JP2006310670A - 電圧変成器コイルの巻線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 最初の巻回条件を設定するのみで、人手を煩わすことなく巻回できる電圧変成器コイルの巻線装置を構成する。
【解決手段】 コイル線材を巻回するコイル巻線機構と、層間絶縁材を所定の幅に切断する一対の幅切りカッタ、層間絶縁材を所定の長さに切断する横切りカッタ、層間絶縁材を巻回機構側に送り出す送出ロールを備えた層間絶縁材供給手段と、層間絶縁材の先端部を吸着してコイルの表面に案内する吸着部材、層間絶縁材の先端部をコイル外表面に加熱接着する加熱手段を有する層間絶縁材挿入手段と、上部に層間絶縁材供給手段を装着し、層間絶縁材供給手段の下部に層間絶縁材挿入手段を装着し、層間絶縁材供給方向の前後に移動する移動台車とを備え、コイルを１層巻終える毎に、層間絶縁材の先端部をコイルの高さに引き下げ、層間絶縁材を加熱手段により加熱接着し、層間絶縁材をコイル線材とともに所定の巻回数を巻回する構成とした。
【選択図】 図１

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５、図６のように構成されている。図５は一部透視した構造図であり、図６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が挿入されて、断面が台形形状に形成され、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５のように密閉容器６の中に配置され、ガス絶縁開閉装置との接続部には絶縁スペーサ７が設けられている。
この発明の電圧変成器コイルの巻線装置は、図６のような電圧変成器のコイル１を巻回する装置である。
図６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、巻回後加工を行うことなく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層毎に巻終えたコイルの表面に絶縁テ−プの端を片面粘着テープ小片により貼付ローラにより貼付け、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。
一般的にソレノイド形コイルの層間絶縁はテープ状の絶縁フィルムの端を粘着テープ等により巻回中のコイル表面に貼り付けて所定の回数回転する方法、または絶縁テープの端部を接着剤によりコイル外径表面に貼り付ける方法が採られている。

特開平０４−３３７６１５号公報 実開平０５−０７２１２２号公報

従来の電圧変成器コイルの巻線装置は、上記のように構成され、特許文献１の構成では、コイル断面が台形形状であり、巻線層間に挿入する層間絶縁材の幅を挿入前に所定の幅に幅切りしているので、巻回後の加工を行うことなく所定の形状に仕上がるものである。
しかし、層間絶縁材の挿入方法については示されていないので、作業員により貼り付けて巻回する方法と想定され、生産性に難点がある。
層間絶縁材の挿入について、特許文献２に開示された方法は、コイルの１層毎に層間絶縁材の絶縁テープの先端部を片面粘着テープにより貼り付けて巻回する方法を採っており、粘着テープを使用することは、層間絶縁材の経年的な絶縁性能の変化が懸念される問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、電圧変成器コイルが、最初の巻回条件を設定するのみで、人手を殆どかけることなく、粘着テープを使用することなく巻回できる電圧変成器のコイル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、
巻心の外周に上記コイル線材を巻回するコイル巻回機構と、
層間絶縁材をロール巻きした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、
層間絶縁材を水平状態で通過させてコイル巻回機構へ供給する供給テーブル、この供給テーブルの上面を通過する層間絶縁材を所定の幅に切断する一対の幅切りカッタ、幅切りされた層間絶縁材を所定の長さに切断する横切りカッタ、層間絶縁材を上記巻回機構側に送り出す送出ロールを備えた層間絶縁材供給手段と、
幅切りされた層間絶縁材の先端を吸着して巻回中の上記コイルの表面に案内する吸着部材、層間絶縁材の先端部を上記コイル外表面に加熱接着する加熱手段、加熱手段を駆動する加熱手段駆動機構を有する層間絶縁材挿入手段と、
上部に層間絶縁材供給手段を装着し、層間絶縁材供給手段の下部に層間絶縁材挿入手段を装着し、層間絶縁材供給方向の前後に移動可能な移動台車とを備え、
コイル巻回機構がコイル線材を１層巻終える毎に、上記コイル巻回機構は停止し、層間絶縁材供給手段から幅切りされて送出される上記層間絶縁材の先端部を吸着部材により吸着して巻回中の上記コイルの高さに引き下げ、移動台車を巻回中のコイルの外表面に近接させて層間絶縁材の先端部を加熱手段により加熱接着し、層間絶縁材を上記コイル線材とともに所定の巻回数を巻回し、層間絶縁材を巻終えると次層のコイル線材を巻回する動作を繰り返す制御を行う制御装置とを備えたものである。

電圧変成器コイルの巻線装置を上記のように構成すると、制御装置に巻回する電圧変成器コイルの巻回条件をインプットし、巻線装置にコイル線材、層間絶縁材を装着することで、設計条件を満足する電圧変成器コイルを自動的に巻回することができ、生産性が大幅に向上する。

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。
図１の巻線装置は、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とで構成されている。

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が巻かれているドラム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へ移動して巻回中のコイル１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に設定された量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り、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との間の摩擦が少なくなり、静電気の発生が抑制でき、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。

スクラップの排出をスクラップ排出手段５０のように構成すると、幅切りにより発生したスクラップが滞留することなく排出することができる。

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をコイル線材支持台１３に、層間絶縁材ロール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に装着して巻線動作を開始する。
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。
次に層間絶縁材供給機構３０から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の吸着部へ供給される。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４にしたがって説明する。
（１）コイル１部分の巻回中は、図４（ａ）に示すように、層間絶縁材挿入手段４０の吸着部材４１ａ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４１ａ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層毎に密着巻を巻終えると、コイル巻回機構１０は停止し、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４（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４（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４（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層間絶縁材４の皺や緩みなどが延ばされて図４（ｄ）の状態になる。
（５）図４（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の外表面に近接して図４（ｅ）に示すように加熱手段４２により層間絶縁材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４（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４（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を図４（ｇ）状態で挿入を完了する。
（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４（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。

層間絶縁材を図４の手順で挿入することにより、層間絶縁材４に適正な張力が与えられて皺やたるみを発生することなく挿入することができる。

以上説明したように電圧変成器コイルの巻線装置を図１のように構成し、コイルの巻線仕様を制御装置にインプットして制御条件を確定させることで、巻線仕様に合致した電圧変成器コイルが人手を煩わすことなく自動で巻回できる巻線装置が構成できる。

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。 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５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。

Claims (7)

1. 巻心に絶縁被覆電線のコイル線材を密着多層巻きし、片面に加熱すると接着する接着剤が塗布されたプラスティックフィルムを層間絶縁材とする絶縁層を各層間に設けた電圧変成器のコイルを巻回する巻線装置であって、
   巻心の外周に上記コイル線材を巻回するコイル巻回機構と、
   上記層間絶縁材をロール巻きした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、
   上記層間絶縁材を通過させて上記コイル巻回機構へ供給する供給テーブル、該供給テーブルの上面を通過する上記層間絶縁材を所定の幅に切断する一対の幅切りカッタ、幅切りされた上記層間絶縁材を所定の長さに切断する横切りカッタ、上記層間絶縁材を上記コイル巻回機構側へ送り出す送出ロールを備えた層間絶縁材供給手段と、
   幅切りされた上記層間絶縁材の先端を吸着して巻回中の上記コイルの表面に案内する吸着部材、上記層間絶縁材の先端部を上記コイル外表面に加熱接着する加熱手段、該加熱手段を駆動する加熱手段駆動機構を有する層間絶縁材挿入手段と、
   上部に上記層間絶縁材供給手段を装着し、その下部に上記層間絶縁材挿入手段を装着し、層間絶縁材供給方向の前後に移動可能な移動台車とを備え、
   上記コイル巻回機構がコイル線材を１層巻終える毎に、上記コイル巻回機構は停止し、上記層間絶縁材供給手段から幅切りされて送出される上記層間絶縁材の先端部を上記吸着部材により吸着して巻回中の上記コイルの高さに引き下げ、上記移動台車を巻回中の上記コイルの外表面に近接させて上記層間絶縁材の先端部を上記加熱手段により加熱接着し、上記層間絶縁材を上記コイル線材とともに所定回数を巻回し、層間絶縁材を巻き終えると次層の上記コイル線材を巻回する動作を繰り返す制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする電圧変成器コイルの巻線装置。
2. 上記供給テーブルの層間絶縁材が通過する上面は、層間絶縁材の通過方向に複数のＶ溝を設け、層間絶縁材との接触面積が小さくなるように形成した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。
3. 上記層間絶縁材供給手段には、幅切りされた層間絶縁材の先端部に向けて上記層間絶縁材挿入手段の吸着部材の方向に圧縮空気を瞬間的に吹き付ける吹付ノズルを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電圧変成器コイルの巻線装置。
4. 上記層間絶縁材挿入手段の吸着部材は、中空状に形成し、吸着面に複数の吸着孔を横方向一列に設け、内部を真空状態とすることで層間絶縁材が吸着される構成とし、上記層間絶縁材の先端部を吸着した状態で上記層間絶縁材の送りを停止し、上記層間絶縁材表面を摺動して上記吸着部材を所定の位置に引き下げる動作を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電圧変成器コイルの巻線装置。
5. 上記層間絶縁材を上記コイル外表面に接着して巻回するとき、上記層間絶縁材は、所定の巻回数となる位置に対して、コイルの外表面の上記層間絶縁材に接する位置と、上記層間絶縁材供給手段の上記横切りカッタの位置との間の距離に相当する回転角度だけ手前の位置において、上記層間絶縁材供給手段に装備された上記横切りカッタを動作させて層間絶縁材を切断するように制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電圧変成器コイルの巻線装置。
6. 上記層間絶縁材の幅切りにより発生したスクラップを収容するスクラップ容器と、上記層間絶縁材供給手段の一対の幅切りカッタのそれぞれの上方に一端側開口部を配置し、他端側開口部を上記スクラップ容器内に開口するように配置したスクラップ排出ダクトと、このスクラップ排出ダクトの上記幅切りカッタ側開口部から圧縮空気を吹き込む圧縮エアー吹込手段とで構成されたスクラップ排出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電圧変成器コイルの巻線装置。
7. 上記スクラップ容器は、排出されたスクラップはスクラップ容器内に滞留し、吹き込まれた圧縮空気は吹き抜ける籠状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の電圧変成器コイルの巻線装置。
   

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