(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、
前記鉄心に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線層から構成された巻線と、
前記巻線の外周を囲む風洞と、
前記鉄心、前記巻線および前記風洞を支持する１対の端枠と、
前記１対の端枠の各々に設けられた複数のファンとを備え、
前記１対の端枠の各々は、
前記巻線を支持する第１平板部と、
前記第１平板部における前記鉄心寄りの縁部から下方に向けて延在し、前記鉄心に当接する第２平板部と、
前記第２平板部における下端部から延在して前記第１平板部と対向する第３平板部とを含み、
前記第１平板部は、上下方向に貫通した開口部を有し、
前記複数のファンの各々は、前記第１平板部の下面に取り付けられて、前記開口部の直下に位置し、前記開口部を通じて前記風洞内に送風する、変圧器。
【請求項２】
前記複数のファンの各々の回転軸は、前記巻線の中心軸と平行である、請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記開口部は、前記巻線の一部に覆われている、請求項１または請求項２に記載の変圧器。
【請求項４】
前記巻線と前記第１平板部との間に隙間が設けられており、
前記隙間は、前記複数の円筒巻線層の各々の層間隙間と連通している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項５】
前記第１平板部上にて前記開口部の周りに配置された複数のベースをさらに備え、
前記巻線は、前記複数のベース上に位置している、請求項４に記載の変圧器。
【請求項６】
前記第３平板部に、キャスタが設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項７】
前記１対の端枠の各々の前記第２平板部同士は、ボルトにて互いに締結されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器に関し、特に、乾式変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾式変圧器の構成を開示した先行文献として、特開平６−３４９６４８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された風冷式モールド変圧器においては、モールド変圧器の下部を覆う風洞が設けられ、その側面に少なくとも１つの冷却ファンが取付けられ、その上面に風穴が設けられている。風穴から送り出される冷却風の流量または方向を調整する調整板が、位置可変に風洞に取付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４９６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された乾式変圧器においては、風洞の側面に冷却ファンが取り付けられ、風洞の上面に風穴が設けられているため、風穴から送り出される冷却風が乱流になって、巻線を効率よく冷却することができない。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、巻線を効率よく冷却できる変圧器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく変圧器は、鉄心と、鉄心に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線層から構成された巻線と、巻線の外周を囲む風洞と、鉄心、巻線および風洞を支持する１対の端枠と、１対の端枠の各々に設けられた複数のファンとを備える。１対の端枠の各々は、巻線を支持する第１平板部と、第１平板部における鉄心寄りの縁部から下方に向けて延在し、鉄心に当接する第２平板部と、第２平板部における下端部から延在して第１平板部と対向する第３平板部とを含む。第１平板部は、上下方向に貫通した開口部を有する。複数のファンの各々は、上記開口部の直下に位置し、上記開口部を通じて風洞内に送風する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、風洞内にてファンからの冷却風を巻線に直接送ることができるため、巻線を効率よく冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る変圧器の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の変圧器をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る変圧器において、鉄心、巻線および風洞を除いた状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に基づいた一実施形態における変圧器について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る変圧器の構成を示す斜視図である。図２は、図１の変圧器をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る変圧器において、鉄心、巻線および風洞を除いた状態を示す平面図である。図１においては、巻線１２０の構成を説明するために、３つの巻線１２０のうち風洞１６０を図示していない１つ巻線１２０について段階的にカットして図示している。
【００１１】
図１〜３に示すように、本発明の一実施形態に係る変圧器１００は、いわゆる内鉄形の変圧器であり、３相変圧器である。変圧器１００は、鉄心１１０と、鉄心１１０に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線層から構成された巻線１２０と、巻線１２０の外周を囲む風洞１６０と、鉄心１１０、巻線１２０および風洞１６０を支持する１対の下部端枠１３０と、１対の下部端枠１３０の各々に設けられた複数のファン１９０とを備える。変圧器１００は、１対の上部端枠１５０およびキャスタ１８０をさらに備えている。
【００１２】
鉄心１１０は、複数の電磁鋼板１１１が積層されて構成されている。鉄心１１０は、３つの脚部、並びに、脚部同士を繋ぐ上部ヨークおよび下部ヨークを有している。下部ヨークは、１対の下部端枠１３０の間に挟まれて締め付けられている。上部ヨークは、１対の上部端枠１５０の間に挟まれて締め付けられている。鉄心１１０の各脚部の周りに、脚部を中心軸とする略円筒状の巻線１２０が配置されている。
【００１３】
巻線１２０は、鉄心１１０に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線層から構成されている。具体的には、鉄心１１０の脚部の外側に配置された複数の円筒巻線層を含む低圧巻線１２１と、低圧巻線１２１の外側に配置された複数の円筒巻線層を含み、低圧巻線１２１と同軸配置された高圧巻線１２２とから、巻線１２０が構成されている。
【００１４】
なお、図２においては、低圧巻線１２１が４つの円筒巻線層を含み、高圧巻線１２２が５つの円筒巻線層を含むように記載しているが、高圧巻線１２２の巻数の方が低圧巻線１２１の巻数より多ければよく、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各々が含む円筒巻線層の数は上記に限られない。
【００１５】
低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各々の円筒巻線層は、絶縁紙によって被覆された線状の導体を含む。また、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各々の円筒巻線層は、電気絶縁性を有する樹脂のプリプレグが硬化することにより形成された絶縁層によって被覆されている。すなわち、絶縁紙の外側を絶縁層が覆っている。本実施形態においては、絶縁層はエポキシ樹脂からなる。
【００１６】
鉄心１１０の脚部と低圧巻線１２１との間には、エポキシ樹脂からなる第１絶縁筒１２３が配置されている。低圧巻線１２１が含む円筒巻線層のうちの内側の円筒巻線層と、第１絶縁筒１２３との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第１スペーサ１２６が円筒巻線層の周方向において等間隔に配置されている。
【００１７】
第１スペーサ１２６は低圧巻線１２１の内側の円筒巻線層と第１絶縁筒１２３との間に挟まれており、第１スペーサ１２６によって低圧巻線１２１と第１絶縁筒１２３との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第１スペーサ１２６は、３０°間隔に１２個配置されている。また、第１スペーサ１２６はエポキシ樹脂からなる。ただし、第１スペーサ１２６の数、形状および材料は上記に限られない。
【００１８】
低圧巻線１２１と高圧巻線１２２との間には、エポキシ樹脂からなる第２絶縁筒１２４が配置されている。低圧巻線１２１が含む円筒巻線層のうちの外側の円筒巻線層と、第２絶縁筒１２４との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第２スペーサ１２７が円筒巻線層の周方向において等間隔に配置されている。高圧巻線１２２が含む円筒巻線層のうちの最も内側の円筒巻線層と、第２絶縁筒１２４との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第３スペーサ１２８が円筒巻線層の周方向において等間隔に配置されている。
【００１９】
第２スペーサ１２７は低圧巻線１２１の外側の円筒巻線層と第２絶縁筒１２４との間に挟まれており、第２スペーサ１２７によって低圧巻線１２１と第２絶縁筒１２４との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第２スペーサ１２７は、９０°間隔に４つ配置されている。また、第２スペーサ１２７はエポキシ樹脂からなる。ただし、第２スペーサ１２７の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２０】
第３スペーサ１２８は高圧巻線１２２の最も内側の円筒巻線層と第２絶縁筒１２４との間に挟まれており、第３スペーサ１２８によって高圧巻線１２２と第２絶縁筒１２４との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第３スペーサ１２８は、３０°間隔に１２個配置されている。また、第３スペーサ１２８はエポキシ樹脂からなる。ただし、第３スペーサ１２８の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２１】
高圧巻線１２２が含む円筒巻線層のうちの最も外側の円筒巻線層の外側に、エポキシ樹脂からなる第３絶縁筒１２５が配置されている。高圧巻線１２２が含む円筒巻線層のうちの最も外側の円筒巻線層と第３絶縁筒１２５との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第４スペーサ１２９が円筒巻線層の周方向において等間隔に配置されている。
【００２２】
第４スペーサ１２９は高圧巻線１２２の最も外側の円筒巻線層と第３絶縁筒１２５との間に挟まれており、第４スペーサ１２９によって高圧巻線１２２と第３絶縁筒１２５との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第４スペーサ１２９は、９０°間隔に４つ配置されている。また、第４スペーサ１２９はエポキシ樹脂からなる。ただし、第４スペーサ１２９の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２３】
低圧巻線１２１の円筒巻線層同士の間に、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の図示しない第５スペーサが配置されている。第５スペーサは低圧巻線１２１の円筒巻線層同士の間に挟まれており、第５スペーサによって低圧巻線１２１の円筒巻線層同士の間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第５スペーサは、９０°間隔に４つ配置されている。また、第５スペーサはエポキシ樹脂からなる。ただし、第５スペーサの数、形状および材料は上記に限られない。
【００２４】
高圧巻線１２２の円筒巻線層同士の間に、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の図示しない第６スペーサが配置されている。第６スペーサは高圧巻線１２２の円筒巻線層同士の間に挟まれており、第６スペーサによって高圧巻線１２２の円筒巻線層同士の間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第６スペーサは、９０°間隔に４つ配置されている。また、第６スペーサはエポキシ樹脂からなる。ただし、第６スペーサの数、形状および材料は上記に限られない。
【００２５】
上記のようにスペーサによって間隔を維持されている層間隙間は、巻線を冷却する冷却風の通路となる。スペーサによって冷却風の通路を確保して、円筒巻線層と冷却風との接触面積を大きくすることにより、巻線１２０の冷却効率を向上することができる。
【００２６】
風洞１６０は、第３絶縁筒１２５に間隔をあけて第３絶縁筒１２５の外側に配置されている。風洞１６０は、１対の下部端枠１３０の各々の後述する第１平板部１３１上に配置されている。風洞１６０は、円筒状の外形を有している。風洞１６０は、フェノール樹脂で構成されているが、フェノール樹脂に限られず、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂で構成されていてもよい。
【００２７】
１対の下部端枠１３０の各々は、巻線１２０を支持する第１平板部１３１と、第１平板部１３１における鉄心寄りの縁部から下方に向けて延在し、鉄心１１０に当接する第２平板部１３２と、第２平板部１３２における下端部から延在して第１平板部１３１と対向する第３平板部１３３とを含む。第１平板部１３１は、上下方向に貫通した開口部１３１ｈを有する。
【００２８】
第１平板部１３１および第３平板部１３３の各々は、略水平方向に延在している。第２平板部１３２は、略鉛直方向に延在している。１対の下部端枠１３０の各々は、鋼板で構成されている。１対の上部端枠１５０の各々も同様の外形を有しており、鋼板で構成されている。
【００２９】
１対の下部端枠１３０の各々にて、第１平板部１３１には、互いに間隔をあけて３つの開口部１３１ｈが設けられている。本実施形態においては、開口部１３１ｈの形状は、平面視にて円形であるが、円形に限られず、楕円形または矩形などであってもよい。
【００３０】
本実施形態に係る変圧器１００は、第１平板部１３１上にて開口部１３１ｈの周りに配置された複数のベース１７０をさらに備える。ベース１７０は、エポキシ樹脂で構成されている。
【００３１】
本実施形態においては、平面視にて開口部１３１ｈを互いの間に挟むように、３つの開口部１３１ｈの各々に２つずつベース１７０が配置されている。３つの巻線１２０の各々は、一方の下部端枠１３０上の２つのベース１７０と、他方の下部端枠１３０上の２つのベース１７０とに、跨るように載置されている。
【００３２】
これにより、巻線１２０と第１平板部１３１との間に隙間が設けられている。この隙間は、複数の円筒巻線層の各々の層間隙間と連通している。なお、巻線１２０と第１平板部１３１との間に隙間を設けるための構成は、ベース１７０上に巻線１２０を位置させる構成に限られず、巻線１２０の上部を支持して巻線１２０を吊るす構成などでもよい。
【００３３】
巻線１２０がベース１７０上に位置している状態において、開口部１３１ｈは、巻線１２０の一部に覆われている。すなわち、巻線１２０を鉛直方向において第１平板部１３１に投影した領域に、開口部１３１ｈが設けられている。
【００３４】
１対の下部端枠１３０の各々にて、３つの開口部１３１ｈの各々の直下にファン１９０が位置している。本実施形態においては、ファン１９０は、第１平板部１３１の下面に取り付けられている。ただし、ファン１９０が、第２平板部１３２または第３平板部１３３に取り付けられて、開口部１３１ｈの直下に位置していてもよい。
【００３５】
本実施形態においては、ファン１９０の回転軸は、巻線１２０の中心軸と平行である。ただし、ファン１９０の回転軸が、巻線１２０の中心軸方向に対して僅かに傾いていてもよい。ファン１９０は、開口部１３１ｈを通じて風洞１６０内に送風する。
【００３６】
１対の下部端枠１３０の各々の第２平板部１３２同士は、ボルト１４０にて互いに締結されている。具体的には、１対の下部端枠１３０の各々の第２平板部１３２同士の互いに対向する位置に複数の貫通孔が設けられており、複数の貫通孔の各々に挿入されたボルト１４０とナット１４１とを螺合させることにより、１対の下部端枠１３０が互いに締結されている。ボルト１４０は、鉄で構成されている。
【００３７】
ボルト１４０の軸力によって、１対の下部端枠１３０の各々の第２平板部１３２が鉄心１１０に当接する。１対の上部端枠１５０も同様に、ボルト１４０およびナット１４１にて互いに締結されている。１対の下部端枠１３０および１対の上部端枠１５０の各々が上記のように締結されることにより、鉄心１１０が電磁鋼板１１１の積層方向に挟まれて支持される。
【００３８】
１対の下部端枠１３０の各々の第３平板部１３３に、複数のキャスタ１８０が設けられている。これにより、変圧器１００が、移動可能にされている。
【００３９】
以下、本実施形態に係る変圧器１００の動作について説明する。
図２に示すように、本実施形態に係る変圧器１００においては、ファン１９０が稼働することにより、矢印１０で示すように鉛直方向上方に向けて冷却風が送り出される。冷却風は、開口部１３１ｈを通過して、風洞１６０内において巻線１２０と第１平板部１３１との間の隙間に到達する。この隙間は複数の円筒巻線層の各々の層間隙間と連通しているため、冷却風は複数の円筒巻線層の各々の層間隙間に分かれて流れる。
【００４０】
上記のように冷却風を流動させることにより、風洞１６０内にてファン１９０からの冷却風を巻線１２０に直接送ることができるため、巻線１２０を効率よく冷却できる。また、複数の円筒巻線層の各々と冷却風とを接触させて、巻線１２０内における冷却のばらつきを低減することができる。
【００４１】
本実施形態に係る変圧器１００においては、１対の下部端枠１３０に、ファン１９０およびキャスタ１８０を取り付けているため、構造が簡易となり、変圧器１００の小形化および軽量化を図ることができる。また、上記のように、巻線１２０の冷却効率を向上することにより、ファン１９０の容量を小さくすることができるため、これによっても変圧器１００を小型化および軽量化できる。
【００４２】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１００  変圧器、１１０  鉄心、１１１  電磁鋼板、１２０  巻線、１２１  低圧巻線、１２２  高圧巻線、１２３  第１絶縁筒、１２４  第２絶縁筒、１２５  第３絶縁筒、１２６  第１スペーサ、１２７  第２スペーサ、１２８  第３スペーサ、１２９  第４スペーサ、１３０  下部端枠、１３１  第１平板部、１３１ｈ  開口部、１３２  第２平板部、１３３  第３平板部、１４０  ボルト、１４１  ナット、１５０  上部端枠、１６０  風洞、１７０  ベース、１８０  キャスタ、１９０  ファン。
【図１】
0006433385.tif 000002
【図２】
0006433385.tif 000003
【図３】
0006433385.tif 000004