(57)【要約】【課題】変圧器を提供する。【解決手段】より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の電位分離用の絶縁構成、および変圧器のより高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の電位分離用の絶縁構成をそれぞれ有する変圧器（１０）は、より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に設けられた内部絶縁体（２；２ａ、２ｂ）を備え、かつそれらに隣接する少なくとも１つの半導体層（６、６ａ、６ｂ）を有する層構造を有する。このようにして、変圧器の寸法を低減することができ、さらに、外部への部分放電を低減するかまたは完全に防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の電位分離用の絶縁構成を有する変圧器（１０）であって、前記構成が、層構造を有し、より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に設けられた内部絶縁体（２；２ａ、２ｂ）を備え、該内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの半導体層（６、６ａ、６ｂ）を有する変圧器（１０）。
【請求項２】
前記内部絶縁体（２、２ａ、２ｂ）の第１の側面および第２の側面が、１つの半導体層（６、６ａ、６ｂ）に各々隣接する請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
第１の導電層（１）に印加される第１の規定電位（Ａ）を有し、かつ前記より高い電圧の巻線（４）と前記内部絶縁体（２、２ａ、２ｂ）との間に配置される前記第１の導電層（１）をさらに備える請求項１または２に記載の変圧器。
【請求項４】
前記別の導電層（１）が、前記より高い電圧の巻線（４）のより高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、前記別の導電層（１）に印加される別の規定電位（Ａ）を有する請求項３に記載の変圧器。
【請求項５】
第１の絶縁層（３）が前記別の導電層（１）と前記より高い電圧の巻線（４）との間に配置される請求項３または４に記載の変圧器。
【請求項６】
第２の導電層（５）に印加される第２の規定電位（Ｂ）を有し、かつ前記より低いい電圧の巻線（８）と前記内部絶縁体（２、２ａ）との間に配置される前記第２の導電層（５）をさらに備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項７】
前記第２の導電層（５）が、前記より低い電圧の巻線（８）のより低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、前記第２の導電層（５）に印加される第２の規定電位（Ｂ）を有する請求項６に記載の変圧器。
【請求項８】
第２の絶縁層（７）が前記第２導電層（５）と前記より低い電圧の巻線（８）との間に配置される請求項６又は７に記載の変圧器。
【請求項９】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線（４）を巻回するための巻線担体を形成する請求項１〜8のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１０】
−より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に設けられ、かつ第１の内部絶縁体（２ａ）に隣接する少なくとも１つの第１の半導体層（６ａ）を有する前記第１の内部絶縁体（２ａ）と、
−より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に設けられ、かつ第２の内部絶縁体（２ｂ）に隣接する少なくとも１つの半導体層（６ｂ）を有する前記第２の内部絶縁体（２ｂ）とを備える請求項１〜9のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１１】
-第１の導電層（１）に印加される第１の規定電位（Ａ）を有し、かつ前記より高い電圧の巻線（４）と前記第１の内部絶縁体（２ａ）との間に配置される前記第１の導電層（１）と、
-第２の導電層（５）に印加される第２の規定電位（Ｂ）を有し、かつ前記第１の内部絶縁体（２ａ）と前記第２の内部絶縁体（２ｂ）との間に配置される前記第２の導電層（５）と、
−第３の導電層（１１）に印加される第３の規定電位（Ｃ）を有し、かつより低い電圧の巻線（８）と前記第２の内部絶縁体（２ｂ）との間に配置される前記第３の導電層（１１）とをさらに備える請求項１０に記載の変圧器。
【請求項１２】
前記第１の導電層（１）には、前記第１の内部絶縁体（２ａ）が追随し、前記第１の半導体層（６ａ）および前記第２の導電層（５）が追随し、前記第２の内部絶縁体（２ｂ）が追随し、前記第２の半導体層（６ｂ）および前記第３の導電層（１１）が追随する請求項１１に記載の変圧器。
【請求項１３】
前記第２の導電層（５）が、より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の全体の電位差の約半分である、前記第２の導電層（５）に印加される電位を有する請求項１１または１２に記載の変圧器。
【請求項１４】
前記第３の導電層（１１）には、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、前記より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第４の導電層に印加される第４の電位を有する前記第４の導電層とが追随する請求項１２に記載の変圧器。
【請求項１５】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線を巻回するための巻線担体（４）を形成し、導電性材料（２２）および絶縁材料（２３）を前記巻線担体（４）に巻回することができるように、前記担体が変圧器コア（２４）を中心に回転可能である請求項１〜１４のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１６】
前記導電層（１、５、１１）の少なくとも１つまたは複数のものが外部電圧源（ＳＰ）から提供される請求項３〜１５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１７】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線（４）を巻回するための巻線担体を形成し、前記担体が予め製作および分割されるか、または変圧器コア（２４）の周りに直接一体的に製造される請求項１〜１６のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１８】
前記層構造が、より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に付与されたシリンダの形状であり、少なくとも１つの空隙が、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に存在する請求項１〜１７のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１９】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線（４）を巻回するための巻線担体を形成し、前記担体が、ぴったりと合う摩擦面または凸面を有する横方向フランジを含む請求項１〜１８のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項２０】
高電圧変圧器として構成され、前記絶縁構成が高電圧絶縁体として構成される請求項１〜１９のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項２１】
変圧器のより高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の電位分離用の絶縁構成であって、前記構成が、層構造を有し、前記変圧器のより高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に配置すべき内部絶縁体（２；２ａ、２ｂ）を備え、該内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの半導体層（６、６ａ、６ｂ）を有する絶縁構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の電圧絶縁体を備える変圧器に関する。特に、本発明は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の高電圧変圧器、特に電位分離用の絶縁体に関する。さらに、本発明は、変圧器のより高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧変圧器は、異なる電圧レベルに合わせるために必要である。例えば、油式炉変圧器は１１０ｋＶの電圧を１．５ｋＶの電圧に変換し、油式主変圧器は１１０ｋＶの電圧を０．４ｋＶに変換し、乾式分配変圧器は３３ｋＶの電圧を０．４ｋＶに変換する。このような変圧器の電力は約０．４メガワットから開始し、１００メガワットよりも大きくなることが可能である。
【０００３】
問題は、電力範囲の高電圧変圧器について、約３６ｋＶの電圧の時点で油絶縁が必要となるか、または３６ｋＶ未満の乾燥絶縁について、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に、大きな空気間隔を設ける必要があるか、または樹脂材料を使用する非常に高価な全鋳造が必要となるということにある。高電圧の場合には、公知の乾燥絶縁を用いて、絶縁体の表面で部分放電が行われ、変圧器の動作安全性を制限するかまたは変圧器の構造を不能にする。
【０００４】
現在、３６ｋＶよりも高い油絶縁なしに動作することができる高電力範囲で知られている高電圧変圧器は存在しない。乾式変圧器は、最高３６ｋＶの電圧の油絶縁なしに製造される。これらの乾式変圧器は、絶縁のために鋳造樹脂が使用される鋳造樹脂変圧器である。これに加えて、多層構造を用いた絶縁材料が知られている。しかし、これらは、絶縁層および半導体層と組み合わせた規定電位の導電層を有していない。さらに、最高２０ｋＶの純粋な乾式変圧器があるが、これらは、大きな寸法を必要としかつ非常に高価である非常に大きな空気間隔を必要とするという欠点がある。
【０００５】
「
【特許文献１】独国特許出願公開第１７６３５１５Ａ号明細書」は、高電圧絶縁体の層構造が、より高い電圧の電位の導電層とより低い電圧の電位の別の導電層とを備える高電圧変圧器を開示している。電位の関係により、表面に印加されたより低い電圧を有する前記表面で部分放電が発生し、絶縁破壊が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１７６３５１５Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、変圧器のより高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成と、より高い電圧、例えば３６ｋＶよりも高い電圧において油絶縁が不要であり、これにより、より低い電圧、例えば３６ｋＶよりも低い電圧において空気間隔を低減することができる対応する絶縁構成を有する変圧器とをそれぞれ提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、請求項１の特徴による変圧器に関する。さらに、本発明は、請求項２１の特徴による絶縁構成に関する。本発明の発展形態および有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
特に、本発明は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成を有する変圧器であって、前記構成が、層構造を有し、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられた内部絶縁体を備え、それに隣接する、すなわちそれに当接する少なくとも１つの半導体層を有する変圧器に関する。
【００１０】
これに加えて、本発明は、特に、変圧器のより高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成であって、前記構成が、層構造を有し、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に配置すべき内部絶縁体を備え、それに隣接する少なくとも１つの半導体層を有する絶縁構成に関する。
【００１１】
本発明の利点は、危険な油式構造なしに、例えば３６ｋＶの比較的高い電圧よりも高い変圧器を実現することと、比較的低い電圧、例えば３６ｋＶよりも低い電圧の場合に部分放電および空気間隔を低減すること、これにより、変圧器の寸法を低減することが可能になるということにある。特に、外部への部分放電を著しく低減することができるかまたは完全に防止することができる。
【００１２】
一実施形態では、内部絶縁体の、特に反対側にある第１の側面および第２の側面が半導体層に各々隣接し得る。
【００１３】
別の実施形態では、変圧器は、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有し、かつより高い電圧の巻線と内部絶縁体との間に配置される第１の導電層を備える。特に、第１の導電層は、より高い電圧の巻線のより高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有する。
【００１４】
その代わりにまたはそれに加えて、他の実施形態では、変圧器は、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有し、かつより低い電圧の巻線と内部絶縁体との間に配置される第２の導電層を備える。特に、第２の導電層は、より低い電圧の巻線のより低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有する。
【００１５】
導電層は、電流制限手段を有し得る外部電圧源からまたは変圧器の巻線電圧部から提供することが可能である。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、変圧器は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ第１の内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの第１の半導体層を有する第１の内部絶縁体と、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ第２の内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの第２の半導体層を有する第２の内部絶縁体とを備える。
【００１７】
この実施形態では、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有し、かつより高い電圧の巻線と第１の内部絶縁体との間に配置される第１の導電層を設けることが可能であり、さらに、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有し、かつ第１の内部絶縁体と第２の内部絶縁体との間に配置される第２の導電層を設けることが可能であり、その上、第３の導電層に印加される第３の規定電位を有し、かつより低い電圧の巻線と第２の内部絶縁体との間に配置される第３の導電層を設けることが可能である。
【００１８】
特に、第１の導電層は、より高い電圧の巻線のより高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有し、第３の導電層は、より低い電圧の巻線のより低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第３の導電層に印加される第３の規定電位を有する。第２の導電層は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の全体の電位差の約半分にあることが好ましい。第１および第３の導電層は、それぞれの絶縁層によって、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線とからそれぞれ絶縁することが可能である。
【００１９】
本発明の発展形態では、第１の導電層には、第１の内部絶縁体が追随し、第１の半導体層および第２の導電層が追随し、第２の内部絶縁体が追随し、第２の半導体層および第３の導電層が追随する。
【００２０】
本発明による上記構成は、基本的に、それぞれの半導体層を有する複数の内部絶縁体にモジュール式に拡張することが可能である。言い換えれば、層構造を直列に接続してもよい。この形態において、２つ、３つ、５つ等の連続層も可能である。例えば、別の発展形態は、第３の導電層に、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い第４の規定電位にある第４の導電層とが追随する構成を備える。したがって、第２および第３の導電層は、より高い電圧とより低い電圧とのそれぞれの中間電位にあり、例えば、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の全体の電位差の３分の２および３分の１のそれぞれにある。
【００２１】
本発明の態様は、特に、より高い電圧に電気的に接続されるかまたはそれから絶縁される導電層を備える確実に接続された層構造を有する電位分離用の高電圧絶縁体に関し、絶縁構造の場合、導電層は、それに印加されるより高い電圧に近い規定電位を有し、前記導電層には、内部絶縁体が追随し、絶縁体の表面の部分放電を防止するための半導体層と、より低い電圧に接続されるかまたはそれから絶縁される別の導電層とが追随し、絶縁構造の場合、その導電層は、それに印加されるより低い電圧に近い規定電位を有する。
【００２２】
導電層は、電流制限手段を有し得る外部電圧源からまたは変圧器の巻線電圧部から提供することが可能である。
【００２３】
非常に高い電圧の場合、層構造を複数に直列に接続することが可能であり、導電層は、それに印加される電圧源からの規定電位を有する。例えば、６０ｋＶの高電圧では、第１の導電層は、それに印加される４００Ｖのより低い電圧の電位を有し、第２の導電層は、それに印加される３０ｋＶの電位を有し、第３の導電層は、それに印加される６０ｋＶの電位を有する。
【００２４】
規定電位を有する導電層により、実質的には、隣接する巻線に対する電位差がもはや存在しない。より高い電圧の巻線の電圧経路は、より高い電圧に関連する導電層の電圧経路に等しいか、または絶縁構造の場合、この電圧経路に近い。同じことを、より低い電圧に適用することができる。
【００２５】
特定の用途に応じて、導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線にそれぞれ導電接続することが可能であり、および／または外部電圧源に接続することが可能である。このために、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線に直接的または間接的にそれぞれ接続される分圧器、変圧器等を使用することも可能である。このような構成要素は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線のそれぞれに対して、それぞれの導電層の電圧の大きさを変化させ得るか、あるいは同じ電圧の大きさでは、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線のそれぞれからの電力分離を保証し得る。
【００２６】
その構造故に絶縁構成には、通常の空気間隔と比較して極めて薄い構造を与えることが可能である。さらに、半導体層によって絶縁体の表面の部分放電が防止される。
【００２７】
特定の用途に応じて、導電体、例えば銅の抵抗と、非導電体、例えばシリコンの抵抗との間の全ての値に対して、半導体層の抵抗を構成することが可能である。半導体層の好ましい形態は、規定抵抗を有する薄いカーボンフィルムへの噴霧である。この抵抗は、例えば０．１Ω〜１ＭΩ、特に２Ω〜１０ｋΩであり、例えば約５ｋΩであり得る。
【００２８】
別形態は、その層構造を有する電圧絶縁体自体が、電圧巻線を巻回するための巻線担体を形成することができるように、前記絶縁体が非常に安定した構造であり、より高い電圧用の巻線担体が、より高い電圧の巻線と同じ電位を有するかまたはそれに近い導電層を内部に有し、一方、絶縁体によって分離され、すなわち、外部に向かって、半導体層と別の導電層とが追随する内部絶縁体が実現され、この導電層の電位が、より低い電圧の巻線の電位に等しいかまたは近く、一方、絶縁体によって分離され、それらの層が互いに確実におよび空気の介在なしに接続されるように構成される。
【００２９】
さらに、電位差が非常に大きい場合、電圧絶縁体を直列に接続することが可能である。この場合、より高い電圧の巻線は、第１の導電層に電気的に接続されるか、またはより高い電圧から絶縁され、絶縁構造では、導電層は、それに印加されるより高い電圧に近い規定電位を有し、この導電層には、第１の内部絶縁体が追随し、次に第１の半導体層が追随し、その後、別の導電層に印加される規定電位、例えば全体の電位差の半分を有する別の導電層が追随し、次に第３の導電層が追随し、次に第２の内部絶縁体が追随し、次に第２の半導体層が追随し、その後、より低い電圧の巻線に電気的に接続されるかまたは第４の導電層に対して絶縁体を有する第４の導電層が追随する。より低い電圧に対する絶縁体の場合、第４の導電層は、それに印加されるより低い電圧に近い規定電位を有する。
【００３０】
特に、本発明はさらに以下の態様に関する。
【００３１】
発展形態は、電位分離のために、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ確実に接続された層構造を有する高電圧絶縁体を備える高電圧変圧器を備え、前記層構造は、より高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、導電層に印加される規定電位を有する導電層を備えるかまたはそれからなり、前記層構造には、内部絶縁体が追随し、半導体層と、より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、別の導電層に印加される規定電位を有する別の導電層とが追随する。
【００３２】
導電層および／または別の導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線にそれぞれ導電接続することが可能である。導電層および／または別の導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線からそれぞれ電気絶縁することが可能である。内部絶縁体はその両側に半導体層を有し得る。別の発展形態では、導電層および／または別の導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線のそれぞれに対して絶縁体を有する。
【００３３】
一実施形態では、層構造は、より高い電圧の巻線を巻回するための巻線担体を構成する。
【００３４】
本発明の追加の実施形態は、電位分離のために、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ確実に接続された層構造を有する高電圧絶縁体を有する高電圧変圧器を備え、前記層構造は、より高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第１の導電層に印加される規定電位を有する第１の導電層を備えるかまたはそれからなり、前記層構造には、第１の内部絶縁体が追随し、第１の半導体層と、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有する第２の導電層とが追随し、第２の内部絶縁体が追随し、第２の半導体層と、第３の導電層に印加される第３の規定電位を有する第３の導電層とが追随し、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第４の導電層に印加される第４の規定電位を有する第４の導電層とが追随する。これに関連して、第２の導電層は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の全体の電位差の半分である、第２の導電層に印加される電位を有することが可能である。
【００３５】
より高い電圧の巻線を収容するためのコイル体または巻線担体の形態は、導電材料および絶縁体材料を巻回することができるように、変圧器コアを中心に回転可能である。こうすることにより、コイル体が外側に駆動される。
【００３６】
別形態では、電流制限が可能であるように、導電層が外部電圧源から提供される。しかし、このことはそれほど必要ではない。
【００３７】
より高い電圧の巻線を巻回するためのコイル体または巻線担体は、予め製作および分割され得るか、またはリングコアの周りに直接一体的に製造され得る。
【００３８】
コンパクトな絶縁体は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間にシリンダとして配置することも可能であり、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に、ほぼ空隙の形状の空気間隔を設けることが可能である。
【００３９】
一実施形態では、コイル体の横方向フランジは、ぴったりと合う摩擦面または凸面を有することが可能である。
【００４０】
実施形態を概略的に示した図面に示されている図を参照して、本発明を以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による絶縁構成を有する変圧器の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態による絶縁構成を有する変圧器の実施形態の概略図である。
【図３】リングコアの形状の巻線担体における、本発明による変圧器の実施形態のより高い電圧の巻線の模範的な巻回動作の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明の実施形態による絶縁構成を有する変圧器の実施形態の概略図を示している。分かりやすくするために、変圧器は著しく概略的にのみ示されている。より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間には絶縁構成が配置される。この構成は、本発明の原理に従って異なるように構成することが可能であり、図１には、一形態が示されている。特に、例えば確実に接続される本発明による層構造は、以下に説明する層順序に限定されず、それ自体を修正することが可能であり、特定の用途に応じてモジュール式に拡張することも可能である。図示した実施形態には、本発明の利点が特に明らかになる高電圧変圧器が示されている。しかし、本発明およびそれらの利点は、基本的に、特に中間電圧範囲および低電圧範囲においても、非常に多様な変圧器タイプに適用することができる。
【００４３】
図１は、より高い電圧とより低い電圧との間の電位分離のために、より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間に絶縁構成を有する変圧器１０を示している。絶縁構成は、変圧器の内部絶縁体２を備える層構造を有する。さらに、より高い電圧の巻線４と第１の導電層１との間には絶縁層３が配置される。第１の導電層１は、より高い電圧の巻線４の電位に等しいかまたは近い規定電位Ａにある。このようにして、導電層１とより高い電圧の巻線４との間には絶対電位差がない。内部絶縁体２は、電位分離に適切な絶縁層を構成し、例えばシリコンまたは他の適切な非導電性材料を含むかまたはそれからなる。内部絶縁体２には、例えば炭素含有材料を含むかまたはそれからなる半導体層６が追随する。このようにして、外部に向かう内部絶縁体２の表面に対する部分放電が防止される。別の導電層５は電位Ｂに接続され、この電位Ｂは、より低い電圧の巻線８の電位に等しいか、または絶縁層７によって、より低い電圧の巻線８から分離され、より低い電圧の巻線８の電位に近い。上記別の導電層５には絶縁層７が追随し、その後、より低い電圧の巻線８が追随する。層３、１、２、６、５および７がユニットを形成するように互いに確実に接続される。
【００４４】
半導体層６が内部絶縁体２の他方の側に、したがって内部絶縁体２のより高い電圧側に配置されるように、あるいは半導体層が内部絶縁体２の両側に配置されるように、図１による層構成を変更することも可能である。さらに、いくつかの用途では、それぞれの層の対３、１および５、７を設けないかまたはそれらの１つのみを設けることと、導電層１、５の１つのみを外部電圧源から提供することが可能である。
【００４５】
図２は、本発明の発展形態による絶縁構成を有する変圧器の他の実施形態の概略図を示している。特に、図２は、より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間の２つの内部絶縁体２ａおよび２ｂと、外部電圧源ＳＰとを備える変圧器２０の構造を示している。変圧器２０は、第１の導電層１に印加される規定電位Ａを有し、かつより高い電圧の巻線４と第１の内部絶縁体２との間に配置される第１の導電層１と、第２の導電層５に印加される第２の規定電位Ｂを有し、かつ第１の内部絶縁体２ａと第２の内部絶縁体２ｂとの間に配置される第２の導電層５と、第３の導電層１１に印加される第３の規定電位Ｃを有し、かつより低い電圧の巻線８と第２の内部絶縁体２ｂとの間に配置される第３の導電層１１とを備える。第１の半導体層６ａは第１の内部絶縁体２ａに当接し、第２の半導体層６ｂは第２の内部絶縁体３ｂに当接する。
【００４６】
高電圧の場合、例えば６０ｋＶの電圧が絶縁構成内で半分に分割されるので、多層構造が有利である。外部電圧源ＳＰによって、例えば、６０ｋＶの電位Ａが第１の導電層１に印加され、３０ｋＶの電位Ｂが第２の導電層５に印加され、そして０．４ｋＶの電位Ｃが第３の導電層１１に印加される。半導体層６ａと６ｂは規定電位の低減のために使用される。絶縁層７は、より低い電圧の巻線８に対する分離を形成し、絶縁層３は、変圧器２０のより高い電圧の巻線４に対する分離を形成する。
【００４７】
半導体層６ａ、６ｂの各々がそれぞれの内部絶縁体２ａと２ｂの他方の側に、したがってそれぞれの内部絶縁体２ａと２ｂのより高い電圧側に配置されるように、あるいは半導体層がそれぞれの内部絶縁体２ａ、２ｂの両側に設けられるように、図２による層構成を変更することも可能である。さらに、いくつかの用途では、それぞれの層の対３、１および１１、７を設けないかまたはそれらの１つのみを設けることと、導電層１、５、１１の選択された１つを外部電圧源から提供することが可能である。いくつかの場合において、導電層５を省略することも可能である。
【００４８】
さらに、追加の連続層によって、図２による構成をモジュール式に拡張することも可能である。このことについて、図２を参照して以下に説明する（図面にはより詳細に示されていない）。例えば、第３の導電層１１には、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、少なくともより低い電圧に等しいかまたは近い、第４の導電層に印加される第４の規定電位を有する第４の導電層とが追随する。この場合、電位Ｃは、より高い電圧とより低い電圧との間の適切な中間電位、例えば、全体の電位差の約３分の１（上記数値例では例えば２０ｋＶ）に対応し、これに対して、次に、電位Ｂは、例えばより高い電圧とより低い電圧との間の全体の電位差の約３分の２（上記数値例では例えば４０ｋＶ）に対応する。図１と図２に関する上記形態をこの実施形態に適用することも可能である。
【００４９】
図３は、リングコア２４の形状の巻線担体における、本発明による変圧器の実施形態のより高い電圧の巻線の模範的な巻回動作の概略断面図を示している。特に、図３は、２つの巻線担体２１が、それに同時に巻回された本発明による層構造を有する構成を示している。より高い電圧の巻線担体２１は、変圧器コア２４を中心に回転可能であり、導電性材料（簡単な例では、平坦なアルミニウム帯）２２および絶縁材料２３の巻回材料を巻線担体２１に巻回するように矢印の方向に駆動される。複数のより高い電圧のセグメントは直列に接続され、リングコア変圧器のより高い電圧の巻線を構成する。
【００５０】
より高い電圧の巻線４を巻回するための巻線担体２１（いわゆるコイル体）を構成する本発明による絶縁層構造は、予め製作および分割され得るか、または変圧器コア２４の周りに直接一体的に製造され得る。
【００５１】
層構造は、より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間でシリンダ形状に適用されることが可能であり、冷却用の少なくとも１つの空隙（図示せず）は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に存在することが可能である。原則として、このような空隙は、層構造の任意の２つの層の間に配置することが可能であるが、一般的には、より高い電圧の巻線および／またはより低い電圧の巻線に比較的近接して配置される。
【００５２】
巻線担体２１は、ぴったりと合う摩擦面または凸面を有する横方向フランジ（図示せず）を有し得る。このことは巻回動作に有利である。
【符号の説明】
【００５３】
１  第１の導電層
２  内部絶縁体
２ａ  第１の内部絶縁体
２ｂ  第２の内部絶縁体
３  絶縁層
４  より高い電圧の巻線
５  第２の導電層
６  半導体層
６ａ  第１の半導体層
６ｂ  第２の半導体層
７  絶縁層
８  より低い電圧の巻線
１０  変圧器
１１  第３の導電層
２０  変圧器
２１  より高い電圧の巻線担体
２２  導電性材料
２３  絶縁材料
２４  変圧器コア
Ａ  規定電位
Ｂ  第２の規定電位
Ｃ  第３の規定電位
ＳＰ  外部電圧源
【図１】
2010518612.tif 000003
【図２】
2010518612.tif 000004
【図３】
2010518612.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月1日(2009.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の電圧絶縁体を備える変圧器に関する。特に、本発明は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の高電圧変圧器、特に電位分離用の絶縁体に関する。さらに、本発明は、変圧器のより高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧変圧器は、異なる電圧レベルに合わせるために必要である。例えば、油式炉変圧器は１１０ｋＶの電圧を１．５ｋＶの電圧に変換し、油式主変圧器は１１０ｋＶの電圧を０．４ｋＶに変換し、乾式分配変圧器は３３ｋＶの電圧を０．４ｋＶに変換する。このような変圧器の電力は約０．４メガワットから開始し、１００メガワットよりも大きくなることが可能である。
【０００３】
問題は、電力範囲の高電圧変圧器について、約３６ｋＶの電圧の時点で油絶縁が必要となるか、または３６ｋＶ未満の乾燥絶縁について、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に、大きな空気間隔を設ける必要があるか、または樹脂材料を使用する非常に高価な全鋳造が必要となるということにある。高電圧の場合には、公知の乾燥絶縁を用いて、絶縁体の表面で部分放電が行われ、変圧器の動作安全性を制限するかまたは変圧器の構造を不能にする。
【０００４】
現在、３６ｋＶよりも高い油絶縁なしに動作することができる高電力範囲で知られている高電圧変圧器は存在しない。乾式変圧器は、最高３６ｋＶの電圧の油絶縁なしに製造される。これらの乾式変圧器は、絶縁のために鋳造樹脂が使用される鋳造樹脂変圧器である。これに加えて、多層構造を用いた絶縁材料が知られている。しかし、これらは、絶縁層および半導体層と組み合わせた規定電位の導電層を有していない。さらに、最高２０ｋＶの純粋な乾式変圧器があるが、これらは、大きな寸法を必要としかつ非常に高価である非常に大きな空気間隔を必要とするという欠点がある。
【０００５】
「
【特許文献１】独国特許出願公開第１７６３５１５Ａ号明細書」は、高電圧絶縁体の層構造が、より高い電圧の電位の導電層とより低い電圧の電位の別の導電層とを備える高電圧変圧器を開示している。電位の関係により、表面に印加されたより低い電圧を有する前記表面で部分放電が発生し、絶縁破壊が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１７６３５１５Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、変圧器のより高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成と、より高い電圧、例えば３６ｋＶよりも高い電圧において油絶縁が不要であり、これにより、より低い電圧、例えば３６ｋＶよりも低い電圧において空気間隔を低減することができる対応する絶縁構成を有する変圧器とをそれぞれ提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、請求項１の特徴による変圧器に関する。さらに、本発明は、請求項１９の特徴による絶縁構成に関する。本発明の発展形態および有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
特に、本発明は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成を有する変圧器であって、前記構成が、層構造を有し、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられた内部絶縁体を備え、それに隣接する、すなわちそれに当接する少なくとも１つの半導体層を有する変圧器に関する。
【００１０】
これに加えて、本発明は、特に、変圧器のより高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の電位分離用の絶縁構成であって、前記構成が、層構造を有し、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に配置すべき内部絶縁体を備え、それに隣接する少なくとも１つの半導体層を有する絶縁構成に関する。
【００１１】
本発明の利点は、危険な油式構造なしに、例えば３６ｋＶの比較的高い電圧よりも高い変圧器を実現することと、比較的低い電圧、例えば３６ｋＶよりも低い電圧の場合に部分放電および空気間隔を低減すること、これにより、変圧器の寸法を低減することが可能になるということにある。特に、外部への部分放電を著しく低減することができるかまたは完全に防止することができる。
【００１２】
一実施形態では、内部絶縁体の、特に反対側にある第１の側面および第２の側面が半導体層に各々隣接し得る。
【００１３】
別の実施形態では、変圧器は、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有し、かつより高い電圧の巻線と内部絶縁体との間に配置される第１の導電層を備える。特に、第１の導電層は、より高い電圧の巻線のより高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有する。
【００１４】
その代わりにまたはそれに加えて、他の実施形態では、変圧器は、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有し、かつより低い電圧の巻線と内部絶縁体との間に配置される第２の導電層を備える。特に、第２の導電層は、より低い電圧の巻線のより低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有する。
【００１５】
導電層は、電流制限手段を有し得る外部電圧源からまたは変圧器の巻線電圧部から提供することが可能である。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、変圧器は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ第１の内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの第１の半導体層を有する第１の内部絶縁体と、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ第２の内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの第２の半導体層を有する第２の内部絶縁体とを備える。
【００１７】
この実施形態では、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有し、かつより高い電圧の巻線と第１の内部絶縁体との間に配置される第１の導電層を設けることが可能であり、さらに、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有し、かつ第１の内部絶縁体と第２の内部絶縁体との間に配置される第２の導電層を設けることが可能であり、その上、第３の導電層に印加される第３の規定電位を有し、かつより低い電圧の巻線と第２の内部絶縁体との間に配置される第３の導電層を設けることが可能である。
【００１８】
特に、第１の導電層は、より高い電圧の巻線のより高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第１の導電層に印加される第１の規定電位を有し、第３の導電層は、より低い電圧の巻線のより低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第３の導電層に印加される第３の規定電位を有する。第２の導電層は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の全体の電位差の約半分にあることが好ましい。第１および第３の導電層は、それぞれの絶縁層によって、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線とからそれぞれ絶縁することが可能である。
【００１９】
本発明の発展形態では、第１の導電層には、第１の内部絶縁体が追随し、第１の半導体層および第２の導電層が追随し、第２の内部絶縁体が追随し、第２の半導体層および第３の導電層が追随する。
【００２０】
本発明による上記構成は、基本的に、それぞれの半導体層を有する複数の内部絶縁体にモジュール式に拡張することが可能である。言い換えれば、層構造を直列に接続してもよい。この形態において、２つ、３つ、５つ等の連続層も可能である。例えば、別の発展形態は、第３の導電層に、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い第４の規定電位にある第４の導電層とが追随する構成を備える。したがって、第２および第３の導電層は、より高い電圧とより低い電圧とのそれぞれの中間電位にあり、例えば、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の全体の電位差の３分の２および３分の１のそれぞれにある。
【００２１】
本発明の態様は、特に、より高い電圧に電気的に接続されるかまたはそれから絶縁される導電層を備える確実に接続された層構造を有する電位分離用の高電圧絶縁体に関し、絶縁構造の場合、導電層は、それに印加されるより高い電圧に近い規定電位を有し、前記導電層には、内部絶縁体が追随し、絶縁体の表面の部分放電を防止するための半導体層と、より低い電圧に接続されるかまたはそれから絶縁される別の導電層とが追随し、絶縁構造の場合、その導電層は、それに印加されるより低い電圧に近い規定電位を有する。
【００２２】
導電層は、電流制限手段を有し得る外部電圧源からまたは変圧器の巻線電圧部から提供することが可能である。
【００２３】
非常に高い電圧の場合、層構造を複数に直列に接続することが可能であり、導電層は、それに印加される電圧源からの規定電位を有する。例えば、６０ｋＶの高電圧では、第１の導電層は、それに印加される４００Ｖのより低い電圧の電位を有し、第２の導電層は、それに印加される３０ｋＶの電位を有し、第３の導電層は、それに印加される６０ｋＶの電位を有する。
【００２４】
規定電位を有する導電層により、実質的には、隣接する巻線に対する電位差がもはや存在しない。より高い電圧の巻線の電圧経路は、より高い電圧に関連する導電層の電圧経路に等しいか、または絶縁構造の場合、この電圧経路に近い。同じことを、より低い電圧に適用することができる。
【００２５】
特定の用途に応じて、導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線にそれぞれ導電接続することが可能であり、および／または外部電圧源に接続することが可能である。このために、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線に直接的または間接的にそれぞれ接続される分圧器、変圧器等を使用することも可能である。このような構成要素は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線のそれぞれに対して、それぞれの導電層の電圧の大きさを変化させ得るか、あるいは同じ電圧の大きさでは、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線のそれぞれからの電力分離を保証し得る。
【００２６】
その構造故に絶縁構成には、通常の空気間隔と比較して極めて薄い構造を与えることが可能である。さらに、半導体層によって絶縁体の表面の部分放電が防止される。
【００２７】
特定の用途に応じて、導電体、例えば銅の抵抗と、非導電体、例えばシリコンの抵抗との間の全ての値に対して、半導体層の抵抗を構成することが可能である。半導体層の好ましい形態は、規定抵抗を有する薄いカーボンフィルムへの噴霧である。この抵抗は、例えば０．１Ω〜１ＭΩ、特に２Ω〜１０ｋΩであり、例えば約５ｋΩであり得る。
【００２８】
別形態は、その層構造を有する電圧絶縁体自体が、電圧巻線を巻回するための巻線担体を形成することができるように、前記絶縁体が非常に安定した構造であり、より高い電圧用の巻線担体が、より高い電圧の巻線と同じ電位を有するかまたはそれに近い導電層を内部に有し、一方、絶縁体によって分離され、すなわち、外部に向かって、半導体層と別の導電層とが追随する内部絶縁体が実現され、この導電層の電位が、より低い電圧の巻線の電位に等しいかまたは近く、一方、絶縁体によって分離され、それらの層が互いに確実におよび空気の介在なしに接続されるように構成される。
【００２９】
さらに、電位差が非常に大きい場合、電圧絶縁体を直列に接続することが可能である。この場合、より高い電圧の巻線は、第１の導電層に電気的に接続されるか、またはより高い電圧から絶縁され、絶縁構造では、導電層は、それに印加されるより高い電圧に近い規定電位を有し、この導電層には、第１の内部絶縁体が追随し、次に第１の半導体層が追随し、その後、別の導電層に印加される規定電位、例えば全体の電位差の半分を有する別の導電層が追随し、次に第３の導電層が追随し、次に第２の内部絶縁体が追随し、次に第２の半導体層が追随し、その後、より低い電圧の巻線に電気的に接続されるかまたは第４の導電層に対して絶縁体を有する第４の導電層が追随する。より低い電圧に対する絶縁体の場合、第４の導電層は、それに印加されるより低い電圧に近い規定電位を有する。
【００３０】
特に、本発明はさらに以下の態様に関する。
【００３１】
発展形態は、電位分離のために、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ確実に接続された層構造を有する高電圧絶縁体を備える高電圧変圧器を備え、前記層構造は、より高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、導電層に印加される規定電位を有する導電層を備えるかまたはそれからなり、前記層構造には、内部絶縁体が追随し、半導体層と、より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、別の導電層に印加される規定電位を有する別の導電層とが追随する。
【００３２】
導電層および／または別の導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線にそれぞれ導電接続することが可能である。導電層および／または別の導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線からそれぞれ電気絶縁することが可能である。内部絶縁体はその両側に半導体層を有し得る。別の発展形態では、導電層および／または別の導電層は、より高い電圧の巻線およびより低い電圧の巻線のそれぞれに対して絶縁体を有する。
【００３３】
一実施形態では、層構造は、より高い電圧の巻線を巻回するための巻線担体を構成する。
【００３４】
本発明の追加の実施形態は、電位分離のために、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に設けられ、かつ確実に接続された層構造を有する高電圧絶縁体を有する高電圧変圧器を備え、前記層構造は、より高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第１の導電層に印加される規定電位を有する第１の導電層を備えるかまたはそれからなり、前記層構造には、第１の内部絶縁体が追随し、第１の半導体層と、第２の導電層に印加される第２の規定電位を有する第２の導電層とが追随し、第２の内部絶縁体が追随し、第２の半導体層と、第３の導電層に印加される第３の規定電位を有する第３の導電層とが追随し、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第４の導電層に印加される第４の規定電位を有する第４の導電層とが追随する。これに関連して、第２の導電層は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間の全体の電位差の半分である、第２の導電層に印加される電位を有することが可能である。
【００３５】
より高い電圧の巻線を収容するためのコイル体または巻線担体の形態は、導電材料および絶縁体材料を巻回することができるように、変圧器コアを中心に回転可能である。こうすることにより、コイル体が外側に駆動される。
【００３６】
別形態では、電流制限が可能であるように、導電層が外部電圧源から提供される。しかし、このことはそれほど必要ではない。
【００３７】
より高い電圧の巻線を巻回するためのコイル体または巻線担体は、予め製作および分割され得るか、またはリングコアの周りに直接一体的に製造され得る。
【００３８】
コンパクトな絶縁体は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間にシリンダとして配置することも可能であり、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に、ほぼ空隙の形状の空気間隔を設けることが可能である。
【００３９】
一実施形態では、コイル体の横方向フランジは、ぴったりと合う摩擦面または凸面を有することが可能である。
【００４０】
実施形態を概略的に示した図面に示されている図を参照して、本発明を以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による絶縁構成を有する変圧器の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態による絶縁構成を有する変圧器の実施形態の概略図である。
【図３】リングコアの形状の巻線担体における、本発明による変圧器の実施形態のより高い電圧の巻線の模範的な巻回動作の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明の実施形態による絶縁構成を有する変圧器の実施形態の概略図を示している。分かりやすくするために、変圧器は著しく概略的にのみ示されている。より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間には絶縁構成が配置される。この構成は、本発明の原理に従って異なるように構成することが可能であり、図１には、一形態が示されている。特に、例えば確実に接続される本発明による層構造は、以下に説明する層順序に限定されず、それ自体を修正することが可能であり、特定の用途に応じてモジュール式に拡張することも可能である。図示した実施形態には、本発明の利点が特に明らかになる高電圧変圧器が示されている。しかし、本発明およびそれらの利点は、基本的に、特に中間電圧範囲および低電圧範囲においても、非常に多様な変圧器タイプに適用することができる。
【００４３】
図１は、より高い電圧とより低い電圧との間の電位分離のために、より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間に絶縁構成を有する変圧器１０を示している。絶縁構成は、変圧器の内部絶縁体２を備える層構造を有する。さらに、より高い電圧の巻線４と第１の導電層１との間には絶縁層３が配置される。第１の導電層１は、より高い電圧の巻線４の電位に等しいかまたは近い規定電位Ａにある。このようにして、導電層１とより高い電圧の巻線４との間には絶対電位差がない。内部絶縁体２は、電位分離に適切な絶縁層を構成し、例えばシリコンまたは他の適切な非導電性材料を含むかまたはそれからなる。内部絶縁体２には、例えば炭素含有材料を含むかまたはそれからなる半導体層６が追随する。このようにして、外部に向かう内部絶縁体２の表面に対する部分放電が防止される。別の導電層５は電位Ｂに接続され、この電位Ｂは、より低い電圧の巻線８の電位に等しいか、または絶縁層７によって、より低い電圧の巻線８から分離され、より低い電圧の巻線８の電位に近い。上記別の導電層５には絶縁層７が追随し、その後、より低い電圧の巻線８が追随する。層３、１、２、６、５および７がユニットを形成するように互いに確実に接続される。
【００４４】
半導体層６が内部絶縁体２の他方の側に、したがって内部絶縁体２のより高い電圧側に配置されるように、あるいは半導体層が内部絶縁体２の両側に配置されるように、図１による層構成を変更することも可能である。さらに、いくつかの用途では、それぞれの層の対３、１および５、７を設けないかまたはそれらの１つのみを設けることと、導電層１、５の１つのみを外部電圧源から提供することが可能である。
【００４５】
図２は、本発明の発展形態による絶縁構成を有する変圧器の他の実施形態の概略図を示している。特に、図２は、より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間の２つの内部絶縁体２ａおよび２ｂと、外部電圧源ＳＰとを備える変圧器２０の構造を示している。変圧器２０は、第１の導電層１に印加される規定電位Ａを有し、かつより高い電圧の巻線４と第１の内部絶縁体２との間に配置される第１の導電層１と、第２の導電層５に印加される第２の規定電位Ｂを有し、かつ第１の内部絶縁体２ａと第２の内部絶縁体２ｂとの間に配置される第２の導電層５と、第３の導電層１１に印加される第３の規定電位Ｃを有し、かつより低い電圧の巻線８と第２の内部絶縁体２ｂとの間に配置される第３の導電層１１とを備える。第１の半導体層６ａは第１の内部絶縁体２ａに当接し、第２の半導体層６ｂは第２の内部絶縁体２ｂに当接する。
【００４６】
高電圧の場合、例えば６０ｋＶの電圧が絶縁構成内で半分に分割されるので、多層構造が有利である。外部電圧源ＳＰによって、例えば、６０ｋＶの電位Ａが第１の導電層１に印加され、３０ｋＶの電位Ｂが第２の導電層５に印加され、そして０．４ｋＶの電位Ｃが第３の導電層１１に印加される。半導体層６ａと６ｂは規定電位の低減のために使用される。絶縁層７は、より低い電圧の巻線８に対する分離を形成し、絶縁層３は、変圧器２０のより高い電圧の巻線４に対する分離を形成する。
【００４７】
半導体層６ａ、６ｂの各々がそれぞれの内部絶縁体２ａと２ｂの他方の側に、したがってそれぞれの内部絶縁体２ａと２ｂのより高い電圧側に配置されるように、あるいは半導体層がそれぞれの内部絶縁体２ａ、２ｂの両側に設けられるように、図２による層構成を変更することも可能である。さらに、いくつかの用途では、それぞれの層の対３、１および１１、７を設けないかまたはそれらの１つのみを設けることと、導電層１、５、１１の選択された１つを外部電圧源から提供することが可能である。いくつかの場合において、導電層５を省略することも可能である。
【００４８】
さらに、追加の連続層によって、図２による構成をモジュール式に拡張することも可能である。このことについて、図２を参照して以下に説明する（図面にはより詳細に示されていない）。例えば、第３の導電層１１には、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、少なくともより低い電圧に等しいかまたは近い、第４の導電層に印加される第４の規定電位を有する第４の導電層とが追随する。この場合、電位Ｃは、より高い電圧とより低い電圧との間の適切な中間電位、例えば、全体の電位差の約３分の１（上記数値例では例えば２０ｋＶ）に対応し、これに対して、次に、電位Ｂは、例えばより高い電圧とより低い電圧との間の全体の電位差の約３分の２（上記数値例では例えば４０ｋＶ）に対応する。図１と図２に関する上記形態をこの実施形態に適用することも可能である。
【００４９】
図３は、リングコア２４の形状の巻線担体における、本発明による変圧器の実施形態のより高い電圧の巻線の模範的な巻回動作の概略断面図を示している。特に、図３は、２つの巻線担体２１が、それに同時に巻回された本発明による層構造を有する構成を示している。より高い電圧の巻線担体２１は、変圧器コア２４を中心に回転可能であり、導電性材料（簡単な例では、平坦なアルミニウム帯）２２および絶縁材料２３の巻回材料を巻線担体２１に巻回するように矢印の方向に駆動される。複数のより高い電圧のセグメントは直列に接続され、リングコア変圧器のより高い電圧の巻線を構成する。
【００５０】
より高い電圧の巻線４を巻回するための巻線担体２１（いわゆるコイル体）を構成する本発明による絶縁層構造は、予め製作および分割され得るか、または変圧器コア２４の周りに直接一体的に製造され得る。
【００５１】
層構造は、より高い電圧の巻線４とより低い電圧の巻線８との間でシリンダ形状に適用されることが可能であり、冷却用の少なくとも１つの空隙（図示せず）は、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に存在することが可能である。原則として、このような空隙は、層構造の任意の２つの層の間に配置することが可能であるが、一般的には、より高い電圧の巻線および／またはより低い電圧の巻線に比較的近接して配置される。
【００５２】
巻線担体２１は、ぴったりと合う摩擦面または凸面を有する横方向フランジ（図示せず）を有し得る。このことは巻回動作に有利である。
【符号の説明】
【００５３】
１  第１の導電層
２  内部絶縁体
２  層
２ａ  第１の内部絶縁体
２ｂ  第２の内部絶縁体
３  絶縁層
４  より高い電圧の巻線
５  別の導電層
５  第２の導電層
６  半導体層
６ａ  第１の半導体層
６ｂ  第２の半導体層
７  絶縁層
８  より低い電圧の巻線
１０  変圧器
１１  第３の導電層
２０  変圧器
２１  より高い電圧の巻線担体
２２  導電性材料
２３  絶縁材料
２４  リングコア
２４  変圧器コア
Ａ  規定電位
Ｂ  第２の規定電位
Ｃ  第３の規定電位
ＳＰ  外部電圧源
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の電位分離用の絶縁構成を有する変圧器（１０）であって、前記構成が、層構造を有し、より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に設けられた内部絶縁体（２；２ａ、２ｂ）を備え、該内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの半導体層（６、６ａ、６ｂ）を有し、前記半導体層が、前記より低い電圧の巻線のより低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、導電層（５）に印加される規定電位（Ｂ）を有する前記導電層（５）に接続され、前記より低い電圧の巻線（８）と前記内部絶縁体（２、２ａ）との間に配置される変圧器（１０）。
【請求項２】
前記内部絶縁体（２、２ａ、２ｂ）の第１の側面および第２の側面が、１つの半導体層（６、６ａ、６ｂ）に各々隣接する請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
別の導電層（１）に印加される別の規定電位（Ａ）を有し、かつ前記より高い電圧の巻線（４）と前記内部絶縁体（２、２ａ、２ｂ）との間に配置される前記別の導電層（１）をさらに備える請求項１または２に記載の変圧器。
【請求項４】
前記別の導電層（１）が、前記より高い電圧の巻線（４）のより高い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、前記別の導電層（１）に印加される別の規定電位（Ａ）を有する請求項３に記載の変圧器。
【請求項５】
第１の絶縁層（３）が前記別の導電層（１）と前記より高い電圧の巻線（４）との間に配置される請求項３または４に記載の変圧器。
【請求項６】
第２の絶縁層（７）が前記導電層（５）と前記より低い電圧の巻線（８）との間に配置される請求項１〜５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項７】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線（４）を巻回するための巻線担体を形成する請求項１〜６のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項８】
−より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に設けられ、かつ第１の内部絶縁体（２ａ）に隣接する少なくとも１つの第１の半導体層（６ａ）を有する前記第１の内部絶縁体（２ａ）と、
−より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に設けられ、かつ第２の内部絶縁体（２ｂ）に隣接する少なくとも１つの半導体層（６ｂ）を有する前記第２の内部絶縁体（２ｂ）とを備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項９】
−第１の導電層（１）に印加される第１の規定電位（Ａ）を有し、かつ前記より高い電圧の巻線（４）と前記第１の内部絶縁体（２ａ）との間に配置される前記第１の導電層（１）と、
−第２の導電層（５）に印加される第２の規定電位（Ｂ）を有し、かつ前記第１の内部絶縁体（２ａ）と前記第２の内部絶縁体（２ｂ）との間に配置される前記第２の導電層（５）と、
−第３の導電層（１１）に印加される第３の規定電位（Ｃ）を有し、かつより低い電圧の巻線（８）と前記第２の内部絶縁体（２ｂ）との間に配置される前記第３の導電層（１１）とをさらに備える請求項８に記載の変圧器。
【請求項１０】
前記第１の導電層（１）には、前記第１の内部絶縁体（２ａ）が追随し、前記第１の半導体層（６ａ）および前記第２の導電層（５）が追随し、前記第２の内部絶縁体（２ｂ）が追随し、前記第２の半導体層（６ｂ）および前記第３の導電層（１１）が追随する請求項９に記載の変圧器。
【請求項１１】
前記第２の導電層（５）が、より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の全体の電位差の約半分である、前記第２の導電層（５）に印加される電位を有する請求項９または１０に記載の変圧器。
【請求項１２】
前記第３の導電層（１１）には、第３の内部絶縁体が追随し、第３の半導体層と、前記より低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、第４の導電層に印加される第４の電位を有する前記第４の導電層とが追随する請求項１０に記載の変圧器。
【請求項１３】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線を巻回するための巻線担体（４）を形成し、導電性材料（２２）および絶縁材料（２３）を前記巻線担体（４）に巻回することができるように、前記担体が変圧器コア（２４）を中心に回転可能である請求項１〜１２のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１４】
前記導電層（１、５、１１）の少なくとも１つまたは複数のものが外部電圧源（ＳＰ）から提供される請求項３〜１３のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１５】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線（４）を巻回するための巻線担体を形成し、前記担体が予め製作および分割されるか、または変圧器コア（２４）の周りに直接一体的に製造される請求項１〜１４のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１６】
前記層構造が、より高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に付与されたシリンダの形状であり、少なくとも１つの空隙が、より高い電圧の巻線とより低い電圧の巻線との間に存在する請求項１〜１５のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１７】
前記層構造が、前記より高い電圧の巻線（４）を巻回するための巻線担体を形成し、前記担体が、ぴったりと合う摩擦面または凸面を有する横方向フランジを含む請求項１〜１６のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１８】
高電圧変圧器として構成され、前記絶縁構成が高電圧絶縁体として構成される請求項１〜１７のいずれか１項に記載の変圧器。
【請求項１９】
変圧器のより高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間の電位分離用の絶縁構成であって、前記構成が、層構造を有し、前記変圧器のより高い電圧の巻線（４）とより低い電圧の巻線（８）との間に配置すべき内部絶縁体（２；２ａ、２ｂ）を備え、該内部絶縁体に隣接する少なくとも１つの半導体層（６、６ａ、６ｂ）を有し、前記半導体層が、前記より低い電圧の巻線（８）のより低い電圧に等しいかまたは少なくとも近い、導電層（５）に印加される規定電位（Ｂ）を有する前記導電層（５）に接続され、前記より低い電圧の巻線（８）と前記内部絶縁体（２、２ａ）との間に配置される絶縁構成。
【国際調査報告】
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