JPS5871608A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）技術分野 本発明は金属シートと絶縁シートを重ねて巻回した箔巻
巻線を備え、且つ冷却媒体が通される冷却ダクトを巻線
内に内蔵した変圧器に関す為。

（ｂ）発明の背景 箔巻巻線を偵えた箔巻変圧器は、占積率がよく、小形・
幅量化を実境できる特長があるために、歇にマ、数１０
０藍ＶＡ、ｌｉ度の比較的電圧の低い小容量の変圧器に
おいてはすでに実用化され、かなり市場に出まわってい
る。

最近、その優れた長所に鑑み、より高電圧・大容量の変
圧１例えば意７１ＫＶ、３００ＭＶＡ変圧器にも適用拡
大が研究されているが、最大の―はいかに巻線に対する
冷却能力を向上させ、高い絶縁能力を巻線にもたせられ
るかにかかつている。まだ、このような高電圧大容量変
圧器は実用化はされていないが、この箔巻変圧器におけ
る巻線に対する冷却方式としては、巻線内に冷却ダクト
を内蔵させ、絶縁特性の秀れた冷媒を送り込んで巻線損
失から発生する熱をｆｌｉＪｌ’的に冷やす、いわばヒ
ートパイプ式のものが考えられている。

（・）従来技術 第１ｇはこのような方式の変圧器を示している。図中１
は絶縁媒体として絶縁油あるいはａＦ・ガスなどの絶縁
Ｉヌを封入したタンクで、このタンク１の内部には鉄心
１が設けられる。

この鉄心２の主脚２烏の外側には絶縁筒１を介して低圧
巻ＩＩ４が巻装され、この低圧巻線４の外側には絶縁バ
リヤＣを介して高圧巻線５が巻装されている。これら低
圧巻線４および高圧巻線Ｉはアルにクム箔などからなる
金属シート１と樹脂フィルムなどからなる絶ｍＶ−）＃
を重ねて巻回してなる箔巻Ｓ＊にて構成されている。な
お、各巻線４．５はタンク１内に封入された絶縁媒体に
より絶縁されている。また、低圧および高圧巻線ｄ、ｌ
にはその軸方向に延びる冷却ダク）りが巻込まれて内蔵
されている。

冷却ダクト９内には、フロン１１１やｖｃｒｉなどの冷
媒が逼るように中空になっており、この冷媒は冷却ダク
トタ内を通る過程で巻線４゜１の発熱を冷媒の蒸発潜熱
で辱い巻線４．５を４却する。そして、この冷媒はタン
ク１外部に設けた凝縮９１ｍにおいて水冷却により冷却
されて凝縮され、液化した冷媒は冷媒タンクＩＩに貯め
られてポンプ１１により導液管１３と絶縁パイプ１４を
介して冷却ダクトリ内に送り出される。なお、金属製の
導液管１３は巻線４゜５の両端部側に配置され、冷却ダ
クト９の両端部には接続口９１が形成され、＃液管１３
と冷却ダクトｔの！＃破口＃脂は絶縁パイプ１４を介し
て接続されている。また、第１図において本発明とｉｆ
＃関係のない巻線のリード線やブッレングなどは簀略し
である。

この冷却方式の変圧器は冷却のための冷媒が流れる循環
回路と絶縁のための絶縁媒体とは完全に分１ｆｌｌ（セ
パレート）されている。このことから、この方式の箔巻
変圧器を特にここではセパレート式箔巻便圧器と呼ぶこ
とにする。

この冷却方式の変圧器は、冷媒の蒸発潜熱を利用してい
るので、優れた冷却特性を期待でき、大容量変圧器に有
望である。

ｔＪ）従来技術の間融点 しかして、このようなセパレート方式の変圧器において
、低圧および高圧巻線４．５内に内蔵される冷却ダクト
クとしては、一般に巻線を軸方向から見た第２図で示す
ようにステンレス鋼などからなる薄い平形ダクＦを略円
筒状をなすように彎曲させてなる円筒状の冷却ダクトＩ
ムが用いられている。（なお、＄２図ではり−）７．４
１を共通の線で示している。）すなわち、この冷却ダク
ト９ムは金属シート１と絶縁シート８と一緒に巻込んで
巻線の中間の巻層に配置するもので、例えば１８１図で
示すように高圧巻線１においては径方向に所定距離を存
した中間の巻層に内外側に分けて配置している。つまり
、巻線Ｉ内部に発生した熱を所定間隔毎に設けた円筒状
の冷却ダクト１ムによって冷却する方式である。ここで
、冷却ダクト９ム関の巻線における温度分布を見ると第
３図で示すようになる。すなわち、冷却ダクト９ムの表
面に接する巻線の部分の１点および１点は冷却ダクトｊ
Ａ内部の冷媒からの熱伝導率が良好であるために湿度上
昇を低く抑えることができるが、巻線の径方向のＸ方向
への熱伝番は熱伝導率のあまり良くない絶縁シート−を
介して行なわれるために、冷却ダクト９ムに挾まれた巻
線の中央部のｂ点では温度上昇〒ｂを低く抑えることが
できない。このため、温度分布は中央部が高くなる山形
状となる。そこで、冷却ダクト＃Ａ間の中央部す点での
温度上昇Ｔｂを低く抑え冷却効率を上昇させるためには
、巻線内に設ける冷却ダクト９ムの数を増加させて冷却
ダク）ＧＡ間の距離Ｉを小さくする方法が考えられる。

しかし、この方式によると一般に金属シートｒの厚さの
１０〜３０倍の厚さを有する冷却ダクト９ムを多数必要
とし、このため巻線の占積率を低下させ、効率あるいは
経済上好ましいものではない。

また、第２ｔｇで示す円筒状をなす冷却ダクトクＡは、
巻線の円鴫方向に沿って３６ｏ０に近い円周方同長さを
有しており、また一般に冷却ダクト磨はステンレス鋼な
どのｉｍ程度の厚さを有する金属板で壁部を形成してい
るので、冷却ダクト９ム全体として剛性が大である。こ
のため、巻線製作時に巻線機により各シート７゜１を巻
回する際に、冷却ダクト９ムをシート１゜８の巻層間に
配置するためには、冷却ダクトｔムをシート７．８と一
緒に彎曲させて巻付けることができないので、冷却ダク
）９Ａを巻線の軸方向から巻線内に挿入することになる
。従って、冷却ダクト９人の巻線内への挿入が面倒であ
り、また冷却ダクト９人が障害となって巻線の径方向の
締付力が不充分となり確実な保持が行なえないことがあ
る。

（ｅ）発明の目的 本発明は巻線の占積率を向上させることなく冷却ダクト
による冷却効率を向上させることができ、且つ冷却ダク
トによる巻線の締付力低下防止および巻＃ｍｓ回作業の
各編化を図った変圧器を提供するものである。

ｔｏ発明の概要 本発明の変圧器は、円弧長さが円弧角度でおよそ１８０
０よりも小さく構成された検数の冷却ダクトを、巻線の
半径方向および円周方向に夫々位置を異ならせてｔＳ内
に配置したものである。

葎）発明の実施例 本発明の変汗器は、前述したような第１図で示す原理的
構成をなしている。すなわち、タンク１、鉄心２．金属
Ｖ−）７と絶縁シート８を重合して巻回してなる箔巻巻
線で構成される低汁巻線４および高圧巻Ｗ５などを１す
るものである。これら低圧および高圧巻＠４　、　ｊの
内部には後述するところの複数の冷却ダクト磨が内蔵さ
れ、この冷却ダクト磨は凝縮器１−、タンク１１、ポン
プ１１、導液管１３および絶縁パイプ１４を接続して冷
媒循環回路を構成している。

秦４図は本発明の変圧器の一実施例を示すもので、例え
ば高圧巻線５における冷却ダクトｔ・およびこの冷却ダ
クト磨の配置構成を示している。高圧巻線５には壷数個
の冷却ダクト＃−１〜９−Ｃが巻線５の円周方向に沿い
配置されて内蔵されている。これら冷却ダクト９−１〜
＃−６は、ステンレス鋼などの金属板からなる薄い平形
ダクトを巻線５の円周方向に沿うように円弧状に彎曲さ
せたものである。各冷却ダクト＃−１〜＃−６の円弧部
は、巻線５内に配置される各冷却ダクトの配置位置にお
ける巻線の巻き半径に応じた曲事半径で形成されるもの
で、各円弧部の長さは円弧角度で約１２００に設定され
ている。なお、各冷却ダクト９−１〜−一一は巻線５の
軸方向長さに対応する軸方向長さを有し、軸方向両端部
には絶縁パイプ１４と接続する接続口ｇｍが形成されて
いる。そして、各冷却ダクト９−１〜＃−６は巻線５に
おいてその径方向の内外に異なる位置にある巻層に夫々
挿入配置され、且つ各冷却ダクト９−１〜ト」は巻線５
の軸を中心とした円周方向に夫々１２００づつ位置をず
らして各巻層に挿入配置されている。すなわち、各冷却
ダクト９−１〜ｍ−１ｆは巻線５の径方向および内聞方
向に互いに位置を異ならせて配置されている。

例えば、巻１！１において冷却ダクト９−１が他の冷却
ダクトに比して最も内側の巻層に配置され、次に冷却ダ
クト＃−２が冷却ダクト９−１より外側の巻層に冷却ダ
クト＃−１とはＳ線円周方回に位置を異ならせて配置さ
れ、さらに冷却ダクト＃−Ｊが冷却ダク）９−１より外
側の巻層に冷却ダク）ｊ−１，ｊ−ｊとは巻線円周方向
に位置を異ならせて配置されており、他の冷却ダクト＃
−４〜ｍ−１＋：）ｍ次径方向外鉋に位置する巻層に円
周方向に位置を実らせて配置されている。なお、各冷却
ダクト９−１〜ト」を巻線５の円周方向にずらす角度距
離は、冷却ダクトの挿入による巻線全体の円形からの変
形を極力防止でき、巻線な顯國に巻ける間開で設定する
。また、巻線１を構成する金綽シート１と絶縁Ｖ−ト１
は重合わせて順次巻回され、その途中で互い５二隣接す
る各冷却ダクト９−１”ｂＬ　ｇ　−６の間を内周側か
ら外周側あるいは外周側から内周側へ通過して巻回され
ている。このため、各冷却ダクト９−１〜Ｇ−１はその
内側および外側にて巻回されている金属シート１と絶縁
シート８−の重合シートに挾まれて、これらＶ−）７．
８の巻付は張力により固定されている。

なお、低圧巻線４においても、同様に円弧状をなす複数
の冷却ダクト９が径方向および円周方向に位置を異なら
せて挿入配置しである。

しかして、この皺圧器において、例えば起工巻線５では
円弧状をなす複数の冷却ダクト９−１〜９−６が巻線５
の径方向の内外釧に位置を異ならせてダクト数の数に応
じた接散個所の巻層に分散して配置され、且つ各冷却ダ
クト９−１〜９−６が巻線６の円周方向に位置をずらし
分散して配置しである。すなわち、各冷却ダクト９−１
〜９−６はｓｈｓの径方向および円周方向に相互に位置
を桶ぎない合うように分散して配置しである。そして、
各玲却ダクト＃−１〜９−Ｃ内に夫々冷媒を流すことに
より、各冷却ダクト９−１〜９−６が巻線５の径方向お
よび円周方向に互いに補ぎない合って巻線５の各部分を
冷却する。この場合、各冷却ダクト９−１〜ｍ−６は巻
線５の径方向に伝達する熱をうばって冷却を行なうだけ
でなく、円周方向に伝達する熱をうばって冷却する。す
なわち金属シート１は絶縁レート８に比して熱伝尋率が
良く、冷却ダクト９−１〜９−６に接触する金属シート
７を介して円周方向から冷却を良好に行なえる。このた
め、巻Ｗ　５におけろと１却ダクト９−１〜９−６の間
に位置する中央部などの冷却ダクト９−１〜９−６から
馳れた個所も充分冷却されて温度上昇を抑制できる。例
えば、第４図のＸ　／　　Ｘ　／締で示す冷却ダクト９
−１と９−４との間Ｃ二位置する巻線５の部分は冷却ダ
ク）９−１．ｊｌ−４により巻線径方向から冷却される
だけでな゛く、他の冷却ダク）９−２゜９−１によって
冷却されている金属シート７が巻Ｍｓの中間部分に位置
していることによってこれら金属シート１を介して冷却
されるので、中間部の温度上昇が充分抑制され例えば冷
却ダクトに近接する部分と略同じ程度に温度低下する。

ここの温度分布は第５図で示すようになる。

すなわち、冷却ダクト間の距離ｌを従来と同じに設定す
れば、巻線中間部ｄ二、冷却ダクト＃−Ｊ、９−４によ
り冷却される金属シート１（図示Ｃ点）が位置するため
、最高上＃ｌ温斐はＴｂからＴｃに低下するので冷却効
率が上昇し、逆に上昇温度を’Ｉ’ｂに許容すれば冷却
ダクト間の距ｔｉｌｌを２倍にできる。従って、各冷却
ダクト９−１ル 制して巻線の径方向における冷却ダクト間の冷却効率を
高め、径方向の内外側８二配置する冷却ダクトの数を減
少させて巻線の占積率を高くすることができる。因みに
第４図で示す各冷却ダク）＃ー１〜９ー１により円筒状
の冷却ダクトを形成すると、その数は従来設けられる円
筒状の冷却ダクトの数の約半分である。

また、冷却ダクト９−１〜９−１は周弧長さ雰円弧角度
で約１８０°よりも小さい円弧状をなすものであるから
、巻線製作時に、金属シートｒと絶縁シート８を巻く際
に、冷却ダクト９−１〜９−Ｃを巻線５の円周上にその
半径方向外側から挿入して配置することがで跨る。この
ため、従来のように円筒状の冷却ダクトを巻線の軸方向
から挿入する場合に比して、冷却ダクト９−１〜Ｂ−１
の巻線への挿入が容易となるとともに、冷却ダクト＃−
１〜９−６を金属シート６および絶縁シートＩと一体に
Ｓ〜込んで巻付は張力により締付けることができ、巻線
５の径方向の締付力が充分大きなものとなり堅牢な巻線
が得られる。

なお、上記実施例では冷却ダクトの円弧の長さが円弧角
で約１２００の場合について述べたが、Ｈ傾角度がおよ
そ１８０°よりも小さければよい。また複ｖ１１個の冷
却ダクトは円弧角，宴の異なるものを組合せて円周方向
に不等間隔でずらせて配−することもできる。

さらに、低圧巻線４においても高圧巻線５の場合と同様
な冷却ダクトによる効果が得られる。

なお、複数個の冷却ダクト９−１〜ｇ−σを巻線５の同
一円周上に位置する層に並べて配置することも考えられ
るが、この場合はｓ２図の場合と同様に第３図で示すよ
うな冷却特性となるばかりでなく、複数個の冷却ダクト
９−１〜ｅ−ｇを同時に保持しなければならないので、
巻線作業が複雑になる。

（ｈ）発明の効果 本発明の変圧器は各冷却ダクトが巻線径方向および半径
方向に良好に冷却作用を行ない、巻線の占積率を低下さ
せることなく冷却効率を高めることができ、且つ巻線製
作時に冷却ダクトを容易に巻線に挿入できるとともに巻
線の締付は力を高めて堅牢性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となるセパレート方式の変圧器の
原理的構成を示す説明図、第２図は従来の冷却ダクトお
よびその配置構造を示す説明図、第３図は従来の冷却ダ
クトを用いた場合慣巻−の温度分布を示す線ＪＩｉ４図
は本発明の変圧器の一実施例における冷却ダクトおよび
その配置構造を示す側面図、第５図は本発明における冷
却ダクトを用いた場合の巻線の温度分色の一例を示す線
図である。 １・・・タンク、２・・・鉄心、４・・・低圧巻線、５
・・・高圧巻線、７・・・金属シート、８・・・絶縁シ
ート、９・・・冷却ダクト、９ム・・・冷却ダクト、９
−１〜＃−６・・・冷却ダクト、１０・・・凝ａｔ器、
１１・・・タンク、１２・・・ポンプ。 出願人代理人　弁理士　　鈴　　江　　武　　彦第１図 ７、； 第２図 第３図 第４図 第５図 Ｂ８や　、５７．７．−８　。 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 特−昭５６−１７１０１５号 ２、発明の名称 変圧１ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出−人 （３０７）東京芝浦電気株式会社 ４、代理人 ６、補正の対象 図面 二の内容 願書添付の図面のうち第４図を別紙の通り訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属シートと絶縁シートを重ねて巻回してなる箔巻巻線
   を鉄心に巻装し、この巻線の内部に巻線の軸方向に延び
   る複数の冷却ダクトを巻線の円周方向に配置して内蔵し
   てなる変圧器において、前記各冷却ダクトは前記巻線の
   ＨＩＩｉ！方向に沿う円弧状に彎曲形成するとともに円
   弧の長さを円弧角変でおよそ１８０°よりも小さく構威
   し、且つ前記各冷却ダクトを夫々前記巻線の内部に巻線
   の半径方向および円周方向に順次位置を異ならせて配置
   したことを特徴とする変圧器。