JPH08503577A - 冷却液分流バンドを備えたコア型変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷却液の分流バンド（６０）を備えたコア型変圧器の巻線（２１）が開示されている。装置は、中央縦方向軸線を備えた巻線チューブ（２２）を有する。多数のコイル部分（２６）が巻線チューブ（２２）の中央縦方向軸線に沿って軸線方向に変位されている。半径方向のダクト（４５）がコイル部分（２６）の間に形成されている。内側の垂直なダクト（３０）が各コイル部分（２６）の内に形成されている。冷却液は作動中巻線を冷却するのに用いられる。分流バンド（６０）は一つおきのコイル部分（２６）の周りに位置されている。分流バンド（６０）は、冷却液を部分的に遮蔽し、半径方向ダクト（４５）への１以上の半径方向の流れを生じさせ、その結果、中間の垂直なダクト３０を通る垂直方向の流れを生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】 冷却液分流バンドを備えたコア型変圧器発明の簡単な説明 本発明は、一般には、コア型の変圧器の冷却に関する。より詳しくは、本発明 は、冷却液の流れを、変圧器の巻線の外周近くに位置決められた分流バンドで制 御するコア型変圧器に関する。発明の背景 変圧器は、例えば、電圧の大きさ、電流の大きさ、あるいは交流の位相角を変 えることによって交流の特性を変えるのに用いられる。変圧器は、第二の多重巻 きコイル巻線に近接した第一の多重巻きコイル巻線を有する。第一のコイル巻線 の交流は磁気コアに磁束を生み出す。その磁束はそれから、新しい電気的特性を もった交流を第二のコイルに生じさせる。 コア型変圧器がこの分野で知られている。三相コア型変圧器ではコアはヨーク で連結された３つの鉄心を有する。各々の鉄心はその周りに位置決めされたコア 型巻線を有する。コアと巻線は、それから、巻線への電気接続のための開口部を 備えたタンク内に設置される。開口部はまた冷却装置を設置するためにも用いら れる。 変圧器の運転の結果、熱が発生する。様々な技術が、変圧器から熱を取り去る ために使用されている。低電力変圧器は、それ自身で冷却されるが、中位の電力 の変圧器は、冷却用のファンを必要とする。大きな容量の電力の変圧器は、一般 に液体による冷却にたよっている。すなわち、液体を、熱を取り去るために巻線 の間に強制的に通し、次いで、液体を熱交換器で冷却する。油は変圧器で用いら れる典型的な冷却液である。熱交換器は典型的には、送風器で冷却されるフィン を有する管である。ポンプが油を変圧器と熱交換器の中を循環させる。 図１は、従来のコア型変圧器の巻線２０の一部の斜視図である。巻線２０は、 巻線チューブ２２を有する。導体が、チューブ２２の周りに巻かれ、コイル部分 ２６を形成するコイルセグメント２４Ａ，２４Ｂを形成する。コイルセグメント ２４Ａ，２４Ｂは半径方向において変位されてダクトスペーサ−２８によって交 互に置き換えてある。ダクトスペーサ−２８は、変圧器の巻線２０の縦の端から 端まで内側の垂直なダクト３０を作る。巻線２０はまた半径方向のスペーサ−３ ２を有する。半径方向のスペーサ−３２は、各コイル部分２６を垂直方向に離す 。 完全な巻線では、新しいコイルセグメント２４Ｃ（図示せず）がダクトスペー サ−２８Ｃの外側に形成される。同様に、たくさんのコイルセグメントが形成さ れる。 図２は、図１のコア型変圧器の巻線のセグメントの拡大斜視図である。図２は 、コイルセグメント２４Ａ，２４Ｂが、半径方向において変位されてダクトスペ ーサ−２８によって交互に置き換えてあるところを示す。コイル部分２６Ａは、 コイル部分２６Ｂから半径方向スペーサ−３２によって垂直方向に離されている 。 図２は二つのコイルセグメント２４Ａ，２４Ｂのみ示すが、実際の巻線は、各 セグメントの間にダクトスペーサ−２８を有する、あといくつかのコイルセグメ ントを有する。従って、多数のコイルセグメントが、コイルセグメント２４Ｂと 半径方向のスペーサ−３２の外端３３との間に、介在されるのがわかるであろう 。半径方向のスペーサ−３２の外端３３は、外側の垂直なスペーサ−３７を受け 入れる切り込み３５を有する。外側の垂直なスペーサ−３７は、巻線２０の全長 に渡って延びている。内側の垂直なスペーサ−３９が、チューブ２２とコイルセ グメント２４Ａとの間に位置決めされている。内側の垂直なスペーサ−３９は、 巻線の全長に渡って延びている。 図３は、図１の線３−３に沿った、変圧器の巻線２０の断面図である。図は、 変圧器の巻線２０が多数のコイルセグメント２４Ａ，２４Ｂと、小さい丸で示す 追加のセグメントを有する様子を表している。これらのコイルセグメントは、多 数のコイルセグメント２４Ａ，２４Ｂなどを形成する。各コイルセグメント２４ は巻線チューブ２２の周りに巻かれた導体４１から形成されている。コイルセグ メントの間のダクトスペーサ−２８（図示せず）は内部の垂直なダクト３０を作 る。同様に、半径方向のスペーサ−（図示せず）は、半径方向のダクト４５を作 る。内側の垂直なスペーサ−（図示せず）は、内側の垂直なダクト４９を形成し 、外側の垂直なスペーサ−（図示せず）は外側の垂直なダクト５１を形成する。 巻線２０は外側のラップ５２に囲まれている。 冷却液は、巻線２０の底部（図の下側）から巻線の一番上まで押しやられる。 巻線内での好ましい流れの状態を得るため、従来の巻線は、１以上の半径方向の 障壁４７を有する。冷却液が巻線２０の底から一番上に押しやられるとき、冷却 液の流路を互い違いに遮ることによって、障壁は冷却液を前後に、もしくはジグ ザグ式に強制的に流れさせる。 従来の半径方向の障壁４７に関連したたくさんの問題がある。まず、前後の流 れの流体力学は、半径方向のダクト４５への均一な分配を妨げる。この現象は、 冷却液は最も少ない抵抗の通路を選ぶという事実、すなわち、冷却液はその進む 向きを変えて半径方向のダクト４５を通るのでなく、内側の垂直なダクト４９と 外側の垂直なダクト５１を通るという事実から帰結する。この問題を直すため、 巻線に入る冷却液の圧力を増す必要がある。かくして、巻線の底部は高圧であり 、この圧力は巻線内の摩擦効果により減少し、巻線の一番上の圧力は大変低い。 従って、巻線の底部から巻線の一番上への問題ある圧力投下が存在する。大きな 圧力降下は油の循環を減少させ、それにより巻線の温度を上昇させる。 従来の半径方向の障壁４７を設置するのは高くつく。設置はワッシャー型の部 品を半径方向のスペーサ−３２に形成されている多数の切り込みに、手ではめ込 むことを要する。切り込みは精密に機械加工されることを要する。本発明の目的と概要 本発明の一般的な目的は、冷却液の配分を改良するための冷却液の分流バンド を有するコア型変圧器を提供することにある。 発明のもう一つの目的は、コア型変圧器の巻線内の冷却液の改良された半径方 向の流れを提供することである。 また発明のもう一つの目的は、縮小された圧力の冷却液の投下で冷やされるコ ア型変圧器を提供することである。 発明のもう一つの目的は、コア型変圧器の巻線に使用する比較的安価で、容易 に設置できる冷却液の分流装置を提供することである。 これら、及びその他の目的は本発明による冷却液の分流バンドを備えたコア型 変圧器によって得ることができ、この装置は中央の縦軸を有する巻線チューブを 有する。多数のコイル部分が、巻線チューブの中央の縦軸に沿って、軸線方向に 変位されて交互に置き換えてある。半径方向のダクトが、コイル部分の間に形成 されている。内部の垂直なダクトは、各コイル部分内に形成されている。作動中 、冷却液が巻き線を冷却するのに用いられる。分流バンドが、一つおきのコイル 部分の周りに設置されている。分流バンドは、冷却液を部分的に遮蔽し、１以上 の半径方向のダクトへの半径方向の流れを生じさせ、その結果、内側の垂直なダ クトを通る垂直な流れが生じる。図面の簡単な説明 この発明の特性と目的をよりよく理解するため、添付した図と関連した、下記 の詳細な説明を参照すべきである。それらの図面は： 図１は、従来のコア型変圧器の巻線の一部の斜視図である。 図２は、図１のコア型変圧器の巻線の一部の斜視図である。 図３は、図１のコア型の巻線の、線３−３に沿った断面図である。 図４は、本発明の分流バンドにより引き起こされる冷却液の流れの分流を示す 断面図である。 図５は、本発明の流れの分流バンドにより引き起こされる分流の量を例示した ものである。 図６は、本発明の分流バンドとコア型変圧器の巻線との接続を示す拡大斜視図 である。 図７は、本発明の分流バンドの端部の接続の様子を上から見た図である。 同じ符号は、いくつかの図面で対応する部品を指す。発明の詳細な説明 図４は、本発明の分流バンドを組み込んだコア型の巻線２１の断面図である。 従来と同様に、コア型の巻線２１はコイル部分２６Ａを形成する多数のコイルセ グメント２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃとなる導線４１を有する。従来用いられた放射 状の障壁４７に代えて、本発明は分流バンド６０を利用する。 各分流バンド６０は、垂直なダクトに形成された帯状の材料である。好ましく は、分流バンド６０は外側の垂直なダクト５１内の、コイル部分２６と外側ラッ プ５２の間に設置されている。好ましい実施例では、分流バンド６０は、一つお きのコイル部分２６と関連して用いられる。好ましくは、分流バンドはコイル部 分２６とほぼ同じ高さである。バンド６０の厚さは、１／１６から１／２インチ であることが好ましく、約１／８インチがより好ましい。バンド６０は、電気絶 縁銘柄のプレスボード（ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ）で形成されてもよい。 図４の矢印はバンド６０によってできた冷却液の分流を示す。バンド６０は一 つおきの巻線部分２６で、外側の垂直なダクト５１の部分的な障壁を形成する。 図４に示すように、これは冷却液の一部が半径方向ダクト４５とバンド６０のす ぐ下の中間の垂直なダクト３０に入ることを起こす。かくして、バンド６０によ って引き起こされる部分的な遮蔽は半径方向ダクト４５内の好ましい冷却液の流 れを達成させる。この流れは、半径方向ダクト４５内の流れの温度が、内側の垂 直なダクト４９と内方のダクト４３と外側の垂直なダクト５１の平均温度よりか なり高くなるのを効果的に妨げる。バンド６０によって引き起こされる半径方向 の流れは、変圧器の巻線２１を通る総流量の７から１５％の間、好ましくは約１ ０％しか必要でない。技術に熟練した者は、この流量を達成するようにバンド６ ０の寸法を合わせることができる。 図５は、図４のコア型変圧器の巻線２１のセグメントを示す。図は、総流量の パーセンテージでの分流のデータを例示する。かように、巻線２１の底部から入 り、５０％の冷却液が内側の垂直なダクト４９を流れ、３％の冷却液が二つの中 間のダクト３０を流れ、４４％の冷却液が外側の垂直な送管５１を流れる。分流 バンド６０は約１０％の冷却液を半径方向ダクト４５へそらす。これは約５％の 冷却液を各中間のダクト３０へ押しやる。この分流はまた、半径方向ダクト４５ のすぐ下の中間の送管からの冷却液が内側の垂直なダクト４９へそらされること を引き起こし、その結果、約５６％の冷却液が、内側の垂直なダクト４９を通る こととなる。 かくして、本発明は巻線２１内の半径方向ダクト４５内の適切な冷却液の流れ を達成する。部分的な遮蔽のみがバンド６０によって生じるので、巻線２１の底 部から、巻線２１の一番上へ送る圧力は、従来のものより小さい。本発明に関連 したもう一つの利点は、従来の半径方向障壁と異なり、本発明のバンドは設置が 容易で、従って、より安価である。 バンド６０の設置は、様々な技術により成し遂げられる。図６は分流バンド６ ０を設置する一つの技術を示している。特に、バンド６０はコイル部分２４Ｎか ら離れて、外側の垂直なスペーサ−３７に位置決めされている。バンド６０の軸 線方向の位置は、半径方向のスペーサ−３２Ａと３２Ｂによって固定されている 。 図７はバンド６０の始めあるいは終える方法を示す。特に図は、バンド６０を 、接続セグメント６２を形成するように、外側の垂直なスペーサ−３７の周りに 巻き付けることができる様子を示している。接続セグメント６２は熱接着性プラ スチックバンドでバンド６０に連結される。また、接続セグメント６２とバンド ６０の間に接着剤を施与するため熱いグルーガンもまた使用してもよい。また、 トランスフォーマーグレイドストリング（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｇｒａｄｅｓ ｔｒｉｎｇ）を接続セグメント６２をバンド６０へ連結するために使用してもよ い。 本発明の分流バンドは、細く平らな帯状導体を組み込んだ、進歩した変圧器に 最も成功して適用される。このような変圧器は、より少ないコイル部分を有し、 典型的には３０から４０巻の間である。一方、バンド６０はまた、巻き数６０か ら１００のコイル部分を有するありきたりの変圧器にも、成功して適用される。 簡単にするため、図では、一つのコイルセグメント２４当たり６から１０巻の導 体４１が示されているが、実際の巻線は、典型的には一つのコイル部分当たり１ ５から２５巻の導体を有することに留意すべきである。 本発明の実施例の上記詳細な説明は、例として、図示し、説明している。それ らは本発明を、ここで開示する形体に限定することを意図せず、多くの、改良や 変形が上記の教義の範囲内で可能であることは明らかである。例えば、分水バン ド６０は図４に示すように、内側の垂直なダクト４９内に位置してもよい。実施 例は、本発明の教義とその実際の適用を最も良く説明し、そしてそれにより、技 術に熟達した他の人々が本発明と、特定の使用法に合った、様々な改良を加えた 種々の実施例を最も良く利用できるように選ばれ説明されている。本発明の範囲 は下記の請求項、またそれと均等のもので決定されることを意図する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中央縦方向軸線を有する巻線チューブと、前記巻線チューブの前記中央縦方 向軸線に沿って、軸線方向に変位された複数のコイル部分とを有し、前記複数の コイル部分は、前記コイル部分と、各前記コイル部分内に形成された中間の垂直 なダクトとの間の半径方向ダクトを有し、更に、前記複数のコイル部分の周りを 取り囲む外側のおおいを有し、それにより、前記外側ラップと前記複数のコイル 部分との間に外側の垂直なダクトを形成し、更に、前記外側の垂直なダクトを通 って流れる冷却液と、内表面と外表面を有し、前記冷却液を前記内表面と前記外 表面の上を流れさせるように、前記外側ラップと前記複数のコイル部分との間の 外側の垂直なダクトに位置決めされた分流バンドとを有し、前記分流バンドは前 記複数のコイル部分の選択さあれたコイル部分の周りに位置決めされ、一つのコ イル区画の周りに位置し、前記選択されたコイル部分の軸線方向の長さとほぼ等 しい軸線方向の長さを有し、１以上の前記半径方向のダクトへの半径方向の流れ を形成するように、前記冷却液を部分的に遮蔽するコア型変圧器の巻線。 ２．前記半径方向の流れは、前記巻線チューブと前記外側のラップの間を流れる 冷却液の総量の７から１５％の間であることを特徴とする請求項１に記載の装置 。 ３．さらに、前記複数のコイル部分と、前記複数のコイル部分の外周に位置決め された外側の垂直なスペーサーとの間に位置決めされた半径方向のスペーサーを 有し、前記半径方向のスペーサーと前記垂直なスペーサーは、前記分流バンドを 支持することを特徴とする請求項１記載の装置。 ４．中央縦方向軸線を備えた巻線チューブと、前記巻物チューブの前記中央縦方 向軸線に沿って軸線方向に変位された複数の円周状のコイル部分とを有し、前記 複数のコイル部分それぞれは外周部と、複数の中間の垂直ダクトとを有し、前記 軸線方向に変位されたコイル部分は、前記コイル部分の間に半径方向ダクトを構 成するコア型変圧器であって、冷却液が同時にその内面と外面に沿って流れるよ うに、前記外側のラップと、前記複数のコイル部分の選択されたコイル部分の外 周部との間に位置決めされた冷却液の分流バンドを有し、前記冷却液の分流バン ドは、前記選択されたコイル部分の軸線方向の長さとほぼ等しい軸線方向の長さ を有し、冷却液を前記コイル部分の間の前記半径方向ダクトへそらした半径方向 の流れを生じさせるコア型変圧器。 ５．前記半径方向の流れは、前記複数のコイル部分を通って流れる冷却液の総量 の７から１５％の間であることを特徴とする請求項４に記載の装置。 ６．さらに、前記複数のコイル部分と、前記複数のコイル部分の前記外周部の外 側に位置決めされた外側の垂直なスペーサーとの間に位置決めされた半径方向の スペーサーを有し、前記半径方向のスペーサーと前記垂直なスペーサーは、前記 分流バンドを支持することを特徴とする請求項４記載の装置。 ７．中央縦方向軸線を備えた巻線チューブと、前記巻物チューブの前記中央縦方 向軸線に沿って軸線方向に変位された複数の円周状のコイル部分とを有し、前記 複数のコイル部分それぞれは外周部と、複数の中間の垂直ダクトとを有し、前記 軸線方向に変位されたコイル部分は、前記コイル部分の間に半径方向ダクトを構 成するコア型変圧器であって、同時にその内面と外面に沿って冷却液が流れるよ うに、前記複数のコイル部分のうちの選択されたコイル部分の前記内周部内に位 置決めされた冷却液の分流バンドを有し、前記冷却液の分流バンドは、前記選択 されたコイル部分の軸線方向の長さとほぼ等しい軸線方向の長さを有し、冷却液 を前記コイル部分の間の前記半径方向ダクトへそらした半径方向の流れを生じさ せるコア型変圧器。 ８．前記半径方向の流れは、前記複数のコイル部分を通って流れる冷却液の総量 の７から１５％の間であることを特徴とする請求項７に記載の装置。 ９．さらに、前記複数のコイル部分と、巻物チューブと前記複数のコイル部分の 内周部との間に位置決めされた内側の垂直なスペーサーとの間に位置決めされた 半径方向のスペーサーを有し、前記半径方向のスペーサーと前記内側の垂直なス ペーサーは、前記分流バンドを支持することを特徴とする請求項７記載の装置。