(57)【要約】【課題】特別高圧級の静止誘導機器に容易に適用することが可能なモールドコイルを提供すること。  【解決手段】モールド層２の内部には静電シールド６が埋設されており、単位コイル４は静電シールド６によって囲われている。この構成の場合、静電シールド６の内部の電界が低くなるので、静電シールド６の内部の微小な空隙で部分放電が発生することを抑制できる。しかも、静電シールド６の外部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６と対アース間の電界を大きく設定できる。従って、高電圧であってもコンパクトなままで部分放電の発生を抑制することができるので、固体絶縁モールドコイル１を特別高圧級のモールド変圧器に適用することが容易になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に間隔を置いて配列された複数の単位コイルからなるコイルと、
前記複数の全ての単位コイルをモールドする絶縁材製のモールド層と、
前記モールド層の内部に設けられ、前記複数の単位コイルを個別に囲う複数の静電シールドとを備えたことを特徴とするモールドコイル。
【請求項２】
前記各静電シールドは、１周の抵抗値Ｒが「１０Ω≦Ｒ≦１ＭΩ」の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のモールドコイル。
【請求項３】
前記各静電シールドは、抵抗値が相互に異なる２以上の静電シールド部を有していることを特徴とする請求項１に記載のモールドコイル。
【請求項４】
導体を巻回することから構成されたコイルと、
前記コイルをモールドする絶縁材製のモールド層と、
前記コイルを囲うように前記モールド層の内部に設けられ、円周方向に有端となるように分断された第１の静電シールドと、
前記モールド層の表面に設けられ、前記第１の静電シールドの分断部分を囲う第２の静電シールドとを備えたことを特徴とするモールドコイル。
【請求項５】
導体を巻回することから構成されたコイルと、
前記コイルをモールドする絶縁材製のモールド層と、
前記モールド層の内部に設けられ、前記コイルを囲う第１の静電シールドと、
前記モールド層の表面に設けられた第２の静電シールドと
を備えたことを特徴とするモールドコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールド変圧器等の静止誘導機器に使用することが可能なモールドコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記モールドコイルにおいては、成形型内にコイルを収納した状態で溶融樹脂を注入することからモールド層を成形することが行われている。このモールドコイルの場合にはコイルとモールド層を相互に十分に密着させることが困難であり、両者の界面に微小な空隙が残ることがある。しかも、導体同士を重ねて巻回することからコイルを製造しているので、コイルの内部に溶融樹脂が含浸し難く、コイルの内部にも微小な空隙が残ることがある。このモールドコイルでは導体相互間に電圧が加わり、大地と導体との間にも電圧が加わっているので、印加電圧が大きくなったときには微小な空隙で部分放電が発生することがある。このため、従来では導体相互間に加わる電圧を抑制したり、モールド層および構造物（アース電位を持つモールド変圧器の鉄心等を称する）間の物理的な絶縁距離を延ばすことに基づいて対アース絶縁距離を確保することで部分放電の発生を抑制していた。モールドコイルと構造物との距離を小さくする方法として、モールドコイル表面に導電塗料を塗布して表面をアース電位とし、モールド層に対アース絶縁性を付与する方法がある。この方法ではモールドコイルと鉄心等の構造物との距離は小さくできるが、モールドコイル内部（コイルからモールド層表面までの間）で対アース電圧がかかることから、モールド層の厚さを導電塗料を塗らないコイルの場合より厚くして、前述の空隙での部分放電を抑制していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、モールド層および鉄心間の物理的な絶縁距離を延ばす第１の対策ではモールド変圧器が大形になったり、モールド変圧器および配電盤の壁面間の物理的な距離が長くなる。また、モールド層の表面に導電塗料を塗布する第２の対策ではモールド層が厚くなることからコイルが大形化および重量化すると共に、特にモールド変圧器の場合に磁路が交差するので、導電塗料を塗布しない分断部分を形成することでワンターンの形成を防ぐ必要がある。このため、導電塗料の分断部分で局所的に電界の集中が発生したり、分断部分の寸法によっては短絡電流が発生することがあるので、第１の対策および第２の対策のいずれでも固体絶縁モールドコイルを２０ｋＶを超える特別高圧級のモールド変圧器に適用することが困難だった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特別高圧級の静止誘導機器に容易に適用することが可能な固体絶縁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】
【０００５】
請求項１記載のモールドコイルは、相互に間隔を置いて配列された複数の単位コイルからなるコイルと、前記複数の全ての単位コイルをモールドする絶縁材製のモールド層と、前記モールド層の内部に設けられ前記複数の単位コイルを個別に囲う複数の静電シールドとを備えたところに特徴を有している。
【０００６】
請求項４記載のモールドコイルは、導体を巻回することから構成されたコイルと、前記コイルをモールドする絶縁材製のモールド層と、前記コイルを囲うように前記モールド層の内部に設けられ円周方向に有端となるように分断された第１の静電シールドと、前記モールド層の表面に設けられ前記第１の静電シールドの分断部分を囲う第２の静電シールドとを備えたところに特徴を有している。
【０００７】
請求項５記載のモールドコイルは、導体を巻回することから構成されたコイルと、前記コイルをモールドする絶縁材製のモールド層と、前記モールド層の内部に設けられ前記コイルを囲う第１の静電シールドと、前記モールド層の表面に設けられた第２の静電シールドとを備えたところに特徴を有している。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の手段によれば、単位コイルの周囲に静電シールドを施した。このため、静電シールドの電位が内部の単位コイルに発生する電位の中間電位になるので、静電シールの内部の電界が小さくなる。従って、単位コイルの外周面および内周面に微小な空隙が残っていたり、単位コイルの内部に微小な空隙が残っていても全ての空隙での電界が小さくなるので、電圧を高めても静電シールドの内部で部分放電が発生することを抑制できる。しかも、静電シールドの外部のモールド層には微小な空隙が存在せず、静電シールドの外部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と対アース間の電界を大きく設定できる。即ち、電圧を高めてもコンパクトなままで部分放電の発生を抑制することができるので、特別高圧級の静止誘導機器に適用することが容易になる。
【０００９】
請求項４記載の手段によれば、コイルの周囲に第１の静電シールドを施したので、電圧を高めても第１の静電シールドの内部の空隙で部分放電が発生することを抑制できる。しかも、第１の静電シールドに分断部分を形成したので、モールド変圧器の鉄心の周りにワンターンを形成して電流が流れることがなくなる。さらに、モールド層の表面に第２の静電シールドを設けることに基づいて第１の静電シールドの分断部分を囲った。このため、第１の静電シールドの分断部分で局所的に電界の集中が発生したり、短絡電流が発生することがなくなるので、物理的な絶縁距離を延ばすことなく第１の静電シールドと対アース間の電界を大きく設定できる。即ち、電圧を高めてもコンパクトなままで部分放電の発生を抑制することができるので、特別高圧級の静止誘導機器に適用することが容易になる。
【００１０】
請求項５記載の手段によれば、コイルの周囲に第１の静電シールドを施したので、電圧を高めても第１の静電シールドの内部の空隙で部分放電が発生することを抑制できる。しかも、モールド層の表面に第２の静電シールドを設けたので、物理的な絶縁距離を延ばすことなく静電シールドと対アース間の電界を大きく設定できる。即ち、電圧を高めてもコンパクトなままで部分放電の発生を抑制することができるので、特別高圧級の静止誘導機器に適用することが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜＜実施例１＞＞
モールドコイル１はモールド変圧器の高圧コイルまたは低圧コイルとして用いられるものであり、図１に示すように、絶縁物に相当するモールド層２を有している。このモールド層２はエポキシ樹脂等の合成樹脂から構成されたものであり、筒状をなしている。このモールド層２の内部にはコイルに相当する単位コイル群３が埋設されている。この単位コイル群３はモールド層２の軸方向に相互に間隔を置いて並ぶ複数の単位コイル４から構成されたものであり、各単位コイル４は軸方向に隣接する単位コイル４に接続されている。これら各単位コイル４は導体５を複数層および複数段に連続巻きすることから構成されたものであり、各導体５には絶縁被覆が施されている。
【００１２】
各単位コイル４には静電シールド６が施されており、各単位コイル４の全体は静電シールド６によって囲われている。各静電シールド６の１周の抵抗値Ｒは「１０Ω≦Ｒ≦１ＭΩ」の範囲内に設定されている。これら各静電シールド６は導電材を含有する導電性材料からなるものである。
【００１３】
上記実施例１によれば次の効果を奏する。
単位コイル４の周囲に静電シールド６を施した。このため、静電シールド６の電位が内部の単位コイル４に発生する電位の中間電位になるので、静電シールド６の内部の電界が小さくなる。従って、単位コイル４の外周面および内周面に微小な空隙が残っていたり、単位コイル４の内部に微小な空隙が残っていても全ての空隙での電界が小さくなるので、高電圧であっても静電シールド６の内部の空隙で部分放電が発生することを抑制できる。しかも、静電シールド６の外部のモールド層２には微小な空隙が存在せず、静電シールド６の外部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６と対アース間の電界を大きく設定できる。即ち、高電圧であってもコンパクトなままで部分放電の発生を抑制することができるので、モールドコイル１を２０ｋＶを超える特別高圧級のモールド変圧器に適用することが容易になる。
【００１４】
静電シールド６の１周の抵抗値Ｒを「１０Ω≦Ｒ≦１ＭΩ」の範囲内に設定したので、静電シールド６が存在することに起因して発生する誘導電流による損失を低く抑えることができる。また、静電シールド６の１周の抵抗値Ｒを「１０Ω」未満としたときにはモールド変圧器の鉄心の周りにワンターンを形成して電流が流れるようになるので、静電シールド６に欠落部分を形成することに基づいてワンターンが形成されることを防ぐ必要がある。しかしながら、静電シールド６の１周の抵抗値Ｒを「１０Ω≦Ｒ≦１ＭΩ」の範囲内に設定したので、静電シールド６として単位コイル４の周囲を完全に覆うものを使用することができる。このため、静電シールド６に欠落部分を形成する必要がなくなるので、静電シールド６の形成が容易になる。
＜＜実施例２＞＞
各単位コイル４は、図２に示すように、シート状の導体１１を複数層に連続巻きすることから構成されたものである。これら各単位コイル４の周囲の全体には静電シールド１２が施され、各静電シールド１２は第１の静電シールド部１３と第２の静電シールド部１４と第３の静電シールド部１５と第４の静電シールド部１６から構成されている。
【００１５】
各第１の静電シールド部１３は単位コイル４の外周面を覆うものであり、各第２の静電シールド部１４は単位コイル４の内周面を覆うものである。これら各第１の静電シールド部１３および各第２の静電シールド部１４はシールド対象部の小さな電位分布（各単位コイル４のうちシート状の導体１１に平行な面は電位分布を持たない）に応じて選定されたものであり、低抵抗の導電材から構成されている。
【００１６】
各第３の静電シールド部１５は単位コイル４の下端面を覆うものであり、各第４の静電シールド部１６は単位コイル４の上端面を覆うものである。これら各第３の静電シールド部１５および各第４の静電シールド部１６はシールド対象部の大きな電位分布に応じて選定されたものであり、第１の静電シールド部１３および第２の静電シールド部１４の双方に比べて抵抗値が大きな導電材料から構成されている。
【００１７】
上記実施例２によれば、単位コイル４の外周面に抵抗値が小さな導電材製の第１の静電シールド部１３を設け、単位コイル４の内周面に抵抗値が小さな導電材製の第２の静電シールド部１４を設けたので、静電シールド１２を安価に構成することができる。しかも、導体１１を巻回する巻型を利用して第１の静電シール部１３を巻回したり、第２の静電シールド部１４を巻回することができるので、製造作業性が向上する。
【００１８】
上記実施例２においては、シート状の導体１１を巻回することから単位コイル４を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば線状の導体を巻回することから単位コイル４を構成しても良い。
＜＜実施例３＞＞
モールド層２には、図３の（ａ）に示すように、厚肉部２１が形成されている。この厚肉部２１はモールド層２のうち径方向の幅寸法が残余部分に比べて大きな箇所を称するものである。
【００１９】
モールド層２の内部には第１の静電シールド２２が埋設されている。この第１の静電シールド２２は複数の全ての単位コイル４を共通に囲うものであり、第１の静電シールド２２の内部には絶縁物２３が充填され、第１の静電シールド２２の外部にはモールド層２が充填されている。この第１の静電シールド２２は、図３の（ｂ）に示すように、円周方向の途中部分で軸方向に分断された有端状をなすものである。この厚肉部２１の表面には第２の静電シールド２５が設けられている。この第２の静電シールド２５は第１の静電シールド２２の分断部分２４を囲うものである。
【００２０】
上記実施例３によれば次の効果を奏する。
単位コイル郡３の周囲に第１の静電シールド２２を施したので、電圧を高めても第１の静電シールド２２の内部の空隙で部分放電が発生することを抑制できる。しかも、第１の静電シールド２２に分断部分２４を形成したので、モールド変圧器の鉄心の周りにワンターンを形成して電流が流れることがなくなる。さらに、モールド層２の表面に第２の静電シールド２５を設けることに基づいて分断部分２４を囲った。このため、第１の静電シールド２２の分断部分２４で局所的に電界の集中が発生したり、短絡電流が発生することがなくなるので、物理的な絶縁距離を延ばすことなく第１の静電シールド２２と対アース間の電界を大きく設定できる。即ち、電圧を高めてもコンパクトなままで部分放電の発生を抑制することができるので、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容易になる。
【００２１】
上記実施例３においては、第１の静電シールド２２の分断部分２４の位置は厚肉部２１に限定されるものではない。
＜＜実施例４＞＞
モールド層２の内部には、図４に示すように、コイル３１が埋設されている。このコイル３１は導体３２を複数層および複数段に連続巻きすることから構成されたものであり、各導体３２には絶縁被覆が施されている。このコイル３１の周囲の全体には第１の静電シールド３３が施されている。この第１の静電シールド３３はモールド層２の内部に埋設されたものであり、切断部分が存在しない筒状をなしている。この第１の静電シールド３３は導電材から形成されたものである。このモールド層２の表面の全体には第２の静電シールド３４が設けられている。この第２の静電シールド３４はモールド層２の表面を囲うものである。
【００２２】
上記実施例４によれば次の効果を奏する。
コイル３１の周囲に第１の静電シールド３３を施したので、電圧を高めても第１の静電シールド３３の内部の空隙で部分放電が発生することを抑制できる。しかも、モールド層２の表面に第２の静電シールド３４を設けたので、モールドコイル１の気中絶縁箇所を削減することができ、モールド変圧器の鉄心に対する物理的な絶縁距離を短縮できる。即ち、電圧を高めてもコンパクトなままで部分放電の発生を抑制することができるので、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容易になる。
【００２３】
上記実施例４においては、モールド層２の内部にコイル３１を埋設したが、これに限定されるものではなく、例えば静電シールド６によって囲まれた複数の単位コイル４を埋設したり、静電シールド１２によって囲まれた複数の単位コイル４を埋設しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１を示す図（モールドコイルの内部構成を示す断面図）
【図２】実施例２を示す図（モールドコイルの内部構成を示す断面図）
【図３】実施例３を示す図（ａはモールドコイルの外観を一部切除して示す斜視図、ｂは矢印Ｘ視図）
【図４】実施例４を示す図（モールドコイルの内部構成を示す断面図）
【符号の説明】
【００２５】
１はモールドコイル、２はモールド層、３は単位コイル群（コイル）、４は単位コイル、５は導体、６は静電シールド、１１は導体、１２は静電シールド、１３は第１の静電シールド部（静電シールド部）、１４は第２の静電シールド部（静電シールド部）、１５は第３の静電シールド部（静電シールド部）、１６は第４の静電シールド部（静電シールド部）、２２は第１の静電シールド、２４は分断部、２５は第２の静電シールド、３１はコイル、３２は導体、３３は第１の静電シールド、３４は第２の静電シールドを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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