(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ容易に多重円筒巻線を製造可能とする。【解決手段】第１円筒巻線１３１が同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置する第１円筒巻線ユニット１３０と、第１円筒巻線１３１の軸方向において第１円筒巻線ユニット１３０と並ぶように位置し、第１円筒巻線１３１と電気的に直列に接続される第２円筒巻線１４１が第１円筒巻線１３１と同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置する第２円筒巻線ユニット１４０とを備える。また、第１円筒巻線ユニット１３０と第２円筒巻線ユニット１４０との間に位置する平面視円環状の絶縁紙１２０と、最も内側に位置する第１円筒巻線１３１と最も内側に位置する第２円筒巻線１４１とを、または、最も外側に位置する第１円筒巻線１３１と最も外側に位置する第２円筒巻線１４１とを、互いに接続する接続部１５４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁油に浸漬されて使用される多重円筒巻線であって、
第１円筒巻線が同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置する第１円筒巻線ユニットと、
前記第１円筒巻線の軸方向において前記第１円筒巻線ユニットと並ぶように位置し、前記第１円筒巻線と電気的に直列に接続される第２円筒巻線が前記第１円筒巻線と同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置する第２円筒巻線ユニットと、
前記第１円筒巻線ユニットと前記第２円筒巻線ユニットとの間に位置する平面視円環状の絶縁紙と、
最も内側に位置する第１円筒巻線と最も内側に位置する第２円筒巻線とを、または、最も外側に位置する第１円筒巻線と最も外側に位置する第２円筒巻線とを、互いに接続する接続部と
を備える、多重円筒巻線。
【請求項２】
前記第１円筒巻線の軸方向における長さが、該第１円筒巻線と並ぶように位置する前記第２円筒巻線の軸方向における長さと同一である、請求項１に記載の多重円筒巻線。
【請求項３】
前記第１円筒巻線の前記第２円筒巻線ユニット側の端部と、前記第２円筒巻線の前記第１円筒巻線ユニット側の端部との間の距離が、前記接続部により接続された前記第１円筒巻線および前記第２円筒巻線から離れるに従って長くなっている、請求項１または２に記載の多重円筒巻線。
【請求項４】
前記接続部は、前記第１円筒巻線の前記第２円筒巻線ユニット側の端部と、前記第２円筒巻線の前記第１円筒巻線ユニット側の端部とを接続する、請求項１から３のいずれかに記載の多重円筒巻線。
【請求項５】
前記接続部は、前記第１円筒巻線および前記第２円筒巻線と同軸円筒状に巻き回された第３円筒巻線を含み、
前記第３円筒巻線においては、一端が前記第１円筒巻線の前記第２円筒巻線ユニット側とは反対側の端部と接続され、かつ、他端が前記第２円筒巻線の前記第１円筒巻線ユニット側とは反対側の端部と接続されている、請求項１から３のいずれかに記載の多重円筒巻線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重円筒巻線に関し、特に、油絶縁された多重円筒巻線に関する。
【背景技術】
【０００２】
多重円筒巻線の線路端に雷インパルスのような立ち上がり時間の短いサージが侵入した場合、線路端に近接する円筒巻線層間に高い電位差が発生する。雷インパルスのようなサージ侵入時の発生電圧に耐えるようにするために、線路端に近接している円筒巻線層間を大きくして絶縁距離を持たせた多重円筒巻線を開示した先行文献として、特開昭６３−２０４６０６号公報(特許文献１)がある。
【０００３】
特許文献１に記載された多重円筒巻線においては、高い電界が生じる円筒巻線層の軸方向の端部で、層間の垂直油道を大きくしている。そのため、円筒巻線が交互に傾斜して巻かれている。
【０００４】
また、線路端に近接している円筒巻線層の端部に絶縁部材を設けた静止形電磁誘導機器を開示した先行文献として、特開２０００−１６４４３５号公報(特許文献２)がある。特許文献２に記載された静止形電磁誘導機器においては、低圧側巻線の両端部ならびに高圧側巻線の両端部に、断面略Ｕ字形をなす絶縁部材をそれぞれ被せるように施している。
【０００５】
さらに、円筒巻線の層間にシールド導体を設けた多重円筒巻線を開示した先行文献として、特開昭６３―２１１７１０号公報(特許文献３)がある。特許文献３に記載された多重円筒巻線においては、円筒巻線の層間にシールド導体を並列に巻き回し、このシールド導体の一端を層間で接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２０４６０６号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４４３５号公報
【特許文献３】特開昭６３―２１１７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、多重円筒巻線の層間の絶縁距離を確保するために、円筒巻線を傾斜して巻く、または、円筒巻線の層間に絶縁部材もしくはシールド導体を設ける場合、多重円筒巻線の製造方法が複雑になる。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、小型化を図りつつ容易に製造可能な多重円筒巻線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】
【０００９】
本発明に基づく多重円筒巻線は、絶縁油に浸漬されて使用される多重円筒巻線である。多重円筒巻線は、第１円筒巻線が同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置する第１円筒巻線ユニットと、第１円筒巻線の軸方向において第１円筒巻線ユニットと並ぶように位置し、第１円筒巻線と電気的に直列に接続される第２円筒巻線が第１円筒巻線と同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置する第２円筒巻線ユニットとを備える。また、多重円筒巻線は、第１円筒巻線ユニットと第２円筒巻線ユニットとの間に位置する平面視円環状の絶縁紙と、最も内側に位置する第１円筒巻線と最も内側に位置する第２円筒巻線とを、または、最も外側に位置する第１円筒巻線と最も外側に位置する第２円筒巻線とを、互いに接続する接続部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型化を図りつつ容易に多重円筒巻線を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る多重円筒巻線の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の多重円筒巻線をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る多重円筒巻線を図２と同じ方向から見た断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る多重円筒巻線を図２と同じ方向から見た断面図である。
【図５】比較例に係る多重円筒巻線の構成を示す模式図である。
【図６】実施例に係る多重円筒巻線の構成を示す模式図である。
【図７】比較例の多重円筒巻線に雷インパルスが印加された際に発生する電位振動を示すグラフである。
【図８】実施例の多重円筒巻線に雷インパルスが印加された際に発生する電位振動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態１に係る多重円筒巻線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。
【００１３】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る多重円筒巻線の構成を示す斜視図である。図２は、図１の多重円筒巻線をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【００１４】
図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る多重円筒巻線１００は、絶縁筒１１０と、絶縁筒１１０の外側に位置する第１円筒巻線ユニット１３０と、絶縁筒１１０の外側かつ第１円筒巻線ユニット１３０の下方に位置する第２円筒巻線ユニット１４０と、第１円筒巻線ユニット１３０と第２円筒巻線ユニット１４０との間に位置する絶縁紙１２０とを含んでいる。
【００１５】
第１円筒巻線ユニット１３０、第２円筒巻線ユニット１４０および絶縁紙１２０の各々は、絶縁筒１１０を挿通可能な開口を中心部に有している。各中心部に絶縁筒１１０が挿通された状態で、第２円筒巻線ユニット１４０上に絶縁紙１２０が載置され、絶縁紙１２０上に第１円筒巻線ユニット１３０が載置されている。
【００１６】
第１円筒巻線ユニット１３０において最も外側に位置する第１円筒巻線１３１の上端から入力側線路端１９０が引出されている。第２円筒巻線ユニット１４０において最も外側に位置する第２円筒巻線１４１の下端から出力側線路端１９１が引出されている。
【００１７】
多重円筒巻線１００は、絶縁油に浸漬されて使用される。第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１の層間は、絶縁油で満たされている。本実施形態においては、第１円筒巻線１３１の軸方向における長さが、第１円筒巻線１３１と並ぶように位置する第２円筒巻線１４１の軸方向における長さと同一である。ただし、第１円筒巻線１３１と第２円筒巻線１４１との軸方向の長さが互いに異なっていてもよい。
【００１８】
第１円筒巻線ユニット１３０においては、第１円筒巻線１３１が同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置している。第１円筒巻線１３１は、銅線１３２の周囲を絶縁紙１３３が覆う構造を有している。
【００１９】
本実施形態においては、第１円筒巻線１３１は５層に巻き回されているが、層の数は５層に限られず、複数の層であればよい。第１円筒巻線１３１の各層の間には、図示しないスペーサが設けられている。スペーサは、プレスボードなどの絶縁紙で形成されている。
【００２０】
第１円筒巻線１３１は、各層間において第１円筒巻線１３１の軸方向における一端側または他端側に交互に位置する層間接続部を介して接続されることにより直列に接続されている。なお、層間接続部は、第１円筒巻線１３１の一部である。
【００２１】
具体的には、最も外側に位置する第１円筒巻線１３１の下端側とその内側に位置する第１円筒巻線１３１の下端側とが層間接続部１３４ａで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線１３１の上端側同士が層間接続部１３４ｂで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線１３１の下端側同士が層間接続部１３４ｃで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線１３１の上端側同士が層間接続部１３４ｄで接続されている。
【００２２】
各層の第１円筒巻線１３１の下端には、第１円筒巻線１３１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙１３８が配置されている。各層の第１円筒巻線１３１の上端には、第１円筒巻線１３１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙１３９が配置されている。第１円筒巻線ユニット１３０においては、第１円筒巻線１３１が絶縁紙１３８および絶縁紙１３９に挟まれることにより、上面および下面に平坦面を有している。
【００２３】
第２円筒巻線ユニット１４０は、第１円筒巻線１３１の軸方向において第１円筒巻線ユニット１３０と並ぶように位置している。第２円筒巻線ユニット１４０においては、第１円筒巻線１３１と電気的に直列に接続される第２円筒巻線１４１が第１円筒巻線１３１と同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置している。第２円筒巻線１４１は、銅線１４２の周囲を絶縁紙１４３が覆う構造を有している。
【００２４】
本実施形態においては、第２円筒巻線１４１は５層に巻き回されているが、層の数は５層に限られず、複数の層であればよい。第２円筒巻線１４１の各層の間には、図示しないスペーサが設けられている。スペーサは、プレスボードなどの絶縁紙で形成されている。
【００２５】
第２円筒巻線１４１は、各層間において第２円筒巻線１４１の軸方向における一端側または他端側に交互に位置する層間接続部を介して接続されることにより直列に接続されている。なお、層間接続部は、第２円筒巻線１４１の一部である。
【００２６】
具体的には、最も内側に位置する第２円筒巻線１４１の下端側とその外側に位置する第２円筒巻線１４１の下端側とが層間接続部１４４ａで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線１４１の上端側同士が層間接続部１４４ｂで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線１４１の下端側同士が層間接続部１４４ｃで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線１４１の上端側同士が層間接続部１４４ｄで接続されている。
【００２７】
各層の第２円筒巻線１４１の上端には、第２円筒巻線１４１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙１４８が配置されている。各層の第２円筒巻線１４１の下端には、第２円筒巻線１４１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙１４９が配置されている。第２円筒巻線ユニット１４０においては、第２円筒巻線１４１が絶縁紙１４８および絶縁紙１４９に挟まれることにより、上面および下面に平坦面を有している。
【００２８】
絶縁紙１２０は、第１円筒巻線ユニット１３０と第２円筒巻線ユニット１４０との間に位置して、平面視円環状の外形を有している。本実施形態においては、絶縁紙１２０は、プレスボードで構成されている。
【００２９】
絶縁紙１２０の下面は、第２円筒巻線ユニット１４０の絶縁紙１４８と接触している。絶縁紙１２０の上面は、第１円筒巻線ユニット１３０の絶縁紙１３８と接触している。
【００３０】
多重円筒巻線１００は、第１円筒巻線１３１と第２円筒巻線１４１とを互いに接続する接続部１５４を有している。本実施形態においては、接続部１５４は、第１円筒巻線１３１の第２円筒巻線ユニット１４０側の端部と、第２円筒巻線１４１の第１円筒巻線ユニット１３０側の端部とを接続している。接続部１５４は、銅線の周囲を絶縁紙が覆う構造を有している。
【００３１】
本実施形態においては、入力側線路端１９０および出力側線路端１９１がそれぞれ最も外側の第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１から引き出されているため、最も外側の第１円筒巻線１３１と最も外側の第２円筒巻線１４１との電位差は大きい。そのため、互いの電位が近い、最も内側に位置する第１円筒巻線１３１と最も内側に位置する第２円筒巻線１４１とが、接続部１５４により互いに接続されている。
【００３２】
なお、入力側線路端１９０および出力側線路端１９１がそれぞれ最も内側の第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１から引き出されている場合には、最も外側に位置する第１円筒巻線１３１と最も外側に位置する第２円筒巻線１４１とが、接続部１５４により互いに接続される。
【００３３】
以下、第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１の層間に発生する電位差について説明する。
【００３４】
入力側線路端１９０から雷インパルスが印加された場合、高圧電流は、外側の第１円筒巻線１３１から内側の第１円筒巻線１３１に向けて順に、矢印１３０ａ、矢印１３０ｂ、矢印１３０ｃ、矢印１３０ｄおよび矢印１３０ｅで示す方向に流れる。
【００３５】
その高圧電流は、接続部１５４を通過して第２円筒巻線１４１に侵入する。高圧電流は、内側の第２円筒巻線１４１から外側の第２円筒巻線１４１に向けて順に、矢印１４０ａ、矢印１４０ｂ、矢印１４０ｃ、矢印１４０ｄおよび矢印１４０ｅで示す方向に流れる。
【００３６】
このように、雷インパルスが入力側線路端１９０に印加された場合、入力側線路端１９０の最も近くに位置する第１円筒巻線１３１とその内側の第１円筒巻線１３１との間の電位差Ｖが最も高くなる。
【００３７】
本実施形態の多重円筒巻線１００は、第１円筒巻線ユニット１３０と第２円筒巻線ユニット１４０とから構成されているため、従来の多重円筒巻線のように第１円筒巻線１３１と第２円筒巻線１４１とが一体となった１つの円筒巻線ユニットから構成される場合と比較して、層間で発生する電位差Ｖを低減することができる。
【００３８】
よって、雷インパルスなどの要因による高電圧の電位差Ｖに耐える絶縁耐圧を維持しつつ円筒巻線の層間距離Ｌを短くすることができる。その結果、多重円筒巻線１００の小型化を図ることができる。
【００３９】
ただし、第１円筒巻線１３１と第２円筒巻線１４１との間の絶縁距離を確保するため、絶縁紙１２０，１３８，１４８の合計の厚さが所定の厚さ以上必要となる。特に、電位差が大きい、最も外側に位置する第１円筒巻線１３１と第２円筒巻線１４１との間の絶縁距離を確保しなければならないため、本実施形態に係る多重円筒巻線１００の軸方向における長さは、従来の多重円筒巻線より長くなる可能性がある。
【００４０】
しかし、第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１の層数が多くなるほど、第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１の層間距離Ｌを短くすることにより、多重円筒巻線１００を小型化することができる。
【００４１】
また、本実施形態に係る多重円筒巻線１００は、それぞれ別々に製造された第１円筒巻線ユニット１３０と第２円筒巻線ユニット１４０とを絶縁紙１２０を間に介して積み重ねた状態で、接続部１５４により互いに接続して作成可能であるため、容易に多重円筒巻線１００を製造することができる。
【００４２】
さらに、第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１の層間距離Ｌは軸方向において一定であり、第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１を傾けて巻く必要がないため、容易に第１円筒巻線ユニット１３０および第２円筒巻線ユニット１４０を作製することができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、２つの円筒巻線ユニットを積み重ねたが、３つ以上の円筒巻線ユニットを積み重ねてもよい。
【００４４】
以下、本発明の実施形態２に係る多重円筒巻線について説明する。なお、本実施形態に係る多重円筒巻線２００は、第１円筒巻線と第２円筒巻線との最短距離が層ごとに異なる点のみ実施形態１に係る多重円筒巻線１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００４５】
(実施形態２)
図３は、本発明の実施形態２に係る多重円筒巻線を図２と同じ方向から見た断面図である。図３に示すように、本発明の実施形態２に係る多重円筒巻線２００は、絶縁筒２１０と、絶縁筒２１０の外側に位置する第１円筒巻線ユニット２３０と、絶縁筒２１０の外側かつ第１円筒巻線ユニット２３０の下方に位置する第２円筒巻線ユニット２４０と、第１円筒巻線ユニット２３０と第２円筒巻線ユニット２４０との間に位置する絶縁紙２２０とを含んでいる。
【００４６】
第１円筒巻線ユニット２３０、第２円筒巻線ユニット２４０および絶縁紙２２０の各々は、絶縁筒２１０を挿通可能な開口を中心部に有している。各中心部に絶縁筒２１０が挿通された状態で、第２円筒巻線ユニット２４０上に絶縁紙２２０が載置され、絶縁紙２２０上に第１円筒巻線ユニット２３０が載置されている。
【００４７】
第１円筒巻線ユニット２３０において最も外側に位置する第１円筒巻線２３１の上端から入力側線路端２９０が引出されている。第２円筒巻線ユニット２４０において最も外側に位置する第２円筒巻線２４１の下端から出力側線路端２９１が引出されている。
【００４８】
多重円筒巻線２００は、絶縁油に浸漬されて使用される。第１円筒巻線２３１および第２円筒巻線２４１の層間は、絶縁油で満たされている。本実施形態においては、第１円筒巻線２３１の軸方向における長さが、第１円筒巻線２３１と並ぶように位置する第２円筒巻線２４１の軸方向における長さと同一である。ただし、第１円筒巻線２３１と第２円筒巻線２４１との軸方向の長さが互いに異なっていてもよい。
【００４９】
第１円筒巻線ユニット２３０においては、第１円筒巻線２３１が同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置している。第１円筒巻線２３１は、銅線２３２の周囲を絶縁紙２３３が覆う構造を有している。
【００５０】
本実施形態においては、第１円筒巻線２３１は５層に巻き回されているが、層の数は５層に限られず、複数の層であればよい。第１円筒巻線２３１の各層の間には、図示しないスペーサが設けられている。スペーサは、プレスボードなどの絶縁紙で形成されている。
【００５１】
第１円筒巻線２３１は、各層間において第１円筒巻線２３１の軸方向における一端側または他端側に交互に位置する層間接続部を介して接続されることにより直列に接続されている。なお、層間接続部は、第１円筒巻線２３１の一部である。
【００５２】
具体的には、最も外側に位置する第１円筒巻線２３１の下端側とその内側に位置する第１円筒巻線２３１の下端側とが層間接続部２３４ａで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線２３１の上端側同士が層間接続部２３４ｂで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線２３１の下端側同士が層間接続部２３４ｃで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線２３１の上端側同士が層間接続部２３４ｄで接続されている。
【００５３】
各層の第１円筒巻線２３１の下端には、第１円筒巻線２３１の周方向において間隔を置いて、複数の絶縁紙２３８が配置されている。本実施形態においては、第１円筒巻線２３１の外側に配置されている絶縁紙２３８が内側に配置されている絶縁紙２３８より厚くなるように、複数の絶縁紙２３８が形成されている。
【００５４】
各層の第１円筒巻線２３１の上端には、第１円筒巻線２３１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙２３９が配置されている。第１円筒巻線ユニット２３０においては、第１円筒巻線２３１が絶縁紙２３８および絶縁紙２３９に挟まれることにより、上面および下面に平坦面を有している。
【００５５】
第２円筒巻線ユニット２４０は、第１円筒巻線２３１の軸方向において第１円筒巻線ユニット２３０と並ぶように位置している。第２円筒巻線ユニット２４０においては、第１円筒巻線２３１と電気的に直列に接続される第２円筒巻線２４１が第１円筒巻線２３１と同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置している。第２円筒巻線２４１は、銅線２４２の周囲を絶縁紙２４３が覆う構造を有している。
【００５６】
本実施形態においては、第２円筒巻線２４１は５層に巻き回されているが、層の数は５層に限られず、複数の層であればよい。第２円筒巻線２４１の各層の間には、図示しないスペーサが設けられている。スペーサは、プレスボードなどの絶縁紙で形成されている。
【００５７】
第２円筒巻線２４１は、各層間において第２円筒巻線２４１の軸方向における一端側または他端側に交互に位置する層間接続部を介して接続されることにより直列に接続されている。なお、層間接続部は、第２円筒巻線２４１の一部である。
【００５８】
具体的には、最も内側に位置する第２円筒巻線２４１の下端側とその外側に位置する第２円筒巻線２４１の下端側とが層間接続部２４４ａで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線２４１の上端側同士が層間接続部２４４ｂで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線２４１の下端側同士が層間接続部２４４ｃで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線２４１の上端側同士が層間接続部２４４ｄで接続されている。
【００５９】
各層の第２円筒巻線２４１の上端には、第２円筒巻線２４１の周方向において間隔を置いて、複数の絶縁紙２４８が配置されている。本実施形態においては、第２円筒巻線２４１の外側に配置されている絶縁紙２４８が内側に配置されている絶縁紙２４８より厚くなるように、複数の絶縁紙２４８が形成されている。
【００６０】
各層の第２円筒巻線２４１の下端には、第２円筒巻線２４１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙２４９が配置されている。第２円筒巻線ユニット２４０においては、第２円筒巻線２４１が絶縁紙２４８および絶縁紙２４９に挟まれることにより、上面および下面に平坦面を有している。
【００６１】
絶縁紙２２０は、第１円筒巻線ユニット２３０と第２円筒巻線ユニット２４０との間に位置して、平面視円環状の外形を有している。本実施形態においては、絶縁紙２２０は、プレスボードで構成されている。
【００６２】
絶縁紙２２０の下面は、第２円筒巻線ユニット２４０の絶縁紙２４８と接触している。絶縁紙２２０の上面は、第１円筒巻線ユニット２３０の絶縁紙２３８と接触している。
【００６３】
多重円筒巻線２００は、第１円筒巻線２３１と第２円筒巻線２４１とを互いに接続する接続部２５４を有している。本実施形態においては、接続部２５４は、第１円筒巻線２３１の第２円筒巻線ユニット２４０側の端部と、第２円筒巻線２４１の第１円筒巻線ユニット２３０側の端部とを接続している。接続部２５４は、銅線の周囲を絶縁紙が覆う構造を有している。本実施形態においては、最も内側に位置する第１円筒巻線２３１と最も内側に位置する第２円筒巻線２４１とが、接続部２５４により互いに接続されている。
【００６４】
以下、第１円筒巻線２３１および第２円筒巻線２４１の層間に発生する電位差について説明する。
【００６５】
入力側線路端２９０から雷インパルスが印加された場合、高圧電流は、外側の第１円筒巻線２３１から内側の第１円筒巻線２３１に向けて順に、矢印２３０ａ、矢印２３０ｂ、矢印２３０ｃ、矢印２３０ｄおよび矢印２３０ｅで示す方向に流れる。
【００６６】
その高圧電流は、接続部２５４を通過して第２円筒巻線２４１に侵入する。高圧電流は、内側の第２円筒巻線２４１から外側の第２円筒巻線２４１に向けて順に、矢印２４０ａ、矢印２４０ｂ、矢印２４０ｃ、矢印２４０ｄおよび矢印２４０ｅで示す方向に流れる。
【００６７】
このように、雷インパルスが入力側線路端２９０に印加された場合、入力側線路端２９０の最も近くに位置する第１円筒巻線２３１とその内側の第１円筒巻線２３１との間の電位差Ｖが最も高くなる。
【００６８】
本実施形態の多重円筒巻線２００は、第１円筒巻線ユニット２３０と第２円筒巻線ユニット２４０とから構成されているため、従来の多重円筒巻線のように第１円筒巻線２３１と第２円筒巻線２４１とが一体となった１つの円筒巻線ユニットから構成される場合と比較して、層間で発生する電位差Ｖを低減することができる。
【００６９】
よって、雷インパルスなどの要因による高電圧の電位差Ｖに耐える絶縁耐圧を維持しつつ円筒巻線の層間距離Ｌを短くすることができる。その結果、多重円筒巻線２００の小型化を図ることができる。
【００７０】
本実施形態においては、第１円筒巻線２３１の第２円筒巻線ユニット２４０側の端部と、第２円筒巻線２４１の第１円筒巻線ユニット２３０側の端部との間の距離が、接続部２５４により接続された第１円筒巻線２３１および第２円筒巻線２４１から離れるに従って長くなっている。それに対応して、絶縁紙２３８，２４８の厚さが、接続部２５４から離れるに従って厚くなっている。
【００７１】
上記の構成により、電位差が大きい、最も外側に位置する第１円筒巻線２３１と第２円筒巻線２４１との間の絶縁距離を確保しつつ、第１円筒巻線２３１および第２円筒巻線２４１の巻数を実施形態１に係る多重円筒巻線１００より多くすることができる。具体的には、内側に位置する第１円筒巻線２３１および第２円筒巻線２４１の巻数を実施形態１に係る多重円筒巻線１００より多くすることができる。その結果、円筒巻線の占積率を高めることができ、多重円筒巻線２００を多重円筒巻線１００よりさらに小型化することができる。
【００７２】
以下、本発明の実施形態３に係る多重円筒巻線について説明する。なお、本実施形態に係る多重円筒巻線３００は、接続部が第３円筒巻線を含む点のみ実施形態２に係る多重円筒巻線２００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００７３】
(実施形態３)
図４は、本発明の実施形態３に係る多重円筒巻線を図２と同じ方向から見た断面図である。図４に示すように、本発明の実施形態３に係る多重円筒巻線３００は、絶縁筒３１０と、絶縁筒３１０の外側に位置する第３円筒巻線３５０と、第３円筒巻線３５０の外側に位置する第１円筒巻線ユニット３３０と、第３円筒巻線３５０の外側かつ第１円筒巻線ユニット３３０の下方に位置する第２円筒巻線ユニット３４０と、第１円筒巻線ユニット３３０と第２円筒巻線ユニット３４０との間に位置する絶縁紙３２０とを含んでいる。
【００７４】
第１円筒巻線ユニット３３０、第２円筒巻線ユニット３４０および絶縁紙３２０の各々は、絶縁筒３１０および第３円筒巻線３５０を挿通可能な開口を中心部に有している。各中心部に絶縁筒３１０および第３円筒巻線３５０が挿通された状態で、第２円筒巻線ユニット３４０上に絶縁紙３２０が載置され、絶縁紙３２０上に第１円筒巻線ユニット３３０が載置されている。
【００７５】
第１円筒巻線ユニット３３０において最も外側に位置する第１円筒巻線３３１の上端から入力側線路端３９０が引出されている。第２円筒巻線ユニット３４０において最も外側に位置する第２円筒巻線３４１の下端から出力側線路端３９１が引出されている。
【００７６】
多重円筒巻線３００は、絶縁油に浸漬されて使用される。第１円筒巻線３３１および第２円筒巻線３４１の層間は、絶縁油で満たされている。本実施形態においては、第１円筒巻線３３１の軸方向における長さが、第１円筒巻線３３１と並ぶように位置する第２円筒巻線３４１の軸方向における長さと同一である。ただし、第１円筒巻線３３１と第２円筒巻線３４１との軸方向の長さが互いに異なっていてもよい。
【００７７】
第１円筒巻線ユニット３３０においては、第１円筒巻線３３１が同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置している。第１円筒巻線３３１は、銅線３３２の周囲を絶縁紙３３３が覆う構造を有している。
【００７８】
本実施形態においては、第１円筒巻線３３１は４層に巻き回されているが、層の数は４層に限られず、複数の層であればよい。第１円筒巻線３３１の各層の間には、図示しないスペーサが設けられている。スペーサは、プレスボードなどの絶縁紙で形成されている。
【００７９】
第１円筒巻線３３１は、各層間において第１円筒巻線３３１の軸方向における一端側または他端側に交互に位置する層間接続部を介して接続されることにより直列に接続されている。なお、層間接続部は、第１円筒巻線３３１の一部である。
【００８０】
具体的には、最も外側に位置する第１円筒巻線３３１の下端側とその内側に位置する第１円筒巻線３３１の下端側とが層間接続部３３４ａで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線３３１の上端側同士が層間接続部３３４ｂで接続されている。その内側では、隣接する第１円筒巻線３３１の下端側同士が層間接続部３３４ｃで接続されている。
【００８１】
各層の第１円筒巻線３３１の下端には、第１円筒巻線３３１の周方向において間隔を置いて、複数の絶縁紙３３８が配置されている。本実施形態においては、第１円筒巻線３３１の外側に配置されている絶縁紙３３８が内側に配置されている絶縁紙３３８より厚くなるように、複数の絶縁紙３３８が形成されている。
【００８２】
各層の第１円筒巻線３３１の上端には、第１円筒巻線３３１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙３３９が配置されている。第１円筒巻線ユニット３３０においては、第１円筒巻線３３１が絶縁紙３３８および絶縁紙３３９に挟まれることにより、上面および下面に平坦面を有している。
【００８３】
第２円筒巻線ユニット３４０は、第１円筒巻線３３１の軸方向において第１円筒巻線ユニット３３０と並ぶように位置している。第２円筒巻線ユニット３４０においては、第１円筒巻線３３１と電気的に直列に接続される第２円筒巻線３４１が第１円筒巻線３３１と同軸円筒状に巻き回されて複数の層に位置している。第２円筒巻線３４１は、銅線３４２の周囲を絶縁紙３４３が覆う構造を有している。
【００８４】
本実施形態においては、第２円筒巻線３４１は４層に巻き回されているが、層の数は４層に限られず、複数の層であればよい。第２円筒巻線３４１の各層の間には、図示しないスペーサが設けられている。スペーサは、プレスボードなどの絶縁紙で形成されている。
【００８５】
第２円筒巻線３４１は、各層間において第２円筒巻線３４１の軸方向における一端側または他端側に交互に位置する層間接続部を介して接続されることにより直列に接続されている。なお、層間接続部は、第２円筒巻線３４１の一部である。
【００８６】
具体的には、最も内側に位置する第２円筒巻線３４１の上端側とその外側に位置する第２円筒巻線３４１の上端側とが層間接続部３４４ａで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線３４１の下端側同士が層間接続部３４４ｂで接続されている。その外側では、隣接する第２円筒巻線３４１の上端側同士が層間接続部３４４ｃで接続されている。
【００８７】
各層の第２円筒巻線３４１の上端には、第２円筒巻線３４１の周方向において間隔を置いて、複数の絶縁紙３４８が配置されている。本実施形態においては、第２円筒巻線３４１の外側に配置されている絶縁紙３４８が内側に配置されている絶縁紙３４８より厚くなるように、複数の絶縁紙３４８が形成されている。
【００８８】
各層の第２円筒巻線３４１の下端には、第２円筒巻線３４１の周方向において間隔を置いて、同じ厚さの複数の絶縁紙３４９が配置されている。第２円筒巻線ユニット３４０においては、第２円筒巻線３４１が絶縁紙３４８および絶縁紙３４９に挟まれることにより、上面および下面に平坦面を有している。
【００８９】
絶縁紙３２０は、第１円筒巻線ユニット３３０と第２円筒巻線ユニット３４０との間に位置して、平面視円環状の外形を有している。本実施形態においては、絶縁紙３２０は、プレスボードで構成されている。
【００９０】
絶縁紙３２０の下面は、第２円筒巻線ユニット３４０の絶縁紙３４８と接触している。絶縁紙３２０の上面は、第１円筒巻線ユニット３３０の絶縁紙３３８と接触している。
【００９１】
多重円筒巻線３００は、第１円筒巻線３３１と第２円筒巻線３４１とを互いに接続する接続部を有している。本実施形態においては、接続部は、第１円筒巻線３３１および第２円筒巻線３４１と同軸円筒状に巻き回された第３円筒巻線３５０を含んでいる。
【００９２】
第３円筒巻線３５０は、銅線３５２の周囲を絶縁紙３５３が覆う構造を有している。第３円筒巻線３５１の上端には、第３円筒巻線３５１の周方向において間隔を置いて、複数の絶縁紙３５８が配置されている。第３円筒巻線３５１の下端には、第３円筒巻線３５１の周方向において間隔を置いて、複数の絶縁紙３５９が配置されている。
【００９３】
第３円筒巻線３５０においては、一端が第１円筒巻線３３１の第２円筒巻線ユニット３４０側とは反対側の端部と接続部３５４ａにより接続され、かつ、他端が第２円筒巻線３４１の第１円筒巻線ユニット３３０側とは反対側の端部と接続部３５４ｂにより接続されている。
【００９４】
接続部３５４ａ，３５４ｂは、銅線の周囲を絶縁紙が覆う構造を有している。本実施形態においては、最も内側に位置する第１円筒巻線３３１と最も内側に位置する第２円筒巻線３４１とが、接続部３５４ａ、第３円筒巻線３５０および接続部３５４ｂを介して互いに接続されている。
【００９５】
以下、第１円筒巻線３３１および第２円筒巻線３４１の層間に発生する電位差について説明する。
【００９６】
入力側線路端３９０から雷インパルスが印加された場合、高圧電流は、外側の第１円筒巻線３３１から内側の第１円筒巻線３３１に向けて順に、矢印３３０ａ、矢印３３０ｂ、矢印３３０ｃおよび矢印３３０ｄで示す方向に流れる。
【００９７】
その高圧電流は、接続部３５４ａを通過して第３円筒巻線３５０に侵入する。高圧電流は、第３円筒巻線３５０を矢印３５０ａで示す方向に流れる。
【００９８】
さらに、高圧電流は、接続部３５４ｂを通過して第２円筒巻線３４１に侵入する。高圧電流は、内側の第２円筒巻線３４１から外側の第２円筒巻線３４１に向けて順に、矢印３４０ａ、矢印３４０ｂ、矢印３４０ｃおよび矢印３４０ｄで示す方向に流れる。
【００９９】
このように、雷インパルスが入力側線路端３９０に印加された場合、入力側線路端３９０の最も近くに位置する第１円筒巻線３３１とその内側の第１円筒巻線３３１との間の電位差Ｖが最も高くなる。
【０１００】
本実施形態の多重円筒巻線３００は、第１円筒巻線ユニット３３０と第２円筒巻線ユニット３４０とから構成されているため、従来の多重円筒巻線のように第１円筒巻線３３１と第２円筒巻線３４１とが一体となった１つの円筒巻線ユニットから構成される場合と比較して、層間で発生する電位差Ｖを低減することができる。
【０１０１】
よって、雷インパルスなどの要因による高電圧の電位差Ｖに耐える絶縁耐圧を維持しつつ円筒巻線の層間距離Ｌを短くすることができる。その結果、多重円筒巻線３００の小型化を図ることができる。
【０１０２】
本実施形態においては、第１円筒巻線３３１の第２円筒巻線ユニット３４０側の端部と、第２円筒巻線３４１の第１円筒巻線ユニット３３０側の端部との間の距離が、接続部により接続された第１円筒巻線３３１および第２円筒巻線３４１から離れるに従って長くなっている。それに対応して、絶縁紙３３８，３４８の厚さが、接続部から離れるに従って厚くなっている。
【０１０３】
上記の構成により、電位差が大きい、最も外側に位置する第１円筒巻線３３１と第２円筒巻線３４１との間の絶縁距離を確保しつつ、第１円筒巻線３３１および第２円筒巻線３４１の巻数を実施形態１に係る多重円筒巻線１００より多くすることができる。具体的には、内側に位置する第１円筒巻線３３１および第２円筒巻線３４１の巻数を実施形態１に係る多重円筒巻線１００の内側に位置する第１円筒巻線１３１および第２円筒巻線１４１の巻数より多くすることができる。また、第３円筒巻線３５０を設けたことによっても、円筒巻線の巻数を多重円筒巻線１００より多くすることができる。その結果、円筒巻線の占積率を高めることができ、多重円筒巻線３００を多重円筒巻線１００よりさらに小型化することができる。
【０１０４】
以下、比較例の多重円筒巻線と実施形態３に係る実施例の多重円筒巻線とにおいて雷インパルスを印加した際に発生する電位振動のシミュレーションを行なった実験結果について説明する。
【０１０５】
(実験例)
図５は、比較例に係る多重円筒巻線の構成を示す模式図である。図６は、実施例に係る多重円筒巻線の構成を示す模式図である。
【０１０６】
図５に示すように、比較例の多重円筒巻線においては、円筒巻線９４０が同軸円筒状に５層に巻き回されている。最も内側に位置する円筒巻線９４０の上端から入力側線路端９９０が引出されている。最も外側に位置する円筒巻線９４０の下端から出力側線路端９９２が引出されている。出力側線路端９９２は、接地電位に固定されている。
【０１０７】
比較例の多重円筒巻線において、内側から３層目の円筒巻線９４８の上端と４層目の円筒巻線９４９の上端との層間の電位差をＶ1とする。
【０１０８】
図６に示すように、実施例の多重円筒巻線においては、第１円筒巻線３３０が同軸円筒状に４層に巻き回されている。第１円筒巻線３３０の下方に、第２円筒巻線３４０が同軸円筒状に４層に巻き回されている。第１円筒巻線３３０および第２円筒巻線３４０の内側に、第３円筒巻線３５０が配置されている。
【０１０９】
最も外側に位置する第１円筒巻線３３０の上端から入力側線路端３９０が引出されている。最も外側に位置する第２円筒巻線３４０の下端から出力側線路端３９２が引出されている。出力側線路端３９２は、接地電位に固定されている。
【０１１０】
実施例の多重円筒巻線において、外側から３層目の第１円筒巻線３３５の上端と４層目の第１円筒巻線３３６の上端との層間の電位差をＶ2とする。
【０１１１】
図７は、比較例の多重円筒巻線に雷インパルスが印加された際に発生する電位振動を示すグラフである。図８は、実施例の多重円筒巻線に雷インパルスが印加された際に発生する電位振動を示すグラフである。図７，８においては、縦軸に規格化した発生電位、横軸に経過時間を示している。
【０１１２】
図７，８に示すように、実施例の多重円筒巻線の第１円筒巻線３３５と第１円筒巻線３３６との間に生じた最大電位差Ｖ2は、比較例の多重円筒巻線の円筒巻線９４８と円筒巻線９４９との間に生じた最大電位差Ｖ1と比較して約４０％低かった。
【０１１３】
この実験結果から、実施例の多重円筒巻線は比較例の多重円筒巻線に比較して、円筒巻線の層間に発生する電位差を低減することができることが確認できた。よって、本発明に係る多重円筒巻線においては、絶縁距離を維持しつつ円筒巻線の層間距離を短くして小型化を図ることが可能である。
【０１１４】
なお、今回開示した上記実施形態および実験例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】
【０１１５】
１００，２００，３００  多重円筒巻線、１１０，２１０，３１０  絶縁筒、１２０，１３３，１３８，１３９，１４３，１４８，１４９，２２０，２３３，２３８，２３９，２４３，２４８，２４９，３２０，３３３，３３８，３３９，３４３，３４８，３４９，３５３，３５８，３５９  絶縁紙、１３０，２３０，３３０  第１円筒巻線ユニット、１３１，２３１，３３１，３３５，３３６  第１円筒巻線、１３２，１４２，２３２，２４２，３３２，３４２，３５２  銅線、１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３４ｄ，１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄ，２３４ａ，２３４ｂ，２３４ｃ，２３４ｄ，２４４ａ，２４４ｂ，２４４ｃ，２４４ｄ，３３４ａ，３３４ｂ，３３４ｃ，３４４ａ，３４４ｂ，３４４ｃ  層間接続部、１４０，２４０，３４０  第２円筒巻線ユニット、１４１，２４１，３４０，３４１  第２円筒巻線、１５４，２５４，３５４ａ，３５４ｂ  接続部、１９０，２９０，３９０，９９０  入力側線路端、１９１，２９１，３９１，３９２，９９２  出力側線路端、３５０，３５１  第３円筒巻線、９４０，９４８，９４９  円筒巻線。
【図１】
2013222894.tif 000003
【図２】
2013222894.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013222894.tif 000008
【図７】
2013222894.tif 000009
【図８】
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