TWI662566B - 靜止感應電器 - Google Patents

Abstract

[課題] 其目的在於提供一種靜止感應電器，係於各繞線的端部適切配置保持及冷卻的磁性體環，可以減低電磁機械力並提升可靠性。 　　[解決手段] 在有關用於解決上述課題的本發明之靜止感應電器中，具有：鐵心(1)；繞線(4)，其係被捲繞在鐵心(1)外側；磁性體環(18)，其係利用以下所構成：從鐵心(1)的較長方向挾持繞線(4)之複數個鐵心鎖緊金屬具(2)、以及捲繞在鐵心外側之矽鋼板；層疊磁性體複合環(10)，其係在磁性體環(18)的外周圍設有絕緣體(19)，在絕緣體(19)的外周圍設有導電體(20)，配置在繞線(4)與鐵心鎖緊金屬具(2)之間；以及保持冷卻構造(23)，其係配置在繞線(4)與層疊磁性體複合環(10)之間；其特徵為：關於保持冷卻構造(23)，從繞線(4)與層疊磁性體複合環(10)之間突出的部分係朝較長方向延伸存在，相對於繞線(4)與層疊磁性體複合環(10)為凹型。

Description

靜止感應電器

本發明有關靜止感應電器，特別是有關收集來自靜止感應電器的繞線之漏磁通並反饋到鐵心之磁通控制構造者。

在用利用鐵心腳部及鐵心底座部所製成的鐵心、以及繞該鐵心腳部捲繞之複數個繞線所構成的靜止感應電器中，特別是在使用大型的鐵心的情況下，進行用上下的鐵心鎖緊金屬具從層疊厚度方向的兩側鎖緊鐵心，來確實保持鐵心形狀，並且，利用同金屬具保持繞線。

接著在驅動了靜止感應電器的情況下從繞線所產生的漏磁通，成為產生在靜止感應電器內構造物的損失或繞線之產生電磁機械力的原因這一點是廣為人知。具體方面，在來自繞線的漏磁通的多數到達鐵心底座部之前，擴散到空間並進入到上下的鐵心鎖緊金屬具的緣故，所以在鎖緊金屬具產生渦電流，成為損失。

作為解決該問題的方法之一，在日本特開平02-148811號專利公報中，揭示出把單一的磁性體環設置在繞鐵心腳部捲繞之複數個繞線的上下之構造。從使用該 構成的繞線端部漏出的磁通在擴散到空間之前被磁性體環吸收，之後，磁通在磁性體環內部往射入角度方向流動，在磁通到達鐵心鎖緊金屬具之前到達鐵心底座部的緣故，表現出抑制在鎖緊金屬具的渦電流的產生而減低損失的效果。

另一方面，為了減低漏磁通所致之產生在繞線的電磁機械力產生，在日本特公昭53-25092號專利公報中，提案有把半徑不同之層疊出的圓盤狀磁性體，分別獨立設置在一個磁腳的低電壓繞線及高電壓繞線端部之構造。使用該構成的話，從繞線端部漏出的磁通係在擴散到空間之前被磁性體環吸收而到達鐵心底座部的緣故，在繞線端部的磁通分布發生變化。因此揭示出與不設置磁性體環的情況相比，電磁機械力減低。而且，揭示出該磁性體環分別獨立配置在低電壓繞線與高電壓繞線的端部的緣故，可以得到適合的絕緣特性。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平02-148811號專利公報

[專利文獻2]日本特公昭53-25092號專利公報

在此，在專利文獻1的構造下，若把聚集漏 磁通的磁性體環配置在離開繞線到沒有絕緣上問題的程度的地方的話，在損失減低方面可以期待一定的效果，但是，在電磁機械力減低下在必要的繞線端部得到適合的磁通密度分布是不容易的。

另一方面，專利文獻2揭示的構成，係可以把磁性體環配置在繞線的附近，在電磁機械力減低下可以得到適合的繞線部磁場。但是，在專利文獻2中，並沒有揭示出有關包含磁性體環的磁通控制構件的固定方法及冷卻方法。在繞線鎖緊構造中，除了軸方向(垂直方向)的電磁力，還產生半徑方向的電磁力。該情況下，在僅只有包含磁性體環的磁通控制構件與繞線上端面之間的摩擦力下，抵抗前述電磁力並把磁通控制構件保持在特定的位置這一點是不容易的。而且，在磁通控制構件內的磁性體環中，是有流動磁通，產生鐵損的可能性。為此，為了求得維持磁性體環的溫度，有必要進行適切的冷卻。

在此，在本發明中，其目的在於提供一種靜止感應電器，係於各繞線的端部適切配置保持及冷卻的磁性體環，可以減低電磁機械力並提升可靠性。

在有關用以解決以上的課題的本發明之靜止感應電器中，具有：鐵心；繞線，其係被捲繞在前述鐵心外側；複數個鐵心鎖緊金屬具，其係從前述鐵心的較長方向挾持前述繞線；磁性體環，其係利用捲繞在前述鐵心外 側之矽鋼板所構成；層疊磁性體複合環，其係在前述磁性體環的外周圍設有絕緣體，在前述絕緣體的外周圍設有導電體，配置在前述繞線與前述鐵心鎖緊金屬具之間；以及保持冷卻構造，其係配置在前述繞線與前述層疊磁性體複合環之間；其特徵為：關於前述保持冷卻構造，從前述繞線與前述層疊磁性體複合環之間突出的部分係朝前述較長方向延伸存在，相對於前述繞線與前述層疊磁性體複合環為凹型。

根據本發明，可以提供一種靜止感應電器，係於各繞線的端部適切配置保持及冷卻的磁性體環，可以減低電磁機械力並提升可靠性。

1‧‧‧鐵心

2‧‧‧上部鐵心鎖緊金屬具

3‧‧‧下部鐵心鎖緊金屬具

4‧‧‧低電壓側繞線

5‧‧‧高電壓側繞線

6、7‧‧‧絕緣剛性構件

8‧‧‧繞線施壓構件

9‧‧‧伸出構造物

10、11‧‧‧上部層疊磁性體複合環

12、13‧‧‧下部層疊磁性體複合環

14、15‧‧‧上部保持冷卻構造構件

16、17‧‧‧下部保持冷卻構造構件

18‧‧‧磁性體環(矽鋼板環)

19‧‧‧絕緣構件

20‧‧‧導電體

21‧‧‧絕緣紙膠帶所致之絕緣體

22‧‧‧導電線

23、24‧‧‧上部保持冷卻構造構件

25‧‧‧上部層疊磁性體複合環中的矽鋼板環中的電磁機械力

26、27‧‧‧保護構件

[圖1]為表示第1實施例中的變壓器的主要部分之縱剖視圖。

[圖2]為從軸方向上側俯瞰第1實施例中的變壓器的繞線及保持冷卻構造構件之圖。

[圖3]為表示把第1實施例中的變壓器的繞線、保持冷卻構造構件及層疊磁性體複合環放大的縱剖面之圖。

[圖4]為構成第1實施例中的變壓器的層疊磁性體複合環之磁性體環18的俯瞰圖。

[圖5]為構成第1實施例中的變壓器的層疊磁性體複合環之磁性體環18。

[圖6]為捲繞構成第1實施例中的變壓器的層疊磁性體複合環的矽鋼板環之鋁捲繞膠帶。

[圖7]為從軸方向上側俯瞰第2實施例中的變壓器的繞線及保持冷卻構造構件之圖。

[圖8]為表示在第2實施例中的變壓器的層疊磁性體複合環內部所產生的電磁機械力之圖表。

以下、使用圖面說明本發明的實施例。尚且，下述終歸到底是實施例，並非乃是有意圖把本發明的實施態樣限制在下述具體的內容之意旨。

[實施例1]

使用圖1~圖3說明第1實施例。圖1為表示本實施例的變壓器的主要部分之縱剖視圖。圖2為從軸方向上側俯瞰第1實施例中的變壓器的繞線4、5及上部保持冷卻構造構件14、15之圖。圖3為表示在圖1表示的實施例的內、繞線4、保持冷卻構造構件15及層疊磁性體複合環11之放大縱剖視圖。

如圖1表示，變壓器的主要部分，係利用以下所構成：利用把矽鋼板多次層疊而形成之鐵心腳部與鐵心底座所構成的鐵心1、捲繞在鐵心腳部之低電壓側繞線 4、以及捲繞在該外側之高電壓側繞線5。鐵心1係利用配置在繞線的上方之上部鐵心鎖緊金屬具2及配置在繞線的下方之下部鐵心鎖緊金屬具3，而被固定著。

在上部鐵心鎖緊金屬具2，設置伸出構造物9。在伸出構造物9的下表面，安裝有繞線施壓構件8。藉由繞線施壓構件8來固定繞線周邊的構件。具體方面，把上部絕緣剛性構件6、上部層疊磁性體複合環10及11、上部保持冷卻構造構件14及15、低電壓側繞線4、高電壓側繞線5、下部保持冷卻構造構件16及17、下部層疊磁性體複合環12及13，從上方施壓到下部絕緣剛性構件7，藉此，成為整體鎖緊並定位在軸方向之構造。

配置在繞線的上方及下方的上部保持冷卻構造構件14、15，係如圖1，配置成分別被繞線4、5及上部層疊磁性體複合環10、11包挾，為上部保持冷卻構造構件14、15的內徑側及外徑側從繞線4、5及上部層疊磁性體複合環10及11朝內徑方向及外徑方向凸出的形狀。有關凸出部分係朝上下方向延伸存在，從圖1的縱剖面方向看，上部保持冷卻構造構件為H型。而且，凸出的部分的軸方向中的長度比繞線與層疊磁性體複合環的間隔還大。有關配置在繞線下方的下部保持冷卻構造構件16及17也與上部保持冷卻構造構件14及15同樣，配置成分別被繞線4、5及下部層疊磁性體複合環12、13包挾，為下部保持冷卻構造構件16、17的內徑側及外徑側從繞線4、5及下部層疊磁性體複合環12及13朝內徑方向及外徑方向凸出的形狀。經由把 保持冷卻構造構件做成這樣的構造，保持冷卻構造構件之凸出的部分相對於上下存在的物體為凹型，可以夾入並支撐的緣故，可以把上部層疊磁性體複合環10及11、上部保持冷卻構造構件14及15、低電壓側繞線4及高電壓繞線5、下部保持冷卻構造構件16及17、以及下部層疊磁性體複合環12及13，不僅是軸方向，還有徑方向也可以穩固地固定。

更進一步說明保持冷卻構造構件15。上部保持冷卻構造構件15設置在上部層疊磁性體複合環11與低電壓側繞線4的軸方向之間。上部保持冷卻構造構件15構成為水平構件與在兩端設成垂直的垂直構件，在圖3的放大縱剖視圖中，成為H形的形狀。與同一圖的紙面垂直的方向的尺寸，係考慮到電磁機械力與冷卻，設定成特定的長度。配置成把上部保持冷卻構造構件15嵌合到低電壓側繞線4的上方，在其上配置層疊磁性體複合環11。上部保持冷卻構造構件15係用金屬來製作，設有鄰接之用於絕緣體保護的保護構件26、27。雖未圖示，但上部保持冷卻構造構件15及上部層疊磁性體複合環11被電性連接而成為等電位。經此，可以在縮小低電壓繞線4與層疊磁性體複合環11間的電位差的狀態下，可以進行層疊磁性體複合環11的安裝。尚且，藉由電動機械力的大小，保持冷卻構造構件也可以不用金屬，使用絕緣體(纖維強化塑膠等)。上述的保持冷卻構造構件的構造，係上部保持冷卻構造構件(高壓繞線側)14、下部保持冷卻構造構件16、17也是同樣。

接著，在圖1所示的本實施例的變壓器的縱剖視圖的中，說明特別是與電磁特性有關係的部分的功能。與電磁特性有關係的構件，乃是鐵心1、上部緊固金屬具2、下部緊固金屬具3、低電壓側繞線4、高電壓側繞線5、上部高電壓側層疊磁性體複合環10、上部低電壓側層疊磁性體複合環11、下部高電壓側層疊磁性體複合環12及下部低電壓側層疊磁性體複合環13。在此，說明有關層疊磁性體複合環的磁作用。例如，從繞線4漏出到上方的磁通係進入到層疊磁性體複合環11，在層疊磁性體複合環11的內部朝射入角度方向流動後，進入到鐵心1。亦即，層疊磁性體複合環11具有在繞線4的端部與鐵心1的間磁性的短路的作用。

於圖2，表示圖1所示的實施例之內，從上方看變壓器之圖(但是，僅記載保持冷卻構造構件及繞線)。保持冷卻構造構件14、15係以圖2中的變壓器的正中央為中心，分散配置成放射狀。藉由採用這樣的配置，不會妨礙充填在變壓器周邊之冷卻變壓器的油等的流體的流動，可以保持變壓器的冷卻特性，同時可以把繞線4及5固定在徑方向。更進一步，藉由冷卻變壓器的油等的流體，保持冷卻構造構件14、15本身也可以冷卻。

使用圖3詳細說明本發明的實施例中的層疊磁性體複合環及保持冷卻構造構件。配置上部層疊磁性體複合環11在低電壓側繞線4的上部。上部層疊磁性體複合環11係一般把矽鋼板等捲繞成與鐵心1同心。上部層疊磁 性體複合環11的最內側係構成磁性體環18，用絕緣體19覆蓋磁性體環18的周圍。接著，用導電體20覆蓋絕緣體19的外側，一般是捲繞絕緣紙21來覆蓋絕緣導電體20的外側。更進一步在導電體20設有電性的引出線22，並將其電性連接到低電壓側繞線4，讓低電壓側繞線4與層疊磁性體複合環11成為等電位。經此，可以在縮小低電壓繞線4與層疊磁性體複合環11間的電位差的狀態下，可以進行層疊磁性體複合環11的安裝。

使用圖4及圖5說明有關構成層疊磁性體複合環之磁性體環的構造。圖4為從斜方向看磁性體環18者；圖5為從上方看者。在本實施例中，磁性體環18乃是把帶狀的矽鋼鈑捲繞成同心圓狀並層疊，並用樹脂來固著形成者。尚且，帶狀的矽鋼鈑係使用長度方向為易磁化軸方向的矽鋼鈑，讓從繞線4的端部漏出而進入到磁性體環18的磁通有效率地流動在射入角度方向。

接著，詳細敘述構成層疊磁性體複合環之導電體的詳細。圖6為從斜方向看設置了導電體後的構件者。層疊磁性體複合環係用絕緣體19覆蓋圖4所示的前述磁性體環18，更進一步用導電體20覆蓋，經此，而製作出者。具體方面，捲繞用絕緣體覆蓋鋁等的導電性高的膠帶之磁性體環18，經此，構成導電體20。更進一步，用同樣的手法捲繞絕緣紙膠帶，經此，構成絕緣層21。而且，雖未圖示，但電性連接導電體20與繞線4而造成等電位，縮小導電體20與繞線4之間的電位差，而可以進行層疊磁性 體複合環11的安裝。

在本發明中，在設置了導電性構件之層疊磁性體複合環與繞線端部之間防止層疊磁性體複合環與朝繞線的徑方向的位置偏移，配置複數個可以達成來自層疊磁性體複合環的散熱之保持冷卻構造構件。藉此，可以減低電磁機械力，並且，也在作用了電磁機械力的情況下，不會引起層疊磁性體複合環與朝繞線的徑方向的位置偏移，可以進行充分的冷卻，經此，具有把層疊磁性體複合環的溫度上升抑制下來的效果。

而且，根據本實施例，也在繞線與層疊磁性體複合環分別作用有不同方向或大小的電磁機械力的情況下，用保持冷卻構造構件限制相對的變位，藉此，防止繞線之機械性的障礙。而且，經由保持冷卻構造構件的插入，使上部層疊磁性體複合環的冷卻面積增加，與不使用保持冷卻構造構件的情況相比，具有可以把磁性體環的溫度上升減低到30%左右的效果。

[實施例2]

接著，使用圖7及圖8敘述本發明的第2實施例。圖7係表示變壓器中，低電壓側繞線4、高電壓側繞線5及上部保持冷卻構造構件23、24之圖。本實施例的構成係除了上部保持冷卻構造構件23、24的個數或配置的疎密為不同以外，其餘與第1實施例同樣。

雖未圖示，但本實施例為三相變壓器，圖7 中的座標的原點為V相的中心，在x軸方向排列U、V、W各個相的腳。把激磁變壓器而V相的電流為最大時之產生在上部層疊磁性體複合環11之電磁機械力25表示於圖8。同一圖的橫軸為圖7所示之角度。

如圖8表示，角度θ為90度的情況下電磁機械力為最低，角度θ為約30度的情況下電磁機械力為最大。在此，在本實施例的圖7中，在電磁機械力之相對為大的部位配置較多的保持冷卻構造構件。在此所謂相對為大的部位是所謂不為表示出電磁機械力為最小的值的部位之部位。亦即，配合電磁機械力大小的分布，把保持冷卻構造構件帶有疏密地分散配置在源自原點的放射線上。

根據本實施例，用保持冷卻構造構件限制繞線與層疊磁性體複合環之相對的變位，藉此，不僅可以防止繞線的機械的障礙，還可以把磁性體環的溫度上升減低到不使用保持冷卻構造構件的情況下的25%左右。

Claims (5)

1. 一種靜止感應電器，具有：鐵心；繞線，其係被捲繞在前述鐵心外側；複數個鐵心鎖緊金屬具，其係從前述鐵心的較長方向挾持前述繞線；磁性體環，其係利用捲繞在前述鐵心外側之矽鋼板所構成；層疊磁性體複合環，其係在前述磁性體環的外周圍設有絕緣體，在前述絕緣體的外周圍設有導電體，配置在前述繞線與前述鐵心鎖緊金屬具之間；以及保持冷卻構造，其係配置在前述繞線與前述層疊磁性體複合環之間；其特徵為：關於前述保持冷卻構造，從前述繞線與前述層疊磁性體複合環之間突出的部分係朝前述較長方向延伸存在，相對於前述繞線與前述層疊磁性體複合環為凹型。
2. 如請求項1的靜止感應電器，其中，前述層疊磁性體複合環配置在以前述鐵心為中心的放射線上。
3. 如請求項1或是2的靜止感應電器，其中，具有電性連接前述導電體與前述繞線之引出線。
4. 如請求項1或是2的靜止感應電器，其中，前述導電體為鋁。
5. 如請求項1或是2的靜止感應電器，其中，在前述靜止感應電器的電磁機械力為相對大的地方配置前述保持冷卻裝置。