JPH07106162A - 屋外用モールド変圧器とその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モールド樹脂の使用量を少なくして軽量でかつ
安価なものにする。 【構成】金属性のケース１の一部であるケース側面部10
に巻芯20に巻回された巻線２を取付け、これらの上部を
ふたする金型としての上型、下部をふたする下型を取付
けることによって巻線を収納する空間が形成されるの
で、この中にモールド樹脂を注入することによって、ケ
ース側面部10と巻芯20を含む巻線２とがモールド樹脂４
によって一体化される。金型専用の上型と下型とが取り
外された後、モールドされて一体化された巻線２とケー
ス側面部10に鉄心３を挿入し、ケース側面部10とともに
ケース１の一部であるケース下部12とケース上部11を取
付ける。その際適当な時期に鉄心３表面と他の部材の間
の隙間に充填剤５を詰め込んで鉄心３の冷却効果を改善
する。また、モールド時に導電シート61,62 も一緒にモ
ールドしてケースとの間に生ずる隙間で部分放電が発生
しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主に巻線と変圧器と
からなるモールド変圧器中身を金属性のケースの中に収
納して屋外でも使用可能とした屋外用モールド変圧器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】モールド変圧器は巻線だけを樹脂モール
ドしたものや鉄心を含めて一体モールドしたものなど種
々のものがある。モールドに使用される熱硬化性樹脂は
一般に紫外線による表面劣化及び水分やちりによる表面
の汚損などによって絶縁耐力が低下するという問題があ
るために、例えば柱上変圧器のような屋外用変圧器とし
てはモールド樹脂が露出している従来のモールド変圧器
がそのまま使用されることはない。

【０００３】モールド変圧器には、低騒音、コンパク
ト、高信頼性、メンテナンス不要など種々の特長がある
ために、これを屋外使用することの要請があり、そのた
めに、モールド変圧器を油入変圧器などと同様に鉄製の
ケースの中に収納して屋外用とする構成が採用される。
ケース内には空気が封入されていて、温度に応じた膨張
収縮による呼吸作用で生ずる空気の出入りに対しては湿
気やちりの侵入を防ぐ程度の処置が施される。

【０００４】従来のモールド変圧器では、モールド樹脂
の表面が直接空気と接触するので、この面で熱伝達され
て効率良く鉄心や巻線が冷却される。これに対して前述
のようなケースの中にモールド変圧器を収納する構成の
場合には、モールド変圧器はケース内の空気によって冷
却されるが、この空気が温度上昇するので、この空気を
ケース外の空気によって冷却する必要がある。したがっ
て、ケース内の空気の温度上昇分だけモールド変圧器の
温度上昇分が大きくなるので、単に従来のモールド変圧
器をケースに収納してしかも同じ容量を期待することは
できないという問題がある。

【０００５】このような問題を解決するために、鉄心と
巻線とが組み立てられたモールド変圧器中身をケースの
中に入れモールド樹脂を注入してモールド変圧器中身と
ケースを一体化してしまう構成が提案さているが、ケー
スとモールド樹脂との間に剥離が生じ易いという問題が
あるためにこれを解決するための提案がこの発明と同じ
出願者によって成されている（例えば、特願平3-335343
号) 。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ケース
の中に鉄心と巻線からなるモールド変圧器中身を収納し
モールド樹脂を充填する構成は、絶縁強度の点からはモ
ールドする必要のない鉄心までを一括してモールドして
しまうために、高価なモールド樹脂の使用量が多いこと
と屋外用モールド変圧器として重量が大きくなってしま
うという問題がある。前述のように、屋外用モールド変
圧器は柱上変圧器として使用されることが多いので重量
が大きいことは特に問題が大きい。また、モールド樹脂
となるエポキシ樹脂や特性改善のために混入される充填
剤などは比較的高価なのでその使用量が多いことは屋外
用モールド変圧器のコストアップの要因にもなっている
という問題もある。

【０００７】この発明はこのような問題を解決し、モー
ルド樹脂の使用量が少ない軽量で安価な屋外用モールド
変圧器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、モールドされた巻線と鉄心から
なるモールド変圧器中身が金属製のケースに収納されて
なる屋外用モールド変圧器の製作方法において、ケース
が、ケース側面部、ケース上部及びケース下部からな
り、巻線がモールドされるときに、ケース側面部の上部
をふたする上型、下部をふたする下型及び、巻線が巻回
された巻芯とで形成される空間にモールド樹脂が注入さ
れて加熱硬化され、ケース側面部と巻芯を含む巻線とが
一体化され、その後上型と下型とが取り外された後、鉄
心が挿入され、ケース下部とケース上部とが取付けられ
るものとする。また、高圧巻線から引き出されたタップ
端子がモールドされた巻線の側面に設けられ、ケース側
面部に取外し可能に取付けられたタップ端子用のふたで
覆われてなるものとする。又は、高圧巻線から引き出さ
れるタップ端子がモールドされた巻線の上部に設けら
れ、ケース上部に覆われてなるものとする。また、鉄心
が挿入された後、ケース上部及びケース下部が取付けら
れる過程で鉄心表面と他の部材との間に生じた間隙に充
填剤が詰め込まれるものとする。また、充填剤が珪砂又
は石英粒であるものとする。また、上型の下面と下型の
上面に導電性シートを取付けた上でモールドされ、この
導電性シートが巻線とともに一体化されるものとする。
また、導電性シートが、導電性ゴム、カーボン紙又は導
電塗料を塗布した耐熱紙であるものとする。

【０００９】

【作用】この発明の構成において、金属性ケースの一部
であるケース側面部に巻芯に巻回された巻線を取付け、
これらの上部をふたする金型としての上型、下部をふた
する下型を取付けることによって巻線を収納する空間が
形成される。この中にモールド樹脂を注入することによ
って、ケース側面部と巻芯を含む巻線とがモールド樹脂
によって一体化される。金型専用の上型と下型とが取り
外された後、モールドされて一体化された巻線とケース
側面部に鉄心を挿入し、ケース側面部とともにケースの
一部であるケース下部とケース上部を取付けることによ
って、モールドされない鉄心とモールドされた巻線とか
らなるモールド変圧器中身がケースに収納された屋外用
モールド変圧器を構成することができる。鉄心はモール
ドされないので巻線をモールドするためのモールド樹脂
の使用量は巻線やこれの付属部品を絶縁するに足る量で
よい。

【００１０】また、ケース下部とケース上部を取付ける
過程の適当な時点に鉄心と他の部材の間に生じた間隙に
充填剤を詰め込むことによって、充填剤が鉄心からケー
スへの熱伝導の仲立ちをすることから鉄心の冷却効果が
向上する。充填剤として珪砂又は石英粒を使用すれば、
これらはモールド樹脂にその特性改善のために混入され
るものなので使用材料の共通化が図られる。

【００１１】また、金型の上型の下面と下型の上面に導
電性シートを取付けた上でモールドして導電性シートが
巻線やケース側面部とともに一体化されるように構成し
て導電性シートを接地することによって、ケース下部又
はケース上部と導電性シートの間に空隙ができても双方
が同じ接地電位なので部分放電が生ずることがない。こ
の導電性シートとしては導導電性ゴム、カーボン紙、導
電性塗料を塗布した耐熱紙などから選択することができ
る。

【００１２】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す側断面図、図２は同じく
水平断面図、図３は同じく立面図であり、図１は図３の
Ａ−Ａ断面図、図２はＢ−Ｂ断面図でもある。図１にお
いて、巻芯20に巻回された高圧巻線21と低圧巻線22とか
らなる巻線２がモールド樹脂４によってモールドされて
一体化され、高圧巻線21から引き出されたタップ端子23
は巻線２の外径側のモールド樹脂４の側面に顔を出すよ
うに設けられている。

【００１３】鉄心３は一方の鉄心脚31が巻芯20の中を通
り、他方の鉄心脚32が図の左側の巻線２の断面部の更に
左側を通る、この断面部を囲んだ長方形状をしている。
鉄心３の鉄心脚32の右側には後述するように金型の一部
に兼用される絶縁板14が設けられている。この図の鉄心
３は巻き鉄心であり、上下に分割されていて図示のよう
にモールドされた巻線２とともに組み立てられるときに
は下側のコの字状の分割部が下から、上側の分割部が上
からそれぞれ挿入される。

【００１４】高圧巻線21の複数のタップ端子23はモール
ド樹脂４の外部に引き出されていて、符号を付さない接
続金具によって複数のタップ端子の中から適当な２つを
選択して接続されることによって高圧巻線21の電気的巻
数が変えられる。接続金具によるタップ端子の選択はこ
の屋外用モールド変圧器が設置される場所などによって
異なるので適宜選択し接続した上で、常時はタップ端子
用のふた13でふたをして雨や埃の侵入を防いで絶縁劣化
が生じないようになっている。

【００１５】この屋外用モールド変圧器は、ケース側面
部10の図の左側面に取付けられた取付け座15によって図
では単に線分で示すボルトによって例えば電柱などに取
付けられる。鉄心３の表面とケース１などの他の部材と
の間には間隙が生ずる。この間隙は鉄心３の冷却を阻害
する要素になる。すなわち、鉄心３には運転中に鉄損が
発生するが、前述のように鉄心３はモールドされていな
いので、鉄心の表面に間隙があると空気の熱伝導率は極
めて小さくしかも制限された空間である間隙では有効な
対流の発生も期待できないので、その部分での冷却効果
は非常に悪い。図示のように巻線２や鉄心３などの運転
中に熱を発生する部材はケース１に覆われているので、
これらの冷却はケース１を介して空気による自然冷却が
行われる。したがって、巻線２や鉄心３からケース１へ
の熱伝導によって冷却効果が大きく左右される。前述の
ように間隙をそのままにしておくとこの部分の熱伝導が
非常に悪いので図示のように充填剤５を詰めて特に鉄心
３の冷却効果を向上させるものである。

【００１６】充填剤５としては、モールド樹脂の主材料
であるエポキシ樹脂に混入する充填剤として用いられる
珪砂又は石英粒を採用する。これらは熱伝導率が大きい
ので鉄心３の冷却効果を向上させるのに適しているだけ
でなく、モールド樹脂の材料と同じものを使用すること
によって部品の共通化が図られてその購入、保管などの
点で有利である。

【００１７】充填剤５が詰め込まれた状態ではその中に
多くの隙間があるので、この隙間をエポキシ樹脂で満た
して硬化させ、より一層熱伝導効果を向上させる方式も
考えられるが、その場合、エポキシ樹脂の注入、加熱硬
化などの作業工程の増加及びそのためのエポキシ樹脂が
必要になるなどのコストアップ要因があるので、単に充
填剤５を詰めるだけで必要な冷却効果が得られるのにこ
れ以上の改善は不要であると判断される。したがって、
特に容量が大きいなどのために鉄心の冷却効果をより向
上させるためには敢えて前述のような方法を採用するこ
とも考えられる。

【００１８】モールド樹脂４がケース上部11及びケース
下部12に面する部分にはそれぞれ導電性シート61,62 が
設けられている。これらは後述するように巻線２をモー
ルドする際に取付けておきモールド樹脂４と一体化され
る。高圧巻線21には高電圧が印加されるので、モールド
樹脂４と金属性のケース１との間に僅かの隙間でもある
と、その隙間で部分放電が発生して絶縁劣化が促進され
るという問題が生ずる。導電性シート61,62 をモールド
する際に取付けて一体化した構成にすると、モールド樹
脂４と導電性シート61,62 との間に隙間はできないので
部分放電発生の恐れはなく、導電性シート61,62 はケー
ス１と同じ接地電位とするのでこの間に隙間があっても
部分放電が生ずることはない。なお、図示のように導電
性シート61,62 の端部は、例えば導電性シート61の場合
ケース上部11とケース側面部10とを連結するフランジ部
に挿入されて一緒にボルト締めされる構成が採用されて
いる。したがってこの部分でケース１と導電性シート61
とは電気的に接続されて同電位になっている。このとき
の導電性シート61,62 としてはガスケットに兼用するの
が良くそのためには導電性ゴムのように適度の弾性を持
った部材が特に適している。必ずしもガスケットの代わ
りをする必要のないときには、自身導電性を持つ紙材と
してのカーボン紙、例えば耐熱紙などの絶縁性シート材
に導電塗料を塗布したものなどを使用することもでき
る。

【００１９】図２において、高圧巻線２１から高圧端子
が引き出されて高圧ブッシング211に接続され、水圧巻
線２２から低圧端子が引き出されて低圧ブッシング221
に接続されている。これらのブッシング211,221 は図３
に示すようにケース側面部10に取付けられているので巻
線２がモールドされときにこれらブッシング211,221が
取付けられた状態でモールドすることができる。

【００２０】図４は巻線２を巻芯20とともにモールドす
るために金型にセットされた状態を示す断面図である。
この図において、ケース側面部10、絶縁板14は図１に示
すものと同じである。すなわち、これらはモールド作業
時の金型の一部を形成するとともに製品の一部ともなる
ものである。絶縁板14は巻芯20に挿入されない側の鉄心
脚が挿入される貫通孔を確保するために設けられてある
もので、この点については図２によるのが判り易い。す
なわち、ケース側面部10の左側の鉄心脚32が挿入される
突出部にモールド樹脂が入り込まないための仕切りが絶
縁板14である。絶縁性である必要があるのは鉄心脚32を
囲む短絡回路を形成しないためである。

【００２１】図４に戻って、タップ端子23が引き出され
る部分にはタップ端子部を覆う金型73が、図１などのタ
ップ端子部のふた13の代わりに取付けられる。ケース側
面部10の上部には上型71が、下部には下型72が取付けら
れ、結局、ケース側面部10、上型71、下型72、ふた73、
巻芯20、絶縁板14で巻線２を収納する空間が形成され、
この中に上型71に設けられた注入口74からモールド樹脂
が注入される。上型71、下型72及びふた73はモールド作
業が終わったら取り外されるのであらかじめ離型剤が塗
布される。製品を兼用する部材は離型剤が塗布されない
のでモールド樹脂が固着して一体される。この図からも
判るようにモールド樹脂の量は巻線２やタップ端子と巻
線が接続される符号を付さないタップリード及び図２に
示す高圧ブッシング211 、低圧ブッシング221 とこれら
と高圧巻線21、低圧巻線22との間を接続する引き出しリ
ードなどの一括してモールドされる部材の絶縁強度を確
保するために必要な量だけでよい。なお、取付け座15は
ケース側面部10に溶接で取付けられているのでモールド
作業時も存在する。

【００２２】図５はこの発明の別の実施例を示す屋外用
モールド変圧器の側断面図であり、図１と同じ部材には
共通の符号、類似の部材には添字Ａを付けて詳しい説明
を省く。この図において、タップ端子23A を巻線２の外
径側にではなく上部に設けた点が図１と異なる点であ
る。タップ端子23A の位置を上部にしたのでケース上部
11A は図１のタップ端子用のふた13を兼用する。タップ
端子を接続する接続金具を操作するためにその上には充
填剤５があってはならないので充填剤５が詰め込まれる
高さはケース側面部10A の高さにしてある。また、タッ
プ端子23A は高電圧が印加されるので、所要の絶縁強度
を保持するために端子金具23A と鉄心３やケース１との
間に必要な絶縁寸法を確保する必要があることからケー
ス上部11Aの上部は鉄心３を覆う寸法に統一してタップ
端子23A とケース上部11A との間の寸法を確保してあ
る。

【００２３】図６はこの発明のもう一つ別の実施例を示
す屋外用モールド変圧器の側断面図、図７は同じく水平
断面図、図８は同じく立面図、図９はモールド作業時の
金型に巻線が収納された状態の断面図であり、図６は図
８のＣ−Ｃ断面図、図７は図８のＤ−Ｄ断面図でもあ
る。図１〜図４の屋外用モールド変圧器が単相でしかも
巻線２は鉄心３の鉄心脚31だけに設けられたものである
のに対して、図６〜図９の屋外用モールド変圧器は三相
であり３本の鉄心脚全てに巻線が設けられた標準的な構
成になるものである。なお、図１〜図４と同じ部材には
共通の符号を、類似の部材については添字Ｂを付けて重
複する説明を省く。図６〜図８において、各相ごとの巻
線２Ｂは３本とも一括してモールドされ、ケース側面部
10B や巻芯20とともに一体化されており、これに３脚鉄
心である鉄心3Bのそれぞれの鉄心脚が３本の巻芯20にそ
れぞれに挿入される。巻線が設けられない鉄心脚はない
ので図１の絶縁板14に相当する部材は不要になってい
る。鉄心3Bの表面に生ずる間隙には前述の実施例と同じ
く充填材５が詰め込まれる。

【００２４】三相の変圧器ではそれぞれの相が図示のよ
うに並べて配置されるので屋外用モールド変圧器の概略
の形状は、例えば図８の立面図では図の左右方向に長い
直方体になる。したがって、図８に示すように、充填剤
の注入口16は２つ設けてある。各相ごとに３つ設ける構
成でもよい。図６の右半分の図は図１と殆ど同じであ
り、図９と図４との関係も類似である。図の左半分は、
図１や図４では巻線が設けられない鉄心脚３２があるの
に対して、図６，図９ではそれがなくタップ端子２３Ｂ
が設けられている部分と高圧側端子211Bが右に、低圧端
子221Bが左に設けられているなどの点を除いてはおおよ
そ左右対称の図になっている。導電性シート71B,72B が
設けられている点も図１〜図５と同じである。取付け座
15B は図６〜図８では下部に設けられている点が異なる
が、これはこの発明とは直接関係するものではない。図
１〜図３の場合でも底部に取付け金具を設ける構成も有
り得る。

【００２５】図６〜図９では図１〜図４と同じようにタ
ップ端子23B の位置をケース側面部10B の側面に設けて
あるが、これを図５と同じように巻線2Bの上部に設ける
ことも可能である。周知のように、単相変圧器の場合で
は２脚鉄心のそれぞれの鉄心脚に巻線を設けるのが多く
採用される構成である。このような構成の場合は、図６
〜図７に示す３つの巻線と３本の鉄心脚をそれぞれ２本
にしただけの違いになるので、当然のことながらこのよ
うな２脚鉄心の場合にもこの発明を適用することが可能
である。

【００２６】

【発明の効果】この発明は前述のように、ケース側面部
と一体化して巻線をモールドし、これにモールドされな
い鉄心を挿入後、ケース下部とケース上部をケース側面
部に取付けてモールドされた巻線と鉄心を金属性のケー
ス内に収納することによって、モールド樹脂の使用量は
巻線や引き出しリードなどの絶縁に必要なだけでよくな
るので、モールド樹脂の使用量が低減されるとともに屋
外用モールド変圧器の重量も低減し、更にモールド樹脂
を始めとする使用材料低減によるコストダウンが可能に
なるという効果が得られる。

【００２７】また、ケース下部とケース上部を取付ける
過程の適当な時点に鉄心表面と他の部材との間に生じた
間隙に充填剤を詰め込むことによって、充填剤が鉄心か
らケースへの熱伝導の仲立ちをすることから鉄心の冷却
効果が向上するという効果が得られる。充填剤として珪
砂又は石英粒を使用すれば、これらはモールド樹脂の特
性改善のために混入されるものなので、部品の共通化が
図られるという効果が得られる。

【００２８】また、金型の上型の下面と下型の上面に導
電性シートを取付けた上で巻線をモールドして、導電性
シートが巻線とともに一体化されるように構成し、導電
性シートを接地することによって、ケース下部及びケー
ス上部と導電性シートの間に空隙ができても双方が同じ
接地電位なので部分放電が生ずることがなく、この部分
での絶縁劣化が促進する恐れがないという効果が得られ
る。導電性シートとしては導電性ゴム、カーボン紙、導
電性塗料を塗布した耐熱紙などを適宜選択することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す単相の屋外用モールド
変圧器の側断面図

【図２】図１と同じ単相の屋外用モールド変圧器の水平
断面図

【図３】図１と同じ単相の屋外用モールド変圧器の立面
図

【図４】図１の巻線をモールドするために金型にセット
された状態を示す側断面図

【図５】この発明の別の実施例を示す単相の屋外用モー
ルド変圧器の側断面図

【図６】この発明のもう一つ別の実施例を示す三相の屋
外用モールド変圧器の側断面図

【図７】図６と同じ三相の屋外用モールド変圧器の水平
断面図

【図８】図６と同じ三相の屋外用モールド変圧器の立面
図

【図９】図６の巻線をモールドするために金型にセッタ
された状態を示す側断面図

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ ケース １０，１０Ｂ ケース側面部 １１，１１Ａ，１１Ｂ ケース上部 １２，１２Ｂ ケース下部 ２ 巻線 ２０ 巻芯 ２１ 高圧巻線 ２２ 低圧巻線 ２３，２３Ａ，２３Ｂ タップ端子 ３ 鉄心 ４ モールド樹脂 ５ 充填剤 ６１，６２ 導電性シート ７１ 上型 ７２ 下型

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モールドされた巻線と鉄心からなるモール
   ド変圧器中身が金属製のケースに収納されてなる屋外用
   モールド変圧器において、金属製のケースが、モールド
   時の金型の一部に兼用されてモールドされることによっ
   て巻線と一体化されるケース側面部と、このケース側面
   部の下部に取付けらるケース下部と、ケース側面部の上
   部に取付けられるケース上部とからなり、モールドされ
   ない鉄心とモールドされた巻線とがケース内に収納され
   てなることを特徴とする屋外用モールド変圧器。
2. 【請求項２】鉄心表面と他の部材との間に形成される間
   隙に充填材が詰め込まれてなることを特徴とする請求項
   １記載の屋外用モールド変圧器。
3. 【請求項３】高圧巻線から引き出されたタップ端子がモ
   ールドされた巻線の側面に設けられ、ケース側面部に取
   外し可能に取付けられたタップ端子用のふたで覆われて
   なることを特徴とする請求項１又は２記載の屋外用モー
   ルド変圧器。
4. 【請求項４】高圧巻線から引き出されるタップ端子がモ
   ールドされた巻線の上部に設けられ、ケース上部に覆わ
   れてなることを特徴とする請求項１又は２記載の屋外用
   モールド変圧器。
5. 【請求項５】ケース下部の上面及びケース上部の下面に
   導電性シートが設けられて巻線とともにモールドされて
   一体化されてなり、この導電シートが接地されてなるこ
   とを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の屋外用モ
   ールド変圧器。
6. 【請求項６】モールドされた巻線と鉄心からなるモール
   ド変圧器中身が金属製のケースに収納されてなる屋外用
   モールド変圧器の製作方法において、ケースが、ケース
   側面部、ケース上部及びケース下部からなり、巻線がモ
   ールドされるときに、ケース側面部の上部をふたする上
   型、下部をふたする下型及び、巻線が巻回された巻芯と
   で形成される空間にモールド樹脂が注入されて加熱硬化
   され、ケース側面部と巻芯を含む巻線とが一体化され、
   その後上型と下型とが取り外された後、鉄心が挿入さ
   れ、ケース下部とケース上部とが取付けられることを特
   徴とする屋外用モールド変圧器の製作方法。
7. 【請求項７】鉄心が挿入された後、ケース上部及びケー
   ス下部が取付けられる過程で鉄心表面と他の部材との間
   に生じた間隙に充填剤が詰め込まれることを特徴とする
   請求項６記載の屋外用モールド変圧器の製作方法。
8. 【請求項８】充填剤が珪砂又は石英粒であることを特徴
   とする請求項２記載の屋外用モールド変圧器又は請求項
   ７記載の屋外用モールド変圧器の製作方法。
9. 【請求項９】上型の下面と下型の上面に導電性シートを
   取付けた上でモールドされ、この導電性シートが巻線と
   ともに一体化されることを特徴とする請求項７又は８記
   載の屋外用モールド変圧器の製作方法。
10. 【請求項１０】導電性シートが、導電性ゴム、カーボン
    紙又は導電塗料を塗布した耐熱紙であることを特徴とす
    る請求項５記載の屋外用モールド変圧器又は請求項９記
    載の屋外用モールド変圧器の製作方法。