(57)【要約】【課題】巻線を冷却する冷媒の流路に生じている淀み領域を解消して、冷却能力を向上させた静止誘導器を得る。【解決手段】積層配設された円板状の複数の巻線１と、対向する各巻線１の間に配設された絶縁板と、絶縁板と巻線１との間に配設された複数のダクトピース３とを備える。巻線１のストレート部８と、冷媒４の出入口７とにおいて、異なる平面形状からなる矩形のダクトピース３ａと、平行四辺形のダクトピース３ｂとを傾斜配設して、淀み領域を解消した冷媒流路を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層配設された円板状の複数の巻線と、
前記複数の巻線の相互間に各々配設された複数の絶縁板と、
前記複数の絶縁板と前記複数の巻線と間に配設された複数のダクトピースと、を備え、
前記複数のダクトピースにより、前記複数の巻線を冷却するための冷媒流路が形成された静止誘導器であって、
前記複数のダクトピースは、平面形状が矩形のダクトピースと、平面形状が平行四辺形のダクトピースと、を含み、
前記冷媒流路の出入口である開口部の半径方向内側の領域を出入口領域としたときに、
前記矩形のダクトピースは、前記複数の巻線のストレート部と前記出入口領域のストレート部側領域とに配置されるとともに、前記冷媒流路を流れる冷媒の流れ方向に対して互いに角度が異なるように配設され、
前記平行四辺形のダクトピースは、前記複数の巻線の内周側に向かう傾きを有して、前記出入口領域の直線領域に配設されたことを特徴とする静止誘導器。
【請求項２】
前記矩形のダクトピースは、前記冷媒の流れ方向に対して、ピッチごとに左右反転させて配設されたことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導器。
【請求項３】
前記複数のダクトピースは、前記複数の巻線との接触面側に形成された凹型の溝を有し、
前記凹型の溝は、前記冷媒の流れ方向に沿った形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静止誘導器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層された円板状の複数の巻線で構成された変圧器などの静止誘導器に関し、特に巻線の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、円板状巻線で構成された変圧器などの静止誘導器は、平角線または丸線の導体を円板状に巻回した単位コイルと、巻線冷却用の冷媒流路を確保するためのダクトピースを多数貼付した絶縁板と、が交互に積み上げられて構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は上記外鉄形変圧器の概略形状を示す斜視図である。
図１０において、巻線１０１は、円板状の１次巻線１０１ａおよび２次巻線１０１ｂが積層配設されて構成されており、巻線１０１の外側には鉄心１０２が設けられている。また、図示しないが、用途によっては、３次巻線も採用される場合があり、さらに、９０°回転させた横置き配置も可能である。
【０００４】
図１１は円板状の巻線１０１の単体コイルを示す断面図であり、図１０内の破線枠領域Ａ’の断面を示している。
図１１において、巻線１０１の内部には、冷媒流路を形成するための複数のダクトピース１０３が配設されている。なお、複数のダクトピース１０３は、いずれも矩形の平面形状を有しており、間隔を違えて挟設しながら配設されている。
【０００５】
この種の静止誘導器において、巻線１０１の温度は、変圧器の規格や、使用している絶縁材などの耐熱性の観点から、ある温度以下に抑制しなければならないので、複数のダクトピース１０３によって、冷媒１０４（冷却油など）を流入するための冷媒流路が形成されている。
【０００６】
ダクトピース１０３は、冷媒１０４の出入口１０７においては、冷媒１０４の流れ１０５に対して平行に配設されているが、出入口１０７以外の巻線１のストレート部１０８においては、冷媒１０４の流れ１０５に対して垂直に配設されている。
【０００７】
この場合、冷媒１０４の流れ１０５に淀み領域１０６を生じて、淀み領域１０６での伝熱性が悪化し、巻線１０１の温度が上昇することになる。
具体的には、淀み領域１０６は、ダクトピース１０３の後流側１０６ａや、巻線１０１の内周側１０６ｂに発生するものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１３４８２３号公報（段落００１２、図１５、図２０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の静止誘導器は、巻線温度を抑制するための冷媒流路が形成されているが、ダクトピースの配設状態によって、巻線の中で一部でも高温度の部分が生じると、たとえ他の部分の巻線温度が低くても、高温度部分を対象基準として巻線温度を抑制する必要があるので、巻線の断面積を全体的に大きく設定せざるを得なくなり、小型化や軽量化の妨げとなるという課題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、円板状巻線により構成された静止誘導器において、ダクトピースの形状および配設状態を変更して、従来の淀み領域（ダクトピースの後流側や巻線の内周側など）にも冷媒が流入可能に構成することにより、冷却能力を強化して小型化や軽量化を実現した静止誘導器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る静止誘導器は、積層配設された円板状の複数の巻線と、複数の巻線の相互間に各々配設された複数の絶縁板と、複数の絶縁板と複数の巻線と間に配設された複数のダクトピースと、を備え、複数のダクトピースにより、複数の巻線を冷却するための冷媒流路が形成された静止誘導器であって、複数のダクトピースは、平面形状が矩形のダクトピースと、平面形状が平行四辺形のダクトピースと、を含み、冷媒流路の出入口である開口部の半径方向内側の領域を出入口領域としたときに、矩形のダクトピースは、複数の巻線のストレート部と出入口領域のストレート部側領域とに配置されるとともに、冷媒流路を流れる冷媒の流れ方向に対して互いに角度が異なるように配設され、平行四辺形のダクトピースは、複数の巻線の内周側に向かう傾きを有して、出入口領域の直線領域に配設されたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、冷媒出入口の直線領域には、巻線の内周側へ冷媒が流れるように平行四辺形のダクトピースを配設し、巻線のストレート部には、交互の傾斜角度を有する矩形のダクトピースを配設することにより、冷媒の流れに対して生じていた淀み領域が解消されるので、円板状の巻線における局所的な高温領域の発生を抑えることが可能となり、静止誘導器の巻線の冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る静止誘導器を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による冷媒流路の出入口領域を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による絶縁部材の配設状態を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１による絶縁部材の断面形状を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による単位コイルを示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による冷媒の出入口におけるダクトピースの配設状態を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による矩形のダクトピースの傾斜角度を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１における矩形のダクトピースの流体抵抗特性を従来特性と比較して示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるダクトピースの形状を示す斜視図である。
【図１０】従来の外鉄形変圧器の概略形状を示す斜視図である。
【図１１】従来の巻線の単体コイルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る静止誘導器を示す斜視図であり、一例として、外鉄形変圧器の概略構造を示している。
図１において、外鉄形変圧器は、巻線１と、巻線１の外側に設けられた鉄心２とにより構成されている。
【００１５】
巻線１は、円板状の１次巻線１ａおよび２次巻線１ｂが積層配設されて構成されている。なお、ここでは図示しないが、図１の状態から９０°回転させた横置き配置も可能であり、また、用途によっては、３次巻線も採用される場合がある。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態１による冷媒流路の出入口領域を拡大して示す断面図であり、図１内の破線枠領域Ａによる断面を示している。
図２においては、冷媒４の出入口７の近傍部分での冷媒流路（ダクトピース３）の配設構造を示している。
【００１７】
図２において、巻線１には、冷媒流路を形成するための複数のダクトピース３が配設されており、巻線１の外周側面および内周部には、絶縁部材９、１０が設けられている。
複数のダクトピース３は、平面形状が矩形のダクトピース３ａと、平面形状が平行四辺形のダクトピース３ｂとを含み、それぞれ平面形状が異なるのみならず、傾斜角度（後述する）などの配設状態も異なっている。
【００１８】
矩形のダクトピース３ａは、巻線１のストレート部８と、冷媒４の出入口７の領域のストレート部側領域７Ｂとに配設されている。
一方、平行四辺形のダクトピース３ｂは、冷媒４の出入口７の領域において、冷媒４の流れ５に沿った直線領域７Ａに配設されている。
なお、各ダクトピース３ａ、３ｂの配設間隔は、冷却特性のみならず、電磁機械力および絶縁特性をも考慮して決定されている。
【００１９】
図３は絶縁部材９、１０の配設状態を示す斜視図である。
図３において、外側の絶縁部材９は、冷媒４の流れ５に対して平行に配設されており、内側の絶縁部材１０は、巻線１の内周に沿って配設されている。
【００２０】
図４は図３内の１点鎖線Ｂ−Ｂによる断面図であり、絶縁部材９、１０の断面形状を示している。図４において、絶縁部材９、１０は、断面コ字型の形状を有している。
図２〜図４に示すように、円板状の巻線１の外側側面および内側端部には、断面コ字型の絶縁部材９、１０が設けられており、冷媒４が巻線１以外の不必要な部分に流出しないように構成されている。
【００２１】
図５はこの発明の実施の形態１による単位コイル１２を示す断面図であり、図１内の１点鎖線枠領域Ｃの断面を拡大して示している。
図５において、単位コイル１２は、ダクトピース３および絶縁部材９、１０に加えて、巻線１に対向配置された絶縁板１１を備えている。絶縁板１１は、巻線１との間に、ダクトピース３および絶縁部材９、１０を挟むように配設されている。
【００２２】
図６は巻線１のストレート部８における矩形のダクトピース３ａの配設状態を示す説明図であり、ストレート部８（冷媒４の出入口７の領域の上流側）での配設状態を示している。
図６において、巻線１の外周側の絶縁部材９で覆われていない開口部（図示せず）が冷媒４の出入口７となる。
【００２３】
図６においては、この発明の実施の形態１によるダクトピース３ａの配設状態（実線）と比較するために、従来の配設状態（破線）も示している。
図６に示すように、矩形のダクトピース３ａは、冷媒４の流れ５の方向に対して、ピッチごとに左右反転させて配設されている。
【００２４】
図７は図６内の上流側（矩形）のダクトピース３ａの１つを拡大して示す説明図である。
図７において、矩形のダクトピース３ａは、従来（破線）の配設状態から、×印を中心として時計方向に傾斜角度θだけ回転されている。
【００２５】
図８は矩形のダクトピース３ａの流体抵抗特性を示す説明図であり、横軸は流速、縦軸は流体抵抗を示している。
図８においては、この発明の実施の形態１の配設状態による流体抵抗特性（実線）と比較するために、従来の配設状態による流体抵抗特性（破線）も示している。
【００２６】
図６、図７に示すように、冷媒４の出入口７および巻線１のストレート部８において、まず、ストレート部８と、出入口７のストレート部側領域７Ｂ（上流側）と、に位置する矩形のダクトピース３ａ（実線）は、冷媒４の流れ５に対して垂直に配設された状態（破線）から、中心部（×印参照）を基点として、冷媒４の流れ５の方向に傾斜角度θだけ回転されて配設される。
【００２７】
これに加えて、冷媒４の流れ５の方向（下流側）において、傾斜角度−θの（上記ダクトピース３ａに対して回転方向を左右反転させた）矩形のダクトピース３ａを、図示したように互いに対向するように配設する。
このようにして、互いに角度が異なる複数の矩形のダクトピース３ａが、冷媒４の流れ５の方向に配設される。
【００２８】
すなわち、図６に示した開口部において、巻線１の半径方向の内側の領域を出入口側領域としたときに、ストレート部８と、出入口側領域のストレート部側領域７Ｂとには、矩形のダクトピース３ａが配設される。
一方、出入口７側領域の直線領域７Ａには、傾きが単位コイル１２の内周側に向かう複数の平行四辺形のダクトピース３ｂ（図２参照）が配設される。
【００２９】
図２、図６の配設状態によれば、ストレート部８と、出入口７側領域のストレート部側領域７Ｂとにおいて、冷媒４の流れ５は、矩形のダクトピース３ａに沿うようになり、ダクトピース３ａの後流の淀み領域が解消される。
【００３０】
また、出入口７側領域の直線領域７Ａでの冷媒４の流れ５は、傾きが単位コイル１２の内周側に向かう平行四辺形のダクトピース３ｂの斜辺に沿うようになり、巻線１の内周側の淀み領域が解消される。
【００３１】
さらに、冷媒流路の流体抵抗は、流路の断面積および長さで決定する摩擦抵抗に、流路の曲がり角度や拡大（縮小）などの変化による抵抗が加算された値となり、流路の曲がり角度が大きかったり、拡大（縮小）の数が多くなったりすると、流体抵抗が大きくなるので、流体抵抗を小さくするために、曲がり角度を緩やかにする必要がある。
【００３２】
たとえば、従来の冷媒流路（図１１）のように、冷媒の流れに対して垂直にダクトピースを配設すると、ダクトピースを大きく迂回するように冷媒が流れるので、流路の曲がり角度が大きくなり、図８内の破線特性で示すように流体抵抗も大きくなってしまう。
【００３３】
これに対し、この発明の実施の形態１（図２、図６、図７）による冷媒流路によれば、冷媒４の曲がり角度が緩やかになるので、図８内の実線で示すように、流体抵抗は小さくなる。  この結果、冷媒４の流れ５がスムーズになって、流量が多くなり、巻線１の冷却効果が向上する。
【００３４】
したがって、巻線１の温度上昇を抑えるために巻線１の断面積を全体に大きく設定する必要もなくなり、巻線１を小形化することができ、それに応じて、鉄心２も小型化することができる。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図７）に係る静止誘導器は、積層配設された円板状の複数の巻線１と、複数の巻線１の相互間に各々配設された複数の絶縁板１１と、複数の絶縁板１１と複数の巻線１と間に配設された複数のダクトピース３と、を備えており、複数のダクトピース３は、平面形状が矩形のダクトピース３ａと、平面形状が平行四辺形のダクトピース３ｂとを含み、複数の巻線１を冷却するための冷媒流路を形成している。
【００３６】
矩形のダクトピース３ａは、冷媒流路の出入口である開口部の半径方向内側の領域を出入口領域としたときに、複数の巻線１のストレート部８と出入口７領域のストレート部側領域７Ｂとに、角度θを有して配置されるとともに、冷媒流路を流れる冷媒４の流れ５の方向に対して互いに角度が異なるように配設されている。
具体的には、矩形のダクトピース３ａは、冷媒４の流れ５の方向に対して、ピッチごとに左右反転させて配設されて、交互の傾斜角度θを有している。
【００３７】
また、平行四辺形のダクトピース３ｂは、冷媒４の出入口７となる開口部において、複数の巻線１の内周側に向かう傾きを有して、出入口領域の直線領域７Ａに配設されている。
すなわち、複数のダクトピース３は、冷媒４の出入口７の直線領域７Ａと、ストレート部８およびストレート部側領域７Ｂとで異なる平面形状を有し、冷媒４の流れ５の方向に対して傾斜角度を有している。
【００３８】
これにより、淀み領域が解消されて、円板状の巻線１での伝熱性悪化により高温になりやすい領域（ダクトピース３の後流や巻線１の内周側など）にも冷媒４を確実に流すことができるので、局所的な高温領域の発生を抑制することが可能となり、巻線１の冷却能力を強化することができる。
また、流体抵抗（図８参照）を抑制したことにより、静止誘導器の小型化を実現することができる。
【００３９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、平面形状が矩形のダクトピース３ａをそのまま用いたが、図９のように、ダクトピース３ａの中央部に凹型の溝１３を形成してもよい。
図９はこの発明の実施の形態２による矩形のダクトピース３ａの配設状態を示す斜視図であり、冷媒４の流れ５および絶縁部材９、１０に対する配置関係を示している。
【００４０】
図９において、複数のダクトピース３は、前述（図２）と同様に配設されているものとする。
この場合、矩形のダクトピース３ａには、巻線１との接触面側に、冷媒の流れ５方向に沿った凹型の溝１３が形成されている。
【００４１】
図９のように、ダクトピース３の巻線１側に凹型の溝１３を形成することにより、冷媒４が凹型の溝１３を流れるようになり、巻線１と冷媒４とが良好に接触するので、実質的な伝熱面積が増加する。
なお、ここでは図示していないが、矩形のダクトピース３ａに限らず、平行四辺形のダクトピース３ｂに対しても、同様に凹型の溝１３を形成することで、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
以上のように、この発明の実施の形態２（図９）による複数のダクトピース３は、複数の巻線１との接触面側に形成された凹型の溝１３を有し、凹型の溝１３は、冷媒４の流れ５の方向に沿った形状を有するので、複数のダクトピース３の配設状態を前述（図２）の状態から変えることなく、さらに伝熱面積を増加させることができる利点がある。
【符号の説明】
【００４３】
１  巻線、１ａ  １次巻線、１ｂ  ２次巻線、２  鉄心、３  ダクトピース、３ａ  矩形のダクトピース、３ｂ  平行四辺形のダクトピース、４  冷媒、５  冷媒の流れ、７  出入口、７Ａ  直線領域、７Ｂ  ストレート部側領域、８  ストレート部、９、１０  絶縁部材、１１  絶縁板、１２  単位コイル、１３  凹型の溝  θ  傾斜角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2013243167.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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