JPH0644537B2 - 箔巻変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、鉄心の周囲に金属シートと絶縁シートとを重
ねて巻回して成る箔状巻線を有する箔巻変圧器に係り、
特に巻線を支持する構造に関する。

（従来の技術） 箔巻変圧器は、通常の平角線を用いた変圧器に比べ巻線
の占積率が高く、その上軽量等の利点があるため、近年
その利点に鑑み高電圧大容量の変圧器の開発が進められ
ている。

従来の箔巻変圧器を第３図に示す。第３図の箔巻変圧器
においては、鉄心１を中心に、その周囲に配設された絶
縁筒４，４に、金属シート２と絶縁シート３が重ねて巻
回されて、高圧及び低圧の巻線５，７が構成されてい
る。巻線５，７は、箔巻変圧器の高電圧化、大容量化に
伴ってその自重が大幅に増加している。この結果、絶縁
筒４，４への巻線締付力だけでは、巻線５，７を支えき
れなくなり、巻線の歪み及び落下をきたす恐れがあるた
め、支持絶縁物１０，１２によってヨーク鉄心１１及び
磁気シールド１５、タンク６に対して絶縁支持されてい
る。この支持絶縁物１０，１２は、ブロック形状をした
ものであり、円周上でほぼ均等に分割され、複数個配設
されている。また、支持絶縁物１０，１２の材料として
は、機械的強度上の問題から、エポキシ注形物が用いら
れることが多い。

上記のような箔巻変圧器は、薄い金属シート２と絶縁シ
ート３を重ねて巻線５，７が形成されるため、鉄心窓内
の巻線占積率が高くなる反面、次のような欠点がある。

即ち、例えば、第３図の箔巻変圧器において、絶縁筒
４，４に巻回された巻線５，７は、同じく絶縁筒４，４
の外周に配設された支持絶縁物１０，１２にてそれぞれ
支えられている。ここで、各支持絶縁物１０，１２は、
その内周が各絶縁筒４の外周と接触するように高精度に
形成しなければならない上、各支持絶縁物１０，１２同
士は異なる寸法であるため、製作工程が複雑化し、コス
トも高くなる。さらに、各絶縁筒４，４と各支持絶縁物
１０，１２間に隙間を生じた場合には、この部分の金属
シート２と絶縁シート３の支えがなくなるため、巻線
５，７の一部が落下し、いわゆる竹の子状となる等、信
頼性の低下に繋がる。

このような問題に対して、第４図に示すような箔巻変圧
器が提案されている。第４図の箔巻変圧器は、絶縁筒
４，４は巻線５，７の下端面で切取り、この絶縁筒４，
４及び両巻線５，７を共通の支持絶縁物１３で一括して
支える構成である。

しかしながら、第４図のような構成とした場合、両巻線
５，７を一括して支持する支持絶縁物１３の形状が大き
くなりすぎるため、その製造、取扱が困難であるうえ、
コストも高くなる。また、巻線５，７間のギャップ中の
ガスの誘電率が１であるのに対し、支持絶縁物１３の誘
電率は３程度であるため、誘電率の違いにより金属シー
ト２の端部１６に電界集中が生じ、破壊電圧が低くなる
問題もある。さらに、巻線５，７間のギャップ長に相当
する支持絶縁物の沿面１７部で沿面破壊を生じる恐れも
あり、この点でも絶縁信頼性に問題がある。

さらに、第４図の箔巻変圧器の問題に対して第５図に示
すような箔巻変圧器が提案されている。第５図の箔巻変
圧器は、絶縁筒４，４を巻線５，７の下端面で切取りな
がらも、各巻線５，７をそれぞれの絶縁筒４，４と共に
個別の支持絶縁物１８，１９にて支持する構成である。

しかしながら、第５図の構成においては、支持絶縁物１
８，１９が個別に磁気シールド１５から支えられている
ため、巻線５，７の振動等により、支持絶縁物１８，１
９が巻線５，７からずれ、第３図の箔巻変圧器と同様、
巻線５，７が落下する恐れがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来の箔巻変圧器においては、支持絶縁
物によって確実に巻線を支持できず、巻線が落下する問
題や、支持絶縁物を原因として絶縁信頼性が低下する問
題、或いは支持絶縁物が大きくなりすぎて、製造、取扱
が困難になる問題等が存在していた。

本発明は、このような従来技術の欠点を解決するために
提案されたものであり、その目的は、高電圧、大容量の
箔巻変圧器において、支持絶縁物の構成に改良を施すこ
とにより、確実に巻線を支持でき、絶縁信頼性が高く、
製造、取扱も容易な、優れた箔巻変圧器を提供すること
である。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明における箔巻変圧器は、支持絶縁物として、個々
の巻線を支えるための個別支持絶縁物と、この個別支持
絶縁物を介して複数個の巻線を支持する共通支持絶縁物
とを重ねて設け、個別支持絶縁物の幅を、対応する巻線
の幅より大きくし、且つ隣接する個別支持絶縁物間に
は、巻線間のギャップのほぼ中央部に当たる位置にギャ
ップを設けることを構成の特徴としている。

（作用） 以上のような構成を有する本発明においては、支持絶縁
物が個々の巻線の幅より大きいため、巻線が落下する恐
れがなくなっている。また、巻線間の沿面距離は、個別
支持絶縁物間のギャップ長とギャップの高さ寸法、即ち
個別支持絶縁物の厚みの２倍との総計となり、充分に長
い距離となるため、沿面破壊を生じることはない。従っ
て、絶縁信頼性を向上できる。

さらに、個別支持絶縁物と共通支持絶縁物とを併用して
いるため、単体の支持絶縁物の寸法を縮小でき、製造、
取扱の容易化が計れる。

（実施例） 以上説明したような本発明の一実施例を図面を参照して
具体的に説明する。なお、第３図乃至第５図に示した従
来技術と同一部分には同一符号を付し、説明を省略す
る。

第１実施例……第１図 第１図の実施例において、磁気シールド１５の上には、
巻線５，７を一括して支持する共通支持絶縁物２１が固
定されている。共通支持絶縁物２１の上には、各巻線
５，７を支持し、各巻線５，７の幅より大きい幅を有す
る個別支持絶縁物２２，２３が配置され、接着剤等によ
り共通支持絶縁物２１に固着されている。なお、個別支
持絶縁物２２，２３間には、巻線間のギャップのほぼ中
央部に当たる位置にギャップが設けられており、この個
別支持絶縁物間のギャップ長ｇは、巻線間のギャップ長
をｄとした際に、ｄ／１０＜ｇの関係を有するような寸
法とされている。

以上のような構成を有する本実施例の作用効果は次の通
りである。

まず、共通支持絶縁物２１の上に、各巻線５，７の幅よ
り大きい幅の個別支持絶縁物２２，２３が接着剤等によ
って固着されているため、各巻線５，７を幅全体で完全
に支持することができる。従って巻線５，７が落下する
恐れのあった従来技術に比べ、信頼性の高い巻線支持構
造が得られる。

また、個別支持絶縁物２２，２３間にはギャップ長ｇの
ギャップが設けられているため、個別支持絶縁物２２，
２３の沿面距離は、ギャップ長ｇにギャップ高さ、即ち
個別支持絶縁物２２，２３の厚みの２倍の寸法を加えた
長い距離となる。この沿面距離は、共通の支持絶縁物１
３だけを使用した従来の箔巻変圧器（第４図）における
沿面距離が巻線間のギャップ長のみと短かったのに比
べ、大幅に長いため、破壊電圧を高くできる。

さらに、本実施例では、個別支持絶縁物２２，２３と共
通支持絶縁物２１とを併用しているため、共通の支持絶
縁物１３だけを使用した従来の箔巻変圧器（第４図）に
比べ、各支持絶縁物の寸法が小さく、製造、取扱の容易
化が果されている。

なお、本実施例において個別支持絶縁物間のギャップ長
ｇの範囲を限定したのは以下の理由による。即ち、ギャ
ップ長ｇが零の場合は従来技術の問題点として述べたよ
うに、絶縁物表面の沿面ストレスにより、巻線５，７間
で絶縁破壊を生じる。一方、ギャップ長ｇがｇ＜ｄ／１
０の範囲においては、周知のように絶縁物の誘電率はギ
ャップ間のガスの誘電率（１．０）以上であり、例え
ば、エポキシの場合、誘電率は約６である。電界の集中
は、周知のように誘電率に反比例して増加するため、例
えば支持絶縁物としてエポキシを使用した場合、個別支
持絶縁物間には、平均電界として考えても、平均ストレ
スの６倍以上の電界が加わる。従って、ギャップ長があ
まり小さいとそのギャップ間に電界集中が生じ、ギャッ
プを設けたことにより、反って沿面破壊より低い電圧で
破壊する場合も生じる。このような破壊を生じる範囲
は、絶縁物やガスの種類にもよるが、発明者の研究にお
いては、ｇ＜ｄ／１０となる範囲において、以上のよう
なギャップ間の破壊を生ずることが判明している。以上
の理由から、個別支持絶縁物間のギャップ長ｇは、ｇ＞
ｄ／１０が妥当である。

第２実施例…第２図 第２図に示す実施例においては、共通支持絶縁物２４の
高さ方向の両側には、ブロック状支持絶縁物２５がそれ
ぞれ接着剤等により固着されている。即ち、本実施例に
おいては、個別支持絶縁物が、高さ方向に２分割され、
この間に共通支持絶縁物が挟み込まれた形となってい
る。

以上のような構成を有する本実施例においては、個別支
持絶縁物がブロック化されているため、これを標準部品
として使用でき、製造、取扱が容易化されている。即
ち、高さ方向のみを変化させることにより、多様な規格
の箔巻変圧器に使用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、巻線の支持絶縁
物として、個別支持絶縁物と共通支持絶縁物とを使用す
るという簡単な構成の改良により、従来不可能であった
巻線の確実な支持を可能とし、絶縁信頼性の向上を果
し、製造、取扱も容易であるような、優れた箔巻変圧器
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による箔巻変圧器の第１実施例を示す断
面図、第２図は本発明による箔巻変圧器の第２実施例を
示す断面図、第３図乃至第５図はそれぞれ従来の異なる
箔巻変圧器を示す断面図である。 １……鉄心、２……金属シート、３……絶縁シート、４
……絶縁筒、５，７……巻線、６……タンク、１０，１
２，１３，１８，１９……支持絶縁物、１１……ヨーク
鉄心、１３……共通支持絶縁物、１５………磁気シール
ド、１６……金属シートの端部、１７……支持絶縁物の
沿面。 ２１，２４……共通支持絶縁物、２２，２３……個別支
持絶縁物、２５……ブロック状支持絶縁物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 仁 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (56)参考文献 特開 昭60−261118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−197114（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属シートと絶縁シートとを重ねて巻回し
   て成る複数個の箔状巻線を鉄心に巻装し、巻線間にはギ
   ャップを設け、且つ各巻線を支持絶縁物を介してタンク
   内に支持して成る箔巻変圧器において、 前記支持絶縁物として、個々の巻線を支えるために個別
   に配置された個別支持絶縁物と、この個別支持絶縁物を
   介して複数個の巻線を支持する共通支持絶縁物とが重ね
   て設けられ、 前記個別支持絶縁物は、対応する巻線の幅より幅を大き
   くされ、且つ隣接する個別支持絶縁物間には、巻線間の
   ギャップのほぼ中央部に当たる位置にギャップが設けら
   れたことを特徴とする箔巻変圧器。
2. 【請求項２】個別支持絶縁物のギャップ長ｇが、巻線間
   のギャップ長をｄとした際に、ｄ／１０＜ｇの関係を有
   するような寸法とされた特許請求の範囲第１項記載の箔
   巻変圧器。
3. 【請求項３】個別支持絶縁物が、巻線の高さ方向に２分
   割され、この間に共通支持絶縁物が設けられた特許請求
   の範囲第１項記載の箔巻変圧器。