JPS58170010A - 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】 〔発明の技術分野〕 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る。

〔発明の技術的背景〕

ｆＩｉＩＩｋ巻線を備えた箔巻変圧器は、占積率かよく
、小形・軽量化を実現て會る特長があるために、数ｋＶ
、数１００ｋＶＡ＠ｊｌ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ており、さらにより高
電圧・大容量の変圧器例えば！？！ｉｋＶ％ｓｏｏＭｖ
ム変圧器にも適用拡大が研究されている。この箔會変圧
器における巻線に対する冷却方式としては、會纏内に冷
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直接的に冷やす、いわばヒ
ートパイプ式のものが用いられている。

第１図はこのような方式の変圧器を示している。ＷＡＡ
ｌ１絶縁媒体として絶縁油あるいは８Ｆ・ガスなどの絶
縁ガス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１の主脚１ｍの外儒には絶
縁筒Ｊを介して低圧巻ａ４が巻装され、この低圧會＃４
の外儒には絶縁バリヤ６を介して高圧！１１Ｊｔｐ巻俵
されている。これら低圧巻線４と高圧＠　＠　ｓ　ｔｒ
ｔアルミニウム箔などの金属シート１と樹脂フィルムな
どの絶縁シート８を重ねて巻回してなる箔巻巻線により
構成されている。なお、各巻［４１６はタンク１円に封
入された絶縁油ある４Ｉ）は絶縁ガスにより絶縁されて
いる。また、低圧巻線４の内部には例えば１個の冷却ダ
クトを力１、高圧巻線５の内部には複数の冷却ダクト９
力Ｓ夫々内鼠されている。この冷却ダクト９は壱＠４゜
５円部に同心円的に配置されて一体に組込普れている。

冷却ダクト９は内部にプロンＪＪＪやＦｅ１２などの冷
媒が通されるようになっており、この冷媒は冷却ダクト
９内を通る過程で蒸発着熱により巻線４．５における金
輌シート７の熱を奪って巻線４．５を冷媒する。タンク
１外部をこは凝縮器１０．冷媒タンク１１およびボン［
プＪ２が導液管１３に接続して設けられてＧする。

金属製の導液管１３はタンク１円部にて巻線４゜５の上
―記よび下偶に配置され、絶縁、？イブ１４を介して冷
却ダクト参の上端部と下端部番こ接続している。そして
、冷媒は凝縮６ｍ＋こおし）で冷却、凝縮され、液化し
た冷媒は冷媒タンク１１に溜められた後にポンプ１２に
より導液管１３、絶縁パイプ１４を通り冷却ダクト９σ
）内部にその下端部から送り込まれる。さらに、冷媒は
冷却ダクト９内部を通ろ過程で壱１１４　　＆を冷却し
、その後冷却ダクト参の上端部から絶縁パイプ１４、導
液管１１を通り凝縮器１０番こ達する。このように構成
された冷媒循環回路（ま変圧器タンク１内部の絶縁媒体
とは分離されてｌ／）る。なお、冷却ダクト９は巻＊４
．５と略同電位にあり、冷却ダクト９ど導液管ＪＪ４ま
絶縁／ｆイブ１４で絶縁されている。また、第１図で６
１壱＠４．８のリードやブッシングは省略しである。

しかして、冷却ダクト参について説明を加える。従来用
いられている冷却ダクト９０）ひとつには、嬉２図で示
すように平形ダクトをギヤ゛ンプを残して円筒状に彎曲
成形したものがある。

この冷却ダクト９は犀さ１鍋糧度の薄（、ｚ金属板で円
筒部の内周壁および外周壁を形成し、内部にｉｓ程度の
冷媒通路間隙を形成しており、且つ外力により金属板が
変形し冷媒通路が閉塞されるのを防止するために第３図
で示すように冷媒通路内に間隔片１５を取付けたり、菖
４図で示すように金属板にリブ部１６を形成して強度を
もたせている。そして、円筒部の直径が異なる複数の冷
却ダクト９を裏作し、これら冷却ダクト９を巻Ｈ４，５
の内部に直径に応じて同心円的に配置して設けている。

〔背景技術の間亀点〕

しかして、冷却ダクト９は巻線４．５内部に組込んで設
ける場合に、その円筒部表面が巻線４．５の金属シート
７オたは絶縁シート８に密着させる必要かある。すなわ
ち、冷却ダクト９と巻線４，６のシート７．８との密着
性が愚いと、シート７．８から冷却ダクト９への熱伝導
率が看しく低下し、冷却ダク）ｊの巻線４．５に対する
冷却特性が著しく損なわれる。また、壱＠４１５は金属
シート７および絶縁シート８を張力を与えて巻回するこ
とによりシート１゜１間およびシー）Ｆ、＃と冷却ダク
ト９との間の摩擦力で鉄心２に巻装した状態を保持して
いるか、冷却ダクト９とシート１．虐との密着性が尋い
と巻線を確実に保持できない。

このために、冷却ダクト−は円筒部を正しく真円をなす
ように成形し、ｔた円筒部の直径も巻線の巻径に合せて
０．１−以下の誤差て成形する必要がある。しかしなが
ら、このように厳格な寸法精度を要求される冷却ダクト
９は板金加工のみで製形するのは非常に困龜であるため
に、金属板により外筒部および内筒部をプレス加工によ
り夫々個別に成形し、これら金属板を専用治具を用いて
溶接またはろう付けして接合固定することにより製作し
ている。そして％ｌｌＩ４゜５には直径が異なる複数種
の冷却ダクト−を設けるので、各冷却ダクトを毎に夫々
専用のプレス金ｍおよび治具を用いて各冷却ダクト９を
夫々製作している。従って、冷却ダクト９の製作に大変
手数を要するとともに、製作費用が大幅に高くなるとい
う問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は箔巻巻線に設ける冷却ダクトを新規な構成とす
ることにより、冷却ダクトの製作が容易でその製作費用
か安価である変圧器を提供するものである。

〔発明の櫃要〕

本発明の変圧器は、冷却ダクトを金属製パイプの両側部
に金属製伝熱板を長手方向に並べて構成し、伝熱板を金
属シートと絶縁シートの間に配置して巻線の内部に設け
るものである０すなわち、冷却ダクトは簡単な構成で容
易且つ安価に製作することができ、しかも巻線製作時に
シートと一諸に巻回することにより任意の直径を有する
円筒形状に容易に成形できるとともに、伝熱板を巻線の
シートに確実に密着させることができるものである。

１　　〔発明の実施例〕 本発明の変圧器は、第１図で示すように絶縁媒体を對大
したタンク１の内部に設けた銑心１に、金属シート１と
絶縁シート１を重ねて巻回′した？Ｉ巻巻線からなる低
圧巻１１４および為圧巻線１を巻装し、各ＩＩｋ＠＊、
ｊの内部に冷却ダク）ＩＦを設けたものである。

本発明の変圧器の一実施例を第Ｓ図ないし第＊＠につい
て説明する。この実施例では第５図および第６図で示す
高圧巻線５を例にとり述べる。高圧巻線５における半径
方向に位置が異なる複数のｓａ部には冷却ダクト１１が
夫々配置して設けられており、これら冷却ダクト１１は
４ｒ壱回部にてその円周方向全体にわたって配置されて
いる。

冷却ダクト１１は金属製のパイプ１８とこのパイプ１８
に固定された金属製の伝熱板１＃に　−・、よって構成
されるもので、仁の実施例の冷却ダクト１１は巻線５の
％巻回部の円周方向全体を囲むように円筒状に彎曲した
ものであって、その構成を第７図およ□び第８ｖＡにつ
いて述べる。

図中１１は冷媒を流通させるためのアルミニウム、鋼あ
るいはステンレスなどの金属からなるパイプで、このパ
イプ１ｍは冷媒を流通するに充分な直径を有する例えば
断面丸形をなすものである。このパイプ１８は例えば巻
線５の金属シート７より大なる長さをもって交互に向き
を変えて折返すことにより、この折返し部が巻線５の各
巻回部の円周方向全体にわたり連続して並べた形状をな
している。なお、パイプ１８の内端部は絶縁パイプ１４
との接続口となっている。図中１９はパイプ１８と巻線
５との間の伝熱を行なうためのアルミニウム、銅あるい
はステンレスなどの金属からなる伝熱板で、この伝＃板
１９は例えば巻線５の金属シート１の軸方向長さと同等
か稍々大なる長さＷと、パイプＪ８の直径より大なる幅
と、巻線５の金属および絶縁シート８を巻回する時の巻
回張力により変形させ得る厚さを有する例えば平坦な矩
形板状をなすものである。この伝熱板１＃はパイプ１８
の両側部番こおいてその長手方向に沿い複数−づつ並べ
て配置され、溶接やろう付けによりパイプ１８に固定さ
れている。すなわち、パイプ１＃を前記のように折返し
部が並んだ形状とすることにより、伝熱板１＃はパイプ
ＩＪの両側部においてパイプ１＃の各折返し部ｌこ夫々
位置し、巻線１の各巻回部の円周方向全体にわたるよう
に並列的に平行に並んでいる。両端−に位置する壺伝熱
板１９．１’＃の外側縁を結ぶ展開長さＬは、巻＠Ｓの
各巻回部の円周長さに相轟するものである。なお、パイ
プ１８における伝熱板１＃の取付間隔は、パイプ１ａを
各伝熱板１９の間で曲げて折返し成形し各伝熱板１９が
平行となるように加工した時に、隣接する伝熱９１９同
志が接触しない程度とする。

このように構成された冷却ダクト１１は、第５図および
第６図で示すように巻ｌ１ｌｊの所定の巻回部において
金属シート１と絶縁シート８との間に配置され、その巻
回部の円周方向全体を囲んてその巻回部の直径に応じた
大きさの円筒状に彎曲されて金属シート７および絶縁シ
ート１と一体に巻込才れている。、（イブＪ１は各折返
し部がシート軸方向に沿うように位置して自己置され、
巻回部の円周方向に沿いその全体にわたって円筒状に彎
曲されている。パイプＩＩの両側部に２いて各折返し部
に取付けた各伝熱板１ｍはその長手方向かシート軸方向
に沿うように位置し、巻回部の円周方向にその全体にわ
たり円筒状に並んで配置されている・Ｉた、各伝熱板１
９は夫々両シート１．＃の＊ａ張力ｌこより幅方向がシ
ート７．８の局面に沿って円弧状に彎曲されており、こ
のため彎−した状態で伝熱板Ｊ＃の全面が金属シート１
または絶縁シート８の周面に密着している。すなわち、
パイプ１８の一方の偽部に取付けた各伝熱板１＃は巻一
部における金属シート１の円周方向全体にわたり金属シ
ート１に局面にこれに沿い彎曲した秋鰺で密着し、パイ
プ１８の他儒部曇こ取付けた各伝熱板１＃は絶縁シート
８の円周方向全体にわたり絶縁シート８に周面にこれに
沿い彎−し１　　　　　た状態で密着している。なお、
ノ臂イブ１＃の両端部は絶縁パイプ１４に接続されてい
る。

従って、冷却ダクト１１は金属シート１と絶縁シート８
の巻回張力により巻回部の直径に応じて彎曲され両シー
ト１．＃の間に密着した状態で両シート１．＃と一諸に
轡込才れている。

このため、冷却ダクト１１と両シート１．＃は相互の摩
擦力により確実に固定され、冷却ダク）ＩＦと両シート
１．１の間の上下方向のずれが生じないとともに、冷却
ダクト１１を含む高圧巻線−全体をシート巻回張力によ
る摩擦力で保持できる。そして、ポンプ１２により導液
管１３および絶縁パイプ１４を通って送られて舎た冷媒
はパイプ１８の内部にその一方の端部から流入し、パイ
プ１８内部を通過した後に他方の端部から絶縁パイプ１
４を通って導液管ＩＪへと流出する。この場合パイプ７
１は多数の折返し部を有しているのて、冷媒がパイプ１
１内部を流れる距離が大であり巻線１に対する冷却効果
が大である。巻線５における金属シート１に生じた熱は
金属シート１および絶縁シート８からパイプ１８の両側
部において両シート１゜１に密着している伝熱板１＃に
伝導し、さらに伝熱＆１９からパイプＪ８に伝導する。

このため、パイプ１８内の冷媒により巻線５に対する冷
却か行なわれる。この場合、冷却ダクト１１は伝熱板１
９を有し、しかもこの伝熱板１＃が金属シート１と絶縁
シート１こ夫々密着しているので、両シート１．８と伝
熱板１ｔとの間の熱伝導率が大変良好であり、パイプ１
８内の冷媒による巻ｌｓ５に対する冷却を良好に行なう
ことができる。

な２、前述した実施例では高圧巻線５の場合について述
べたか、低圧巻線４においても同様の冷却ダクト１７が
設けられている。

しかして、冷却ダクト１１を製作して巻線の内部に組込
む場合を、第９図および第１０Ｈについて述べる。まず
、第９図で示すように直線をなすパイプ１１の両側部に
夫々複数の伝熱板１ｇをパイプ長手方向に沿い所定間隔
を存して直列的に並べ、これら伝熱＠１９を溶ａｔたは
ろう付は番こよりパイプ１゛８に固定する。、ｆイブ１
ａは各冷却ダクト１７に必要な長さとし、伝熱板１９は
各冷却ダクト１１に必要な数をパイプ１＃に取付ける。

才た、パイプ１＃に伝熱板１りを取付けた部品は、予じ
め大なる長さのもの製作して旧き、各冷却ダクト１１の
直径に応じた長さで切断して用いるようにすれば経済性
が良い。次いで、第７図で示すように各伝熱板１９が平
行に並び且つ各伝熱板１＃の端部を結ぶ線がパイプ１８
の直４Ｉｓ分と直角となるようにして、パイプ１８を伝
熱板１＃の間に位置する部分を交互に向きを変えて層重
して波形に成形する。このようにして得られたものは冷
却ダ／７ クトｔ−ｆ展開した形態のものであり、パイプ１８に伝
熱板１りを取付けた簡単な構成で、製作も害鳥である。

しかも、このものは各冷却ダクト１１毎に展開長さが異
なるだけでその他の構成は共通であるから、各冷却ダク
ト１１毎に夫々個別に寸法構成を異ならせて正確に加工
する必要がなく、個別に夫々専用工具を用具する必要も
ない。Ｉた、冷却ダクト１７は展開長さＬの大なるもの
を製作しておき、必要に応じて所定長さに切断して使用
すれば、各程の直径の冷却ダクト１１に共用できる。

そして、第１０図で示すように巻線を製作する場合に、
展開された冷却ダクト１１を金属シート１および絶縁シ
ート８とともに一諸に巻込んで組立てる。すなわち、巻
取ドラム２０の回転により金属シート１と絶縁シート８
を張力を与えて巻取る時に、所定の位置で冷却ダクト１
１を両シート７．８の関曇こ挾んで一諸に巻取ると、冷
却ダクト１７は両シート７．８に挾まれて両シート７．
８の巻回張力により巻線の巻回部の円周方向全体８四〇
ように円筒状に彎曲変形されて巻回される。この場合、
冷却ダクト１１のパイプＪ８は伝熱板１９の間に位置す
る屈曲部か両シート７．８の巻回張力により彎曲されて
巻線自身の円周に従ってその直径に応じた円筒状に彎曲
され、また同時に伝熱板１９も宇１ ４１１２の円周に従って円筒状に配置されるとともに伝
熱板１９自身も彎曲されて両シート１，１に密着する。

従って、冷却ダクト１１は両シート１．１とともに巻線
内部に自動的に巻込んでシート１，８に密着させること
ができ、正確な直径を有する円筒部を成形するためのプ
レス加工も不要となる。しかも、冷却ダクト１１は従来
の冷却ダクトのような間隔片やリブを設ける必要もない
。

なお、冷却ダクト１１においてパイプＪ８は断面丸形の
ものに限らず、第１１図（暑）で示すように丸形パイプ
を潰して伝熱板１＃との接合面積を大きくしたもの、あ
るいは第１１図（ｂ）で示すように断面角形をなすもの
などのパイプ１＃を用いることができる。伝熱板Ｊ＃は
その長さが金属シート７の幅と略同じであるものに限ら
ず、第１２図（１）で示すように金属シート１の長さの
略１／２の長さを有するものを２枚並べる、あるいは第
１２図（ｂ）で示すように略１／３の長さとしたものを
３枚並べるとした構成などを用いることもできる。伝熱
９１９は平坦な板体に限らず、第１３図で示すように中
央部が低くなるように断面く字形をなすものを用いても
良い。

これは伝熱板１９に弾性力をもたせることによってシー
トとの密着を良好にするためである。

第７図で示す冷却ダクト１１の展開寸法りは、冷却ダク
ト１１を配置する部分の巻線の周長に略勢しい大きさと
することに限らず、巻線の周長の略１／２．１／４．１
／６，１／８などの大きさに設定しても良く、この場合
は冷却ダクト１１を複数組合せて巻線の円周方向に並べ
て設ける。

冷却ダクト１７／を巻線の巻回部に設ける構成は実施例
に限定されない。例えば、伝熱板を巻線軸方向ｌこ複数
個配置する構成としてもよく、才た金属パイプを１ター
ンを形成しない範囲で４１１ｉ１円周方向にのびるよう
に軸方向に蛇行させ、伝熱板を巻線の円周方向及び軸方
向にわたって配置することもできる。

〔発明の効果〕

本発明の変圧器は、箔巻巻線の内部に設ける冷却ダクト
を、パイプに伝熱Ｉ［を取付けた構成とし、この伝熱板
を巻線の金属シートと絶縁シートの間にあってその円周
方向にわたり配置するものとしている。このため、冷却
ダクトの構成が簡単で、巻線の直径が異なる各巻回部に
設ける各冷却ダクトを共通な構成とすることができる。

このため、直径が異なる各冷却ダクトの製作を容易且つ
共通に行なうことができる。轡に巻線を製作する際に冷
却ダクトを金属シートと巻線シートとの間に挾んて一諸
に巻取り、シ　、−トの巻回張力により冷却ダクトを巻
線の直径に応じてその円周方向に沿うように自動的に変
形させて伝熱板をシートに密着させた状態で巻線に巻込
むことができ、このため冷却ダクトを設ける巻線の巻回
部の直径に応じて各冷却ダクトを成形するプレス加工が
不要となり、このプレス加工に用いる多種類のプレス型
や工具も用いる必要がないので大変経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の変圧器を示す断面図、第２図は従来の変
圧器に用いる冷却ダクトを示す斜視図、第３図は同冷却
ダクトを示す断面図、第４図は同冷却ダクトの一部を示
す斜視図、第ｓｌｌは本発明の変圧器の一実施例におけ
る箔巻巻線を示す断面図、第６図は同斜視図、第７図は
同実施例番こ２ける冷却ダクトの展開した状態を示す正
面図、第８図は同側面図、第９図は冷却ダクトの製作過
程における中間部品を示す説明図、第１θ図は冷却ダク
トを巻−に巻込む状態を示す説明図、１ｌＩｉ１１図（
Ｊｌ）、０））は夫々冷却ダクトのパイプの他の例を示
す断面図、第１２図（ａ）　、　（ｂ）は夫々冷却ダク
トの伝熱板の他の例を示す正面図、第１３図は伝熱板の
さらに他の例を示す側面図である。 １・・・タンク、２・・・鉄心、４・・・低圧巻線、５
・・・高圧巻線、１・・・金属シート、８・・・絶縁シ
ート、ｔ・・・冷却ダクト、１７・・・冷却ダクト、Ｊ
Ｉ・・・パイプ、１９・・・伝熱板。 ！　　　　　　　　　　　　出願４代Ｍ　　５ｌｌ−４
−鈴　ＥＩＥｊｉｉ第１Ｉ７３ ０ 第２■ 第５ｓ 第６図 第７図 ７ 第８図 第９図 第１０ｒｊ！Ｊ 第１２ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属シートと絶縁シートを重ね”ｃ”＊ａｔ、た箔巻巻
   線を備え、この楕巻巻−の内部に冷却ダクトを組込んだ
   ものにおい′て、この冷却ダクトは冷媒を流す金属製の
   パイプの両側部に夫々金属製の伝熱板をパイプ長手方向
   に並べて固定してなり誓前記伝熱板が前記ｆＩＩｉＩＩ
   巻線の金属シートと絶縁シートとの間に巻線円周方向に
   わたり配置されて前記各シートに密着していることを特
   徴とする変圧器。