JPH0974026A - 巻線抑えリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発熱を伴うことなく，厚みの縮小が可能で、変
圧器の小型化，軽量化に役立つ金属製の巻線抑えリング
を提供する。 【解決手段】鉄心脚部に巻装された巻線の端部絶縁と鉄
心フレームとの間に間に設けられ、鉄心フレームから押
圧部材を介して加えられる締付荷重を巻線にほぼ均等に
分布した巻線締付力として伝達する巻線抑えリング１０
が、ほぼ方形断面を有する平板リング状にけい素鋼帯１
２を接着樹脂層を介在させて重ね巻した巻鉄心１１に、
この巻鉄心をその周方向の一箇所で分断するスリット部
１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、大容量の変圧
器，リアクトルなどの巻線に短絡電流などが流れること
によって巻線に作用する電磁機械力により、巻線が変形
したり破損するのを防ぐために設けられる巻線抑えリン
グに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は変圧器への巻線抑えリングの適用
状態を模式化して示す断面図、図８は従来の巻線抑えリ
ングを模式化して示す斜視図である。図において、鉄心
２の脚部に巻装された巻線３はその上下端に端部絶縁４
を備え、その下端側が巻線受け６を介して鉄心フレーム
５に支持される。また、巻線上部には端部絶縁４に接し
て巻線抑えリング１を備え、押しねじ，くさびなどの押
圧部材７を介して巻線抑えリング１と鉄心フレーム５と
の間の複数箇所に電磁機械力に対応して決まる一定の締
付荷重を加えることにより、巻線３に短絡電流などが流
れることによって作用する電磁機械力で巻線が変形した
り破損したりするトラブルを防止するよう構成される。
また、上述のように構成された変圧器中身はタンク９に
収納され、その内部に冷却媒体を兼ねた絶縁油，絶縁ガ
スなどが充填されることにより、高電圧に耐える絶縁性
能および冷却性能を備えた変圧器が構成される。

【０００３】一方、巻線抑えリング１は図８に示すよう
に巻線３の内外周寸法に適合したほぼ方形断面を有する
平板リング状に形成され、例えば上部の鉄心フレーム５
にねじ結合した押圧部材７の座板７Ａを巻線抑えリング
１の上面の４か所に配して集中荷重を加えることによ
り、巻線抑えリング１の曲げ剛性を利用し、カラー，ス
ペーサのサンドイッチ構造からなる端部絶縁４を介して
巻線３にほぼ均等に分布した巻線締付力が加えられる。
また、巻線抑えリングの厚みを薄くするためには剛性の
高い鋼材を用いることが好ましいが、巻線３からの漏れ
磁束が巻線抑えリング１と鎖交して巻線抑えリングに渦
電流が流れ、この渦電流のジュール発熱によって巻線抑
えリングが過熱することを防ぐ必要があり、このため一
般に、巻線抑えリング１には強化積層木材や高密度プレ
スボード積層材などの天然繊維質絶縁材が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】強化積層木材や高密度
プレスボード積層材等からなる従来の巻線抑えリング
は、圧縮強度が高く、押圧部材との当接部分では締付荷
重を長期間保持する性能を発揮するが、鋼材に比べて曲
げ剛性が比較的低いために押圧部材相互間での撓みが大
きくなる。したがって、この撓みを抑えて巻線の端面に
均等に分布した巻線締付力を与えるために巻線抑えリン
グの厚みが厚くなり、これに伴って鉄心の窓寸法が大き
くなって磁路長および鉄心断面積が増すため、変圧器全
体の大型化，重量増加，コスト上昇などの悪影響を招く
という問題がある。

【０００５】この発明の目的は、発熱を伴うことなく，
厚みの縮小が可能で、変圧器の小型化，軽量化に役立つ
金属製の巻線抑えリングを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、鉄心脚部に巻装された巻
線の端部絶縁と鉄心フレームとの間に設けられ、鉄心フ
レームから押圧部材を介して加えられる締付荷重を前記
巻線にほぼ均等に分布した巻線締付力として伝達する巻
線抑えリングにおいて、ほぼ方形断面を有する平板リン
グ状にけい素鋼帯を接着樹脂層を介在させて重ね巻した
巻鉄心に、この巻鉄心をその周方向の一箇所で分断する
スリット部を設けたことにより、巻鉄心の積層面に並行
な方向の高い剛性を利用して撓みが少なく、したがって
押圧部材からの集中荷重を巻線の端面に均等に分布した
巻線締付力として加えることが可能になり、かつ巻線抑
えリングの厚みが縮小される。また、けい素鋼帯を用い
ることにより漏れ磁束による発生損失が低減されるとと
もに、スリット部によりけい素鋼帯の長さが１ターン未
満に分断されて鉄心からの高電圧の誘導が阻止される。
さらに、巻線抑えリングが磁気シールドとしても機能す
るので、鉄心フレームへの漏れ磁束を遮蔽する作用も期
待される。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
巻線抑えリングにおいて、けい素鋼帯を方向性けい素鋼
帯としたことにより、巻線抑えリングの一層の低損失化
が可能になる。請求項３に記載の発明は、請求項１また
は請求項２記載の巻線抑えリングにおいて、けい素鋼帯
の少なくとも一方の面に熱硬化性接着剤を塗布した状態
で重ね巻したことにより、巻線抑えリングは一体化した
巻鉄心となり、曲げ剛性が向上するので、均等に分布し
た巻線締付力が得やすくなる。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
巻線抑えリングにおいて、スリット部を一定の幅で覆う
緊縛バンド層を含む複数の緊縛バンド層を備え、押圧部
材からの締付荷重をこの複数の緊縛バンド層を介して加
えるよう構成したことにより、押圧部材からの締付荷重
に対する巻線抑えリングの機械的安定性が向上するとと
もに、スリット部分で低下する巻線抑えリングの曲げ剛
性を押圧部材により補償し、巻線の端面に均等に分布し
た締付力として加えることが可能になる。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項４記載の
巻線抑えリングにおいて、スリット部の一方の端面を覆
う導電性キャップと、他方の端面を覆う絶縁性キャップ
と、両キャップに跨がって外周面を覆う緊縛バンド層と
を備えるよう構成したことにより、スリット部により１
ターン未満に分断されたけい素鋼帯が導電性キャップに
より相互に導電接続されて互いにほぼ同電位となる、ま
た絶縁性キャップにより１ターンの形成が阻止されるの
で、巻線抑えリングの任意の一点を接地することによ
り、巻線抑えリング全体が鉄心フレームと同じ大地電位
に保持され、巻線からの静電誘導によって、分断された
けい素鋼帯の一部が高電位となる不都合が排除される。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項１記載の
巻線抑えリングにおいて、接着樹脂が基材テープに予め
含浸され、けい素鋼帯と重ね巻されたことにより、スリ
ット部により分断されたけい素鋼帯相互の接着強度が向
上するとともに、けい素鋼帯相互の絶縁が強化され、け
い素鋼帯が複数箇所で接触することを確実に回避でき
る。

【００１１】請求項７に記載の発明は、請求項１記載の
巻線抑えリングにおいて、巻鉄心の外周面を覆う絶縁被
覆層をリングの全周に渡って設けたことにより、けい素
鋼帯相互がより強固に一体化されて巻線抑えリング全体
の剛性が向上するとともに、巻線と対向する巻線抑えリ
ングのエッジを絶縁被覆が覆うことにより、その外側に
位置する絶縁媒体に生ずる電界集中が排除される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下この発明を複数の実施例に基
づいて説明する。 ［実施例１］図１はこの発明の実施例１になる巻線抑え
リングを模式化して示す斜視図である。図において、巻
線抑えリング１０は、一定の幅のけい素鋼帯１２をほぼ
方形断面を有する平板リング状に，層間に接着樹脂層を
介在させて重ね巻した巻鉄心１１として形成され、この
巻鉄心を周方向の一箇所で分断するスリット部１３を備
える。

【００１３】巻鉄心にスリット部を設けた巻線抑えリン
グ１０の内外径寸法は、図７に示す変圧器巻線３の内外
径に相応する寸法によって決まり、複数の巻線それぞれ
に巻線抑えリングが用意される。また、巻線抑えリング
１０の厚み（けい素鋼帯１２の幅）は設計巻線締付力に
よって決まり、巻線抑えリングの撓みを考慮して具体的
寸法が決められる。さらに、けい素鋼帯１２に方向性を
持たないけい素鋼帯を用いるか、あるいは長手方向に磁
気抵抗の低い方向性けい素鋼帯を用いるかは、巻線の漏
れ磁束分布によって決まり、巻線抑えリング１の発生損
失の低減効果の大きい方を選択する。

【００１４】一方、巻線抑えリング１０の製造方法は、
少なくとも一方の面に予め半硬化状態の熱硬化性樹脂膜
を形成したけい素鋼帯１２を用い、これを巻取ドラムに
所定回数重ね巻した後、熱硬化性樹脂を加熱硬化処理す
ることにより、層間が熱硬化性樹脂により強固に接着さ
れて一体化した曲げ剛性の高い巻鉄心１１が形成され
る。次いで、得られた巻鉄心の周方向の一か所をカッタ
ーで切断してスリット部１３を形成することにより、け
い素鋼帯１２が１ターン以下に分断され、分断されたけ
い素鋼帯の誘導電圧が互いにほぼ等しい巻線抑えリング
１０が得られる。なお、巻取ドラムに巻き取る過程でけ
い素鋼帯１２の一方の面に液状の熱硬化性樹脂を塗布す
るよう構成してもよい。

【００１５】このようにして製造された巻線抑えリング
１０は図７で説明したと同様に変圧器等に装着され、押
圧部材により図８に示すような複数箇所に集中して締付
荷重が加えられることにより、撓みが少なく巻線締付力
を巻線に均等に分布して伝達できる巻線抑えリング１０
を備え、かつ巻線抑えリングの高さ寸法が縮小されて小
型化された変圧器あるいはリアクトルを提供できる利点
が得られる。

【００１６】［実施例２］図２はこの発明の実施例２に
なる巻線抑えリングを模式化して示す斜視図である。図
において、この実施例が図１に示す実施例１の巻線抑え
リングと異なるところは、巻線抑えリング１０が、その
スリット部１３を一定の幅で覆う緊縛バンド層２１Ａを
含む複数の緊縛バンド層２１を備え、押圧部材からの締
付荷重がこの複数の緊縛バンド層を介して加えられるよ
う構成した点にある。

【００１７】緊縛バンド層２１には例えばガラス繊維基
材に熱硬化性樹脂を含浸して半硬化状態としたガラスバ
インドテープなどが用いられ、これを巻線抑えリング１
０の要所に複数回緊密に巻き付けた後、加熱硬化処理し
て一体化する。 ［実施例３］図３はこの発明の実施例３になる巻線抑え
リングの要部を示す拡大断面図である。図において、こ
の実施例が図２に示す実施例２の巻線抑えリングと異な
るところは、巻線抑えリング１０が、スリット部１３の
一方の端面を覆う導電性キャップ３２と、他方の端面を
覆う絶縁性キャップ３３と、両キャップに跨がって外周
面を覆う緊縛バンド層３１とを備えた点にあり、導電性
キャップ３２またはこれに近い任意の一点に接地線を接
続して鉄心フレーム等に接続することにより、スリット
部１３で分断されたけい素鋼帯が同電位に保持される。

【００１８】絶縁性キャップ３３は緊縛バンド層３１と
同じバインドテープで鉄心の端面をキャップ状に包むよ
う構成されてよく、また導電性キャップ３２は導電性塗
料を塗布した上を金属箔などで覆うよう構成されてよ
く、両キャップの外側を緊縛バンド層３１で緊縛するこ
とにより、安定性が向上する。図４はこの発明の実施例
３の変形例を示す要部の断面図である。図において、ス
リット部１３が巻線抑えリング１０を斜めに分断するよ
う形成された点が図３と異なっている。したがって、こ
の部分に押圧部材の座板を配置して締付荷重を加えるこ
とにより、傾斜したスリット部での端面の重なりを利用
して分断されたけい素鋼帯相互の導電性がより安定して
保持されるとともに、スリット部分での巻線抑えリング
の撓みをより確実に抑制できる利点が得られる。

【００１９】［実施例４］図５はこの発明の実施例４に
なる巻線抑えリングを模式化して示す要部の断面図であ
る。図において、この実施例が図１に示す実施例と異な
るところは、接着樹脂を基材テープに含浸した接着テー
プ４２として予め用意され、この接着テープ４２とけい
素鋼帯１２とを重ね巻することにより巻鉄心からなる巻
線抑えリング４０が形成された点にある。基材テープに
はガラス繊維やプラスチック繊維の織布または不織布を
用い、これに熱硬化性樹脂を含浸した後、半硬化状態と
することにより接着テープ４２が形成される。また、重
ね巻した巻鉄心は加熱硬化処理することにより、接着テ
ープ４２中の熱硬化性樹脂が一旦溶融してけい素鋼帯１
２との間を埋め、樹脂が硬化した状態でスリット加工を
行うことにより、接着テープとけい素鋼帯が完全に一体
化した強固な巻線抑えリング４０が形成される。

【００２０】［実施例５］図６はこの発明の実施例５に
なる巻線抑えリングを模式化して示す要部の断面図であ
る。図において、この実施例が図１に示す実施例と異な
るところは、巻鉄心からなる巻線抑えリング１０がその
全表面を覆う絶縁被覆５１を備えた点にある。絶縁被覆
５１としては、実施例１で説明したと同様に形成された
巻線抑えリング１０の表面に、例えばガラスバインドテ
ープをテーピングし、加熱硬化処理する方法で製作され
る。

【００２１】このように構成された巻線抑えリングは絶
縁被覆５１によってその外側の絶縁媒体中の電界集中が
緩和され、変圧器などの絶縁信頼性を向上する効果が得
られる。

【００２２】

【発明の効果】この発明の巻線抑えリングは前述のよう
に、ほぼ方形断面を有する平板リング状にけい素鋼帯を
接着樹脂層を介在させて重ね巻した巻鉄心に、この巻鉄
心をその周方向の一箇所で分断するスリット部を設ける
よう構成した。その結果、巻鉄心の積層面に並行な方向
の高い剛性を利用して撓みが少なく、したがって押圧部
材からの集中荷重を巻線の端面に均等に分布した巻線締
付力として加えることが可能な巻線抑えリングを提供で
きる。また、強化積層木材や高密度プレスボード積層材
等からなる従来の巻線抑えリングに比べてその高さ（厚
み）寸法を縮小できるので、これに伴って鉄心の窓寸法
の縮小，磁路長および鉄心断面積の縮減が可能になり、
変圧器全体の小型化，軽量化，コスト低減に貢献できる
利点が得られる。さらに、けい素鋼帯を用いたことによ
り漏れ磁束による巻線抑えリングの発生損失が低減され
るので、鋼材を用いた従来の巻線抑えリングで問題にな
った渦電流によるジュール発熱によって巻線抑えリング
が過熱するという問題が排除されるとともに、巻線抑え
リングが磁気シールドとして機能して鉄製の鉄心フレー
ムへの漏れ磁束を遮蔽し、その局部過熱を防止する二次
的効果も得られる。

【００２３】一方、巻線抑えリングにけい素鋼帯を用い
たことによって新たに生ずる技術的課題の内、鉄心から
の誘導電圧は、巻線抑えリングにスリット部を設けてけ
い素鋼帯を１ターン未満に分断することにより解決され
る。また、スリット部を覆う緊縛バンドを含む複数の緊
縛バンドを設け、この部分に押圧部材を介して締付荷重
を加えることにより、スリット部を設けたことによる剛
性の低下が補償され、期待する電磁機械力による巻線の
損傷防止効果が得られる。さらに、スリット部に導電性
キャップを設けて分断したけい素鋼帯を相互に導電接続
すれば、巻線抑えリングの接地が容易になると同時に、
巻線からの静電誘導によりけい素鋼帯の一部が高電位に
なる不都合も回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１になる巻線抑えリングを模
式化して示す斜視図

【図２】この発明の実施例２になる巻線抑えリングを模
式化して示す斜視図

【図３】この発明の実施例３になる巻線抑えリングの要
部を示す拡大断面図

【図４】この発明の実施例３の変形例を示す要部の断面
図

【図５】この発明の実施例４になる巻線抑えリングを模
式化して示す要部の断面図

【図６】この発明の実施例５になる巻線抑えリングを模
式化して示す要部の断面図

【図７】変圧器への巻線抑えリングの適用状態を模式化
して示す断面図

【図８】従来の巻線抑えリングを模式化して示す斜視図

【符号の説明】

１ 巻線抑えリング ２ 鉄心 ３ 巻線 ４ 端部絶縁 ５ 鉄心フレーム ６ 巻線受け ７ 押圧部材 ７Ａ 座板 ９ タンク １０ 巻線抑えリング １１ 巻鉄心 １２ けい素鋼帯 １３ スリット部 ２１ 緊縛バンド層 ２１Ａ スリット部を覆う緊縛バンド層 ３１ 緊縛バンド層 ３２ 導電性キャップ ３３ 絶縁性キャップ ４０ 巻線抑えリング ４２ 接着テープ ５１ 絶縁被覆層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄心脚部に巻装された巻線の端部絶縁と鉄
   心フレームとの間に設けられ、鉄心フレームから押圧部
   材を介して加えられる締付荷重を前記巻線にほぼ均等に
   分布した巻線締付力として伝達する巻線抑えリングにお
   いて、ほぼ方形断面を有する平板リング状にけい素鋼帯
   を接着樹脂層を介在させて重ね巻した巻鉄心に、この巻
   鉄心をその周方向の一箇所で分断するスリット部を設け
   たことを特徴とする巻線抑えリング。
2. 【請求項２】請求項１記載の巻線抑えリングにおいて、
   けい素鋼帯が方向性けい素鋼帯であることを特徴とする
   巻線抑えリング。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２記載の巻線抑えリ
   ングにおいて、けい素鋼帯の少なくとも一方の面に熱硬
   化性接着剤を塗布した状態で重ね巻したことを特徴とす
   る巻線抑えリング。
4. 【請求項４】請求項１記載の巻線抑えリングにおいて、
   スリット部を一定の幅で覆う緊縛バンド層を含む複数の
   緊縛バンド層を備え、押圧部材からの締付荷重がこの複
   数の緊縛バンド層を介して加えられることを特徴とする
   巻線抑えリング。
5. 【請求項５】請求項４記載の巻線抑えリングにおいて、
   スリット部の一方の端面を覆う導電性キャップと、他方
   の端面を覆う絶縁性キャップと、両キャップに跨がって
   外周面を覆う緊縛バンド層とを備えたことを特徴とする
   巻線抑えリング。
6. 【請求項６】請求項１記載の巻線抑えリングにおいて、
   接着樹脂が基材テープに予め含浸され、けい素鋼帯と重
   ね巻されたことを特徴とする巻線抑えリング。
7. 【請求項７】請求項１記載の巻線抑えリングにおいて、
   巻鉄心の外周面を覆う絶縁被覆層をリングの周方向の全
   長に渡って備えたことを特徴とする巻線抑えリング。