(57)【要約】【課題】  巻線導体間に配置された絶縁シートの本来の絶縁性能を維持し、熱応力によるクラックの発生を抑制すること。【解決手段】  本発明のモールド変圧器は、上記課題を解決するために、鉄心と、該鉄心に巻装された二次側巻線と、該二次側巻線の周囲に巻装された一次側巻線とを備え、前記一次側巻線と二次側巻線は、それぞれが複数巻回された巻線導体同士の層間に絶縁シートが配置され、これらが樹脂で一体にモールドされているモールド変圧器において、前記絶縁シートの少なくとも一部に孔が形成され、該孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、該鉄心に巻装された二次側巻線と、該二次側巻線の周囲に巻装された一次側巻線とを備え、前記一次側巻線と二次側巻線は、それぞれが複数巻回された巻線導体同士の層間に絶縁シートが配置され、これらが樹脂で一体にモールドされているモールド変圧器において、
前記絶縁シートの少なくとも一部に孔が形成され、該孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項２】
請求項１に記載のモールド変圧器において、
前記孔は、前記巻線導体と接しておらず、かつ、該巻線導体から鉄心軸方向に対して平行に伸びている前記絶縁シートの端部に形成された貫通孔であり、該貫通孔に前記樹脂が充填されていることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項３】
請求項１に記載のモールド変圧器において、
前記孔は、前記絶縁シートの全体に形成された複数個の貫通孔であり、該複数個の貫通孔に前記樹脂が充填されていることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項４】
請求項３に記載のモールド変圧器において、
前記複数個の貫通孔が形成された絶縁シートは、前記貫通孔が重ならないように複数枚積層して形成され、その各貫通孔に前記樹脂が充填されていることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモールド変圧器において、
前記孔又は貫通孔が円形若しくは楕円形状であることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモールド変圧器において、
前記絶縁シートは、有機絶縁シートからなることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項７】
鉄心と、該鉄心に巻装された二次側巻線と、該二次側巻線の周囲に巻装された一次側巻線とを備え、前記一次側巻線と二次側巻線は、それぞれが複数巻回された巻線導体同士の層間に絶縁シートが配置され、これらが樹脂で一体にモールドされているモールド変圧器において、
前記鉄心の軸方向を中心に巻回された巻線の曲率が小さい一次側巻線及び二次側巻線の少なくとも何れかのコーナー部に位置する前記絶縁シートの少なくとも一部に孔が形成され、該孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項８】
請求項７に記載のモールド変圧器において、
前記コーナー部に位置する前記絶縁シートは、前記巻線導体と接しておらず、かつ、該巻線導体から鉄心軸方向に対して平行に伸びている前記絶縁シートの端部に貫通孔が形成された絶縁シートであり、かつ、前記コーナー部以外の絶縁シートは、貫通孔のない絶縁シートであり、前記貫通孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とするモールド変圧器。
【請求項９】
請求項７に記載のモールド変圧器において、
前記コーナー部に位置する前記絶縁シートは、該絶縁シートの全体に複数個の貫通孔が形成されているか、若しくは前記複数個の貫通孔が形成された絶縁シートが、前記貫通孔が重ならないように複数枚積層して形成された絶縁シートであり、かつ、前記コーナー部以外の絶縁シートは、前記巻線導体と接しておらず、該巻線導体から鉄心軸方向に対して平行に伸びている前記絶縁シートの端部に貫通孔が形成された絶縁シートであり、前記貫通孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とするモールド変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモールド変圧器に係り、特に、巻線導体同士の層間に絶縁シートが設置されているものに好適なモールド変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力需要は特に都市部において増加の一途をたどっており、これに伴い、都市の様々な場所に変電、受配電設備が設けられ、これらの設備に対する防災性、安全性の要求が高まっている。
【０００３】
この様な状況のもと、変圧器に関しては、これまで主流であった油入変圧器に代わって、難燃性変圧器として合成樹脂を用いたモールド変圧器、或いは不燃性変圧器としてＳＦ６ガスを封入したガス絶縁変圧器が設置されるようになってきた。特に、モールド変圧器は、小型であるという利点からビル、学校、病院用などに需要が多く、現在では、屋内配電用変圧器の主流の座を占めるに至っている。
【０００４】
このモールド変圧器に使用されているモールド樹脂は、巻線導体とエポキシ樹脂の間の熱膨張係数の違いによるクラックを防ぐため、樹脂にシリカなどの無機粒子を大量に充填して、モールド樹脂の熱膨張係数を巻線導体に近付け、熱応力を緩和するようにしている。更に、モールド変圧器の巻線導体間の絶縁を維持しつつ、工数や材料費を削減するため、巻線導体間の絶縁には、絶縁シートが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８６１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、モールド樹脂に無機粒子を大量に充填して、モールド樹脂の熱膨張係数を巻線導体に近付けることで、巻線導体とモールド樹脂間のクラックは抑制できるが、巻線導体間に配置されている絶縁シートとモールド樹脂の熱膨張係数の差が大きくなり、絶縁シートとモールド樹脂の境界でクラックが発生するという問題が出てきた。
【０００７】
このような問題に対して、一次側巻線と二次側巻線との間に配置された絶縁シートの両側面部を波形切込み形状にすることで沿面距離を増やし、かつ、モールド樹脂との密着性を向上させて剥離を抑制することが特許文献１に記載されている。
【０００８】
ところが、特許文献１では、一次側巻線と二次側巻線との間に配置された絶縁シートの端部を波型形状にすることで、鉄心の軸方向に対して平行に伸びている絶縁シートの端部に凸型形状ができてしまう。この結果、絶縁シートの凸型の部分とモールド樹脂との間の熱応力が大きくなり、クラックが発生しやすくなる。従って、特許文献１では、熱応力を緩和したモールド変圧器を提供することは難しかった。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、巻線導体間に配置された絶縁シートの本来の絶縁性能を維持し、熱応力によるクラックの発生を抑制することのできるモールド変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のモールド変圧器は、上記目的を達成するために、鉄心と、該鉄心に巻装された二次側巻線と、該二次側巻線の周囲に巻装された一次側巻線とを備え、前記一次側巻線と二次側巻線は、それぞれが複数巻回された巻線導体同士の層間に絶縁シートが配置され、これらが樹脂で一体にモールドされているモールド変圧器において、前記絶縁シートの少なくとも一部に孔が形成され、該孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、巻線導体間に配置された絶縁シートの残留熱応力が減少するので、熱応力によるクラックの発生を抑制することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のモールド変圧器の実施例１の全体構成を示す斜視図及びその一部を示す部分断面図である。
【図２】図１の実施例１における巻線部分及びその巻線部分の端部を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明のモールド変圧器の実施例２における巻線部分及びその巻線部分の端部を拡大して示す斜視図である。
【図４】本発明のモールド変圧器の実施例３における絶縁シートを示す斜視図である。
【図５】本発明のモールド変圧器の実施例４の全体構成を示す斜視図及びその一部を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施例１乃至３のいずれか１つが適用されて製作されたモールド変圧器を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示した実施例に基づいて本発明のモールド変圧器を説明する。尚、符号は、各実施例で同一のものは同符号を使用する。
【実施例１】
【００１４】
図１及び図２に、本発明のモールド変圧器に実施例１を示す。図１は本発明のモールド変圧器の全体構成の概略と、その部分断面を示し、図２は巻線部分と、その巻線部分の端部を拡大して示す。
【００１５】
図１に示す如く、本実施例のモールド変圧器は、内側から鉄心１と、この鉄心１に巻装され、電流を出力する巻線導体が複数巻かれて形成される二次側巻線２と、二次側巻線２の外周に巻装され、電流を入力する巻線導体が複数巻かれて形成される一次側巻線３と、これらを支持する筐体支持部４とで概略構成されている。
【００１６】
一次側巻線３と二次側巻線２は、図１の断面図に示すように、鉄心１の外周に複数巻回された巻線導体５同士の層間に絶縁シート６が配置され、更に、その周囲が、絶縁シート６とは熱膨張係数が異なるエポキシ樹脂等のモールド樹脂７で一体にモールドされて構成されている。尚、絶縁シート６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製などの有機絶縁シートからなる。
【００１７】
このように構成されたモールド変圧器では、硬化温度から室温まで冷却した際に熱応力が大きくなりクラックの発生が懸念される部位に、巻線導体５と接しておらず、かつ、巻線導体５から鉄心１の軸方向に対して平行に伸びている絶縁シート６の端部とモールド樹脂７間がある。
【００１８】
ここで、クラックとは、成形されたモールド樹脂７にひび割れが入ることであり、熱応力とは、拘束されている物体に熱変化が加わったときに生じる内力のことである。拘束のない物体の場合は、熱変化が加わったときに自由膨張、或いは自由収縮する。しかし、物体が拘束されていると、この変形を妨げるように熱応力が発生する。
【００１９】
そこで、上述したクラックを抑制するため、実施例１では、熱応力を低減しようとするものである。以下、その詳細について図２を用いて説明する。
【００２０】
図２に示すように、本実施例では、巻線導体５と接しておらず、かつ、巻線導体５から鉄心軸方向に対して平行に伸びている絶縁シート６の端部に、円弧の形をした貫通孔８（楕円形状でも構わない）を設けている。この貫通孔８を絶縁シート６の端部に設けることで、貫通孔８にはモールド樹脂７が充填されることになり、絶縁シート６の端部とモールド樹脂７の間の熱応力を緩和することができる。
【００２１】
本発明者等は、絶縁シート６の端部とモールド樹脂７間の熱応力低減を確認するため、応力解析ソフトを用いて熱応力解析を行った。解析条件には、巻線導体（アルミや銅など）５、モールド樹脂７、絶縁シート６の熱膨張係数を代入した。
【００２２】
その結果、温度履歴を２００℃から２０℃まで設定した場合、絶縁シート６の端部に円弧の形をした貫通孔８を設け、この貫通孔８にモールド樹脂７が充填されることで、解析結果から貫通孔８を設けた場合は、貫通孔８が無い場合に比べて約３５％の熱応力低減が可能となることが分かった。
【００２３】
このような本実施例によれば、絶縁シート６に貫通孔８を設け、この貫通孔８にモールド樹脂７が充填されることで、残留熱応力を減少することができ、これにより、モールド変圧器において問題となる熱応力によるクラックを抑制できる。更に、クラックを抑制することで、クラックから水分、塵埃などが巻線内に侵入することがなくなり、絶縁破壊事故が起こることを防げることができる。
【実施例２】
【００２４】
図３に、本発明のモールド変圧器の実施例２を示す。
【００２５】
実施例１では、絶縁シート６の端部に円弧の形をした貫通孔８を設けているが、本実施例では、絶縁シート６の端部を含む全体、特に、絶縁シート６の鉄心軸方向に円弧の形をした貫通孔８（楕円形状でも構わない）を複数個設け、この複数個の貫通孔８にモールド樹脂７が充填されているものである。
【００２６】
このような本実施例の構成としても、その効果は実施例１と同様であるが、本実施例では、絶縁シート６の全体に設けられた複数個の貫通孔８にモールド樹脂７が充填されることから、絶縁シート６の熱膨張が緩和され、熱応力によるクラックがより抑制できる。
【実施例３】
【００２７】
図４に、本発明のモールド変圧器の実施例２を示す。該図は、巻線導体５間に配置される絶縁シート６を示す。
【００２８】
実施例２では、絶縁シート６に円弧の形をした複数個の貫通孔８を設けているが、本実施例では、絶縁シートを複数枚（本実施例では２枚）積層して、穴あき部分（貫通孔）が重ならないようにし、その穴あき部分にモールド樹脂が充填されて絶縁シートが構成されるものである。
【００２９】
図４の構造では、図４の左側に示す鉄心に近い側の絶縁シート６Ａに円弧の形をした複数個の貫通孔８Ａ（楕円形状でも構わない）を設けると共に、その裏面に設置されている絶縁シート６Ｂ、即ち、図４の右側に示す鉄心に遠い側の絶縁シート６Ｂに円弧の形をした複数個の貫通孔８Ｂ（楕円形状でも構わない）を設け、これら貫通孔８Ａ、８Ｂにモールド樹脂７が充填されるものである。この際に、各絶縁シート６Ａ、６Ｂにあけた貫通孔８Ａ、８Ｂが重ならないような構造にしている。
【００３０】
このような本実施例の構成としても、その効果は実施例２と同様であるが、本実施例では、各絶縁シート６Ａ、６Ｂにあけた貫通孔８Ａ、８Ｂが重ならないことから、隣接する巻線導体が短絡する心配がなくなる。
【実施例４】
【００３１】
図５に、本発明のモールド変圧器の実施例４を示す。
【００３２】
該図に示す本実施例は、上述した実施例１乃至３で説明した絶縁シート６の何れかを、図５に示す如く、鉄心１の軸方向を中心に巻回された巻線の曲率が小さい一次側巻線３及び二次側巻線２のコーナー部１０に採用したものである。
【００３３】
即ち、本実施例では、実施例１で説明した軸方向端部に円弧の形をした貫通孔８を設けた絶縁シート６がコーナー部１０に採用され、コーナー部１０以外は、貫通孔のない絶縁シートが採用されている一次側巻線３及び二次側巻線２としたものである。
【００３４】
また、これ以外に、実施例２で説明した軸方向端部を含む全体に円弧の形をした貫通孔８を複数個設けた絶縁シート６、或いは実施例３で説明した貫通孔８Ａ、８Ｂが重ならないような絶縁シート６Ａ、６Ｂをコーナー部１０に用い、コーナー部１０以外は、実施例１で説明した軸方向端部に円弧の形をした貫通孔８を設けた絶縁シート６を用いた一次側巻線３及び二次側巻線２としても良い。
【００３５】
このような本実施例の構成としても、その効果は上述した各実施例と同様であるが、本実施例では、応力が集中するコーナー部に本発明を適用しているので、コーナー部での応力が緩和され、クラック抑制の効果が更に期待できる。
【００３６】
次に、少なくとも実施例１乃至３のいずれか１つを適用してモールド変圧器を作製した例について、図６を用いて説明する。
【００３７】
図６は、本実施例が採用されるモールド変圧器を示す。該図に示す如く、実施例１乃至３のいずれかの絶縁シートを巻線導体間に巻回して作製した一次側巻線３に、実施例１乃至のいずれかの絶縁シートを巻回して作製した二次側巻線２を配置した後、この二次側巻線２の内側に鉄心１を配置してモールド変圧器を構成している。
【００３８】
モールド変圧器は、一次側巻線３の巻線開始側の端子用結線金具１１には一次側電源接続用端子が、巻線終了側の端子用結線金具には巻線接続バー１２が、タップ切り替え端子１３にはタップ接続バー１４がそれぞれ接続される。
【００３９】
このようにして作製したモールド変圧器は、実施例１乃至３のいずれかの絶縁シートを適用しているため、絶縁性能の維持と熱応力軽減の両方を兼ね備えたモールド変圧器を提供することが可能になった。
【００４０】
尚、実施例１乃至３の絶縁シートを適用したモールド巻線は、一次側巻線３のみ若しくは二次側巻線２のみでも良い。また、上述した各実施例は、貫通孔で説明したが、貫通孔である必要はない。
【符号の説明】
【００４１】
１…鉄心、２…二次側巻線、３…一次側巻線、４…筐体支持部、５…巻線導体、６、６Ａ、６Ｂ…絶縁シート、７…モールド樹脂、８、８Ａ、８Ｂ…貫通孔、１０…コーナー部、１１…巻線開始側の端子用結線金具、１２…巻線接続バー、１３…タップ切り替え端子、１４…タップ接続バー。
【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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