(57)【要約】【課題】巻線に高い電圧が印加される場合でも使用可能なモールドコイルを提供する。【解決手段】巻線２を絶縁性樹脂によりモールドしてなるコイル体４の表面に静電シールド層６を形成する。この静電シールド層６は、内層６ａと外層６ｂの２層から構成し、それら２層の間で剥離し易いように、例えば剥離剤層８を設ける。静電シールド層６に応力が作用した場合、静電シールド層６は、内層６ａと外層６ｂとの間で剥離を生じ、内層６ａがコイル体４から剥離することはない。従って、コイルに大きな電圧が印加されても、剥離により生じたボイドに部分放電が生ずることはない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体を巻回してなる巻線を絶縁材によりモールドして形成したコイル体と、このコイル体の表面に形成された静電シールド層と、この静電シールド層が形成された前記コイル体を絶縁材によりモールドしたモールド層とを備え、
前記静電シールド層は、層内で少なくとも内外２層に剥離可能に構成されていることを特徴とするモールドコイル。
【請求項２】
静電シールド層は内外複数層に構成され、その内外複数層間で剥離可能となっていることを特徴とする請求項１記載のモールドコイル。
【請求項３】
静電シールド層の内外複数層間には、剥離剤層が設けられていることを特徴とする請求項２記載のモールドコイル。
【請求項４】
静電シールド層は、繊維基材からなり、
当該静電シールド層の内外複数層は、コイル体の表面に繊維基材で１層を形成する毎に、その繊維基材に半導電性塗料を塗布して構成したことを特徴とする請求項２記載のモールドコイル。
【請求項５】
静電シールド層は、繊維基材からなり、
当該静電シールド層の内外複数層は、コイル体の表面に繊維基材で複数の層を形成した後、それら繊維基材に半導電性塗料を塗布して構成したことを特徴とする請求項２または３記載のモールドコイル。
【請求項６】
コイル体は、表面に低温プラズマ処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモールドコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器、リアクトルなどの静止誘導機器に用いられるモールドコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器、リアクトルなどの静止誘導機器に用いるコイルとして、コイルの周囲を絶縁性樹脂でモールドした構造のモールドコイルが広く用いられている。このモールドコイルは、導体としての例えば絶縁被覆銅線或いは絶縁被覆銅帯をドーナツ状に巻回した単位巻線を最初に製作し、次に単位巻線を複数個軸方向に積み重ねてモールド型内に固定し、最後にモールド型内に熱硬化性樹脂を注入して製作される。
【０００３】
モールドのために注型された樹脂は、巻線を構成する銅線或いは銅帯の隙間にも入り込み、それら導体間の絶縁性を高める。しかし、巻線は導体を密に巻回して構成されているため、導体間の狭い隙間に樹脂が侵入し難い。このため、巻線内部に微小な空隙（ボイド）が生じ易い。また、巻線と周囲の樹脂とを完全接着することが困難であるため、巻線と樹脂モールド層との間に微小なボイドが残ることがある。
【０００４】
このようなモールドコイルにおいて、巻線に電圧が印加されると、導体間や、巻線とアース電位を持つ鉄心などの構造物との間などに電位差が生じるので、印加電圧が高くなった場合には、導体間や樹脂モールド層に存在するボイドで部分放電が発生することがある。このため、導体間の電圧を抑制したり、巻線と構造物との間の物理的な距離を長くしたりするなどの対策が必要であった。
【０００５】
ところが、巻線とアース電位を持つ構造物との間の絶縁距離を長くする方法では、このモールドコイルを例えば変圧器に用いてモールド変圧器を構成した場合、樹脂モールド層が厚くなってモールド変圧器が全体として大型になったり、モールド変圧器とこの変圧器を設置する配電盤壁面との間の距離を長くせねばならなくなったりする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
巻線とアース電位を持つ鉄心などの構造物との距離を小さくしながらモールド変圧器の大型化を回避する方法として、本出願人の出願である特願２００６−１０４１３０のように、樹脂モールド層の外表面に半導電性塗料を塗布すると共に、樹脂モールド層の内部に巻線を囲むようにして静電シールド層を設けることでコイル周囲の電界を制御することが考えられている（但し、これは公知ではない。）。
【０００７】
しかしながら、樹脂モールド層の内部応力などの影響で、樹脂モールド層内部の静電シールド層が樹脂モールド層から剥離すると、その剥離部分に電界がかかり、部分放電の発生につながる恐れがある。このため、モールドコイルに高電圧、例えば２０ｋＶを越える電圧が印加される特別高圧級の変圧器に適用することが困難であった。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、大型化を避けながら、高電圧が印加される場合にも使用可能なモールドコイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、導体を巻回してなる巻線を絶縁材によりモールドして形成したコイル体と、このコイル体の表面に形成された静電シールド層と、この静電シールド層が形成された前記コイル体を絶縁材によりモールドしたモールド層とを備え、前記静電シールド層は、層内で少なくとも内外２層に剥離可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、巻線を囲むように設けられた静電シールド層において、その電位は巻線に発生する電位の中間電位となる。このため、静電シールド層に囲まれた絶縁材の内部にボイドが存在していても、そこでの部分放電の発生を防止することができる。そして、静電シールド層の外側の絶縁材（モールド層）の内部にはボイドが存在せず、従って、静電シールド層の外側では部分放電の発生を危惧する必要がないので、物理的な絶縁距離を延ばすことなく静電シールド層と対アース間の電界を高く設定できる。
しかも、静電シールド層は、層内で剥離可能に構成されているので、絶縁材と静電シールド層との間に内部応力が作用したような場合、絶縁材と静電シールド層との間ではなく、静電シールド層の層内において剥離が生ずるようになる。そして、静電シールド層内では、電位差はないので、層内で剥離が生じても、部分放電の発生の恐れはない。
以上のことから、巻線に印加される電圧を高めても、モールド層を厚くせずとも、即ちモールドコイルを大型化することなく部分放電の発生を抑制でき、特別高圧級の静止誘導機器に適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のモールドコイルを実施形態により説明する。
（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施形態を示す。モールドコイル１は、全体として円筒状或は角筒状に形成されており、中心の空洞孔に変圧器の鉄心、リアクトルの鉄心などを通して使用される。
【００１２】
図２は、その筒状モールドコイル１のうち、中心軸を含む断面の片側部分を示している。この図２から明らかなように、モールドコイル１は、巻線２を絶縁材からなる絶縁層３によりモールドしてなるコイル体４を、更に絶縁材よりなるモールド層５によりモールドして構成されている。巻線２をモールドしてコイル体４を構成するための絶縁材、およびコイル体４をモールドしてモールドコイル１を構成するための絶縁材としては、例えばエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂が使用される。
なお、巻線２は、例えば絶縁被覆銅線などの導体を多段多重に巻回して形成したもので、この巻線２を型内に固定し、樹脂を注入することによってコイル体４が構成される。
【００１３】
コイル体４の表面には、例えば導電性テープを巻回して構成した静電シールド層６が形成されている。導電性テープは、例えば植物性繊維、動物性繊維、或いは高分子繊維などの繊維からなる糸を縦横に編んでテープ状にしたもので、その縦糸、横糸には、導電材としての金属粉が付着されている。この導電性テープを巻回して静電シールド層６を形成する場合、導電性テープをコイル体４の全体にわたり１回巻回（第１層目の巻回）した後、更に導第１回目の導電性テープの上に重ねるようにして電性テープを巻回（第２層目の巻回）するようにしている。これにより、静電シールド層６が図１（ａ）に示すように内外２層６ａ，６ｂからなるものとして構成される。なお、静電シールド層６の層数は、２層に限られず、３層、或いはそれ以上であっても良く、要は複数層になっていれば良い。
【００１４】
表面に静電シールド層６が形成されたコイル体４を絶縁性樹脂でモールドする場合、そのコイル体４は、まず型内に収納され、その後、型内に絶縁性樹脂が充填される。この絶縁性樹脂の充填時において、絶縁性樹脂は、静電シールド層６を構成する繊維状の導電性テープ内に含浸されると共に、静電シールド層６とコイル体４との間にも含浸される。その後、絶縁性樹脂を硬化させることによって、コイル体４を絶縁性樹脂によりモールドしてなるモールドコイル１が形成される。型から取り出されたモールドコイル１の外表面には、例えば導電材としての金属粉を混入させた半導電性塗料が塗布されて外側静電シールド層７として構成される。なお、導電性テープからなる静電シールド層６については、半導電性塗料からなる外側静電シールド層７と区別するために、内側静電シールド層６と称することとする。
【００１５】
このように本実施例によれば、モールド層５の内部には、巻線２を囲むように内側静電シールド層６が設けられており、その内側静電シールド層６の電位は巻線２に発生する電位の中間電位となる。このため、内側静電シールド層６に囲まれた絶縁材層３の内部にボイドが存在していても、そこでの部分放電の発生を防止することができる。そして、内側静電シールド層６の外側の絶縁材（モールド層５）の内部にはボイドが存在せず、従って、モールド層５では部分放電の発生を危惧する必要がないので、物理的な絶縁距離を延ばすことなく内側静電シールド層６とアースとの間の電界を大きく設定できる。
【００１６】
しかも、内側静電シールド層６は、複数層、例えば内外２層６ａ，６ｂからなり、内層６ａはモールド層５の形成時に含浸された絶縁性樹脂によってコイル体４に強固に接着され、また、外層６ｂはモールド層５を構成する絶縁性樹脂に強固に接着される。更に、内側静電シールド層６において、内層６ａおよび外層６ｂに含浸した絶縁性樹脂は導電性テープにより補強されて、内層６ａと外層６ｂとの間に存在するごく薄い絶縁性樹脂よりも割れ難くなっている。
【００１７】
このため、内側静電シールド層６に、このシールド層６をコイル体４から剥がそうとする応力が作用した場合、コイル体４に強固に接着されている内層６ａと、モールド層５に強固に接着されている外層６ｂとがその間に存在するごく薄い絶縁性樹脂の接着力に打ち勝って、図１（ｂ）のように剥離する。このように静電シールド層６内で剥離が生じて内層６ａと外層６ｂとの間に空隙（剥離ボイド）Ｇが生じても、内層６ａと外層６ｂとはほぼ同電位になっているので、その剥離ボイドＧで部分放電が発生する恐れはない。
【００１８】
以上のことから、巻線２に高電圧を印加しても、コイル体４の絶縁層３、およびモールド層５を厚くせずとも、即ち、大型化を避けながら部分放電の発生を効果的に抑制でき、モールドコイル１を２０ｋＶを超える特別高圧級の静止誘導機器に適用することが可能となる。
【００１９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と異なるところは、内側静電シールド層６の内層６ａと外層６ｂとの間に、例えばシリコーン系離型剤からなる剥離剤層８を設けたところにある。
このように内外２層６ａおよび６ｂ間には剥離剤層８が存在すれば、内層６ａと外層６ｂの界面でより剥離し易くなり、剥離ボイドＧをより確実に内外両層６ａおよび６ｂ間で発生させることができる。
【００２０】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と異なるところは、コイル体４に導電性テープに代えて繊維基材テープを巻回して内外２層６ａ，６ｂからなる内側静電シールド層６を構成するものとし、コイル体４に第１層目の繊維基材テープを巻回した後、半導電性塗料を塗布し、その半導電性塗料の乾燥後に、第２層目の繊維基材テープを巻回して半導電性塗料を塗布して乾燥させるようにしたことにある。
【００２１】
ここで、繊維基材テープとは、例えば植物性繊維、動物性繊維、或いは高分子繊維などの繊維からなる糸を縦横に編んでテープ状にしたものである。また、半導電性塗料は、導電材としての金属あるいはカーボン粉を混入した塗料であり、この半導電性塗料を繊維基材テープに塗布することによって繊維基材テープは導電性テープとなる。
【００２２】
このように構成した本実施形態の場合、第１層（内層６ａ）の繊維基材テープに半導電性塗料が含浸され、その半導電性塗料の乾燥（固化）によって第１層の繊維基材テープが強固に一体化される。同様に、第２層（外層６ｂ）の繊維基材テープが半導電性塗料によって強固に一体化される。そして、第１層の繊維基材テープ（内層６ａ）と第２層の繊維基材テープ（外層２ｂ）との間は、絶縁性樹脂と半導電性塗料による接着となるので、内側静電シールド層６に応力が作用した場合、弱い部分である内層６ａと外層６ｂとの間で剥離が生ずる。
【００２３】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と異なるところは、コイル体４に導電性テープに代えて繊維基材テープを巻回して内側静電シールド層６を構成するものとし、第１層目および第２層目の繊維基材テープを巻回した後、第２層目の繊維基材テープの外側から半導電性塗料を塗布して第１層および第２層の繊維基材テープ（内外２層６ａ，６ｂ）に半導電性塗料を含浸させ、乾燥させるようにしたことにある。
このようにした場合には、繊維基材テープに半導電性塗料が含浸されて繊維基材テープの強度が高められるが、第１層（内層６ａ）と第２層（６ｂ）との境界は半導電性塗料による接着となるため、内側静電シールド層６に応力が作用した場合、剥離は内外両層６ａ，６ｂ間の界面にて生ずるようになる。
【００２４】
（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と異なるところは、コイル体４の外表面に低温プラズマ処理を施した後、内側静電シールド層６の形成、モールド層５の形成を順次行うようにしたところにある。
低温プラズマ処理を施すと、施された面（図６にプラズマ処理層９として示す。）は絶縁性樹脂との接着性が高まる。このため、内側静電シールド層６に応力が作用した場合、コイル体４と内側静電シールド層６の内層６ａとの間で剥離が生ずることを一層確実に防止して、内側静電シールド層６の内部の内層６ａと外層６ｂとの間で剥離が生ずるようにすることができる。
【００２５】
（他の実施形態）
本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
巻線２を複数の単位巻線に分割して、各単位巻線を絶縁性樹脂によりモールドして単位コイル体を構成し、各単位コイル体の表面に静電シールド層を形成し、複数の単位コイル体を絶縁性樹脂により一体モールドしてモールドコイルを構成するようにしても良い。
絶縁層３、モールド層５を構成する絶縁性樹脂はエポキシ樹脂に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態のモールドコイルを示し、（ａ）は静電シールド層の剥離前の状態を示す部分的な拡大横断面図、（ｂ）は静電シールド層の剥離後の状態を示す部分的な拡大横断面図
【図２】モールドコイルの縦断面図
【図３】本発明の第２の実施形態を示すモールドコイルの部分的な拡大横断面図
【図４】本発明の第３の実施形態を示す図３相当図
【図５】本発明の第４の実施形態を示す図３相当図
【図６】本発明の第５の実施形態を示す図３相当図
【符号の説明】
【００２７】
図面中、１はモールドコイル、２は巻線、３は絶縁層、４はコイル体、５はモールド層、６は静電シールド層、８は剥離剤層、９はプラズマ処理層を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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