1282563 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於：將非晶質磁性薄帶用於鐵心的非晶質 鐵心變壓器，更詳細地說，是關於將可謀求增加其容量的 非晶質磁性薄帶用於鐵心的非晶質鐵心變壓器。 【先前技術】 | 近年來’隨著電力需求的增大，也對於與電氣機器相 連接的電壓器要求其省電化。其中的一例是：爲了減少構 成雲壓器的鐵心的鐵損所造成的損失，乃實行了將非晶質 磁性薄帶用於鐵心等等的改良。 在這種變壓器中，有一種是將鐵心以及捲繞在該鐵心 上的繞線容納在變壓器的容器內，並且將礦物油等的絕緣 油或者sf6氣體等的絕緣氣體的絕緣冷卻媒體封入在變壓 器的容器內（例如：專利文獻1所揭示者）。 Φ 此外，也有一種是利用外殼將構成變壓器的鐵心予以 包覆，並且將矽油充塡入這個外殼（例如：專利文獻2所 揭示者）。 〔專利文獻1〕 專利文獻1是：日本特開2000-82625號公報。 〔專利文獻2〕 專利文獻2是：日本特開平06- 120049號公報。 【發明內容】 -5- (2) 1282563 〔本發明所欲解決的課題〕 如上所述，被使用於變壓器的鐵心的非晶質磁性薄帶 ，其板厚度只有0.03mm的程度，相當地薄，其電阻也很 高，所以與一般所採用的矽鋼板的鐵心相較，雖然具有可 達到1 / 3〜1 /4的低鐵損化的優異的磁特性，但是在其 組成成分上，其磁飽和磁通密度値是大約1. 5 6 T (特士拉 )，較之矽鋼板的磁飽和磁通密度値（大約2.0 1 T )更低 20%以上。 因此，非晶質鐵心型的變壓器，如果想要將其額定電 壓値製作成與矽鋼板鐵心型的變壓器的額定電壓値相同的 程度的話，勢必會使得鐵心趨於大型化。而隨著這個鐵心 的大型化，也勢必會導致捲繞在鐵心的周圍的繞線也跟著 大型化。其結果，非晶質鐵心型的變壓器的整體重量會較 之矽鋼板鐵心型的變壓器更重，且體積更大。這就是非晶 質鐵心型的變壓器的本質性的弱點。 爲了要儘可能地緩和這些弱點，雖然嘗試對於鐵心的 製造技術進行改善、對於鐵心的構造進行改良，但是，因 爲是屬於非晶質料的本質性的問題，所以仍然是處於難以 徹底地改善的狀況。 本發明是有鑒於上述情事而開發完成的，其目的是在 於提供：可更爲減輕因非晶質鐵心的損失（鐵損）所造成 的損失而可謀求增加容量的非晶質鐵心型的變壓器。 〔用以解決課題之手段〕 -6- (3) 1282563 爲了解決上述目的，本案的第一發明的非晶質鐵心變 壓器是由：具有將非晶質磁性薄帶用於鐵心的非晶質鐵心 和裝設在這個鐵心上的繞線的變壓器中身；以及用來容納 這個變壓器中身的槽體所組成的變壓器，其特徵爲：在上 述槽體內，封入液體，該液體是用來與構成上述槽體內的 變壓器中身的上述鐵心相接觸’以執行抑制鐵心的散熱之 功能。 • 又’本案的第二發明的非晶質鐵心變壓器是由··具有 將非晶質磁性薄帶用於鐵心的非晶質鐵心和裝設在這個鐵 心上的繞線的變壓器中身；以及用來容納這個變壓器中身 的槽體所組成的變壓器，其特徵爲：在上述槽體內，封入 矽液，該矽液是用來與構成上述槽體內的變壓器中身的上 述鐵心相接觸，以執行抑制鐵心的散熱之功能。 又，本案的第三發明的非晶質鐵心變壓器是由：具有 將非晶質磁性薄帶用於鐵心的非晶質鐵心和裝設在這個鐵 # 心上的繞線的變壓器中身；以及用來容納這個變壓器中身 的槽體所組成的變壓器，其特徵爲：在上述槽體內，封入 矽液，該矽液是用來與構成上述槽體內的變壓器中身的上 述鐵心相接觸，以執行抑制鐵心的散熱而令鐵心的溫度上 升之功能。 又，本案的第四發明的非晶質鐵心變壓器是由：具有 將非晶質磁性薄帶用於鐵心的非晶質鐵心和裝設在這個鐵 心上的繞線的變壓器中身；以及用來容納這個變壓器中身 的槽體所組成的變壓器，其特徵爲：在上述繞線的外周設 (4) 1282563 置塑膠系的披覆絕緣材，該披覆絕緣材是用來與構成上述 槽體內的變壓器中身的上述鐵心柑接觸，以執行抑制鐵心 的散熱之功能；在上述槽體內，封入矽液，該矽液是用來 與上述鐵心相接觸，以執行抑制鐵心的散熱之功能。 夂’本案的第五發明的非晶質鐵心變壓器是針對於第 一至第四發明的非晶質鐵心變壓器，其中之執行抑制鐵心 的散熱功能的液體是低黏度的矽油。 • y ’本案的第六發明的非晶質鐵心變壓器是針對於第 五發明的非晶質鐵心變壓器，其中上述矽油的引火點溫度 是在180 °C〜320 °C的範圍。 又’本案的第七發明的非晶質鐵心變壓器是針對於第 五發明的非晶質鐵心變壓器，其中上述矽油的動黏性係數 是在20 cSt〜50 cSt的範圍。 夂’本案的第八發明的非晶質鐵心變壓器是針對於第 五發明的非晶質鐵心變壓器，其中上述矽油的引火點溫度 Φ 是在18〇°C〜320。。的範圍；動黏性係數是在20 cSt〜50 cSt的範圍。 又，本案的第九發明的非晶質鐵心變壓器之運轉方法 ，是由：具有將非晶質磁性薄帶用於鐵心的非晶質鐵心和 裝設在這個鐵心上的繞線的變壓器中身；以及用來容納這 個變壓器中身的槽體所組成的非晶質鐵心變壓器之運轉方 法，其特徵爲：將與構成上述槽體內的變壓器中身的上述 鐵心相接觸以執行抑制鐵心的散熱之功能的矽液封入在上 述槽體內，上述矽液在180t〜320 °C範圍的引火點溫度 (5) 1282563 及/或20 cSt〜50 cSt的範圍的動黏性係數的條件下，進 行運轉。 〔發明之效果〕 依據本發明係可藉由抑制非晶質鐵心的散熱而降低因 散熱所產生的損失，所以可提供：可謀求增加變壓器的容 量，並且除了具有非晶質鐵心變壓器原本的省能量（省電 )特性之外，又具有優異的防災性、環保特性的變壓器。 依據本發明的方法，與構成槽體內的變壓器中身的鐵 心相接觸以執行抑制鐵心的散熱之功能的液體，是採用矽 液，尤其是採用低黏度的矽液來進行運轉，所以既可降低 非晶質鐵心的損失（鐵損），可更爲提升非晶質鐵心變壓 器原本的省能量（省電）特性 【實施方式】 〔用以實施發明之最佳形態〕 茲佐以圖面來說明本發明的非晶質鐵心變壓器@胃 形態。第1圖是顯示本發明的非晶質鐵心變壓器的一 S # 施形態的縱斷面圖；第2圖是第1圖之沿著Π - Π斷面線觀 察時的側斷面圖。這些圖中，1是變壓器的槽體；在 槽體1的上部，具有一個可供拆卸安裝由：後述的鐵心2 與捲繞在這個鐵心2的繞線3所組成的變壓器中身2 _ D 部。4是用來封塞槽體1的開口部的蓋體；5、6是設在蓋 體4上的導出端子，這些導出端子5、6是與繞線3 $ 51 -9 - (6) 1282563 接。 7是設在槽體1內的底部的下締結件’這個下締結件 7是由：被固定在槽體1內的底部的下構件7a、和分別設 在這個下構件7a的兩端的豎起構件7b、和設在這個豎起 構件7b的上端的長軸方向的中間部的凸緣7c所構成的。 8是設在下締結件7的豎起構件7b內側的繞線下側支承 構件；9是設在下締結件7的下構件7a上的防震材；鐵 φ 心2是被載置於這個防震材9上。 Λ 1 〇是被插入到繞線3的上端與鐵心2之間的板材； 1 1是設在這個板材1 〇的兩側的凸緣；1 2是設在板材1 0 的下表面與繞線3的上端之間的繞線上側支承構件；1 3 是分別設在下締結件7的凸緣7c與板材1 〇的凸緣1 1之 間的栓緊具。將構成變壓器中身的繞線3夾在上述繞線上 側支承構件12與繞線下側支承構件8之間，再將栓緊具 13予以栓緊，即可將變壓器中身可防震地支承於槽體1 • 內。 變壓器中身是被浸漬在灌入槽體1內之具有絕緣冷卻 以及抑制鐵心的散熱功能之作爲「絕緣冷卻以及隔熱液」 的矽液14中。這個「矽液14」除了要具備上述的絕緣冷 卻功能之外，還要具有抑制鐵心的散熱以將鐵心保持在高 溫狀態的抑制散熱的功能，並且基於防災性、環保性等各 方面的考量，是以選用低黏度的矽液，其物理特性是在例 如：引火點溫度是在180 °C〜320 °C的範圍；動黏性係數 是在20 c St〜50 cSt的範圍爲宜。而且是以使用引火點溫 -10- (7) 1282563 度在2 5 0 °C以上、動黏性係數在2 0 c S t的矽液最佳。 第3圖是構成本發明的非晶質鐵心變壓器的一種實施 形態的變壓器中身的鐵心2之一例的正面圖，在第3圖中 ，鐵心2，是將堆疊在一起的複數層非晶質磁性薄帶2a 捲起來之後，再將其打開，將這種狀態的複數層非晶質磁 性薄帶2 a插入到繞線3，然後再將這種非晶質磁性薄帶 " 2a的打開部分再度予以捲起來而形成的。 ^ # 第4圖是構成本發明的非晶質鐵心變壓器的一種實施 形態的變壓器中身的繞線3之一例的縱斷面圖，第4圖中 ，繞線3是在內側將低壓電線3 a捲繞成線圈狀，在其外 側將高壓電線3b捲繞成線圈狀，在各電線3a、3b的各層 之間，配設了層間絕緣材3c而構成的。 又，在繞線3的表面是有各電線3a、3b的露出部分 ，所以這個露出部分是利用：具有較之以往所採用的纖維 、素系絕緣材更高出例如：3 0K (克耳文）以上的耐熱特性 / · 的塑膠系的披覆絕緣材3 d例如採用：芳香族聚醯胺、聚 對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚亞胺等。上述塑膠系 - 的披覆絕緣材3d之與鐵心2的外周面相接觸的部分，除 了可發揮繞線3的披覆絕緣功能之外，亦可發揮抑制鐵心 2的散熱之功能。 接下來，說明上述本發明的非晶質鐵心變壓器及其運 轉方法之一種實施形態的動作。 將交流電壓施加到繞線3的低壓電線3 a的話，交流 .電流就會流經低壓電線3 a，而在鐵心2內產生磁力線。 -11 - (8) 1282563 藉由這種磁力線的產生，將會因電磁感應的作用而在於高 壓電線3b產生感應電壓。如此一來，原本所供給的電源 電壓將被變壓而輸出。 在上述的電壓變換時，鐵心2將會因爲磁滯損失、渦 電流損失等的鐵損而發熱，但是所產生的這種發熱現象則 是利用與鐵心2的外表面接觸的矽液1 4來抑制其散熱。 在這種實施形態中，也可利用繞線3上的塑膠系的披覆絕 B 緣材3 d來抑制鐵心2的散熱。 一旦，鐵心2的散熱受到抑制的話，鐵心2的溫度會 上升而維持在高溫。藉由鐵心2的高溫化，鐵心2的內部 的電阻會變大，可減少產生於鐵心2的渦電流損失，其結 果就可減少鐵損。發生在這種非晶質鐵心2的損失（鐵損 )是如第5圖所示般地，將會隨著鐵心2的溫度上升而降 低。其主要的原因是在於非晶質鐵心2的渦電流損失的降 低，相對於室溫時的鐵損，在100°C的溫度時，可謀求大 # 約5 %以上的降低損失。 上述.鐵心2所能夠降低的鐵損係可改善：起因於非晶 質鐵心2的本質性問題的高磁通密度化的困難點，所以例 如將本發明的變壓器製作成與以往的非晶質鐵心型的變壓 器相同大小的情況下，除了可以將變壓器的運轉溫度提高 爲120°C〜180°C (這種溫度是較之以往的非晶質鐵心型 的變壓器高出15K〜75K)之外，亦可增加其容量。 此外，如果是製作成與以往的非晶質鐵心型的變壓器 相同容量的情況下，則是可謀求鐵心2的小型化，如此一 -12- (9) 1282563 來，亦可使得捲裝在鐵心2上的繞線3變小，而可大幅地 促成繞線3的小型化。此外，由於非晶質鐵心型的變壓器 的繞線3應用了塑膠系的披覆絕緣材3d，而且又將變壓 器中身浸漬在矽液14內，所以可促成整個變壓器中身的 高溫化，對於縮小低電壓繞線3 a、高電壓繞線3 b之間的 冷卻流路也很有幫助，可更爲有助於繞線3的小型化和輕 量化。 B 此外，變壓器整體的高溫化，可降低例如：繞線3與 鐵心2之間、繞線3與槽體1之間的冷卻流路的尺寸大小 ，因此不僅是非晶質鐵心2本身，對於整個變壓器的小型 化、輕量化也可發揮很大的效果。 如上所述，根據本發明的實施形態，可改善：起因於 非晶質鐵心2的本質性問題的高磁通密度化的困難點，而 可增加容量。此外，如果是與相同容量的以往的非晶質鐵 心型的變壓器相比較，則是可謀求整個變壓器的小型化、 • 輕量化。 第6圖和第7圖是顯示本發明的非晶質鐵心變壓器的 其他的實施形態，圖中與第1圖以及第2圖相同符號的部 分係表示同一部份，並且將省略其詳細的說明。 1 5是被配置在鐵心2的上側的上締結件，這個上締 結件1 5是由：位在鐵心2的上側的上構件1 5 a、和分別 設在這個上構件15a的兩端上的垂下構件15b、和設在這 個垂下構件15b的下端的長軸方向中間部的凸緣15c所構 成的。1 6是設在上締結件1 5的垂下構件1 5b內側的繞線 -13- (10) 1282563 上側支承構件。 17是設在上締結件15的上構件15a的防震材，這個 防震材1 7是接觸於鐵心2的上部，與上述的位在下側的 防震材9 一起作用來使得變壓器中身得以防震。變壓器中 身是被夾在上述的下締結件7與上締結件15之間’藉由 將栓緊具1 3予以栓緊，即可將鐵心2可防震地支承在槽 " 體1內。 ^ φ 18是分別設在：下締結件7的豎起構件7b、繞線下 側支承構件8、上締結件15的上構件15a、垂下構件15b 、繞線上側支承構件1 6上的開口部，這個開口部1 8是可 容許若干的矽液14通往鐵心2的方向。 在這種實施形態中，鐵心2的下側和上側分別受到下 締結件7和上締結件1 5所包覆，而且鐵心2的中間部則 是被繞線3所包覆，所以矽液1 4朝向鐵心2的流通會受 到抑制，因此可抑制鐵心2的散熱。如此一來，可有效地 .· 控制鐵心2的溫度上升。這個鐵心2的鐵損會減少，可更 爲提升電壓變換效率。 . 根據這種實施形態，係與上述的實施形態同樣地，可 改善：起因於非晶質鐵心2的本質性問題的高磁通密度化 的困難點，而可增加容量。此外，如果是與相同容量的以 往的非晶質鐵心型的變壓器相比較，則是可更加改善整個 變壓器的小型化、輕量化。 第8圖和第9圖是顯示本發明的非晶質鐵心變壓器的 另一其他的實施形態，圖中與第6圖以及第7圖相同符號 -14- (11) 1282563 的部分係表示同一部份，並且將省略其詳細的說明。這個 實施形態，是將第6圖以及第7圖所示的實施形態中’設 在上締結件1 5和下締結件7的開口部1 8予以去除，在鐵 心2的下側與上側，分別是以下締結件7和上締結件1 5 予以包覆，而鐵心2的中間部則是以繞線3來包覆，因此 可更爲抑制矽液1 4流通到鐵心2。 " 如此一來，可更爲抑制鐵心2的散熱。藉此，可有效 •鲁地控制鐵心2的溫度上升。其結果，鐵心2的鐵損會更減 少，可更爲提升電壓變換效率。 根據這種實施形態，係與上述的實施形態同樣地，可 改善：起因於非晶質鐵心2的本質性問題的高磁通密度化 的困難點，而可增加容量。此外，如果是與相同容量的以 往的非晶質鐵心型的變壓器相比較，則是可更加改善整個 變壓器的小型化、輕量化。 此外，在上述的實施形態中，如果矽液1 4能夠充分 ,· 地發揮抑制鐵心2的散熱的情況下，非晶質鐵心型的變壓 器的繞線3不必使用塑膠系的披覆絕緣材3 d，而可改用 例如：牛皮紙等的絕緣紙。 又，在上述的實施形態中，藉由採用低黏度的矽液來 當作執行抑制鐵心的散熱功能的液體，一旦這種矽液氣化 燃燒的話，將會形成氧化矽層，並且在這個氧化矽層的下 面會形成矽凝膠層，可阻隔氧氣的供給而抑制繼續燃燒， 也就是具有很高的「自行滅火特性」。其結果，最適合變 壓器在室內外的使用，對於簡化滅火設備也有所助益。 -15- (12) 1282563 此外，低黏度的矽液在空氣中會水解而還原成矽石， ¥寸於生㊄系無害’可再利用，具有良好的經濟性。 【圖式簡單說明】 第1圖是顯示本發明的非晶質鐵心變壓器的一種實施 ‘形態的縱斷面圖。 第2圖是第1圖所示的本發明的非晶質鐵心變壓器的 -鲁一種實施形態沿著Π - Π斷面線觀察時的側斷面圖。 第3圖是構成第1圖所示的本發明的非晶質鐵心變壓 器的一種實施形態的非晶質鐵心的正面圖。 第4圖是構成第1圖所示的本發明的非晶質鐵心變壓 器的一種實施形態的繞線的縱斷面圖。 第5圖是顯示本發明的非晶質鐵心變壓器內的鐵心的 溫度與鐵損變化之關係的特性B。 第6圖是顯示本發明的非晶質鐵心變壓器的其他實施 φ 形態的縱斷面圖。 第7圖是第6圖所示的本發明的非晶質鐵心變壓器的 其他實施形態沿著νπ-νπ斷面線觀察時的側斷面圖。 第8圖是顯示本發明的非晶質鐵心變壓器的另一個其 他實施形態的縱斷面圖。 第9圖是第8圖所示的本發明的非晶質鐵心變壓器的 另一個其他實施形態沿著Κ-Κ斷面線觀察時的側斷面圖。 -16- (13) 1282563 【主要元件符號說明】
1 變 壓 器 的 槽 體 2 鐵 心 3 繞 線 4 蓋 體 5 導 出 端 子 6 導 出 端 子 7 下 締 結 件 8 繞 線 下 側 支 承 構 件 9 防 震 材 10 板 材 11 凸 緣 12 繞 線 上 側 支 承 構 件 13 栓 緊 具 14 矽 液 15 上 締 結 件 16 繞 線 上 側 支 承 構 件 -17-