油浸式变压器的制作方法

本发明涉及油浸式变压器、特别是油浸式变压器的散热结构。

背景技术：

一般来说在油浸式电设备、例如油浸式变压器的油箱中，作为变压器的绝缘介质装入绝缘油。该绝缘油因变压器的通电热温度上升而膨胀，油箱的内压上升，所以油箱需要充分的强度以使得不变形。另外，要求能够抑制热传导低的绝缘油的温度上升的散热性能。

作为这种油箱的现有技术，有日本特开昭53-35122号公报(专利文献1)中所示的公知技术。该公知技术如图5和图6所示，将作为散热肋的鳍状的伸出部2的上下端部形成向内方缩窄的紧贴的面接合部3。而且，沿上述面接合部3将上述伸出部2的上下端部焊接，使其焊接线仅为一轴，而在上述伸出部2的平台部分形成凸状或凹状的加强用压边筋4，利用上述加强用压边筋4增大伸出部2的机械强度。

另外，作为现有技术另一例，有日本实开昭56-67732号公报(专利文献2)中所示的公知技术。该公知技术如图7所示，在波形散热器的散热肋2的两侧面的适当部位，从外侧向油道部内沿油箱高度方向形成有凹状槽部4。通过在散热肋2上沿油箱高度方向设置凹状槽部4，提高对内压的机械强度，并且提高油的自然对流效率，来获得高的散热效率。像这样，在上述的现有例中，利用加强用压边筋4来增大油箱的强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭53-35122号公报

专利文献2：日本实开昭56-67732号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

图5、图6、图7所示的现有例中，作为散热肋的鳍状的伸出部2，在油箱内因绝缘油的温度上升而内压变高的情况下，利用加强用压边筋4来实现伸出部2在横向和纵向上的强度提高。

但是，与在散热肋上设置加强用压边筋4实现了强度提高相应地，向散热肋的面接合部3的负荷变大，需要更先进的接合方法，存在导致成本上升的课题。

一般来说在油浸式变压器中，绝缘油6因内部的线圈7的导体的通电而发热时，可以认为在图8所示的箭头的路线发生对流，为了增大散热面积而将散热肋2设置得较大。即，可以期待如下的循环：绝缘油6当因设置于铁芯9的线圈7的导体而发热时，向其上方上升，此后流向散热肋2的内部侧，因该散热肋2的散热作用而被冷却，从散热肋2的外周侧下降回到线圈7侧。如图8所示为了没有问题地进行循环，需要将线圈7与散热肋2之间的距离设置得较大，存在油箱变得大型化的课题。另一方面，为了确保油箱内部的绝缘性能，浸润绝缘油的绝缘距离较小。这是因为，线圈7的外周已经被绝缘纸保护，所以使绝缘纸浸透绝缘油来可靠地确保绝缘。于是，如图9所示，如果将线圈7与散热肋2之间的距离减小到能够确保绝缘性能的距离，则能够大幅实现小型化，但是存在绝缘油6的对流带来的散热效果变小的课题。

本发明鉴于上述现有技术的问题点，目的在于提供一种油浸式变压器，其不是设置散热肋来利用绝缘油的对流进行散热，而是通过将作为隔热壁的绝缘油层做薄来达成期望的散热性能，同时能够兼顾油箱的小型化和油箱的强度。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，举出本发明的油浸式变压器的一例，为在油箱内收纳有将铁芯和线圈组装而成的铁芯-线圈组装体且装入有绝缘油的油浸式变压器，上述铁芯-线圈组装体包括分别安装于铁芯的多个腿部的多个线圈，在面对上述多个线圈彼此靠近的部位的油箱面上，设置有在上述多个的线圈的轴向上延伸且向上述多个线圈彼此靠近的部位凹陷的凹部，缩短了上述多个线圈靠近的部位与上述油箱面的距离。

本发明中，优选在上述油箱的表面形成有多个凸部或凹部来扩大油箱的表面积。

发明效果

根据本发明，不在油箱上设置散热肋就能够通过减小用于绝缘油的对流的距离来大幅实现小型化、轻量化，另外通过使绝缘油的层形成得薄能够提高来自作为热源的线圈的热量的散热性。另外，由于不设置散热肋，所以不用担心因油箱的内压上升而导致散热肋弯曲等问题。而且，由于没有在压力上升时应力集中的散热肋的面接合部，所以能够确保强度的可靠性。

附图说明

图1a是本发明的实施例1的油箱部立体图。

图1b是本发明的实施例1的油浸式变压器的横截面图。

图2a是本发明的实施例2的油箱部立体图。

图2b是本发明的实施例2的油浸式变压器的横截面图。

图3a是本发明的实施例3的油箱部立体图。

图3b是本发明的实施例3的油浸式变压器的横截面图。

图4是本发明的实施例4的油浸式变压器的横截面图。

图5是表示现有的油浸式变压器的立体图。

图6是表示安装于油箱的现有的散热肋的主视图。

图7是表示现有的散热肋的另一例的主视图。

图8是表示油浸式变压器内的油的对流的说明图。

图9是表示小型的油浸式变压器内的油的对流的说明图。

图10是图9的a-a’线的横截面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。其中，在用于说明实施例的各附图中，对相同的构成要素标记相同名称、符号，省略对其的重复说明。

(实施例1)

图1a和图1b表示本发明的实施例1的油浸式变压器。图1a是油浸式变压器的油箱的立体图，图1b是从上看在油箱内部收纳有铁芯-线圈组装体的油浸式变压器的横截面的图。图中，表示由u相11、v相12、w相13构成的三相三腿结构的油浸式变压器。

本实施例的油箱1如图1a所示，包括：用于安置盖的凸缘1c、底板1d、配置于盖底板1d与凸缘1c之间的主干部1e，由它们收纳组装铁芯和线圈而成的铁芯-线圈组装体8和用于将其绝缘的绝缘油6。上述主干部1e通过将板状的薄板、例如钢板通过冲压加工来成形。

增大散热面积的现有的油箱结构如图9和图10所示，在长方体形状的油箱1的内部收纳一相以上的线圈7，在其周围充满绝缘油6。而且，在油箱1的外侧遍及整周地以一定间隔设置有散热肋2。由于构成线圈7的一次线圈部7a、二次线圈部7b是因通电而发热的发热源，所以u相11、v相12、w相13间的线圈的接触部11a、12a在导体部中温度最高。而且，由于在相间的线圈的接触部与油箱周围或散热肋的距离6a较大，所以散热性能变低，容易变得高温。另外，在图9所示的减小线圈7与散热肋2之间的距离以实现小型化的油浸式变压器中，难以发生绝缘油6的对流而散热效果变小。

本实施例中，如图1b所示，组装铁芯9和线圈7而成的铁芯-线圈组装体8，在铁芯9的多个腿部分别设置有多个相(u相11、v相12、w相13)的线圈7。而且，在面对多个相的线圈7所靠近的部位11a、12a的油箱的面上设置有凹部1a，以使得设置于线圈7外周的绝缘油6形成为一定的层厚。凹部1a在线圈7的轴向上延伸，向多个相的线圈所靠近的部位凹陷。本实施例中，用沿线圈7的外周面延伸的曲面形成油箱1的面，线圈7的外周面的绝缘油6形成大致一定的层厚。由此，能够确保绝缘性能上的必要距离6a，并且能够将与油箱周围的距离6a减小到绝缘性能上的必要距离6b。绝缘油的热传导例如为0.12w/m·k较小，金属制的油箱的热传导例如为80w/m·k较大。通过使热传导性能低的绝缘油的厚度形成得薄，并且使至热传导较大的油箱的距离较小，能够提高散热性能。其中，图中，附图标记10表示加强板。

根据本实施例，不设置散热肋就能够通过减小用于绝缘油的对流的距离来大幅实现小型化、轻量化，另外通过使绝缘油的层形成得薄能够提高来自作为热源的线圈的热量的散热性。另外，由于不设置散热肋，所以不用担心因油箱的内压上升而导致散热肋弯曲等问题。而且，由于没有在压力上升时应力集中的散热肋的面接合部，所以能够确保强度的可靠性。

(实施例2)

图2a和图2b表示本发明的实施例2的油浸式变压器。图2a是油浸式变压器的油箱的立体图，图2b是从上看在油箱收纳有铁芯-线圈组装体的油浸式变压器的横截面的图。

如图所示，在实施例2中，为了增大油箱周围的散热面积，在油箱的主干部1e形成有多个凸部(压纹部)1b。各凸部(压纹部)1b隔着适当的间隔以并排排列或交错排列等配置于主干部1e的周围。而且，各凸部(压纹部)1b例如半球状地伸出形成，凸部的内部和主干部1e的内部连续。

图2a中，以比油箱的底板1d的最外周靠内侧的方式在油箱的主干部1e的表面设置连续的凸部(压纹部)1b，形成高热传导的散热面。图中，将压纹部1b表示为凸部，但也可以为凹部。

关于现有的散热肋的散热结构，例如，图9的a-a’的截面图即图10所示的散热肋的热传递率，在例如10⁴≤grh·pr≤10⁷的情况下，通过下式(1)的理论计算求取。

(式1)

grh表示格拉斯霍夫数(grh＝gβ|tw-ta|h³/v)、pr表示普朗特数、h表示肋的高度(m)，h表示平均热传导率(w/m²℃)，k表示热传导率(w/m℃)。

本实施例中相当于图2b的压纹部的半球(直径d)的热传递率，在例如0≤grh·pr≤10⁷的情况下，通过下式(2)的理论式求取。

(式2)

如式(1)和式(2)所示，热传导率依赖于散热肋的高度h和压纹的直径d，但通常的肋部的高度(例如100mm)和压纹(例如40mm)中压纹的热传导率较高(例如高20％)。

另外，图8所示的散热肋结构的翅片效率能够通过下式(3)理论地求取。

(式3)

散热肋的翅片效率为例如(肋部高度h＝100mm、板厚t＝2mm)64％。即，散热肋的散热面积中的64％作为散热是有效的。即，即使增大肋的高度来增大散热面积，也不是所有的增加面积都在散热。本实施例的图2b的压纹类型的凹凸，是不增大肋的高度来增加散热面积的方法之一。

根据本实施例，在实施例1的作用效果的基础上，还在油箱的主干部形成有凸部或凹部(压纹部)，所以能够增大散热面积，能够进一步提高散热性。另外，通过形成凸部或凹部(压纹部)能够提高油箱的强度。

(实施例3)

图3a和图3b表示本发明的实施例3的油浸式变压器。图3a是油浸式变压器的油箱部的立体图，图3b是从上看在油箱部收纳有铁芯-线圈组装体的油浸式变压器的横截面的图。

实施例1或实施例2中，用曲面形成了油箱的形状以保持离线圈的外周部一定的距离，但本实施例以大致顺着线圈的外周的方式由平面的组合来形成。即，如图3b所示，在面对多个相的线圈7靠近的部位11a、12a的油箱的面上，设置有截面为三角形的凹部1a。由此，能够确保绝缘性能上的必要距离6b，并且能够将线圈7的外周面与油箱的面的距离6a减小到绝缘性能上的必要距离6b。

本实施例中，如图3b所示，可以不在油箱的主干部1e上设置压纹部而做成平面状，另外，也可以如图3a所示在油箱的主干部1e上设置压纹部1b。

根据本实施例，在实施例1的作用效果的基础上，还由平面的组合形成油箱的主干部，所以制造容易。

(实施例4)

图4表示本发明的实施例4的油浸式变压器。图4是从上看在油箱部收纳有铁芯-线圈组装体的油浸式变压器的横截面的图。

实施例1或实施例2是将本发明用于三相三腿结构的油浸式变压器中，本实施例是将本发明用于单相的变压器中。

单相的变压器中，在框形的铁芯9的2个腿部分别设置有线圈7。由于构成线圈7的一次线圈部7a、二次线圈部7b是因通电而发热的发热源，所以中央的2个线圈的接触部在导体部中为最大的温度。本实施例中，如图所示，在面对铁芯-线圈组装体8的2个线圈靠近的部位的油箱的面上设置有凹部1a，以使得设置于线圈7外周的绝缘油形成为一定的层厚。

图4中，用曲面以顺着线圈的外周的方式形成了油箱的形状，但也可以如图3b所示，由平面的组合形成。另外，图4中，在油箱的主干部上形成有压纹部1b，但也可以与图1同样不设置压纹部。

根据本实施例，在单相的变压器中，不设置散热肋就能够通过减小用于绝缘油的对流的距离来大幅实现小型化、轻量化，另外通过使绝缘油的层形成得薄能够提高来自作为热源的线圈的热量的散热性。

(实施例5)

本实施例将实施例1～4的油浸式变压器的油箱的材质进行了改良。一般来说，油浸式变压器的油箱由钢板(例如ss400、spcc)形成。本实施例中，替代钢板，由作为高强度铝材(例如6000系(al-mg-si系：铝镁硅合金)的al6069、al6061)形成油浸式变压器的油箱。特别是，高强度的铝材是具有更大耐力的铝。高强度铝材不论热处理状态和化学成分如何，弹性模量为约70gpa，所以具有宽的弹性区域，并且在高压循环试验时能够允许更大的应变。因此，耐压、耐疲劳、耐腐蚀性能优良，热传导率为ss400的4倍，密度约为ss400的1/3，适用于油浸式变压器的油箱。

根据本实施例，作为油浸式变压器的油箱的材料使用了高强度铝合金，所以能够提供强度优秀、散热性能好、轻量的油浸式变压器。

附图标记说明

1油箱

1a油箱的凹部

1b油箱的压纹部

1c油箱的凸缘

1d油箱的底板

1e油箱的主干部

2散热肋

3面接合部

4加强用压边筋

6绝缘油

6a相间接触部的绝缘距离

6b必要绝缘距离

7线圈

7a二次线圈

7b一次线圈

8铁芯-线圈组装体

9铁芯(core)

10加强板

11u相

12v相

13w相

11a、12a相间接触部。