JPH08339923A

JPH08339923A - 円板巻線

Info

Publication number: JPH08339923A
Application number: JP7142997A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Fujimoto; 匡昭藤本; Masayoshi Ito; 政芳伊藤; Masahiro Miyamoto; 昌広宮本
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の円板巻線よりもαを小さくするとともに
導体の接続箇所を減らす。【構成】内巻きコイルＤ１、外巻きコイルＤ２，内巻き
コイルＤ３、外巻きコイルＤ４よりなる四層ハイザーキ
ャップ巻線Ｄが、端子Ｕから下方へ複数積層され、 No.
１コイル（内巻きコイルＤ１）は、端子Ｕ側からの初巻
きの素線導体ｔ０と No.４コイル（外巻きコイルＤ４）
から素線導体ｔ６を介して戻って来た一巡後の素線導体
ｔ７とを重ねて半径方向内方に向けて巻回したものから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静止誘導電器の円板
巻線、特に、衝撃電圧に対する電位分布が格段に優れて
いるハイザーキャップ巻線に関する。

【０００２】

【従来の技術】円板巻線は、絶縁被覆された素線導体を
半径方向に巻回し円板状に形成したものである。図８
は、円板巻線の構成を示す一部破砕斜視図である。図の
手前側が内径Φ側であり、絶縁被覆された素線導体ｔを
外径側から内径側へ円板状に巻回された内巻きコイルＸ
と、素線導体ｔを内径側から外径側へ円板状に巻回され
た外巻きコイルＹとが、軸Ｚ方向に交互に積層されてい
る。内巻きコイルＸと外巻きコイルＹとは、後述される
方法で互いに接続され、その両端が端子Ｕ，ｕに引き出
されている。巻線は、使用中に雷撃を受けてもその絶縁
が充分に耐えなければならない。巻線の絶縁耐力を保証
するために、端子Ｕ，ｕ間には予めその絶縁階級に応じ
た大きさの衝撃電圧を印加する試験が実施される。

【０００３】図９は、円板巻線に衝撃電圧を印加したと
きの等価回路図である。内巻きコイルＸと外巻きコイル
Ｙとが互いに接続された円板巻線の端子ｕ側を接地Ｅに
つなぎ、端子Ｕ側から衝撃電圧Ｖが印加された時の等価
回路である。衝撃電圧Ｖが急峻に立ち上がるので、巻線
の初期電位分布がキャパシタンス分だけでほぼ決まり、
インダクタンス分は殆ど効かない。そのために、等価回
路を各コイルの直列キャパシタンスＫと各コイルの対地
キャパシタンスＣだけにより構成することができる。

【０００４】図１０は、図９の等価回路における各コイ
ルの初期電位分布を示す特性線図である。ここでは、コ
イルの総数をＭとし、全対地キャパシタンスＣ₀＝Ｍ・
Ｃ、全直列キャパシタンスＫ₀＝Ｋ／Ｍとおいて

【０００５】

【数１】

【０００６】とする。コイル番号 No.ｉを端子Ｕ側から
No.１、 No.２、・・、No. Ｍと数え、コイル No.ｉ／
Ｍ×１００（％）が横軸に目盛られ、各コイルの入力端
における対地電圧Ｖｅが縦軸に目盛られている。特性曲
線は各αの場合の計算結果であり、それぞれ図中にα値
が示されている。図１０において、αが小さくなるほ
ど、すなわち、コイルの直列キャパシタンスＫが大きく
なるほど各コイルが平等に電圧を分担するようになり、
コイルの電位分布が良くなる。一方、α値が大きくなる
ほど、すなわち、コイルの直列キャパシタンスＫが小さ
くなるほど電圧印加端（端子Ｕ）側コイルの分担電圧が
大きくなり、コイルの電位分布が悪くなる。コイル間に
大きな電圧がかかるとコイル端部の電界も高くなり、コ
イル間の絶縁寸法を増やす必要が生じ、巻線の体格も大
きくなる。したがって、コイルの直列キャパシタンスＫ
を大きくする努力が行われている。

【０００７】図１１は、従来の円板巻線の素線導体配置
を示す片側断面配置図である。内巻きコイルＡ１と外巻
きコイルＡ２よりなる普通円板巻線Ａが、端子Ｕから下
方へ複数積層されている。図１１では、その内、端子Ｕ
側から二つ目までの普通円板巻線Ａが示されている。各
コイルの番号ｉを端子Ｕ側から No.１、 No.２、・・、
No. ｉ、・・と、また、各素線導体ｔ０には、端子Ｕ側
から巻回されたターン数が記入されている。 No.１コイ
ル（内巻きコイルＡ１）は、素線導体ｔ０が端子Ｕ側か
ら半径方向内方に向けて互いに密着して巻かれている。
No.２コイル（外巻きコイルＡ２）は、 No.１コイルか
ら渡って来た素線導体ｔ１を巻き始め端として半径方向
外方に向けて互いに密着して巻かれ、さらに、その巻き
終わり端を素線導体ｔ２を介して次の No.３コイルへ渡
している。以下、奇数番号のコイル、偶数番号のコイル
は、それぞれ No.１コイル、 No.２コイルと同様にして
巻回されるとともに互いに接続されている。

【０００８】図１１において、普通円板巻線Ａは、前述
した直列キャパシタンスＫが非常に小さく、したがっ
て、αが大きい。そのために、コイルの電位分布が悪
く、一般には低電圧側の巻線にしか用いられてない。直
列キャパシタンスＫがより大きくなるように改良された
ものが、図１２の構成である。図１２は、従来の異なる
円板巻線の素線導体配置を示す片側断面配置図である。
内巻きコイルＢ１と外巻きコイルＢ２よりなる二層ハイ
ザーキャップ巻線Ｂが、端子Ｕから下方へ複数積層され
ている。図１２では、その内、端子Ｕ側から二つ目まで
の二層ハイザーキャップ巻線Ｂが示されている。図１１
と同様に各コイルの番号ｉを端子Ｕ側から No.１、 No.
２、・・、No. ｉ、・・とし、また、各素線導体ｔ０，
ｔ４には、端子Ｕ側から巻回されたターン数が記入され
ている。

【０００９】No.１コイル（内巻きコイルＢ１）は、端
子Ｕ側からの初巻きの素線導体ｔ０とNo.２コイルから
素線導体ｔ３を介して戻って来た一巡後の素線導体ｔ４
と重ねて半径方向内方に向けて巻回したものからなる。
No.２コイル（外巻きコイルＢ２）は、 No.１コイルか
ら素線導体ｔ１を介して渡ってきた初巻きの素線導体ｔ
０と一巡後の素線導体ｔ４とを重ねて半径方向外方に向
けて巻回したものからなる。また、 No.２コイルは、外
径側に来た初巻きの素線導体ｔ０を素線導体ｔ３を介し
て No.１コイルの一巡後の素線導体ｔ４へ戻すととも
に、 No.２コイルの一巡後の素線導体ｔ４を巻線の巻き
終わり端として素線導体ｔ２を介して次の No.３コイル
へ渡している。以下、奇数番号のコイル、偶数番号のコ
イルは、それぞれ No.１コイル、 No.２コイルと同様に
して巻回されるとともに互いに接続されている。

【００１０】図１２において、二層ハイザーキャップ巻
線Ｂは、 No.２コイルの初巻きの素線導体ｔ０を一旦 N
o.１コイル側へ戻し、初巻きの素線導体ｔ０と一巡後の
素線導体ｔ４とを常に密着させて巻回するのでコイルの
直列キャパシタンスＫが大きくなる。したがって、二層
ハイザーキャップ巻線Ｂのα値は、普通円板巻線Ａのそ
れと比べて小さくなり、コイルの電位分布が改良され
る。なお、ハイザーキャップとは、 High Series Capac
ity の略 Hisercap から取られた言葉である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、導体接続箇所を減らすとともに
巻線の体格をよりコンパクトにすることが要請されてい
た。すなわち、巻線の絶縁階級を変えずに体格をコンパ
クトにすることは、その経済性から常に要請されてい
る。特に、大都市の地下変電所では、電気機器の大きさ
がそのまま地下空間の工事費にリンクし、変圧器の巻線
を縮小化させ、その体格を従来のものより少しでもコン
パクトにすることが望まれている。

【００１２】また、図１２において、二層ハイザーキャ
ップ巻線Ｂは、 No.２コイルの初巻きの素線導体ｔ０を
No.１コイルの一巡後の素線導体ｔ４へ戻すときに素線
導体を連続して渡らせることはできない。素線導体ｔ３
のところで銀ろう付けなどの導体接続作業が必要であ
る。この導体接続箇所を少しでも減らすことができれ
ば、巻線の製作時間を短くすることができる。なお、他
の渡り部（素線導体ｔ１、ｔ２のところ）は、素線導体
を連続巻きすることができるので導体接続作業は不要で
ある。

【００１３】この発明の目的は、従来の円板巻線よりも
αを小さくするとともに導体の接続箇所も減らすことに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、絶縁被覆された素線導体を外径
側から内径側へ円板状に巻回された内巻きコイルと、こ
の内巻きコイルから渡ってきた素線導体を内径側から外
径側へ円板状に巻回された外巻きコイルとが軸方向に交
互に積層されるとともに互いに接続されてなる円板巻線
において、Ｎを４以上の偶数とし、第一層目の内巻きコ
イルから第Ｎ層目の外巻きコイルまでコイルを交互にＮ
層積層させてなるＮ層ハイザーキャップ巻線が備えら
れ、このＮ層ハイザーキャップ巻線の第一層目のコイル
は、巻線の巻き始め端となる初巻きの素線導体と、第Ｎ
層目のコイルの巻き終わりを外径側で軸方向に渡して戻
した一巡後の素線導体とを半径方向に重ねて巻回したも
のからなり、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の第二層目のコ
イルは、第一層目のコイルの巻き終わりから内径側を軸
方向に渡した前記初巻きの素線導体と、前記一巡後の素
線導体とを半径方向に重ねて巻回したものからなり、以
下、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の奇数層目のコイルは、
前層のコイルの巻き終わりから外径側を軸方向に渡した
前記初巻きの素線導体と、前記一巡後の素線導体とを半
径方向に重ねて巻回したものからなり、Ｎ層ハイザーキ
ャップ巻線の偶数層目のコイルは、前層のコイルの巻き
終わりから内径側を軸方向に渡した前記初巻きの素線導
体と、前記一巡後の素線導体とを半径方向に重ねて巻回
したものからなり、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の第Ｎ層
目のコイルは、Ｎ−１層目のコイルの巻き終わりから内
径側を軸方向に渡した前記初巻きの素線導体と、前記一
巡後の素線導体とを半径方向に重ねて巻回したものから
なり、外径側に来た前記初巻きの素線導体を第一層目の
コイルへ戻すとともに、前記一巡後の素線導体を巻線の
巻き終わり端としたものとするとよい。

【００１５】または、かかる構成において、素線導体が
複数の並列導体よりなり、初巻きの素線導体の並列導体
と一巡後の素線導体の並列導体とを交互に半径方向に挟
み込ませてなるものとしてもよい。または、かかる構成
において、第一層目の内巻きコイルと第二層目の外巻き
コイルとを積層させてなる二層ハイザーキャップ巻線が
備えられ、この二層ハイザーキャップ巻線の第一層目の
コイルは、巻線の巻き始め端となる初巻きの素線導体
と、第二層目のコイルの巻き終わりを外径側で軸方向に
渡して戻した一巡後の素線導体とを半径方向に重ねて巻
回したものからなり、二層ハイザーキャップ巻線の第二
層目のコイルは、第一層目のコイルの巻き終わりから内
径側を軸方向に渡した前記初巻きの素線導体と、前記一
巡後の素線導体とを半径方向に重ねて巻回したものから
なり、外径側に来た前記初巻きの素線導体を第一層目の
コイルへ戻すとともに前記一巡後の素線導体を巻線の巻
き終わり端とし、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の巻き終わ
り端に二層ハイザーキャップ巻線の巻き始め端が接続さ
れてなるものとしてもよい。

【００１６】または、かかる構成において、第一層目の
内巻きコイルと第二層目の外巻きコイルとを積層させて
なる普通円板巻線が備えられ、この普通円板巻線の第一
層目のコイルは、巻線の巻き始め端となる初巻きの素線
導体だけで巻回したものからなり、普通円板巻線の第二
層目のコイルは、第一層目のコイルの巻き終わりから内
径側を軸方向に渡した前記初巻きの素線導体を巻回して
普通円板巻線の巻き終わり端とし、二層ハイザーキャッ
プ巻線の巻き終わり端と普通円板巻線の巻き始め端とが
接続されてなるものとしてもよい。

【００１７】

【作用】この発明の構成によれば、Ｎを４以上の偶数と
し、第一層目の内巻きコイルから第Ｎ層目の外巻きコイ
ルまでコイルを交互にＮ層積層させてなるＮ層ハイザー
キャップ巻線を備える。第Ｎ層目コイルの初巻きの素線
導体が第一層目コイルの一巡後の素線導体へ戻り、初巻
きの素線導体と一巡後の素線導体とが密着するので、巻
線の直列キャパシタンスが増大する。Ｎ層ハイザーキャ
ップ巻線のα値は、従来の二層ハイザーキャップ巻線の
α値のＮ分の２になる。したがって、例えば、Ｎが４の
場合（四層ハイザーキャップ巻線）のα値は、従来の二
層ハイザーキャップ巻線のα値の２分の１になる。

【００１８】また、かかる構成において、素線導体が複
数の並列導体よりなり、初巻きの素線導体の並列導体と
一巡後の素線導体の並列導体とを交互に半径方向に挟み
込ませる。これによって、初巻きの素線導体と一巡後の
素線導体との対向面積が、並列導体を挟み込ませない場
合と比べて大きくなる。そのために、αがさらに小さく
なる。

【００１９】また、かかる構成において、Ｎ層ハイザー
キャップ巻線の巻き終わり端に二層ハイザーキャップ巻
線の巻き始め端が接続される。二層ハイザーキャップ巻
線の直列キャパシタンスは、Ｎ層ハイザーキャップ巻線
のそれよりは小さいので、二層ハイザーキャップ巻線の
分担する電圧は、Ｎ層ハイザーキャップ巻線のそれより
大きくなる。そのために、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の
各コイルが分担する電圧は、二層ハイザーキャップ巻線
のないときより小さくなる。したがって、円板巻線全体
としは電位分布が良くなり、α値が１に近い方へシフト
する。

【００２０】また、かかる構成において、二層ハイザー
キャップ巻線の巻き終わり端に、普通円板巻線が接続さ
れる。普通円板巻線の直列キャパシタンスは、二層ハイ
ザーキャップ巻線のそれより小さいので、普通円板巻線
の各コイルが分担する電圧は、二層ハイザーキャップ巻
線のそれより大きくなる。そのために、二層ハイザーキ
ャップ巻線の分担する電圧は、普通円板巻線のないとき
より小さくなる。したがって、円板巻線全体としは電位
分布がさらに良くなり、α値が１により近い方へシフト
する。

【００２１】

【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、この発明の実施例にかかる円板巻線の素線
導体配置を示す片側断面配置図である。内巻きコイルＤ
１、外巻きコイルＤ２，内巻きコイルＤ３、外巻きコイ
ルＤ４よりなる四層ハイザーキャップ巻線Ｄが、端子Ｕ
から下方へ複数積層されている。図１では、その内、端
子Ｕ側から二つ目までの四層ハイザーキャップ巻線Ｄが
示されている。図１２と同様に各コイルの番号ｉを端子
Ｕ側から No.１、 No.２、・・、No. ｉ、・・とし、ま
た、各素線導体ｔ０，ｔ７には、端子Ｕ側から巻回され
たターン数が記入されている。 No.１コイル（内巻きコ
イルＤ１）は、端子Ｕ側からの初巻きの素線導体ｔ０と
No.４コイルから素線導体ｔ６を介して戻って来た一巡
後の素線導体ｔ７とを重ねて半径方向内方に向けて巻回
したものからなる。 No.２コイル（外巻きコイルＤ２）
は、 No.１コイルから素線導体ｔ１を介して渡ってきた
初巻きの素線導体ｔ０と一巡後の素線導体ｔ７とを重ね
て半径方向外方に向けて巻回したものからなる。 No.３
コイル（内巻きコイルＤ３）は、 No.２コイルから素線
導体ｔ２を介して渡ってきた初巻きの素線導体ｔ０と一
巡後の素線導体ｔ７とを重ねて半径方向内方に向けて巻
回したものからなる。 No.４コイル（外巻きコイルＤ
４）は、 No.３コイルから素線導体ｔ５を介して渡って
きた初巻きの素線導体ｔ０と一巡後の素線導体ｔ７とを
重ねて半径方向外方に向けて巻回したものからなり、外
径側に来た初巻きの素線導体ｔ０を素線導体ｔ６を介し
て No.１コイルの一巡後の素線導体ｔ７へ戻すととも
に、 No.４コイルの一巡後の素線導体ｔ７を巻線の巻き
終わり端として素線導体ｔ８を介して次の No.５コイル
へ渡している。以下、 No.５、 No.６、 No.７、 No.８
コイルは、それぞれ No.１、No.２、 No.３、 No.４コ
イルと同様にして巻回されている。

【００２２】図１において、四層ハイザーキャップ巻線
Ｄは、 No.４コイルの初巻きの素線導体ｔ０を No.１コ
イルの一巡後の素線導体ｔ７へ戻すとき、 No.２と No.
３の素線導体ｔ０，ｔ７を僅かに減ターンして１本分の
隙間を作れば、戻りの素線導体ｔ６を外径側に出っ張ら
せることなく渡らせることができる。その際、素線導体
ｔ６を連続して渡らせることはできない。素線導体ｔ６
のところで銀ろう付けなどの導体接続作業が必要であ
る。しかし、この導体接続箇所は、４コイル毎であり、
従来の二層ハイザーキャップ巻線の半分で済み、巻線の
製作時間が短くなる。なお、他の渡り部（素線導体ｔ
１，ｔ２，ｔ５，ｔ８のところ）は、素線導体を連続巻
きすることができるので導体接続作業は不要である。

【００２３】さらに、四層ハイザーキャップ巻線Ｄは、
No.４コイルの外径側に来た初巻きの素線導体ｔ０が素
線導体ｔ６を介して、 No.１コイルの一巡後の素線導体
ｔ７に戻り、初巻きの素線導体ｔ０と一巡後の素線導体
ｔ７とが密着するので、コイルの直列キャパシタンスが
増大する。後述するように、四層ハイザーキャップ巻線
Ｄのα値は、従来の二層ハイザーキャップ巻線Ｂ（図１
１）のα値の２分の１になる。

【００２４】四層ハイザーキャップ巻線Ｄと二層ハイザ
ーキャップ巻線Ｂとの特性を、各コイル毎に素線導体が
１６ターン巻回されたときの例で比較すると表１のよう
になる。

【００２５】

【表１】

【００２６】ここで、Ｒは定数、Ｋt は素線導体間の１
ターン当たりのキャパシタンス、Ｖ ₀は印加された衝撃
電圧の値、Ｋ₀はコイルの全直列キャパシタンス、Ｃ₀
はコイルの全対地キャパシタンス、Ｍはコイルの総数で
ある。比Ｄ／Ｂは各項目における四層ハイザーキャップ
巻線Ｄの数値と二層ハイザーキャップ巻線Ｂの数値との
比である。

【００２７】表１において、コイルの全直列キャパシタ
ンスＫ₀は、四層ハイザーキャップ巻線Ｄの方が４倍も
大きくなっている。そのために、四層ハイザーキャップ
巻線Ｄのαは、二層ハイザーキャップ巻線Ｂのαの半分
になる。また、ターン間の最大発生電圧Ｅtuの比Ｄ／Ｂ
は変わらないが、コイル間の内径側の最大発生電圧Ｅin
は、四層ハイザーキャップ巻線Ｄが二層ハイザーキャッ
プ巻線Ｂの場合の８３．３％に低減されている。この最
大発生電圧Ｅinは、図１において No.４コイルと No.５
コイルとの内径側端部（＊の位置、素線導体が７９ター
ン差、１コイルが１６ターンなので５コイル分の差あ
り）に生ずる。すなわち、四層ハイザーキャップ巻線Ｄ
同士が接続されている箇所である。一方、二層ハイザー
キャップ巻線Ｂのコイル間の最大発生電圧Ｅinは、図１
２において No.２コイルと No.３コイルとの内径側端部
（＊の位置、素線導体が４７ターン差、３コイル分の差
あり）に生ずる。すなわち、二層ハイザーキャップ巻線
Ｂ同士が接続されている箇所である。コイル間の素線導
体のターン差が多いのに最大発生電圧Ｅi が低くなるの
は、四層ハイザーキャップ巻線Ｄのα値が二層ハイザー
キャップ巻線Ｂのα値の半分しかないためである。

【００２８】さらに、表１において、コイル間の外径側
の最大発生電圧Ｅouの比Ｄ／Ｂは変わらない。この最大
発生電圧Ｅouは、図１において No.４コイルと No.５コ
イルとの外径側端部付近（☆の位置、素線導体が６５タ
ーン差、４コイル分の差あり）に生ずる。すなわち、四
層ハイザーキャップ巻線Ｄ同士が接続されている箇所で
ある。一方、二層ハイザーキャップ巻線Ｂのコイル間の
最大発生電圧Ｅouは、図１２において No.２コイルと N
o.３コイルとの内径側端部付近（☆の位置、素線導体が
３３ターン差、２コイル分の差あり）に生ずる。すなわ
ち、二層ハイザーキャップ巻線Ｂ同士が接続されている
箇所である。コイル間の素線導体のターン差が多いのに
最大発生電圧Ｅouが同じになるのは、やはり、四層ハイ
ザーキャップ巻線Ｄのα値が二層ハイザーキャップ巻線
Ｂのα値の半分しかないためである。

【００２９】図１において、コイル間の最大発生電圧は
内径側に生ずるが、二層ハイザーキャップ巻線の場合よ
り、８３．３％に低減されている。しだがって、コイル
間の絶縁寸法を低減することが出来、円板巻線全体の軸
方向長さも小さくなる。図２は、この発明の異なる実施
例にかかる円板巻線の素線導体配置を示す片側断面配置
図である。内巻きコイルＥ１、外巻きコイルＥ２，内巻
きコイルＥ３、外巻きコイルＥ４よりなる四層ハイザー
キャップ巻線Ｅが、端子Ｕから下方へ複数積層されてい
る。各素線導体ｔ０，ｔ７が、２本並列に重ね巻きされ
るとともに、各渡りの素線導体ｔ１，ｔ２，ｔ５，ｔ
６，ｔ８もそれぞれ独立に構成されている。その他は、
図１の構成と同じである。この巻線は、大電流用であ
り、素線導体ｔ０，ｔ７の断面積が、図１の場合の２倍
になっている。ただし、１コイルのターン数は、８ター
ンである。この場合の巻線の特性は、表１と同様であ
る。すなわち、四層ハイザーキャップ巻線Ｅの数値と二
層ハイザーキャップ巻線Ｂの数値との比Ｅ／Ｂは、表１
の比Ｄ／Ｂの値と同じである。ただし、全直列キャパシ
タンスＫ₀およびαの値において、四層ハイザーキャッ
プ巻線Ｅ、二層ハイザーキャップ巻線Ｂともに、１５が
７（１コイル内において素線導体ｔ０とｔ７とが互いに
対向する面数）になるだけである。しだがって、その比
Ｅ／Ｂは全く変わらない。このことは、一般に１コイル
のターン数が変わっても、常に四層ハイザーキャップ巻
線の方が二層ハイザーキャップ巻線より有利であると言
うことができ、円板巻線の体格がコンパクト化される。

【００３０】図３は、この発明のさらに異なる実施例に
かかる円板巻線の素線導体配置を示す片側断面配置図で
ある。内巻きコイルＦ１、外巻きコイルＦ２，内巻きコ
イルＦ３、外巻きコイルＦ４よりなる四層ハイザーキャ
ップ巻線Ｆが、端子Ｕから下方へ複数積層されている。
各素線導体ｔ０，ｔ７が、２本並列に構成されるととも
に、互いに半径方向に挟み込まれた状態で巻回されてい
る。その他は、図２の構成と同じである。

【００３１】図３の構成は、各素線導体ｔ０，ｔ７との
対向面積が図２の場合の２倍になる。しだがって、直列
キャパシタンスＫ₀も図２の場合の２倍になり、αも７
０．７％（２の平方根の逆数×１００）になる。それに
よって、円板巻線の体格がさらにコンパクト化される。
図４は、この発明のさらに異なる実施例にかかる円板巻
線の素線導体配置を示す片側断面配置図である。端子Ｕ
から四層ハイザーキャップ巻線Ｄが複数層接続され、そ
の後、二層ハイザーキャップ巻線Ｂが配され端子ｕまで
続いている。各巻線Ｄ、Ｂの内部構成は、それぞれ図
１、図１２と同じである。

【００３２】図６は、円板巻線の初期電位分布を示す特
性線図である。ここでは、コイルの総数をＭとし、コイ
ル番号 No.ｉを端子Ｕ側から No.１、 No.２、・・、N
o. Ｍと数え、コイル No.ｉ／Ｍ×１００（％）が横軸
に目盛られ、各コイルの入力端における対地電圧Ｖｅが
縦軸に目盛られている。特性曲線２Ｐが図４の構成のも
のである。特性曲線２Ｐ上のＳ点から上の部分２Ｄが四
層ハイザーキャップ巻線Ｄの積層された部分であり、Ｓ
点から下の部分２Ｂが二層ハイザーキャップ巻線Ｂの積
層された部分である。特性曲線１Ｐは、図１の構成のも
のであり全て四層ハイザーキャップ巻線Ｄだけで構成さ
れたものである。また、直線Ｌは、α＝０の場合の線で
あり、この直線Ｌに近くなる程、円板巻線の電位分布が
良いことを示す。特性曲線２Ｐは、特性曲線１Ｐより直
線Ｌに近くなっている。

【００３３】図６において、二層ハイザーキャップ巻線
Ｂの直列キャパシタンスは、四層ハイザーキャップ巻線
Ｄのそれよりは小さいので、二層ハイザーキャップ巻線
Ｂの分担する電圧は、四層ハイザーキャップ巻線Ｄのそ
れより大きくなる。そのために、四層ハイザーキャップ
巻線Ｄの各コイルが分担する電圧は、二層ハイザーキャ
ップ巻線Ｂのないとき（特性曲線１Ｐ）より小さくな
る。そのために、Ｓ点が特性曲線１Ｐより上になり、図
４の構成は全体として電位分布が良くなっている。

【００３４】図５は、この発明のさらに異なる実施例に
かかる円板巻線の素線導体配置を示す片側断面配置図で
ある。端子Ｕから四層ハイザーキャップ巻線Ｄが複数層
接続され、その後、二層ハイザーキャップ巻線Ｂが配さ
れ、さらに、その後、普通円板巻線Ａが端子ｕまで続い
ている。各巻線Ｄ、Ｂ、Ａの内部構成は、それぞれ図
１、図１２，図１１と同じである。

【００３５】図５の構成の初期電位分布を特性曲線３Ｐ
として図６に示す。特性曲線３Ｐ上のＨ点から上の部分
３Ｄが四層ハイザーキャップ巻線Ｄの積層された部分で
あり、Ｈ点からＪ点までの部分３Ｂが二層ハイザーキャ
ップ巻線Ｂの積層された部分であり、Ｊ点から下の部分
３Ａが普通円板巻線Ａの積層された部分である。特性曲
線３Ｐは、特性曲線２Ｐより直線Ｌに近くなっている。

【００３６】図６において、普通円板巻線Ａの直列キャ
パシタンスは、二層ハイザーキャップ巻線Ｂのそれより
は小さいので、普通円板巻線Ａの分担する電圧は、二層
ハイザーキャップ巻線Ｂのそれより大きくなる。そのた
めに、二層ハイザーキャップ巻線Ｂの各コイルが分担す
る電圧は、普通円板巻線Ａのないとき（特性曲線２Ｐ）
より小さくなる。そのために、Ｈ点とＪ点とが特性曲線
２Ｐより上になり、図５の構成は全体として電位分布が
良くなっている。

【００３７】図７は、この発明のさらに異なる実施例に
かかる円板巻線の素線導体配置を示す片側断面配置図で
ある。内巻きコイルＧ１、外巻きコイルＧ２，内巻きコ
イルＧ３、外巻きコイルＧ４、・・、内巻きコイルＧＮ
−１、外巻きコイルＧＮよりなるＮ層ハイザーキャップ
巻線Ｇが、端子Ｕから下方へ複数積層されている。Ｎ
は、４，６，８，１０，・・のような４以上の偶数とす
る。図７では、その内、端子Ｕ側から１つのＮ層ハイザ
ーキャップ巻線Ｇが示されている。図１２と同様に各コ
イルの番号ｉを端子Ｕ側から No.１、 No.２、・・、N
o. ｉ、・・とし、また、各素線導体ｔ０，ｔ１０に
は、端子Ｕ側から巻回されたターン数が記入されてい
る。 No.１コイル（内巻きコイルＧ１）は、端子Ｕ側か
らの初巻きの素線導体ｔ０と、 No.Ｎコイルから素線導
体ｔ９を介して戻って来た一巡後の素線導体ｔ１０とを
重ねて半径方向内方に向けて巻回したものからなる。 N
o.２コイル（外巻きコイルＧ２）は、 No.１コイルから
素線導体ｔ１を介して渡ってきた初巻きの素線導体ｔ
０と一巡後の素線導体ｔ１０とを重ねて半径方向外方に
向けて巻回したものからなる。 No.３コイル（内巻きコ
イルＧ３）は、 No.２コイルから素線導体ｔ２を介し
て渡ってきた初巻きの素線導体ｔ０と一巡後の素線導体
ｔ１０とを重ねて半径方向内方に向けて巻回したものか
らなる。 No.４コイル（外巻きコイルＧ４）は、 No.３
コイルから素線導体ｔ５を介して渡ってきた初巻きの
素線導体ｔ０と一巡後の素線導体ｔ１０とを重ねて半径
方向外方に向けて巻回したものからなる。以下同様に、
No.Ｎコイルまで初巻きの素線導体ｔ０と一巡後の素線
導体ｔ１０とが巻回される。 No.Ｎコイルは、外径側に
来た初巻きの素線導体ｔ０を素線導体ｔ９を介して
No.１コイルの一巡後の素線導体ｔ１０へ戻すととも
に、 No.Ｎコイルの一巡後の素線導体ｔ１０を巻線の巻
き終わり端として素線導体ｔ１１を介して次の図示され
ていない No.Ｎ＋１コイルへ渡している。

【００３８】図７において、Ｎ層ハイザーキャップ巻線
Ｇは、 No.Ｎコイルの初巻きの素線導体ｔ０を No.１コ
イルの一巡後の素線導体ｔ１０へ戻すときは、四層ハイ
ザーキャップ巻線Ｄ（図１）と同様になされる。すなわ
ち、 No.２から No.Ｎ−１の素線導体ｔ０，ｔ１０を僅
かに減ターンして１本分の隙間を作れば、戻りの素線導
体ｔ９を外径側に出っ張らせることなく渡らせることが
できる。その際、素線導体ｔ９を連続して渡らせること
はできない。素線導体ｔ９のところで銀ろう付けなどの
導体接続作業が必要である。しかし、この導体接続箇所
は、Ｎコイル毎であり、従来の二層ハイザーキャップ巻
線のＮ分の２で済み、巻線の製作時間が短くなる。な
お、他の渡り部（素線導体ｔ１，ｔ２，ｔ５，ｔ１１の
ところ）は、素線導体を連続巻きすることができるので
導体接続作業は不要である。

【００３９】さらに、Ｎ層ハイザーキャップ巻線Ｇは、
No.Ｎコイルの外径側に来た初巻きの素線導体ｔ０が、
素線導体ｔ９を介して、 No.１コイルの一巡後の素線導
体ｔ１０に戻り、初巻きの素線導体ｔ０と一巡後の素線
導体ｔ１０とが密着するので、巻線の直列キャパシタン
スが増大する。後述するように、Ｎ層ハイザーキャップ
巻線Ｇのα値は、従来の二層ハイザーキャップ巻線Ｂ
（図１１）のα値のＮ分の２になる。

【００４０】Ｎ層ハイザーキャップ巻線Ｇと二層ハイザ
ーキャップ巻線Ｂとの特性を、各コイル毎に素線導体が
１６ターン巻回されたときの例で比較すると表２のよう
になる。

【００４１】

【表２】

【００４２】ここで、Ｒは定数、Ｋt は素線導体間の１
ターン当たりのキャパシタンス、Ｖ ₀は印加された衝撃
電圧の値、Ｋ₀はコイルの全直列キャパシタンス、Ｃ₀
はコイルの全対地キャパシタンス、Ｍはコイルの総数で
あり、表１と同じである。比Ｇ／Ｂは、各項目における
Ｎ層ハイザーキャップ巻線Ｇの数値と二層ハイザーキャ
ップ巻線Ｂの数値との比である。

【００４３】表２において、コイルの全直列キャパシタ
ンスＫ₀は、Ｎ層ハイザーキャップ巻線Ｇの方が４分の
Ｎ²倍も大きくなっている。そのために、Ｎ層ハイザー
キャップ巻線Ｇのαは、二層ハイザーキャップ巻線Ｂの
αのＮ分の２になる。また、ターン間の最大発生電圧Ｅ
tuの比Ｇ／Ｂは変わらないが、コイル間の内径側の最大
発生電圧Ｅinは、Ｎ層ハイザーキャップ巻線Ｇが二層ハ
イザーキャップ巻線Ｂの場合より低減されている。この
最大発生電圧Ｅinの比Ｇ／Ｂは、それぞれ、Ｎが４のと
き０．８３３に、Ｎが６のとき０．７７７に、Ｎが８の
とき０．７５０に、Ｎが１０のとき０．７３３になる。
また、コイル間の外径側の最大発生電圧Ｅouの比Ｇ／Ｂ
は変わらない。なお、最大発生電圧ＥinおよびＥouの発
生箇所は、Ｎ層ハイザーキャップ巻線Ｇ同士の積層箇所
であり、それぞれ図７における＊、☆の位置である。

【００４４】図７において、Ｎは４以上の偶数と定義し
たが、Ｎを４にすれば図１の四層ハイザーキャップ巻線
Ｄとなり、表１と表２とは全く同じになる。Ｎが増すと
ともに、コイル間の最大発生電圧は低減され、円板巻線
全体の軸方向長さも小さくなる。また、素線導体渡り部
の導体接続箇所もＮが増すにしたがって減り、巻線の製
作時間がさらに短くなる。

【００４５】

【発明の効果】この発明は前述のように、Ｎを４以上の
偶数とし、Ｎ層ハイザーキャップ巻線を備える。Ｎを増
すにしたがってα値は減り、コイル間の内径側の最大発
生電圧が従来の二層ハイザーキャップ巻線のそれより低
減される。すなわち、コイル間の内径側の最大発生電圧
は、二層ハイザーキャップ巻線のそれより、それぞれ、
Ｎが４のとき８３．３％に、Ｎが６のとき７７．７％
に、Ｎが８のとき７５．０％に、Ｎが１０のとき７３．
３％になる。したがって、Ｎが増すにしたがって、巻線
の軸方向長さを減らすことができ、体格がコンパクトに
なる。また、素線導体の接続箇所も減り、製作時間の少
ない円板巻線を提供することができる。

【００４６】また、かかる構成において、素線導体が複
数の並列導体よりなり、初巻きの素線導体の並列導体と
一巡後の素線導体の並列導体とを交互に半径方向に挟み
込ませる。これによって、大電流用の円板巻線のαが小
さくなり、巻線の体格がコンパクトになる。また、かか
る構成において、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の巻き終わ
り端に二層ハイザーキャップ巻線の巻き始め端が接続さ
れる。それによって、円板巻線全体としの電位分布が良
くなり、巻線の体格がさらにコンパクトになる。

【００４７】また、かかる構成において、二層ハイザー
キャップ巻線の巻き終わり端に、普通円板巻線が接続さ
れる。それによって、円板巻線全体としての電位分布が
さらに良くなり、巻線の体格がよりコンパクトになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる円板巻線の素線導体
配置を示す片側断面配置図

【図２】この発明の異なる実施例にかかる円板巻線の素
線導体配置を示す片側断面配置図

【図３】この発明のさらに異なる実施例にかかる円板巻
線の素線導体配置を示す片側断面配置図

【図４】この発明のさらに異なる実施例にかかる円板巻
線の素線導体配置を示す片側断面配置図

【図５】この発明のさらに異なる実施例にかかる円板巻
線の素線導体配置を示す片側断面配置図

【図６】この発明の実施例にかかる円板巻線の初期電位
分布を示す特性線図

【図７】この発明のさらに異なる実施例にかかる円板巻
線の素線導体配置を示す片側断面配置図

【図８】円板巻線の構成を示す一部破砕斜視図

【図９】円板巻線に衝撃電圧を印加したときの等価回路
図

【図10】図８の等価回路における各コイルの初期電位分
布を示す特性線図

【図11】従来の円板巻線の素線導体配置を示す片側断面
配置図

【図12】従来の異なる円板巻線の素線導体配置を示す片
側断面配置図

【符号の説明】

Ｄ，Ｅ，Ｆ：四層ハイザーキャップ巻線、Ｇ：Ｎ層ハイ
ザーキャップ巻線、Ｂ：二層ハイザーキャップ巻線、
Ａ：普通円板巻線、ｔ０：初巻きの素線導体、ｔ４，ｔ
７，ｔ１０：戻りの素線導体、Φ：内径、Ｕ，ｕ：端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁被覆された素線導体を外径側から内径
側へ円板状に巻回された内巻きコイルと、この内巻きコ
イルから渡ってきた素線導体を内径側から外径側へ円板
状に巻回された外巻きコイルとが軸方向に交互に積層さ
れるとともに互いに接続されてなる円板巻線において、
Ｎを４以上の偶数とし、第一層目の内巻きコイルから第
Ｎ層目の外巻きコイルまでコイルを交互にＮ層積層させ
てなるＮ層ハイザーキャップ巻線が備えられ、このＮ層
ハイザーキャップ巻線の第一層目のコイルは、巻線の巻
き始め端となる初巻きの素線導体と、第Ｎ層目のコイル
の巻き終わりを外径側で軸方向に渡して戻した一巡後の
素線導体とを半径方向に重ねて巻回したものからなり、
Ｎ層ハイザーキャップ巻線の第二層目のコイルは、第一
層目のコイルの巻き終わりから内径側を軸方向に渡した
前記初巻きの素線導体と、前記一巡後の素線導体とを半
径方向に重ねて巻回したものからなり、以下、Ｎ層ハイ
ザーキャップ巻線の奇数層目のコイルは、前層のコイル
の巻き終わりから外径側を軸方向に渡した前記初巻きの
素線導体と、前記一巡後の素線導体とを半径方向に重ね
て巻回したものからなり、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の
偶数層目のコイルは、前層のコイルの巻き終わりから内
径側を軸方向に渡した前記初巻きの素線導体と、前記一
巡後の素線導体とを半径方向に重ねて巻回したものから
なり、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の第Ｎ層目のコイル
は、Ｎ−１層目のコイルの巻き終わりから内径側を軸方
向に渡した前記初巻きの素線導体と、前記一巡後の素線
導体とを半径方向に重ねて巻回したものからなり、外径
側に来た前記初巻きの素線導体を第一層目のコイルへ戻
すとともに、前記一巡後の素線導体を巻線の巻き終わり
端としたことを特徴とする円板巻線。
【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、素線導体
が複数の並列導体よりなり、初巻きの素線導体の並列導
体と一巡後の素線導体の並列導体とを交互に半径方向に
挟み込ませてなることを特徴とする円板巻線。
【請求項３】請求項１または２に記載のものにおいて、
第一層目の内巻きコイルと第二層目の外巻きコイルとを
積層させてなる二層ハイザーキャップ巻線が備えられ、
この二層ハイザーキャップ巻線の第一層目のコイルは、
巻線の巻き始め端となる初巻きの素線導体と、第二層目
のコイルの巻き終わりを外径側で軸方向に渡して戻した
一巡後の素線導体とを半径方向に重ねて巻回したものか
らなり、二層ハイザーキャップ巻線の第二層目のコイル
は、第一層目のコイルの巻き終わりから内径側を軸方向
に渡した前記初巻きの素線導体と、前記一巡後の素線導
体とを半径方向に重ねて巻回したものからなり、外径側
に来た前記初巻きの素線導体を第一層目のコイルへ戻す
とともに前記一巡後の素線導体を巻線の巻き終わり端と
し、Ｎ層ハイザーキャップ巻線の巻き終わり端に二層ハ
イザーキャップ巻線の巻き始め端が接続されてなること
を特徴とする円板巻線。
【請求項４】請求項３に記載のものにおいて、第一層目
の内巻きコイルと第二層目の外巻きコイルとを積層させ
てなる普通円板巻線が備えられ、この普通円板巻線の第
一層目のコイルは、巻線の巻き始め端となる初巻きの素
線導体だけで巻回したものからなり、普通円板巻線の第
二層目のコイルは、第一層目のコイルの巻き終わりから
内径側を軸方向に渡した前記初巻きの素線導体を巻回し
て普通円板巻線の巻き終わり端とし、二層ハイザーキャ
ップ巻線の巻き終わり端と普通円板巻線の巻き始め端と
が接続されてなることを特徴とする円板巻線