JP2019134126A - 静止誘導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】巻線とタップ線接続の作業工数を低減でき、安価で容易に製造できるコイル構造を有する静止誘導機器を提供する。【解決手段】コイル導体１４を巻き回したコイルと、コイルが挿入される鉄心とを有し、コイル導体１４にタップ線１５が接続された静止誘導機器であって、コイルは、コイル導体間に絶縁物から成るスペーサ２６を配置することでコイル導体１４をコイル導体１４の厚さ以上径方向に突出させたタップ引出部２５を備え、タップ引出部２５のコイル導体１４にタップ線１５を接続したものである。【選択図】図４

Description

本発明は、変圧器やリアクトルなどの静止誘導機器に関する。

変圧器用のコイルは、巻型、シート状の導体と絶縁物から成る低圧用コイル、丸線または平角線導体と絶縁物から成る高圧用コイルで構成されている。コイルの製作は、導体をコイル軸方向に巻き付けていく巻線作業と導体と導体の間の段上がりに絶縁物を巻き付ける絶縁処理作業がメインとなる。さらに、高圧用コイルには通常巻回数によって電圧を調整するためのタップ線を接続する必要があるため、上記の作業に加えてタップ線の接続と引き出し作業が必要となる。導体の巻回数が多くタップ線の接続及び引き出し作業が必要な高圧用コイルの製作は低圧用コイルの製作と比較して工数が多くかかっているため、コイル製作にかかる工数を低減するには、高圧用コイルの製作にかかる工数を低減するのが有効である。高圧用コイルの製作にかかる工数を低減することで、生産のリードタイムが短縮でき、製品競争力の強化につながる。

タップ線を有したコイルの構造の一例として、特許文献１には、「タップ引出し部が必ずコイルの外周ターンとなるように１段当たりの巻き回数を減じさせた段を組み合わせてコイルを形成する。また、導体の引出しも巻線作業を中断することなく、連続で行えるよう、タップ引出し部となる回数のところでコイル外周から一部突出させたターンを形成させ、その後のタップ端子の接続を容易にする。」（「課題を解決するための手段」参照）と記載されている。

特開２０１４−１６０７８６号公報

高圧用コイル製作工程で、最もネックとなるのがタップ線の接続と引き出し作業である。タップ線の接続と引き出し作業は、高圧用コイルの巻線作業途中に所定の巻回数まで巻き終えた段階で巻線作業を中断し、コイルに巻き付ける導体を共線として折り返して引き出すか、タップ線用の導体を用意してその導体をコイル巻線導体に対して巻き付け、折り返して引き出すという方法がある。この場合、タップ線の接続と引き出しの作業のために巻線作業を適宜中断しなければならないため、巻線作業を全巻回数分巻き終えるまで作業を連続的に行うことができず、工数悪化を招いている。

特許文献1記載の方法によれば、コイルの巻線作業を中断することなく連続的に作業を行うことができるが、巻線途中にタップ引出し部の導体が径方向に突出するように巻癖をつけるのに加え、導体を突出させる高さの調整が必要である。

本発明は、巻線とタップ線接続の作業工数を低減でき、安価で容易に製造できるコイル構造を有する静止誘導機器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための、本発明の「静止誘導機器」の一例を挙げるならば、
コイル導体を巻き回したコイルと、前記コイルが挿入される鉄心とを有し、前記コイル導体にタップ線が接続された静止誘導機器であって、前記コイルは、前記コイル導体間に絶縁物から成るスペーサを配置することで前記コイル導体を前記コイル導体の厚さ以上径方向に突出させたタップ引出部を備え、前記タップ引出部の前記コイル導体に前記タップ線を接続したものである。

本発明によれば、巻線作業を途中で中断することなく連続的に作業を行え、タップ線接続と引き出し及びその絶縁処理作業をまとめて行うことができるので作業工数の低減を図ることができる。また、絶縁物スペーサを挿入するだけの安価で容易な構造のため、原価を悪化させることなく製品競争力の高い製品を実現することができる。

コイルを有する変圧器中身の一例を示す図である。 実施例１の、タップ線を接続する前のコイルの外観を示す斜視図である。 実施例１の、タップ線を接続したコイルの外観を示す斜視図である。 図２Ｂに示すコイルのタップ引出部の構造を示す正面図と、スペーサの斜視図である。 図２Ｂに示すコイルのタップ引出部とタップ線の接続を示す斜視図である。 図４に示すコイルのタップ引出部とタップ線の接続において、絶縁物を取り付けた斜視図である。 実施例２のコイルのタップ引出部の構造を示す正面図と、スペーサの斜視図である。 実施例３のコイルのタップ引出部とタップ線の接続を示す斜視図である。 実施例４のコイルのタップ引出部の構造を示す正面図と、スペーサの斜視図である。 従来の共線によるタップ線引き出し方法を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

本発明の実施例を説明するに先立ち、本発明が適用される変圧器の一例を説明する。図１に、三相三脚型の油入変圧器の中身を示す。変圧器中身は、長方形のリング状の内鉄心２ａを２つ並べて配置し、内鉄心２ａの外側を囲むように外鉄心２ｂを配置して変圧器鉄心を構成する。そして、変圧器鉄心の３つの脚部に、それぞれコイル１を設ける。油入変圧器では、変圧器中身は、図示していないタンクに入れられ、タンクには絶縁油が満たされる。なお、本発明は、油入変圧器に限らず、モールド型変圧器にも適用でき、更にはリアクトル装置を含む静止誘導機器全般に適用できる。

図２Ａは、本発明の実施例１の油入変圧器用コイルの外観を示す、タップ線を接続する前の斜視図である。また、図２Ｂは、タップ線を接続した油入変圧器用コイルの外観を示す斜視図である。本実施例におけるコイル１０は、巻枠１１、低圧用コイル１２、高圧用コイル１３で構成されている。低圧用コイル１２は、例えばシート状導体を巻枠１１に巻厚方向に巻回して構成される。高圧用コイル１３は、平角線導体であるコイル導体１４を軸方向に螺旋状に巻き付け、コイル径方向に複数段積層して構成される。タップ線接続と引き出しのために、高圧用コイル最外層のタップ引き出し部分の導体をコイル径方向に突出させ、タップ線１５を接続する構造としている。

この構造は、図３（ａ）に示すように、タップ引出部２５の導体１４の下に絶縁物を重ねて作製したスペーサ２６を、２個並べて挿入することで、タップ引出部２５の導体１４を下の段の導体から導体の厚さ以上浮かせ、導体１４をコイル径方向に突出させている。タップ線接続位置は、コイルのコーナー部に集中させることで、スペーサ挿入分の導体突出によるコイル縦横寸法の増大を防ぐことができる。図３(b)はスペーサ２６の斜視図であり、板状の絶縁物２７を積層し、クラフトテープ２８を貼り付けて作製している。スペーサ２６は、四角形の１つの絶縁物で構成しても良い。

図４はコイルのタップ引出部２５とタップ線１５の接続を示す斜視図であり、スペーサ２６を挿入することにより径方向に突出させた導体１４の上部にタップ線１５を接続することで、タップ線の引き出しを行うことができる。そして、図５に示すように、２つのスペーサ２６の間にできる空間に絶縁物２９を挿入し、接続部の上からもタップ線を覆うように絶縁物２９を被せ、テープで貼り付けて固定することで絶縁処理を施す。絶縁物２９として、Ｕ字状の絶縁物を用いても良い。

従来は図９に示すように、矢印で示す方向に導体４１を所定の巻回数まで巻いた時点で巻線作業を中断し、巻線している導体をタップ線４２として引き出すか、新たなタップ線を用意しその線を巻線に対して折り返して接続し引き出す。その後、引き出したタップ線の上に乗り上げて導体４１の巻線を続けていく必要があるため、巻線作業を途中で中断する必要があり、接続はロウ付けや溶接を行うため熱が下がるまで待つ必要がありその分作業効率は悪化する。

本実施例によれば、タップ引出部を突出させた状態で全巻回数まで巻き終えた導体に対してタップ線の接続、引き出し作業を行うことが可能となる。そして、巻線作業を中断する必要がなく、導体の突出高さはスペーサのサイズで決まるため、この構造にするための複雑な調整等を必要せずに、工数低減を実現することが可能となる。

なお、コイルが複数のタップ引出部２５とタップ線１５を有する場合には、図２Ｂに示すように、それぞれのタップ引出部２５において、タップ線１５を、コイル導体の巻き回し方向の異なる位置にずらしてコイル導体１４に接続することにより、タップ線１５の重なりを防ぐことができる。

本実施例の巻線構造であれば、作業を中断することなく巻線作業、タップ線接続と引き出し作業をそれぞれ連続的に行うことができる。この巻線構造は、絶縁物のスペーサを用意するだけでできるため、安価で容易な構造であり、製品の原価を上げることなく工数を下げることで製品競争力を高めることができる。本実施例は、タップ線を有するコイルを備える静止誘導機器全般に適用可能である。

図６に、本発明の実施例２のコイルのタップ引出部の構造を示す。図６（ａ）はタップ引出部の構造を示す正面図、図６（ｂ）はスペーサの斜視図である。

本実施例では、タップ引出部の両側に配置する２つのスペーサの形状を、図６（ｂ）に示す三角形とする。そして、図６（ａ）に示すように、三角形の斜面に沿うように導体１４を巻き付ける。スペーサ２６の形状を四角形から三角形にすることで導体１４の外側への突出を抑えることができる。四角形のスペーサの場合、タップ引き出し位置をコイルのコーナー部としているためスペーサの角部で余分な空間ができてしまうが、三角形のスペーサにすることで突出を抑え、余分な空間ができないようにすることができる。

導体間に空間があると径方向の短絡機械力に対して弱くなる恐れがあるので、必要な部分以外に空間は作らずに、タップ引出部の空間には可能な限り絶縁物を詰めるのが好ましい。

本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、コイルのコーナー部に配置するタップ引出部のスペーサを三角形としたので、導体の突出を抑え、余分な空間ができないようにすることができる。

図７に、本発明の実施例３のコイルのタップ引出部とタップ線の接続を示す斜視図を示す。

本実施例では、タップ線３５を、導体１４との接続部分においてＬ字状に曲げている。タップ線３５の接続部分をＬ字状に曲げることで、導体１４との接触面積が大きくなり接続面を大きくとることができる。これにより、導体１４とタップ線３５との断線のリスクを下げることができ、より信頼性の高いコイル構造とすることができる。

図８に、本発明の実施例４のコイルのタップ引出部の構造を示す。図８（ａ）はタップ引出部の構造を示す正面図、図８（ｂ）はスペーサの斜視図である。

本実施例では、タップ引出部に配置するスペーサの形状を、図８（ｂ）に示す、両側に斜面を有し中央部が所定の厚さの１つのスペーサ３６とする。そして、図８（ａ）に示すように、スペーサ３６の斜面に沿うように導体１４を巻き付ける。

スペーサ３６の形状を１つのスペーサとすることで、コイルのコーナー部へのスペーサの取り付けが容易となる。また、スペーサ３６の両側に斜面を設けることで導体１４の外側への突出を抑えることができる。さらに、タップ引出部の導体と下の段の導体との間に空間がなくなるので径方向の短絡機械力に対する強度を増やすことができる。

１ コイル
２ａ 内鉄心
２ｂ 外鉄心
１０ コイル
１１ 巻枠
１２ 低圧用コイル
１３ 高圧用コイル
１４ コイル導体
１５，３５ タップ線
２５ タップ引出部
２６，３６ スペーサ
２７ 板状絶縁物
２８ クラフトテープ
２９ 絶縁物
４１ コイル導体
４２ コイル導体引き出しタップ線

Claims (10)

1. コイル導体を巻き回したコイルと、前記コイルが挿入される鉄心とを有し、前記コイル導体にタップ線が接続された静止誘導機器であって、
   前記コイルは、前記コイル導体間に絶縁物から成るスペーサを配置することで前記コイル導体を前記コイル導体の厚さ以上径方向に突出させたタップ引出部を備え、
   前記タップ引出部の前記コイル導体に前記タップ線を接続した静止誘導機器。
2. 請求項１に記載の静止誘導機器において、
   前記コイルは、断面形状を矩形とし、
   前記タップ引出部を、矩形のコーナー部に配置した静止誘導機器。
3. 請求項２に記載の静止誘導機器において、
   前記スペーサは、前記タップ引出部の両側に配置した２つの四角形のスペーサであり、
   前記四角形のスペーサ上に前記タップ引出部の前記コイル導体を巻き回した静止誘導機器。
4. 請求項３に記載の静止誘導機器において、
   前記タップ引出部の前記コイル導体と前記タップ線を覆う絶縁物を貼り付けた静止誘導機器。
5. 請求項３に記載の静止誘導機器において、
   下の段の前記コイル導体と前記タップ引出部のコイル導体との空間に絶縁物を詰めた静止誘導機器。
6. 請求項２に記載の静止誘導機器において、
   前記スペーサは、前記タップ引出部の両側に配置した２つの三角形のスペーサであり、
   前記三角形のスペーサの斜面に沿って前記タップ引出部の前記コイル導体を巻き回した静止誘導機器。
7. 請求項２に記載の静止誘導機器において、
   前記スペーサは、両側に斜面を備え、中央部が前記コイル導体の厚さ以上の厚さの１つのスペーサであり、
   前記スペーサの斜面に沿って前記タップ引出部の前記コイル導体を巻き回した静止誘導機器。
8. 請求項1に記載の静止誘導機器において、
   前記タップ線は、前記コイル導体との接続部分をＬ字状に曲げて、前記コイル導体との接触面積を大きくした静止誘導機器。
9. 請求項１に記載の静止誘導機器において、
   前記タップ引出部と前記タップ線をそれぞれ複数有し、
   それぞれの前記タップ引出部において、前記タップ線を、前記コイル導体の巻き回し方向の異なる位置で前記コイル導体に接続した静止誘導機器。
10. 巻線が少なくとも第一の層と第二の層とに巻き回されたコイルと、前記コイルが挿入された鉄心と、を有する静止誘導機器であって、
    前記第一の層は、第一のターン数で巻き回される部分と前記第一のターン数の次のターン数である第二のターン数で巻き回される隣り合う部分とを有し、前記隣り合う部分の巻線と前記第二の層の巻線との間に、絶縁物が配置され、前記絶縁物は、少なくとも前記隣り合う部分のうち二個所に接触し、
    前記隣り合う部分の巻線のうち前記二個所の間には、タップ引き出し線が接続されることを特徴とする静止誘導機器。

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