉄心脚から一定距離隔てて第１鉄心脚と平行に配置される第２鉄心脚とを有する鉄心を備える。静止誘導器は、第１鉄心脚の外周面を取り囲むように第１鉄心脚の周囲に巻かれる電線と絶縁部材とが多層に積層して構成される筒状の巻線と、巻線の径方向に隣接する絶縁部材同士の間に設けられ、巻線の下端部から上端部に向けて貫通する冷媒流路を形成する流路形成部材と、を備える。巻線のうち第１鉄心脚と向き合う径方向の内側面となる絶縁部材と接する電線と接し、且つ流路形成部材の径方向の内側面に接する絶縁部材には、巻線の下端部よりも巻線の下側に突き出ると共に、第１鉄心脚の外周面の内、第２鉄心脚と向き合う第１面以外の面をＣ字状に囲む第１絶縁部が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、巻線の冷却効率を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る静止誘導器と内部に静止誘導器が設けられる筐体とを示す図図１に示す鉄心の斜視図図２に示す３つの鉄心脚のそれぞれに巻線が設けられた状態を示す図図１に示すＩＶ－ＩＶ矢視断面図図４に示すＶ－Ｖ矢視断面図図１に示す巻線への通電時に生じる冷却媒体の流れを説明するための図比較例に係る静止誘導器と内部に当該静止誘導器が設けられる筐体とを示す図本発明の実施の形態の第１変形例に係る静止誘導器の部分拡大図本発明の実施の形態の第２変形例に係る静止誘導器と内部に静止誘導器が設けられる筐体とを示す図図９に示す３つの鉄心脚のそれぞれに巻線が設けられた状態を示す図図９に示す巻線、第３絶縁部を含むＸＺ平面の断面図図９に示す巻線への通電時に生じる冷却媒体の流れを説明するための図図９に示す第２変形例の比較例に係る静止誘導器と内部に当該静止誘導器が設けられる筐体とを示す図本発明の実施の形態の第３変形例に係る静止誘導器の部分拡大図

以下に、本発明の実施の形態に係る静止誘導器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は本発明の実施の形態に係る静止誘導器と内部に静止誘導器が設けられる筐体とを示す図である。筐体２００の内部には、実施の形態に係る静止誘導器１００が設けられる。静止誘導器１００は、鉄心１と３つの巻線３－１，３－２，３－３とを備える三相変圧器である。図１では、左手系のＸＹＺ座標において、静止誘導器１００の上下方向をＸ軸方向とし、３つの巻線３－１，３－２，３－３の配列方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向とＺ軸方向の両者に直交する方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向は、静止誘導器１００、鉄心１の上下方向に等しく、また３つの巻線３－１，３－２，３－３のそれぞれの上下方向に等しい。上下方向は鉛直方向に等しい。上記の各軸方向は、図２以降の各図においても同様とする。以下では、３つの巻線３－１，３－２，３－３のそれぞれを区別する必要がない場合、単に巻線３と称する。

筐体２００の内部は、巻線３を冷却するための冷却媒体２０１で満たされている。冷却媒体２０１は、筐体２００の内部で対流する絶縁油又は絶縁のための油である。絶縁油又は絶縁のための油は、ＪＩＳ２３２０に記載される１種から７種までの油であり、例えば鉱油、アルキルベンゼン、ポリブテン、アルキルナフタレン、アルキルジフェニルアルカン、シリコーン油などを主成分とする絶縁性の油である。筐体２００は、静止誘導器１００の上部に設けられる天板２０２と、静止誘導器１００の下部に設けられる底板２０３と、静止誘導器１００の側面部に設けられる側面板２０４とを備える。側面板２０４の上下方向の一端部は、天板２０２に固定される。側面板２０４の上下方向の他端は、底板２０３に固定される。天板２０２、底板２０３及び側面板２０４の材料には、銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金などの金属を例示できる。筐体２００は、巻線３で発生した熱により温められた冷却媒体２０１の温度を筐体２００の外部に放射でき、かつ、冷却媒体２０１の外部への漏洩を防止できる構造を有すればよく、筐体２００の形状は、図示例の形状に限定されるものではない。

巻線３－１の下部には第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２が設けられる。巻線３－３の下部にも第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２が設けられる。巻線３－２の下部には第１絶縁部４－３１’及び第２絶縁部４－３２が設けられる。なお、静止誘導器１００には、巻線３－１及び巻線３－３の少なくとも１つに、第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２が設けられていればよい。

以下では、図２～５を参照して、巻線３、第１絶縁部４－３１などの構造を詳細に説明する。図２は図１に示す鉄心の斜視図である。図３は図２に示す３つの鉄心脚のそれぞれに巻線が設けられた状態を示す図である。図４は図１に示すＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。図５は図４に示すＶ－Ｖ矢視断面図である。

鉄心１は、例えば、「Ｅ」字状に形成される複数の鋼板をＹ軸方向に積み重ねて構成されるＥコアと「Ｉ」字状に形成されるＩコアとを組み合わせたものでもよいし、２つの貫通孔が形成された複数の鋼板をＹ軸方向に積み重ねて構成されるものでもよい。鉄心１は、鉄心ヨーク１ａ１と、鉄心ヨーク１ａ２と、３つの鉄心脚１ｃ１，１ｃ２，１ｃ３とを備える。鉄心ヨーク１ａ１及び鉄心ヨーク１ａ２のそれぞれは、Ｚ軸方向に伸び、互いにＸ軸方向に離れて配置される。鉄心ヨーク１ａ１と鉄心ヨーク１ａ２との間には、３つの鉄心脚１ｃ１，１ｃ２，１ｃ３が設けられる。３つの鉄心脚１ｃ１，１ｃ２，１ｃ３のそれぞれは、Ｘ軸方向に伸び、互いにＺ軸方向に離れて配列される。鉄心脚１ｃ１のＸ軸方向の一端は、鉄心ヨーク１ａ１に接続される。鉄心脚１ｃ１のＸ軸方向の他端は、鉄心ヨーク１ａ２に接続される。これにより、３つの鉄心脚１ｃ１，１ｃ２，１ｃ３と鉄心ヨーク１ａ１と鉄心ヨーク１ａ２とが、磁気的に接続される。以下では、３つの鉄心脚１ｃ１，１ｃ２，１ｃ３のそれぞれを区別する必要がない場合、単に鉄心脚１ｃと称する。

鉄心脚１ｃ１には巻線３－１が設けられる。図５に示すように、巻線３－１は、電線２と、流路形成部材である柱状部材５と、複数の絶縁部材４－１，４－２，４－３，４－４とを備える。以下では、複数の絶縁部材４－１，４－２，４－３，４－４のそれぞれを区別する必要がない場合、単に絶縁部材４と称する。電線２は、銅線、アルミニウム線、アルミニウム合金線などの導電性の配線である。絶縁部材４は例えば絶縁紙である。絶縁紙の厚みは、例えば０．１ｍｍから０．８ｍｍまでの寸法に設定される。なお、絶縁部材４は、絶縁性の材料を用いて製造されるフィルム状の部材であればよく、絶縁紙に限定されない。

巻線３－１は、鉄心脚１ｃ１の外周面１ｃ１１を取り囲むように、鉄心脚１ｃ１の周囲に巻かれる電線２と絶縁部材が多層に積層して筒形状に形成されたものである。図５に示す例では、電線２と柱状部材５と複数の絶縁部材４とが、巻線３－１の内側面３Ｉから外側面３Ｏに向かって、絶縁部材４－１、電線２、絶縁部材４－２、柱状部材５、絶縁部材４－３、電線２、絶縁部材４－４の順で配列される。巻線３－１の内側面３Ｉは、巻線３－１の鉄心脚１ｃ１と向き合う面である。向き合うとは、２つの物が互いに見通せる状態にあることを意味する。

柱状部材５は、絶縁部材４－２と絶縁部材４－３との間に設けられている。複数の柱状部材５のそれぞれは、巻線３－１の下端部３Ｄから上端部３Ｕに向けて伸びる棒状の部材である。複数の柱状部材５は、電線２が伸びる方向に互いに離れて配列される。電線２が伸びる方向は、図４に矢印Ｄ１で示される方向に等しい。柱状部材５は、巻線３－１の内部に冷却媒体２０１を通過させるための複数の冷媒流路６を形成するための部材である。柱状部材５は、シリコーンゴム、ポリイソブチレンゴム、アクリルゴムなどの絶縁性の樹脂を用いてダイカストにより棒状に製造したものでもよいし、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金などの金属を用いてダイカストにより棒状に製造したものでもよい。複数の冷媒流路６のそれぞれは、巻線３－１の下端部３Ｄから上端部３Ｕに向けて貫通する。

なお、柱状部材５の位置は、巻線３－１の内部に冷媒流路６を設けることができればよく、図示例の位置に限定されない。また柱状部材５のＸ軸方向の長さは、巻線３－１の内部に冷媒流路６を設けることができれば、巻線３－１の上端部３Ｕから下端部３Ｄまでの長さよりも短くてもよいし、当該長さよりも長くてもよい。また電線２及び絶縁部材４の積層数は、巻線３－１の内部に柱状部材５を設けることができればよく、図示例に限定されない。

絶縁部材４－２は、巻線３－１の径方向において、柱状部材５の内側面５Ｉに接している。径方向は、ＹＺ平面上で、巻線３－１の内側面３Ｉと外側面３Ｏとを結ぶ仮想線Ｄ２が伸びる方向に等しい。絶縁部材４－２には第１絶縁部４－３１が設けられる。第１絶縁部４－３１は、巻線３－１の下端部３Ｄよりも巻線３－１の下側に突き出ると共に、鉄心脚１ｃ１の外周面１ｃ１１の内、第２鉄心脚である鉄心脚１ｃ２と向き合う第１面１１以外の面である第２面１２を取り囲むように、ＹＺ断面がＣ字状の部材である。Ｃ字状とは、環状部材の一部が開放された形状を意味し、円弧状、コ字状などを含む。なお、図４に示される鉄心脚１ｃ１はＹＺ断面が四角形状であるため、鉄心脚１ｃ１には、１つの第１面１１と、３つの第２面１２とが形成される。第１絶縁部４－３１は、３つの第２面１２と向き合うように配置される。なお、第１絶縁部４－３１は、少なくともその一部が３つの第２面１２と向き合うように配置されていればよく、例えば、第１絶縁部４－３１の、鉄心ヨーク１ａ２の上側領域の一部が、鉄心脚１ｃ１の第２面１２に垂直な法線上に存在していればよい。

また、絶縁部材４－２には、図３及び図４に示すように第２絶縁部４－３２が設けられる。第２絶縁部４－３２は、第１絶縁部４－３１のＹＺ平面上の端部と、鉄心ヨーク１ａ２の側面２２との間に設けられる部材である。鉄心ヨーク１ａ２の側面２２は、鉄心ヨーク１ａ２のＹ軸方向側の端面である。第２絶縁部４－３２は、絶縁部材４－２及び第１絶縁部４－３１と一体に形成されたものでもよいし、絶縁部材４－２及び第１絶縁部４－３１とは別に製造された後に取り付けられたものでもよい。第２絶縁部４－３２は、第１絶縁部４－３１と同様に、巻線３－１の下端部３Ｄよりも巻線３－１の下側に突き出ている。さらに、第２絶縁部４－３２は、電線２が伸びる方向に沿って、第１絶縁部４－３１から鉄心ヨーク１ａ２に向かって伸びると共に、鉄心脚１ｃ１の第１面１１と向き合う。なお、第２絶縁部４－３２は、少なくともその一部が鉄心脚１ｃ１の第１面１１と向き合うように配置されていればよく、例えば、第２絶縁部４－３２の、鉄心ヨーク１ａ２の側面２２側の先端が、鉄心脚１ｃ１の第１面１１に垂直な法線上に存在していなくても、鉄心脚１ｃ１の第１面１１を見通せる位置に存在していればよい。

鉄心脚１ｃ２には巻線３－２が設けられる。巻線３－２は、巻線３－１と同様に、電線２と絶縁部材４が多層に積層して筒形状に形成されたものである。巻線３－２には、複数の柱状部材５と、第１絶縁部４－３１’と、第２絶縁部４－３２とが設けられる。巻線３－２に設けられる第１絶縁部４－３１’は、鉄心脚１ｃ２の外周面１ｃ２１の内、鉄心脚１ｃ１又は鉄心脚１ｃ３と向き合う第１面１３以外の第２面１４と向き合う位置に設けられる。巻線３－２に設けられる第２絶縁部４－３２は、電線２が伸びる方向に沿って、巻線３－２に設けられる第１絶縁部４－３１’から鉄心ヨーク１ａ２に向かって伸びると共に、鉄心脚１ｃ２の第１面１３と向き合う。

鉄心脚１ｃ３には巻線３－３が設けられる。巻線３－３は、巻線３－１と同様に、電線２と絶縁部材４が多層に積層して筒形状に形成されたものであり、鉄心脚１ｃ３の外周面１ｃ３１を取り囲むように設けられる。巻線３－３には、巻線３－１と同様に、複数の柱状部材５と、第１絶縁部４－３１と、第２絶縁部４－３２とが設けられる。巻線３－３に設けられる第１絶縁部４－３１は、鉄心脚１ｃ３の外周面１ｃ３１の内、鉄心脚１ｃ２と向き合う第１面１５以外の第２面１６と向き合う位置に設けられる。巻線３－３に設けられる第２絶縁部４－３２は、電線２が伸びる方向に沿って、第１絶縁部４－３１から鉄心ヨーク１ａ２に向かって伸びると共に、鉄心脚１ｃ３の第１面１５と向き合う。

次に図６を用いて、静止誘導器１００の巻線３に通電されたときに生じる冷却媒体２０１の流れについて説明する。図６は図１に示す巻線への通電時に生じる冷却媒体の流れを説明するための図である。なお図６では、説明を簡単化するため、巻線３－１に形成される冷媒流路６に流れる冷却媒体２０１について説明する。また図６では、図４に示される巻線３－１に設けられる複数の冷媒流路６の内、２つの冷媒流路６のみが示される。図６に示される２つの冷媒流路６の内、一方は、図４に示される鉄心脚１ｃ１のＺ軸方向の第２面１２と向き合う位置に設けられるものであり、他方は、図４に示される鉄心脚１ｃ１のＹ軸方向の第２面１２と向き合う位置に設けられるものである。なお、巻線３－３に形成される冷媒流路６への冷却媒体２０１の流れは、巻線３－１に形成される冷媒流路６への冷却媒体２０１の流れと同様であり、以下ではその説明を割愛する。

通電により巻線３－１の温度が上昇すると、巻線３－１の熱が冷媒流路６の内部に存在する冷却媒体２０１に伝わり、当該冷却媒体２０１の温度が上昇する。温度が上昇して高温になった冷却媒体ｃｍｈは、巻線３－１の上端部３Ｕから巻線３－１の外部に排出される。冷却媒体ｃｍｈの熱が筐体２００の側面板２０４に伝わることにより、冷却媒体ｃｍｈの温度は低下する。このようにして温度が低下することによって低温になった冷却媒体ｃｍｈは、冷却媒体ｃｍｌとして、筐体２００の底板２０３に向かって下降する。巻線３－１の下端部３Ｄに到達した冷却媒体ｃｍｌは、冷媒流路６の煙突効果により、冷媒流路６の内部へ引き込まれ、巻線３－１の冷却に利用される。

また、断面がＣ字状の第１絶縁部４－３１が、第１絶縁部４－３１の径方向の内側に存在する高温の冷却媒体２０１と、巻線３－１の下端部３Ｄに形成される冷媒流路６の導入口との間を仕切る壁となり、第１絶縁部４－３１の径方向の内側に存在する高温の冷却媒体２０１が、冷媒流路６に導入されることを抑制できる。

図７は比較例に係る静止誘導器と内部に当該静止誘導器が設けられる筐体とを示す図である。図７に示す静止誘導器１００Ａは、第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２の代わりに、第３絶縁部４－３１Ａを備える。第３絶縁部４－３１Ａは、図５に示す絶縁部材４－３に設けられている断面がＣ字状の部材である。図５に示す絶縁部材４－３は、巻線３－１の径方向において、柱状部材５の外側面５Ｏに接しているため、第３絶縁部４－３１Ａは、冷媒流路６をＸ軸方向に伸ばした仮想線よりも、径方向外側に設けられる。このように構成された静止誘導器１００Ａでは、筐体２００の側面板２０４で冷却されて低温になった冷却媒体ｃｍｌが巻線３－１の下端部３Ｄに到達した場合でも、第３絶縁部４－３１Ａが、この冷却媒体ｃｍｌと、巻線３－１の下端部３Ｄに形成される冷媒流路６の導入口との間を仕切る壁となり、この冷却媒体ｃｍｌが冷媒流路６の内部へ引き込まれない。

また、静止誘導器１００Ａでは、第３絶縁部４－３１Ａが、第３絶縁部４－３１Ａの径方向の内側に存在する高温の冷却媒体２０１と、巻線３－１の下端部３Ｄに形成される冷媒流路６の導入口との間を仕切る壁として機能しないため、第３絶縁部４－３１Ａの径方向の内側に存在する高温の冷却媒体２０１が、冷媒流路６に導入される。

これに対して実施の形態に係る静止誘導器１００は第１絶縁部４－３１を備えるため、下降する途中の低温の冷却媒体ｃｍｌが巻線３－１の冷却に利用される。従って図７に示す静止誘導器１００Ａに比べて、巻線３－１の冷却効率が向上する。

なお、本実施の形態に係る静止誘導器１００では、第１絶縁部４－３１のＹＺ平面上の端部と鉄心ヨーク１ａ２の側面２２との間に、第２絶縁部４－３２が設けられている。そのため、第２絶縁部４－３２が、第２絶縁部４－３２の径方向の内側に存在する高温の冷却媒体２０１と、第２絶縁部４－３２の径方向外側に形成される冷媒流路６の導入口との間を仕切る壁として機能する。従って、第２絶縁部４－３２が設けられていない場合に比べて、第２絶縁部４－３２の径方向の内側に存在する高温の冷却媒体２０１の当該冷媒流路６への流入量が低下し、巻線３の温度上昇が抑制される。

なお、第２絶縁部４－３２は、電線２が伸びる方向の先端面２１が、鉄心ヨーク１ａ２の側面２２に接するように構成することが望ましい。この構成により、鉄心ヨーク１ａ２の側面２２と第２絶縁部４－３２の先端面２１との間の隙間を無くすことができる。従って、当該隙間が存在する場合に比べて、第２絶縁部４－３２の径方向の内側に存在する高温の冷却媒体２０１の当該冷媒流路６への流入量がより一層低下し、巻線３の温度上昇がさらに抑制される。

なお、第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２には、巻線３－１の絶縁部材として広く利用されている絶縁紙を用いることが望ましい。絶縁紙を用いることにより、例えば絶縁性の樹脂を用いてダイカストにより製造される部材を用いる場合に比べて、第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２の製造コストを低減することができる。

図８は本発明の実施の形態の第１変形例に係る静止誘導器の部分拡大図である。図８に示す静止誘導器１００Ｂでは、図５に示す柱状部材５の代わりに、Ｘ軸方向の寸法が柱状部材５よりも長い柱状部材５Ａが用いられる。柱状部材５Ａの上端部５Ａ２は、巻線３－１の上端部３Ｕ付近に位置する。柱状部材５Ａの下端部５Ａ１は、第１絶縁部４－３１の下端部１８付近に位置している。このように、柱状部材５Ａは、下端部５Ａ１が巻線３－１の下端部３Ｄよりも巻線３－１の下側に突き出ている。このように構成された柱状部材５Ａを用いることにより、冷却媒体２０１の流動時に、柱状部材５Ａが第１絶縁部４－３１の折れ曲がりを防ぐ補強部材として機能する。そのため、第１絶縁部４－３１に厚さが薄い絶縁紙などが利用されている場合でも、冷却媒体２０１の流動によって、第１絶縁部４－３１が折れ曲がることを防止できる。従って、第１絶縁部４－３１によって、冷却媒体２０１の冷媒流路６への導入が妨げられずに済み、巻線３－１の冷却効率が低下することを抑制できる。

図９は本発明の実施の形態の第２変形例に係る静止誘導器と内部に静止誘導器が設けられる筐体とを示す図である。図１０は図９に示す３つの鉄心脚のそれぞれに巻線が設けられた状態を示す図である。図１１は図９に示す巻線、第３絶縁部を含むＸＺ平面の断面図である。図９に示す筐体２００Ａの内部には、図１に示す静止誘導器１００の代わりに静止誘導器１００Ｃが設けられる。静止誘導器１００Ｃは、図１に示す第１絶縁部４－３１、第１絶縁部４－３１’及び第２絶縁部４－３２に加えて、第３絶縁部４－３１Ｂ、第３絶縁部４－３１Ｂ’及び第４絶縁部４－３２Ｂを備える。第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂは巻線３－１の上部に設けられる。巻線３－３の上部にも第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂが設けられる。巻線３－２の上部には第３絶縁部４－３１’Ａ及び第４絶縁部４－３２Ｂが設けられる。なお、静止誘導器１００Ｃには、巻線３－１及び巻線３－３の少なくとも１つに、第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂが設けられていればよい。

図１１には、巻線３－１に設けられる第３絶縁部４－３１Ｂの断面が示される。絶縁部材４－３には、第３絶縁部４－３１Ｂが設けられる。図１１に示すように、第３絶縁部４－３１Ｂは、巻線３－１の上端部３Ｕよりも巻線３－１の上側に突き出る。また、第３絶縁部４－３１Ｂは、第１絶縁部４－３１と同様に、図４に示される鉄心脚１ｃ１の第２面１２を取り囲むように、ＹＺ断面がＣ字状の部材である。Ｃ字状とは、環状部材の一部が開放された形状を意味し、円弧状、コ字状などを含む。なお、第３絶縁部４－３１Ｂは、少なくともその一部が、図４に示される鉄心脚１ｃ１の３つの第２面１２と向き合うように配置されていればよい。例えば、第３絶縁部４－３１Ｂの、鉄心ヨーク１ａ１の下側領域の一部が、鉄心脚１ｃ１の第２面１２に垂直な法線上に存在していればよい。

図１１に示す絶縁部材４－３には、図１０に示す第４絶縁部４－３２Ｂが設けられる。第４絶縁部４－３２Ｂは、第３絶縁部４－３１ＢのＹＺ平面上の端部と、鉄心ヨーク１ａ１の側面２２との間に設けられる部材である。鉄心ヨーク１ａ１の側面２２は、鉄心ヨーク１ａ１のＹ軸方向側の端面である。第４絶縁部４－３２Ｂは、絶縁部材４－３及び第３絶縁部４－３１Ｂと一体に形成されたものでもよいし、絶縁部材４－３及び第３絶縁部４－３１Ｂとは別に製造された後に取り付けられたものでもよい。第４絶縁部４－３２Ｂは、第３絶縁部４－３１Ｂと同様に、巻線３－１の上端部３Ｕよりも巻線３－１の上側に突き出ている。さらに、第４絶縁部４－３２Ｂは、電線２が伸びる方向に沿って、第３絶縁部４－３１Ｂから鉄心ヨーク１ａ１に向かって伸びると共に、図４に示す鉄心脚１ｃ１の第１面１１と向き合う。なお、第４絶縁部４－３２Ｂは、その一部が鉄心脚１ｃ１の第１面１１と向き合うように配置されていればよく、例えば、第４絶縁部４－３２Ｂの、鉄心ヨーク１ａ１の側面２２側の先端が、鉄心脚１ｃ１の第１面１１に垂直な法線上に存在していなくても、鉄心脚１ｃ１の第１面１１を見通せる位置に存在していればよい。

図１０に示す巻線３－２には、第３絶縁部４－３１Ｂ’及び第４絶縁部４－３２Ｂが設けられる。巻線３－２に設けられる第３絶縁部４－３１Ｂ’は、図４に示す鉄心脚１ｃ２の第２面１４と向き合う位置に設けられる。巻線３－２に設けられる第４絶縁部４－３２Ｂは、電線２が伸びる方向に沿って、巻線３－２に設けられる第３絶縁部４－３１Ｂ’から鉄心ヨーク１ａ１に向かって伸びると共に、図４に示す鉄心脚１ｃ２の第１面１３と向き合う。

図１０に示す巻線３－３には、第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂが設けられる。巻線３－３に設けられる第３絶縁部４－３１Ｂは、図４に示す鉄心脚１ｃ３の第２面１６と向き合う位置に設けられる。巻線３－３に設けられる第２絶縁部４－３２は、電線２が伸びる方向に沿って、巻線３－３に設けられる第３絶縁部４－３１Ｂから鉄心ヨーク１ａ１に向かって伸びると共に、図４に示す鉄心脚１ｃ３の第１面１５と向き合う。

次に図１２を用いて、静止誘導器１００Ｃの巻線３に通電されたときに生じる冷却媒体２０１の流れについて説明する。図１２は図９に示す巻線への通電時に生じる冷却媒体の流れを説明するための図である。なお図１２では、説明を簡単化するため、巻線３－１に形成される冷媒流路６に流れる冷却媒体２０１について説明する。また図１２では、図９に示される巻線３－１に設けられる複数の冷媒流路６の内、２つの冷媒流路６のみが示される。また図１２では、説明を簡単化するために、図９に示される巻線３－１に設けられる第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２の図示を省略している。

図１２に示される２つの冷媒流路６の内、一方は、図４に示される鉄心脚１ｃ１のＺ軸方向の第２面１２と向き合う位置に設けられるものであり、他方は、図４に示される鉄心脚１ｃ１のＹ軸方向に第２面１２と向き合う位置に設けられるものである。なお、巻線３－３に形成される冷媒流路６への冷却媒体２０１の流れは、巻線３－１に形成される冷媒流路６への冷却媒体２０１の流れと同様であり、以下ではその説明を割愛する。

通電により巻線３－１の温度が上昇すると、巻線３－１の熱が冷媒流路６の内部に存在する冷却媒体２０１に伝わり、当該冷却媒体２０１の温度が上昇する。温度が上昇して高温になった冷却媒体ｃｍｈは、巻線３－１の上端部３Ｕから巻線３－１の外部に排出される。冷却媒体ｃｍｈの熱が筐体２００Ａの側面板２０４に伝わることにより、冷却媒体ｃｍｈの温度は低下する。このようにして温度が低下することによって低温になった冷却媒体ｃｍｈは、冷却媒体ｃｍｌとして、筐体２００Ａの底板２０３に向かって下降する。底板２０３に向かって下降する冷却媒体ｃｍｌと、天板２０２に向かって上昇する冷却媒体ｃｍｈとの間には、断面がＣ字状の第３絶縁部４－３１Ｂが存在するため、第３絶縁部４－３１Ｂが冷却媒体ｃｍｌと冷却媒体ｃｍｈとの間を仕切る壁となり、冷却媒体ｃｍｌが冷却媒体ｃｍｈに引き寄せられることがない。そして、冷却媒体ｃｍｌが筐体２００Ａの底板２０３に向かって下降する途中で、冷却媒体ｃｍｌの熱が筐体２００Ａの側面板２０４に伝わり、筐体２００Ａの外部に放射されるため、冷却媒体ｃｍｌの温度はさらに低下する。このようにして低温になった冷却媒体ｃｍｌは、巻線３－１の下端部３Ｄまで到達すると、冷媒流路６の煙突効果により、冷媒流路６の内部へ引き込まれ、巻線３－１の冷却に利用される。

図１３は図９に示す第２変形例の比較例に係る静止誘導器と内部に当該静止誘導器が設けられる筐体とを示す図である。図１３に示す静止誘導器１００Ｄは、第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂの代わりに、第３絶縁部４－３１Ｃを備える。第３絶縁部４－３１Ｃは、鉄心脚１ｃ１の外周面１ｃ１１の内、鉄心脚１ｃ１のＺ軸方向の第２面１２と向き合う位置にのみ設けられる断面が平板形状の部材である。静止誘導器１００Ｄでは、第３絶縁部４－３１ＣがＣ字状に形成されていないため、筐体２００Ａの側面板２０４で冷却されて低温になった冷却媒体ｃｍｌは、筐体２００Ａの底板２０３に向かって下降する途中で、鉄心脚１ｃ１のＹ軸方向の第２面１２と向き合う位置に形成される冷媒流路６から排出される高温の冷却媒体ｃｍｈに引き寄せられ、再び冷媒流路６の上部へ誘導される。従って、図１３に示す静止誘導器１００Ｄでは、冷却媒体ｃｍｌが、筐体２００Ａの天板２０２付近で循環し続けてしまい、巻線３－１の下端部３Ｄに到達しないため、冷媒流路６の内部に導入されない。

図１２に示す静止誘導器１００Ｃは、Ｃ字状の第３絶縁部４－３１Ｂを備えるため、下降する途中の低温の冷却媒体ｃｍｌが、高温の冷却媒体ｃｍｈによって冷媒流路６の上部へ誘導されることを抑制できる。これにより、低温の冷却媒体ｃｍｌが巻線３－１の下端部３Ｄに到達して、巻線３－１の冷却に利用される。その結果、静止誘導器１００Ｃでは、図１３に示す静止誘導器１００Ｄに比べて、巻線３－１の冷却効率が向上する。

なお、第３絶縁部４－３１Ｂが、図１１に示す柱状部材５の内側面５Ｉに接する絶縁部材４－２に設けられている場合、図１２に示す冷媒流路６は、第３絶縁部４－３１Ｂの径方向の外側に形成される。従って、絶縁部材４－２に第３絶縁部４－３１Ｂが設けられた場合、当該第３絶縁部４－３１Ｂでは、冷却媒体ｃｍｌと冷却媒体ｃｍｈとの間を仕切ることができない。これに対して、図１２に示す静止誘導器１００Ｃでは、第３絶縁部４－３１Ｂが、柱状部材５の外側面５Ｏに接する絶縁部材４－３に設けられているため、第３絶縁部４－３１Ｂが冷却媒体ｃｍｌと冷却媒体ｃｍｈとの間を仕切る壁となり、冷却媒体ｃｍｌが冷却媒体ｃｍｈに引き寄せられることがない。

また、図１２に示す静止誘導器１００Ｃでは、第３絶縁部４－３１ＢのＹＺ平面上の端部と鉄心ヨーク１ａ１の側面２２との間に、第４絶縁部４－３２Ｂが設けられている。そのため、例えば、筐体２００Ａの側面板２０４で冷却されて低温になった冷却媒体ｃｍｌが、筐体２００Ａの底板２０３に向かって下降する途中で、鉄心脚１ｃ１の鉄心脚１ｃ２側の第２面１２と向き合う位置に形成される冷媒流路６から排出される高温の冷却媒体ｃｍｈに引き寄せられることを抑制できる。従って、図１２に示す静止誘導器１００Ｃでは、第４絶縁部４－３２Ｂが設けられていない場合に比べて、冷媒流路６への低温の冷却媒体ｃｍｌの導入量が増加し、巻線３の冷却効率が一層向上する。

なお、第４絶縁部４－３２Ｂは、電線２が伸びる方向の先端面が、鉄心ヨーク１ａ１の側面２２に接するように構成することが望ましい。この構成により、鉄心ヨーク１ａ１の側面２２と第４絶縁部４－３２Ｂの先端面との間の隙間を無くすことができる。当該隙間が存在する場合、筐体２００Ａの側面板２０４で冷却されて低温になった冷却媒体ｃｍｌが、筐体２００Ａの底板２０３に向かって下降する途中で、当該隙間から漏れ出る高温の冷却媒体ｃｍｈに引き寄せられてしまうが、当該隙間が無くなることにより、冷却媒体ｃｍｌが冷却媒体ｃｍｈに引き寄せられることを抑制できる。従って、第４絶縁部４－３２Ｂの先端面が鉄心ヨーク１ａ１の側面２２に接していない場合に比べて、冷媒流路６への低温の冷却媒体ｃｍｌの導入量が増加し、巻線３の冷却効率がより一層向上する。

なお、第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂには、巻線３－１の絶縁部材として広く利用されている絶縁紙を用いることが望ましい。絶縁紙を用いることにより、例えば絶縁性の樹脂を用いてダイカストにより製造される部材を用いる場合に比べて、第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂの製造コストを低減することができる。

図１４は本発明の実施の形態の第３変形例に係る静止誘導器の部分拡大図である。図１４に示す静止誘導器１００Ｅでは、図１１に示す柱状部材５の代わりに、Ｘ軸方向の寸法が柱状部材５よりも長い柱状部材５Ｂが用いられる。柱状部材５Ｂの下端部５Ｂ１は、巻線３－１の下端部３Ｄ付近に位置する。柱状部材５Ｂの上端部５Ｂ２は、第３絶縁部４－３１Ｂの上端部１７付近に位置している。このように、柱状部材５Ｂは、上端部５Ｂ２が巻線３－１の上端部３Ｕよりも巻線３－１の上側に突き出ている。柱状部材５Ｂを用いることにより、冷却媒体２０１の流動時に、柱状部材５Ｂが第３絶縁部４－３１Ｂの折れ曲がりを防ぐ補強部材として機能する。そのため、例えば、第３絶縁部４－３１Ｂに厚さが薄い絶縁紙などが利用されている場合でも、冷却媒体２０１の流動によって、第３絶縁部４－３１Ｂが折れ曲がることを防止できる。従って、第３絶縁部４－３１Ｂによって、図４に示す冷媒流路６からの冷却媒体２０１の排出が妨げられずに済み、巻線３－１の冷却効率が低下することを抑制できる。

なお、図１４に示される柱状部材５Ｂは、図８に示される柱状部材５Ａと同様に、柱状部材５Ｂの下端部５Ｂ１が、巻線３－１の下端部３Ｄよりも巻線３－１の下側に突き出すように構成してもよい。この場合、柱状部材５Ｂの下端部５Ｂ１は、第１絶縁部４－３１の下端部１８付近に位置する。このように構成された柱状部材５Ｂを用いることにより、冷却媒体２０１の流動時に、柱状部材５Ｂが第１絶縁部４－３１の折れ曲がりを防ぐ補強部材として機能する。そのため、第１絶縁部４－３１に厚さが薄い絶縁紙などが利用されている場合でも、冷却媒体２０１の流動によって、第１絶縁部４－３１が折れ曲がることを防止できる。

なお静止誘導器１００，１００Ｂ，１００Ｃには、例えば鉄心脚１ｃ１を第１鉄心脚とし、鉄心脚１ｃ２を第２鉄心脚として、３つの鉄心脚１ｃ１，１ｃ２，１ｃ３を備える鉄心１が利用されているが、例えば、鉄心脚１ｃ１を第１鉄心脚とし、鉄心脚１ｃ３を第２鉄心脚として、２つの鉄心脚１ｃ１，１ｃ３を備える鉄心１を利用してもよい。この場合、静止誘導器１００，１００Ｂ，１００Ｃは、単相型の変圧器として機能する。このように、静止誘導器１００，１００Ｂ，１００Ｃが、単相型の変圧器として構成される場合、鉄心脚１ｃ１に設けられる巻線３－１と、鉄心脚１ｃ３に設けられる巻線３－３との少なくとも１つに、第１絶縁部４－３１及び第２絶縁部４－３２が設けられていればよい。また、静止誘導器１００，１００Ｂ，１００Ｃが、単相型の変圧器として構成される場合、鉄心脚１ｃ１に設けられる巻線３－１と、鉄心脚１ｃ３に設けられる巻線３－３との少なくとも１つに、第３絶縁部４－３１Ｂ及び第４絶縁部４－３２Ｂが設けられていればよい。

また本実施の形態では、ＹＺ断面が四角形状の鉄心脚１ｃを有する鉄心１を用いた静止誘導器１００，１００Ｂ，１００Ｃの構成例について説明したが、鉄心脚１ｃの形状は、これに限定されず、例えばＹＺ断面が円柱形状のものでもよい。

また、本実施の形態では、流路形成部材として柱状部材５が用いられているが、冷媒流路６を形成する部材は、径方向に隣接する絶縁部材４の間に冷媒流路６を形成することができる部材であればよく、柱状の部材に限定されない。例えば、図５に示される絶縁部材４－３の絶縁部材４－２側の面に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに互いに離れて配列される複数の突起を流路形成部材として設けてもよいし、絶縁部材４－２の絶縁部材４－３側の面に当該複数の突起を流路形成部材として設けてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１鉄心、１ａ１，１ａ２鉄心ヨーク、１ｃ，１ｃ１，１ｃ２，１ｃ３鉄心脚、１ｃ１１，１ｃ２１，１ｃ３１外周面、２電線、３，３－１，３－２，３－３巻線、３Ｄ，５Ａ１，５Ｂ１，１８下端部、３Ｉ，５Ｉ内側面、３Ｏ，５Ｏ外側面、３Ｕ，５Ａ２，５Ｂ２上端部、４，４－１，４－２，４－３，４－４絶縁部材、４－３１，４－３１’，４－３１Ａ第１絶縁部、４－３１Ｂ，４－３１Ｂ’，４－３１Ｃ第３絶縁部、４－３２第２絶縁部、４－３２Ｂ第４絶縁部、５，５Ａ，５Ｂ柱状部材、６冷媒流路、１１，１３，１５第１面、１２，１４，１６第２面、２１先端面、２２側面、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ静止誘導器、２００，２００Ａ筐体、２０１冷却媒体、２０２天板、２０３底板、２０４側面板。

Claims

第１鉄心ヨークと、前記第１鉄心ヨークから一定距離隔てて前記第１鉄心ヨークの下側に配置される第２鉄心ヨークと、前記第１鉄心ヨークから前記第２鉄心ヨークに向けて伸びる第１鉄心脚と、前記第１鉄心ヨークから前記第２鉄心ヨークに向けて伸びて前記第１鉄心脚から一定距離隔てて前記第１鉄心脚と平行に配置される第２鉄心脚とを有する鉄心と、
前記第１鉄心脚の外周面を取り囲むように前記第１鉄心脚の周囲に巻かれる電線と絶縁部材とが多層に積層して構成される筒状の巻線と、
前記巻線の径方向に隣接する前記絶縁部材同士の間に設けられ、前記巻線の下端部から上端部に向けて貫通する冷媒流路を形成する流路形成部材と、
を備え、
前記巻線のうち前記第１鉄心脚と向き合う前記径方向の内側面となる前記絶縁部材と接する前記電線と接し、且つ前記流路形成部材の前記径方向の内側面に接する前記絶縁部材には、前記巻線の下端部よりも前記巻線の下側に突き出ると共に、前記第１鉄心脚の外周面の内、前記第２鉄心脚と向き合う第１面以外の面をＣ字状に囲む第１絶縁部が設けられることを特徴とする静止誘導器。
前記巻線のうち前記第１鉄心脚と向き合う前記径方向の内側面となる前記絶縁部材と接する前記電線と接し、且つ前記流路形成部材の前記径方向の内側面に接する前記絶縁部材には、
前記電線が伸びる方向に沿って前記第１絶縁部から前記第１鉄心ヨークに向かって伸びると共に、前記第１面と向き合う第２絶縁部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導器。
前記第２絶縁部は、前記第１鉄心ヨークの側面に接することを特徴とする請求項２に記載の静止誘導器。
前記流路形成部材は、前記第１絶縁部の下端部まで伸びる柱状部材であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の静止誘導器。
前記流路形成部材の前記径方向の外側面に接する前記絶縁部材には、
前記巻線の上端部よりも前記巻線の上側に突き出ると共に、前記第１面以外の面をＣ字状に囲む第３絶縁部が設けられることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の静止誘導器。
前記流路形成部材の前記径方向の外側面に接する前記絶縁部材には、
前記電線が伸びる方向に沿って前記第３絶縁部から前記第１鉄心ヨークに向かって伸びると共に、前記第１面と向き合う第４絶縁部が設けられることを特徴とする請求項５に記載の静止誘導器。
前記第４絶縁部は、前記第１鉄心ヨークの側面に接することを特徴とする請求項６に記載の静止誘導器。
前記流路形成部材は、前記第３絶縁部の上端部まで伸びる柱状部材であることを特徴とする請求項５から７の何れか一項に記載の静止誘導器。
前記絶縁部材は絶縁紙で構成されることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の静止誘導器。