JP2013162009A - Mold transformer - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a molded transformer, and more particularly, to a molded transformer suitable for an insulating sheet provided between layers of winding conductors.
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。 In recent years, demand for electric power has continued to increase, especially in urban areas. As a result, substations and power distribution facilities have been installed at various locations in the city, and demands for disaster prevention and safety for these facilities have increased. Yes.
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。 Under such circumstances, with regard to transformers, instead of oil-filled transformers that have been the mainstream so far, molded transformers using synthetic resin as flame retardant transformers, or SF 6 as non-flammable transformers. Gas-insulated transformers that contain gas have been installed. In particular, molded transformers are in great demand for buildings, schools, hospitals, etc. because of their small size, and now they occupy the mainstream of indoor distribution transformers.
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。 The mold resin used in this mold transformer is filled with a large amount of inorganic particles such as silica to prevent cracking due to the difference in thermal expansion coefficient between the winding conductor and the epoxy resin. The thermal expansion coefficient is set close to that of the winding conductor so as to relieve the thermal stress. Furthermore, in order to reduce man-hours and material costs while maintaining insulation between the winding conductors of the molded transformer, an insulating sheet is used for the insulation between the winding conductors.
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。 However, cracks between the winding conductor and the mold resin can be suppressed by filling the mold resin with a large amount of inorganic particles and bringing the thermal expansion coefficient of the mold resin close to that of the winding conductor. The difference between the thermal expansion coefficients of the insulating sheet and the mold resin increases, and a problem has arisen that cracks occur at the boundary between the insulating sheet and the mold resin.
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。
For such a problem, the creepage distance is increased by making the both side surfaces of the insulating sheet disposed between the primary side winding and the secondary side winding into a corrugated shape, and the adhesion with the mold resin is increased.
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。
However, in
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。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to maintain the original insulating performance of the insulating sheet disposed between the winding conductors and to suppress the occurrence of cracks due to thermal stress. It is to provide a mold transformer that can be used.
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。 In order to achieve the above object, a molded transformer according to the present invention includes an iron core, a secondary winding wound around the iron core, and a primary winding wound around the secondary winding. A molded transformer in which an insulating sheet is disposed between layers of a plurality of wound conductors of the primary side winding and the secondary side winding, and these are integrally molded with a resin In the above, a hole is formed in at least a part of the insulating sheet, and the hole is filled with the resin.
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。 According to the present invention, since the residual thermal stress of the insulating sheet disposed between the winding conductors is reduced, there is an effect that the generation of cracks due to the thermal stress can be suppressed.
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。 Hereinafter, the molded transformer of the present invention will be described based on the illustrated embodiments. The same reference numerals are used for the same reference numerals in each embodiment.
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。 1 and 2 show a first embodiment of the molded transformer of the present invention. FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of the molded transformer of the present invention and a partial cross section thereof, and FIG. 2 shows an enlarged view of a winding portion and an end portion of the winding portion.
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。
As shown in FIG. 1, the molded transformer of this embodiment includes an
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。
As shown in the sectional view of FIG. 1, the primary side winding 3 and the secondary side winding 2 are each provided with an
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。
In the molded transformer configured as described above, when the thermal stress is increased from the curing temperature to room temperature, the
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。
Here, the crack means that a crack is formed in the molded
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。 Therefore, in order to suppress the above-described cracks, Example 1 is intended to reduce thermal stress. The details will be described below with reference to FIG.
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。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the end of the
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。
The present inventors conducted thermal stress analysis using stress analysis software in order to confirm the reduction in thermal stress between the end portion of the
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。
As a result, when the temperature history is set from 200 ° C. to 20 ° C., a through hole 8 having an arc shape is provided at the end of the
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。
According to such a present Example, by providing the through-hole 8 in the
図3に、本発明のモールド変圧器の実施例2を示す。 FIG. 3 shows a second embodiment of the molded transformer of the present invention.
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。
In Example 1, the arc-shaped through-hole 8 is provided at the end of the
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。
The effect of the configuration of this example is the same as that of Example 1, but in this example, a plurality of through holes 8 provided in the
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。
FIG. 4 shows a second embodiment of the molded transformer of the present invention. The figure shows an
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。
In Example 2, a plurality of through-holes 8 having an arc shape are provided in the
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。
In the structure of FIG. 4, the insulating
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。
Even in the configuration of this example, the effect is the same as that of Example 2. However, in this example, the through holes 8A and 8B opened in the insulating
図5に、本発明のモールド変圧器の実施例4を示す。 FIG. 5 shows a fourth embodiment of the molded transformer of the present invention.
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。
In the present embodiment shown in the figure, the curvature of the winding obtained by winding any one of the insulating
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。
That is, in this embodiment, the insulating
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。
In addition, the insulating
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。 Even in the configuration of this embodiment, the effect is the same as that of each embodiment described above, but in this embodiment, the present invention is applied to a corner portion where stress is concentrated. The stress is relaxed, and the effect of suppressing cracks can be further expected.
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。 Next, an example in which at least one of Examples 1 to 3 is applied to produce a mold transformer will be described with reference to FIG.
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。
FIG. 6 shows a molded transformer in which this embodiment is adopted. As shown in the figure, the insulating sheet of any of Examples 1 to 3 is wound around the primary side winding 3 that is manufactured by winding the insulating sheet of any of Examples 1 to 3 between the winding conductors. After the secondary winding 2 is arranged, the
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。
The molded transformer has a tap for connecting the primary power supply to the terminal connection fitting 11 on the winding start side of the primary winding 3, and a winding
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。 Since the molded transformer produced in this manner uses the insulating sheet of any one of Examples 1 to 3, it is possible to provide a molded transformer that has both maintenance of insulation performance and reduction of thermal stress. It became possible.
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。 Note that the molded winding to which the insulating sheets of Examples 1 to 3 are applied may be only the primary side winding 3 or only the secondary side winding 2. Moreover, although each Example mentioned above demonstrated by the through-hole, it does not need to be a through-hole.
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。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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。 An iron core, a secondary winding wound around the iron core, and a primary winding wound around the secondary winding, wherein the primary winding and the secondary winding are In a molded transformer in which an insulating sheet is disposed between layers of a plurality of wound conductors, each of which is molded integrally with a resin,
A mold transformer, wherein a hole is formed in at least a portion of the insulating sheet, and the hole is filled with the resin.
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。 The molded transformer according to claim 1,
The hole is a through hole formed in an end portion of the insulating sheet that is not in contact with the winding conductor and extends in parallel to the iron core axis direction from the winding conductor, and the through hole The mold transformer is filled with the resin.
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。 The molded transformer according to claim 1,
The hole is a plurality of through holes formed in the entire insulating sheet, and the resin is filled in the plurality of through holes.
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。 The molded transformer according to claim 3,
The insulating sheet in which the plurality of through holes are formed is formed by laminating a plurality of sheets so that the through holes do not overlap with each other, and each through hole is filled with the resin. .
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。 The molded transformer according to any one of claims 1 to 4,
The mold transformer, wherein the hole or the through hole is circular or elliptical.
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。 The molded transformer according to any one of claims 1 to 5,
The mold transformer is an organic insulating sheet.
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。 An iron core, a secondary winding wound around the iron core, and a primary winding wound around the secondary winding, wherein the primary winding and the secondary winding are In a molded transformer in which an insulating sheet is disposed between layers of a plurality of wound conductors, each of which is molded integrally with a resin,
A hole is formed in at least a part of the insulating sheet positioned at a corner portion of at least one of the primary side winding and the secondary side winding with a small curvature of the winding wound around the axial direction of the iron core. The mold transformer is characterized in that the hole is filled with the resin.
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。 The molded transformer according to claim 7,
The insulating sheet located at the corner portion is not in contact with the winding conductor, and a through hole is formed at an end portion of the insulating sheet extending in parallel to the core axis direction from the winding conductor. The molded transformer is characterized in that the insulating sheet other than the corner portion is an insulating sheet having no through hole, and the through hole is filled with the resin.
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。 The molded transformer according to claim 7,
The insulating sheet located at the corner portion has a plurality of through holes formed in the whole insulating sheet, or the insulating sheet in which the plurality of through holes are formed does not overlap the through holes. And the insulating sheet other than the corner portion is not in contact with the winding conductor and extends in parallel to the core axis direction from the winding conductor. A molded transformer having a through hole formed at an end of the insulating sheet, wherein the resin is filled in the through hole.
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