(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発生する部分と、前記発生した熱を流体との熱交換により放散させる熱放散部分とを備え、前記熱放散部分は前記流体に乱流を生成する手段を備え、
前記乱流を生成する手段は、前記流体と接触するように置かれ、互いに平行に配向された複数のリブ(１２)を備え、
前記複数のリブのリブ（１２）は複数のグループにグループ化され、各グループのリブ（１２）は、それらの端が２つの互いに反対の正弦波（１４）を規定するように異なる寸法に決定されている、電気装置（１）。
【請求項２】
前記乱流を生成する手段は、前記流体と接触するように置かれた歯状突起（１１）を備える、請求項１に記載の電気装置（１）。
【請求項３】
前記リブ（１２）は、少なくとも１つの熱放散部分の表面（１３）に長手方向に展開する細長い本体を備える、請求項２に記載の電気装置（１）。
【請求項４】
前記乱流を生成する手段は、前記熱放散部分の表面にコルゲーション（１５）を備える、請求項１−３の何れかに記載の電気装置（１）。
【請求項５】
前記コルゲーション（１５）は、山部（１６）と谷部（１７）を交互に有する形状を呈するように曲げられたプレートによって形成され、各コルゲーション（１５）は次のコルゲーションと平行に延び、熱放散部分の表面を横断する方向に展開する、請求項４に記載の電気装置（１）。
【請求項６】
前記熱放散部分は、前記乱流を生成する手段を形成する０．２ｍｍより大きい凹凸を有する少なくとも１つの表面を備える、請求項１−５の何れかに記載の電気装置（１）。
【請求項７】
前記熱放散部分の前記少なくとも１つの表面は１ｍｍより大きい凹凸を有する、請求項６に記載の電気装置（１）。
【請求項８】
前記熱放散部分の前記少なくとも１つの表面は６ｍｍ以下の凹凸を有する、請求項６または７に記載の電気装置（１）。
【請求項９】
前記乱流を生成する手段は、前記熱放散部分の表面に張り付けられるか、または前記熱放散部分の周りに巻き付けられるワイヤ製のネット（２３）またはネットテープ（２７）を備える、請求項１−８の何れかに記載の電気装置（１）。
【請求項１０】
前記電気装置は、コア(２)と前記コア（２）に取り付けられた１つ以上の巻線（３）とを有する変圧器を備え、前記巻線（３）は少なくとも１つの低電圧巻線および少なくとも１つの高電圧巻線を備え、前記熱放散部分は、コア冷却ダクト（１９）、及び／又は前記コアの外面（６）、及び／又は前記巻線の外面及び／又はフィン、及び／又は１つ以上の導体（２２）を備える、請求項１−９の何れかに記載の電気装置（１）。
【請求項１１】
前記コアは複数の積層ブロック（１８）を備え、少なくともいくつかの積層ブロック（１８）は離間され、前記コア冷却ダクト（１９）がそれらの間の空間（２０）内に設置または形成されている、請求項１０に記載の電気装置（１）。
【請求項１２】
前記変圧器は前記流体を実現する液体のタンクを備え、前記熱放散部分はタンク壁(１０)を備え、前記乱流を生成する手段が前記タンク壁の内面及び／又は外面に設置されている、請求項１０または１１に記載の電気装置（１）。
【請求項１３】
前記電気装置は、変圧器、モータ、ファンからなる群から選ばれる、請求項１−１２の何れかに記載の電気装置（１）。
【請求項１４】
前記流体は、空気、オイル、エステル、シリコーン、または六フッ化硫黄からなる群から選ばれる、請求項１−１３の何れかに記載の電気装置（１）。
【請求項１５】
前記熱発生部分は一次流体と熱交換関係にあり、一次流体は前記熱放散部分と熱交換関係にあり、前記熱放散部分は二次流体と熱交換関係にある、請求項１−１４の何れかに記載の電気装置（１）。
【請求項１６】
前記一次流体は、オイル、エステル、シリコーン、空気、六フッ化硫黄からなる群から選ばれ、前記二次流体は空気、水からなる群から選ばれる、請求項１５に記載の電気装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸式および乾式変圧器、およびその部品、モータ、ファンなどの電気装置における熱除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
変圧器の分野において、変圧器はコアや巻線などの熱が発生する部分を含んでいる。そのような部分から周囲の流体に熱が伝達され、最終的に適切な冷却システムを介して環境に放散される。一般に、熱の除去は冷却システムの寸法に影響し、その結果、変成器の全体的なコストに影響する。
【０００３】
同様の考察は、モータやファンなどの異なる電気装置にも当てはまり、そのフィン、ラジエータなどの熱放散部分の周囲を流れる空気によって熱が除去される。
【発明の概要】
【０００４】
発明の簡単な概要
本発明の目的は、装置の全体寸法およびコストを縮小削減するために熱除去を最適化するように構成された変圧器、モータ、ファンなどの電気装置を提供することにある。
【０００５】
この目的および他の目的は、請求項１に記載の電気装置によって達成される。
【０００６】
従属請求項は、本発明の可能な有利な実施形態を特定している。
【０００７】
本発明による電気装置のさらなる特徴および利点は、添付図面を参照して一例として与えられる好ましい実施形態の以下の説明からより明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による変圧器の部分断面斜視図を示す。
【図２】本発明の可能な実施形態による乱流生成手段の概略図を示す。
【図３】本発明のさらに可能な実施形態による変圧器の部分断面斜視図である。
【図４】本発明の可能な実施形態による変圧器の鉄心の概略断面図を示す。
【図５】本発明の可能な実施形態による変圧器の巻線の詳細の断面図を示す。
【図６】本発明のさらに可能な実施形態による変圧器の巻線の詳細部分斜視図を示す。
【図７】本発明の可能な実施形態による導体ストランドの斜視図を示す。
【図８】本発明の可能な実施形態による連続転置ケーブルの側面図を示す。
【図９】本発明の別の可能な実施形態による連続転置ケーブルの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
添付の図を参照すると、電気装置が全体的に参照番号１で示されている。本発明の意味における電気装置は、例えば、変圧器、モータ、ファン、およびその部品、例えば導体、コア、巻線、タンク、ラジエータなど、を含み得る。
【００１０】
電気装置１は一般に、熱を発生する少なくとも１つの部分と、この熱発生部分によって発生した熱を放散するための少なくとも１つの部分とを含む。熱は主に、ジュール効果、渦電流、ヒステリシスなどの電気現象により発生される。熱を除去するために、この熱放散部分は流体と熱交換関係、例えば接触関係にある。流体としては、一般に、オイル、エステル、シリコーンなどの液体、またはＳＦ６（六フッ化硫黄）、または空気などの気体を含み得る。たとえば、乾式変圧器の場合、熱は、熱を発生する変圧器のアクティブ部品と接触する環境空気によって除去される。しかし、熱は一次流体と二次流体によって除去される場合があることに注意されたい。特に、熱発生部分は一次流体と熱交換関係にあり、一次流体は熱放散部分と熱交換関係にあり、熱放散部分は二次流体と熱交換関係にある。たとえば、鉱油入変圧器では、鉱油が熱を発生するアクティブ部品の周りを流れる。熱は鉱油からラジエータ、熱交換器などの冷却システムに伝達される。その後、熱は冷却システムから空気や水などの環境流体に伝達される。したがって、一般的に、一次流体は油、エステル、シリコーン、空気、ＳＦ６（六フッ化硫黄）を含むことができ、二次流体は空気または水を含むことができる。
【００１１】
例えば変圧器（図１）を参照すると、変圧器はコア２と、コア２に取り付けられた１つ以上の巻線３とを含み、各巻線は少なくとも低電圧巻線と少なくとも高電圧巻線を含む。変圧器のタイプに応じて、巻線はキャストコイル、箔巻線、層巻線、ヘリカル巻線、ディスク巻線、または箔−ディスク巻線を含み得る。変圧器は、上記のように油入タイプの場合には油で満たされた、または上述したように任意の他の適切な流体で満たされた、タンク４内に設置することができる。変圧器において、熱発生部分は、例えば、コア２およびその金属クランプ構造部、巻線３、その導体接続部分、タンク壁を含み得る。
【００１２】
この例示的な構成では、熱放散部分は、例えば、コア２の内部冷却ダクト５、コア外面６、巻線内部冷却ダクト７、巻線外面８、絶縁導体９、内部または外部タンク壁１０、フィン１５を含み得る。
【００１３】
変圧器において、上記の熱放散部分は、空気（例えば、フィン）または油（例えば、内部タンク壁）と熱交換関係になり得ることに留意されたい。
【００１４】
本発明によれば、上記の熱放散部は、熱放散部自体と接触する流体に乱流を発生させる手段を備える。実際には、通常、熱放散部分と接触する流体は層流である。反対にフローパターンが乱れている場合、流体との熱交換が増加し得る。結果として、例えば、熱交換面の寸法を小さくすることが可能になる。
【００１５】
乱流を生成する手段は、いくつかの方法で構成することができる。
【００１６】
可能な実施形態によれば、乱流を生成する手段は、流体と接触するように配置された歯状突起１１を含む（図２）。
【００１７】
可能な実施形態によれば、歯状突起は、流体と接触するように置かれたリブ１２を含む。リブ１２は、熱放散部分の表面１３上に長手方向に展開する細長い本体を含む。リブの主な長手方向寸法は、特に熱放散部分の表面１３に平行であるが、リブ１２の高さは熱放散部分の表面１３から横方向に突出する。可能な実施形態では、乱流を生成する手段は、好ましくは互いに平行に配向された複数の前記リブ１２を含む。さらにより好ましくは、リブ１２は、流体の主流れ方向が既知である場合（例えば、熱放散部分の周りの強制流の場合）、それらの長手方向が流体の主流れ方向を横断するように配向される。可能な実施形態によれば、リブ１２は複数のグループにグループ化され、各グループ１３は複数の平行リブ１２を含む。有利には、各グループ１３においてリブ１２はそれらの端部が２つの対向正弦波１４を規定するように異なる寸法を有する。
【００１８】
別の実施形態によれば、乱流を生成する手段は、流体と接触する熱放散部分の表面にコルゲーションを備える。これに関しては、例えば、図３に示される例示的な実施形態を参照されたい。図３の変圧器は、外部に延びるコルゲーション１５を有するタンク壁を備える。コルゲーション１５は、横断面において、山部１６と谷部１７を交互に有する形状を呈するように折り曲げられたプレートによって形成することができる。各コルゲーション１５は、好ましくは、次のコルゲーションと平行に延び、熱放散部分の表面に横方向に展開し、本例ではそれぞれのタンク壁１０から横方向に展開する。この実施形態では、コルゲーション１５はフィンも形成することに留意されたい。同フィン配列は、電動機やファンなどの異なるタイプの電気機械のラジエータに設けることができる。
【００１９】
また、さらなる可能な実施形態によれば、コルゲーションはより一般的には高い粗さの表面も意味することを意図し得ることに留意されたい。言い換えれば、熱放散部分は一般に乱流生成手段を形成する高い粗さ表面を有することができ、これはいくつかの方法により、例えば適切な方法で表面を加工することにより、表面を印刷することにより、または熱放散部分の表面に適切な断熱材をスポット塗装することにより得ることができる。好ましくは、高い粗さ表面は、０．２ｍｍより大きい、さらにより好ましくは１ｍｍより大きい粗さを有する。有利には、粗さは６ｍｍ以下である。
【００２０】
可能な実施形態によれば、上記のフィン１５は、上で開示した値の高い粗さを有することができる。
【００２１】
さらに可能な実施形態によれば、乱流生成手段は、熱放散部分の表面に張り付けられるまたは熱放散部分の周りに巻き付けられるワイヤ製のネットよりなる。このネットはネットテープに配置できる。
【００２２】
上記の乱流生成手段は、導電性表面（フィン、タンク壁など）上、絶縁性表面（例えば、導体絶縁用紙）上、ならびに冷却ダクト内に設置することができることに留意されたい。
【００２３】
以下に、本発明による電気装置のいくつかのさらなる例示的な実施形態を説明する。
【００２４】
図４には、例示的な実施形態によるコア２の断面図が示されている。この実施形態によれば、コア２は、２つの対向するクランププレート２４の間に配置された複数の積層ブロック１８を備える。ここで、積層ブロックの外周は、巻線を巻き付けることができる実質的に円形に近似する。コアの内側には、冷却ダクト１９が形成されている。特に、いくつかの積層ブロック１８は離間され、冷却ダクト１９はそれらの間の空間２０に配置または形成される。冷却ダクト１９は、コアの内部で長手方向に延びており、オイルなどの冷却流体がその内部を流れる。冷却ダクト１９の内部には、冷却流体に乱流を発生させる手段、例えば、上述のタイプの歯状突起またはリブ、または上述の高粗面、または以下に説明するタイプの粗面が設けられている。さらに、空気中または油中に乱流を生成するためのそのような手段は、コア外面に設けることができる。
【００２５】
図５〜６には、２つの可能な実施形態における巻線３内の冷却ダクト１９が示されている。第１の実施形態（図５）では、層巻線３が設けられ、冷却ダクト１９が絶縁壁２１の中または間に軸方向に展開し、絶縁壁２１には乱流生成手段を設けることができる。第２の実施形態（図６）では、箔巻線２６が設けられ、冷却ダクト１９が絶縁壁２１に沿って長手方向に延びる。冷却ダクト１９は、例えば、絶縁壁２１に形成された隣接する離間リブ２５の間に形成することができる。両方の実施形態における冷却ダクト１９には、冷却ダクト１９内を流れる流体に乱流を生成する手段が設けられる。さらに、乱流を生成する手段は、例えば鋳造コイルの巻線外面に設けることができる。これにより、誘電性能も向上し、特により高いクリープ強度が得られる。
【００２６】
図７〜９には、導体２２が示されている。図７に示す実施形態では、ワイヤ製のネット２３が導体２２の周りに巻き付けられ、乱流生成手段を形成している。図８に示す実施形態では、ネット２３が連続転置ケーブルに巻き付けられ、図９の実施形態では、ネットテープ２７が連続転置ケーブルに巻き付けられている。ネットテープ２７は、ネットを担持する、またはネット自体として構成することができ、例えば、複数の穴２８を備えることができる。上記のすべての場合において、ネットおよびネットテープは表面粗さを増大するように構成され、したがって乱流生成手段を実現する。
【００２７】
本発明による電気装置の上述の実施形態に対して、当業者は、特定の現在のニーズを満たすために、いくつかの追加、修正、または他の動作的に同等の要素との要素の置換を添付の請求の範囲から逸脱することなく行うことができる。
【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】
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