JP2021190583A - 静止誘導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心の周りにアルミニウム組成材料でコイルを巻いた構造の静止誘導機器において、簡単な配線接続構造の静止誘導機器を提供する。【解決手段】タップ線が巻回されたコイル線を備えた静止誘導機器において、コイル線はアルミ組成材料で構成され、タップ線は銅組成材料で構成され、コイル線のアルミ組成材料に対して、タップ線の銅組成材料が直接接合されている構成とする。【選択図】図３

Description

本発明は静止誘導機器に係り、特に、鉄心の周りにアルミニウム組成材料でコイルを巻いた構造に関するものである。

本技術分野における背景技術として特許文献１がある。特許文献１では、アルミニウム組成材料で構成されている巻線コイルと銅線との電気接続装置において、アルミニウム組成材料の巻線の引き出し線と端子につながる銅配線とを電気溶接することが記載されている。

特開２０１４−４４８８７号公報

特許文献１においては、アルミニウム組成材料の引き出し線を用いて銅配線と接続しているため、接続構造が複雑になっていた。

本発明の目的は、鉄心の周りにアルミニウム組成材料でコイルを巻いた構造の静止誘導機器において、簡単な配線接続構造の静止誘導機器を提供することにある。

本発明は、その一例を挙げるならば、タップ線が巻回されたコイル線を備えた静止誘導機器において、コイル線はアルミ組成材料で構成され、タップ線は銅組成材料で構成され、コイル線のアルミ組成材料に対して、タップ線の銅組成材料が直接接合されている構成とする。

本発明によれば、鉄心の周りにアルミニウム組成材料でコイルを巻いた構造の静止誘導機器において、簡単な配線接続構造の静止誘導機器を提供することができる。

実施例におけるコイル鉄心組立体を納めた油入変圧器の外観図である。 図１における油入変圧器用のコイル外観を示す斜視図である。 実施例におけるコイル線とタップ線の接合部拡大図である。 図３の第１の変形例である。 図３の第２の変形例である。

変圧器やリアクトル等の静止誘導機器において、本実施例では変圧器を用いて説明する。

図１は、本実施例におけるコイル鉄心組立体を納めた油入変圧器の外観図である。図１において、９００は油入変圧器本体のタンク、９１０はタンク周辺に設けた冷却用リブ、９２０は冷却用リブ９１０の上下に溶接して固定した溶接線である。溶接線９２０は、冷却用リブ９１０に強度を持たせ、変形するのを防止する。９３０は高圧側端子（一次側端子）であり、発電所から送電された高電圧の電源を接続する端子であり、高圧用コイルに接続されたタップ線と接続される。９４０は低圧用端子（二次側端子）であり、変圧器で一般に降圧した電圧を負荷側に送るために接続する端子であり、低圧用コイルに接続されたタップ線と接続されている。

図２は、図１における油入変圧器用のコイル外観を示す斜視図である。図２において、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の３つで構成されている。高圧用コイル１３はコイル線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いる。１５はタップ線であり、高圧用コイル１３の規定巻回数でタップ線１５をコイル線１４と接続し、以降のコイル線１４はタップ線１５の上から巻き付けている。

図３は、本実施例におけるコイル線１４とタップ線１５の接合部拡大図である。図３において、本実施例のコイル線１４は断面寸法が縦×横＝７ｍｍ×７ｍｍのアルミ系線材、タップ線１５は断面寸法が縦×横＝７ｍｍ×７ｍｍの銅系線材から構成され、タップ線１５はコイル線１４とＴ字に突き合わされた状態で接合されている。この接合はアプセット溶接機でなされる。

アプセット溶接機での溶接の手順は以下である。

まず、アプセット溶接機の固定部にコイル線１４を固定し、アプセット溶接機の電極をクランプする。

次に、アプセット溶接機の可動部にタップ線１５を固定し、アプセット溶接機の電極をクランプする。突合せ面からクランプ位置までの距離は、コイル線１４よりもタップ線１５を遠くする。

次に、アップセット溶接機の可動部を固定部に近づけて、コイル線１４の側面に対して、タップ線１５の先端をＴ字に突き合わせる。

次に、アプセット溶接機からクランプに通電を開始することにより、コイル線１４とタップ線１５の接合部の温度を上昇させる。

次に、アップセット溶接機の可動部を固定部に近づける。それにより、コイル線１４の側面とタップ線１５の先端面との接合面とが加圧される。

接合面の温度は、銅系材料のタップ線１５材料の溶融温度未満かつアルミ系材料のコイル線１４の溶融温度以上まで加熱されるように、電圧、電流及び通電時間等の通電条件を制御する。

そして、接合面の温度を接合に適正な温度まで上昇させたタイミングで、電流を遮断する。

次に、冷却する。本実施例では冷却中も加圧は維持し、コイル線１４内にタップ線１５が突き出される（埋まる）量が一定以上になるか、アプセット溶接機の可動部の移動量により、加圧を止める。

このとき、加圧条件と通電条件は製品の仕様により異なるが、変圧器用途での電圧、電流を通電させる上での接合部の接合強度及び通電特性の観点から評価した結果、以下の条件の少なくとも１つ、望ましくは２つ以上を満たす必要がある。

（１）アプセット溶接機の可動部が固定するタップ線１５の支持位置と接合面との距離を、アプセット溶接機の固定部が固定するコイル線１４の支持位置と接合面との距離よりも離す。その上で、通電・加圧する。その結果、コイル線１４よりもタップ線１５の接合面から離れた位置まで黒色化することになった。また、タップ線１５の先端面を突き当てたコイル線１４側面の反対側側面における残留ひずみが引張ひずみ（応力）または無ひずみとなる。これは、通電による発熱点は接合面であるが、コイル線１４はタップ線１５の先端方向（コイル線の幅方向）だけでなく、コイル線１４の長さ方向やアプセット溶接機の固定部にも拡散するため、冷却特性が極めて高くまる。その結果、圧縮ひずみが発生するのは接合面近傍のみになる。
（２）タップ線１５の先端のみならず、外側から見えるコイル線１４とタップ線１５とのすべての接合面（接合面が表面に露出している部分に）にコイル線１４のアルミ系材料の据込みが生じる。
（３）タップ線１５の幅（線材の幅）Ｗに対して、コイル線１４の側面から内部へのタップ線１５の突き出し量Ｐとの間に、Ｐ≦（１／２）×Ｗの関係を満たす。

上記条件を満たすことでコイル線とタップ線の接合部の通電特性及び接合強度が確保され、低消費電力で簡単な配線接続構造の変圧器を提供することが出来る。

図４は、図３の第１の変形例である。図３はタップ線の延伸方向に対して先端面が垂直な切断面となっているのに対して、図４は斜め切断されている。このような図４に示す接合形状でも、上記（１）乃至（３）の条件で変圧器用途での接合部の通電特性及び接合強度が確保される。

図５は、図３の第２の変形例である。図３はタップ線の延伸方向に対して端面が垂直な切断面となっているのに対して、図５は上面から見た接合面の形状が曲面形状になっているものである。このような図５に示す接合形状でも、上記（１）乃至（３）の条件で変圧器用途での接合部の通電特性及び接合強度が確保される。

以上のように、本実施例では、タップ線に接続されたコイルを備えた静止誘導機器において、アルミ組成材料のコイル線の側面に対して銅組成材料のタップ線の先端をアプセット溶接することで、簡単な配線接続構造で静止誘導機器の製造プロセスを簡単にするとともに、コイル線とタップ線の接合部の通電特性及び接合強度を確保し、低消費電力の静止誘導機器を提供することが出来る。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１０：コイル、１１：巻枠、１２：低圧用コイル、１３：高圧用コイル、１４：コイル線、１５：タップ線、９００：油入変圧器本体のタンク、９１０：冷却用リブ、９２０：溶接線、９３０：高圧側端子（一次側端子）、９４０：低圧用端子（二次側端子）

Claims (11)

1. タップ線が巻回されたコイル線を備えた静止誘導機器において、
   前記コイル線はアルミ組成材料で構成され、
   前記タップ線は銅組成材料で構成され、
   前記コイル線のアルミ組成材料に対して、タップ線の銅組成材料が直接接合されていることを特徴とする静止誘導機器。
2. 請求項１に記載の静止誘導機器において、
   前記接合は前記コイル線の側面に対する前記タップ線の先端の接合であることを特徴とする静止誘導機器。
3. 請求項１または２に記載の静止誘導機器において、
   前記接合はアプセット溶接によりなされていることを特徴とする静止誘導機器。
4. 請求項１乃至３の何れかに１項に記載の静止誘導機器において、
   前記タップ線の先端が前記コイル線内に突き出ていることを特徴とする静止誘導機器。
5. 請求項４に記載の静止誘導機器において、
   前記タップ線の幅Ｗに対して、前記タップ線の先端の前記コイル線内への突き出し量Ｐとの間に、Ｐ≦（１／２）×Ｗが成り立っていることを特徴とする静止誘導機器。
6. 請求項１乃至４の何れかに１項に記載の静止誘導機器において、
   前記コイル線よりも前記タップ線の方が、接合面から遠くまで黒色化していることを特徴とする静止誘導機器。
7. 請求項１乃至４の何れかに１項に記載の静止誘導機器において、
   前記コイル線と前記タップ線との表面に露出している接合面には前記コイル線のアルミ組成材料があることを特徴とする静止誘導機器。
8. 請求項１乃至４の何れかに１項に記載の静止誘導機器において、
   前記タップ線の先端を突き当てた前記コイル線の側面の反対側側面における残留ひずみは、無ひずみまたは引張ひずみであることを特徴とする静止誘導機器。
9. 請求項１乃至４の何れかに１項に記載の静止誘導機器において、
   前記コイル線と前記タップ線との接合面は、該タップ線の延伸方向に対して垂直な切断面となっていることを特徴とする静止誘導機器。
10. 請求項１乃至４の何れかに１項に記載の静止誘導機器において、
    前記コイル線と前記タップ線との接合面は、該タップ線の延伸方向に対して斜めの切断面となっていることを特徴とする静止誘導機器。
11. 請求項１乃至４の何れかに１項に記載の静止誘導機器において、
    前記コイル線と前記タップ線との接合面は曲面形状になっていることを特徴とする静止誘導機器。

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