本發(fā)明涉及一種用于對(duì)收納在框體內(nèi)的變壓器強(qiáng)制性地進(jìn)行空氣冷卻的冷卻裝置。

背景技術(shù)：

圖9及圖10表示在框體內(nèi)收納有變壓器的變壓器盤的現(xiàn)有技術(shù)(第一現(xiàn)有技術(shù))，圖9是表示框體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的主視圖，圖10是圖9的X–X剖視圖。

在這些圖中，符號(hào)101表示框體，符號(hào)102表示三相的變壓器，符號(hào)103R、103S、103T表示各相的繞組部，符號(hào)104表示一次繞組，符號(hào)105表示二次繞組，符號(hào)106、107表示軛鐵。

在該變壓器盤中，在框體101的上部配置有排氣風(fēng)扇108，在框體101的前表面下方設(shè)置有進(jìn)氣口109。另外，在框體101的內(nèi)部上方配置有分隔板110，并且在繞組部103R、103S、103T的下端部附近，分別在前后配置有推出式的附屬風(fēng)扇111。

采用上述的結(jié)構(gòu)，如圖10所示，通過(guò)使排氣風(fēng)扇108運(yùn)轉(zhuǎn)而從進(jìn)氣口109流入的冷卻風(fēng)在繞組部103R、103S、103T的周圍向上方移動(dòng)而從排氣風(fēng)扇108排出。與此同時(shí)，使附屬風(fēng)扇111運(yùn)轉(zhuǎn)而分別向繞組部103R、103S、103T送風(fēng)，從而形成從下方將變壓器102的整體冷卻的冷卻風(fēng)的氣流。

另外，在專利文獻(xiàn)1中說(shuō)明了另一結(jié)構(gòu)的冷卻裝置。

圖11表示專利文獻(xiàn)1所述的第二現(xiàn)有技術(shù)，圖12同樣是表示第三現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖。

在圖11及圖12中，符號(hào)201是變壓器盤的框體，符號(hào)202是變壓器，符號(hào)202a是在鐵心的周圍卷繞有一次繞組及二次繞組而形成的繞組部，符 號(hào)203是進(jìn)氣口，符號(hào)204是排氣風(fēng)扇，符號(hào)205、206、207是用于控制氣流的方向的分隔板，符號(hào)205a、207a是開口部。

在圖11所示的第二現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)使排氣風(fēng)扇204運(yùn)轉(zhuǎn)而從進(jìn)氣口203流入的冷卻風(fēng)經(jīng)由開口部207a、繞組部202a的周圍以及開口部205a等從排氣風(fēng)扇204排出。

另外，在圖12所示的第三現(xiàn)有技術(shù)中，由于不存在圖11中的分隔板205，從進(jìn)氣口203流入的冷卻風(fēng)的一部分經(jīng)由變壓器202的周圍而直接朝向排氣風(fēng)扇204的方向流去。

在上述的第二現(xiàn)有技術(shù)以及第三現(xiàn)有技術(shù)中，設(shè)法通過(guò)在變壓器202的周圍配置分隔板205、206、207，來(lái)形成使供給到變壓器202的冷卻風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)速達(dá)到最大化的氣流的流路而提高冷卻能力。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2013–4598號(hào)公報(bào)(圖4及圖6等)

在圖9及圖10所示的第一現(xiàn)有技術(shù)中，僅是在上部的排氣風(fēng)扇108的附近，利用分隔板110對(duì)從進(jìn)氣口109導(dǎo)入到框體101的內(nèi)部的冷卻風(fēng)的流路進(jìn)行限制。因而，在框體101的內(nèi)部，冷卻風(fēng)的流路面積很大，因此難以集中冷卻變壓器102。

另外，在變壓器102的鐵心、一次繞組104及二次繞組105的彼此之間使用有固定構(gòu)件及絕緣構(gòu)件，以將各部分固定并絕緣，這些構(gòu)件會(huì)使冷卻風(fēng)的流路面積減少。因此，變壓器102的內(nèi)部的壓力損失較大，難以獲得充分的冷卻效果。

在第一現(xiàn)有技術(shù)中，分別在繞組部103R、103S、103T的下端部附近配置附屬風(fēng)扇111，來(lái)分別對(duì)繞組部103R、103S、103T進(jìn)行冷卻，但需要許多個(gè)附屬風(fēng)扇，存在導(dǎo)致成本增加、變壓器盤大型化、組裝作業(yè)及維護(hù)作業(yè)煩雜的問(wèn)題。

另外，在如上述那樣變壓器102內(nèi)部的壓力損失較大時(shí)，在變壓器102的內(nèi)外通過(guò)的風(fēng)量出現(xiàn)差異，該風(fēng)量的差異使變壓器102的內(nèi)部溫度變得 比外部溫度高。對(duì)變壓器102的冷卻能力由排氣風(fēng)扇的技術(shù)要求以及進(jìn)氣口的面積等決定，但當(dāng)變壓器102的內(nèi)外的溫度不均勻時(shí)，不得不基于高溫部的溫度設(shè)計(jì)冷卻能力，其結(jié)果是，存在排氣風(fēng)扇等的容量增大而使成本增高的問(wèn)題。

此外，在圖11及圖12所示的第二現(xiàn)有技術(shù)及第三現(xiàn)有技術(shù)中，在變壓器202的內(nèi)外通過(guò)的冷卻風(fēng)的風(fēng)量有時(shí)也會(huì)發(fā)生不均而使變壓器202的內(nèi)外產(chǎn)生大幅的溫度差，難以將鐵心、一次繞組以及二次繞組均勻地冷卻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種變壓器的冷卻裝置，能將變壓器的內(nèi)外沒(méi)有遺漏地冷卻而使溫度變得均勻，而且不需要設(shè)置附屬風(fēng)扇等，能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器盤的小型化、成本的降低以及組裝作業(yè)等的容易化。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，技術(shù)方案1的發(fā)明的變壓器的冷卻裝置利用冷卻風(fēng)強(qiáng)制性地將收納在框體內(nèi)的變壓器冷卻，其特征在于，包括分別配置在構(gòu)成上述變壓器的繞組部的軸向兩端部的上部分隔板及下部分隔板，并且在上述框體的上部附近配置有排氣風(fēng)扇，在上述框體上分別形成有主進(jìn)氣口及副進(jìn)氣口，利用上述排氣風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)形成第一氣流及第二氣流，上述第一氣流是使從上述主進(jìn)氣口流入到上述繞組部的周圍的冷卻風(fēng)經(jīng)由形成在上述上部分隔板的端部與上述框體的內(nèi)表面之間的端部通氣口而向上述排氣風(fēng)扇方向通過(guò)所形成的，上述第二氣流是使從上述副進(jìn)氣口流入的冷卻風(fēng)經(jīng)由分別形成在上述上部分隔板及上述下部分隔板的分隔板內(nèi)通氣口及上述繞組部的內(nèi)部而沿上述繞組部的軸向朝上述排氣風(fēng)扇方向通過(guò)所形成的。

技術(shù)方案2的發(fā)明在技術(shù)方案1所述的變壓器的冷卻裝置的基礎(chǔ)上，其特征在于，在上述框體的前表面上形成有上述主進(jìn)氣口，并且在上述框體的下端部附近形成有上述副進(jìn)氣口。

技術(shù)方案3的發(fā)明在技術(shù)方案2所述的變壓器的冷卻裝置的基礎(chǔ)上，其特征在于，在上述上部分隔板的后端部與上述框體的內(nèi)表面之間形成有 上述端部通氣口。

技術(shù)方案4的發(fā)明在技術(shù)方案1至3中任一項(xiàng)所述的變壓器的冷卻裝置的基礎(chǔ)上，其特征在于，利用設(shè)置于上述上部分隔板及上述下部分隔板的開口部分別形成上述分隔板內(nèi)通氣口。

技術(shù)方案5的發(fā)明在技術(shù)方案1至4中任一項(xiàng)所述的變壓器的冷卻裝置的基礎(chǔ)上，其特征在于，上述繞組部包括以同心狀卷繞在鐵心上的一次繞組及二次繞組，使上述第二氣流在分別形成于上述鐵心與上述一次繞組之間以及上述一次繞組與上述二次繞組之間的間隙內(nèi)通過(guò)。

技術(shù)方案6的發(fā)明在技術(shù)方案5所述的變壓器的冷卻裝置的基礎(chǔ)上，其特征在于，通過(guò)改變上述分隔板內(nèi)通氣口的面積來(lái)調(diào)節(jié)在上述間隙內(nèi)通過(guò)的上述第二氣流的量。

技術(shù)方案7的發(fā)明在技術(shù)方案1至6中任一項(xiàng)所述的變壓器的冷卻裝置的基礎(chǔ)上，其特征在于，通過(guò)改變上述端部通氣口的面積來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)上述端部通氣口的上述第一氣流的量。

技術(shù)方案8的發(fā)明在技術(shù)方案1至7中任一項(xiàng)所述的變壓器的冷卻裝置的基礎(chǔ)上，其特征在于，在上述下部分隔板上形成有供上述第二氣流通過(guò)的旁通通氣口。

在本發(fā)明中，在框體內(nèi)部的上下配置上部分隔板及下部分隔板，在這些分隔板形成分隔板內(nèi)通氣口以及端部通氣口，并且分別使第一氣流及第二氣流在變壓器的周圍及變壓器的內(nèi)部通過(guò)。

由此，能在利用上部分隔板及下部分隔板劃分形成的空間內(nèi)從內(nèi)外將變壓器均等地冷卻，實(shí)現(xiàn)框體內(nèi)溫度的均勻化、小型化、低成本化以及組裝作業(yè)等的容易化。

附圖說(shuō)明

圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施方式的變壓器盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的圖。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式中的第一氣流及第二氣流的說(shuō)明圖。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式中的繞組部的橫剖視圖及縱剖視圖。

圖4是本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的繞組部的縱剖視圖。

圖5是從圖1的(a)、(b)中的上部分隔板方向觀察到的主要部分的俯視圖。

圖6是在本發(fā)明的實(shí)施方式中的下部分隔板形成有旁通通氣口的情況下的主要部分的仰視圖。

圖7是從本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的上部分隔板方向觀察到的主要部分的俯視圖。

圖8是從本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的上部分隔板方向觀察到的主要部分的俯視圖。

圖9是表示第一現(xiàn)有技術(shù)的主視圖。

圖10是圖9的X–X剖視圖。

圖11是表示專利文獻(xiàn)1所述的第二現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖。

圖12是表示專利文獻(xiàn)1所述的第三現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖。

(符號(hào)說(shuō)明)

1…框體

2…變壓器

3R、3S、3T…繞組部

4…上部分隔板

4a…分隔板內(nèi)通氣口

4b…開口部

4c…端部通氣口

5…下部分隔板

5a…分隔板內(nèi)通氣口

5b…開口部

5c、5d…旁通通氣口

6、7…軛鐵

8…一次繞組

9…二次繞組

10…鐵心

11、13…間隙

12、14…絕緣筒

15、16…風(fēng)量調(diào)節(jié)板

21…排氣風(fēng)扇

22…第一進(jìn)氣口(主進(jìn)氣口)

23…第二進(jìn)氣口(副進(jìn)氣口)

24…第三進(jìn)氣口(副進(jìn)氣口)

S1…第一氣流

S2…第二氣流

S…氣流

具體實(shí)施方式

以下，根據(jù)附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

首先，圖1是用于說(shuō)明在框體內(nèi)部配置有三相的變壓器的變壓器盤的圖，圖1(a)是表示框體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的主視圖，圖1(b)是圖1(a)的A–A剖視圖，圖1(c)是從后述的上部分隔板4的上方觀察到的俯視圖，圖1(d)是后述的第一氣流的說(shuō)明圖。

在圖1(a)、圖1(b)中，在框體1的內(nèi)部并列設(shè)置有構(gòu)成變壓器2的各相的繞組部3R、3S、3T，在繞組部3R、3S、3T的軸向兩端部分別配置有上部分隔板4及下部分隔板5。另外，符號(hào)6、7是軛鐵，符號(hào)8是卷繞在鐵心10(參照?qǐng)D1(d))的外側(cè)的一次繞組，符號(hào)9是卷繞在一次繞組8的外側(cè)的二次繞組。

在框體1的上部配置有排氣風(fēng)扇21。另外，如圖1(b)所示，在框體1的前表面上配置有作為主進(jìn)氣口的第一進(jìn)氣口22，在框體1的下端部附近，在前表面上配置有作為副進(jìn)氣口的第二進(jìn)氣口23，在背面配置有作為副進(jìn)氣口的第三進(jìn)氣口24。

雖未圖示，但也可以進(jìn)一步在圖1(a)中的框體1的下端部附近的左右 配置作為副進(jìn)氣口的第四進(jìn)氣口以及第五進(jìn)氣口(即，在框體1的下端部附近的四方配置副進(jìn)氣口)。

如圖1(b)、圖1(c)所示，在上部分隔板4及下部分隔板5的內(nèi)部分別形成有大致為圓形的開口部4b、5b，以與繞組部3R、3S、3T的鐵心10之間形成分隔板內(nèi)通氣口4a、5a。另外，在上部分隔板4的后端部與框體1的內(nèi)表面之間形成有供從繞組部3R、3S、3T的周圍向排氣風(fēng)扇21的方向去的第一氣流(用空心箭頭表示)S1通過(guò)的端部通氣口4c。

圖1(d)表示繞組部的截面結(jié)構(gòu)。另外，所有的繞組部3R、3S、3T共用該截面結(jié)構(gòu)。

在圖1(d)中，在鐵心10與一次繞組8之間的間隙11內(nèi)配置有絕緣筒12，在一次繞組8與二次繞組9之間的間隙13內(nèi)配置有絕緣筒14。如圖所示，從圖1(b)的第一進(jìn)氣口22流入的冷卻風(fēng)成為第一氣流S1，主要蔓延到二次繞組9的外周面上，經(jīng)由上述端部通氣口4c向排氣風(fēng)扇21方向流動(dòng)。

另一方面，從圖1(b)的第二進(jìn)氣口23及第三進(jìn)氣口24流入的冷卻風(fēng)成為第二氣流S2，從分隔板內(nèi)通氣口5a主要通過(guò)繞組部?jī)?nèi)的間隙11、13而經(jīng)由分隔板內(nèi)通氣口4a向排氣風(fēng)扇21方向流動(dòng)。

在此，圖2是用于說(shuō)明第一氣流S1及第二氣流S2的作用的概念圖。雖然難以將第一氣流S1及第二氣流S2明確地分離開，但由于第一氣流S1沿二次繞組9的外周面、一次繞組8的外周面以及二次繞組9彼此的間隙等流動(dòng)，因此主要起到從外側(cè)將各繞組8、9冷卻的作用。相對(duì)于此，第二氣流S2的大部分通過(guò)上述間隙11、13，因此第二氣流S2主要起到將鐵心10的外周面、一次繞組8的內(nèi)外周面以及二次繞組9的內(nèi)周面等高效地冷卻的作用。

上述第一氣流S1及第二氣流S2在圖1(b)的排氣風(fēng)扇21的前方合流，作為氣流S被排出到外部。

圖3(a)是繞組部的橫剖視圖，圖3(b)是縱剖視圖。

通過(guò)對(duì)上述的上部分隔板4的開口部4b及下部分隔板5的開口部5b 的直徑進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠調(diào)節(jié)供第二氣流S2通過(guò)的間隙11、13的截面積。圖3(b)是使開口部4b、5b的直徑與絕緣筒14的內(nèi)徑相等的例子。采用此例，當(dāng)去除被軛鐵6、7遮住的部分時(shí)，間隙11的全部及間隙13的一部分成為第二氣流S2的流路，主要能將鐵心10及一次繞組8冷卻。

另外，圖4(a)是使開口部4b、5b的直徑與二次繞組9的內(nèi)徑相等的例子。采用此例，當(dāng)去除被軛鐵6、7遮住的部分時(shí)，間隙11、13的全部成為第二氣流S2的流路，主要能將鐵心10、一次繞組8以及二次繞組9的內(nèi)周面冷卻。

圖4(b)是使開口部4b、5b的直徑與一次繞組8的內(nèi)徑相等的例子。在這種情況下，當(dāng)去除被軛鐵6、7遮住的部分時(shí)，間隙11的全部成為第二氣流S2的流路，相反，間隙13不會(huì)成為氣流S2的流路。采用此例，主要能將鐵心10及一次繞組8的內(nèi)周面冷卻。

圖4(c)是使開口部4b、5b的直徑與絕緣筒12的內(nèi)徑相等的例子。在這種情況下，當(dāng)去除被軛鐵6、7遮住的部分時(shí)，間隙11的一部分成為第二氣流S2的流路，相反，間隙13不會(huì)成為氣流S2的流路。采用此例，主要對(duì)鐵心10的冷卻有效。

接著，圖5是從圖1(a)、圖1(b)中的上部分隔板方向觀察到的主要部分的俯視圖。如上所述，在上部分隔板4的后端部與框體1的內(nèi)表面之間形成有成為第二氣流S2的通路的端部通氣口4c。另外，雖未圖示，但在下部分隔板5未形成相當(dāng)于端部通氣口4c的空間。在圖5中，沿繞組部3R、3S、3T的并列方向連續(xù)地形成端部通氣口4c，但也可以如后述的旁通通氣口5c那樣，以與繞組部3R、3S、3T分別對(duì)應(yīng)的方式單獨(dú)形成端部通氣口4c。

另外，圖6(a)、圖6(b)是在圖1(a)、圖1(b)中的下部分隔板5上形成有旁通通氣口的情況下的主要部分的仰視圖。

采用圖1(a)、圖1(b)所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，由從第二進(jìn)氣口23及第三進(jìn)氣口24流入的冷卻風(fēng)形成的第二氣流S2容易通過(guò)繞組部3R、3S、3T的間隙11、13，因此從內(nèi)側(cè)將繞組部3R、3S、3T冷卻的效果大。但是，在想要利 用第二氣流S2對(duì)二次繞組9進(jìn)一步集中冷卻的情況下，如以下說(shuō)明的那樣，在下部分隔板5上形成旁通通氣口是有效的。

即，如圖6(a)所示，以與繞組部3R、3S、3T分別對(duì)應(yīng)的方式形成旁通通氣口5c，從底面觀察，各旁通通氣口5c處于與二次繞組9的一部分重疊的位置關(guān)系。由此，通過(guò)了旁通通氣口5c的冷卻風(fēng)與二次繞組9直接接觸，能夠促進(jìn)對(duì)二次繞組9的冷卻。

圖6(b)是使圖6(a)的三個(gè)旁通通氣口5c連續(xù)起來(lái)而形成為一個(gè)旁通通氣口5d的例子。根據(jù)圖6(b)，比圖6(a)容易進(jìn)行旁通通氣口的加工。

接著，圖7及圖8是從本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的上部分隔板方向觀察到的主要部分的俯視圖。在上述的圖中，對(duì)形成在上部分隔板4與框體1的內(nèi)表面之間的端部通氣口4c標(biāo)注了陰影。

當(dāng)改變端部通氣口4c的面積時(shí)，能夠調(diào)節(jié)第二氣流S2的風(fēng)量及風(fēng)速，由此能主要調(diào)節(jié)繞組部3R、3S、3T的背面?zhèn)鹊睦鋮s能力。圖7及圖8表示用于調(diào)節(jié)該端部通氣口4c的面積的結(jié)構(gòu)。

即，作為端部通氣口4c的面積的調(diào)節(jié)方法，如圖7所示，有能使風(fēng)量調(diào)節(jié)板15沿框體1的前后方向滑動(dòng)而固定在期望的位置的方法，或者如圖8所示，能使一對(duì)風(fēng)量調(diào)節(jié)板16沿框體1的左右方向滑動(dòng)而固定在期望的位置的方法。

無(wú)論采用哪種方法，為了不使第二氣流S2發(fā)生不均，較為理想的都是，使風(fēng)量調(diào)節(jié)板15、16滑動(dòng)后形成的端部通氣口4c的平面形狀以中央的繞組部3S為中心線對(duì)稱。

如上所述，本發(fā)明的冷卻裝置利用上部分隔板4及下部分隔板5將收納在框體1內(nèi)的變壓器2的上下劃分，并且在框體1的內(nèi)部產(chǎn)生從框體1的前表面下方流入而通過(guò)繞組部3R、3S、3T的周圍，并經(jīng)由上部分隔板4的后端部的端部通氣口4c向排氣風(fēng)扇21方向流動(dòng)的第一氣流S1，以及從框體1的下方流入，沿軸向通過(guò)分隔板內(nèi)通氣口5a、4a及繞組部3R、3S、3T的內(nèi)部而向排氣風(fēng)扇21方向流動(dòng)的第二氣流S2，利用上述第一氣流S1、第二氣流S2的協(xié)同效果將變壓器2冷卻。

因此，能將一次繞組8及二次繞組9的外周面、各繞組8、9的間隙以及鐵心10的外周面等沒(méi)有遺漏地冷卻，實(shí)現(xiàn)框體內(nèi)部溫度的均勻化。因此，在內(nèi)部溫度不均勻的情況下，不再需要根據(jù)高溫部設(shè)計(jì)冷卻能力及冷卻設(shè)備，不用擔(dān)心導(dǎo)致由苛刻技術(shù)要求的冷卻設(shè)備引發(fā)的成本的增高。

另外，能夠利用上部分隔板4及下部分隔板5防止冷卻風(fēng)的擴(kuò)散，因此能夠不浪費(fèi)地利用冷卻風(fēng)而高效率地冷卻變壓器2。

此外，能夠利用第二氣流S2從下方對(duì)二次繞組9進(jìn)行集中冷卻，因此不必像現(xiàn)有技術(shù)那樣配置許多個(gè)附屬風(fēng)扇，能夠幫助實(shí)現(xiàn)低成本化以及變壓器盤的小型化，并且能使組裝作業(yè)以及維護(hù)作業(yè)容易進(jìn)行。

而且，如圖4至圖8所示，通過(guò)對(duì)繞組部的供第二氣流S2通過(guò)的流路的截面積(分隔板內(nèi)通氣口4a、5a的內(nèi)徑)、形成在上部分隔板4的后端部的端部通氣口4c的面積、以及形成在下部分隔板5的旁通通氣口5c、5d的面積等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，能夠依據(jù)框體1的形狀、容積、繞組部的數(shù)量(相數(shù))以及排氣風(fēng)扇21的冷卻能力等，實(shí)現(xiàn)最佳且高效的冷卻裝置。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明不僅能利用在變壓器盤中，也能利用在將變壓器盤、半導(dǎo)體電力單元及其控制裝置等形成為一體而得到的電力轉(zhuǎn)換裝置中。