特開 2023-14662 静止誘導機器用コイル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023014662

(43)【公開日】2023-01-31

(54)【発明の名称】静止誘導機器用コイル

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20230124BHJP

   H01F 41/12 20060101ALI20230124BHJP

   H01F 27/32 20060101ALI20230124BHJP

   H01F 5/06 20060101ALI20230124BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20230124BHJP

【ＦＩ】

H01F30/10 C

H01F30/10 H

H01F30/10 S

H01F30/10 F

H01F41/12 E

H01F27/32 130

H01F5/06 S

H01F27/28 128

H01F27/28 176

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021118734

(22)【出願日】2021-07-19

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】中前 哲夫

(72)【発明者】

【氏名】前田 照彦

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 多文

(72)【発明者】

【氏名】大山 公治

(72)【発明者】

【氏名】▲陦▼ 裕介

(72)【発明者】

【氏名】城条 雅之

【テーマコード（参考）】

5E043

5E044

【Ｆターム（参考）】

5E043DB03

5E043EA01

5E044CA06

5E044CB03

(57)【要約】

【課題】絶縁電線の段上り部又は口出し線を、層間不織布に形成された切込み部分に配置するように構成したものにあって、層間不織布間に隙間が形成されることを効果的に防止する。
【解決手段】実施形態に係る静止誘導機器用コイルは、絶縁電線を筒状に巻回してなる巻線層を、層間に層間不織布を配しながら内側から外側に向けて複数層に備えると共に、前記内外の巻線層間に冷却用のダクトを設けてなるものであって、前記絶縁電線の次の巻線層への段上り部又は口出し線が、前記層間不織布に形成された切込み部分に配置されるように構成されていると共に、前記層間不織布の切込み部分の内外周面に、該切込みの周囲部が前記ダクトに向けて落込むことを防止するための絶縁材製の不織布支持物が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁電線を筒状に巻回してなる巻線層を、層間に層間不織布を配しながら内側から外側に向けて複数層に備えると共に、前記内外の巻線層間に冷却用のダクトを設けてなる静止誘導機器用コイルであって、
前記絶縁電線の次の巻線層への段上り部又は口出し線が、前記層間不織布に形成された切込み部分に配置されるように構成されていると共に、
前記層間不織布の切込み部分の内外周面に、該切込みの周囲部が前記ダクトに向けて落込むことを防止するための絶縁材製の不織布支持物が設けられる静止誘導機器用コイル。

【請求項2】

前記不織布支持物は、前記層間不織布の切込み部分に宛てがわれたガラスメッシュを含んでいる請求項１記載の静止誘導機器用コイル。

【請求項3】

前記不織布支持物は、前記ダクト内に挿入配置された中空状の絶縁パイプを含んでいる請求項１又は２記載の静止誘導機器用コイル。

【請求項4】

前記ダクトを形成するためのスペーサが、前記不織布支持物を兼用している請求項１から３のいずれか一項に記載の静止誘導機器用コイル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、静止誘導機器用コイルに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば高電圧受配電設備用の変圧器に使用されるコイルとしては、絶縁層にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させた樹脂モールドコイルが採用されている（例えば特許文献１参照）。この種の樹脂モールドコイルを製造するにあたっては、例えば円筒状の巻枠が用いられ、絶縁電線を軸方向に１ターンずつ順に円筒状に巻回していくことにより、一層分の巻線層が形成される。また、一層の巻線層の内周側及び外周側には、夫々、薄い不織布を何枚か重ねた層間不織布が巻き付けられる。さらに、内外の巻線層間には、複数本のダクトピースが設けられることにより、軸方向に延びるダクトが設けられる。

【0003】

そして、一層分の巻線の作業が終了すると、段上り部を設けて、次の層の巻線作業が繰返される。複数層例えば４層の巻線層が得られた後、コイルに対するエポキシ樹脂の含浸処理が行われ、前記層間不織布部分に樹脂が含浸され硬化されることにより、コイルの内部の隙間や外面部がモールド樹脂層で覆われたモールドコイルが得られる。このとき、絶縁電線のうち、巻き始め部や巻き終わり部には、口出し線が設けられ、巻線層から次の巻線層に渡る部分には、段上り部が設けられる。それら絶縁電線の口出し線や段上り部部分には、絶縁テープがスパイラル状に多重に巻付けられ、導体の周囲に太い絶縁層が形成されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１２０５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記したコイルの巻回作業時に、絶縁電線の段上り部又は口出し線を、次の層に渡す或いは外部に引出す場合には、層間不織布にカッターなどで一定長さの切込みを入れ、段上り部又は口出し線をその切込み部分に沿って収納するように配置することが行われる。ここで、図９には、層間不織布４１に形成された切込み４２と、段上り部の絶縁電線４３との位置関係を示す断面で示している。層間不織布４１は、複数枚の不織布４１ａを重ねて構成される。この場合、図９で左側に示す理想状態となることが望ましいが、実際には、図９で右側に示すように、不織布４１ａのうち切込まれた端部が、口出し線４３によってダクト側に開くように変形する。そのため、層間不織布４１に隙間ができやすくなり、樹脂モールド時にボイドが発生して絶縁性を低下させる虞があった。

【0006】

そこで、絶縁電線の段上り部又は口出し線を、層間不織布に形成された切込み部分に配置するように構成したものにあって、層間不織布間に隙間が形成されることを効果的に防止できる静止誘導機器用コイルを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態に係る静止誘導機器用コイルは、絶縁電線を筒状に巻回してなる巻線層を、層間に層間不織布を配しながら内側から外側に向けて複数層に備えると共に、前記内外の巻線層間に冷却用のダクトを設けてなるものであって、前記絶縁電線の次の巻線層への段上り部又は口出し線が、前記層間不織布に形成された切込み部分に配置されるように構成されていると共に、前記層間不織布の切込み部分の内外周面に、該切込みの周囲部が前記ダクトに向けて落込むことを防止するための絶縁材製の不織布支持物が設けられている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態を示すもので、変圧器の全体構成を概略的に示す正面図

【図2】二次巻線の巻線層の構成を模式的に示す図

【図3】コイルの巻回作業の途中の様子を概略的に示す斜視図（その１）

【図4】層間不織布に切込みを入れた状態を示す図

【図5】コイルの巻回作業の途中の様子を概略的に示す斜視図（その２）

【図6】絶縁パイプの外観を示す斜視図

【図7】層間不織布の切込み部分の断面構成を示す図

【図8】第２の実施形態を示すもので、コイルの巻回作業の途中の様子を概略的に示す斜視図

【図9】従来例を示すもので、層間不織布の切込み部分の断面構成の理想状態（左）と、実際の状態（右）とを並べて示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

（１）第１の実施形態
以下、静止誘導機器として、例えば６６ｋＶ或いは７７ｋＶ用の高電圧受変電設備に使用される三相用のモールド変圧器のモールドコイルに適用した第１の実施形態について、図１から図７を参照しながら説明する。まず、図１は、モールド変圧器の本体１の構成を概略的に示しており、この変圧器本体１は、鉄心２に、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３個のモールドコイル３を装着して構成される。

【0010】

前記鉄心２は、例えば積層鉄心からなり、上下のヨーク部と、それらの間を上下に連結する３本のレグ部とを有して構成される。前記モールドコイル３は、円筒状をなし、図で左右方向に並ぶようにして、前記各レグ部に夫々装着される。鉄心２の上下のヨーク部は、夫々、上部クランプ４、下部クランプ５により固定されている。詳しく図示はしないが、前記各モールドコイル３は、内周側に一次巻線を配し、中間に上下に延びるメインの冷却用ダクトを設けた状態で、外周側に二次巻線６（図２参照）を配して構成される。モールドコイル３は、全体が例えばエポキシ樹脂などのモールド樹脂層７によりモールドされている。

【0011】

図２は、前記モールドコイル３の二次巻線６の構成を模式的に示している。この二次巻線６は、円筒状の巻枠１０の外周部に、内周側から外周側に向けて例えば第１層から第４層までの４層の巻線層１１を備えている。各巻線層１１は、例えば銅等の導体の外周を絶縁被覆して構成された絶縁電線１２を巻回して構成される。このとき、各巻線層１１の内外周部分並びに上下両端面は、層間不織布１３により覆われる。層間不織布１３は、複数枚の不織布１３ａ（図７等参照）を重ねた層として構成される。

【0012】

また、前記巻枠１０と第１層の巻線層１１との間、及び巻線層１１同士間には、ガスや液体などの冷却流体の通り道となるダクト１４が設けられている。このダクト１４は、図３、図５に示すように、層間つまり層間不織布１３同士間に、円周方向に間欠的にスペーサとしての複数個のダクトピース１５を配置することにより形成される。前記ダクトピース１５は、絶縁材料例えばプラスチックから、断面がいわば鼓状をなす棒状をなし、軸方向全体に延びて配設されている。

【0013】

前記巻線層１１を形成するにあたっては、軸方向一端側つまり図２で上部の巻き始め部の口出し線１６から巻回が始まり、絶縁電線１２が１ターンずつ軸方向つまり図２で上から下にずれていくように巻回される。第１層の巻線層１１の巻回が終了すると、巻線層１１の下端部に段上り部１７が設けられ、第２層の巻線層１１の巻回が図で下から上に向けて行われる。段上り部１７は、円周方向に延びながら、ダクト１４の層を貫通するようにして外周側の次の巻線層１１に渡されるように設けられる。第２層の巻線層１１の巻回が終了すると、上端部に同様に段上り部１７が設けられ、第３層の巻線層１１の巻回が図で上から下に向けて行われる。

【0014】

第３層の巻線層１１の巻回が終了すると、下端部に同様に段上り部１７が設けられ、第４層の巻線層１１の巻回が図で下から上に向けて行われる。第４層の巻線層１１の巻回が終了すると、巻き終り部の口出し線１８が導出されるように設けられる。尚、前記口出し線１６、各段上り部１７、口出し線１８については、図３、図７等に示すように、前記絶縁電線１２の外周部に、絶縁テープ１９がスパイラル状に多重に巻付けられ、導体の周囲に太い絶縁層が形成されるようになっている。

【0015】

上記したモールドコイル３を得るにあたっては、巻枠１０に対し、ダクトピース１５及び層間不織布１３を配置しながら、絶縁電線１２の巻回作業を行なって４層の巻線層１１を備えたコイル本体を得る。そして、そのコイル本体を含浸槽内に収容し液状のエポキシ樹脂を注入する浸漬工程が実行され、エポキシ樹脂が層間不織布１３部分や絶縁電線１２同士間の隙間などに含浸される。その浸漬工程の後、コイル本体を図示しない加熱炉内で加熱する硬化工程が実行され、含浸されたエポキシ樹脂が硬化してモールド樹脂層７が得られる。これにより、モールド樹脂層７が、コイル本体の内部の隙間に充填されると共に、コイル本体の外面全体を覆うように設けられ、モールドコイル３が得られる。

【0016】

さて、本実施形態のモールドコイル３においては、絶縁電線１２の巻回時に、巻線層１１への段上り部１７を設ける、又は口出し線１６、１８を導出するにあたって、図４等に示すように、層間不織布１３に切込み２０が形成される。段上り部１７又は口出し線１６、１８は、その切込み２０部分に沿って、収容配置されるように構成されている。この場合、段上り部１７に対する切込み２０は、層間不織布１３の円周方向に延び、段上り部１７が嵌合するような幅で形成されている。

【0017】

そして、層間不織布１３の切込み２０部分の内外周面に、該切込み２０の周囲部が前記ダクト１４に向けて落込むことを防止するための絶縁材製の不織布支持物が設けられる。本実施形態では、図７に示すように、不織布支持物として、層間不織布１３の切込み２０部分の内外周面にガラスメッシュ２１が宛がうように設けられる。このガラスメッシュ２１は、図３にも示すように、例えばガラス繊維を縦横に配置した網状をなすもので、層間不織布１３のうち切込み２０部分を含む領域この場合円周方向にやや長い矩形状領域を覆うように配置される。

【0018】

更に本実施形態では、図５、図７に示すように、不織布支持物として、前記ダクト１４内に挿入配置された中空状の絶縁パイプ２２が設けられる。この絶縁パイプ２２は、図６に示すように、プラスチック製例えばガラスエポキシ樹脂製の円管状のパイプ２２ａを比較的短い長さに切断すると共に、その外周に、外径寸法を調整するための不織布２３を巻付けて構成されている。絶縁パイプ２２の外径は、ダクト１４の直径方向寸法に対応したものとされる。

【0019】

この絶縁パイプ２２は、層間不織布１３の切込み２０形成部分に対応する領域内に、複数本が、ダクト１４内即ち隣り合うダクトピース１５同士間に、端部側から挿入されて設けられる。これにより、ダクト１４に配置された絶縁パイプ２２により、層間不織布１３を支えることができる。絶縁パイプ２２は中空状なので、ダクト１４における軸方向の冷却流体の流れを確保することができる。

【0020】

より具体的には、例えばコイル本体の下部において、第１層の巻線層１１から第２層の巻線層１１につながる段上り部１７を設ける場合の構成を例にあげて説明する。図３に示すように、第１層の層間不織布１３の外周には、複数本のダクトピース１５が配置され、段上り部１７が、第１層の巻線層１１からダクトピース１５間を通して外周側に引出される。このとき、ダクトピース１５同士間の隙間部分に、段上り部１７が配置される領域に位置して、絶縁パイプ２２が配置される。

【0021】

そして、必要な大きさに切断されたガラスメッシュ２１が、ダクトピース１５の外周に配置される。ガラスメッシュ２１には、段上り部１７を通すための穴２１ａが設けられている。一方、図４に示すように、第２層目の層間不織布１３の内周側つまり全体の厚みの半分となるように重ねた不織布１３ａの束に、例えばカッタを用いて、円周方向に延び段上り部１７が嵌合配置されるに必要な長さや幅の切込み２０が形成される。

【0022】

次いで、図５に示すように、切込み２０が形成された不織布１３ａの束は、ダクトピース１５及びガラスメッシュ２１の外周に宛てがわれ、段上り部１７が切込み２０を通されるように配置される。第２層目の層間不織布１３の内周側となる不織布１３ａの束は、ダクトピース１５の外周全周に配置される。この後、詳しく図示はしないが、不織布１３ａの束の周囲に絶縁電線１２が巻回されて第２層の巻線層１１が形成される。巻線層１１の形成後、その外周に、残り半分の厚みの不織布１３ａの束が巻かれるように配置され、第２層の層間不織布１３が形成される。

【0023】

この不織布１３ａの束にも、次の段上り部１７を引出すための切込み２０が形成され、層間不織布１３の外周面の所要位置つまり段上り部１７の引出し位置には、ガラスメッシュ２１が配置される。層間不織布１３及びガラスメッシュ２１の外周面には、ダクトピース１５が配置されると共に、必要な位置に絶縁パイプ２２が配置される。この後、同様にして、第３層、第４層の巻線層１１及び層間不織布１３が設けられ、最外周部に位置する層間不織布１３から巻き終わりの口出し線１８が導出される。しかる後、上記のように樹脂モールドが行われ、モールド樹脂層７が形成されたモールドコイル３が得られる。

【0024】

これにより、図７に示すように、層間不織布１３の切込み２０部分に、段上り部１７が配置されるが、層間不織布１３の内周側及び外周側の双方にガラスメッシュ２１及び絶縁パイプ２２が配置されることにより、層間不織布１３のうち切込まれた端部が押えられるようになる。尚、上記図３から図５では、段上り部１７についての説明を行なったが、口出し線１６、１８部分についても同様に、不織布支持物を設けて層間不織布１３の切込み２０部分がダクト１４側に落ち込むことを防止する構成が採用される。また、ダクト１４内には、空気、ガス、絶縁油などの冷却流体が流通されるようになるが、絶縁パイプ２２が冷却流体の流通を妨げることはない。。

【0025】

このように本実施形態によれば、次のような作用・効果を得ることができる。即ち、本実施形態では、上記したように、絶縁電線１２の段上り部１７又は口出し線１６、１８を、層間不織布１３に形成された切込み２０部分に配置するように構成したものにあって、層間不織布１３の切込み２０部分の内外周部に、該切込み２０の周囲部がダクト１４に向けて落込むことを防止するための絶縁材製の不織布支持物としてのガラスメッシュ２１及び絶縁パイプ２２を設けるようにした。これにより、図７に示すように、層間不織布１３のうち切込まれた端部が押えられるようになり、図９に示した従来と異なり、端部がダクト１４側に開くように変形することが抑えられる。

【0026】

従って、本実施形態のモールドコイル３によれば、樹脂モールド時において層間不織布１３の切込み２０部分に隙間が形成されることを効果的に防止することができるという優れた効果を得ることができる。この結果、モールド樹脂層７におけるボイドの発生を低減することができ、ひいては、ボイド発生に起因する絶縁性の低下を防止することができるものである。

【0027】

また、本実施形態では、不織布支持物として、層間不織布１３の切込み２０部分に宛てがわれたガラスメッシュ２１を設ける構成とした。このガラスメッシュ２１により、層間不織布１３が押えられて、切込み２０の縁部がダクト１４側に落ち込むような変形が防止される。この場合、ガラスメッシュ２１を採用したことにより、層間不織布１３を押えるに必要な強度や絶縁性、樹脂モールド時の樹脂の通過性等に優れたものとなり、不織布支持物として適したものとなる。

【0028】

更に本実施形態では、不織布支持物として、ダクト１４内に挿入配置された中空状の絶縁パイプ２２を含むものとした。ダクト１４内に絶縁パイプ２２を配置することにより、層間不織布１３が、その形状を保つように支えられるようになり、切込み２０の縁部の、ダクト１４側への落ち込みが防止される。このとき、絶縁パイプ２２を、層間不織布１３を支えるのに十分な強度を有したものとすることができ、また、コイル全体を大型化するといったことなく、ダクト１４の機能を確保した状態で、絶縁パイプ２２を設けることができる。特に、ガラスメッシュ２１と組合わせることにより、層間不織布１３の変形の防止により効果的となる。

【0029】

（２）第２の実施形態、その他の実施形態
図８は、第２の実施形態を示すものである。この第２の実施形態が、上記第１の実施形態と異なるところは、ダクト３１の構成にある。即ち、ダクト３１は、内外周に隣り合う巻線層１１の層間不織布１３間に、絶縁材製のスペーサ３２を配置して構成されている。このスペーサ３２は、円周方向に波板状つまりコルゲート状に構成されており、不織布支持物を兼用している。また本実施形態では、不織布支持物として、層間不織布１３の切込み２０部分の内外周面に、図示しないガラスメッシュ２１が設けられ、さらに、ダクト３１内つまりスペーサ３２の波の間に中空状の絶縁パイプ２２が挿入配置されている。

【0030】

このような第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、樹脂モールド時において層間不織布１３の切込み２０の縁部部分に隙間が形成されることを効果的に防止することができ、モールド樹脂層７におけるボイドの発生を低減し、ひいてはボイド発生に起因する絶縁性の低下を防止することができる。特に、ダクト３１を形成するためのスペーサ３２が、不織布支持物を兼用するので、部品の追加を招くことなく済み、構成の簡単化を図ることができる。ガラスメッシュ２１及び絶縁パイプ２２と組合わせることにより、層間不織布１３の変形の防止により効果的となる。

【0031】

尚、上記した第１の実施形態では、不織布支持物として、ガラスメッシュ２１及び絶縁パイプ２２の双方を設けるようにしたが、いずれか一方を設ける構成としても良い。また、上記した各実施形態では、コイルを円筒形状のものとしたが、角筒形状のものであっても良い。巻線層の層数等についても、一例を示したに過ぎず、適宜変更することができることは勿論である。その他、静止誘導機器としては、三相のモールド変圧器に限らず、単相の変圧器であっても良い。

【0032】

以上説明した各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0033】

図面中、１は変圧器本体（静止誘導機器）、２は鉄心、３はモールドコイル（コイル）、７はモールド樹脂層、１１は巻線層、１２は絶縁電線、１３は層間不織布、１３ａは不織布、１４、３１はダクト、１５はダクトピース（スペーサ）、１６、１８は口出し線、１７は段上り部、２０は切込み、２１はガラスメッシュ、２２は絶縁パイプ、３２はスペーサを示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】