JP2012142518A - Multiple cylindrical winding - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a multi-cylindrical winding, and more particularly to an oil-insulated multi-cylindrical winding.
多重円筒巻線は、絶縁被覆したコイル導体を絶縁筒の上に縦長矩形の縦スペーサを介して複数の層にわたって円筒状に巻付けることにより形成される。隣接する円筒巻線層に位置する円筒巻線同士は、円筒巻線層の軸方向における上端または下端での接続を交互に繰り返して全体として直列に接続されている。 The multi-cylindrical winding is formed by winding an insulation-coated coil conductor in a cylindrical shape over a plurality of layers via a vertical rectangular vertical spacer on an insulating cylinder. The cylindrical windings located in the adjacent cylindrical winding layers are connected in series as a whole by alternately repeating connection at the upper end or the lower end in the axial direction of the cylindrical winding layers.
従来の変圧器における多重円筒巻線においては、隣接する円筒巻線層間に高い電位差が発生する場合がある。このような場合に絶縁距離を確保することができる多重円筒巻線を開示した先行文献として特許文献1および2がある。特許文献1および2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。 In a multi-cylindrical winding in a conventional transformer, a high potential difference may occur between adjacent cylindrical winding layers. Patent Documents 1 and 2 are prior art documents disclosing a multi-cylindrical winding capable of ensuring an insulation distance in such a case. In the multiple cylindrical windings described in Patent Documents 1 and 2, the vertical oil passage between the layers is enlarged at the axial end of the cylindrical winding layer where a high electric field is generated.
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る方法、または、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る方法などが採られていた。この場合、多重円筒巻線の全体の大きさが増大する。 When a surge with a short rise time such as a lightning impulse enters the line end of the multiple cylindrical winding, a high potential difference is generated between the cylindrical winding layers adjacent to the line end. In order to withstand the voltage generated at the time of surge intrusion such as lightning impulse, a method of increasing the insulation distance between the cylindrical winding layers adjacent to the line end, or close to the line end A method of providing an insulating member at the end of the cylindrical winding layer has been adopted. In this case, the overall size of the multiple cylindrical winding increases.
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、絶縁耐圧を確保しつつ小型化を図れる、多重円筒巻線を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multi-cylindrical winding which can be miniaturized while ensuring withstand voltage.
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、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円筒巻線層と、円筒巻線層の層間に位置して、円筒巻線層の軸方向における円筒巻線層の幅と略同じ長さを有する絶縁性の複数のスペーサとを備える。円筒巻線層のうち、円筒巻線に電気が入力される側の入力側線路端を含む第1巻線層とこの第1巻線層に隣接する第2巻線層との間に位置する複数のスペーサのうちの少なくとも1つがポリプロピレンで形成されている部分を含む。 The multiple cylindrical winding based on this invention is a multiple cylindrical winding used by being immersed in insulating oil. A multi-cylinder winding is a cylindrical winding layer in which a cylindrical winding is wound in a coaxial cylindrical shape and positioned in a plurality of layers, and a cylinder in the axial direction of the cylindrical winding layer that is positioned between the cylindrical winding layers. And a plurality of insulating spacers having substantially the same length as the width of the winding layer. The cylindrical winding layer is located between the first winding layer including the input-side line end on the side where electricity is input to the cylindrical winding and the second winding layer adjacent to the first winding layer. At least one of the plurality of spacers includes a portion formed of polypropylene.
本発明によれば、多重円筒巻線において絶縁耐圧を確保しつつ小型化を図れる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of the multiple cylindrical winding while ensuring the withstand voltage.
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、その説明は繰返さない。 Hereinafter, the multiple cylindrical winding according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiments, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
(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の多重円筒巻線を矢印II方向から見た図である。図3は、図1の多重円筒巻線をIII−III線矢印方向から見た図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a multiple cylindrical winding according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a view of the multiple cylindrical winding of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow II. FIG. 3 is a view of the multiple cylindrical winding of FIG. 1 as viewed from the direction of arrows III-III.
図1〜3に示すように、本実施形態に係る多重円筒巻線100は、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円筒巻線層130と、円筒巻線層130の層間に位置して、円筒巻線の軸方向における円筒巻線層130の幅と略同じ長さを有する絶縁性の複数のスペーサ120とを含む。
As shown in FIGS. 1 to 3, a multiple
本実施形態においては、円筒巻線層130は、内側から順に第1巻線層131、第2巻線層132、第3巻線層133、第4巻線層134、第5巻線層135および第6巻線層136から構成されている。ただし、円筒巻線層130の層の数は6層に限られず、複数の層であればよい。
In the present embodiment, the
第1巻線層131は、円筒巻線に電気が入力される側の入力側線路端160を含む。具体的には、第1巻線層131の上端の位置から入力側線路端160が引出されている。第6巻線層136は、円筒巻線から電気が出力される側の出力側線路端161を含む。具体的には、第6巻線層136の上端の位置から出力側線路端161が引出されている。第1巻線層131の内側には、絶縁筒110が設けられている。
The
円筒巻線層130の層間には、縦長矩形状の形状を有するスペーサ120が配置されている。スペーサ120のうち、少なくとも第1巻線層131と第2巻線層132との間に配置されるスペーサ122のみポリプロピレンで形成されている。本実施形態においては、8ヶのスペーサ122を配置しているが、少なくとも1つのスペーサ122が配置されていればよい。
A
スペーサ120のうち、その他の層間に配置されるスペーサ121は絶縁紙で形成されている。絶縁筒110と第1巻線層131との間には、絶縁紙で形成されたスペーサ123が配置されている。絶縁紙としては、たとえば、プレスボードなどがある。
Among the
図2に示すように、多重円筒巻線100は、絶縁油150に浸漬されて使用される。円筒巻線層130の層間は、絶縁油150で満たされている。
As shown in FIG. 2, the multiple
本実施形態においては、図3に示すように、円筒巻線層130は、各層間において円筒巻線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。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
具体的には、第1巻線層131においては、円筒巻線は入力側線路端160に繋がっている円筒巻線131Aから順に図中の下方に向けて最下端の円筒巻線131Zまでスペーサ123に巻き回されている。第2巻線層132においては、円筒巻線は最下端に位置する円筒巻線132Aから順に上方に向けて最上端の円筒巻線132Zまでスペーサ122に巻き回されている。
Specifically, in the
このように、第1巻線層131から第6巻線層136まで円筒巻線が各層毎に上下に交互にスペーサ120に巻き回されることによって円筒巻線層130が構成されている。
In this way, the
円筒巻線層130において互いに隣接する層の上端または下端に位置する円筒巻線同士は、導電性の部材からなる接続部によって電気的に接続されている。具体的には、第1巻線層131に位置する円筒巻線131Zと第2巻線層132に位置する円筒巻線132Aとが接続部170を介して接続されている。その他の各層間の円筒巻線も、接続部170を介して接続されている。
In the
以下、円筒巻線層130の層間に発生する電圧について説明する。
図4は、本実施形態の多重円筒巻線の第1巻線層と第2巻線層との一部を示す断面図である。図5は、スペーサの一部に欠けがある場合の状態を示す上面図である。
Hereinafter, the voltage generated between the layers of the
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the first winding layer and the second winding layer of the multiple cylindrical winding of the present embodiment. FIG. 5 is a top view showing a state where a part of the spacer has a chip.
図4に示すように、円筒巻線は銅線138の周囲を絶縁紙139が覆う構造を有している。上述の通り、円筒巻線131Zと円筒巻線132Aとは接続部170によって接続されているため、円筒巻線131Zと円筒巻線132Aと間に電位差は生じない。一方、円筒巻線131Aと円筒巻線132Zとは接続されていないため、円筒巻線131Aと円筒巻線132Zとの間には電位差Vが生じる。
As shown in FIG. 4, the cylindrical winding has a structure in which the
電位差Vは、層間に位置するスペーサ122に印加される。そのため、スペーサ122は、電位差Vに耐えうる絶縁耐圧を有する必要がある。
The potential difference V is applied to the
多重円筒巻線1には、雷インパルスが作用することがある。雷インパルスが入力側線路端160に印加された場合、入力側線路端160の最も近くに位置する円筒巻線131Aと円筒巻線132Zとの間の電位差Vが高電圧になる。そのため、スペーサ122を仮に絶縁紙を使用した場合、スペーサ122の厚さdを厚くすることにより絶縁距離を確保する必要がある。または、電位差Vが発生する場所に、絶縁部材を配置する必要がある。このようにした場合、多重円筒巻線100の小型化の障害となり、また、構造が複雑になって装置コストが増加するため好ましくない。
Lightning impulse may act on the multiple cylindrical winding 1. When a lightning impulse is applied to the input
本実施形態においては、スペーサ122を絶縁耐力が絶縁紙より高いポリプロピレンで形成したため、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スペーサ122の厚さdを薄くすることができる。その結果、多重円筒巻線1の小型化を図ることができる。
In this embodiment, since the
図5に示すように、仮にスペーサ122に欠けが存在した場合、スペーサ122と第1巻線層131との間に微小油隙部151が形成されることになる。スペーサ122を絶縁紙で形成した場合、絶縁油150と絶縁紙とは誘電率が約1:2であるため、スペーサ122に高電圧Vが印加された場合、微小油隙部151における電界Eが周囲の絶縁油150より高くなって、局所的に絶縁が破壊されることがある。
As shown in FIG. 5, if the
ポリプロピレンは絶縁油150と誘電率が略同等であるため、微小油隙部151に発生する電界Eが高くなることを防止することができる。本実施形態においては、ポリプロピレン製のスペーサ122を使用するため、スペーサ120の絶縁性能を向上することができ、多重円筒巻線1の信頼性を向上することができる。
Since the dielectric constant of polypropylene is substantially the same as that of the insulating
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。
(実施形態2)
本実施形態は、ポリプロピレンで形成するスペーサの一部を絶縁紙とした点のみ実施形態1と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
Hereinafter, the multiple cylindrical winding according to the second embodiment of the present invention will be described.
(Embodiment 2)
The present embodiment is different from the first embodiment only in that a part of the spacer formed of polypropylene is made of insulating paper, and therefore, description of other configurations will not be repeated.
図6は、本発明の実施形態2に係る多重円筒巻線における第1巻線層と第2巻線層との一部を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the first winding layer and the second winding layer in the multiple cylindrical winding according to the second embodiment of the present invention.
第1巻線層に位置する円筒巻線と第2巻線層に位置する円筒巻線層との間に発生する電位差は、入力側線路端と繋がっている円筒巻線131Aと円筒巻線132Zとの間が最も高く、円筒巻線層130の軸方向下方に行くに従って低くなり、円筒巻線131Zと円筒巻線132Aとの間で0となる。 The potential difference generated between the cylindrical winding located in the first winding layer and the cylindrical winding layer located in the second winding layer is caused by the cylindrical winding 131A and the cylindrical winding 132Z connected to the input line end. Between the cylindrical winding 131 </ b> Z and the cylindrical winding 132 </ b> A becomes zero.
そのため、本実施形態においては、層間の電位差が高い部分122aのみポリプロピレンを用いてそれ以外の部分121aは絶縁紙でスペーサを形成している。言い換えると、スペーサは、円筒巻線層130の軸方向において、接続部170側は絶縁紙で形成され、かつ、接続部170側とは反対側はポリプロピレンで形成されている。なお、ポリプロピレンと絶縁紙とは、油に耐性を有する接着剤で接合されている。
Therefore, in the present embodiment, only the
このようにすることにより、高い絶縁圧力が必要な部分のみポリプロピレンを用いて絶縁耐力を維持しつつ、ポリプロピレンの使用量を削減してさらに装置コスト低減を図ることができる。 By doing in this way, the amount of polypropylene used can be reduced and the device cost can be further reduced while maintaining the dielectric strength using polypropylene only in the portion where high insulation pressure is required.
本実施形態においては、互いに対向している第1巻線層に位置する円筒巻線と第2巻線層に位置する円筒巻線との間に発生する電位差が、互いに対向して円筒巻線層130の軸方向において最も入力側線路端160の近くで第1巻線層に位置する円筒巻線131Aと第2巻線層に位置する円筒巻線132Zとの間に発生する電位差の10%以上である部分においてポリプロピレンで形成され、それ以外の部分において絶縁紙で形成されている。この構成により、スペーサによる絶縁圧力を維持しつつ、スペーサのコスト削減を図ることができる。なお、ポリプロピレンと絶縁紙とからなるスペーサは、少なくとも1つ配置されていればよい。
In the present embodiment, the potential difference generated between the cylindrical winding located in the first winding layer and the cylindrical winding located in the second winding layer facing each other is opposed to the cylindrical winding. 10% of the potential difference generated between the cylindrical winding 131A located in the first winding layer and the cylindrical winding 132Z located in the second winding layer closest to the input-
以下、スペーサの材料としてプレスボードまたはポリプロピレンを用いた場合の比較実験例を説明する。 Hereinafter, a comparative experiment example in the case of using press board or polypropylene as the material of the spacer will be described.
(実験例)
図7は、本実験例の構成を示す断面図である。図8は、本実験例の結果を示すグラフであり、縦軸に沿面破壊電圧、横軸にスペーサの種類を示している。
(Experimental example)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of this experimental example. FIG. 8 is a graph showing the results of this experimental example, where the vertical axis indicates the creeping breakdown voltage and the horizontal axis indicates the type of spacer.
図7に示すように、本実験例においては、銅線138を絶縁紙139で被覆した巻線190と巻線191との間にスペーサ192を配置した状態で絶縁油150を浸漬した。スペーサは、プレスボードから形成されたものとポリプロピレンから形成されたものとの2種類を用意した。
As shown in FIG. 7, in this experimental example, the insulating
2種類のスペーサのいずれかを配置した状態で、巻線190と巻線191との間に電圧を印加して沿面破壊電圧を計測した。図8に示すように、実験結果の平均値において、プレスボードを用いて形成したスペーサに比べてポリプロピレンを用いて形成したスペーサは沿面破壊電圧が約10%高くなった。 With one of the two types of spacers arranged, a voltage was applied between the winding 190 and the winding 191 to measure the creepage breakdown voltage. As shown in FIG. 8, in the average value of the experimental results, the creepage breakdown voltage of the spacer formed using polypropylene was about 10% higher than that of the spacer formed using the press board.
この結果から、ポリプロピレンからなるスペーサを用いることにより、約10%の絶縁性能の向上を図れることが実証された。 From this result, it was proved that the insulating performance can be improved by about 10% by using the spacer made of polypropylene.
なお、今回開示した上記実施形態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。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.
1,100 多重円筒巻線、110 絶縁筒、120,121,122,123,192 スペーサ、130 円筒巻線層、131 第1巻線層、131A,131Z,132A,132Z 円筒巻線、132 第2巻線層、133 第3巻線層、134 第4巻線層、135 第5巻線層、136 第6巻線層、138 銅線、139 絶縁紙、150 絶縁油、151 微小油隙部、160 入力側線路端、161 出力側線路端、170 接続部、190,191 巻線。 1,100 Multiple cylindrical winding, 110 Insulating cylinder, 120, 121, 122, 123, 192 Spacer, 130 Cylindrical winding layer, 131 First winding layer, 131A, 131Z, 132A, 132Z Cylindrical winding, 132 2nd Winding layer, 133 Third winding layer, 134 Fourth winding layer, 135 Fifth winding layer, 136 Sixth winding layer, 138 Copper wire, 139 Insulating paper, 150 Insulating oil, 151 Micro oil gap part, 160 input side line end, 161 output side line end, 170 connection part, 190,191 windings.
Claims (3)
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円筒巻線層と、
前記円筒巻線層の層間に位置して、前記円筒巻線層の軸方向における前記円筒巻線層の幅と略同じ長さを有する絶縁性の複数のスペーサと、
を備え、
前記円筒巻線層のうち、前記円筒巻線に電気が入力される側の入力側線路端を含む第1巻線層と該第1巻線層に隣接する第2巻線層との間に位置する前記複数のスペーサのうちの少なくとも1つがポリプロピレンで形成されている部分を含む、多重円筒巻線。 A multi-cylinder winding used by being immersed in insulating oil,
A cylindrical winding layer in which the cylindrical winding is wound in a coaxial cylindrical shape and located in a plurality of layers;
A plurality of insulating spacers positioned between the cylindrical winding layers and having substantially the same length as the width of the cylindrical winding layer in the axial direction of the cylindrical winding layer;
With
Among the cylindrical winding layers, between the first winding layer including the input side line end on the side where electricity is input to the cylindrical winding and the second winding layer adjacent to the first winding layer. A multi-cylindrical winding comprising a portion in which at least one of the plurality of spacers located is formed of polypropylene.
前記少なくとも1つのスペーサは、前記円筒巻線層の軸方向において、前記接続部側は絶縁紙で形成され、かつ、前記接続部側とは反対側はポリプロピレンで形成されている、請求項1に記載の多重円筒巻線。 The cylindrical winding layers are connected in series by being connected via connecting portions alternately positioned on one end side or the other end side in the axial direction of the cylindrical winding layer between the layers,
2. The at least one spacer according to claim 1, wherein in the axial direction of the cylindrical winding layer, the connection portion side is formed of insulating paper, and the side opposite to the connection portion side is formed of polypropylene. Multiple cylindrical winding as described.
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