JP2016146414A - Transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変圧器の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a transformer.
変圧器の各相のコイルは、鉄心の周囲に巻かれる低電圧の巻線と、この低電圧の巻線の外側に巻かれる高電圧の巻線とを有している(例えば特許文献1)。これらの巻線は、エポキシ樹脂,シリコン樹脂等の絶縁材からなる絶縁紙によってモールド保護されている。 Each phase coil of the transformer has a low-voltage winding wound around the iron core and a high-voltage winding wound outside the low-voltage winding (for example, Patent Document 1). . These windings are molded and protected by insulating paper made of an insulating material such as epoxy resin or silicon resin.
従来の変圧器は巻線の保護のために比較的に厚めの絶縁紙が採用されている。 Conventional transformers employ relatively thick insulating paper to protect the windings.
しかしながら、前記厚めの絶縁紙を採用すると、熱伝導率が低くなるので、巻線の表面での放熱が劣るものとなり、巻線のモールド部分に限らず、変圧器全体の巻線の温度が高くなることがある。また、一般に巻線に用いられる材料は温度依存性が高く、巻線温度が高くなることによって巻線損失が増加する。巻線損失の増加は変圧器の効率低下につながる。 However, if the thick insulating paper is used, the heat conductivity is lowered, so that the heat radiation at the surface of the winding is inferior, and the temperature of the winding of the entire transformer is high, not limited to the mold part of the winding. May be. In general, the material used for the winding is highly temperature dependent, and the winding loss increases as the winding temperature increases. An increase in winding loss leads to a reduction in transformer efficiency.
さらに、巻線温度が高くなると、高温耐性の高価な絶縁紙を適用する必要があるので、変圧器のコストアップにつながる。巻線の温度上昇を低減するためには変圧器の内側巻線と外側巻線相互の放熱の影響を抑制する必要がある。そのためには変圧器の内側巻線と外側巻線との間の厚さ方向の距離を充分確保する必要があるので、変圧器の大型化を招くことになる。 Further, when the winding temperature becomes high, it is necessary to apply expensive insulating paper having high temperature resistance, which leads to an increase in the cost of the transformer. In order to reduce the temperature rise of the winding, it is necessary to suppress the influence of heat radiation between the inner and outer windings of the transformer. For this purpose, it is necessary to ensure a sufficient distance in the thickness direction between the inner winding and the outer winding of the transformer, leading to an increase in size of the transformer.
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、変圧器の巻線表面の放熱性を向上させて変圧器の低コスト化並びに小型化を図ることを課題とする。 This invention is made | formed in view of said situation, and makes it a subject to aim at the cost reduction and size reduction of a transformer by improving the heat dissipation of the winding surface of a transformer.
そこで、本発明の変圧器は、鉄心と、この鉄心の周囲に配される内側巻線と、この内側巻線のさらに周囲に配される外側巻線と、前記鉄心と前記内側巻線とを絶縁させる絶縁部材と、前記外側巻線の外周面を保護する保護部材を有する。前記絶縁部材、保護部材のいずれかは、芳香族ポリアミドの熱伝導率を上回る熱伝導率を有する材料からなる。 Therefore, the transformer of the present invention includes an iron core, an inner winding arranged around the iron core, an outer winding arranged further around the inner winding, the iron core and the inner winding. An insulating member for insulation and a protective member for protecting the outer peripheral surface of the outer winding are provided. Either the insulating member or the protective member is made of a material having a thermal conductivity higher than that of the aromatic polyamide.
本発明によれば、変圧器の巻線表面の放熱性が向上するので、変圧器の低コスト化並びに小型化を図ることができる。 According to the present invention, since the heat dissipation of the winding surface of the transformer is improved, the cost and size of the transformer can be reduced.
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に例示した本実施形態の変圧器1は三相の内鉄形の変圧器である。 The transformer 1 of this embodiment illustrated in FIG. 1 is a three-phase inner iron type transformer.
図2に示したように、変圧器1の各相のコイル2は、鉄心3の周囲に配される二次側電圧(低電圧)の内側巻線4と、この内側巻線4のさらに周囲に配される一次側電圧(高電圧)の外側巻線5とを備える。
As shown in FIG. 2, the
鉄心3と内側巻線4との間には、絶縁スペーサ6が配置されることにより、鉄心3,内側巻線4間を絶縁させると共に、周知の絶縁ガス、絶縁油等の冷媒を流通させる冷媒空間61が確保されている。
An
また、内側巻線4,外側巻線5間にも、絶縁スペーサ6が配置されることにより、この内側巻線4,外側巻線5間を絶縁させると共に、前記冷媒を流通させる冷媒空間61が確保されている。
Also, the
鉄心3は枠縁型のケイ素鋼板が複数積層されて成る。この鉄心3は、図1に示されたように、その上下端が上端フレーム7,下端フレーム8によって各々挟まれた状態で立設支持されている。
The
図3に示したように、内側巻線4は、例えばホルマル銅線からなり、鉄心3の周囲に整列的に巻装されることにより複数積層された内側巻線層41の形態を成す。そして、個々の内側巻線層41間には層間絶縁部材42が配されている。
As shown in FIG. 3, the
また、鉄心3と対向する内側巻線層41の内周面には内周絶縁部材43が配されている。一方、内側巻線層41の外周には、内側巻線4,外側巻線5間での高低電圧の混触を防止する混触防止部材44が配されている。
An inner
さらに、混触防止部材44の内周にはこの混触防止部材44と内側巻線層41とを絶縁させる内周絶縁部材45が配される一方で、混触防止部材44の外周には内側巻線4と外側巻線5とを絶縁させる外周絶縁部材46が配されている。
Further, an inner
外側巻線5も、例えばホルマル銅線からなり、内側巻線4の外周絶縁部材46の周囲に絶縁スペーサ6を介して整列的に巻装されることにより複数積層された外側巻線層51の形態を成す。また、内側巻線4と同様に、個々の外側巻線層51間においても層間絶縁部材52が配されている。さらに、絶縁スペーサ6を介して内側巻線4の外周絶縁部材46と対向する外側巻線層51の内周面には内周絶縁部材53が配されている。
The
また、図3に示したように、鉄心3と内側巻線4との間には絶縁部材9が配されている。さらに、空気層に面する外側巻線5の外周面にはこの外側巻線5を保護する保護部材10が配されている。
Further, as shown in FIG. 3, an
絶縁部材9、保護部材10のいずれかは熱伝導性の材料からなるシートが挙げられる。この熱伝導性の材料には周知の高熱伝導材料が適用される(例えば、特許文献2)。前記高熱伝導材料としては、石英、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、ジルコニア等が例示される。これらの高熱伝導材料のうちから適宜に選択される。
One of the
以上の変圧器1によれば、絶縁部材9,保護部材10の構成材料に高熱伝導材料が採用されたことにより、内側巻線4,外側巻線5の表面の放熱性が向上するので、内側巻線4,外側巻線5の内部温度が低下する。
According to the transformer 1 described above, since the high heat conductive material is adopted as the constituent material of the insulating
そして、これにより、以下の効果が得られる。
(1)内側巻線4と外側巻線5との間の冷媒空間61の厚さ方向の距離の低減によって変圧器の小型化が実現する。
(2)巻線損失の低減による変圧器の電気的な高効率化が実現する。
(3)層間絶縁部材42,52の耐熱レベルを考慮する必要がなくなるので、層間絶縁部材42,52を構成する材料の耐熱レベルを下げることが可能となり、製造コストの低減化が実現する。
(4)各相コイルの冷却効果の向上により変圧器の大容量化が実現する。
Thereby, the following effects can be obtained.
(1) By reducing the distance in the thickness direction of the
(2) The electrical efficiency of the transformer is improved by reducing the winding loss.
(3) Since it is not necessary to consider the heat resistance level of the
(4) The capacity of the transformer can be increased by improving the cooling effect of each phase coil.
また、本実施形態の変圧器1は、全長の長い内側巻線や外側巻線に高熱伝熱シートを施す特許文献2の変圧器と比べても、変圧器の製造コスト及び製造時の作業時間の観点から有利である。
In addition, the transformer 1 of the present embodiment has a transformer manufacturing cost and working time at the time of manufacture even when compared with the transformer of
従来の変圧器に適用されている絶縁部材、保護部材には、芳香族ポリアミドを含んでなるシートが適用されているが(特許文献2)、このシートはその厚さに応じて熱伝導率が0.103〜0.175[W/m・K]となり、熱伝導率としては低い値となる。 A sheet comprising an aromatic polyamide is applied to an insulating member and a protective member applied to a conventional transformer (Patent Document 2), and this sheet has a thermal conductivity according to its thickness. It becomes 0.103 to 0.175 [W / m · K], and the thermal conductivity is a low value.
これに対して、本実施形態の変圧器1においては絶縁部材9,保護部材10のいずれかに前記芳香族ポリアミドのシートの10倍〜200倍の熱伝導率を有する熱伝導性のシートが適用されている。この熱伝導性のシートが、鉄心3,空気層にそれぞれ面する絶縁部材,保護部材10に適用されることにより、変圧器1における内側巻線4や外側巻線5の表面における放熱性が高くなり、内側巻線4や外側巻線5の温度上昇の抑制をもたらす。
On the other hand, in the transformer 1 of the present embodiment, a thermal conductive sheet having a
尚、絶縁部材9,保護部材10のいずれかのシートの熱伝導率は、芳香族ポリアミドのシートの熱伝導率の10倍〜200倍に限らなくともよい。絶縁部材9,保護部材10のいずれかのシートの熱伝導率は、芳香族ポリアミドのシートの熱伝導率を上回れば、上記の内側巻線4や外側巻線5の温度上昇の抑制をもたらす。
The thermal conductivity of any one of the insulating
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications and the like are possible within the scope of the technical idea of the present invention. It goes without saying that it belongs to the claims.
すなわち、図1〜図3の変圧器1は、鉄心3の周囲に配される二次電圧の内側巻線4とこの内側巻線4のさらに周囲に配される一次電圧の外側巻線5とを有する変圧器であるが、本発明はこの態様に限定されるものではない。
That is, the transformer 1 of FIGS. 1 to 3 includes a secondary voltage inner winding 4 disposed around the
つまり、鉄心の周囲に配される巻線の電圧と、この巻線のさらに周囲に配される巻線の電圧とが異なる変圧器であればよく、本発明は図1〜図3の変圧器1の態様に限定されない。例えば、鉄心の周囲に一次側電圧の巻線が配される一方でこの一次側電圧の巻線の周囲に二次側電圧の巻線を配し、この鉄心と一次側電圧の巻線との間に絶縁部材を配する一方で二次側電圧の巻線の周囲に保護部材を配した態様が挙げられる。また、上述の変圧器1は「内鉄形」の変圧器であるが、「外鉄形」の変圧器において絶縁部材9,保護部材10を適用した態様を採ることもできる。これらの態様の変圧器も本発明の技術思想の範囲に属する。
In other words, any transformer may be used as long as the voltage of the winding disposed around the iron core and the voltage of the winding disposed further around the winding are different. It is not limited to one aspect. For example, a primary voltage winding is arranged around the iron core, while a secondary voltage winding is arranged around the primary voltage winding, and the iron core and the primary voltage winding are There may be mentioned an aspect in which a protective member is disposed around the winding of the secondary voltage while an insulating member is disposed therebetween. Moreover, although the above-described transformer 1 is an “inner iron type” transformer, an embodiment in which the insulating
1…変圧器
2…コイル
3…鉄心
4…内側巻線
5…外側巻線
6…絶縁スペーサ、61…冷媒空間
9…絶縁部材
10…保護部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
この鉄心の周囲に配される内側巻線と、
この内側巻線のさらに周囲に配される外側巻線と、
前記鉄心と前記内側巻線とを絶縁させる絶縁部材と、
前記外側巻線の外周面を保護する保護部材と
を有し、
前記絶縁部材、前記保護部材のいずれかは、芳香族ポリアミドの熱伝導率を上回る熱伝導率を有する材料からなること
を特徴とする変圧器。 Iron core,
The inner winding around this iron core,
An outer winding disposed around the inner winding;
An insulating member that insulates the iron core from the inner winding;
A protective member for protecting the outer peripheral surface of the outer winding,
Either the insulating member or the protective member is made of a material having a thermal conductivity higher than that of the aromatic polyamide.
を特徴とする請求項1に記載の変圧器。 2. The transformer according to claim 1, wherein the material is any one of quartz, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, magnesium oxide, beryllium oxide, and zirconia.
を特徴とする請求項1または2に記載の変圧器。 The transformer according to claim 1 or 2, wherein the inner winding is a secondary voltage winding, and the outer winding is a primary voltage winding.
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