(57)【要約】【課題】  電圧変成器コイルの巻回中の断線や、コイル線材の乗り上げによる重なり現象が生じた場合に、絶縁信頼性の低下を回避した電圧変成器コイルの巻線方法を提供する。【解決手段】  巻線装置により、巻心に絶縁被覆電線のコイル線材を１層毎に密着巻して多層構造に巻回し、各層間に絶縁フィルムを層間絶縁材とする絶縁層を設けた密着多層巻き構造の電圧変成器コイルの巻回作業において、巻回中にコイル線材が断線したとき、または巻回中にコイル線材が乗り上げて重なりが現象生じたときに、巻線装置を一時停止し、断線または重なりが生じた部分の１層内側の終端１ターン前まで巻き戻し、この内側層の終端位置でコイル線材を接続するとした。【選択図】        図１
2006310671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線装置により、巻心に絶縁被覆電線のコイル線材を１層毎に密着巻して多層構造に巻回し、各層間に絶縁フィルムを層間絶縁材とする絶縁層を設けた密着多層巻き構造の電圧変成器コイルの巻回作業において、巻回中にコイル線材が断線したとき、または巻回中にコイル線材の乗り上げによる重なりが生じたときに上記巻線装置を一時停止し、断線または重なりが生じた部分の１層内側の終端１ターン前まで巻き戻し、１層内側の終端位置でコイル線材を接続することを特徴とする電圧変成器コイルの巻線方法。
【請求項２】
巻心に絶縁被覆電線のコイル線材を１層毎に密着巻きして多層構造に巻回し、各層間に絶縁フィルムを層間絶縁材とする絶縁層を設けた密着多層巻き構成の電圧変成器コイルを巻回するコイル巻回機構と、コイル巻回中に上記コイル線材が断線したときに断線異常として検出する断線異常検出手段と、コイル巻回中に上記コイル線材の乗り上げによる重なりが発生したときに重なり異常として検出する重なり異常検出手段とを備え、
上記断線異常検出手段がコイル線材の断線異常を検出したとき、または、上記重なり異常検出手段がコイル線材の重なり異常を検出したとき、上記コイル巻回機構は、コイル巻回動作を一時停止し、巻回中コイルの異常発生巻回層の１層内側の終端１ターン前まで巻き戻してコイル線材および層間絶縁材を除去するために逆転動作して停止し、停止した異常発生巻回層の１層内側の終端位置でコイル線材接続後に、上記巻回機構の巻回設定値を巻回する巻回層に再設定して巻回動作が再開できるように構成されていることを特徴とする電圧変成器巻線装置。
【請求項３】
上記断線異常検出手段は断線異常を検出したときに断線異常警報を出力することを特徴とする請求項２記載の電圧変成器コイルの巻線装置。
【請求項４】
上記重なり異常検出手段は重なり異常を検出したときに重なり異常警報を出力することを特徴とする請求項２記載の電圧変成器コイルの巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス絶縁開閉装置に使用される電圧変成器のコイルを巻回する電圧変成器コイルの巻線方法および電圧変成器コイルの巻線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁開閉装置に使用される電圧変成器は、例えば図７、図８のように構成されている。図７は電圧変成器の一部を透視した構造図であり、図８はコイルの一部を断面で示したコイル構造図である。
この構成のコイル１は、絶縁筒で構成された巻心２の周囲に直径の細い絶縁被覆電線のコイル線材３を密着巻きした多層構造とし、各層間に絶縁フィルムの層間絶縁材４が挿入されて、軸方向断面が台形形状に形成され、外周部には電界集中が生じないようにシールド５が取り付けられ、図７のように密閉容器６の中に収容され、ガス絶縁開閉装置との接続部には絶縁スペーサ７が設けられている。
図８のような軸方向断面が台形形状のコイルを巻回する巻線装置としては、例えば特許文献１に台形コイルの製造方法として開示されている。
特許文献１の台形コイルの製造方法は、コイルが巻回されて直径が大きくなるにつれて狭くなる巻幅に対応して層間絶縁の絶縁フィルムの幅が狭くなるように両側を切断してコイル表面に供給する方法を採っている。
【０００３】
この構成では、コイル部分の外径が大きくなるにしたがって幅を狭くした絶縁フィルムを供給することにより、コイル端面がテーパ状に巻き上げられ、巻回後加工を行うことなく軸方向断面が台形形状に仕上げることができるものである。
【０００４】
また、層間絶縁の絶縁テープを供給するときには、巻回される各層毎にコイル軸心に対して直角方向の所定の位置に供給されなければならないが、コイルの所定の位置に正しく供給される層間絶縁の供給方法としては、例えば特許文献２に開示されている。
特許文献２の絶縁テープの供給方法は、１層毎に巻終えたコイルの表面に絶縁テ−プの端を片面粘着テープ小片により貼付ローラを用いて貼付け、巻心を回転し絶縁テープを巻き付ける方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−３３７６１５号公報
【特許文献２】実開平０５−０７２１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電圧変成器コイルの巻線装置は、上記のように構成され、特許文献１では、挿入前に所定の幅に幅切りしてコイル層間に挿入するので、巻回後に加工を行うことなく所定の形状に仕上げることができるものであり、特許文献２では、１層毎に巻終えたコイルの表面に絶縁テ−プの端を片面粘着テープ小片により貼付ローラを用いて貼付け、巻心を回転し絶縁テープを巻き付ける方法であるが、巻回中のトラブルに対応する手段は開示されていない。
電圧変成器コイルは直径が細い絶縁被覆電線をコイル線材として巻回し、１層毎に密着巻きされ、各層間に厚さの薄い絶縁フィルムを層間絶縁材とする絶縁層が設けられた構成である。
このように構成された電圧変成器コイルを巻回するときには、コイル線材の断線や、コイル線材の乗り上げによる重なり現象が発生することがある。断線した場合に断線位置で接続すると、接続部は太くなるので、接続位置が巻回層の途中であれば隣接するコイル線材に過大な応力を与えることとなり、絶縁性能に影響を与える問題点がある。また、重なり現象が発生した状態で巻回を続行すると、重なり部分に接するコイル線材に局部的に過大な応力が加わてコイル電線の絶縁被覆を破壊するおそれがあり、絶縁信頼性を低下させる問題点がある。
【０００７】
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、電圧変成器コイルの巻回中の断線や、コイル線材の乗り上げによる重なり現象が生じた場合に、絶縁信頼性を低下させないで電圧変成器コイルを巻回する電圧変成器コイルの巻線方法を提供するとともに、その巻線方法を実現する電圧変成器コイルの巻線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電圧変成器コイルの巻線方法は、巻線装置により、巻心に絶縁被覆電線のコイル線材を１層毎に密着巻して多層構造に巻回し、各層間に絶縁フィルムを層間絶縁材とする絶縁層を設けて多層巻き構造とした電圧変成器コイルの巻回作業において、巻回中にコイル線材が断線したとき、または巻回中にコイル線材が乗り上げによる重なりが生じたときに巻線装置を一時停止し、断線または重なり現象が生じた部分の１層内側の終端の１ターン前まで巻き戻し、内側層終端位置でコイル線材を接続する巻線方法である。
【発明の効果】
【０００９】
電圧変成器コイルの巻線中にコイル線材の断線や重なり現象が発生したときには、コイル部分の絶縁性能の低下が懸念される部分は取り除き、接続する位置はコイル線材の断線やコイル線材の重なり現象が発生した層の内側層終端部を接続位置としたことにより、絶縁性能の低下が回避され絶縁信頼性が確保された電圧変成器コイルが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
ガス絶縁開閉装置の電圧変成器は図７、図８に示す構成が一般的であり、このような構成のコイルを巻回するときに、巻回途中でコイル線材の断線や、コイル線材の乗り上げによる重なり現象が発生した場合には、絶縁性能が低下しないように対処する必要がある。
図８の電圧変成器のコイル１の巻回中にコイル線材３の断線が発生すると、接続することになるが、接続部は線径が太くなる。線径の太い接続部を巻回層の中間位置とすると、隣接するコイル線材に対し局部的に過大な応力を与えることとなる。
また、重なり現象が発生した場合に巻回を続行すると、重なり部分に接するコイル線材に局部的に過大な応力が加わることとなり、いずれの場合にも絶縁性能に影響を与え、絶縁信頼性が低下する問題がある。
実施の形態１は、コイル巻回中に断線やコイル線材の重なり現象が生じた場合に絶縁信頼性の低下を回避した電圧変成器コイルの巻線方法が必要である。
【００１１】
例えば図８に示した電圧変成器コイル１の巻回層の端部は、図１のように構成されている。密着巻き部分の端部のコイル線材３に層間絶縁材４の先端部を挟み、コイル線材３を層間絶縁材４とともに所定回数巻回することにより所定の層間の絶縁層が挿入される。
このように構成された断面台形形状のコイルにおいて、巻回中にコイル線材３が断線した場合には、コイル線材３の絶縁被覆を剥がし、撚り合わせて半田付けする方法が採られており、接続部の直径は素線径の２倍以上となる。太くなった接続部を密着巻きしている層の中間位置とすると、隣接するコイル線材３に局部的な過大な応力を与えることとなり、絶縁被覆が破壊する可能性があり絶縁性能に影響を与えることとなる。また、コイル線材３の乗り上げによる重なり現象が発生しても同様に隣接するコイル線材３に局部的な過大な応力を与え、コイル線材の絶縁被覆が破壊されるおそれがある。
【００１２】
巻回中にコイル線材３が断線した場合の接続位置は、コイル線材３の上層にコイル線材が巻回されない密着巻き終端部は、接続部に層間絶縁材４を挿入することが容易であり、その上層にコイル線材３が配置されないので、密着巻きされた巻回層の終端部が絶縁信頼性を低下させないで接続できる最適位置である。図１の３ｃがコイル線材接続部である。
【００１３】
電圧変成器コイルの巻回中に、コイル線材３の断線、またはコイル線材３の乗り上げによる重なり現象が検出された場合には、巻線装置を一時停止し、断線または重なり現象が生じた部分の１層内側の終端１ターン前まで巻き戻し、内側層の終端位置でコイル線材を接続し、接続部と隣接するコイル線材３との間に層間絶縁材４を配置することで、隣接するコイル線材３に応力を与えることなく絶縁性能が確保され、絶縁信頼性の低下を回避した電圧変成器コイルが巻回できる。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態１の電圧変成器コイルのコイル線材３としては、直径が細い絶縁被覆電線、層間絶縁材４としては、例えば特開２００４−１９３４１０号公報に開示された片面に加熱すると接着する接着剤を塗布したポリエステルフィルムが使用される。
図２は実施の形態２の電圧変成器コイルの巻線装置の構造図である。
この巻線装置は、コイル巻回機構１０と、層間絶縁材供給手段３０と、層間絶縁材挿入手段４０と、スクラップ排出手段５０、ダンサーローラ機構６０とで構成されている。
層間絶縁材供給手段３０は移動台車２０の上部に配置され、移動台車２０の層間絶縁材供給手段３０の下部に、層間絶縁材挿入手段４０が配置され、移動台車２０はレール２１上をコイル支持台１１の方向に駆動機構２２で前後に移動可能に構成されている。
【００１５】
コイル巻回機構１０は、巻心２を装着してコイル線材３を巻回するコイル支持台１１と、コイル線材３が巻かれているコイル線材ドラム３ａを支持するコイル線材支持台１３と、コイル線材３をコイル支持台１１の方向に案内するガイド車輪１５と、コイル線材３を巻回中コイル１の外径部の巻回位置に案内する線材案内機構１６と、ガイド車輪１５の部分に装備したコイル線材３の断線を検出する断線検出手段１７と、巻回中の上記コイル１表面の巻付け部の外表面の位置を常時監視し、コイル線材３の乗り上げによる重なり現象を検出する重なり検出手段１８とで構成されている。
【００１６】
断線検出手段１７は、ガイド車輪１５の部分を通過するコイル線材３に対して、検出するための光を投射する光源と、コイル線材３の表面から反射する反射光を受光してコイル線材３の位置を検知する検出センサとからなり、巻線装置の運転中は常時監視するように動作状態としている。この断線検出手段１７の設置位置は、コイル線材３が供給される位置であればどの位置であってもよい。
【００１７】
重なり検出手段１８は、図３に示すように巻回中のコイル１の表面のコイル線材３の巻付け位置に向けてレーザ光を照射し、コイル１の表面の位置を連続的に検出する位置センサ１８ａと、位置センサ１８ａが検出した位置信号を増幅する増幅器１８ｂと、位置信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１８ｃとで構成され、表面位置に微小な変化があっても検出できるものである。
【００１８】
この重なり検出手段１８は、巻線装置の動作中は常時コイル１のコイル線材３の位置を検出し、検出した位置が瞬間的に変化しても異常信号として出力するものであり、巻回されているコイル線材３の位置が直前の位置に対して変化した場合に重なり現象の発生として重なり異常信号を出力する。
制御装置は、重なり検出手段１８からの重なり異常信号が入力されると、巻線装置を一時停止し、重なり異常警報を出力する。
【００１９】
層間絶縁材供給機構３０は、層間絶縁材４を巻回中のコイル１の表面に移送する供給テーブル３１と、層間絶縁材ロール支持台１４に懸架された層間絶縁材ロール４ａから層間絶縁材４を供給テーブル３１上に供給する案内ロール３２と、供給される層間絶縁材４の送り速度を調整し、必要により所定の位置で停止するブレーキロール３３と、層間絶縁材４を所定の幅に幅切りする幅切りカッタ３４と、幅切りされた層間絶縁材４を供給テーブル３１の所定の位置を通過させるように案内するガイドロール３５と、層間絶縁材４に設定された量の送りをかける送りロール３６と、送り出された層間絶縁材４の先端部を下向きに転向する転向ロール３７と、層間絶縁材４を所定の長さで切断する横切りカッタ３８と、送り出された層間絶縁材４の先端部に圧縮エアーを吹き付ける吹付ノズル３９とを備えている。
【００２０】
供給テーブル３１は、平板状に形成すると、通過する層間絶縁材４が摩擦によって静電気を発生し、供給テーブル３１に層間絶縁材４が吸着し、層間絶縁材４が円滑に供給されなくなる問題があり、図４に示すように層間絶縁材４の供給方向に複数のＶ溝を設けた形状に形成している。このように構成すれば、供給テーブル３１の上面と層間絶縁材４との間の摩擦が少なくなり、静電気の発生が抑制でき、層間絶縁材４が円滑に供給できるようになる。
【００２１】
層間絶縁材挿入手段４０は、層間絶縁材４の先端部を吸着して所定の位置に案内する吸着部材４１と、層間絶縁材４の先端部を巻回中のコイル１の表面に加熱接着する加熱ロールで構成された加熱手段４２と、この加熱手段４２を前後に移動可能に支持するクランク４３と、加熱手段４２を巻回中のコイル１の表面に適正圧力で押し付ける押圧シリンダ４４を備えている。
【００２２】
吸着部材４１は、図５に示すように、中空状に形成し、吸着面に複数の吸着孔４１ａを横方向で等間隔に設け、真空引きする真空引口４１ｂを設けた構成としている。
吸着部材４１の内部を真空状態にすると、吸着孔４１ａに層間絶縁材４が近接すると吸着し、吸着部材４１ａを下方に引き下げると層間絶縁材４に張力を与えることができる。
【００２３】
スクラップ排出手段５０は、層間絶縁材４が幅切りカッタ３４で所定の幅に幅切りしたときに発生するスクラップを排出するものであり、スクラップ排出ダクト５１と、スクラップをスクラップ排出ダクト５１内に案内する圧縮エアーを吹き込む圧縮エアー吹込手段５２と、スクラップを収容するスクラップ容器５３とで構成されている。
スクラップ容器５３は廃棄処理が容易な位置に配置し、スクラップ排出ダクト５１は、一方の端部を左右一対の幅切りカッタ３４のそれぞれの上部に配置できるように２方に分岐して２つの入口側開口部を設け、各入口側開口部を左右両側の幅切りカッタ３４のそれぞれの上部に配置し、他方の端部は出口側開口部としてスクラップ容器５３内に開口するように配置し、入口側開口部から圧縮エアー吹き込み手段５２により圧縮エアーを吹き込む構成である。
【００２４】
ダンサーローラ機構６０は、層間絶縁材ロール支持台１４と層間絶縁材供給手段３０および層間絶縁材挿入手段４０が装着された移動台車２０の間に配置され、層間絶縁材供給手段３０に供給される層間絶縁材４に適正な張力を与えるものであり、摺動枠６１と、摺動枠６１の上部に装着された転向ロール６３と、摺動枠６１の内側で上下に摺動可能に装着された揺動ロール６２とで構成され、揺動ロール６２は層間絶縁材４に適正な張力が与えられる重量に調整されている。摺動枠６１には揺動ロール６２の高さ位置が検出できるように高さ検出手段が装備されている。
【００２５】
このように構成された電圧変成器コイルの巻線装置では、巻回するコイル１の仕様値および巻回条件を図示しない制御装置に入力しておくことで、各部が自動的に動作する。
巻回作業はまず、電圧変成器コイル１の巻線仕様を制御装置にインプットし、巻線材料のコイル線材ドラム３ａをコイル線材支持台１３に、層間絶縁材ロール４ａを層間絶縁材ロール支持台１４に懸架してし、巻心２をコイル支持台１１に装着して巻線動作を開始する。
コイル巻回機構１０では、線材案内機構１６がコイル線材３を密着巻きする線径に相当するピッチで移動して巻回位置に案内する。各層の設定された巻回数を巻回するとコイル巻回機構１０が停止する。
次に層間絶縁材供給機構３０から所定の幅に幅切りされた層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１の吸着部へ供給される。層間絶縁材４は図６に示す手順の通りに動作して層間絶縁材４がコイル線材３とともに所定の巻回数が巻回されて次の層の密着巻が行われる。この動作が層毎に繰り返されてコイル１が巻回される。
【００２６】
次に層間絶縁材４挿入時の動作について図６にしたがって説明する。
（１）コイル１部分の巻回中は、図６（ａ）に示すように、層間絶縁材挿入手段４０の吸着部材４１が層間絶縁材供給手段３０の転向ロール３７の下部に位置し、幅切りされた層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１の吸着面の位置に供給されて待機している。
（２）コイル巻回機構１０において１層毎に密着巻を巻終えると、コイル巻回機構１０は停止し、層間絶縁材供給手段３０からは、所定の幅に幅切りされた層間絶縁材４の先端部が図６（ｂ）に示す高さに供給されて送りが止められ、吸着部材４１の内部が真空引きされる。
（３）図６（ｂ）の状態で、吹付ノズル３９から圧縮空気が瞬間的に吹き付けると、層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１に吸着されて図６（ｃ）の状態になる。
（４）層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１に吸着された状態で、層間絶縁材４を固定して吸着部材４１を下方に移動すると層間絶縁材４が吸着部材４１で張力が与えられて層間絶縁材４の皺や緩みなどが延ばされて図６（ｄ）の状態になる。
（５）図６（ｄ）の状態で移動台車２０を巻回中のコイル１側に移動し、層間絶縁材４の張力が与えられた部分をコイル１の外表面に近接して図６（ｅ）に示すように加熱手段４２により層間絶縁材４の先端部をコイル１の外表面に所定時間押圧して加熱接着する。
（６）図６（ｅ）の状態の吸着部材４１を下方に移動して層間絶縁材４の先端部から離し、図６（ｆ）の状態で、コイル巻回機構１０をさらに回転させてコイル線材３と層間絶縁材４を同時に巻き付け、層間絶縁材４の所定の巻回数となる手前において、コイル１表面の層間絶縁材４が接した位置と、層間絶縁材供給手段３０の横切りカッタ３８との間の距離に相当する回転角度の位置で横切りカッタ３８を動作させて層間絶縁材４を切断し、所定の長さの層間絶縁材４を図６（ｇ）状態で挿入を完了する。
（７）層間絶縁材４の挿入が完了すると、移動台車２０を後退させ、次層の層間絶縁材４の先端部を図６（ｈ）の状態まで供給して待機する。
（８）層間絶縁材４の挿入が完了すると、コイル１の次の層を密着巻きする、密着巻が完了すると上記の（１）〜（７）動作を繰り返して巻回を続行する。
【００２７】
以上のように電圧変成器コイルの巻線装置を図２のように構成し、コイル１の巻線仕様を制御装置にインプットして制御条件を確定させることで、巻線仕様に合致した電圧変成器コイル１が人手を煩わすことなく巻回できる。
【００２８】
図２の構成の電圧変成器コイルの巻線装置によるコイル１の巻回中に、コイル線材３が断線し、断線検出手段１７により断線異常が検出されたとき、制御装置は、断線異常警報を出力し、巻回動作を一時停止する。オペレータは断線異常警報により、断線した巻回中の層の１層内側の終端１ターン前まで巻き戻し、コイル線材３および層間絶縁材４を排除し、内側層終端位置でコイル線材３の接続を行い、接続部に層間絶縁材４を挟んで所定巻数巻回して、通常の巻回動作を再開する。
【００２９】
また、電圧変成器コイル巻回中に、コイル線材３の乗り上げによる重なり現象が発生したときは、重なり検出手段１８により重なり異常警報を出力し、巻回動作を一時停止する。オペレータは、断線発生時と同様に、重なり現象が発生した巻回中の層の１層内側の終端１ターン前まで巻き戻し、コイル線材３および層間絶縁材４を排除し、内側層終端位置でコイル線材３の接続を行い、接続部に層間絶縁材４を挟んで所定巻数巻回して、通常の巻回動作を再開する。
【００３０】
以上のように、電圧変成器コイルの巻線装置に断線検出手段１７および重なり検出手段１８を装備し、コイル１の巻回中にコイル線材３の断線が発生したときの断線異常警報又はコイル線材３の重なり現象が生じたときの重なり異常警報によって、即時にコイル線材３の接続作業が実施でき、接続部の位置は絶縁性能に影響しない１層内側の終端部とすることで絶縁信頼性の低下を回避した巻線装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】電圧変成コイルの端部の構造と接続部に位置を示す構造図である。
【図２】実施の形態２の電圧変成器コイルの巻線装置の構造図である。
【図３】重なり検出手段の構成図である。
【図４】図２の巻線装置の層間絶縁材を供給する供給テーブルおよび層間絶縁材の両側幅切り状態を示す説明図である。
【図５】層間絶縁材の供給状態の説明図である。
【図６】巻回中のコイルに層間絶縁材を挿入する状態の説明図である。
【図７】絶縁開閉装置に使用される電圧変成器の一部透視した構造図である。
【図８】図７のコイル部の一部を断面で示した構造図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  コイル、２  巻心、３  コイル線材、４  層間絶縁材、１０  コイル巻回機構、
１１  コイル支持台、１３  コイル線材支持台、１４  層間絶縁材ロール支持台、
１５  ガイド車輪、１６  線材案内機構、１７  断線検出手段、１８  断線検出手段、
２０  移動台車、２１  レール、２２  移動機構、３０  層間絶縁材供給手段、
３１  供給テーブル、３２  案内ロール、３３  ブレーキロール、３４  幅切りカッタ、
３５  ガイドロール、３６  送りロール、３７  転向ロール、３８  横切りカッタ、
３９  吹付ノズル、４０  層間絶縁材挿入手段、４１  吸着部材、４２  加熱手段、
４３  クランク、４４  押圧シリンダ、５０  スクラップ排出手段、
５１  スクラップ排出ダクト、５２  圧縮エアー吹込手段、５３  スクラップ容器、
６０  ダンサーローラ機構、６１  摺動枠、６２  揺動ロール、６３  転向ロール。
【図１】
2006310671.tif 000003
【図２】
2006310671.tif 000004
【図３】
2006310671.tif 000005
【図４】
2006310671.tif 000006
【図５】
2006310671.tif 000007
【図６】
2006310671.tif 000008
【図７】
2006310671.tif 000009
【図８】
2006310671.tif 000010