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公開番号2021097079
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210624
出願番号2019225638
出願日20191213
発明の名称立体鉄心変圧器
出願人株式会社日立産機システム
代理人青稜特許業務法人
主分類H01F 27/02 20060101AFI20210528BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】日本国内における従来の変圧器との置換え需要に沿った、変圧器タンクと放熱用フィンの好ましい構造を備えた立体鉄心変圧器を提供する。
【解決手段】立体鉄心変圧器は、矩形枠形状の単位鉄心3個を鉛直方向から見て略三角形に配置し、それぞれ2個の鉄心が合わさった3つの鉄心脚部を有する立体鉄心11と、鉄心脚部のそれぞれに設けた3つのコイル12を有する立体鉄心変圧器中身と、立体鉄心変圧器中身を収容する変圧器タンク2と、変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィン21とを備える。変圧器タンクの形状は、鉛直方向から見て略三角形であり、略三角形の内の一辺2aを基準面とし、略三角形の一辺と対向する頂点側に、基準面に概ね平行となる仮想線40bを設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺に設けた複数の冷却用フィンの先端部が、仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて複数の冷却用フィンの高さを変化させる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
矩形枠形状の単位鉄心3個を鉛直方向から見た場合に略三角形状に配置し、それぞれ2個の鉄心が合わさった3つの鉄心脚部を有する立体鉄心と、前記鉄心脚部のそれぞれに設けた3つのコイルとを有する立体鉄心変圧器中身と、前記立体鉄心変圧器中身を収容する変圧器タンクと、前記変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンとを備える立体鉄心変圧器であって、
前記変圧器タンクは、鉛直方向から見た場合のタンク形状が略三角形であり、
タンク形状の略三角形の内の一辺を基準面とし、前記略三角形の内の一辺と対向する頂点側に、前記基準面に概ね平行となる仮想線を設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺に設けた前記複数の冷却用フィンの先端部が、前記仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて前記複数の冷却用フィンの高さを変化させたことを特徴とする立体鉄心変圧器。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
請求項1に記載の立体鉄心変圧器において、更に、
前記略三角形の内の一辺の両側に、前記基準面に概ね直交する仮想線を設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺に設けた複数の冷却用フィンの先端部が、前記仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて前記複数の冷却用フィンの高さを変化させたことを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項3】
請求項2に記載の立体鉄心変圧器において、
前記略三角形の内の一辺と、前記基準面に概ね平行となる仮想線と、前記略三角形の内の一辺の両側の、前記基準面に概ね直交する仮想線とで形成される形状が、矩形であることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項4】
請求項1に記載の立体鉄心変圧器において、
略三角形の前記変圧器タンクは、略三角形の3つの頂部を切り取った六角形状であることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項5】
請求項1に記載の立体鉄心変圧器において、
前記変圧器タンクは、略三角形の3つの頂部を切り取った丸み部、平面部または凸部を備えることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項6】
請求項1に記載の立体鉄心変圧器において、
基準面とした前記略三角形の内の一辺には、同一高さの複数の冷却用フィンが設けられていることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項7】
請求項1に記載の立体鉄心変圧器において、
基準面とした前記略三角形の内の一辺には、冷却用フィンが設けられていないことを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項8】
矩形枠形状の単位鉄心3個を鉛直方向から見た場合に略三角形状に配置し、それぞれ2個の鉄心が合わさった3つの鉄心脚部を有する立体鉄心と、前記鉄心脚部のそれぞれに設けた3つのコイルとを有する立体鉄心変圧器中身と、前記立体鉄心変圧器中身を収容する変圧器タンクと、前記変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンとを備える立体鉄心変圧器であって、
前記変圧器タンクは、鉛直方向から見た場合のタンク形状が略三角形であり、
タンク形状の略三角形を取り囲む略円形の仮想線を設け、変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンの先端部が、前記略円形の仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて前記複数の冷却用フィンの高さを変化させたことを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項9】
請求項8に記載の立体鉄心変圧器において、
前記略円形の仮想線は、前記変圧器タンクの略三角形に接する円形であることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項10】
請求項8に記載の立体鉄心変圧器において、
前記略三角形の内の一辺には、冷却用フィンが設けられていないことを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項11】
請求項8に記載の立体鉄心変圧器において、
略三角形の前記変圧器タンクは、略三角形の3つの頂部を切り取った六角形状であることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項12】
請求項8に記載の立体鉄心変圧器において、
前記変圧器タンクは、略三角形の3つの頂部を切り取った丸み部、平面部または凸部を備えることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項13】
矩形枠形状の単位鉄心3個を鉛直方向から見た場合に略三角形状に配置し、それぞれ2個の鉄心が合わさった3つの鉄心脚部を有する立体鉄心と、前記鉄心脚部のそれぞれに設けた3つのコイルとを有する立体鉄心変圧器中身と、前記立体鉄心変圧器中身を収容する変圧器タンクと、前記変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンとを備える立体鉄心変圧器であって、
前記変圧器タンクは、鉛直方向から見た場合のタンク形状が略円形であることを特徴とする立体鉄心変圧器。
【請求項14】
請求項13に記載の立体鉄心変圧器において、
前記変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンは、変圧器タンクの外面から放射状に設けられていることを特徴とする立体鉄心変圧器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、立体鉄心変圧器に関する。
続きを表示(約 6,400 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、同一構造で四角形の三つの単一鉄心を、鉛直方向から見た場合に略三角形に配置し、隣接する二つの単一鉄心の直立辺を貼り合わせて一体に固定して脚を構成し、脚に高低圧コイルを巻回した立体巻鉄心変圧器が、開示されている(要約参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特表2013−539215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記載の変圧器によれば、各単位鉄心に発生する磁束波形の歪がより小さくなることで、従来の三相3脚変圧器よりも鉄損が減少するようになり、変圧器の効率を向上させることができる。前記鉄心構造を有する変圧器または変圧設備を立体鉄心変圧器と言う。従来、立体鉄心変圧器は、鉄心と、鉄心に巻回された巻線との組立体の形状、即ち中身の形状が鉛直方向から見た場合に概ね三角形、即ち略三角形であることから、中身を覆う密閉容器、即ちタンクの形状も鉛直方向から見た場合に中身の相似形状である略三角形である。そのため、冷却用放熱器を含めた、立体鉄心変圧器全体の鉛直方向から見た外形形状も略三角形である。
【0005】
日本国内における従来の変圧器の外形形状としては、例えば三相3脚変圧器は鉛直方向から見た場合に矩形であり、また、単相変圧器や単相変圧器を2つ積み重ねた3相変圧器は略円形である。
【0006】
立体鉄心変圧器は、日本での流通実績が無いため、日本国内における従来の変圧器との置き換え需要に対する配慮がされていない。そのため、例えば従来の三相3脚変圧器に合わせた変圧器設置床面形状と一致しないため、立体鉄心変圧器を従来の受変電設備に置き換えて設置する場合、前記変圧器設置床面積を大型化する必要があり、設置床面積の大型化に伴い受変電設備全体が大型化してしまうという課題があった。ここで、タンクの形状を、従来の三相3脚変圧器同様に鉛直方向から見て矩形とすると、タンク内壁と中身との隙間が大きくなり、油量及び質量が増加してしまい、非経済的である。そのため、立体鉄心変圧器のタンク形状は、鉛直方向から見た場合に略三角形とすることが望ましい。この課題は、略円形の変圧器設置床面形状において、立体鉄心変圧器に置き換える場合も同様である。尚、特許文献1記載の変圧器においては、従来の受変電設備に置き換えて設置することや、受変電設備の大型化に関しては考慮されていない。
【0007】
本発明は、日本国内における従来の変圧器との置き換え需要に沿った、変圧器タンクと放熱用フィンの好ましい構造を備えた立体鉄心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】
【0008】
上記課題を解決するための、本発明の「立体鉄心変圧器」の一例を挙げるならば、
矩形枠形状の単位鉄心3個を鉛直方向から見た場合に略三角形状に配置し、それぞれ2個の鉄心が合わさった3つの鉄心脚部を有する立体鉄心と、前記鉄心脚部のそれぞれに設けた3つのコイルとを有する立体鉄心変圧器中身と、前記立体鉄心変圧器中身を収容する変圧器タンクと、前記変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンとを備える立体鉄心変圧器であって、前記変圧器タンクは、鉛直方向から見た場合のタンク形状が略三角形であり、タンク形状の略三角形の内の一辺を基準面とし、前記略三角形の内の一辺と対向する頂点側に、前記基準面に概ね平行となる仮想線を設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺に設けた前記複数の冷却用フィンの先端部が、前記仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて前記複数の冷却用フィンの高さを変化させたことを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の「立体鉄心変圧器」の他の一例を挙げるならば、
矩形枠形状の単位鉄心3個を鉛直方向から見た場合に略三角形状に配置し、それぞれ2個の鉄心が合わさった3つの鉄心脚部を有する立体鉄心と、前記鉄心脚部のそれぞれに設けた3つのコイルとを有する立体鉄心変圧器中身と、前記立体鉄心変圧器中身を収容する変圧器タンクと、前記変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンとを備える立体鉄心変圧器であって、前記変圧器タンクは、鉛直方向から見た場合のタンク形状が略三角形であり、タンク形状の略三角形を取り囲む略円形の仮想線を設け、変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンの先端部が、前記略円形の仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて前記複数の冷却用フィンの高さを変化させたことを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の「立体鉄心変圧器」の他の一例を挙げるならば、
矩形枠形状の単位鉄心3個を鉛直方向から見た場合に略三角形状に配置し、それぞれ2個の鉄心が合わさった3つの鉄心脚部を有する立体鉄心と、前記鉄心脚部のそれぞれに設けた3つのコイルとを有する立体鉄心変圧器中身と、前記立体鉄心変圧器中身を収容する変圧器タンクと、前記変圧器タンクの外面に設けた複数の冷却用フィンとを備える立体鉄心変圧器であって、前記変圧器タンクは、鉛直方向から見た場合のタンク形状が略円形であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、日本国内における従来の変圧器との置き換え需要に沿った、変圧器タンクと放熱用フィンの好ましい構造を備えた立体鉄心変圧器を提供することができる。
【0012】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明における立体鉄心変圧器中身の斜視図である。
従来構造の立体鉄心変圧器の上面図である。
本発明における略三角形の例を示すタンクの外形である。
実施例1における立体鉄心変圧器の一例の上面図である。
実施例2における立体鉄心変圧器の一例の上面図である。
実施例3における立体鉄心変圧器の一例の上面図である。
実施例4における立体鉄心変圧器の一例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【0015】
また、本明細書における変圧設備または変圧器は、変圧器タンク内に中身の絶縁及び冷却用の液体である絶縁油を有する油入変圧器を代表として説明するが、これに限らず、樹脂であるワニスを中身に塗布した乾式変圧器や、その他の変圧設備または変圧器であってもよい。
【0016】
図1に、本発明における立体鉄心変圧器中身の一例の斜視図を示す。
図1に示す通り、立体鉄心変圧器中身1は、立体鉄心11、コイル12、上部取付金具13、下部取付金具14により構成されている。尚、前記立体鉄心変圧器中身1を単に中身とも表記する。
【0017】
立体鉄心11は、矩形枠形状の同一磁路長の単位鉄心3個により構成され、鉄心3個を鉛直方向から見た場合に概ね三角形状、即ち略三角形状に配置し、2個の鉄心が合わさった鉄心脚部の断面形状は略円形である。3つの鉄心脚部にはそれぞれ円筒状のコイル12が配置されている。2個の鉄心が合わさった鉄心脚部の断面形状は略円形であることから、コイルは円筒状となる。立体鉄心11の下側には下部取付金具14が取り付けられ、上側には上部取付金具13が取り付けられている。コイル12は、下部取付金具14および上部取付金具13との間に配置したコイル支え15により上下方向に支えられている。また、上部取付金具13と下部取付金具14とは取付金具連結スタッド16により連結されている。
【0018】
図2に、立体鉄心変圧器中身を変圧器タンクに収容した従来構造の変圧器の上面図を示す。なお、図において、例えばX方向は立体鉄心変圧器の幅方向、Y方向は立体鉄心変圧器の奥行き方向である。変圧器タンク2は、鉛直方向から見た場合に略三角形状で、三角形の3つの頂点を切り取った六角形状である。そして、3つの変圧器タンクの外面からは外側に向けて同一の高さの複数の冷却用フィン21が設けられている。
【0019】
図2に示す通り、従来構造においては、変圧器タンク2の形状が鉛直方向から見た場合に中身と相似形状である略三角形である点に加え、冷却用フィン21の形状が、変圧器タンク2への取付位置に依らず同一で同じ高さである。そのため、立体鉄心変圧器を鉛直方向から見た場合に、立体鉄心変圧器全体を包括できる矩形の最小面積、即ち最小必要設置面積22と、冷却用フィン21の先端部を結んで得られる仮想の外形形状による面積23との差が大きい。即ち、変圧器設置に必要な最小必要設置面積22が、変圧器据付面積より大きくなってしまうという課題がある。尚、変圧器タンク2を単にタンク、鉛直方向から見たタンク形状を単にタンク形状とも表記する。
【0020】
図3に、前記略三角形の例であるタンク外形を示す。図3(a)は、3つの長辺32と、三角形の頂点をまるめた3つの丸み部31からなる例である。図において、符号33は長辺32を延長した交点(頂点)を、符号34は頂点33として形成される仮の面積形状を示す。図3(b)は、図2に示される、三角形の頂点33を切り取った3つの平面部35を有する略六角形からなる例である。図3(c)は、三角形の頂点を凸部とした3つの凸部35を有する例である。図3の例に示す通り、三角形の頂点を丸めた形状(丸み部31)を含め、3つの長辺32を延長した3つの交点33を頂点として形成される、仮想の面積形状34が概ね三角形となる形状を略三角形とする。
【0021】
本発明は、このような略三角形などの変圧器タンクに中身を収容した立体鉄心変圧器において、変圧器設置に必要な面積が、従来の立体鉄心変圧器と比較して小さい変圧器を提供するものである。
【実施例】
【0022】
図4に、実施例1の立体鉄心変圧器の一例の上面図を示す。図4は、実施例1の立体鉄心変圧器を鉛直方向から見た概略図である。
【0023】
図1に示される立体鉄心変圧器中身が、図3(b)に示される略三角形の変圧器タンク2に収容され、変圧器タンクには絶縁油が入れられている。本実施例では、図4に示す通り、タンク形状の略三角形の内の一辺2aを基準面とし、一辺2a側に、一辺2aに設けた放熱用フィン21の先端部を結んだ線であり、前記基準面に概ね平行となる仮想線40aを設ける。そして、略三角形の内の一辺2aと対向する頂点側に、前記基準面に概ね平行となる仮想線40bを設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺2b、2cに設けた複数の冷却用フィン21の先端部が、前記仮想線40bに沿うように、タンクへの取付位置に応じて複数の冷却用フィンの高さを変化させる。また、変圧器タンク2の幅方向の両側、すなわちタンク形状の略三角形の内の一辺の両側には、前記基準面に概ね直交する仮想線40c、40dを設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺2b、2cに設けた冷却用フィン21の先端部が、前記仮想線40c、40dに沿うように、タンクへの取付位置に応じ複数の冷却用フィンの高さを変化させている。そのため、変圧器タンク2の外面に設ける複数の放熱用フィン21の一部の長さを長くすることができる。そして、放熱用フィン21の全体の表面積を同一とした場合、図2に示される、従来の立体鉄心変圧器における、略三角形の内の一辺である基準面と、前記基準面に平行な仮想線との距離が短くなっており、立体鉄心変圧器の最小必要設置面積40を、従来の立体鉄心変圧器の最小必要設置面積22と比較して小さくすることができる。なお、仮想線40a,40b,40c、40dで矩形の、立体鉄心変圧器の最小必要設置面積40が形成されている。また、本実施例では、基準面とした略三角形の内の一辺には、同一高さの複数の冷却用フィン21が設けられている。
【0024】
本実施例によれば、タンク形状の略三角形の内の一辺を基準面とし、略三角形の内の一辺と対向する頂点側に、基準面に概ね平行となる仮想線を設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺に設けた冷却用フィンの先端部が、仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて複数の冷却用フィンの高さを変化させたので、立体鉄心変圧器の最小必要設置面積を、従来の立体鉄心変圧器の最小必要設置面積と比較して小さくすることができる。
【0025】
そして本実施例によれば、奥行き方向の長さを短くすることができ、例えば従来の三相3脚型変圧器と置き換えることができる立体鉄心変圧器を提供することができる。
【実施例】
【0026】
図5に、実施例2の立体鉄心変圧器の一例の上面図を示す。図5は、実施例2の立体鉄心変圧器を鉛直方向から見た概略図である。
【0027】
実施例2は、実施例1の立体鉄心変圧器において、冷却用フィンの形状及び取付箇所を変更したものである。
【0028】
図1に示される立体鉄心変圧器中身が、図3(b)に示される変圧器タンク2に収容されている。図5に示す通り、タンク形状の略三角形の内の一辺2aを基準面とし、基準面が立体鉄心変圧器の最小必要設置面積40の一辺40aに沿うように変圧器タンク2が配置されている。そして、略三角形の内の一辺2aと対向する頂点側に、前記基準面に概ね平行となる仮想線40bを設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺2b、2cに設けた冷却用フィン21の先端部が、前記仮想線40bに沿うように、タンクへの取付位置に応じて複数の冷却用フィン21の高さを変化させる。また、変圧器タンク2の幅方向の両側には、前記基準面に概ね直交する仮想線40c、40dを設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺2b、2cに取付けられた冷却用フィン21の先端部が、前記仮想線40c、40dに沿うように、タンクへの取付位置に応じて複数の冷却用フィン21の高さを変化させている。なお、本実施例では、略三角形の内の一辺2aには、放熱用フィン21は設けられていない。
【0029】
図5に示す通り、本発明においては、タンク自体外形寸法による制約はあるものの、冷却用フィンの形状及び取付箇所は自由に変更することができる。
【0030】
本実施例においても、タンク形状の略三角形の内の一辺を基準面とし、略三角形の内の一辺と対向する頂点側に、基準面に概ね平行となる仮想線を設け、タンク形状の略三角形の内の残る二辺2b、2cに設けた冷却用フィンの先端部が、前記仮想線に沿うように、タンクへの取付位置に応じて複数の冷却用フィンの高さを変化させたので、立体鉄心変圧器の最小必要設置面積を、従来の立体鉄心変圧器の最小必要設置面積と比較して小さくすることができる。
(【0031】以降は省略されています)

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