TWI675384B - 靜態感應器 - Google Patents
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Abstract
提供一種能夠提升線圈的冷卻效率，並且能夠小型化之靜態感應器。
具備：鐵心(2)、及捲繞於鐵心(2)的周圍之線圈(6)、及配置於線圈(6)的外側之絕緣筒(15)、及支撐線圈(6)與絕緣筒(15)，構成冷卻媒體(8)的往線圈(6)的流路之板狀構件(10a)、及具備有線圈(6)與絕緣筒(15)與板狀構件(10a)之線圈部、及收納著鐵心(2)與線圈部之槽(13)。將垂直於線圈(6)的捲繞軸之方向訂為徑方向。冷卻媒體(8)構成為，在線圈(6)與絕緣筒(15)之間亦即垂直管道(7)、及在絕緣筒(15)與槽(13)之間流通，在線圈部與槽(13)之間隙(23)，具備將間隙(23)的徑方向的一部分堵塞之絕緣性構件(22)。
具備：鐵心(2)、及捲繞於鐵心(2)的周圍之線圈(6)、及配置於線圈(6)的外側之絕緣筒(15)、及支撐線圈(6)與絕緣筒(15)，構成冷卻媒體(8)的往線圈(6)的流路之板狀構件(10a)、及具備有線圈(6)與絕緣筒(15)與板狀構件(10a)之線圈部、及收納著鐵心(2)與線圈部之槽(13)。將垂直於線圈(6)的捲繞軸之方向訂為徑方向。冷卻媒體(8)構成為，在線圈(6)與絕緣筒(15)之間亦即垂直管道(7)、及在絕緣筒(15)與槽(13)之間流通，在線圈部與槽(13)之間隙(23)，具備將間隙(23)的徑方向的一部分堵塞之絕緣性構件(22)。
Description
本發明有關變壓器或電抗器等的靜態感應器。
變壓器或電抗器等的靜態感應器，具備線圈及鐵心及收納它們的槽，而在槽內採用充填有兼做電氣絕緣與冷卻的媒體(例如絕緣液體或絕緣氣體等的冷卻媒體)之構成。
若靜態感應器運轉則在線圈或鐵心會產生電氣損失，線圈或鐵心會因此損失而產生熱而溫度上昇。靜態感應器的耐用年數，和絕緣物或冷卻媒體的溫度相關，因此冷卻媒體或線圈的溫度上昇的限度值會藉由規定的規格而被訂定。鑑此，靜態感應器，會具備用來將在靜態感應器內產生的熱往外部放出之散熱手段，或使冷卻媒體循環，藉此抑制靜態感應器內的溫度上昇。
使線圈的冷卻效率提升之靜態感應器的例子，記載於專利文獻1。專利文獻1中記載的靜態感應器，是採用下述構成，即，在收納著電氣損失小的線圈之垂直管道的入口端具備堵塞垂直管道的入口而不使冷卻媒體流入之分隔板，而防止冷卻媒體流入至形成於槽與線圈的間隙之垂直管道。如此一來，將電氣損失小的線圈自然冷卻，而增加流通至電氣損失大的線圈之冷卻媒體的流量，藉此使線圈的冷卻效率提升。
專利文獻2中記載的變壓器，為了將發熱部亦即線圈效率良好地冷卻，是採用在槽內壁與線圈的下部側之間隙具備導引體，而將冷卻媒體藉由導引體引導至線圈之構成。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-178922號公報
[專利文獻2]日本實開平06-21227號公報
若靜態感應器運轉則在線圈或鐵心會產生電氣損失，線圈或鐵心會因此損失而產生熱而溫度上昇。靜態感應器的耐用年數，和絕緣物或冷卻媒體的溫度相關，因此冷卻媒體或線圈的溫度上昇的限度值會藉由規定的規格而被訂定。鑑此，靜態感應器，會具備用來將在靜態感應器內產生的熱往外部放出之散熱手段，或使冷卻媒體循環，藉此抑制靜態感應器內的溫度上昇。
使線圈的冷卻效率提升之靜態感應器的例子，記載於專利文獻1。專利文獻1中記載的靜態感應器，是採用下述構成，即，在收納著電氣損失小的線圈之垂直管道的入口端具備堵塞垂直管道的入口而不使冷卻媒體流入之分隔板，而防止冷卻媒體流入至形成於槽與線圈的間隙之垂直管道。如此一來，將電氣損失小的線圈自然冷卻，而增加流通至電氣損失大的線圈之冷卻媒體的流量，藉此使線圈的冷卻效率提升。
專利文獻2中記載的變壓器，為了將發熱部亦即線圈效率良好地冷卻，是採用在槽內壁與線圈的下部側之間隙具備導引體，而將冷卻媒體藉由導引體引導至線圈之構成。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-178922號公報
[專利文獻2]日本實開平06-21227號公報
[發明所欲解決之問題]
習知技術中，如專利文獻1、2中記載般，為了使冷卻媒體往線圈之流量增加，而具備將形成於線圈與槽的間隙之流路予以完全堵塞之構成。但，若具備此構成，則料想冷卻媒體會受到壓力損失大之線圈部的影響，導致全體的循環流量減低。此外，靜態感應器中，由於來自線圈的漏磁場的影響，在槽或鐵心箍緊金屬件等的構造物也會產生電氣損失而發熱。槽內的冷卻媒體，是藉由在槽的表面之熱交換所伴隨的自然對流而循環來將線圈冷卻。但，當如習知技術般將線圈與槽的間隙予以完全堵塞住的情形下，冷卻媒體的自然對流有被妨礙的可能性。
像這樣，以往的靜態感應器中，線圈的冷卻效率降低這件事一直有疑慮。作為防止線圈的冷卻效率降低的方法之一，有將供槽內的冷卻媒體流入而散熱之散熱器加大而使熱交換量增加之方法。但，若將散熱器加大則靜態感應器會變得大型，並不佳。
本發明有鑑於上述這點而研發，目的在於提供一種能夠提升線圈的冷卻效率，並且能夠小型化之靜態感應器。
[解決問題之技術手段]
依本發明之靜態感應器，具備：鐵心、及捲繞於前述鐵心的周圍之線圈、及配置於前述線圈的外側之絕緣筒、及支撐前述線圈與前述絕緣筒，構成冷卻媒體的往前述線圈的流路之板狀構件、及具備有前述線圈與前述絕緣筒與前述板狀構件之線圈部、及收納著前述鐵心與前述線圈部之槽。將垂直於前述線圈的捲繞軸之方向訂為徑方向。前述冷卻媒體構成為，在前述線圈與前述絕緣筒之間亦即垂直管道、及在前述絕緣筒與前述槽之間流通，在前述線圈部與前述槽之間隙，具備將前述間隙的前述徑方向的一部分堵塞之絕緣性構件。
[發明之功效]
按照本發明，能夠提供一種能夠提升線圈的冷卻效率，並且能夠小型化之靜態感應器。
習知技術中，如專利文獻1、2中記載般，為了使冷卻媒體往線圈之流量增加，而具備將形成於線圈與槽的間隙之流路予以完全堵塞之構成。但，若具備此構成，則料想冷卻媒體會受到壓力損失大之線圈部的影響，導致全體的循環流量減低。此外，靜態感應器中，由於來自線圈的漏磁場的影響，在槽或鐵心箍緊金屬件等的構造物也會產生電氣損失而發熱。槽內的冷卻媒體，是藉由在槽的表面之熱交換所伴隨的自然對流而循環來將線圈冷卻。但，當如習知技術般將線圈與槽的間隙予以完全堵塞住的情形下，冷卻媒體的自然對流有被妨礙的可能性。
像這樣，以往的靜態感應器中，線圈的冷卻效率降低這件事一直有疑慮。作為防止線圈的冷卻效率降低的方法之一，有將供槽內的冷卻媒體流入而散熱之散熱器加大而使熱交換量增加之方法。但，若將散熱器加大則靜態感應器會變得大型，並不佳。
本發明有鑑於上述這點而研發，目的在於提供一種能夠提升線圈的冷卻效率，並且能夠小型化之靜態感應器。
[解決問題之技術手段]
依本發明之靜態感應器，具備：鐵心、及捲繞於前述鐵心的周圍之線圈、及配置於前述線圈的外側之絕緣筒、及支撐前述線圈與前述絕緣筒，構成冷卻媒體的往前述線圈的流路之板狀構件、及具備有前述線圈與前述絕緣筒與前述板狀構件之線圈部、及收納著前述鐵心與前述線圈部之槽。將垂直於前述線圈的捲繞軸之方向訂為徑方向。前述冷卻媒體構成為，在前述線圈與前述絕緣筒之間亦即垂直管道、及在前述絕緣筒與前述槽之間流通，在前述線圈部與前述槽之間隙，具備將前述間隙的前述徑方向的一部分堵塞之絕緣性構件。
[發明之功效]
按照本發明，能夠提供一種能夠提升線圈的冷卻效率，並且能夠小型化之靜態感應器。
依本發明之靜態感應器，具備：線圈部，具備有線圈、與配置於線圈的外側之絕緣筒、與支撐線圈與絕緣筒之板狀構件；及槽，收納著線圈部；在線圈部與槽之間隙，具備將此間隙的僅一部分堵塞之絕緣性構件，藉由此絕緣性構件來妨礙在此間隙之冷卻媒體的上下方向(線圈的捲繞軸方向)的流動的一部分，而將冷卻媒體引導至發熱大的線圈。藉由這樣的構成，依本發明之靜態感應器，能夠使線圈的冷卻效率提升，而不需提高熱交換器亦即散熱器的散熱能力，故能夠抑制靜態感應器大型化，也能將靜態感應器小型化。此外，藉由這樣的絕緣性構件，冷卻媒體不僅線圈還能將槽冷卻。
以下，說明依本發明實施例之靜態感應器。另，以下實施例中，作為靜態感應器的例子雖說明變壓器，但本發明亦能適用於電抗器等其他的靜態感應器。
[實施例1]
圖1A與圖1B為依本發明實施例1之變壓器1的截面圖。變壓器1，具備鐵心2、內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15。在鐵心2的外側，配置有內側絕緣筒3。在內側絕緣筒3的周圍，捲繞有低壓線圈4。在低壓線圈4的外側，配置有中間絕緣筒5。在中間絕緣筒5的周圍，捲繞有高壓線圈6。在高壓線圈6的外側，配置有外側絕緣筒15。外側絕緣筒15，為設於線圈4、6的外側(比線圈4、6還遠離鐵心2的位置)之絕緣筒。內側絕緣筒3、中間絕緣筒5、及外側絕緣筒15，為絕緣性的筒狀構件。另，變壓器1，亦可具備1個或3個以上的線圈。
線圈4、6，捲繞於鐵心2的周圍。以下，將和線圈4、6的捲繞軸平行之方向(圖1A、1B的上下方向)訂為上下方向，將和捲繞軸垂直之方向(圖1A、1B的左右方向，和後述圖6的紙面平行之方向)訂為徑方向，將捲繞軸的周圍的方向(線圈4、6的捲繞方向)訂為周方向。另，所謂外側，主要是於徑方向中，從鐵心2逐漸遠離之方向。
內側絕緣筒3與低壓線圈4之間、低壓線圈4與中間絕緣筒5之間、中間絕緣筒5與高壓線圈6之間、及高壓線圈6與外側絕緣筒15之間，為朝上下方向延伸之垂直管道(duct)7。在垂直管道7，有冷卻媒體8流通。
冷卻媒體8，流通於垂直管道7，將鐵心2、低壓線圈4、及高壓線圈6冷卻。圖1A與圖1B中，將冷卻媒體8的流動以箭頭表示。冷卻媒體8，例如能夠使用絕緣液體或絕緣氣體。絕緣液體，一般會使用礦物油系的絕緣油，例如會使用烷基苯、矽油、及植物油等的合成絕緣油。絕緣氣體，例如會使用六氟化硫(SF 6)氣體。
變壓器1，更具備2個支撐構件11、複數個中間支撐構件10、複數個填隙構件9、2個鐵心箍緊金屬件12、槽13、及散熱器14。
支撐構件11，為環形的絕緣性構件，於內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15的上下方向的兩端部各設置1個。
中間支撐構件10，為環形的絕緣性的板狀構件，設於內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15的上下方向的兩端部，而支撐它們。中間支撐構件10，在此兩端部的各自設置複數個。設於線圈4、6與絕緣筒3、5、15的下部之中間支撐構件10，具備供冷卻媒體8流入至垂直管道7之開口部，而構成冷卻媒體8往線圈4、6之流路。設於線圈4、6與絕緣筒3、5、15的上部之中間支撐構件10，具備供冷卻媒體8從垂直管道7流出之開口部，而構成冷卻媒體8離開線圈4、6之流路。
以下，將設於線圈4、6與絕緣筒3、5、15的下部之中間支撐構件10，稱為下部中間支撐構件10a。
填隙構件9，為絕緣性的方型間隔材，在中間支撐構件10彼此之間設置複數個。填隙構件9，為在中間支撐構件10彼此之間形成間隙，並且在填隙構件9彼此之間形成間隙之構件。冷卻媒體8，流通於該些間隙與中間支撐構件10的開口部，而對於線圈4、6流入與流出。
鐵心箍緊金屬件12，在內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15的上下方向的兩端部各設置1個，將支撐構件11、填隙構件9、及中間支撐構件10夾在其間，而將低壓線圈4與高壓線圈6從上下方向予以推壓箍緊。鐵心箍緊金屬件12，依此方式支撐線圈4、6。鐵心2，亦藉由鐵心箍緊金屬件12而被箍緊。
變壓器1中，將具備內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、外側絕緣筒15、支撐構件11、中間支撐構件10、及填隙構件9之部分，稱為線圈部。
槽13，係收納依此方式構成之變壓器1的構成要素，亦即鐵心2與線圈部與鐵心箍緊金屬件12。在槽13，被充填冷卻媒體8。槽13，在上部與下部具備連通路。在線圈部與槽13之間有間隙23，冷卻媒體8在間隙23當中亦朝上下方向流動。間隙23，為槽13的內壁與外側絕緣筒15之間的間隙、及槽13的內壁與中間支撐構件10之間的間隙，是徑方向的間隙。
散熱器14，藉由槽13的連通路而連通至槽13。槽13內的冷卻媒體8，藉由對流而流通於連通路與散熱器14而循環。在散熱器14內，藉由冷卻媒體8與大氣之間的熱交換，熱逸散至外部而冷卻媒體8的溫度降低。
冷卻媒體8，藉由對流而循環於槽13與散熱器14，藉此將線圈4、6與鐵心2冷卻。說明冷卻媒體8藉由自然對流而循環於槽13與散熱器14之流動。
藉由變壓器1的運轉而產生的電氣損失，會成為在線圈4、6與鐵心2之發熱。垂直管道7內的冷卻媒體8，藉由此發熱而被加熱而溫度上昇。其結果，冷卻媒體8，在垂直管道7內體積會膨脹，因此比重降低，產生上昇流。藉由此上昇流，冷卻媒體8流過填隙構件9所形成的間隙，從中間支撐構件10流出，從槽13的上部的連通路流入至散熱器14內。
在散熱器14內，冷卻媒體8藉由與大氣之間的熱交換而溫度降低而比重變大，因此產生下降流。散熱器14內的冷卻媒體8，從槽13的下部的連通路流入至槽13內。流入至槽13內的冷卻媒體8，流入至中間支撐構件10(下部中間支撐構件10a)，流過填隙構件9所形成的間隙，再次流入至垂直管道7內。
依本實施例之變壓器1，是藉由此冷卻媒體8的自然對流所致之循環，來將線圈4、6與鐵心2冷卻。這樣的自然對流冷卻式的變壓器，是以冷卻媒體8的溫度變化所伴隨之密度變化作為驅動力來使冷卻媒體8循環，因此流通於垂直管道7之冷卻媒體8的流量會和壓力損失相關，比起藉由泵浦使冷卻媒體8循環之強制冷卻式的變壓器，有冷卻效率不佳的傾向。如前述般，變壓器1的耐用年數，和絕緣性構件或冷卻媒體8的溫度相關，因此必須有效率地冷卻發熱部亦即線圈4、6與鐵心2。
此處，說明依習知技術之變壓器。
圖2A與圖2B為依習知技術之變壓器100的截面圖。圖2A與圖2B中，和圖1A、1B相同的符號，表示和圖1A、1B所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，故針對該些構成要素省略說明。
圖2A所示之依習知技術之變壓器100中，流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失，比流通於垂直管道7之冷卻媒體8的壓力損失還小。因此，冷卻媒體8，在槽13內主要會流通於間隙23，線圈4、6的冷卻效率會降低。
為防止此事，習知技術中，例如也可能藉由分隔板等將間隙23完全堵塞。
圖2B所示之依習知技術之變壓器101，具備連接外側絕緣筒15與槽13的內壁之分隔板102，藉由分隔板102將間隙23完全堵塞，來使流通於垂直管道7而將線圈4、6冷卻之冷卻媒體8的流量增加。但，如上述般，若藉由分隔板102將間隙23完全堵塞，則冷卻媒體8會有全體的循環流量減低、或自然對流被妨礙，而線圈4、6的冷卻效率降低之疑慮。
圖1A與圖1B所示之依本實施例之變壓器1，在線圈部與槽13的間隙23，具備阻擋構件22。阻擋構件22，為將間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件，例如為板狀構件。阻擋構件22，為絕緣性，只要是將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分予以堵塞之構件，則形狀或大小能夠任意訂定。
阻擋構件22，不將間隙23的徑方向的全部堵塞而是僅將一部分堵塞。阻擋構件22，如圖1A所示，能夠設置於外側絕緣筒15。阻擋構件22與槽13的內壁之徑方向的間隙的大小，能夠任意訂定。此外，阻擋構件22，如圖1B所示，能夠設置於槽13的內壁。阻擋構件22與外側絕緣筒15之徑方向的間隙的大小，能夠任意訂定。阻擋構件22，在周方向，可設置於外側絕緣筒15的全體亦可設置於一部分，可設置於槽13的內壁的全體亦可設置於一部分。也就是說，阻擋構件22，將間隙23的周方向的全體或一部分堵塞。
冷卻媒體8，一部分朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
若在線圈部與槽13的間隙23具備阻擋構件22，則能夠因應阻擋構件22與槽13的內壁之間隙的大小、或阻擋構件22與線圈部(外側絕緣筒15)之間隙的大小，來調整流通於間隙23而循環之冷卻媒體8的在間隙23之壓力損失。藉由設置阻擋構件22，會將流通於藉由間隙23與散熱器14而形成的循環流路之冷卻媒體8的壓力損失增大，而能夠使流通至垂直管道7而將線圈4、6冷卻之冷卻媒體8的流量增加，因此能夠提升線圈4、6的冷卻效率。
此外，變壓器1中，由於來自線圈4、6的漏磁場，在槽13與鐵心箍緊金屬件12亦會產生電氣損失，槽13與鐵心箍緊金屬件12會發熱。
若如圖2B所示之變壓器101般，將間隙23藉由分隔板102完全堵塞，則藉由在槽13的下部產生的電氣損失所造成的發熱而被加溫之冷卻媒體8，會流入至垂直管道7，因此會導致線圈4、6的冷卻效率降低。
圖1A與圖1B所示之依本實施例之變壓器1，具備將線圈部(外側絕緣筒15)與槽13的間隙23的徑方向的一部分予以堵塞之阻擋構件22。因此，藉由在槽13的下部(特別是阻擋構件22與下部中間支撐構件10a之上下方向之間的部分)之發熱而被加溫的冷卻媒體8，會流至垂直管道7以外(間隙23的上部)，藉由散熱器14而被冷卻的冷卻媒體8會流入至垂直管道7，故可將線圈4、6效率良好地冷卻。流通於間隙23的冷卻媒體8，有助於發熱的槽13之冷卻。
依本實施例之變壓器1，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例2]
利用圖3與圖4，說明依本發明實施例2之變壓器1。圖3與圖4中，和圖1A、1B相同的符號，表示和圖1A、1B所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在1個或複數個下部中間支撐構件10a，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。阻擋構件22，可僅在下部中間支撐構件10a的1者設有1個，亦可在複數個下部中間支撐構件10a當中的2者以上各設有1個。設於下部中間支撐構件10a之阻擋構件22，係將下部中間支撐構件10a與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。
圖3為依本實施例之變壓器1的截面圖。圖3所示之變壓器1，是在複數個下部中間支撐構件10a當中1個的下部中間支撐構件10a具備1個阻擋構件22。阻擋構件22，較佳是設置於複數個下部中間支撐構件10a當中位於最上方之下部中間支撐構件10a。
圖4為依本實施例之另一構成的變壓器1的截面圖，為將變壓器1的下部特別是下部中間支撐構件10a擴大示意之圖。圖4所示之變壓器1，在複數個下部中間支撐構件10a具備複數個阻擋構件22。阻擋構件22的各者，被設置於1個下部中間支撐構件10a。
圖3與圖4所示之阻擋構件22，亦可藉由下部中間支撐構件10a朝徑方向延伸來構成。也就是說，亦可藉由下部中間支撐構件10a比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸，來形成阻擋構件22。
阻擋構件22，如實施例1中所述般，將間隙23的周方向的全體或一部分堵塞。是故，阻擋構件22，可設置於下部中間支撐構件10a的周方向的全體亦可設置於一部分。此外，阻擋構件22，亦可藉由下部中間支撐構件10a的周方向的全體或一部分比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸來形成。
冷卻媒體8，一部分朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
依本實施例之變壓器1，藉由具備這樣的阻擋構件22，能夠將在線圈部與槽13的間隙23朝上下方向流通之冷卻媒體8導引至垂直管道7，能夠使垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加。垂直管道7中的冷卻媒體8的流量增加，藉此能夠使線圈4、6的冷卻效率提升。
阻擋構件22，若藉由下部中間支撐構件10a朝徑方向的外側延伸來構成，則不必作為新的構件來設置，也不必設置支撐阻擋構件22的構造，因此能夠以和依習知技術之變壓器同程度的製作時間來製作。
此外，如圖4所示，亦可設計成，複數個阻擋構件22當中位於上方的阻擋構件22，朝外側絕緣筒15的徑方向的外側延伸之長度，比位於下方的阻擋構件22還長或相等之構成。也就是說，複數個阻擋構件22，全體而言，亦可構成為朝向上方則徑方向的外側變長，而成為階梯狀。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例3]
利用圖5，說明依本發明實施例3之變壓器1。圖5中，和圖3、4相同的符號，表示和圖3、4所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在1個或複數個下部中間支撐構件10a，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。設於下部中間支撐構件10a之阻擋構件22，係將下部中間支撐構件10a與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。
圖5為依本實施例之變壓器1的截面圖，為將變壓器1的下部特別是下部中間支撐構件10a擴大示意之圖。圖5所示之變壓器1，其1個下部中間支撐構件10a(位於最上方的下部中間支撐構件10a)具備1個阻擋構件22，但亦可複數個下部中間支撐構件10a各具備1個阻擋構件22。阻擋構件22，可設置於下部中間支撐構件10a的周方向的全體或亦可設置於一部分。此外，阻擋構件22，亦可藉由下部中間支撐構件10a的周方向的全體或一部分比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸來形成。
阻擋構件22，具備徑方向的外側的端部彎曲而朝向下方之形狀。阻擋構件22，具備徑方向的外側的端部朝向下方彎曲之形狀，故能夠將藉由浮力而上昇之冷卻媒體8的流動，導致使其朝向垂直管道7流通，而能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加。冷卻媒體8，一部分朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例4]
利用圖6與圖7，說明依本發明實施例4之變壓器1。圖6與圖7中，和圖3、4相同的符號，表示和圖3、4所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在1個下部中間支撐構件10a，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。設於下部中間支撐構件10a之阻擋構件22，係將下部中間支撐構件10a與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。
圖6為依本實施例之變壓器1的下部中間支撐構件10a與阻擋構件22之平面圖，揭示阻擋構件22的構成。在下部中間支撐構件10a，填隙構件9以放射狀被設置。阻擋構件22，設置於下部中間支撐構件10a的周方向的全體。阻擋構件22，如實施例2中說明般，是藉由下部中間支撐構件10a比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸來形成。
阻擋構件22，具備朝上下方向開口而於周方向並排之複數個貫通孔71。貫通孔71，是以阻擋構件22的徑方向的一部分與周方向的一部分開口之方式，設置於阻擋構件22。另，阻擋構件22，亦可具備朝上下方向開口之1個貫通孔71。
圖7為依本實施例之變壓器1的圖6所示切斷線A－A下之截面圖，為將變壓器1的下部特別是下部中間支撐構件10a擴大示意之圖。圖7所示之變壓器1，在1個下部中間支撐構件10a具備圖6所示之阻擋構件22。
阻擋構件22，為位於最上方的下部中間支撐構件10a朝徑方向的外側延伸而成之物，連接至槽13的內壁。阻擋構件22，雖連接下部中間支撐構件10a與槽13的內壁，但具備貫通孔71，故堵塞間隙23的徑方向的一部分。藉由這樣的構成，阻擋構件22，將間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。冷卻媒體8，一部分通過貫通孔71朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
藉由設置這樣的阻擋構件22，流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失會變大，流通至垂直管道7而將線圈4、6冷卻之冷卻媒體8的流量會增加，因此線圈4、6的冷卻效率會提升。貫通孔71的大小，能夠依流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失、及流通於垂直管道7之冷卻媒體8的壓力損失之大小關係來決定。例如，能夠以流通於垂直管道7之冷卻媒體8的流量變得比流通於間隙23之冷卻媒體8的流量還多之方式，來決定貫通孔71的大小。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例5]
利用圖8與圖9，說明依本發明實施例5之變壓器1。圖8與圖9中，和圖1B相同的符號，表示和圖1B所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在槽13的內壁，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。
圖8為依本實施例之變壓器1的截面圖。圖8所示之變壓器1，在槽13的內壁，具備朝上下方向延伸之阻擋構件22。阻擋構件22，可設置於槽13的內壁的周方向的全體亦可設置於一部分。
在槽13的表面，藉由因來自線圈4、6的漏磁場而產生的電氣損失，槽13會發熱，冷卻媒體8會被加熱。被加熱的冷卻媒體8，產生往上方向之浮力，於間隙23上昇而流至散熱器14而循環。依此方式產生的冷卻媒體8的對流，會促進變壓器1的冷卻(特別是槽13的冷卻)。
圖9示意阻擋構件22與槽13的一部分，為示意阻擋構件22的構成例之立體圖。如圖9所示，阻擋構件22，為了不妨礙冷卻媒體8的對流，較佳為相對於槽13的內壁而言具有凹凸之波浪型的形狀，且為於周方向凹凸反覆之形狀。阻擋構件22，僅在波浪型的頂部接觸槽13的內壁。
若阻擋構件22為這樣的形狀，則在阻擋構件22與槽13的內壁之間會形成朝上下方向延伸之流路24。是故，冷卻媒體8，在線圈部與槽13的間隙23，能夠朝上下方向流通於外側絕緣筒15與阻擋構件22之間、及阻擋構件22與槽13的內壁之間(流路24)。另，波浪型的形狀的阻擋構件22，藉由其厚度，能夠將間隙23的徑方向的一部分堵塞。
若將阻擋構件22設置於槽13的內壁，則在阻擋構件22和槽13接觸之部分，因阻擋構件22的熱傳遞係數差，會導致槽13的表面的溫度上昇。
若阻擋構件22為波浪型的形狀，則阻擋構件22僅會在波浪型的頂部接觸槽13的內壁，故能夠減低阻擋構件22和槽13接觸之面積，能夠抑制槽13的表面的溫度上昇。又，冷卻媒體8是在阻擋構件22與槽13的內壁之間(流路24)接觸槽13的內壁而流動，故槽13在流路24亦能與冷卻媒體8進行熱交換。是故，若阻擋構件22為波浪型的形狀，則即使阻擋構件22設置於槽13的內壁，也不會損及在槽13的表面之冷卻特性。
流通於線圈部與槽13的間隙23之冷卻媒體8的壓力損失，能夠藉由調整阻擋構件22的厚度或形狀來予以調整。當阻擋構件22為波浪型的形狀的情形下，能夠進一步藉由改變阻擋構件22的波浪形，例如波高(從槽13的內壁之突出長)或波長(相鄰頂部之間隔)，來調整流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
另，本發明並非限定於上述實施例，可有各式各樣的變形。例如，上述的實施例是以易於理解本發明的方式來詳細說明，本發明未必限定於具備所說明的全部構成之態樣。此外，亦可將某一實施例的構成的一部分置換成其他實施例的構成。此外，亦可在某一實施例的構成中加入其他實施例的構成。此外，針對各實施例的構成的一部分，可刪除、或追加／置換其他構成。
以下，說明依本發明實施例之靜態感應器。另，以下實施例中，作為靜態感應器的例子雖說明變壓器，但本發明亦能適用於電抗器等其他的靜態感應器。
[實施例1]
圖1A與圖1B為依本發明實施例1之變壓器1的截面圖。變壓器1，具備鐵心2、內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15。在鐵心2的外側，配置有內側絕緣筒3。在內側絕緣筒3的周圍，捲繞有低壓線圈4。在低壓線圈4的外側，配置有中間絕緣筒5。在中間絕緣筒5的周圍，捲繞有高壓線圈6。在高壓線圈6的外側，配置有外側絕緣筒15。外側絕緣筒15，為設於線圈4、6的外側(比線圈4、6還遠離鐵心2的位置)之絕緣筒。內側絕緣筒3、中間絕緣筒5、及外側絕緣筒15，為絕緣性的筒狀構件。另，變壓器1，亦可具備1個或3個以上的線圈。
線圈4、6，捲繞於鐵心2的周圍。以下，將和線圈4、6的捲繞軸平行之方向(圖1A、1B的上下方向)訂為上下方向，將和捲繞軸垂直之方向(圖1A、1B的左右方向，和後述圖6的紙面平行之方向)訂為徑方向，將捲繞軸的周圍的方向(線圈4、6的捲繞方向)訂為周方向。另，所謂外側，主要是於徑方向中，從鐵心2逐漸遠離之方向。
內側絕緣筒3與低壓線圈4之間、低壓線圈4與中間絕緣筒5之間、中間絕緣筒5與高壓線圈6之間、及高壓線圈6與外側絕緣筒15之間，為朝上下方向延伸之垂直管道(duct)7。在垂直管道7，有冷卻媒體8流通。
冷卻媒體8，流通於垂直管道7，將鐵心2、低壓線圈4、及高壓線圈6冷卻。圖1A與圖1B中，將冷卻媒體8的流動以箭頭表示。冷卻媒體8，例如能夠使用絕緣液體或絕緣氣體。絕緣液體，一般會使用礦物油系的絕緣油，例如會使用烷基苯、矽油、及植物油等的合成絕緣油。絕緣氣體，例如會使用六氟化硫(SF 6)氣體。
變壓器1，更具備2個支撐構件11、複數個中間支撐構件10、複數個填隙構件9、2個鐵心箍緊金屬件12、槽13、及散熱器14。
支撐構件11，為環形的絕緣性構件，於內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15的上下方向的兩端部各設置1個。
中間支撐構件10，為環形的絕緣性的板狀構件，設於內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15的上下方向的兩端部，而支撐它們。中間支撐構件10，在此兩端部的各自設置複數個。設於線圈4、6與絕緣筒3、5、15的下部之中間支撐構件10，具備供冷卻媒體8流入至垂直管道7之開口部，而構成冷卻媒體8往線圈4、6之流路。設於線圈4、6與絕緣筒3、5、15的上部之中間支撐構件10，具備供冷卻媒體8從垂直管道7流出之開口部，而構成冷卻媒體8離開線圈4、6之流路。
以下，將設於線圈4、6與絕緣筒3、5、15的下部之中間支撐構件10，稱為下部中間支撐構件10a。
填隙構件9，為絕緣性的方型間隔材，在中間支撐構件10彼此之間設置複數個。填隙構件9，為在中間支撐構件10彼此之間形成間隙，並且在填隙構件9彼此之間形成間隙之構件。冷卻媒體8，流通於該些間隙與中間支撐構件10的開口部，而對於線圈4、6流入與流出。
鐵心箍緊金屬件12，在內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、及外側絕緣筒15的上下方向的兩端部各設置1個，將支撐構件11、填隙構件9、及中間支撐構件10夾在其間，而將低壓線圈4與高壓線圈6從上下方向予以推壓箍緊。鐵心箍緊金屬件12，依此方式支撐線圈4、6。鐵心2，亦藉由鐵心箍緊金屬件12而被箍緊。
變壓器1中，將具備內側絕緣筒3、低壓線圈4、中間絕緣筒5、高壓線圈6、外側絕緣筒15、支撐構件11、中間支撐構件10、及填隙構件9之部分，稱為線圈部。
槽13，係收納依此方式構成之變壓器1的構成要素，亦即鐵心2與線圈部與鐵心箍緊金屬件12。在槽13，被充填冷卻媒體8。槽13，在上部與下部具備連通路。在線圈部與槽13之間有間隙23，冷卻媒體8在間隙23當中亦朝上下方向流動。間隙23，為槽13的內壁與外側絕緣筒15之間的間隙、及槽13的內壁與中間支撐構件10之間的間隙，是徑方向的間隙。
散熱器14，藉由槽13的連通路而連通至槽13。槽13內的冷卻媒體8，藉由對流而流通於連通路與散熱器14而循環。在散熱器14內，藉由冷卻媒體8與大氣之間的熱交換，熱逸散至外部而冷卻媒體8的溫度降低。
冷卻媒體8，藉由對流而循環於槽13與散熱器14，藉此將線圈4、6與鐵心2冷卻。說明冷卻媒體8藉由自然對流而循環於槽13與散熱器14之流動。
藉由變壓器1的運轉而產生的電氣損失，會成為在線圈4、6與鐵心2之發熱。垂直管道7內的冷卻媒體8，藉由此發熱而被加熱而溫度上昇。其結果，冷卻媒體8，在垂直管道7內體積會膨脹，因此比重降低，產生上昇流。藉由此上昇流，冷卻媒體8流過填隙構件9所形成的間隙，從中間支撐構件10流出，從槽13的上部的連通路流入至散熱器14內。
在散熱器14內，冷卻媒體8藉由與大氣之間的熱交換而溫度降低而比重變大，因此產生下降流。散熱器14內的冷卻媒體8，從槽13的下部的連通路流入至槽13內。流入至槽13內的冷卻媒體8，流入至中間支撐構件10(下部中間支撐構件10a)，流過填隙構件9所形成的間隙，再次流入至垂直管道7內。
依本實施例之變壓器1，是藉由此冷卻媒體8的自然對流所致之循環，來將線圈4、6與鐵心2冷卻。這樣的自然對流冷卻式的變壓器，是以冷卻媒體8的溫度變化所伴隨之密度變化作為驅動力來使冷卻媒體8循環，因此流通於垂直管道7之冷卻媒體8的流量會和壓力損失相關，比起藉由泵浦使冷卻媒體8循環之強制冷卻式的變壓器，有冷卻效率不佳的傾向。如前述般，變壓器1的耐用年數，和絕緣性構件或冷卻媒體8的溫度相關，因此必須有效率地冷卻發熱部亦即線圈4、6與鐵心2。
此處，說明依習知技術之變壓器。
圖2A與圖2B為依習知技術之變壓器100的截面圖。圖2A與圖2B中，和圖1A、1B相同的符號，表示和圖1A、1B所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，故針對該些構成要素省略說明。
圖2A所示之依習知技術之變壓器100中，流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失，比流通於垂直管道7之冷卻媒體8的壓力損失還小。因此，冷卻媒體8，在槽13內主要會流通於間隙23，線圈4、6的冷卻效率會降低。
為防止此事，習知技術中，例如也可能藉由分隔板等將間隙23完全堵塞。
圖2B所示之依習知技術之變壓器101，具備連接外側絕緣筒15與槽13的內壁之分隔板102，藉由分隔板102將間隙23完全堵塞，來使流通於垂直管道7而將線圈4、6冷卻之冷卻媒體8的流量增加。但，如上述般，若藉由分隔板102將間隙23完全堵塞，則冷卻媒體8會有全體的循環流量減低、或自然對流被妨礙，而線圈4、6的冷卻效率降低之疑慮。
圖1A與圖1B所示之依本實施例之變壓器1，在線圈部與槽13的間隙23，具備阻擋構件22。阻擋構件22，為將間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件，例如為板狀構件。阻擋構件22，為絕緣性，只要是將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分予以堵塞之構件，則形狀或大小能夠任意訂定。
阻擋構件22，不將間隙23的徑方向的全部堵塞而是僅將一部分堵塞。阻擋構件22，如圖1A所示，能夠設置於外側絕緣筒15。阻擋構件22與槽13的內壁之徑方向的間隙的大小，能夠任意訂定。此外，阻擋構件22，如圖1B所示，能夠設置於槽13的內壁。阻擋構件22與外側絕緣筒15之徑方向的間隙的大小，能夠任意訂定。阻擋構件22，在周方向，可設置於外側絕緣筒15的全體亦可設置於一部分，可設置於槽13的內壁的全體亦可設置於一部分。也就是說，阻擋構件22，將間隙23的周方向的全體或一部分堵塞。
冷卻媒體8，一部分朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
若在線圈部與槽13的間隙23具備阻擋構件22，則能夠因應阻擋構件22與槽13的內壁之間隙的大小、或阻擋構件22與線圈部(外側絕緣筒15)之間隙的大小，來調整流通於間隙23而循環之冷卻媒體8的在間隙23之壓力損失。藉由設置阻擋構件22，會將流通於藉由間隙23與散熱器14而形成的循環流路之冷卻媒體8的壓力損失增大，而能夠使流通至垂直管道7而將線圈4、6冷卻之冷卻媒體8的流量增加，因此能夠提升線圈4、6的冷卻效率。
此外，變壓器1中，由於來自線圈4、6的漏磁場，在槽13與鐵心箍緊金屬件12亦會產生電氣損失，槽13與鐵心箍緊金屬件12會發熱。
若如圖2B所示之變壓器101般，將間隙23藉由分隔板102完全堵塞，則藉由在槽13的下部產生的電氣損失所造成的發熱而被加溫之冷卻媒體8，會流入至垂直管道7，因此會導致線圈4、6的冷卻效率降低。
圖1A與圖1B所示之依本實施例之變壓器1，具備將線圈部(外側絕緣筒15)與槽13的間隙23的徑方向的一部分予以堵塞之阻擋構件22。因此，藉由在槽13的下部(特別是阻擋構件22與下部中間支撐構件10a之上下方向之間的部分)之發熱而被加溫的冷卻媒體8，會流至垂直管道7以外(間隙23的上部)，藉由散熱器14而被冷卻的冷卻媒體8會流入至垂直管道7，故可將線圈4、6效率良好地冷卻。流通於間隙23的冷卻媒體8，有助於發熱的槽13之冷卻。
依本實施例之變壓器1，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例2]
利用圖3與圖4，說明依本發明實施例2之變壓器1。圖3與圖4中，和圖1A、1B相同的符號，表示和圖1A、1B所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在1個或複數個下部中間支撐構件10a，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。阻擋構件22，可僅在下部中間支撐構件10a的1者設有1個，亦可在複數個下部中間支撐構件10a當中的2者以上各設有1個。設於下部中間支撐構件10a之阻擋構件22，係將下部中間支撐構件10a與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。
圖3為依本實施例之變壓器1的截面圖。圖3所示之變壓器1，是在複數個下部中間支撐構件10a當中1個的下部中間支撐構件10a具備1個阻擋構件22。阻擋構件22，較佳是設置於複數個下部中間支撐構件10a當中位於最上方之下部中間支撐構件10a。
圖4為依本實施例之另一構成的變壓器1的截面圖，為將變壓器1的下部特別是下部中間支撐構件10a擴大示意之圖。圖4所示之變壓器1，在複數個下部中間支撐構件10a具備複數個阻擋構件22。阻擋構件22的各者，被設置於1個下部中間支撐構件10a。
圖3與圖4所示之阻擋構件22，亦可藉由下部中間支撐構件10a朝徑方向延伸來構成。也就是說，亦可藉由下部中間支撐構件10a比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸，來形成阻擋構件22。
阻擋構件22，如實施例1中所述般，將間隙23的周方向的全體或一部分堵塞。是故，阻擋構件22，可設置於下部中間支撐構件10a的周方向的全體亦可設置於一部分。此外，阻擋構件22，亦可藉由下部中間支撐構件10a的周方向的全體或一部分比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸來形成。
冷卻媒體8，一部分朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
依本實施例之變壓器1，藉由具備這樣的阻擋構件22，能夠將在線圈部與槽13的間隙23朝上下方向流通之冷卻媒體8導引至垂直管道7，能夠使垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加。垂直管道7中的冷卻媒體8的流量增加，藉此能夠使線圈4、6的冷卻效率提升。
阻擋構件22，若藉由下部中間支撐構件10a朝徑方向的外側延伸來構成，則不必作為新的構件來設置，也不必設置支撐阻擋構件22的構造，因此能夠以和依習知技術之變壓器同程度的製作時間來製作。
此外，如圖4所示，亦可設計成，複數個阻擋構件22當中位於上方的阻擋構件22，朝外側絕緣筒15的徑方向的外側延伸之長度，比位於下方的阻擋構件22還長或相等之構成。也就是說，複數個阻擋構件22，全體而言，亦可構成為朝向上方則徑方向的外側變長，而成為階梯狀。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例3]
利用圖5，說明依本發明實施例3之變壓器1。圖5中，和圖3、4相同的符號，表示和圖3、4所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在1個或複數個下部中間支撐構件10a，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。設於下部中間支撐構件10a之阻擋構件22，係將下部中間支撐構件10a與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。
圖5為依本實施例之變壓器1的截面圖，為將變壓器1的下部特別是下部中間支撐構件10a擴大示意之圖。圖5所示之變壓器1，其1個下部中間支撐構件10a(位於最上方的下部中間支撐構件10a)具備1個阻擋構件22，但亦可複數個下部中間支撐構件10a各具備1個阻擋構件22。阻擋構件22，可設置於下部中間支撐構件10a的周方向的全體或亦可設置於一部分。此外，阻擋構件22，亦可藉由下部中間支撐構件10a的周方向的全體或一部分比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸來形成。
阻擋構件22，具備徑方向的外側的端部彎曲而朝向下方之形狀。阻擋構件22，具備徑方向的外側的端部朝向下方彎曲之形狀，故能夠將藉由浮力而上昇之冷卻媒體8的流動，導致使其朝向垂直管道7流通，而能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加。冷卻媒體8，一部分朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例4]
利用圖6與圖7，說明依本發明實施例4之變壓器1。圖6與圖7中，和圖3、4相同的符號，表示和圖3、4所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在1個下部中間支撐構件10a，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。設於下部中間支撐構件10a之阻擋構件22，係將下部中間支撐構件10a與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。
圖6為依本實施例之變壓器1的下部中間支撐構件10a與阻擋構件22之平面圖，揭示阻擋構件22的構成。在下部中間支撐構件10a，填隙構件9以放射狀被設置。阻擋構件22，設置於下部中間支撐構件10a的周方向的全體。阻擋構件22，如實施例2中說明般，是藉由下部中間支撐構件10a比外側絕緣筒15還朝徑方向的外側延伸來形成。
阻擋構件22，具備朝上下方向開口而於周方向並排之複數個貫通孔71。貫通孔71，是以阻擋構件22的徑方向的一部分與周方向的一部分開口之方式，設置於阻擋構件22。另，阻擋構件22，亦可具備朝上下方向開口之1個貫通孔71。
圖7為依本實施例之變壓器1的圖6所示切斷線A－A下之截面圖，為將變壓器1的下部特別是下部中間支撐構件10a擴大示意之圖。圖7所示之變壓器1，在1個下部中間支撐構件10a具備圖6所示之阻擋構件22。
阻擋構件22，為位於最上方的下部中間支撐構件10a朝徑方向的外側延伸而成之物，連接至槽13的內壁。阻擋構件22，雖連接下部中間支撐構件10a與槽13的內壁，但具備貫通孔71，故堵塞間隙23的徑方向的一部分。藉由這樣的構成，阻擋構件22，將間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分。冷卻媒體8，一部分通過貫通孔71朝上方流過間隙23，其餘流入至垂直管道7。
藉由設置這樣的阻擋構件22，流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失會變大，流通至垂直管道7而將線圈4、6冷卻之冷卻媒體8的流量會增加，因此線圈4、6的冷卻效率會提升。貫通孔71的大小，能夠依流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失、及流通於垂直管道7之冷卻媒體8的壓力損失之大小關係來決定。例如，能夠以流通於垂直管道7之冷卻媒體8的流量變得比流通於間隙23之冷卻媒體8的流量還多之方式，來決定貫通孔71的大小。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
[實施例5]
利用圖8與圖9，說明依本發明實施例5之變壓器1。圖8與圖9中，和圖1B相同的符號，表示和圖1B所示之變壓器1為相同或共通的構成要素，針對該些構成要素省略詳細說明。
依本實施例之變壓器1，在槽13的內壁，具備將線圈部與槽13的間隙23的徑方向的一部分堵塞，而妨礙在間隙23之冷卻媒體8的上下方向的流動的一部分之構件亦即阻擋構件22。
圖8為依本實施例之變壓器1的截面圖。圖8所示之變壓器1，在槽13的內壁，具備朝上下方向延伸之阻擋構件22。阻擋構件22，可設置於槽13的內壁的周方向的全體亦可設置於一部分。
在槽13的表面，藉由因來自線圈4、6的漏磁場而產生的電氣損失，槽13會發熱，冷卻媒體8會被加熱。被加熱的冷卻媒體8，產生往上方向之浮力，於間隙23上昇而流至散熱器14而循環。依此方式產生的冷卻媒體8的對流，會促進變壓器1的冷卻(特別是槽13的冷卻)。
圖9示意阻擋構件22與槽13的一部分，為示意阻擋構件22的構成例之立體圖。如圖9所示，阻擋構件22，為了不妨礙冷卻媒體8的對流，較佳為相對於槽13的內壁而言具有凹凸之波浪型的形狀，且為於周方向凹凸反覆之形狀。阻擋構件22，僅在波浪型的頂部接觸槽13的內壁。
若阻擋構件22為這樣的形狀，則在阻擋構件22與槽13的內壁之間會形成朝上下方向延伸之流路24。是故，冷卻媒體8，在線圈部與槽13的間隙23，能夠朝上下方向流通於外側絕緣筒15與阻擋構件22之間、及阻擋構件22與槽13的內壁之間(流路24)。另，波浪型的形狀的阻擋構件22，藉由其厚度，能夠將間隙23的徑方向的一部分堵塞。
若將阻擋構件22設置於槽13的內壁，則在阻擋構件22和槽13接觸之部分，因阻擋構件22的熱傳遞係數差，會導致槽13的表面的溫度上昇。
若阻擋構件22為波浪型的形狀，則阻擋構件22僅會在波浪型的頂部接觸槽13的內壁，故能夠減低阻擋構件22和槽13接觸之面積，能夠抑制槽13的表面的溫度上昇。又，冷卻媒體8是在阻擋構件22與槽13的內壁之間(流路24)接觸槽13的內壁而流動，故槽13在流路24亦能與冷卻媒體8進行熱交換。是故，若阻擋構件22為波浪型的形狀，則即使阻擋構件22設置於槽13的內壁，也不會損及在槽13的表面之冷卻特性。
流通於線圈部與槽13的間隙23之冷卻媒體8的壓力損失，能夠藉由調整阻擋構件22的厚度或形狀來予以調整。當阻擋構件22為波浪型的形狀的情形下，能夠進一步藉由改變阻擋構件22的波浪形，例如波高(從槽13的內壁之突出長)或波長(相鄰頂部之間隔)，來調整流通於間隙23之冷卻媒體8的壓力損失。
依本實施例之變壓器1，藉由採用以上的構成，能夠使流入至垂直管道7的冷卻媒體8的流量增加，故能夠有效地抑制線圈4、6的溫度上昇。是故，依本實施例之變壓器1，相較於依習知技術之變壓器，能夠減低對散熱器14要求之熱交換量，而能夠將散熱器14小型化。
又，依本實施例之變壓器1，能夠提升線圈4、6的冷卻效率，故能夠縮小構成線圈4、6之裸線的尺寸，能夠提高線圈4、6的電流密度。因此，依本實施例之變壓器1，能夠將線圈4、6小型化，能夠減低變壓器1的尺寸與重量而將其小型化。
另，本發明並非限定於上述實施例，可有各式各樣的變形。例如，上述的實施例是以易於理解本發明的方式來詳細說明，本發明未必限定於具備所說明的全部構成之態樣。此外，亦可將某一實施例的構成的一部分置換成其他實施例的構成。此外，亦可在某一實施例的構成中加入其他實施例的構成。此外，針對各實施例的構成的一部分，可刪除、或追加／置換其他構成。
1：變壓器
2：鐵心
3：內側絕緣筒
4：低壓線圈
5：中間絕緣筒
6：高壓線圈
7：垂直管道
8：冷卻媒體
9：填隙構件
10：中間支撐構件
10a：下部中間支撐構件
11：支撐構件
12：鐵心箍緊金屬件
13：槽
14：散熱器
15：外側絕緣筒
22：阻擋構件
23：間隙
24：流路
71：貫通孔
100、101：變壓器
102：分隔板
2：鐵心
3：內側絕緣筒
4：低壓線圈
5：中間絕緣筒
6：高壓線圈
7：垂直管道
8：冷卻媒體
9：填隙構件
10：中間支撐構件
10a：下部中間支撐構件
11：支撐構件
12：鐵心箍緊金屬件
13：槽
14：散熱器
15：外側絕緣筒
22：阻擋構件
23：間隙
24：流路
71：貫通孔
100、101：變壓器
102：分隔板
[圖1A]依本發明實施例1之變壓器的截面圖。
[圖1B]依本發明實施例1之，和圖1A的阻擋構件的位置相異之變壓器的截面圖。
[圖2A]依習知技術之變壓器的截面圖。
[圖2B]依習知技術之另一構成的變壓器的截面圖。
[圖3]依本發明實施例2之變壓器的截面圖。
[圖4]依本發明實施例2之另一構成的變壓器的截面圖，為將變壓器的下部擴大示意之圖。
[圖5]依本發明實施例3之變壓器的截面圖，為將變壓器的下部擴大示意之圖。
[圖6]依本發明實施例4之變壓器的下部中間支撐構件與阻擋構件的平面圖。
[圖7]依本發明實施例4之變壓器的圖6所示切斷線A－A下之截面圖，為將變壓器的下部擴大示意之圖。
[圖8]依本發明實施例5之變壓器的截面圖。
[圖9]示意依本發明實施例5之變壓器的阻擋構件與槽的一部分，而示意阻擋構件的構成例之立體圖。
[圖1B]依本發明實施例1之，和圖1A的阻擋構件的位置相異之變壓器的截面圖。
[圖2A]依習知技術之變壓器的截面圖。
[圖2B]依習知技術之另一構成的變壓器的截面圖。
[圖3]依本發明實施例2之變壓器的截面圖。
[圖4]依本發明實施例2之另一構成的變壓器的截面圖，為將變壓器的下部擴大示意之圖。
[圖5]依本發明實施例3之變壓器的截面圖，為將變壓器的下部擴大示意之圖。
[圖6]依本發明實施例4之變壓器的下部中間支撐構件與阻擋構件的平面圖。
[圖7]依本發明實施例4之變壓器的圖6所示切斷線A－A下之截面圖，為將變壓器的下部擴大示意之圖。
[圖8]依本發明實施例5之變壓器的截面圖。
[圖9]示意依本發明實施例5之變壓器的阻擋構件與槽的一部分，而示意阻擋構件的構成例之立體圖。
Claims (8)
- 一種靜態感應器，其特徵為，具備：
鐵心；及
捲繞於前述鐵心的周圍之線圈；及
配置於前述線圈的外側之絕緣筒；及
支撐前述線圈與前述絕緣筒，構成冷卻媒體的往前述線圈的流路之板狀構件；及
具備有前述線圈與前述絕緣筒與前述板狀構件之線圈部；及
收納著前述鐵心與前述線圈部之槽；
將垂直於前述線圈的捲繞軸之方向訂為徑方向，
前述冷卻媒體構成為，在前述線圈與前述絕緣筒之間亦即垂直管道、及在前述絕緣筒與前述槽之間流通，
在前述線圈部與前述槽之間隙，具備將前述間隙的前述徑方向的一部分堵塞之絕緣性構件。 - 如申請專利範圍第1項所述之靜態感應器，其中，
前述絕緣性構件，設於前述絕緣筒。 - 如申請專利範圍第1項所述之靜態感應器，其中，
前述絕緣性構件，設於前述槽的內壁。 - 如申請專利範圍第1項所述之靜態感應器，其中，
將平行於前述捲繞軸之方向訂為上下方向，
前述板狀構件，設於前述線圈與前述絕緣筒的下部，
前述絕緣性構件，設於前述板狀構件。 - 如申請專利範圍第4項所述之靜態感應器，其中，
前述絕緣性構件，其前述徑方向的外側的端部具備朝下方彎曲之形狀。 - 如申請專利範圍第4項所述之靜態感應器，其中，
前述絕緣性構件，將前述板狀構件與前述槽的內壁連接，而具備朝前述上下方向開口之貫通孔。 - 如申請專利範圍第3項所述之靜態感應器，其中，
將平行於前述捲繞軸之方向訂為上下方向，
前述絕緣性構件，朝前述上下方向延伸。 - 如申請專利範圍第7項所述之靜態感應器，其中，
前述絕緣性構件，為相對於前述槽的內壁而言具有凹凸之波浪型的形狀。
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