JPH09213532A - 変圧器の空冷構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】変圧器の空冷効率の向上を図り、もって変圧器
の小形化・低コスト化を可能にする。 【解決手段】連通路５を経て後分室の下部で立ち上がっ
た空気流は、トランス１４の、コイルの各組で一次コイ
ルと二次コイルの間に形成された空隙を通る経路と、一
次コイルの外周面に沿う経路の二つをとって流れながら
空冷をおこなうことになる。そのとき、筒体２０の上端
部内周面と一次コイルの外周面の隙間を狭くし、ここを
通る空気流の抵抗を、空隙を通る空気流の抵抗とほぼ同
じか、やや高くすることができる。したがって、従来例
と異なって、トランス１４の内部を空冷する度合いを増
加させることができ、一次コイルの外周面に沿う集中的
な空気流による空冷と相まって、トランス１４の空冷効
率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無停電電源装置
の筐体内にコイル軸線を垂直にして格納された変圧器を
空気流によって強制空冷する構造であって、とくにその
変圧器コイルの手前側に、空気流導入管としての筒体を
設けることによって空冷効率の向上を図った変圧器の空
冷構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源装置に格納された従来例につ
いて、図４の側面図と、図５の正面扉を開いたときの正
面図とを参照しながら説明する。図４において、正面扉
１が直方体の箱状ケース２に、その左側の開口部を開閉
可能に取り付けられる。ベース２ａがケース２の床面設
置のために設けられる。ケース２の内部をほぼ垂直な隔
壁３で前・後の二つの分室に区分する。前分室の底部に
上げ底板４を設けて、これとケース２の底板の間に形成
される連通路５と後分室とを連通させる。前・後の各分
室の上部に排気用ファン１１，１２をそれぞれ設ける。
また、正面扉１に通風穴を設けるが、これらは最下位に
位置する１個の方形通風穴１ｂと、その上側に位置する
４個の方形通風穴１ａとからなる（図５参照）。通風穴
１ａは前分室の下部と連通し、通風穴１ｂは連通路５を
介して後分室の下部とそれぞれ連通する。

【０００３】図４において、前分室（図の左側）の下部
に入出力部６が、同じくその上部に電力変換部７が配設
され、また後分室（図の右側）の下部にトランス・リア
クトル部１０が配設される。このトランス・リアクトル
部１０には、下部のトランス１４と上部の符号を付けて
ないリアクトルからなる。入出力部６は、主にブレーカ
やマグネットコンタクタ等から構成される操作部である
から、操作に便利なように装置の前側に配設される。電
力変換部７は、スイッチング素子である絶縁形バイポー
ラトランジスタ素子（以下、素子という）８と、図示し
てないコンデンサとが空冷用フィン付き取付板９に集中
的に取り付けられたユニットである。素子８やコンデン
サは、多量の発熱があるから上部に配設される。また、
トランス・リアクトル部１０も発熱ユニットであるが、
重量物であるのと比較的保守の必要がない理由で後側下
部に配設される。

【０００４】主に、素子８と、コンデンサと、トランス
・リアクトル部１０とから発生する熱の放散のために、
正面扉１の通風穴１ａから取り入れられた外部の空気
は、それに含まれる塵埃などが、正面扉１の裏面側に設
けられた符号を付けてないフィルタを介して除去された
後に、前分室の下部から矢印のように上方に流れて、前
記の入出力部６と発熱ユニット（電力変換部７の素子８
やコンデンサ）と接触してその熱を奪いながら対流作用
で上昇し、天井部の穴から外部に放出される。そのと
き、天井部に設けられた排気用ファン１１が、対流空気
の上昇を強制・促進する。また、正面扉１の通風穴１ｂ
から取り入れられた外部の空気は、矢印のように連通路
４を介して後分室の下部に入った後に上方に流れ、トラ
ンス・リアクトル部１０と接触してその熱を奪いながら
対流作用で上昇し、天井部の穴から外部に放出される。
そのとき、天井部に設けられた排気用ファン１２が、対
流空気の上昇を強制・促進する。なお、通風穴は前面扉
１に設けられる他は、以下の理由で、ケース２の側面や
背面には設けられない。一般に電力装置のケースは、横
に並設されて、いわゆる列盤をなしたり、またはケース
背面側に壁面が接近して設けられる場合が多いからであ
る。

【０００５】ところで、トランス・リアクトル部１０の
下部にあるトランス１４の構造について、図２の斜視図
と、図３の断面図を参照しながら説明する。各図におけ
る一点鎖線表示の部分については実施例で述べるから、
ここでは関係ない。図２において、トランス１４は３相
交流用であるから、分岐された３個の鉄心１５と、これ
に巻かれたコイル部（一次コイル１９と二次コイル１６
からなる）とで構成される。さらに詳しくは、図３に示
すように、方形断面の各鉄心１５に二次コイル１６が巻
かれる。その外周面にプラスチック（絶縁材料）からな
る繭形断面の棒体であるスペーサ１７がその軸線を鉄心
１５の軸線と平行になるようにして配設される。詳しく
言えば、スペーサ１７は断面の方形寸法に大小あって、
鉄心１５の各角部には大寸法のものが、各辺部には小寸
法のものが用いられる。その上から一次コイル１９が巻
かれる。つまり、二次コイル１６の外周面と一次コイル
の内周面の間に、絶縁空間としての空隙１８が形成され
る。以上に述べたコイルの組の三つが各軸線を平行にし
隣り合う同士近接して並設される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例においては、以
下に述べる理由により、後分室のトランス・リアクトル
部１０とくにトランス１４の空冷が効率的でなく、ひい
てはその小形化・低コスト化が阻害されるという欠点が
ある。図４において、連通路５を経て後分室の下部で立
ち上がった空気流は、トランス１４の、一次コイル１９
と二次コイル１６の間に形成された空隙１８（図２，図
３参照）を破線矢印のように通る経路と、一次コイル１
９の外周面に沿う実線矢印の経路をとって流れながら空
冷をおこなうことになるが、前者の流れに対する抵抗よ
り後者の流れに対する抵抗が格段に低いから、空隙１８
を通る破線矢印の空気流が少なくなり、トランス１４の
内部を空冷する度合いが低下し、ひいては全体の空冷効
率が低下するからである。したがって、トランス１４の
内部を空冷する度合いを増すような視点から改善する必
要がある。

【０００７】この発明が解決しようとする課題は、従来
の技術がもつ以上の問題点を解消して、変圧器の空冷効
率の向上を図り、もって変圧器の小形化・低コスト化を
可能にした変圧器の強制空冷構造を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、同軸に巻か
れた一次コイルと二次コイルの間にその共通な軸線と平
行に複数個の絶縁性間隔棒体を挿設して絶縁空間を形成
した変圧器を、そのコイル端面と直角に流れる空気流に
よって強制空冷する構造において、空気流の方向を軸線
とする筒体を変圧器コイル手前側に設け、この筒体の端
部内周面が変圧器コイルの端部外周面を近接・包囲する
ようにする、という構成である。

【０００９】また、この発明は、同軸に巻かれた一次コ
イルと二次コイルからなる組の複数個が、各軸線を平行
にし隣り合う同士近接して並設されるとき、筒体はその
端部内周面が全コイルの端部外周面を共通に近接・包囲
するように設けられる、または、変圧器が無停電電源装
置の筐体内にコイル軸線を垂直にして格納され、筒体が
変圧器コイルの下方に設けられるのが好ましい。

【００１０】したがって、この発明では、筒体の端部内
周面と変圧器コイルの外周面の隙間を狭くして、ここを
通る空気流の抵抗を、変圧器コイルの一次コイル・二次
コイル間の空隙を通る空気流の抵抗とほぼ同じか、やや
高くすることができる。すなわち、コイル間空隙を通る
空気流を、変圧器コイルの外周面に沿う空気流と同じ
か、やや多くすることができる。その結果、空気流の一
部つまり筒体の中心部の流れが、変圧器コイルの端面か
ら絶縁空間を通って十分に流れるとともに、他の一部つ
まり筒体の内周面に近い流れが変圧器コイルの外周面に
沿って従来例より集中的になり、この両方の流れによっ
て変圧器コイルを一次コイルの内周・外周の各面と二次
コイルの外周面を介して強制空冷することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態として、実
施例を以下に図１〜図３を参照しながら説明する。図１
はその側面図で、この実施例が従来例と異なる点は、ト
ランス１４の下方に空気流導入管としての筒体２０を付
設したことである。つまり、筒体２０は、その軸線を垂
直にし、上端部内周面がトランス１４の三つのコイルの
組の下端部外周面を共通に近接・包囲する形に設けられ
る。図２と図３において、筒体２０をそれぞれ一点鎖線
表示した。

【００１２】したがって、図１と図２において、連通路
５を経て後分室の下部で立ち上がった空気流は、トラン
ス１４の、コイルの各組で一次コイル１９と二次コイル
１６の間に形成された空隙１８（図３参照）を通る経路
（図１の破線矢印参照）と、一次コイル１９の外周面に
沿う経路（図１の実線矢印参照）の二つをとって流れな
がら空冷をおこなうことになる。そのとき、筒体２０の
上端部内周面と一次コイル１９の外周面の隙間を狭くし
て、ここを通る空気流の抵抗を、空隙１８を通る空気流
の抵抗とほぼ同じか、やや高くすることができる。つま
り、設計によって空隙１８を通る空気流を、一次コイル
１９の外周面に沿う空気流と同じか、やや多くすること
ができる。このようにする理由は、以下のようなことを
考慮した点にある。つまり、一次コイル１９の外周面は
広い表面積をもつから、もともと空冷されやすい好条件
にあるのに対し、コイルの空隙１８を介しての空冷は困
難な条件にある。

【００１３】したがって、従来例と異なって、トランス
１４の内部を空冷する度合いを増加させることができ、
一次コイル１９の外周面に沿う空気流による空冷と相ま
ってトランス１４の空冷効率を向上させることができ
る。すなわち、筒体２０を上昇する空気流の一部、つま
り筒体２０の中心部の流れが、トランス１４のコイルの
端面から一次コイル１９・二次コイル１６間の空隙１８
を通って十分流れ、かつ他の一部、つまり筒体２０の内
周面に近い流れがトランス１４のコイル外周面に沿って
従来例より集中的に（発散することなく）流れて、この
両方の流れによってトランス１４を、一次コイル１９の
内周・外周の各面と、二次コイル１６の外周面の両面を
介して強制空冷することができるからである。このトラ
ンス１４の空冷効率向上によって、トランス１４自体を
小形化するとともに、低コスト化することができる。

【００１４】実施例の説明は３相交流の場合でおこなっ
たが、一般に多相交流用のトランスの場合には、同軸に
巻かれた一次コイルと二次コイルからなる組の複数個
（相の個数と同じ）が、各軸線を平行にし隣り合う同士
近接して並設されるときには、筒体は、その端部内周面
が全コイルの端部外周面を共通に近接・包囲するように
設けられることになる。

【００１５】

【発明の効果】この発明によれば、筒体の端部内周面と
変圧器コイルの外周面の隙間を狭くして、ここを通る空
気流の抵抗を、変圧器コイルの一次コイル・二次コイル
間の空隙を通る空気流の抵抗とほぼ同じか、やや高くす
ることができる。つまり、コイル間空隙を通る空気流
を、変圧器コイルの外周面に沿う空気流と同じか、やや
多くすることができる。したがって、空気流の筒体の中
心部の流れが変圧器コイルの端面から絶縁空間を通って
十分に流れて、一次コイルの内周・外周の各面と二次コ
イルの外周面を介し、また筒体の内周面に近い流れが変
圧器コイルの外周面に沿って集中的に流れ、二次コイル
の外周面を介し、合計三つの表面を介して強制空冷する
ことができる。その結果、強制空冷の効率が向上し、そ
れだけ変圧器の小形化・低コスト化を図ることができ
る。さらには、変圧器の装置への格納や配置が容易にな
って、仕様変更などの対応が柔軟にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施例の側面図

【図２】変圧器の斜視図

【図３】変圧器の断面図

【図４】従来例の側面図

【図５】従来例で正面扉を開いたときの正面図

【符号の説明】

１ 正面扉 １ａ，１ｂ 通風穴 ２ ケース ２ａ ベース ３ 隔壁 ４ 上げ底板 ５ 連通路 ６ 入出力部 ７ 電力変換部 ８ 素子（ＩＧＢＴ） ９ フィン付き取付板 １０ トランス・リアクトル部 １１，１２ ファン １４ トランス １５ 鉄心 １６ 二次コイル １７ スペーサ １８ 空隙 １９ 一次コイル ２０ 筒体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルの
   間にその共通な軸線と平行に複数個の絶縁性間隔棒体を
   挿設して絶縁空間を形成した変圧器を、そのコイル端面
   と直角に流れる空気流によって強制空冷する構造におい
   て、空気流の方向を軸線とする筒体を変圧器コイルの手
   前側に設け、この筒体の端部内周面が変圧器コイルの端
   部外周面を近接・包囲するようにしたことを特徴とする
   変圧器の空冷構造。
2. 【請求項２】請求項１に記載の空冷構造において、同軸
   に巻かれた一次コイルと二次コイルからなる組の複数個
   が、各軸線を平行にし隣り合う同士近接して並設される
   とき、筒体は、その端部内周面が全コイルの端部外周面
   を共通に近接・包囲するように設けられることを特徴と
   する変圧器の空冷構造。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の空冷構造におい
   て、変圧器は、無停電電源装置の筐体内にコイル軸線を
   垂直にして格納され、筒体は、変圧器コイルの下方に設
   けられることを特徴とする変圧器の空冷構造。