JPS6221205A - 樹脂モ−ルドコイル - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、軸方向に分割された複数個のコイ／Ｌを包蔵
する金型不要の樹脂モールドコイルに関する。

〔発明の背景〕

２０ｋＶ級等の特高受電用モールド変圧器や一次側の直
並列切換により５ｋＶ−３ｋＶ共用としたモールド変圧
器においては、高圧コイルを軸方向に複数個に分割する
ことが必要である。

このような軸方向に分割された複数個のコイルを一体に
樹脂モールドする従来技術の一例として第５図に示すよ
うなものがある（特開昭５５−１１１１１６）。これは
繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる中筒１の周囲にスペー
サ２を介して軸方向に２刀割されたコイル３を巻回し、
中筒１の上下端部にＦＲＰ製端板４を、端板４の外周側
にＦＲＰ製外筒５を配置してそれぞれ接着剤によ６′接
合し、中筒１、端板４、外筒５で形成された中空部に液
状樹脂６を注入してコイル３を包むようにモールドした
もので、このようにすれば、高価な金型を要せずに軸方
向に分割された複数個のコイルを一体にモールドするこ
とができ、耐クラツク性のすぐれた樹脂モールドコイル
が得られる。

しかし、一般に液状樹脂をコイルのまわりに注入した場
合、流動性の高い液状樹脂はコイル内部にまで侵入し、
コイル内部に残留した空気はボイドを形成するため、コ
イル層間に高電圧が印加された際、ボイドの部分に電界
が集中して部分放電（コロナ）が発生しやすい。ボイド
を除くため、液状樹脂の注入は真空中で行なうのが普通
であるが、真空中でもコイル内部に完全に樹脂を含浸さ
せることはむづかしく、さらに運転中の冷熱くり返しに
よってもコイル内部で導体と樹脂の剥離が起こり、微小
なボイドができる。こうしてできたボイドは内部圧力の
低い真空ボイドで、コロナ開始電圧が低く、その上、ボ
イド中１ζは含浸された樹脂の硬化時に発生する易イオ
ン化性ガスを含んでいるため、コロナ開始電圧はさらに
低（なる。

第７図の曲線Ａは液状樹脂を含浸したモールドコイルの
樹脂注入時の雰囲気圧（真空度）とコロナ開始電圧の関
係を示す図で、パッシェンの法則に従い・ドイド内圧が
低いとコロナ開始型「も低く、ボイド内圧が高いほどコ
ロナ開始電圧は高くなる傾向があるが、大気圧下で樹脂
を注入した場合でも７００■程度の比較的低い電圧でコ
ロナか発生する。したがって、第５図のようにコイル内
部に液状樹脂を含浸した樹脂モールドコイルでは、コイ
ル層間電圧を低くとらない′と絶縁の信頼性を確保でき
ず、コイル寸法が大きくなる。

第６図は従来の金型不要な樹脂モールドコイルの他の例
を示す。ここで、７は鉄心、８ば低圧コイル、９ａ、　
９ｂは軸方向に２分割された高圧コイルであり、それぞ
れの高圧コイル９ａ、　９ｂは、特開昭５７−１２１２
０７号公報に記載のように内外周を繊維強化樹脂からぼ
る絶縁層１０．１１で覆い、コイル端面には高粘度のパ
テ状樹脂を塗布し同作させてなる絶縁層１２を形成する
ことにより、別体に樹脂モールドされている。

このように構成された樹脂モールドコイルは、外表面だ
けが樹脂で覆われ、コイル内部には樹脂が含浸されない
ため、コイル内部の空所は大気圧ボイドとして残り、ま
た樹脂の硬化時に発生する易イオン化性ガスが混入した
としても微量であることから、コロナ開始電圧は第７図
の点Ｂで示されるように１１００〜１’４００Ｖの高い
値となる。したがって、層間電圧を高（とっても絶縁の
信頼性を十分確保することができる。

しかし、この構成では、高圧コイルを軸方向に分割する
必要がある場合、それぞれのコイルを別体に樹脂モール
ドし、図示のように上下に重ねて配置しなければならな
いため、工数を多く要し、変圧器全体の寸法も大きくな
り、コスト高になる。

また、高圧側の２個の樹脂モールドコイルをスペーサ１
３を介して組合わせているため、輸送時に加わる外力や
電路短絡時に生じる電磁力などに対する機械的強度も十
分でなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、軸方向に分割された複数個のコイルを
一体に樹脂モールドしながらコイル層間電圧を高くとる
ことを可能にし、小形かつ安価で、電気的および機械的
に信頼性の高い樹脂モールドコイルを提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、繊維強化樹脂からなるフィル内周側絶縁層と
繊維強化樹脂からなるコイル外周側絶縁層との間に軸方
向に分割された複数個のコイルを包蔵した樹脂モールド
コイルにおいて、上記コイル外周側絶縁層に上記コイル
の分割面の間に位置するように設けられた充てん相性入
口と、上記コイルの分割面の間に介在し注入時に流動性
を有する充てん材と、上記コイルの分割面からコイル内
部への上記光てん材の浸入を防止する手段とを備え、コ
イル内部に大気圧ボイドを保有させたことを特徴とする
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第４図により説明、す
る。

実施例■ 第１図は本実施例による樹脂モールドコイルを一部断面
で示した図で、軸方向に２分割されたコイル１４ａ、　
１４ｂは繊維強化樹脂からなるコイル内周側絶縁層１５
と繊維強化樹脂からなるコイル外周側絶縁層１６との間
に包蔵され、内外周の絶縁層１５゜１６の上端部とコイ
ル１４ａの上端面との間および内外周の絶縁層１５．１
６の下端部とコイル１４ｂの下端面との間にはパテ状樹
脂を塗布し固化させてなる端部絶縁層１７が形成されて
いる。コイル外周側絶縁層１６にはコイル１４ａ、　１
４ｂの分割面の間に位置する充てん相性入口１８を設け
てあり、コイル１４ａ。

１４ｂの分割面の間には液状樹脂（エポキシ樹脂等）を
注入、固化させてなる充てん材１９を満たし、この充て
ん材１９によりコイル１４ａ、　１４ｂの間を電気的に
絶縁するとともに、コイル１４ａ、　１４ｂを軸方向に
ずれないように機械的に保持している。

本例では、充てん材１９として使用される樹脂が注入時
に液状であるため、コイル１４ａ、　１４ｂの分割面か
らコイル内部への樹脂の浸入を防止する手段として、コ
イル１４ａ、　１４ｂの分割面近傍の各層厚体２０と層
間絶縁物２１との間をあらかじめプリプレグ等の熱接着
性シート２２を介して全周にわたり接着することにより
液状樹脂に対する密封効果をもたせ、コイル１４ａ、１
４ｂの内部に大気圧ボイドを保有することを可能にして
いる。

次に、本実施例による樹脂モールドコイルノ製造工程を
第２図により説明する。

まず同図（Ａ）に示すように、巻心（図示せず）の上に
あらかじめガラスクロス等の繊維質基材に液状樹脂（エ
ポキシ樹脂等）を含浸し半硬化状態としたシート状また
はテープ状のプリプレグを巻回してコイル内周側絶縁層
１５を形成し、その上に導体２０と層間絶縁物２１を中
間に間隔をあけて巻回して軸方向に２分割されたコイル
１４ａ、１４ｂを形成した後、再ひ゛上記と同様のプリ
プレグを巻回してコイル外周側絶縁層１６を形成する。

コイル１．４ａ、　１４１）を形成する途中で、各コイ
ルの分割面近傍の導体２０と層間絶縁物２１との間にプ
リプレグ等の熱接着性シート２２を全周にわたり巻き込
んでおく。

巻線終了後、同図（Ｂ）に示すようにコイル外周側絶縁
層１６に充てん相性入口１８を設け、その後、予備乾燥
を行なう。予備乾燥の過程で内外周の絶縁層１５．１６
と熱接着性シート２２が完全硬化し、内外周の絶縁層１
５．１６とコイル１４ａ、１４ｂとの間および熱接着性
シート２２と導体２０、層間絶縁物２１との間が樹脂に
より接着される。

次に、真空タンク内で同図ｔｃ＋に示すように液状樹脂
からなる充てん材１９を注入口１８から注入してコイル
１４ａ、　１４ｂの分割面の間に満たし、液状樹脂を固
化させた後、注入口部分を平らに仕上げ、プリプレグ等
の熱接着性シート２３で注入口１８をふさぐ。

その後、同図（Ｄ）に示すように内外周の絶縁層１５゜
１６で覆われていないコイル１４ａ、Ｉ４ｂの端面に大
気中でパテ状樹脂を塗布し固化させて端部絶縁層１７を
形成することにより、第１図に示した樹脂モールドコイ
ルができ上がる。

本実施例によれば、軸方向に分割されたコイル１４ａ　
、　１４ｂはコイル内周側絶縁層１５とコイル外周側絶
縁層１６の間に包蔵され、かつコイル１４ａ、　１４ｂ
（７）分割面の間にはコイル外周側絶縁層１６の充てん
相性入口１８から液状樹脂を注入し固化させてなるボイ
ドのない充てん材１９が満たされているため、コイル１
４ａ、１４ｂの間にかかる高電圧によりその間に部分的
な電界集中を生じることがなく、コイル間距離を小さく
しても絶縁を確保できる。また、注入された液状樹脂は
熱接着性シート２２によりコイル内部への侵入を阻止さ
れ、コイル上下端面を覆う端部絶縁層１７は高粘度のパ
テ状樹脂からなるため、上下端面からもコイル内部に樹
脂が侵入することはない。したがって、コイル１４ａ、
　１４ｂの内部にはコロナ開始電圧の高い大気圧ボイド
を保有させることができ、コイル層間電圧を高くとれる
。

実施例■ 第３図は本実施例による樹脂モールドコイルを一部断面
で示した図で、実施例■と共通の部分には同一符号を付
して示す。

本実施例はコイル１４ａ、　１４ｂの分割面の間に介在
する充てん材１９′として絶縁性粉末を用いたもので、
それ以外の構成は実施例Ｉとほぼ同一である。

この充てん材１９′としての絶縁性粉末は、均一な粒度
の石英粉末やアルミナ粉末等、一般に注形樹脂に混入し
て使用される充てん材と同様のものでよい。

これらの絶縁性粉末は液状樹脂と違ってコイル内部に侵
入しに＜＜、適当な粒度のものを選べば、コイル１４ａ
、　１４ｂの分割面から導体２０と層間絶縁物２１のす
きまにわずか侵入するだけで粒子の相互干。

渉により目づまりを起こし、それ以上コイル内部に侵入
しなくなるので、実施例■のように特に熱接着性シート
２２を用いて導体２０と層間絶縁物２１のすきまをふさ
ぐようなことをしな（でも、上記した充てん材自体の目
づまり現象により充てん材の侵入防止手段としての機能
を果たさせることができる。

本実施例による樹脂モールトコ、イルの製造工程は第４
図に示す通力である。すなわち、同図（Ａ）のようにコ
イル内周側絶縁層１５を形成するプリプレグと軸方向に
２分割されたコイル１４ａ、１４ｂとコイル外周側絶縁
層１６を形成するプリプレグを順次巻回し、同図（Ｂ）
のようにコイル外周側絶縁層１６．にコイル１４ａ、　
１４ｂの分割面の間に位置する充てん相性入口１８を設
けた後、予備乾燥を行ない、次に充てん相性入口１８か
ら同図（Ｃ１のように絶縁性粉−末からなる充てん材１
９′を注入してコイル１４ａ、　１４ｂの分割面の間に
満たし、その後、プリプレグ等の熱接着性シート２３で
注入口１８をふさぎ、コイル１４ａ。

１４ｂの上下端面にパテ状樹脂を塗布し固化させて端部
絶縁層１７を形成することにより、第３図に示した樹脂
モールドコイルができ上がる。

本実施例では、コイル１４ａ、　１４ｂの分割面の間に
充てんされた絶縁性粉末の間に微小な空気層が存在し、
その空気層は粉末粒子間に均一に、゛かつ連続して分布
しているため、コイル１４ａ、　１４ｂの間に高電圧が
かかつても充てん材１９′の内部に部分的な電界集中を
生じることはなく、良好な絶縁性能が得られ、また機械
的にもコイル１４ａ、　１４ｂの軸方向へのずれを十分
防止することができる。また、コイル内部に大気圧ボイ
ドが保有され、コイル層間電圧を高くとれることは実施
例■と同様であるしたがって、実施例Ｉ、ＩＩによる樹
脂モールドコイルを第６図に示す従来の分割形モールド
フィルに代えて特高受電用モールド変圧器や５ｋＶ−３
ｋＶ共用モールド変圧器の高圧コイルに適用することに
より、変圧器をより小形軽量化することができる。

以上各実施例ではコイルの上下端面を覆う端部絶縁層１
７をパテ状樹脂により形成するものとしたが、実施例■
でコイル分割面に施したのと同様の液状樹脂の侵入防止
手段をコイル上下端面にも施すことにより、パテ状樹脂
の代わりに液状樹脂を用いて端部絶縁層１７を形成する
ことも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、軸方向に分割された複数個のコイルを
それぞれのコイル内部にコロナ開始電圧の高い大気圧ボ
イドを法官させた状態で一体に樹、脂モールドすること
ができ、かつコイル分割面の間を満たす充てん材により
コイル間に電界集中のない良好な電気的絶縁を確保し、
機械的にも強固な一体構造とすることができるため、第
５図の従来例に比べてコイル層間電圧を高くとれ、また
第６図の従来例と比べれば分割コイル間の距離を小さく
できるとともにフィル支持構造が簡単になることにより
、モールド変圧器全体を小形軽量化し、製造コストを低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による樹脂モールドコイルの
一部切断した側面図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）はその製造
工程の説明図、第３図は本発明の他の実施例による樹脂
モールドコイルの一部切断した側面図、第４図（Ａ）〜
（Ｄ）はその製造工程の説明図、第５図は従来例の切断
側面図、第６図は他の従来例の一部切断した側面図、第
７図は樹脂モールドコイルのボイド内圧とコロナ開始電
圧の関係を示す図である。 １４ａ、　１４ｂ　：コイル １５：コイル内周側絶縁層 １６：コイル外周側絶縁層 １８：充てん相性入口 １９：液状樹脂を注入、固化させてなる充てん材１９′
：絶縁性粉末からなる充てん材 ２２：充てん材の侵入防止手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維強化樹脂からなるコイル内周側絶縁層と繊維
   強化樹脂からなるコイル外周側絶縁層との間に軸方向に
   分割された複数個のコイルを包蔵した樹脂モールドコイ
   ルにおいて、上記コイル外周側絶縁層に上記コイルの分
   割面の間に位置するように設けられた充てん材注入口と
   、上記コイルの分割面の間に介在し注入時に流動性を有
   する充てん材と、上記コイルの分割面からコイル内部へ
   の上記充てん材の侵入を防止する手段とを備え、コイル
   内部に大気圧ボイドを保有させたことを特徴とする樹脂
   モールドコイル。
2. （２）上記充てん材が注入時に液状である樹脂からなっ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の
   樹脂モールドコイル。
3. （３）上記充てん材が絶縁性粉末であることを特徴とす
   る特許請求の範囲（１）項記載の樹脂モールドコイル。