JP2007088347A - モールドコイル及びそれを用いたモールド変圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】
モールド変圧器用のモールドコイルにおいて、小型・軽量化、端子の絶縁性確保などを図れる技術を提供する。
【解決手段】
高圧側の１次側端子が、モールド樹脂内で１次側コイルの巻始め端が接続された第１の導体部分と、モールド樹脂内で該第１の導体部分に一体状に形成されコイル側面領域内で先端側部分が該樹脂から露出された突出部を有し該突出部の該露出部分に複数の接続部が構成された第２の導体部分とを備え、該第２の導体部分の接続部に、ユーザ側導体が接続される構成とする。また、少なくとも、１次側コイルの巻始め端が接続される１次側端子の第１の部分の周囲に形成される樹脂部が、円弧状縁部によって領域を区切られ、該円弧状縁部の外側が該第１の樹脂部よりも薄肉とされる構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、１次側コイル、２次側コイルのそれぞれがモールド樹脂によって筒状体とされたモールド変圧器用のモールドコイルに係り、特に、高圧側の１次コイルを接続する１次側端子の構成に関する。

図８に、従来の３相式モールド変圧器の構成例（図８（ａ））及びその高圧側の１次側端子の構成例（図８（ｂ））を示す。図８（ａ）において、Ｕ相の１次側モールドコイル１８ａ、Ｖ相の１次側モールドコイル１８ｂ、Ｗ相の１次側モールドコイル１８ｃはそれぞれ、１次側端子は、モールド樹脂７内で１次側コイル５の巻始め側のコイル端（以下、巻始め端という）６が接続された導体３の、コイル表面に露出した部分の電接面３ａに、板状の１次端子部材（以下、板状端子部材という）２が固定用ボルト８によって取付けられた構成とされ、該板状端子部材２にユーザ側導体１が固定用ボルト９'によって接続されるようになっている。すなわち、コイル巻始め側の１次側端子は、導体３に板状端子部材２が固定された構成から成る。また、コイル軸４０に沿う方向（Ｚ軸方向）に該１次側端子と並べて補助端子４が設けられ、該補助端子４が上記導体３とともに、板状端子部材２を安定して固定するようにしている。８'は、板状端子部材２を補助端子４に固定するための固定用ボルトである。図８（ａ）において、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ、低圧側の、Ｕ相の２次側モールドコイル２３ａ、Ｖ相の２次側モールドコイル２３ｂ、Ｗ相の２次側モールドコイル２３ｃの各２次側コイルのコイル端が接続される２次側端子、１４は、１次側コイル５の巻終り端側を結線する結線導体、１９ａ、１９ｂ、１９ｃはそれぞれ、１次側モールドコイル１８ａ、１８ｂ、１８ｃにおけるタップ切換え用端子、２０は変圧器金具、２１はコアである。

また、本発明に関連する従来技術であって、特許文献に記載されたものとしては例えば、特開平５−１３５９６１号公報（特許文献１）や特開平１１−２０４３５０号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開平５−１３５９６１号公報には、モールドコイルにおいて、受電用端子はコイル高さ方向の上端部に配し、他コイル接続用端子はコイル高さ方向のほぼ中央部に配した構成とし、鉄心との絶縁距離を十分に確保するとした技術が記載され、特開平１１−２０４３５０号公報には、モールド変圧器において、コイルのタップ端子を配した樹脂層前面部に、肉薄の樹脂層による切り欠き部を形成して、変圧器の小型、軽量化を図るとした技術が記載されている。

特開平５−１３５９６１号公報 特開平１１−２０４３５０号公報

上記従来技術のうち、図８に示す構成では、高圧側の１次側端子として板状端子部材２を用いる構成のため、１次側端子の寸法が増大し、変圧器寸法も増大し易い。また、板状端子部材２がＺ軸方向に突出するため、変圧器金具２０との距離が短くなり、１次側端子と該変圧器金具２０との間の絶縁距離を十分に確保できなくなるおそれもある。また、図８の構成では、１次側端子として導体３とは別個に板状端子部材２が必要である上、さらに１次側端子とは別個に補助端子４が必要であるため、ユーザ側導体を接続する部分を構成する部品数が多くなり、これらの組立て作業も必要となり、結果的にコスト高の一因となると考えられる。
特開平５−１３５９６１号公報記載の技術は、モールドコイルにおいて、受電用端子と他コイル接続用端子の、コイル外周面における配置位置を特定し、小形化と併せ、鉄心との絶縁距離を確保しようとするものであり、該公報には、１次側端子の構成や鉄心意義の部品との絶縁距離の確保については記載されていない。また、特開平１１−２０４３５０号公報記載の技術は、モールド変圧器において、コイルのタップ端子を配した樹脂層前面部の樹脂層の薄肉化により、変圧器の小型、軽量化を図るとするものであり、該公報にも、１次側端子の構成やその周囲の樹脂部の構成などについては記載されていない。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、モールド変圧器用のモールドコイルにおいて、高圧側の１次側端子の小型化、簡易構成化と、モールド樹脂量の軽減化とを可能にすることである。
本発明の目的は、モールド変圧器用のモールドコイルにおいて、上記課題点を解決し、小型・軽量化、高圧側端子の絶縁性確保、低コスト化などを実現可能な技術を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、モールド変圧器用のモールドコイルを、（１）１次側端子が、モールド樹脂内で１次側コイルの巻始め端が接続された第１の導体部分と、モールド樹脂内で該第１の導体部分に一体状に形成されコイル側面領域内で先端側部分が該樹脂から露出された突出部を有し該突出部の該露出部分に複数の接続部が構成された第２の導体部分とを備え、該第２の導体部分の接続部に、ユーザ側導体が接続される構成とする。また、（２）１次側コイルの巻始め端が接続される１次側端子の第１の部分と、巻終り端が接続された該１次側端子の第２の部分と、タップ切換え用端子とが１つのコイル側面領域内に配され、該第１の部分の周囲に形成される第１の樹脂部と、該第２の部分及び該タップ切換え用端子の周囲に形成される第２の樹脂部とがそれぞれ、互いに対向する円弧状縁部によって区切られ、該第１の樹脂部の円弧状縁部と該第２の樹脂部の円弧状縁部との間の領域を該第１、第２の樹脂部よりも薄肉とされた構成とする。

本発明によれば、モールド変圧器用のモールドコイル技術において、端子やコイル全体の小型・軽量化、低コスト化などが可能となる。また、高圧側端子における絶縁性の確保も可能となる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明の実施例の説明図である。図１は、本発明の第１の実施例としてのモールド変圧器の外観図、図２は、図１のモールド変圧器のモールドコイルにおける１次側コイルの巻始め端が接続される１次側端子（以下、巻始め端側の１次側端子という）の構成例図、図３は、図２の巻始め端側の１次側端子における気中絶縁距離の説明図、図４は、図２の巻始め端側の１次側端子における沿面絶縁距離の説明図、図５は、図２の１次側端子に板状端子部材を接続してユーザ側導体を間接的に接続する場合の構成例図、図６は、１次側端子の導体部分の他の構成例図、図７は、本発明の第２の実施例としてのモールド変圧器及びそれに用いるモールドコイルの外観図である。

図１において、（ａ）は、本発明の第１の実施例としての３相式モールド変圧器の正面図、（ｂ）は同側面図である。図１において、１００はモールド変圧器、１８ａはＵ相の１次側モールドコイル、１８ｂはＶ相の１次側モールドコイル、１８ｃはＷ相の１次側モールドコイル、２２ａは、Ｕ相の１次側モールドコイル１８ａの巻始め端側の１次側端子、２２ｂは、Ｖ相の１次側モールドコイル１８ｂの巻始め端側の１次側端子、２２ｃは、Ｗ相の１次側モールドコイル１８ｃの巻始め端側の１次側端子、１９ａはＵ相の１次側モールドコイル１８ａのタップ切換え用端子、１９ｂはＶ相の１次側モールドコイル１８ｂのタップ切換え用端子、１９ｃはＷ相の１次側モールドコイル１８ｃのタップ切換え用端子、５０ａは、Ｕ相の１次側モールドコイル１８ａの巻線（Ｕ相の１次側コイル）の巻終り端が接続される１次側端子（以下、巻終り端側の１次側端子という）、５０ｂはＶ相の１次側モールドコイル１８ｂの巻線（Ｖ相の１次側コイル）の巻終り端側の１次側端子、５０ｃはＷ相の１次側モールドコイル１８ｃの巻線（Ｗ相の１次側コイル）の巻終り端側の１次側端子、１４は、各巻終り端側の１次側端子５０ａ、５０ｂ、５０ｃを接続する結線導体、１７ａは、Ｕ相の２次側モールドコイル（図示なし）の巻線（Ｕ相の２次側コイル）の巻終り端が接続される２次側端子、１７ｂは、Ｖ相の２次側モールドコイル（図示なし）の巻線（Ｖ相の２次側コイル）の巻終り端が接続される２次側端子、１７ｃは、Ｗ相の２次側モールドコイル（図示なし）の巻線（Ｗ相の２次側コイル）の巻終り端が接続される２次側端子、２１は、環状の磁気回路を形成するコア、２０は変圧器金具である。各相の１次側モールドコイル１８ａ、１８ｂ、１８ｃはそれぞれ、各１次側コイルがモールド樹脂によって筒状体とされ、各相の２次側モールドコイルもそれぞれ、各２次側コイルがモールド樹脂によって筒状体とされている。各相のコイルにおいて、２次側モールドコイルは、１次側モールドコイルの内周に挿入され、該２次側モールドコイルの内側に上記コア２１が挿入されている。変圧器金具２０は、コア２１の上部を覆うように配され、２次側端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃが取付けられている。１次側モールドコイル１８ａ、１８ｂ、１８ｃのそれぞれにおいて、巻始め端側の１次側端子と、巻終り端側の１次側端子と、タップ切換え用端子は、１つのコイル側面領域内に配される。

図２は、図１の各１次側モールドコイル１８ａ、１８ｂ、１８ｃにおける巻始め端側の１次側端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃの構成例図である。（ａ）は、巻始め端側の１次側端子の側面図、（ｂ）は、１次側端子の導体部分の平面図である。
図２（ａ）において、５は１次側コイル、６は、１次側コイル５の巻始め端、７はモールド樹脂、１０は１次側端子の導体部分、１０ａは、導体部分１０のうちモールド樹脂７内で１次側コイル５の巻始め端６が接続される第１の導体部分、１０ｂ_１、１０ｂ_２はそれぞれ、モールド樹脂７内で第１の導体部分１０ａに一体状に形成され、その先端側部分がコイル側面領域内でモールド樹脂７から露出されるように突出部を形成している第２の導体部分、９は、ユーザ側導体１を接続する固定用ボルト、１３は、１次側端子を覆って保護するための保護カバー、１１は、保護カバー１３を取付けたり、結線を行ったりするためのボルト、１２は、保護カバー１３をボルト１１側に固定するための絶縁ねじである。第２の導体部分１０ｂ_１、１０ｂ_２それぞれの、モールド樹脂７から露出された先端部分は、固定用ボルト９、ボルト１１、絶縁ねじ１２とともに、本１次側端子における接続部を形成する。第２の導体部分１０ｂ_１の接続部には、ユーザ側導体１が接続され、第２の導体部分１０ｂ_２の接続部には、結線導体や、保護カバー１３が接続される。

また、図２（ｂ）において、２８は、第２の導体部分１０ｂ_１の先端部分の端面であってユーザ側導体１が接続される電接面、２９は、第２の導体部分１０ｂ_１の先端部分の端面に設けられ、固定用ボルト９が挿入されるねじ孔、２８'は、第２の導体部分１０ｂ_２の先端部分の端面であって結線導体が接続される電接面、２９'は、第２の導体部分１０ｂ_２の先端部分の端面に設けられ、ボルト１１が挿入されるねじ孔、１５は、１次側コイル５の巻始め端６を第１の導体部分１０ａ側に接続する接続用リード線である。
上記図２の構成において、第１の導体部分１０ａ、第２の導体部分１０ｂ_１、１０ｂ_２、固定用ボルト９、ボルト１１は、各モールドコイルの巻始め端側の１次側端子を構成する。また、ユーザ側導体１は、各モールドコイルのコイル側面領域内において、第２の導体部分１０ｂ_１の先端部分の電接面２８に固定用ボルト９で固定されて接続される。

図３は、図２の巻始め端側の１次側端子における絶縁距離すなわち気中絶縁距離の説明図である。（ａ）は、図２の構成の場合の気中絶縁距離を示す図、（ｂ）は、従来技術としての図８の構成の場合の気中絶縁距離を示す図である。
図３において、Ｌ_１は、本発明の実施例である図２の構成の場合の気中絶縁距離であって、変圧器金具２０の端部とユーザ側導体１との間の距離、Ｌ_１'は、図８の構成の場合の気中絶縁距離であって、変圧器金具２０の端部と板状端子部材２の先端部に配した固定用ボルト９の頭部との間の距離である。図２の構成の場合は、ユーザ側導体１は、各モールドコイルのコイル側面領域内において、第２の導体部分１０ｂ_１の先端部分に接続されるため、気中絶縁距離Ｌ_１は、従来技術としての図８の構成の場合の気中絶縁距離Ｌ_１'よりも長くなる。該気中絶縁距離Ｌ_１が増大することにより、モールド変圧器としての絶縁性が一層高められ、変圧器の小型化や１次側端子に印加する電圧の一層の高圧化などが可能となる。

さらに、図４は、図２の巻始め端側の１次側端子における他の絶縁距離すなわち沿面絶縁距離の説明図である。
図４において、Ｌ_２は、１次側端子を図２の場合よりも−Ｚ軸方向寄りの位置に配したときの沿面絶縁距離であって、変圧器金具２０の端部とユーザ側導体１との間のモールドコイル表面に沿う距離である。本発明においては、１次側端子を各モールドコイルのコイル側面領域の範囲内に設ける構成のため、この沿面絶縁距離Ｌ_２を増大させ易い。該沿面絶縁距離Ｌ_２が増大することにより、上記気中絶縁距離Ｌ_１が増大する場合と同様、モールド変圧器としての絶縁性が一層高められ、変圧器の小型化や１次側端子に印加する電圧の一層の高圧化などが可能となる。

なお、上記図２の構成では、ユーザ側導体１を、１次側端子内の第２の導体部分１０ｂ_１に直接接続する構成としたが、この他、板状端子部材２を第２の導体部分１０ｂ_１に接続し、該板状端子部材２を介して間接的にユーザ側導体１を、該第２の導体部分１０ｂ_１に接続する構成も可能である。かかる構成とした場合を図５に示す。

図６は、１次側端子の導体部分の他の構成例を示す図である。
図６（ａ）は、第２の導体部分１０ｂ_１、１０ｂ_２を互いに略同じ太さの突出部で構成した場合、図６（ｂ）は、第２の導体部分１０ｂ_１、１０ｂ_２を互いに一体状とした１つの突出部（＝第２の導体部分１０ｂ）で構成した場合である。いずれの場合も、上記図２の場合と同様、第２の導体部分は、モールド樹脂７内で第１の導体部分１０ａに一体状に形成され、その先端側部分がコイル側面領域内でモールド樹脂７から露出されるように突出部を形成する。

図１〜図６で説明した本発明の第１の実施例によれば、１次側端子特に巻始め端側の１次側端子に対しユーザ側導体１を、板状端子部材２を用いずにコイル側面領域内で接続することができるため、１次側端子やモールドコイル全体の小型・軽量化、低コスト化などが可能となる。また、１次側端子における他部品との間の絶縁距離を増大させることができ、絶縁性を向上させることができる。

図７は、本発明の第２の実施例としてのモールド変圧器の外観図（（ａ））及びそれに用いる１次側モールドコイルの外観図（（ｂ））である。本第２の実施例の構成では、巻始め端側の１次側端子の周囲に形成される第１の樹脂部と、巻終り端側の１次側端子及びタップ切換え用端子の周囲に形成される第２の樹脂部とが、互いに対向する円弧状縁部によって区切られ、該第１の樹脂部の円弧状縁部と該第２の樹脂部の円弧状縁部との間の領域を該第１、第２の樹脂部よりも薄肉の構成とした場合である。

図７において、１８ａはＵ相の１次側モールドコイル、１８ｂはＶ相の１次側モールドコイル、１８ｃはＷ相の１次側モールドコイル、２３ａはＵ相の２次側モールドコイル、２３ｂはＶ相の２次側モールドコイル、２３ｃはＷ相の２次側モールドコイル、６１ａは、Ｕ相の１次側モールドコイル１８ａの巻始め端側の１次側端子２２ａの周囲に形成される第１の樹脂部、６１ｂは、Ｖ相の１次側モールドコイル１８ｂの巻始め端側の１次側端子２２ｂの周囲に形成される第１の樹脂部、６１ｃは、Ｗ相の１次側モールドコイル１８ｃの巻始め端側の１次側端子２２ｃの周囲に形成される第１の樹脂部、６２ａは、Ｕ相の１次側モールドコイル１８ａの巻終り端側の１次側端子５０ａの周囲に形成される第２の樹脂部、６２ｂは、Ｖ相の１次側モールドコイル１８ｂの巻終り端側の１次側端子５０ｂの周囲に形成される第２の樹脂部、６２ｃは、Ｗ相の１次側モールドコイル１８ｃの巻終り端側の１次側端子５０ｃの周囲に形成される第２の樹脂部、６１ａ_１は、第１の樹脂部６１ａの円弧状縁部、６１ｂ_１は、第１の樹脂部６１ｂの円弧状縁部、６１ｃ_１は、第１の樹脂部６１ｃの円弧状縁部、６２ａ_１は、第２の樹脂部６２ａの円弧状縁部、６２ｂ_１は、第２の樹脂部６２ｂの円弧状縁部、６２ｃ_１は、第２の樹脂部６２ｃの円弧状縁部、６３ａは、第１の樹脂部６１ａの円弧状縁部６１ａ_１と第２の樹脂部６２ａの円弧状縁部６２ａ_１との間の領域、６３ｂは、第１の樹脂部６１ｂの円弧状縁部６１ｂ_１と第２の樹脂部６２ｂの円弧状縁部６２ｂ_１との間の領域、６３ｃは、第１の樹脂部６１ｃの円弧状縁部６１ｃ_１と第２の樹脂部６２ｃの円弧状縁部６２ｃ_１との間の領域である。その他の符号は、図１に示す第１の実施例の場合と同様である。

上記図７の構成において、領域６３ａにおけるモールド樹脂の厚さは、第１の樹脂部６１ａや第２の樹脂部６２ａにおけるモールド樹脂の厚さよりも薄くされ、領域６３ｂにおけるモールド樹脂の厚さは、第１の樹脂部６１ｂや第２の樹脂部６２ｂにおけるモールド樹脂の厚さよりも薄くされ、領域６３ｃにおけるモールド樹脂の厚さは、第１の樹脂部６１ｃや第２の樹脂部６２ｃにおけるモールド樹脂の厚さよりも薄くされている。１次側端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃはそれぞれ、図２の場合と同様の構成を有しているものとする。

本発明の第２の実施例によれば、モールド変圧器またはそれに用いるモールドコイルにおいて、上記第１の実施例の場合と同様、１次側端子やモールドコイル全体の小型・軽量化、低コスト化、１次側端子における他部品との間の絶縁性の向上などが可能となる上、さらに、領域６３ａ、６３ｂ、６３ｃにおけるモールド樹脂の厚さを薄くすることができるため、モールド樹脂の量を軽減することができ、この点からも、モールドコイルの小型・軽量化や低コスト化を図ることができる。

本発明の第１の実施例としてのモールド変圧器の外観図である。 図１のモールド変圧器のモールドコイルにおける高圧側の１次側端子の構成例図である。 図２の巻始め端側の１次側端子における気中絶縁距離の説明図である。 図２の巻始め端側の１次側端子における沿面絶縁距離の説明図である。 図２の１次側端子に板状端子部材を用いてユーザ側導体を間接的に接続する場合の構成例図である。 １次側端子の導体部分の他の構成例図である。 本発明の第２の実施例としてのモールド変圧器及びそれに用いるモールドコイルの外観図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１００…モールド変圧器、
５…１次側コイル、
６…１次側コイルの巻始め端、
７…モールド樹脂、
９…固定用ボルト、
１０…１次側端子の導体部分、
１０ａ…第１の導体部分、
１０ｂ_１、１０ｂ_２…第２の導体部分、
１３…保護カバー、
１４…結線導体、
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…２次側端子、
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…１次側モールドコイル、
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…タップ切換え用端子、
２０…変圧器金具、
２１…コア、
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…巻始め端側の１次側端子、
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…２次側モールドコイル、
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ…巻終り端側の１次側端子、
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ…第１の樹脂部、
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ…第２の樹脂部、
６１ａ_１、６１ｂ_１、６１ｃ_１、６２ａ_１、６２ｂ_１、６２ｃ_１…円弧状縁部、
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ…円弧状縁部間の領域。

Claims (5)

1. １次側コイルと２次側コイルが各々モールド樹脂によって筒状体とされたモールド変圧器用のモールドコイルであって、
   上記１次側コイルが接続される１次側端子が、
   モールド樹脂内で１次側コイルの巻始め端が接続された第１の導体部分と、
   モールド樹脂内で上記第１の導体部分に一体状に形成され、その先端側部分がコイル側面領域内で該樹脂から露出された突出部を有し、該突出部の該樹脂から露出された部分に複数の接続部が構成された第２の導体部分と、
   を備え、上記第２の導体部分の上記複数の接続部のうちのいずれかに、ユーザ側導体が直接または間接に接続される構成とされていることを特徴とするモールドコイル。
2. 上記１次側端子は、上記第２の導体部分の複数の突出部が、コイル側面領域内でコイル軸に沿う方向に配列された構成である請求項１に記載のモールドコイル。
3. １次側コイルと２次側コイルが各々モールド樹脂によって筒状体とされたモールド変圧器用のモールドコイルであって、
   上記１次側コイルの巻始め端が接続された１次側端子の第１の部分と、該１次側コイルの巻終り端が接続された第２の部分と、タップ電圧を切換えるタップ切換え用端子とが１つのコイル側面部内に配され、
   上記第１の部分の周囲に形成された第１の樹脂部と、上記第２の部分及び上記タップ切換え用端子の周囲に形成された第２の樹脂部とがそれぞれ、互いに対向する円弧状縁部によって区切られ、該第１の樹脂部の円弧状縁部と該第２の樹脂部の円弧状縁部との間の領域が該第１、第２の樹脂部よりも樹脂厚が薄くされていることを特徴とするモールドコイル。
4. 上記第１の樹脂部内に配される上記１次側端子の第１の部分は、
   モールド樹脂内で１次側コイルの巻始め端が接続された第１の導体部分と、モールド樹脂内で該第１の導体部分に一体状に形成され、その先端側部分が該樹脂からコイル側面領域内で露出された突出部を有し、該突出部の該樹脂から露出した部分に複数の接続部が構成された第２の導体部分とを備え、上記第２の導体部分の上記複数の接続部のいずれかに、ユーザ側導体が直接または間接に接続される構成とされている請求項３に記載のモールドコイル。
5. コアにモールドコイルが組み込まれて成るモールド変圧器であって、
   請求項１から４のいずれかに記載のモールドコイルと、
   上記モールドコイルの上記２次側コイルの内周側に挿入され、環状の磁気回路を形成するコアと、
   を備えて成る構成としたことを特徴とするモールド変圧器。

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