JPH01122109A - モールド巻線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、需要家における受電用変圧器として多く使
用されるモールド変圧器の高圧巻線を含むモールド巻線
に関する。

（従来の技術〕 近年、エポキシ樹脂等により巻線をモールドしたモール
ド変圧器が広く使用され始めている。このモールド変圧
器は油入変圧器に比べ難燃性、小型軽量、低騒音等の特
長を有している。

第３図は従来のモールド変圧器の巻線構成の例を示す断
面図で、１は低圧巻線、２は高圧巻線、３は高圧巻線の
モールド樹脂、５は低圧巻線１と高圧巻線２との間の空
気部であり、高圧巻線は線輪２１，２２，２３，２４．
２５の５個の線輪が直列接続されて構成されており、そ
れぞれの線輪は厚さが０．１ｍｓ＋前後の薄いアルミ導
体を厚みが約１１０ｌ１のポリエチレン製の絶縁フィル
ムを介して半径方向に巻回積層されて形成されており、
低圧巻線は絶縁被覆された平角導体を半径方向と高さ方
向に積層巻回して形成されている。空気部５は高圧巻線
の低圧巻線に対する絶縁空間であると同時に両巻線を冷
却するための冷却ダクトともなっている。

高圧巻線を構成する線輪の数はモールド変圧器の容量等
によって変わるがいずれにしても数個という程度であり
、低圧巻線の巻線の種類も前記以外のものもある。

これらの構造の巻線高さ寸法はモールド変圧器の容量に
よって大きく変わるが、大きいものでは１．５ｍ程度に
なるものもある。

第４図はモールド変成器の巻線構成を示す断面図で、高
圧巻線２Ａと低圧巻線ｌＡとを前記の絶縁フィルムと同
じ材料の絶縁フィルムを巻回し積層した絶縁物４Ａを挟
んで一体にモールドした構成である。変成器は容量が小
さいが電圧は高いので高圧巻線の電流は小さいためその
導体は細い丸線を使用している。実際の丸線の大きさは
第４図に示す丸線の大きさよりもはるかに細いのが実状
である。この変成器の大きさは低圧巻線の軸方勉寸法で
ある高さ寸法は２００ｍｍ前後である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第３図のモールド変圧器の巻線構成で、空間部５は前記
のごとく絶縁と冷却の２つの機能を持っているのである
が、空気の絶縁性能が低く許容電界強度はせいぜい３ｋ
Ｖ／ａｍ　　程度であり、モールド樹脂の許容電界強度
が３０から５０ｋＶ／ｍｓ程度であるのに対しはなはだ
小さい値である。そのためにこの空気部５の半径方向寸
法は主に絶縁強度を維持するための寸法から決定されて
いる。一方、低圧巻線、高圧巻線とも巻線の内径側か外
径側かのどちらか一方の面だけの冷却で充分な巻線の冷
却効果が得られるような小容量のモールド変圧器の場合
に第３図の構成を採用すると、絶縁強度を維持するため
の前記巻線間の空気部５の寸法を保持しなければならな
いので、モールド変圧器としての最適設計から外れて寸
法、重量、損失のいずれもが増大して合理的でない設計
になってしまうという欠点があった。

この問題点を解決するためには、高圧巻線の電圧に応じ
た絶縁強度を持たせるだけの材質と寸法を持った絶縁フ
ィルムを介して低圧巻線の上に直接高圧巻線を巻回する
構成を採用することにより空気部を無くする方法が考え
られる。この方法は第４図に示すように高電圧の測定に
使用される変成器に使用されているが、この場合は巻線
の高さが２００１前後と小さいので前記絶縁フィルムを
巻回する作業の問題は生じないが、第３図のようなモー
ルド変圧器の場合は前記のごと（巻線の高さは１ｍ前後
もしくはそれ以上になることから、この巻線の高さ寸法
を覆う幅の絶縁フィルムを低圧巻線に巻回する場合、絶
縁フィルムが幅広であるので、巻回張力を均一に保持す
るのが困難なので巻回作業の時点でフィルムに部分的な
しわがよったりするとともに、この上に高圧巻線を各線
輪ごとに巻回していった時にこの線輪の巻回の際のコイ
ル導体にかける張力によってフィルムが締めつけられそ
のために更にしわがよってしまうなどの問題が生ずる。

更にこれらを樹脂モールドをする過程でフィルムの間に
も樹脂が含浸されるが、フィルムの幅が広いので積層さ
れたフィルム間の中の方まで樹脂が充分含浸されず空隙
が残ったり、捲線時に生じた絶縁フィルムのしわの部分
への樹脂の含浸も不十分になることによりこの部分も空
隙、が生ずる可能性が高いことになる。この低圧巻線と
高圧巻線間に存在する空隙は絶縁性能上致命的な欠陥に
なる、すなわちモールド樹脂の比誘電率が５．３である
のに対して空気のそれはｌなので、電界強度はこの比誘
電率に逆比例して分布することから空隙部の電界強度は
モールド樹脂部の５．３倍と大きくなり、一方前記のご
とく空隙部の絶縁強度はモールド樹脂の１０分の１程度
ゆえこの空隙部で部分放電が生ずる。この部分放電は最
初は空隙部のみに発生するのでその影害は小さいが徐々
に樹脂を浸食して行きついには全面的な絶縁破壊に発展
することになる。したがってこのような樹脂をモールド
して固体絶縁物で絶縁強度を確保する絶縁構成では極力
空隙を排除する必要がある。

このような理由で巻線の冷却上からは低圧巻線と高圧巻
線とを一体に樹脂モールドできる場合でも前記の絶縁構
成上の理由から空気部５を設けて絶縁強度を確保する他
なかった。

この発明は、高圧巻線と低圧巻線との間の絶縁構成を固
体絶縁物のみで構成することにより高圧巻線と低圧巻線
との間の半径方向寸法を縮小し、モールド変圧器の寸法
１重量の小さい効率の高いモールド変圧器を提供するこ
とを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためにこの発明によれば、筒状の
形状からなる低圧部と、この低圧部の外径側に絶縁フィ
ルムを巻回して半径方向に積層してなる絶縁物と、この
絶縁物の外径側の面に巻回してなる高圧巻線とが一体に
樹脂モールドされた構成からなるモールド巻線において
、前記高圧巻線が所定の間隔を隔てて前記低圧部の軸方
向に配列された複数の線輪でなり、かつ前記絶縁物をこ
れらの線輪ごとに独立して設けるものとする。

〔作用〕

この発明の構成において、高圧巻線の線輪の位置するご
とに低圧部との間に独立して絶縁フィルムを巻回するに
は、絶縁フィルムの幅寸法を線輪の高さ寸法より少し大
きい程度で良いことになることから、絶縁フィルムの巻
回時や、この絶縁フィルムの上に線輪を巻回する時に絶
縁フィルムの幅が小さいので、巻回張力は均一となり絶
縁フィルムにしわが生じなくなる。また、絶縁フィルム
の幅寸法が小さいこと、および各線輪は間隔を有して配
設されることから、樹脂をモールドする際に絶縁フィル
ム間への樹脂の侵入が容易になる、などのことから低圧
部と高圧巻線間に巻回積層した前記絶縁フィルム間の空
隙の発生を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す巻線構成を示す断面図で１．ｌは
低圧巻線、２は高圧巻線、３はモールド樹脂、４はポリ
エステルフィルム（厚み約５０μｍ）の絶縁フィルムを
巻回積層してなる絶縁物、８は低圧巻線の巻枠でもある
ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて製作した絶縁
筒である。

この図において、低圧巻線１は絶縁筒８を巻枠として軸
方向に連続して巻回された円筒巻線であり、高圧巻線２
は５個の線輪２１から２５をを直列接続したもので、こ
れらの線輪２１はアルミ条を絶縁フィルムを挟みながら
半径方向に積層巻回して形成された条コイルと称される
巻線である。

絶縁物４は線輪２１ないし２５のそれぞれごとに独立し
て設けれれているので、その幅は線輪の軸方向寸法であ
る高さ寸法よ、り少し大きい程度でよく、したがって絶
縁物４を製作する過程でフィルム幅が小さいので絶縁フ
ィルムにしわが生ずることはなく、またこの上に高圧巻
線の各線輪を巻回する過程でも絶縁フィルムにしわがよ
ることがない。

ｍ２図にこの発明のもう一つ別の実施例を示す。

この実施例はモールド変圧器の容量が大きくなって高圧
巻線か低圧巻線かの少なくともいずれかが外径側と内径
側の両側の空気層で冷却する必要のある場合に適用する
もので、低圧巻線ｌは第３図の従来の構成と同一であり
、高圧巻線２の外径側への冷却は第１図の構成と同じで
ある。この図で、５Ｂは空気部、８Ｂは絶縁筒、９はこ
の絶縁筒８Ｂにアルミ箔を張付けてなる接地電極である
。

この図において、接地電極９には上端もしくは下端から
接地リードを引き出しこの接地リードを図示しない鉄心
締めつけ用のフレームに電気的に接続することにより接
地電極９に接地電位を持たせており、この接地電極９の
材質として前記のとおりアルミ箔としたが、これの代わ
りに導電性のあるカーボン紙や金属網でもよいが、鉄心
１１を回るｌターンを形成しない構造でなければならな
いと同時に高圧巻線２と低圧巻線ｌの間に設けるので、
漏れ磁束によって発生するうず電流によって過熱するこ
とのないよう配慮されたものでなければならない。

高圧巻線２の低圧巻線１側の対地絶縁強度はこの接地電
極９と高圧巻線２との間の絶縁構成によって確保される
ので、空気部５Ｂは殆ど絶縁に関係しないことになるの
で、この空気部５Ｂの半径方向寸法は冷却上必要とする
寸法だけでよいことから、低圧巻線ｌと高圧巻線２との
間の半径方向寸法を縮小することができる。

高圧巻線の内径側の冷却は、高圧巻線からの熱流が絶縁
物４、接地電極９、絶縁筒８Ｂを通って空気部５Ｂに触
れてここで空気に熱伝達されるのであるが、絶縁物４や
絶縁筒８Ｂの熱伝導率はモールド樹脂と大差なく、これ
らを含めた高圧巻線の内径側から空気部５Ｂまでの距離
は第３図のそれにくらべ少し大きくなるが、固体内での
温度降下に比べて固体から空気への熱伝達の際の温度降
下の方がずっと大きいので、結局この実施例において高
圧巻線２の内径側からの冷却効果は第３図の従来の構成
と大差のない程度である。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように高圧巻線と低圧部との間を絶縁
するための絶縁フィルムを高圧巻線の各線輪の配設する
位置ごとに線輪の幅より少し大きい幅の絶縁フィルムを
低圧部の外径上に巻回することによる絶縁フィルムのし
わの発生や、巻回された絶縁フィルム層上に線輪を巻回
する際にも絶縁フィルムにしわが生ずることなく、更に
樹脂をモールＦ含浸する際には絶縁フィルム間に充分樹
脂が含浸するので信頼性の高い絶縁特性を確保すること
ができることになったので、高圧巻線と低圧巻線とを一
体にモールドする構成をとることができるようになった
結果、巻線全体の寸法を縮小することができ、その波及
効果として鉄心も小さくり、モールド変圧器としての寸
法重量も低減することになった。

さらに、高圧巻線か低圧巻線の少なくとも一方の巻線を
冷却するのに内径側と外径側の両側に空気層が必要にな
るために前記のような高圧巻線と低圧巻線とを一体にモ
ールドすることができない場合に、高圧巻線と一体にモ
ールドする接地電極を設けることにより高圧巻線を低圧
巻線と別にモールドする構成としながら高圧巻線の内側
の絶縁を接地電極との間の絶縁強度に持たせることがで
き、高圧巻線と低圧巻線間の空隙は巻線の冷却のためだ
けに設けることができることから、この空気部の寸法を
縮小することができることとなったので、高圧巻線と低
圧巻線とを一体にモールドすることのできる比較的小容
量のモールド変圧器だけでなく、大容量のモールド変圧
器にもこの発明を通用できることとなり、モールド変圧
器の広い範囲の仕様のものについて寸法縮小、重量低減
、コストダウンの効果を生ずることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の拡大断面図、第２図はもう
一つの実施例の巻線構成の断面図、第３図は従来の巻線
構成の断面図、第４図は従来のモールド変成器の巻線構
成の断面図。 １．１八・・・低圧巻線、２，２Ａ・・・高圧巻線、２
１．２２，２３．２４．２５・・・線輪、３．３Ａ・−
・モールド樹脂、４．４Ａ・・・絶縁物、５．５Ｂ、・
・・空気部、８．８Ｂ・・・絶縁筒、９・・・接地電極
、１１．ＩＩＡ・・・鉄心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）筒状の形状からなる低圧部と、この低圧部の外径側
   に絶縁フィルムを巻回して半径方向に積層してなる絶縁
   物と、この絶縁物の外径側の面に巻回してなる高圧巻線
   とが一体に樹脂モールドされた構成からなるモールド巻
   線において、前記高圧巻線が所定の間隔を隔てて前記低
   圧部の軸方向に配列された複数の線輪でなり、かつ前記
   絶縁物をこれらの線輪ごとに独立して設けることを特徴
   とするモールド巻線。 ２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、低圧部
   が低圧巻線であることを特徴とするモールド巻線。 ３）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、低圧部
   が接地電極であることを特徴とするモールド巻線。