JPS62194602A - 静止誘導器における巻線の冷却構造 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば乾式変圧器、リアクトル等の静止誘導
器の巻線の冷却に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は例えば特開昭５６−１９２８１０号公報に示さ
れた従来の乾式変圧器、リアクトリ等の静止誘導器の巻
線を冷却するための構造を示す斜視図であり、図におい
て、（１１）は変圧器の巻線の表面の形状に合わせて形
成されて巻線に対して絶縁して密着される集熱板、（１
Ｂ）はヒートパイプ、（１３）は集熱板（１１）とヒー
トパイプ（１２）を接続する座金、（１４）はヒートパ
イプ（１２）の他端に接続された放熱フィンである。

従来の巻線の放熱の構造は上記のように構成され、巻線
（実質的に円筒状の集熱板（１１）の内部にある）で発
生した銅損の一部を集熱板（１１）により集熱し、この
熱をヒートパイプ（１２）で放熱フィン（１４）に導き
、変圧器の置かれている雰囲気（一般に大気中）へ放熱
することにより、巻線の冷却を行なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の放熱の構造では、雰囲気が真空であ
る場合、放熱フィン（１４）からの熱放散は輻射のみし
か期待できないため、放熱特性が悪くなり放熱フィンの
代りに他の熱交換器を用いこれと一定以上の対接面積を
確保して密着させる必要がある。

また、変圧器の損失は銅損の他に鉄心において発生する
鉄損があり、上記の真空中雰囲気の場合、鉄心について
も放熱経路を確保するために鉄心と熱交換器とを直接密
着させるかまたはヒートパイプを介して接続する必要が
ある。

このように、真空中での適用時には銅損と鉄損に対して
それぞれ異なった経路で熱交換器に熱を導くため、機器
コストが高くなり、重量も大きくなる欠点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、真空中においても容易に適用可能な低コストで軽
量化した放熱構造の乾式の巻線、鉄心を有する静止誘導
器を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る放熱構造は、巻線で発生する熱を巻線層
とこれに隣接する巻線層との間で集めて外部へ引き出し
、この引き出された熱を鉄心へ導く。

〔作用〕

この発明においては、巻線層とこれに隣接する巻線層と
の間で熱を集めるので両側の巻線層から有効に熱が集ま
る。かつこの集められた熱を引き出して鉄心に伝えるの
で鉄心の広い表面を利用°しうる。更に鉄心を熱交換器
に接続することにより、鉄心の鉄損による発熱と巻線層
からの熱との両方を一つの熱交換器で取り去ることが出
来る。

〔実施例〕

第１図乃至第３図はこの発明の一実施例を示し、第１図
は変圧器の断面の一部を示す概略図であり、第２図はそ
の一部材を示す斜視図であり、第３図は他の一部材を示
す斜視図である。

（１）は巻線を含むコイル部、（２）は絶縁物、（８ａ
）および（８ｂ）は巻線を構成する素線、（４）は絶縁
物（２）により絶縁されて素線（３）がらせん状に巻き
つけられる鉄心、（５ａ）および（５ｂ）はコイル部（
１）に挿入された熱伝導体、（６ａ）＃よび（６ｂ）は
熱伝導体（５）の集熱部、（７ａ）および（７ｂ）は熱
伝導体（５）の熱伝導部、（８ａ）および（８ｂ）は熱
伝導体（５）の放熱部、（９）は熱交換器である。熱交
換器（９）は鉄心（４）の下面と密着しており、熱伝導
体（５）の放熱部（３）は鉄心の側面（１０）と密着し
ており、熱伝導体（５）の集熱部（６）は素線（８ａ）
で構成される内側層と素線（８ｂ）で構成される外側層
との間にあってこれら素線と密着しているが絶縁物（２
）により電気的に絶縁されている。図では内と外の２層
の素線構成を示しているが、一般には複数の巻線層を有
し、巻線層間が電気的に接続または絶縁されて変圧器巻
線を構成している。

なお第１図の場合、集熱部（６）と熱伝導部（７）と放
熱部（３）とが一体的である熱伝導体（５）は銅、アル
ミニウム等の非磁性金属で出来ており、かつこの熱伝導
体（５）は鉄心（４）のまわりに周回電流経路を作らな
いように互いに絶縁された二つの部分（５ａ）、（５ｂ
）で構成されている。

上記のように構成された変圧器においては変圧器の巻線
を構成する素線（３）に電流が流れると、超伝導温度で
ない限り、素線（３）の抵抗分によりいわゆる銅損が現
われ、これが素線（３）の温度上昇となって周囲の絶縁
物（２）の温度を上昇させる。

一般に絶縁物（２）の使用温度には２００〜３００℃の
上限値があり、発熱と放熱のバランスをとリ、上記温度
範囲以下に抑制する必要がある。

このため、熱伝導率の高い銅、アルミニウム等で作られ
た熱伝導体（５）の集熱部（６）で素線（３）において
発生した熱を吸収する。この場合、集熱部（６）は素線
（３）で構成される巻線層に沿って絶縁物（２）を介し
て広い面積（すなわち外側層に接する面積に加えて内側
層に接する面積）で密着しているため、効率的に熱の吸
収を行なうことになる。熱伝導部（７）は集熱部（６）
で吸収した熱を鉄心（４）の方向へ伝導させるヒートパ
イプの役目を果たし、熱伝導部（７）の熱は放熱部（３
）を介して鉄心（４）へ送られる。第３図を参照して、
熱伝導体（５）の放熱部（３）と鉄心（４）との密着面
は鉄心側面（１０）を利用していることが判る。従って
広い面積で熱伝達が行なわれる。

素線（３）で発生した銅損による熱は熱伝導体（５）に
より鉄心（４）に導かれるが、一方、鉄心（４）の磁気
特性は一般にヒステリシス特性をもち、鉄心（４）にお
いてもいわゆる鉄損と呼ばれる損失があり、鉄心（４）
の温度上昇につながる。

銅損、鉄損は上記のように鉄心（４）に集められ、この
鉄心（４）の熱が鉄心（４）の表面と密着した熱交換器
（９）に送られ、変圧器全体が冷却されることになる。

なお、上記の実施例では熱伝導体（５）の熱伝導部（７
）、放熱部（３）は集熱部（６）の片側にのみ設けたが
、第４図に示すように両側にそれぞれ熱伝導部（７）、
放熱部（３）を設け、銅損の放熱効果を強化する構造と
しても良い。

また、放熱部（３）の形状を鉄心側面の形状に合わせ、
密着する面積を増大させ放熱効果を強化した第５図、の
構成としても良い。

また、製作上、集熱部（６）に弾性を持たせる方が良い
場合は第６図の構成のようにスリットの入れた集熱部と
しても良い。

なお、本発明の実施例では熱伝導体（５）の材質を非磁
性金属としたが、酸化べ１７１Ｊウム等の絶縁物として
も良い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、巻線から有効に熱を引
き出すことができる。更に真空中雰囲気で適用される変
圧器等の静止誘導器の巻線に発生する熱を鉄心に導くこ
とにより、巻線と熱交換器との間の熱伝導経路を簡単化
することができ、静止誘導器の小形軽量化、低コスト化
が実現できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を概略的に示す断面図、第
２図は第１図に示されたものの一部材を示す斜視図、第
３図は第１図に示されたものの他の一部材を示す斜視図
、第４図は第２図に示されたものの他の実施例を示す図
、第５図は第２図に示されたものの他の実施例を示す図
、第６図は第２図に示されたものの他の実施例を示す図
、第７図は従来の放熱構造を示す斜視図である。 図において、（２）は絶縁物、（３）は巻線、（４）は
鉄心、（５）は熱伝導体、（６ａ）、（６ｂ）は集熱部
、（７ａ）、（７ｂ）は熱伝導部、（８ａ　）。 （８ｂ）は放熱部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄心、巻線および絶縁物で構成される変圧器、リ
   アクトル等の静止誘導器のその巻線の層間に熱伝導率の
   高い材料を巻線に対して電気絶縁して挟み込み、上記材
   料を鉄心に熱的に連結させたことを特徴とする巻線の冷
   却構造。
2. （２）熱伝導率の高い材料は集熱部、熱伝導部および放
   熱部からなる熱伝導体として形成されており、前記集熱
   部が巻線の層間に挟まれており、前記放熱部が前記鉄心
   の側面に密接されている特許請求の範囲第１項記載の巻
   線の冷却構造。
3. （３）集熱部は巻線の層の輪郭にほぼ一致する円筒形を
   しており、放熱部は鉄心の側面に密接する板形をしてい
   る特許請求の範囲第２項記載の巻線の冷却構造。
4. （４）集熱部はその円筒形を軸方向に複数箇所で分割さ
   れている特許請求の範囲第３項記載の巻線の冷却構造。
5. （５）熱伝導率の高い材料として酸化ベリリウム等の絶
   縁体を用いた特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れか
   に記載の巻線の冷却構造。
6. （６）熱伝導率の高い材料として銅、アルミニウム等の
   非磁性金属を用いた特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   何れかに記載の巻線の冷却構造。