(57)【要約】      （修正有）【課題】巻線の外径が大きくなることを抑制しつつ巻線の冷却効率を向上する。【解決手段】鉄心１１０と、鉄心１１０に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線を含む低圧巻線１２１と、低圧巻線の外側において低圧巻線と同軸配置され、鉄心に巻き回された他の複数の円筒巻線を含む高圧巻線１２２と、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の少なくとも一方の円筒巻線同士の間に配置され、フィン状の突起１４１を有するように折りこまれて円筒巻線の外周および内周に巻かれて耐熱性および電気絶縁性を有するシート状部材１４０と、各々の円筒巻線同士の間隔を維持し、電気絶縁性を有する複数のスペーサ１３５，１３６とを備える。各円筒巻線は、電気絶縁性を有する樹脂のプリプレグが硬化することにより形成された絶縁層によって被覆されている。シート状部材は、熱伝導性が高い樹脂を含有する塗料が硬化することにより形成された熱伝導層で被覆される。【選択図】図２
2015046542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、
前記鉄心に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線を含む低圧巻線と、
前記低圧巻線の外側において前記低圧巻線と同軸配置され、前記鉄心に巻き回された他の複数の円筒巻線を含む高圧巻線と、
前記低圧巻線および前記高圧巻線の少なくとも一方の前記円筒巻線同士の間に配置され、フィン状の突起を有するように折りこまれて前記円筒巻線の外周および内周の少なくともいずれかに巻かれて耐熱性および電気絶縁性を有するシート状部材と、
前記低圧巻線および前記高圧巻線の各々の前記円筒巻線同士の間隔を維持し、電気絶縁性を有する複数のスペーサとを備え、
前記低圧巻線および前記高圧巻線の各前記円筒巻線は、電気絶縁性を有する樹脂のプリプレグが硬化することにより形成された絶縁層によって被覆され、
前記シート状部材は、前記シート状部材の材料より熱伝導性が高い樹脂を含有する塗料が硬化することにより形成された熱伝導層によって被覆されている、静止誘導機器。
【請求項２】
前記円筒巻線に巻かれた状態において、前記円筒巻線の周方向において互いに隣接する前記シート状部材の端部同士が前記スペーサによって押さえ付けられることにより、前記シート状部材が前記円筒巻線に対して固定されている、請求項１に記載の静止誘導機器。
【請求項３】
互いに隣接する前記円筒巻線同士において、内側に位置する前記円筒巻線の外周に、前記突起が外側に突出するように前記シート状部材が巻かれ、かつ、外側に位置する前記円筒巻線の内周に、前記突起が内側に突出するように前記シート状部材が巻かれている、請求項１または２に記載の静止誘導機器。
【請求項４】
前記シート状部材がポリアミド紙からなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の静止誘導機器。
【請求項５】
前記塗料がワニスである、請求項１から４のいずれか１項に記載の静止誘導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止誘導機器に関し、特に、乾式静止誘導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
モールドコイルの構成を開示した先行文献として、特開昭５４−１０５７２６号公報(特許文献１)および特開２０１２−１５１３７４号公報(特許文献２)がある。
【０００３】
特許文献１には、コイル表面にフィンをモールド樹脂で一体注型したモールドコイルが記載されている。特許文献２には、プリプレグ層とガラス基材の層とを含む樹脂層を有する樹脂モールドコイルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−１０５７２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５１３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
注型式のモールドコイルにおいてモールド樹脂からなる放熱用フィンを設ける場合、放熱用フィンはコイルの外周にのみ設けられる。この場合、放熱用フィンによる放熱量の増加が少なく、また、コイルの外径が大きくなるため好ましくない。
【０００６】
特許文献２には、一次コイルと二次コイルとの間に、絶縁と冷却を兼ねる空気層が設けられることが記載されている。冷却性能を向上するために空気層を大きくした場合、コイルの外径が大きくなるため好ましくない。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、巻線の外径が大きくなることを抑制しつつ巻線の冷却効率を向上できる静止誘導機器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】
本発明に基づく静止誘導機器は、鉄心と、鉄心に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線を含む低圧巻線と、低圧巻線の外側において低圧巻線と同軸配置され、鉄心に巻き回された他の複数の円筒巻線を含む高圧巻線と、低圧巻線および高圧巻線の少なくとも一方の円筒巻線同士の間に配置され、フィン状の突起を有するように折りこまれて円筒巻線の外周および内周の少なくともいずれかに巻かれて耐熱性および電気絶縁性を有するシート状部材と、低圧巻線および高圧巻線の各々の円筒巻線同士の間隔を維持し、電気絶縁性を有する複数のスペーサとを備える。低圧巻線および高圧巻線の各円筒巻線は、電気絶縁性を有する樹脂のプリプレグが硬化することにより形成された絶縁層によって被覆されている。シート状部材は、シート状部材の材料より熱伝導性が高い樹脂を含有する塗料が硬化することにより形成された熱伝導層によって被覆されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、巻線の外径が大きくなることを抑制しつつ巻線の冷却効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る静止誘導機器の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の静止誘導機器をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図３】同実施形態に係る静止誘導機器においてシート状部材を巻かれた円筒巻線の外観を示す斜視図である。
【図４】本実施形態の変形例に係る変圧器のシート状部材の配置を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る静止誘導機器について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、以下の実施形態においては、静止誘導機器として内鉄型変圧器を例示して説明するが、静止誘導機器は、内鉄型変圧器に限られず、たとえばリアクトルなども含む。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る静止誘導機器の構成を示す斜視図である。図２は、図１の静止誘導機器をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図３は、本実施形態に係る静止誘導機器においてシート状部材を巻かれた円筒巻線の外観を示す斜視図である。図１においては、巻線の構成を説明するために、３つの巻線のうちの１つについて段階的にカットして図示している。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る静止誘導機器である変圧器１００においては、複数のケイ素鋼板が積層されて鉄心１１０が構成されている。本実施形態に係る変圧器１００は３相変圧器であるため、鉄心１１０は３つの脚部を有している。鉄心１１０の各脚部に、脚部を中心軸とする略円筒状の巻線部１２０が配置されている。
【００１４】
図１，２に示すように、本実施形態に係る変圧器１００は、いわゆる内鉄型変圧器である。変圧器１００の巻線部１２０は、鉄心１１０に同軸状に巻き回された複数の円筒巻線を含む低圧巻線１２１と、低圧巻線１２１の外側において低圧巻線１２１と同軸配置され、鉄心１１０に巻き回された他の複数の円筒巻線を含む高圧巻線１２２とを備える。
【００１５】
なお、図２においては、低圧巻線１２１が２つの円筒巻線を含み、高圧巻線１２２が４つの円筒巻線を含むように記載しているが、高圧巻線１２２の巻数の方が低圧巻線１２１の巻数より多ければよく、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各々が含む円筒巻線の数は上記に限られない。
【００１６】
低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各円筒巻線は、絶縁紙によって被覆された線状の導体を含む。また、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各円筒巻線は、電気絶縁性を有する樹脂のプリプレグが硬化することにより形成された絶縁層によって被覆されている。すなわち、絶縁紙の外側を絶縁層が覆っている。本実施形態においては、絶縁層はエポキシ樹脂からなる。
【００１７】
鉄心１１０の脚部と低圧巻線１２１との間には、エポキシ樹脂からなる第１絶縁筒１２３が配置されている。低圧巻線１２１が含む円筒巻線のうちの内側の円筒巻線と、第１絶縁筒１２３との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第１スペーサ１３１が円筒巻線の周方向において等間隔に配置されている。
【００１８】
第１スペーサ１３１は低圧巻線１２１の内側の円筒巻線と第１絶縁筒１２３との間に挟まれており、第１スペーサ１３１によって低圧巻線１２１と第１絶縁筒１２３との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第１スペーサ１３１は、３０°間隔に１２ヶ配置されている。また、第１スペーサ１３１はエポキシ樹脂からなる。ただし、第１スペーサ１３１の数、形状および材料は上記に限られない。
【００１９】
低圧巻線１２１と高圧巻線１２２との間には、エポキシ樹脂からなる第２絶縁筒１２４が配置されている。低圧巻線１２１が含む円筒巻線のうちの外側の円筒巻線と、第２絶縁筒１２４との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第２スペーサ１３２が円筒巻線の周方向において等間隔に配置されている。高圧巻線１２２が含む円筒巻線のうちの最も内側の円筒巻線と、第２絶縁筒１２４との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第３スペーサ１３３が円筒巻線の周方向において等間隔に配置されている。
【００２０】
第２スペーサ１３２は低圧巻線１２１の外側の円筒巻線と第２絶縁筒１２４との間に挟まれており、第２スペーサ１３２によって低圧巻線１２１と第２絶縁筒１２４との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第２スペーサ１３２は、９０°間隔に４つ配置されている。また、第２スペーサ１３２はエポキシ樹脂からなる。ただし、第２スペーサ１３２の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２１】
第３スペーサ１３３は高圧巻線１２２の最も内側の円筒巻線と第２絶縁筒１２４との間に挟まれており、第３スペーサ１３３によって高圧巻線１２２と第２絶縁筒１２４との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第３スペーサ１３３は、３０°間隔に１２ヶ配置されている。また、第３スペーサ１３３はエポキシ樹脂からなる。ただし、第３スペーサ１３３の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２２】
高圧巻線１２２が含む円筒巻線のうちの最も外側の円筒巻線の外側に、エポキシ樹脂からなる第３絶縁筒１２５が配置されている。高圧巻線１２２が含む円筒巻線のうちの最も外側の円筒巻線と第３絶縁筒１２５との間には、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第４スペーサ１３４が円筒巻線の周方向において等間隔に配置されている。
【００２３】
第４スペーサ１３４は高圧巻線１２２の最も外側の円筒巻線と第３絶縁筒１２５との間に挟まれており、第４スペーサ１３４によって高圧巻線１２２と第３絶縁筒１２５との間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第４スペーサ１３４は、９０°間隔に４つ配置されている。また、第４スペーサ１３４はエポキシ樹脂からなる。ただし、第４スペーサ１３４の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２４】
低圧巻線１２１の円筒巻線同士の間に、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第５スペーサ１３５が配置されている。第５スペーサ１３５は低圧巻線１２１の円筒巻線同士の間に挟まれており、第５スペーサ１３５によって低圧巻線１２１の円筒巻線同士の間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第５スペーサ１３５は、９０°間隔に４つ配置されている。また、第５スペーサ１３５はエポキシ樹脂からなる。ただし、第５スペーサ１３５の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２５】
高圧巻線１２２の円筒巻線同士の間に、電気絶縁性を有する複数の四角柱状の第６スペーサ１３６が配置されている。第６スペーサ１３６は高圧巻線１２２の円筒巻線同士の間に挟まれており、第６スペーサ１３６によって高圧巻線１２２の円筒巻線同士の間の間隔が維持されている。本実施形態においては、第６スペーサ１３６は、９０°間隔に４つ配置されている。また、第６スペーサ１３６はエポキシ樹脂からなる。ただし、第６スペーサ１３６の数、形状および材料は上記に限られない。
【００２６】
上記のようにスペーサによって間隔を維持されている隙間部分は、巻線を冷却する空気などの絶縁性ガスの通路となる。絶縁性ガスとの接触面積を大きくすることにより、絶縁性ガスによる冷却効率を向上することができる。なお、変圧器１００においては、自然対流によって絶縁性ガスを通流させているが、変圧器１００が絶縁性ガスを通流させるためのファンを含んでいてもよい。
【００２７】
図２，３に示すように、本実施形態においては、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各円筒巻線の外周に、耐熱性および電気絶縁性を有するシート状部材１４０が巻かれている。シート状部材１４０は、複数のフィン状の突起１４１を有するように折りこまれている。突起１４１が円筒巻線の外側に突出するように、シート状部材１４０が各円筒巻線の外周に巻かれている。複数の突起１４１は、円筒巻線の外周において、円筒巻線の軸に平行に延在し、かつ、円筒巻線の周方向において端部以外は略等間隔に位置するように配置されている。本実施形態においては、１つの円筒巻線の外周全体を４枚のシート状部材１４０で覆っている。ただし、１つの円筒巻線の外周全体を１枚のシート状部材１４０で覆っていてもよい。
【００２８】
本実施形態においては、シート状部材１４０はポリアミド紙からなる。ポリアミド紙は、１８０℃程度までの耐熱性を有している。ポリアミド紙として、デュポン社製のＮｏｍｅｘ(登録商標)などを用いることができる。ただし、シート状部材１４０の材料は、ポリアミド紙に限られず、耐熱性および電気絶縁性を有する材料であればよい。
【００２９】
また、シート状部材１４０は、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の少なくとも一方の円筒巻線同士の間に配置されていればよい。ただし、低圧巻線１２１は、高圧巻線１２２に比較して、発熱する鉄心１１０に近接しているため昇温度合が大きく、また、直径が小さいため放熱面積が小さい。そのため、低圧巻線１２１は、たとえば１５５℃程度まで昇温する。よって、低圧巻線１２１の円筒巻線同士の間にシート状部材１４０が配置されていることが好ましい。
【００３０】
シート状部材１４０は、シート状部材１４０の材料より熱伝導性が高い樹脂を含有する塗料が硬化することにより形成された熱伝導層によって被覆されている。本実施形態においては、シート状部材１４０に塗布される塗料はワニスである。本実施形態に係るワニスの塗布方法としては、シート状部材１４０を巻いた状態の巻線部１２０をワニス浴中に浸漬することにより、ポリアミド紙からなるシート状部材１４０にワニスを含浸させる。
【００３１】
塗布されたワニスが硬化することにより、シート状部材１４０の形状が維持される。シート状部材１４０の表面が、硬化したワニスからなる熱伝導層によって被覆されることにより、シート状部材１４０の熱伝導性が高くなる。そのため、シート状部材１４０の突起１４１が放熱フィンとして効果的に機能する。
【００３２】
本実施形態においては、円筒巻線に巻かれた状態において、円筒巻線の周方向において互いに隣接するシート状部材１４０の端部同士がスペーサによって押さえ付けられることにより、シート状部材１４０が円筒巻線に対して固定されている。
【００３３】
具体的には、低圧巻線１２１の円筒巻線同士の間に配置されたシート状部材１４０の端部同士は、第５スペーサ１３５によって押さえ付けられて低圧巻線１２１の内側の円筒巻線の外周に固定されている。
【００３４】
低圧巻線１２１の円筒巻線と第２絶縁筒１２４との間に配置されたシート状部材１４０の端部同士は、第２スペーサ１３２によって押さえ付けられて低圧巻線１２１の外側の円筒巻線の外周に固定されている。
【００３５】
高圧巻線１２２の円筒巻線同士の間に配置されたシート状部材１４０の端部同士は、第６スペーサ１３６によって押さえ付けられて高圧巻線１２２の円筒巻線の外周に固定されている。
【００３６】
高圧巻線１２２の円筒巻線と第３絶縁筒１２５との間に配置されたシート状部材１４０の端部同士は、第４スペーサ１３４によって押さえ付けられて高圧巻線１２２の最も外側の円筒巻線の外周に固定されている。
【００３７】
上記のようにスペーサによってシート状部材１４０を円筒巻線に対して固定することにより、突起１４１と干渉することなくシート状部材１４０を円筒巻線に対して固定することができる。また、シート状部材１４０を固定するための部材を別途設ける必要がないため部品点数を削減できる。
【００３８】
本実施形態に係る変圧器１００においては、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の円筒巻線同士の間にシート状部材１４０を配置することにより、巻線部１２０の外径が大きくなることを抑制しつつ、絶縁性ガスとの接触面積を大きくして放熱面積を増大させることにより、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の冷却効率を向上できる。
【００３９】
さらに、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の冷却効率を向上することにより、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の各々に含まれる線状の導体の横断面積を小さくすることができる。その結果、巻線部１２０を小型化することができる。
【００４０】
なお、ポリアミド紙は容易に折り込めるため、巻線部１２０の製造時間は、シート状部材１４０を設けない場合と比較してほとんど変わらない。そのため、変圧器１００において、シート状部材１４０を設けることによる生産性の低下はほとんどない。
【００４１】
以下、本実施形態の変形例に係る変圧器について説明する。
図４は、本実施形態の変形例に係る変圧器のシート状部材の配置を示す一部断面図である。図４に示すように、本実施形態の変形例に係る変圧器においては、互いに隣接する円筒巻線同士において、内側に位置する円筒巻線の外周に、突起１４１が外側に突出するようにシート状部材１４０が巻かれ、かつ、外側に位置する円筒巻線の内周に、突起１５１が内側に突出するようにシート状部材１５０が巻かれている。シート状部材１５０は、シート状部材１４０と同様に形成されている。
【００４２】
複数の突起１５１は、円筒巻線の内周において、円筒巻線の軸に平行に延在し、かつ、円筒巻線の周方向において端部以外は略等間隔に位置するように配置されている。円筒巻線に巻かれた状態において、円筒巻線の周方向において互いに隣接するシート状部材１５０の端部同士がスペーサによって押さえ付けられることにより、シート状部材１５０が円筒巻線に対して固定されている。
【００４３】
上記のように、シート状部材１４０およびシート状部材１５０を配置することにより、巻線部１２０の外径が大きくなることを抑制しつつ、絶縁性ガスとの接触面積をさらに大きくして放熱面積を増大させることにより、低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の冷却効率を向上できる。
【００４４】
また、シート状部材１４０およびシート状部材１５０によって、円筒巻線同士の絶縁距離を確保しつつ絶縁性ガスの通路の横断面積を小さくすることができるため、変圧器１００に比較して、円筒巻線間を通流する絶縁性ガスの流速を大きくして低圧巻線１２１および高圧巻線１２２の冷却効率をさらに向上できる。
【００４５】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１００  変圧器、１１０  鉄心、１２０  巻線部、１２１  低圧巻線、１２２  高圧巻線、１２３  第１絶縁筒、１２４  第２絶縁筒、１２５  第３絶縁筒、１３１  第１スペーサ、１３２  第２スペーサ、１３３  第３スペーサ、１３４  第４スペーサ、１３５  第５スペーサ、１３６  第６スペーサ、１４０，１５０  シート状部材、１４１，１５１  突起。
【図１】
2015046542.tif 000003
【図２】
2015046542.tif 000004
【図３】
2015046542.tif 000005
【図４】
2015046542.tif 000006