JP2006310669A - 電圧変成器コイルの巻線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電圧変成器コイルを巻回する電圧変成器コイル巻線装置において、層間絶縁材の補充がタイミング良く短時間で補充ができるように構成する。
【解決手段】 コイル線材を巻回するコイル巻線機構と、層間絶縁材ロールを支持する層間絶縁材ロール支持台と、層間絶縁材を所定の幅および長さに裁断してコイル巻回機構側に供給する層間絶縁材供給手段と、層間絶縁材を巻回中のコイルの表面に案内してコイルの巻回層間に挿入する層間絶縁材挿入手段と、コイル巻回機構と上記層間絶縁材供給手段との間に配置し、揺動ロールにより層間絶縁材に所定の張力を与えるダンサーローラ機構を備え、層間絶縁材を各部に挿通した状態で、層間絶縁材を停止して揺動ロールを最低位置に下降させ、層間絶縁材ロールを一回転逆転させたときの揺動ロールの高さ変化量を検出して層間絶縁材ロールの長さ残量を算出し、コイルの巻回可能層数を算出して表示するように構成した。
【選択図】 図４

Description

この発明は、ガス絶縁開閉装置に使用される電圧変成器のコイルを巻回する電圧変成器コイルの巻線装置に関するものである。

ガス絶縁開閉装置に使用される電圧変成器は、例えば図６、図７のように構成されている。図６は一部透視した構造図であり、図７はコイルの一部を断面で示したコイル構造図である。
この構成のコイル１は、絶縁筒で構成された巻心２の周囲に直径の細い絶縁被覆電線のコイル線材３を密着巻多層構造とし、各層間に絶縁フィルムの層間絶縁材４が挿入され、断面が台形形状に形成されている。コイル１の外周部には電界集中が生じないようにシールド５が取り付けられ、図６のように密閉容器６の中に収容され、ガス絶縁開閉装置との接続部には絶縁スペーサ７が設けられ、内部には絶縁ガスが封入されて使用される。
図７のような断面が台形形状のコイルを巻回する巻線装置としては、例えば特許文献１に台形コイルの製造方法として開示されている。
特許文献１の台形コイルの製造方法は、コイルが巻回されて直径が大きくなるにつれて狭くなる巻幅に対応して層間絶縁の絶縁フィルムの幅が狭くなるように両側を切断してコイル表面に供給する方法を採っている。

この構成では、コイル部分の外径が大きくなるにしたがって幅を狭くした絶縁フィルムを供給することにより、コイル端面がテーパ状に巻き上げられ、巻回後に加工を行うことなく断面が台形形状に仕上げることができるものである。

また、層間絶縁の絶縁テープを供給するときには、巻回される各層毎にコイル巻心の軸に対して直角方向の所定の位置に供給されなければならないが、コイルの所定の位置に正しく供給される層間絶縁の供給方法としては、例えば特許文献２に開示されている。
特許文献２の絶縁テープの供給方法は、１層巻終える毎にコイルの表面に絶縁テ−プの先端を片面粘着テープ小片により貼付ローラを用いて貼付け、巻心を回転し絶縁テープを巻き付ける方法が示されている。

特開平０４−３３７６１５号公報 実開平０５−０７２１２２号公報

電圧変成器コイルの各巻回層の間に挿入される絶縁層として１台に使用される層間絶縁材の使用量は、巻回するコイルの種類により異なる。層間絶縁材の購入単位は、層間絶縁材ロール支持台への装着が容易な大きさを設定しており、コイル１の１台の使用量とは一致しないので、巻回中には材料切れが生じる。巻回中に材料切れが生じた場合には、巻回動作を一時停止して補充する必要がある。
特許文献１および特許文献２では、層間絶縁材の補充方法については何ら開示されていないが、実際に巻線装置に材料切れが発生したときには、オペレータが巻線装置の巻回動作を一時停止し、層間絶縁材の掛け替えを行って巻回を続行するものと想定される。
電圧変成器コイルの巻回作業の自動化を図る場合には、巻線装置を停止することなく連続的に動作させることが巻線装置の稼働率を最良状態とすることであるが、コイル線材および層間絶縁材に材料切れが生じたときに自動的に巻回動作を一時停止することになり、巻線装置の稼働率が低下する問題点がある。
この発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、層間絶縁材の材料切れが生じた場合に、速やかに補充し、巻線装置の稼働率の低下を最小限に抑えられる巻線装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電圧変成器コイルの巻線装置は、巻心にコイル線材を巻回するコイル巻回機構と、層間絶縁材ロールを支持する層間絶縁材ロール支持台と、層間絶縁材を所定の幅および長さに裁断してコイル巻回機構側に供給する層間絶縁材供給手段と、所定寸法に裁断された層間絶縁材の先端部を巻回中のコイルの表面に案内してコイルの巻回層間に挿入する層間絶縁材挿入手段と、コイル巻回機構と上記層間絶縁材供給手段との間に配置され、摺動枠の上部に転向ロール、上記摺動枠に上下動可能に支持され上記層間絶縁材に所定の張力となるように上下動する揺動ロールを備えたダンサーローラ機構と、コイル巻回機構、層間絶縁材供給手段、層間絶縁材挿入手段および上記ダンサーローラ機構を制御する制御装置とを備え、
層間絶縁材ロールを層間絶縁材ロール支持台に装着し、ダンサーローラ機構および層間絶縁材供給手段に層間絶縁材を挿通し、挿通した層間絶縁材を停止して揺動ロールを低位置に下降させ、層間絶縁材ロール支持台に支持された層間絶縁材ロールを一回転逆転させたときの揺動ロールの高さ変化量を検出し、制御装置は、検出された上記揺動ロールの高さ変化量から上記層間絶縁材ロールの外径を求めて層間絶縁材ロールの長さ残量を算出し、コイルの巻回可能層数を算出して表示するように構成したものである。

電圧変成器コイル巻線装置を上記のように構成すると、層間絶縁材ロールが楕円状に巻回されていても、層間絶縁材の長さ残量が正確に把握することができる。
また、最初に巻回する電圧変成器コイル１台分の層間絶縁材を装着しなくても、予め材料切れとなる巻回層数が明確に表示されるので、巻回途中で層間絶縁材の材料切れが生じたときに、効率よく材料補充を行い巻線装置の稼働率の低下を抑えることができる。
さらに、残量の少ない層間絶縁材ロールでも躊躇なく使い切ることができ、層間絶縁材の端材の発生を殆どなくすることができる。

実施の形態１．
図１は、電圧変成器コイルの巻線装置の構造図であり、例えば図６に示した電圧変成器のコイル１を巻回するものである。
コイル線材３としては直径が細い絶縁被覆電線、層間絶縁材４としては、例えば特開２００４−１９３４１０号公報に開示された片面に加熱すると接着する接着剤を塗布したポリエステルフィルムを使用する。
巻線装置は、コイル巻回機構１０と、層間絶縁材供給手段３０と、層間絶縁材挿入手段４０と、スクラップ排出手段５０と、ダンサーローラ機構６０とで構成されている。
層間絶縁材供給手段３０は移動台車２０の上部に配置され、移動台車２０の層間絶縁材供給手段３０の下部に、層間絶縁材挿入手段４０が配置され、移動台車２０はレール２１上をコイル支持台１１の方向に駆動機構２２で前後に移動可能に構成されている。

コイル巻回機構１０は、巻心２を装着してコイル線材３を巻回するコイル支持台１１と、コイル線材３が巻かれているコイル線材ドラム３ａを支持するコイル線材支持台１３と、コイル線材３をコイル支持台１１の方向に案内するガイド車輪１５と、コイル線材３を巻回中コイル１の外径部の巻回位置に案内する線材案内機構１６とで構成されている。

層間絶縁材供給機構３０は、層間絶縁材４をコイル巻回機構１０へ移送して巻回中のコイル１の表面に供給する供給テーブル３１と、層間絶縁材ロール支持台１４に懸架された層間絶縁材ロール４ａから層間絶縁材４を供給テーブル３１上に供給する案内ロール３２と、供給される層間絶縁材４の送り速度を調整し、必要により所定の位置で停止するブレーキロール３３と、層間絶縁材４を所定の幅に幅切りする幅切りカッタ３４と、幅切りされた層間絶縁材４を供給テーブル３１の所定の位置を通過させるように案内するガイドロール３５と、層間絶縁材４に設定された長さの送りをかける送りロール３６と、送り出された層間絶縁材４の先端部を下向きに転向する転向ロール３７と、層間絶縁材４を所定の長さで切断する横切りカッタ３８と、送り出された層間絶縁材４の先端部に圧縮エアーを吹き付ける吹付ノズル３９とを備えている。

供給テーブル３１は、平板状に形成すると、通過する層間絶縁材４が摩擦によって静電気を発生し、供給テーブル３１と層間絶縁材４が吸着し、層間絶縁材４が円滑に供給されなくなる問題があるので、図２に示すように層間絶縁材４の供給方向に複数のＶ溝を設けた形状に形成している。このように構成すれば、供給テーブル３１の上面と層間絶縁材４との間の接触面積が少なくなって静電気の発生が抑制され、層間絶縁材４が円滑に供給できるようになる。

層間絶縁材挿入手段４０は、層間絶縁材４の先端部を吸着して所定の位置に案内する吸着部材４１と、層間絶縁材４の先端部を巻回中のコイル１の表面に加熱接着する加熱ロールで構成された加熱手段４２と、この加熱手段４２を前後に移動可能に支持するクランク４３と、加熱手段４２を巻回中のコイル１の表面に適正圧力で押し付ける押圧シリンダ４４とを備えている。

吸着部材４１は、図３に示すように、中空状に形成し、吸着面に複数の吸着孔４１ａを横方向に等間隔に設け、真空引きする真空引口４１ｂを設けた構成としている。
吸着部材４１の内部を真空状態にすると、吸着孔４１ａに層間絶縁材４が近接すると吸着し、吸着部材４１ａを下方に引き下げると層間絶縁材４に張力を与えることができる。

スクラップ排出手段５０は、層間絶縁材４が幅切りカッタ３４で所定の幅に幅切りしたときに発生するスクラップを排出するものであり、スクラップ排出ダクト５１と、スクラップをスクラップ排出ダクト５１内に案内する圧縮エアーを吹き込む圧縮エアー吹込手段５２と、スクラップを収容するスクラップ容器５３とで構成されている。
スクラップ容器５３は廃棄処理が容易な位置に配置し、スクラップ排出ダクト５１は、一方の端部を左右一対の幅切りカッタ３４のそれぞれの上部に配置できるように２方に分岐して２つの入口側開口部を設け、各入口側開口部を左右両側の幅切りカッタ３４のそれぞれの上部に配置し、他方の端部は出口側開口部としてスクラップ容器５３内に開口するように配置し、入口側開口部から圧縮エアー吹き込み手段５２により圧縮エアーを吹き込む構成である。

ダンサーローラ機構６０は、層間絶縁材ロール支持台１４と層間絶縁材供給手段３０および層間絶縁材挿入手段４０が装着された移動台車２０の間に配置され、層間絶縁材供給手段３０に供給される層間絶縁材４に適正な張力を与えるものであり、摺動枠６１と、摺動枠６１の上部に装着された転向ロール６３と、摺動枠６１に上下に摺動可能に装着された揺動ロール６２で構成され、揺動ロール６２は層間絶縁材４に適正な張力が与えられる重量に調整されている。摺動枠６１には揺動ロール６２の高さ位置が検出できるように高さ検出手段が装備されている。

このように構成された電圧変成器コイルの巻線装置では、巻回するコイル１の仕様値および巻回条件を図示しない制御装置に入力しておくことで、各部が動作する。
巻回作業はまず、電圧変成器コイルの巻線仕様を制御装置にインプットし、巻線材料のコイル線材ドラム３ａをコイル線材支持台１３に、層間絶縁材ロール４ａを層間絶縁材ロール支持台１４に懸架してし、巻心２をコイル支持台１１に装着し、コイル支持台１３からコイル線材３の端部をガイド車輪１５、線材案内機構１６を通過させるように掛けて巻心２に巻き付ける。
次に、層間絶縁材４を層間絶縁材ロール支持台１４からダンサーローラ機構６０に通し、案内ロール３２、ブレーキロール３３、ガイドロール３５、送りロール３６、横切りカッタ３８、転向ロール３７を経由して吸着部材４１の近くまで挿通させる。

次にダンサーロール機構６０によって層間絶縁材ロール４ａの残量を求める方法について説明する。図４はダンサーロール機構６０の層間絶縁材ロール４ａの残量測定するときのダンサーローラ機構６０の動作説明図である。
層間絶縁材４を層間絶縁材供給機構３０に挿通した状態でブレーキロール３３によって層間絶縁材４が移動しないように固定し、ダンサーロール機構６０の揺動ロール６２を最下部まで下降し、層間絶縁材ロール支持台１４の層間絶縁材ロール４ａを１回転逆転し、揺動ロール６２の高さ変化量Ｈを検出して制御装置に入力する。
制御装置は、検出した揺動ロール６２の高さ変化量Ｈから層間絶縁材ロール４ａの外径を算出し、この外径と層間絶縁材の巻心直径および層間絶縁材４の厚さから層間絶縁材の長さを求め、求めた層間絶縁材の長さで巻回できる巻回可能層数を演算し、オペレータが読みとれるように表示するとともに、巻回可能層数に達したときには巻回動作を一時停止し、層間絶縁材の材料切れ警報を出力する。

コイル巻回機構１０では、線材案内機構１６がコイル線材３を密着巻きする線径に相当するピッチで移動して巻回位置に案内する。各層の巻回数を巻回するとコイル巻回機構１０が停止する。また、巻回中にコイル線材３が断線したときには、断線位置でコイル巻回機構１０の巻回動作を一時停止する。コイル線材３の断線により巻回動作が停止すると、コイル線材３を接続する。

層間絶縁材供給機構３０では、所定の幅に幅切りされた層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１の吸着部に近接位置まで供給する。層間絶縁材４は図４に示す手順の通りに動作して層間絶縁材４がコイル線材３とともに所定の巻回数が巻回されて次の層の密着巻が行われる。この動作が層毎に繰り返されてコイル１が巻回される。

次に層間絶縁材４挿入時の動作について図５にしたがって説明する。
（１）コイル１部分の巻回中は、図５（ａ）に示すように、層間絶縁材挿入手段４０の吸着部材４１が層間絶縁材供給手段３０の転向ロール３７の下部に位置し、幅切りされた層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１の吸着面の位置に供給されて待機している。
（２）コイル巻回機構１０において１層の密着巻を巻終えると、コイル巻回機構１０は一時停止し、層間絶縁材供給手段３０からは、所定の幅に幅切りされた層間絶縁材４の先端部が図５（ｂ）に示す高さに供給されて送りが止められ、吸着部材４１の内部が真空引きされる。
（３）図５（ｂ）の状態で、吹付ノズル３９から圧縮空気が瞬間的に吹き付けると、層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１に吸着されて図５（ｃ）の状態になる。
（４）層間絶縁材４の先端部が吸着部材４１に吸着された状態で、層間絶縁材４を固定して吸着部材４１を下方に移動すると層間絶縁材４が吸着部材４１で張力が与えられて吸着部材４１が摺動しながら下降すると層間絶縁材４の皺や緩みなどが延ばされて図５（ｄ）の状態になる。
（５）図５（ｄ）の状態で移動台車２０を巻回中のコイル１側に移動して層間絶縁材４の張力が与えられた部分をコイル１の外表面に近接させて図５（ｅ）に示すように加熱手段４２を押し付けて層間絶縁材４の先端部をコイル１の外表面に所定の時間押圧して加熱接着する。
（６）図５（ｅ）の状態の吸着部材４１を下方に移動して層間絶縁材４の先端部から離し、図５（ｆ）の状態で、コイル巻回機構１０をさらに回転させてコイル線材３と層間絶縁材４を同時に巻き付け、層間絶縁材４の所定の巻回数となる手前において、コイル１表面の層間絶縁材４が接した位置と、層間絶縁材供給手段３０の横切りカッタ３８との間の距離に相当する回転角度の位置で横切りカッタ３８を動作させて層間絶縁材４を切断し、所定の長さの層間絶縁材４が挿入され、図５（ｇ）状態で挿入が完了する。
（７）層間絶縁材４の挿入が完了すると、移動台車２０を後退させ、次層の層間絶縁材４の先端部を図５（ｈ）の状態まで供給して待機する。
（８）層間絶縁材４の挿入が完了すると、コイル１の次の層を密着巻きする、密着巻が完了すると上記の（１）〜（７）動作を繰り返して巻回を続行する。

このように構成された電圧変成器の巻線装置において、コイル１の巻回動作の最初に層間絶縁材４の残量を算出し、巻回可能層数を表示することにより、予め層間絶縁材の補充時刻を知ることができるので、層間絶縁材の補充がタイミング良く短時間で補充ができ、巻線装置の稼働率を低下させることなく電圧変成器コイルが巻回できる。また、層間絶縁材４の端材の発生も抑えることができる。

実施の形態１の電圧変成器コイルの巻線装置の構造図である。 図１の巻線装置の層間絶縁材を供給する供給テーブルおよび層間絶縁材の両側幅切り状態を示す説明図である。 層間絶縁材の供給状態の説明図である。 ダンサーローラ機構の動作説明図である。 巻回中のコイルに層間絶縁台を挿入する状態の説明図である。 絶縁開閉装置に使用される電圧変成器の一部透視した構造図である。 図６のコイル部の構造図である。

符号の説明

１ コイル、２ 巻心、３ コイル線材、４ 層間絶縁材、１０ コイル巻回機構、
１１ コイル支持台、１３ コイル線材支持台、１４ 層間絶縁材ロール支持台、
１５ ガイド車輪、１６ 線材案内機構、２０ 移動台車、２１ レール、
２２ 移動機構、３０ 層間絶縁材供給手段、３１ 供給テーブル、３２ 案内ロール、
３３ ブレーキロール、３４ 幅切りカッタ、３５ ガイドロール、３６ 送りロール、
３７ 転向ロール、３８ 横切りカッタ、３９ 吹付ノズル、
４０ 層間絶縁材挿入手段、４１ 吸着部材、４２ 加熱手段、４３ クランク、
４４ 押圧シリンダ、５０ スクラップ排出手段、５１ スクラップ排出ダクト、
５２ 圧縮エアー吹込手段、５３ スクラップ容器、６０ ダンサーローラ機構、
６１ 摺動枠、６２ 揺動ロール、６３ 転向ロール。

Claims (2)

1. 巻心に絶縁被覆電線のコイル線材を密着多層巻きし、各層間に絶縁フィルムを層間絶縁材とする絶縁層を設けた電圧変成器コイルを巻回する巻線装置であって、
   巻心に上記コイル線材を巻回するコイル巻回機構と、上記層間絶縁材ロールを支持する層間絶縁材ロール支持台と、
   上記層間絶縁材を所定の幅および長さに裁断して上記コイル巻回機構側に供給する層間絶縁材供給手段と、
   所定寸法に裁断された上記層間絶縁材の先端部を巻回中の上記コイルの表面に案内して上記コイルの巻回層間に挿入する層間絶縁材挿入手段と、
   上記コイル巻回機構と上記層間絶縁材供給手段との間に配置され、摺動枠、該摺動枠の上部に転向ロール、上記摺動枠に上下動可能に支持され上記層間絶縁材に所定の張力を与える揺動ロールを備えたダンサーローラ機構と、
   上記コイル巻回機構、上記層間絶縁材供給手段、上記層間絶縁材挿入手段および上記ダンサーローラ機構を制御する制御装置とを備え、
   上記層間絶縁材ロールを層間絶縁材ロール支持台に装着し、上記層間絶縁材を上記ダンサーローラ機構および上記層間絶縁材供給手段に挿通して層間絶縁材を停止状態とし、上記揺動ロールを上記摺動枠の低位置に下降させ、上記層間絶縁材ロール支持台に支持された層間絶縁材ロールを一回転逆転させて上記揺動ロールの高さ変化量を検出し、上記制御装置は、検出された上記揺動ロールの高さ変化量から上記層間絶縁材ロールの外径を求めて上記層間絶縁材ロールの長さ残量を算出し、上記コイルの巻回可能層数を算出して表示することを特徴とする電圧変成器コイルの巻線装置。
2. 上記制御装置は、上記コイル巻回機構が、上記層間絶縁材の長さ残量に対応する上記巻回可能層数まで巻回したときに、上記コイル巻回機構を一時停止し、層間絶縁材切れ警報を出力することを特徴とする請求項１記載の電圧変成器コイルの巻線装置。

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