(57)【要約】【課題】変換器用変圧器の耐電圧性能を高める。【解決手段】実施の形態の変換器用変圧器は、第１及び第２のリード部材、複数の第１〜第３の障壁部材、並びに複数の挿入部材を備えている。第１のリード部材は、電力を導く。第２のリード部材は、第１のリード部材に、接続端子を介在させて接続されている。複数の第１の障壁部材は、第１のリード部材の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する。複数の第２の障壁部材は、第２のリード部材の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する。複数の第３の障壁部材は、複数の第１の障壁部材と複数の第２の障壁部材との間をそれぞれ繋ぎ合わせるようにして、接続端子の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する。複数の挿入部材は、第１及び第２の障壁部材と第３の障壁部材との境界部分における径方向の間隙にそれぞれ挿入されている。【選択図】図３
2014007234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を導く第１のリード部材と、
前記第１のリード部材に接続端子を介在させて接続された第２のリード部材と、
前記第１のリード部材の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する複数の第１の障壁部材と、
前記第２のリード部材の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する複数の第２の障壁部材と、
前記複数の第１の障壁部材と前記複数の第２の障壁部材との間をそれぞれ繋ぎ合わせるようにして、前記接続端子の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する複数の第３の障壁部材と、
前記第１及び第２の障壁部材と前記第３の障壁部材との境界部分における前記径方向の間隙にそれぞれ挿入された複数の挿入部材と、
を具備する変換器用変圧器。
【請求項２】
前記複数の挿入部材は、それぞれが複数に分割可能な構造を有する、
請求項１記載の変換器用変圧器。
【請求項３】
前記複数の挿入部材は、それぞれ環状に構成されている、
請求項１又は２記載の変換器用変圧器。
【請求項４】
前記境界部分は、前記第１又は第２の障壁部材の端部と前記第３の遮蔽部材の端部とが、前記径方向からみて互いに重なり合う状態で繋ぎ合わされている、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の変換器用変圧器。
【請求項５】
前記複数の第３の障壁部材をそれぞれ間に挟む前記複数の第１の障壁部材と前記複数の第２の障壁部材との間のそれぞれの離間距離は、これらの障壁部材の軸心側から外周側に向かうにつれて段階的に長くなるように構成されている、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の変換器用変圧器。
【請求項６】
前記複数の挿入部材のうち、前記径方向の内外両側から前記境界部分を挟んで互いに隣接する挿入部材どうしは、前記径方向からみて互いの外形部分の少なくとも一部が重なり合う位置関係にある、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の変換器用変圧器。
【請求項７】
前記複数の第３の障壁部材は、それぞれが軸方向に分割可能な構造を有し、
前記複数の挿入部材は、前記複数の第３の障壁部材毎の分割可能な構造部分における前記径方向の間隙にも挿入される、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の変換器用変圧器。
【請求項８】
前記複数の挿入部材のうち、前記径方向の内外両側から前記境界部分を挟んで互いに隣接する挿入部材どうしは、前記径方向からみて互いの外形部分の全体が重なり合う位置関係にある、
請求項７記載の変換器用変圧器。
【請求項９】
前記第１及び第２のリード部材には、交流電圧及び直流電圧が印加される、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の変換器用変圧器。
【請求項１０】
前記第１及び第２のリード部材、前記複数の第１〜第３の障壁部材、並びに前記複数の挿入部材は、絶縁油が充填されたタンクの内部に収容されている、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の変換器用変圧器。
【請求項１１】
複数の第１の障壁部材により径方向にそれぞれ間隙を設けつつ周面が多重に包囲された第１のリード部材と、複数の第２の障壁部材により径方向にそれぞれ間隙を設けつつ周面が多重に包囲された第２のリード部材と、を接続端子を介在させて接続する工程と、
前記接続端子の周面に絶縁部を形成する工程と、
前記第１及び第２のリード部材における各々の周面と、最内周側に位置する前記第１及び第２の障壁部材どうしの対向する個々の端部における内周面と、の間の前記径方向の間隙に、挿入部材をそれぞれ挿入する工程と、
前記挿入部材が挿入された前記最内周側に位置する第１の障壁部材と第２の障壁部材との間を繋ぎ合わせるようにして第３の障壁部材を巻き付けることにより、前記絶縁部の形成された前記接続端子の周面を包囲する工程と、
前記最内周側に位置する第１及び第２の障壁部材と前記第３の障壁部材との境界部分に外周側から絶縁テープを巻き付ける工程と、
を少なくとも有する変換器用変圧器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変換器用変圧器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量送電、長距離送電及び異周波連携など、系統運用上、多くのメリットを有する直流送電が多方面で使用されている。日本国内の一部の地域においては、交流系統を連携する±５００ｋＶの直流送電が実施されており、さらに外国では、±８００ｋＶの直流送電が実施されている。
【０００３】
系統連携用の直流送電では、交流を直流に又は直流を交流に変換するための交直変換所が必要となる。この交直変換所には、交流と直流との変換の主要素となるサイリスタバルブやサイリスタバルブ側への入力電圧を適切な電圧に変換するための変換器用変圧器などが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−９６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記した変換器用変圧器は、例えば、サイリスタバルブに接続される二次側の巻線については、変圧された交流電圧以外にも直流電圧が印加される。したがって、変換器用変圧器は、交流電圧に加え直流電圧に対する耐性を確保する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、耐電圧性能を高めることができる変換器用変圧器及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の変換器用変圧器は、第１及び第２のリード部材、複数の第１〜第３の障壁部材、並びに複数の挿入部材を備えている。第１のリード部材は、電力を導く。第２のリード部材は、第１のリード部材に、接続端子を介在させて接続されている。複数の第１の障壁部材は、第１のリード部材の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する。複数の第２の障壁部材は、第２のリード部材の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する。複数の第３の障壁部材は、複数の第１の障壁部材と複数の第２の障壁部材との間をそれぞれ繋ぎ合わせるようにして、接続端子の周面をそれぞれ径方向に間隙を設けつつ多重に包囲する。複数の挿入部材は、第１及び第２の障壁部材と第３の障壁部材との境界部分における径方向の間隙にそれぞれ挿入されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る変換器用変圧器が設置された交直変換所における結線図。
【図２】図１の変換器用変圧器内の直流リード周辺の絶縁構造を示す断面図。
【図３】図２の絶縁構造を詳細に示す断面図。
【図４Ａ】図３に示す絶縁構造の一部を構成するダクトピースの平面図。
【図４Ｂ】図４Ａに示すダクトピースのＡ−Ａ断面図。
【図５Ａ】比較例に係る変換器用変圧器の直流リード周辺の絶縁構造を示す断面図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す絶縁構造に不具合が生じた場合の直流等電位線分布。
【図５Ｃ】図５ＢのＢ部詳細図。
【図６】第２の実施形態に係る変換器用変圧器の直流リード周辺の絶縁構造を詳細に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１の実施の形態］
図１に示すように、本実施形態に係る変換器用変圧器２ａ、２ｂは、送電用の電力を交流から直流に変換するための交直変換所７に設置されている。変換器用変圧器２ａは、例えば三相３巻線変圧器として構成され、一方、変換器用変圧器２ｂは、三相２巻線変圧器などとして構成されている。変換器用変圧器２ａ、２ｂは、交流系統を連携する例えば±５００ｋＶの直流送電などの用途に適用される。
【００１０】
交直変換所７には、バルブホール１７と称する建屋が設置されている。バルブホール１７内には、図１に示すように、複数のサイリスタバルブ１６ａ、１６ｂを有するサイリスタバルブ群３ａ、３ｂ、変圧器用避雷器１８ａ、１８ｂ、直流リアクトル用避雷器９、アノード−カソード間避雷器１０などが設けられている。バルブホール１７の屋外には、変換器用変圧器２ａ、２ｂの他、直流リアクトル８が設置されている。
【００１１】
変換器用変圧器２ａ、２ｂは、一次側が交流送電線路１に接続され、二次側がサイリスタバルブ群３ａ、３ｂに接続されている。サイリスタバルブ１６ａ、１６ｂは、変換器用変圧器２ａ、２ｂの二次側から入力された電力を交流から直流に順変換するための主要素である。サイリスタバルブ１６ａ、１６ｂには、運転実績、保守、点検の面から、空気絶縁方式のサイリスタバルブが適用されている。サイリスタバルブ群３ａ、３ｂの出力側は、直流リアクトル８を介して直流送電線路１５に接続されている。
【００１２】
つまり、交直変換所７では、図１に示すように、交流送電線路１から入力された交流の電力は、変換器用変圧器２ａ、２ｂ、サイリスタバルブ群３ａ、３ｂを通過する過程で直流の電力に変換され、さらに、直流リアクトル８を介して直流送電線路１５に送電される。
【００１３】
ここで、本実施形態に係る変換器用変圧器内の直流リード周辺の絶縁構造について説明する。図２に示すように、本実施形態の変換器用変圧器は、油絶縁方式を適用しており、タンク内５０に絶縁油２５が充填されている。
【００１４】
絶縁油２５が充填されたタンク内５０には、図２に示すように、直流巻線１１、巻線静電シールド２６、直流リードとしての直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４、接続端子２４、アングルプレスボード１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、直流ブッシングシールド２７、ブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、並びに、後述する図３に示すダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃが、収容されている。
【００１５】
アングルプレスボード１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、ダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃは、いわゆるプレスボードを材料として構成されている。プレスボードは、例えば、木綿やクラフトパルプなどを厚く抄造し、加圧して乾燥させた絶縁材料である。
【００１６】
図２に示すように、電力を導く第１のリード部材である直流巻線リード１２は、接続端子２４を介在させて、第２のリード部材である直流ブッシングリード１４に接続されている。接続端子２４の周面には、絶縁紙が巻き付けられて、端子絶縁部２２が形成されている。接続端子２４を介して接続される直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４は、二次側の巻線である直流巻線１１と、変換器用変圧器外のサイリスタバルブ群３ａ、３ｂに繋げられている直流ブッシング２８と、の間を接続する。上述した絶縁油２５は、直流巻線１１を冷却する冷却媒体としても機能する。
【００１７】
電界緩和用に設けられた巻線静電シールド２６及び直流ブッシングシールド２７は、直流巻線リード１２によって巻線外に引き出される直流巻線１１の端部と、直流ブッシング２８の端部と、のそれぞれの周囲を絶縁紙で被覆することによって構成されている。
【００１８】
上述したアングルプレスボード１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、図２に示すように、直流巻線１１全体を絶縁するために、直流巻線１１自体の周囲を多重に取り囲むようにして設けられている。アングルプレスボード１９ａ、１９ｂ、１９ｃには、直流巻線１１の端部を引き出して、直流巻線リード１２との接続を確保するために開口部１９ｄが形成されている。アングルプレスボード１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃにそれぞれ連続的に繋がるようにして接合されている。これにより、直流巻線１１から後述する直流巻線リード１２にわたっての絶縁構造が実現される。
【００１９】
図２、図３に示すように、第１の障壁部材として機能する複数の巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、直流巻線リード１２の周面１２ａを、それぞれ径方向（図３中の矢印Ｄ方向）に間隙を設けつつ多重に包囲する絶縁バリアである。つまり、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、入れ子構造を有しており、直流巻線リード１２の軸心に対してそれぞれ同軸的に配置されている。
【００２０】
一方、第２の障壁部材として機能する複数のブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、図２、図３に示すように、直流ブッシングリード１４の周面１４ａを、それぞれ径方向（矢印Ｄ方向）に間隙を設けつつ多重に包囲する絶縁バリアである。すなわち、ブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、巻線リードバリアと同様に入れ子構造を有しており、直流ブッシングリード１４の軸心に対してそれぞれ同軸的に配置されている。なお、ブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、直流ブッシングリード１４と共に、直流ブッシングシールド２７の周囲を併せて多重に包囲している。
【００２１】
次に、接続端子２４の周辺の絶縁構造について詳述する。図２、図３に示すように、第３の障壁部材として機能する複数の接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、複数の巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃと複数のブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃとの間をそれぞれ繋ぎ合わせるようにして、端子絶縁部２２の形成された接続端子２４の周面を、それぞれ径方向（矢印Ｄ方向）に間隙を設けつつ多重に包囲する絶縁バリアである。複数の接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、接続端子２４の軸心に対してそれぞれ同軸的に配置されており、上述した巻線リードバリア及びブッシングリードバリアと同様に入れ子構造で形成されている。
【００２２】
図３に示すように、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃと接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの境界部分は、いわゆるスカーフ接続によって、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃとして構成されている。スカーフ接続は、接合される端部どうしにテーパを設けて互いを重ね合わせる（ラップさせる）接合方法である。同様に、ブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃと接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃとの境界部分は、スカーフ接続によってラップ接続部５６ａ、５６ｂ、５６ｃとして構成されている。
【００２３】
したがって、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（又はブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）の端部と、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃの端部とは、径方向（矢印Ｄ方向）からみて互いに重なり合う状態で繋ぎ合わされている。より具体的には、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、自身の両端部を、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃの端部及びブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃの端部に、外周側から巻き付けるようにして配置されている。
【００２４】
図３に示すように、上述したラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃには、それぞれの外周側から、絶縁紙がテープ状に形成された絶縁テープを、巻き付けることによって、絶縁テープ巻付部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃが構成されている。
【００２５】
ここで、多重の接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃをそれぞれ間に挟む多重の巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃと多重のブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃとの間の軸方向（矢印Ｌ方向）におけるそれぞれの離間距離（ラップ接続部どうしの離間距離）は、これら絶縁バリアの軸心側から外周側に向かうにつれて段階的に長くなるように構成されている。この構成により、接続端子バリア２３ａ、２３ｂを、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ及びブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂの外周側から巻き付けて配置する際や、外周側から絶縁テープを巻き付けて絶縁テープ巻付部２９ａ、２９ｂ、３０ａ、３０ｂを構成する際に、このような巻き付け対象の部材と、巻き付け対象の部材からみて外周側に位置する巻線リードバリア２０ｂ、２０ｃ、ブッシングリードバリア２１ｂ、２１ｃと、が物理的に干渉して障害になることを回避することができる。
【００２６】
また、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、図３に示すように、絶縁テープ巻付部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃによって、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃ側及びブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ側に押圧された状態となる。
【００２７】
さらに、本実施形態の変換器用変圧器では、挿入部材として機能する前述した複数のダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃが配置されている。ダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃは、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃが構成された位置の径方向（矢印Ｄ方向）の間隙にそれぞれ挿入されている。つまり、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、絶縁テープ巻付部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃとダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃとで、径方向（Ｄ方向）の内外周両側から挟持されている。
【００２８】
具体的には、ダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃは、図４Ａ、図４Ｂに示すように、それぞれ環状（リング状）に構成されている。ダクトピース５ａ、６ａの内径は、例えば略円柱状に形成された直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４の最外径に嵌合するサイズで構成されている。一方、ダクトピース５ａ、６ａの外径は、例えば略円筒状に形成された巻線リードバリア２０ａの内径、ブッシングリードバリア２１ａの最小の内径、及び接続端子バリア２３ａの内径（ラップ接続部５５ａ、５６ａの内径）に嵌合するサイズで構成されている。
【００２９】
詳述すると、図３、図４Ｂに示すように、環状のダクトピース５ａ、６ａの径方向（Ｄ方向）の厚さは、直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４の外径部分とラップ接続部５５ａ、５６ａの内径部分との間の間隙に嵌合する厚さで構成されている。また、環状のダクトピース５ｂ、６ｂの径方向の厚さは、絶縁テープ巻付部２９ａ、３０ａの外径部分とラップ接続部５５ｂ、５６ｂの内径部分との間の間隙に嵌合する厚さで構成されている。さらに、環状のダクトピース５ｃ、６ｃの径方向の厚さは、絶縁テープ巻付部２９ｂ、３０ｂの外径部分とラップ接続部５５ｃ、５６ｃの内径部分との間の間隙に嵌合する厚さで構成されている。
【００３０】
また、図３、図４Ｂに示すように、ダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃの軸方向（Ｌ方向）の幅は、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃにおいて、スカーフ接続されたテーパ部分についての軸方向（Ｌ方向）の長さ以上の幅でそれぞれ形成されている。さらに、絶縁テープ巻付部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃの幅は、上記したダクトピースの幅以上のサイズに形成されている。
【００３１】
ここで、複数のダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃのうち、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃを、径方向（Ｄ方向）の内外周両側から挟んで互いに隣接するダクトピースどうし（例えばダクトピース５ｂ、５ｃの組や、ダクトピース６ａ、６ｂの組）は、径方向からみて互いの外形部分の少なくとも一部が重なり合う位置関係にある。
【００３２】
したがって、前述したように、ラップ接続部どうしの軸方向（Ｌ方向）に沿った離間距離は、接続端子バリアなどの軸心側から外周側に向かうにつれて段階的に長くなるように構成されてはいるものの、上記の位置関係でダクトピースを配置していることで、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、絶縁テープ巻付部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃとダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃとによって、径方向（Ｄ方向）の内外周両側から、確実に挟持される。
【００３３】
また、図３、図４Ａ、図４Ｂに示すように、ダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれが複数に分割可能な構造を有している。ダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれ、半円環状の分割ピース３１及び分割ピース３２に分割することができる。この構成により、直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４どうしが、接続端子２４を介して既に接続された状態であっても、これらのリードの外周部分、並びに、巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ及びブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂの外周部分に対して、分割ピース３１及び分割ピース３２を個別に装着することで、結果的に円環状のダクトピースを配置することが可能となる。
【００３４】
次に、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに基づき、比較例の変換器用変圧器における直流リード周辺の絶縁構造について説明する。比較例の変換器用変圧器は、図５Ａに示すように、上記したダクトピース及び例えば絶縁テープ巻付部を省いたかたちで構成されている。
【００３５】
ここで、変換用変圧器の運転時において、交直変換用のサイリスタバルブに接続される二次側の直流巻線１１、直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４には、変圧された交流電圧以外にも直流電圧が印加される。したがって、変換器用変圧器は、交流電圧に加え直流電圧に対する絶縁設計が必要となる。
【００３６】
特に、油絶縁方式の変換器用変圧器は、上述したリードに直流電圧が印加されると、絶縁油に比べて、体積抵抗率の大きいプレスボード製の絶縁バリア（巻線リードバリア、接続端子バリア及びブッシングリードバリア）には、大きな直流電界が加わることになる。したがって、油絶縁方式の変換器用変圧器では、耐電圧性の観点から、絶縁バリア及び絶縁油のそれぞれに適当な電界が加わるように設計的配慮がなされている。
【００３７】
例えば、絶縁バリアを多重構造にする理由は、プレスボード製の絶縁バリアの絶縁強度が絶縁油単体よりも大きいことや、絶縁バリアで区分される絶縁油体積に対して絶縁油の破壊電界が負の依存性を有するため、絶縁油体積を細分化して絶縁油部分の耐圧を高め絶縁の強化を図るためである。より具体的には、変換器用変圧器の工場試験においては、直流巻線に直流電圧を印加する一方で、交流巻線を接地する場合がある。この際、体積抵抗率の大きいプレスボード製の絶縁バリアに大きな電界が加わり、体積抵抗率の小さい絶縁油にはあまり電界が加わらないことになる。つまり、プレスボード製の絶縁バリアの直流耐圧は、絶縁油の数倍以上大きいため、絶縁バリアに支障がなければ、直流巻線やリードの直流耐圧は十分に確保できることになる。
【００３８】
ここで、図５Ａに示すように、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃの取り付けは、上述したように、先に取り付けておいた巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃの端部及びブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃの端部に、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃのそれぞれの両端部を、外周側から重ね合わせる（ラップさせる）ように巻き付けることによって行われる。
【００３９】
この場合、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃのテーパどうしを密着させる密着力は、接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃの巻き付けによって各ラップ接続部の外周側から主に得られるものである。この一方で、各ラップ接続部の内周側からテーパどうしを密着させる力は、構造上、弱い力になる。さらに、プレスボード製の絶縁バリアは、構成材料に表面加工や乾燥処理を施したときに生じた微少な変形や反りを有している。これらが要因となって、各ラップ接続部の内周側は、テーパどうしの密着が損なわれて隙間が生じやすく、また密着状況の目視による確認も難しいため、直流絶縁を行う上での課題になっている。
【００４０】
この課題を図５Ｂ、図５Ｃに基づき詳述する。図５Ｂ、図５Ｃは、ラップ接続部のテーパどうしの密着性が損なわれた場合の直流等電位線３３の分布を示している。具体的には、巻線リードバリア２０ｂと接続端子バリア２３ｂとの境界部分を構成するラップ接続部５５ｂの一部に隙間３４が生じた場合の直流等電位線３３の分布を例示している。図５Ｂ、図５Ｃに示すように、直流等電位線３３は、絶縁油２５よりも抵抗率の高いプレスボード製の巻線リードバリア２０ｂ内及び接続端子バリア２３ｂ内を通っているが、隙間３４の位置では、直流等電位線３３が隙間３４の油隙を横断している。このため、プレスボード製の絶縁バリアよりも絶縁耐力の小さい絶縁油内の上記隙間３４（油隙）に、直流等電位線３３が密になる電界集中が生じており、この部位が絶縁上の弱点となっている。
【００４１】
これに対して、本実施形態に係る変換器用変圧器は、図３に示すように、絶縁テープ巻付部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃとダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃとによって、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃを内外から挟持していることで、各ラップ接続部の密着性を高めることができる。これにより、絶縁油２５中に生じ得る直流電界の集中を抑制できるので、直流耐圧を向上させることができる。
【００４２】
次に、本実施形態に係る変換器用変圧器の直流リード周辺における絶縁構造の製造方法について説明する。まず、図２、図３に示す巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより周面１２ａが多重に包囲された状態の直流巻線リード１２と、ブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃにより周面１４ａが多重に包囲された状態の直流ブッシングリード１４と、を接続端子２４を介在させて互いに接続する。次に、リード間に介在させたこの接続端子２４の周面に絶縁紙を巻き付けて端子絶縁部２２を形成する。
【００４３】
続いて、直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４の周面１２ａ、１４ａと、最内周側に位置する巻線リードバリア２０ａ及びブッシングリードバリア２１ａどうしの対向する個々の端部（ラップ接続部５５ａ、５６ａ）における内周面と、の間の径方向（Ｄ方向）の間隙に、ダクトピース５ａ、６ａを、一部分を残してそれぞれ挿入する。
【００４４】
ダクトピース５ａ、６ａを挿入する際には、分割ピース３１及び分割ピース３２に分割した状態で、各々を個別に挿入する。次に、一部分（非挿入部分）を残してダクトピース５ａ、６ａの挿入された巻線リードバリア２０ａとブッシングリードバリア２１ａとの間を繋ぎ合わせるようにすると共にダクトピース５ａ、６ａの非挿入部分を覆うようにして、接続端子バリア２３ａを外周側から巻き付けることにより、端子絶縁部２２の形成された接続端子２４の周面を包囲する。
【００４５】
さらに、巻線リードバリア２０ａ及びブッシングリードバリア２１ａと、接続端子バリア２３ａと、の境界のラップ接続部５５ａ、５６ａに、外周側から絶縁テープを巻き付けることによって、絶縁テープ巻付部２９ａ、３０ａを形成する。この後、同様に、ダクトピース５ｂ、６ｂの挿入、接続端子バリア２３ｂの形成、絶縁テープ巻付部２９ｂ、３０ｂの形成、ダクトピース５ｃ、６ｃの挿入、接続端子バリア２３ｃの形成、絶縁テープ巻付部２９ｃ、３０ｃの形成、を順次行うことによって、図３に示すように、直流リード周辺の絶縁構造を完成させる。
【００４６】
既述したように、本実施形態に係る変換器用変圧器によれば、絶縁テープ巻付部とダクトピースとの間で、ラップ接続部を内外周両側から挟持することによって、ラップ接続部の密着性を高めることができる。これにより、絶縁油中での直流電界の集中などを抑制できるので、耐電圧性能を向上させることができる。また、本実施形態の変換器用変圧器によれば、耐電圧性能が高められたことで絶縁構造部分を小さく構成することが可能となり、これによって、変換器用変圧器自体の小形化を図ることができる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施形態を図６に基づき説明する。なお、図６において、図３に示した第１の実施形態中の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００４８】
図６に示すように、本実施形態の変換器用変圧器は、第１の実施形態の変換器用変圧器が備えていた巻線リードバリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、ブッシングリードバリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び接続端子バリア２３ａ、２３ｂ、２３ｃに代えて、巻線リードバリア７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、ブッシングリードバリア７１ａ、７１ｂ、７１ｃ及び接続端子バリア７３ａ、７３ｂ、７３ｃを備えている。また、本実施形態の変換器用変圧器は、第１の実施形態のダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃに加え、これらのダクトピースと同一の構造のダクトピース３７ａ、３７ｂ、３７ｃをさらに備えている。
【００４９】
図６に示すように、接続端子バリア７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、それぞれが軸方向（Ｌ方向）に分割可能な構造を有している。接続端子バリア７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、軸方向（Ｌ方向）の長さをそれぞれほぼ二等分した分割リードバリア７８ａ、７８ｂ、７８ｃと分割リードバリア７９ａ、７９ｂ、７９ｃとから構成される。分割構造の分割リードバリア７８ａ、７８ｂ、７８ｃと分割リードバリア７９ａ、７９ｂ、７９ｃとの境界部分は、図６に示すように、端部どうしにテーパを設けて互いを重ね合わせるスカーフ接続によって、ラップ接続部７７ａ、７７ｂ、７７ｃとして構成されている。
【００５０】
図６に示すように、ラップ接続部７７ａ、７７ｂ、７７ｃのそれぞれの外周側には、絶縁テープ巻付部３９ａ、３９ｂ、３９ｃが形成されている。また、ラップ接続部（分割を可能にする構造部分）７７ａ、７７ｂ、７７ｃにおける径方向（Ｄ方向）の間隙には、円環状のダクトピース３７ａ、３７ｂ、３７ｃがそれぞれ挿入さている。
【００５１】
ここで、本実施形態の変換器用変圧器では、接続端子バリア７３ａ、７３ｂ、７３ｃを間に挟む多重の巻線リードバリア７０ａ、７０ｂ、７０ｃと多重のブッシングリードバリア７１ａ、７１ｂ、７１ｃとの間の軸方向（矢印Ｌ方向）に沿ったそれぞれの離間距離（ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃとラップ接続部５６ａ、５６ｂ、５６ｃとの間の離間距離）は、全て同一の長さで構成されている。
【００５２】
また、複数のダクトピース５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃ、３７ａ、３７ｂ、３７ｃのうち、ラップ接続部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、７７ａ、７７ｂ、７７ｃを、径方向（Ｄ方向）の内外周両側から挟んで互いに隣接するダクトピースどうし（例えばダクトピース５ｂ、５ｃの組や、ダクトピース３７ａ、３７ｂの組）は、径方向（Ｄ方向）からみて互いの外形部分の全体が重なり合う位置関係にある。
【００５３】
次に、本実施形態に係る変換器用変圧器の直流リード周辺における絶縁構造の製造方法について説明する。まず、図６に示す巻線リードバリア７０ａ、７０ｂ、７０ｃ及びブッシングリードバリア７１ａ、７１ｂ、７１ｃでそれぞれ多重に包囲された状態の直流巻線リード１２及び直流ブッシングリード１４の周面１２ａ、１４ａと、最内周側に位置する巻線リードバリア２０ａ及びブッシングリードバリア２１ａどうしの対向する個々の端部（ラップ接続部５５ａ、５６ａ）における内周面と、の間の径方向（Ｄ方向）の間隙に、ダクトピース５ａ、６ａを、一部分を残してそれぞれ挿入する。
【００５４】
続いて、図６に示す直流巻線リード１２と直流ブッシングリード１４とを接続端子２４を介在させて互いに接続する。さらに、リード間に介在させたこの接続端子２４の周面に絶縁紙を巻き付けて端子絶縁部２２を形成する。次いで、後に配置されるラップ接続部７７ａと端子絶縁部２２表面との間に挟まれることなる当該端子絶縁部２２上の所定位置にダクトピース３７ａを配置する。
【００５５】
次に、ダクトピース３７ａを外周側から覆うようにして分割リードバリア７８ａを巻き付けつつ、巻線リードバリア７０ａの内周側とダクトピース５ａの外周側との間のテーパ状の隙間部分にこの分割リードバリア７８ａのテーパ状の端部をスライドさせるようにして差し込む。これによってラップ接続部５５ａを構成する。続いて、ダクトピース３７ａとダクトピース６ａとの間の領域を外周側から覆うようにして分割リードバリア７９ａを巻き付けて、ラップ接続部７７ａ、５６ａと共に接続端子バリア７３ａを形成する。
【００５６】
さらに、ラップ接続部５５ａ、７７ａ、５６ａに、外周側から絶縁テープをそれぞれ巻き付けることによって、絶縁テープ巻付部２９ａ、３９ａ、３０ａを形成する。この後、同様に、ダクトピース５ｂ、６ｂ、３７ｂの配置、分割リードバリア７８ｂ、７９ｂの巻き付けによる接続端子バリア７３ｂの形成、絶縁テープ巻付部２９ｂ、３９ｂ、３０ｂの形成、ダクトピース５ｃ、６ｃ、３７ｃの配置、分割リードバリア７８ｃ、７９ｃの巻き付けによる接続端子バリア７３ｃの形成、絶縁テープ巻付部２９ｃ、３９ｃ、３０ｃの形成、を順次行うことによって、図６に示すように、直流リード周辺の絶縁構造を完成させる。
【００５７】
このように、本実施形態の変換器用変圧器は、前述した手順で多重の絶縁構造を形成するので、接続端子バリア７３ａ、７３ｂ、７３ｃをそれぞれ間に挟む多重の巻線リードバリアと多重のブッシングリードバリアとの間の離間距離を、全て同一の長さで構成することを可能にする。すなわち、本実施形態では、分割構造の接続端子バリアを適用していることで、外周側に位置する巻線リードバリア及びブッシングリードバリアの各端部が物理的な障害になることなく、多重の接続端子バリアを組み付けることができる。これにより、第１の実施形態とは異なり、内周側に位置する絶縁バリア間の離間距離に対して、外周側に位置する絶縁バリア間の離間距離をあえて長くする必要がないので、変換器用変圧器のさらなる小型化を図ることができる。
【００５８】
また、本実施形態の変換器用変圧器では、上述したように、ラップ接続部を、径方向（Ｄ方向）の内外周両側から挟んで互いに隣接するダクトピースどうしは、前記径方向からみて互いの外形部分の全体が重なり合う位置関係にある。したがって、本実施形態の変換器用変圧器によれば、レイアウト上の重なりを多くしたダクトピースと絶縁テープ巻付部との間でラップ接続部をより確実に挟持できるので、ラップ接続部の密着性が向上し、耐電圧性能を高めることができる。
【００５９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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す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。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【００６０】
なお、第１、第２の実施形態では、図２、図３、図６に示したように、巻線リードバリア、ブッシングリードバリア、接続端子バリアをそれぞれ３重に配置する例を示したが、間隙にダクトピースが適宜挿入された例えば７重以上の多重構造を持つ絶縁バリアを構成してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
２ａ，２ｂ…変換器用変圧器、５ａ，５ｂ，５ｃ，６ａ，６ｂ，６ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ…ダクトピース、１２…直流巻線リード、１２ａ…直流巻線リードの周面、１４…直流ブッシングリード、１４ａ…直流ブッシングリードの周面、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ…巻線リードバリア、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ…ブッシングリードバリア、２２…端子絶縁部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ…接続端子バリア、２４…接続端子、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ…絶縁テープ巻付部、３１，３２…分割ピース、５０…タンク内、５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，７７ａ，７７ｂ，７７ｃ…ラップ接続部、７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７９ａ，７９ｂ，７９ｃ…分割リードバリア、Ｄ…径方向、Ｌ…軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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