(57)【要約】巻線、鉄心及び場合によっては巻線（３、４）と鉄心（２）を収容するタンク（１）をできるだけ効率的に冷却するため、まず巻線により取り囲まれる鉄心脚（２１、２２）を、その後他の領域（２３、２４、１）を冷却媒体が通流するように、タンク内に伝熱面（５、６、８、１５）を配置する。階段状をなして円形断面を近似する鉄心が巻線領域に冷却媒体通路の形成を兼ねる帯状体を備えるようにすると、冷却媒体の最適利用が可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心的に配置された高圧巻線及び低圧巻線（３、４）と鉄心（２）とが密閉構造のタンク（１）内に配置され、前記タンク（１）はその内部空間を通流する液体冷却媒体（２０）用の入口（１７）と出口（１９）を備え、該入口と出口の間に冷却媒体の案内に役立つ伝熱面が配置された強制液冷手段を備える変圧器において、
前記伝熱面は、冷却媒体流が通流方向に前後して配置された複数の通流領域を備えるように配置され、前記複数の通流領域の内、第１の通流領域は巻線（３、４）に、第２の通流領域は巻線によって取り囲まれた鉄心（２）の鉄心脚（２１、２２）に、更に第３の通流領域は鉄心の他の部分（２３、２４）及びハウジング（１）の壁に各々配分されたことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
前記伝熱面の形成のために、
・互いに同心的に配置された２つの巻線（３、４）が相互に、かつ鉄心（２）に対して間  隔をおいて配置され、
・階段状をなして円形断面を近似する鉄心が巻線領域で冷却媒体通路（１０）の形成を兼  ねる帯状体（８）を備え、
・互いに同心的に配置された両巻線の内、内側の巻線（３）は第１の支持円筒（５）の外  側、外側の巻線は第２の支持円筒（６）の内側に各々配置され、
・前記第１の支持円筒と帯状体の間に環状空隙（７）が形成され、
・両巻線（３、４）にはその一方の端面側に第１の環状室（１１）が設けられ、他方の端  面側に第２の環状室（１３）が設けられ、
・前記第１の環状室（１１）は冷却媒体入口に連通し、
・両環状室（１１、１３）は両巻線間の空間（２５）に到る開口（１２、１４）を備え、
・前記第２の環状室（１３）は鉄心（２）に隣接し、前記環状空隙（７）及び冷却媒体通  路（１０）に対し開放している
ことを特徴とする請求項１記載の変圧器。
【請求項３】
前記鉄心（２）及び帯状体（８）の周面の断面形状を円形に近似させるべく鉄心の円形断面の弧から弦へのずれを生ずる箇所に棒状の間隔保持片（９）が配置されたことを特徴とする請求項２記載の変圧器。
【請求項４】
前記第２の支持円筒（６）が支持帯状体からなることを特徴とする請求項２記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基本的な電気構成部品の分野に関し、特に強制液体冷却のために冷却媒体案内用の伝熱面を備えた変圧器の構造に適用する分野に関する。
【０００２】
変圧器の巻線と磁束を導く鉄心の強制冷却のため、冷却媒体として空気や油そして高温超電導材料（ＨＴＳＬ）からなる超電導巻線を備えた変圧器では液化ガスが用いられる。冷却手段をできるだけ効率的に構成すべく、鉄心並びに互いに同心的に配置された高圧巻線及び低圧巻線を収容する密閉タンク内の冷却媒体に対し通流通路を形成するのが普通である。この種公知の変圧器では、互いに同心的に位置する高圧巻線と低圧巻線は上方へ開放する、即ちタンク内の他の部分に開放する環状のポケット状空間内に配置される。この環状のポケット状空間の下方に、他の環状の、しかし平坦に構成された空間が配設されている。該空間はポケット状空間への通流開口を備える。新鮮な冷却媒体は入口を経て平坦な空間内に流入し、そこからポケット状空間に分流してそこで高温になり、更にタンクの他の内室を流れ、出口を経てタンクから流出する。かくして、冷却媒体はまず巻線、次に磁気鉄心及びタンク壁、そして最後に電流導体又は巻線接続部から各々熱を取り去る。その場合、空間の壁並びに鉄心及びタンクの表面は冷却媒体案内用の伝熱面を形成する（米国特許第４４２４５０２号明細書）。
【０００３】
請求項１の前文に記載の構成を持つ変圧器から出発し、本発明の課題は、冷却すべき全ての部分の効率的な冷却を可能なように液体冷却媒体の通流を改善することにある。
【０００４】
この課題を達成すべく、本発明では、冷却媒体流が通流方向に前後して配置した複数の通流領域を示すように伝熱面を配置し、複数の通流領域の内、第１の通流領域は巻線に、第２の通流領域は巻線によって取り囲まれた鉄心の鉄心脚に、更に第３の通流領域は鉄心の他の部分及びハウジングの壁に各々配分する。
【０００５】
冷却媒体に対し３つの特別な通流領域を順次配置することで、冷却媒体を最適に利用できる。この利用は、本発明の構成では、階段状をなして円形断面を近似する鉄心が、巻線領域に冷却媒体通路の形成を兼ねる帯状体を備えることで保証される。この構成で、鉄心脚と帯状体の間に略三角形断面を持つ冷却媒体通路が生ずる。該通路を冷却媒体が通流するようにすべく、互いに同心的に配置した２つの巻線を互いに、かつ鉄心に対しても間隔をおいて配置し、互いに同心的に配置した両巻線の内の内側巻線は第１の支持円筒の外側に、外側の巻線は第２の支持円筒の内側に各々配置し、更に第１の支持円筒と帯状体の間に環状空隙を形成し、両巻線の一方の端面側に第１の環状室、他方の端面側に第２の環状室を設ける。その際、第１の環状室は冷却媒体入口に通じ、両環状室は両巻線間の空間に通じる開口を備え、第２の環状室は鉄心に隣接し、環状空隙と冷却媒体通路に対し開放する。その際、更に冷却媒体の入口と出口を巻線の互いに反対側となる両端面側に配置し、第２の環状室を冷却媒体出口に対向する巻線端面側に配置するよう留意することで、変圧器の種々の領域を最適の順番で冷却する冷却媒体通路が形成できる。
【０００６】
変圧器の磁気鉄心とそれを取り囲む帯状体の間に、鉄心の円形断面の弧から弦へのずれを生ずる場所でも十分な断面積の冷却媒体通路の形成を保証すべく、鉄心と帯状体の周面の断面形状を円形に近似させるよう、その場所に好ましくは帯状体の平坦化を防止する棒状の間隔保持片を配置するとよい。
【０００７】
本発明による変圧器の一実施例を図１及び図２に示す。
【０００８】
図１は、電気的主要部を収容するためのタンク１を備えた変圧器を示す。油絶縁変圧器では、タンク１は外側ハウジングを形成する。超電導巻線を有する変圧器では、タンクは熱絶縁用の内壁を形成する。
【０００９】
タンク内に、特に下部ヨーク２３、 左鉄心脚２１、右鉄心脚２２及び上部ヨーク２４を含む磁気鉄心２が存在する。図２の断面図によれば、磁気鉄心２は、大きな四角形断面の領域２７と、小さくて薄い四角形断面の２つの領域２６とを備えている。このようにして鉄心断面は大まかに円形断面に近似される。しかしそれは円形断面の弧から弦へのずれを生じている。このずれは凸レンズ形又は略直角二等辺三角形をなしている。
【００１０】
磁気鉄心２の両鉄心脚２１及び２２は、各々間隔をもって同心配置した２組の巻線３及び４を巻装してなる。内側巻線３は鉄心２に対しても間隔をもって配置してある。巻線３は第１の支持円筒５の外側、巻線４は第２の支持円筒６の内側に各々配置してある。第２の支持円筒６は、例えば帯状体から構成できる。
【００１１】
巻線３と４は両鉄心脚２１、２２の所定長さにわたり延びている。両鉄心脚は略同じ長さにわたり帯状体８を備えている。帯状体８は端面側で開放した中空円筒を形成する。この中空円筒構造は、円形断面の弧から弦へのずれを生じた鉄心２の領域内に配置された間隔保持片９で支持される。帯状体８の配設により冷却媒体通路１０が生じ、タンク１内に存在する冷却媒体がその通路１０を経て以下に示すようにして通流する。
【００１２】
両巻線３及び４の端面側に、両巻線間に存在する環状空間２５への開口１２を備えた第１の環状室１１がある。更に両巻線３及び４の反対側の端面には、同じ環状室２５への開口１４を備えた第２の環状室１３が存在する。第２の環状室１３は、壁１６が一方では鉄心２に迄導かれ、他方では第１の巻線３に迄しか達しないように構成されている。こうすることで第２の環状室１３は冷却媒体通路１０並びに帯状体８及び第１の支持円筒５の間を走る環状空隙７に連通する。
【００１３】
タンク１の一方の端面側に上部ヨーク２４に対向して設けられた冷却媒体入口１７があり、該入口１７は導管１８を経て両環状室１１へ延びている。冷却媒体出口１９は下部ヨーク２３の下方でタンク壁に設けられている。
【００１４】
タンク１内への冷却媒体２０の導入は、冷却媒体入口１７と導管１８を経てまず両側の第１の環状室１１へと行う。冷却媒体はそこから図示の矢印（鏃付きの丸印と矢羽付き丸印で通流方向を示す）に応じて、環状室１１に設けた開口１２を経て両巻線３、４間の環状空間２５に流入する。この環状空間２５は、伝熱面で画成された冷却媒体の第１の有効通流領域を形成する。冷却媒体は環状空間２５から開口１４を経て第２の環状空間１３へ流入し、そこから冷却媒体通路１０並びに帯状体８と第１の支持円筒５の間の環状空隙７を通流する。冷却媒体通路１０と環状空隙７は第２の有効通流領域を形成する。冷却媒体通路１０と環状空隙７を通流した冷却媒体はタンク１の他の内室へ流入する。その場合、その内室は第３の通流領域を形成する。この通流領域を通流することで、特に鉄心のヨーク及びタンク壁が冷却される。その後、冷却媒体は冷却媒体出口１９を経て流出する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】立て型に配置された変圧器の縦断面図である。
【図２】図１の変圧器の横断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  タンク、２  鉄心、３、４  巻線、５、６  支持円筒、７  環状空隙、８  帯状体、９  間隔保持片、１０  冷却媒体通路、１１、１３  環状室、１２、１４  開口、１５  伝熱面、１６  壁、１７  冷却媒体入口、１８  導管、１９  冷却媒体出口、２０  液体冷却媒体、２１、２２  鉄心脚、２３、２４  ヨーク、２５  環状空間、２６、２７  四角形断面領域
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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