JP2022112780A - Stationary induction device - Google Patents

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Abstract

To provide a stationary induction device by improving the formability of a segment coil used in the stationary induction device, reducing eddy current losses in the coil, and suppressing the effects of skin effects.SOLUTION: The stationary induction device includes an iron core stacked with thin plate soft magnetic material and a coil wound around the iron core. The coil consists of a plurality of U-shaped first segment coil strands (2) that sandwiches sides of the iron core and a plurality of second segment coil strands (4) that connects each of the adjacent U-shaped first segment coil strands. The U-shaped first segment coil strand (2) and the second segment coil strand (4) are divided into a plurality of unit conductors.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、鉄心の周囲に複数に分割された素線を接合して構成するセグメントコイルを巻回した、変圧器およびリアクトル等の静止誘導機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stationary induction device such as a transformer and a reactor, in which a segment coil formed by joining a plurality of divided strands is wound around an iron core.

変圧器、リアクトル等の静止誘導機器は、環状或いは矩形状に閉じた鉄心の周囲に巻線が巻回され、電磁誘導現象を利用して電圧変換、高調波信号のフィルタリング等の機能を実現する。主に電力系統中に接続される送配電、受配電用変圧器の鉄心は、方向性電磁鋼板、鉄を主成分とするアモルファス合金等の薄板状の軟磁性材料を複数枚積層、成形して構成される。 Stationary induction devices such as transformers and reactors have windings wound around a circular or rectangular closed iron core, and use electromagnetic induction phenomena to realize functions such as voltage conversion and harmonic signal filtering. . The iron cores of power transmission/distribution and power receiving/distribution transformers, which are mainly connected to electric power systems, are made by laminating and forming multiple thin sheets of soft magnetic materials such as grain-oriented electrical steel sheets and amorphous alloys whose main component is iron. Configured.

一例として、図1に、薄板状軟磁性材料からなる巻鉄心を用いた静止誘導機器の一般的な組立工程の概略図を示す。まず、所望の長さに切断した薄板状軟磁性材料1aを、鉛直方向に鉄心の設計厚さに相当する枚数分積層する(S101)。次に、薄板状軟磁性材料1aを積層した鉄心1を吊り上げ、折り曲げて逆U字状とする(S102)。続いて、鉄心1の両端同士を接合し、ラップ接合部14を有する略矩形の閉磁路鉄心に成形する(S103)。この段階の軟磁性材料には鋳造時の応力が残留しており、さらに折り曲げ加工により、個々の軟磁性材料1aが本来持つ磁気性能が損なわれている。そこで鉄心1の磁路に沿って直流磁界12を作用させながら焼鈍処理を施し、残留応力を緩和して磁気性能を回復させる。焼鈍処理後、ラップ接合部14を開放して鉄心1を再び逆U字状に開いた状態に戻し、開放端をあらかじめ製作しておいた複数の連続巻きコイル10に挿入する(S104)。最後に、巻線の下部から飛び出した鉄心の開放部を再びラップ接合して磁路を閉じることで、ラップ接合部14を有する巻鉄心を用いた静止誘導機器が完成する(S105)。このように、一般的な組立工程ではラップ接合作業を2回繰り返す必要がある。 As an example, FIG. 1 shows a schematic diagram of a general assembly process of a stationary induction device using a wound iron core made of a thin plate-shaped soft magnetic material. First, thin plate-shaped soft magnetic materials 1a cut to a desired length are laminated in the vertical direction by the number corresponding to the design thickness of the iron core (S101). Next, the iron core 1 laminated with the thin plate-like soft magnetic materials 1a is lifted and bent into an inverted U shape (S102). Subsequently, both ends of the core 1 are joined to form a substantially rectangular closed magnetic circuit core having a lap joint 14 (S103). The soft magnetic material at this stage has residual stress from the time of casting, and the bending process has damaged the original magnetic performance of each soft magnetic material 1a. Therefore, the iron core 1 is annealed while a DC magnetic field 12 is applied along the magnetic path of the iron core 1 to relax the residual stress and restore the magnetic performance. After the annealing treatment, the lap joint 14 is opened to open the iron core 1 again in an inverted U shape, and the open end is inserted into a plurality of previously manufactured continuous winding coils 10 (S104). Finally, the open portion of the core projecting from the lower portion of the winding is lap-joined again to close the magnetic path, thereby completing the static induction device using the wound core having the lap joint 14 (S105). Thus, in a general assembly process, it is necessary to repeat the lapping operation twice.

ここで、複数に分割した素線を接合して構成するセグメントコイルの技術として、モータのコイルに関するものであるが、特開平6-209535号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、「ステータ鉄心のスロット内にスロット内コイルを積層組み込みする。スロット内コイルの端面にスロット間渡りコイルを個別に接合する。また間にn-1個(n:相数)隔てたスロットに属するスロット内コイル同士が接続されるよう、スロット間渡りコイルはバー形状とする。占積率がスロット内におけるスロット内コイルの積層構造によって定まるため複数の導線を束ねてコイルとした場合のようにスロット内空間が遊ぶことがなくなり、占積率が向上する。」と記載されている(要約参照)。 Here, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-209535 (Patent Document 1) relates to a motor coil as a segment coil technology configured by joining a plurality of split wires. In Patent Document 1, "In-slot coils are stacked and incorporated in slots of a stator core. Inter-slot coils are individually joined to the end surfaces of the in-slot coils. In addition, there are n-1 pieces (n: number of phases) between them. The inter-slot coils are bar-shaped so that the in-slot coils belonging to the spaced slots are connected to each other.Since the space factor is determined by the lamination structure of the in-slot coils in the slots, a plurality of conducting wires are bundled to form a coil. The space inside the slot is no longer idle as in the case, and the space factor is improved.” (See abstract).

特開平6-209535号公報JP-A-6-209535

図2に、静止誘導機器に、複数に分割した素線を接合して構成するセグメントコイル構造を適用した場合の組立工程の概略図を示す。この場合、鉄心1にラップ接合部14は不要なので、薄板状軟磁性材料をロール状に巻いた母材1bから、巻き芯1cに軟磁性材料を引き出しながら巻回し、略矩形の鉄心1を成形する(S201)。次に、鉄心1の磁路に沿って直流磁界12を作用させながら焼鈍処理を施す(S202)。続いて、複数に分割した素線を接合したセグメントコイル2を鉄心1の磁脚部に設けることにより、静止誘導機器が完成する(S203)。よって、セグメントコイル構造を適用することで、静止誘導機器の組立工程を短縮することができる。 FIG. 2 shows a schematic diagram of an assembly process when a segmented coil structure configured by joining a plurality of divided strands is applied to a stationary induction device. In this case, since the lap joint 14 is not required in the iron core 1, the core 1c is wound while pulling out the soft magnetic material from the base material 1b in which the thin plate-like soft magnetic material is wound into a roll, thereby forming the iron core 1 in a substantially rectangular shape. (S201). Next, annealing is performed while a DC magnetic field 12 is applied along the magnetic path of the core 1 (S202). Subsequently, the stationary induction device is completed by providing the segment coil 2, which is formed by joining a plurality of divided strands, to the magnetic leg portion of the iron core 1 (S203). Therefore, by applying the segment coil structure, the assembly process of the static induction device can be shortened.

しかし、特許文献1のセグメントコイル構造を、上記の静止誘導機器に適用した場合、大容量の静止誘導機器においては、複数に分割した素線が極太線となり、セグメントコイルの成形加工が困難となる。また、単一の極太線でコイルを構成した場合、電線内に発生する渦電流損失が大きくなる。さらに、周波数が高い領域では表皮効果により電流が電線表面に集中し、電線内部には電流が流れなくなる。 However, when the segment coil structure of Patent Document 1 is applied to the static induction device described above, in a static induction device with a large capacity, the wires divided into a plurality of wires become very thick wires, making it difficult to form the segment coil. . In addition, when the coil is composed of a single extra-thick wire, eddy current loss generated in the wire increases. Furthermore, in a high-frequency region, current is concentrated on the surface of the wire due to the skin effect, and no current flows inside the wire.

そこで、本発明は、静止誘導機器に用いるセグメントコイルの成形加工性を向上し、コイルの渦電流損失を低減し、表皮効果の影響を抑制した静止誘導機器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a static induction device in which the forming workability of a segment coil used in a static induction device is improved, the eddy current loss in the coil is reduced, and the influence of the skin effect is suppressed.

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、薄板状軟磁性材料を積層した鉄心と、該鉄心に巻き回したコイルを備えた静止誘導機器であって、前記コイルは、前記鉄心の側方を挟み込む複数のU字状の第1のセグメントコイル素線と、隣り合う前記U字状の第1のセグメントコイル素線をそれぞれ接続する、複数の第2のセグメントコイル素線と、で構成され、前記U字状の第1のセグメントコイル素線および前記第2のセグメントコイル素線は、複数の単位導体に分割されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, for example, the configurations described in the claims are adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above problems, and one example is a stationary induction device comprising an iron core laminated with thin plate-shaped soft magnetic materials and a coil wound around the iron core, The coil includes a plurality of U-shaped first segment coil wires sandwiching the side of the core, and a plurality of second coil wires connecting the adjacent U-shaped first segment coil wires. and a segment coil wire, wherein the U-shaped first segment coil wire and the second segment coil wire are divided into a plurality of unit conductors.

本発明によれば、静止誘導機器に用いるセグメントコイルの成形加工性を向上し、コイルの渦電流損失を低減し、表皮効果の影響を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the formability of the segment coil used for a static induction apparatus can be improved, the eddy current loss of a coil can be reduced, and the influence of a skin effect can be suppressed.

上記した以外の課題、構成および効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

従来の静止誘導機器の組立工程の概略図である。1 is a schematic diagram of an assembly process for a conventional stationary induction device; FIG. 静止誘導機器にセグメントコイル構造を適用した場合の組立工程の概略図である。It is the schematic of an assembly process at the time of applying a segment coil structure to a stationary induction apparatus. 本発明の実施例1のセグメントコイル構造の一部分を説明する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a portion of a segment coil structure according to Example 1 of the present invention; FIG. 本発明の実施例1のセグメントコイル構造の他の一部分を説明する斜視図である。4 is a perspective view illustrating another part of the segment coil structure of Example 1 of the present invention; FIG. 本発明の実施例1のセグメントコイル構造の組立途中段階を説明する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating an intermediate stage of assembly of the segment coil structure according to the first embodiment of the present invention; 本発明の実施例1のセグメントコイル構造を説明する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a segment coil structure according to Example 1 of the present invention; FIG. 従来の静止誘導機器、セグメントコイル構造を適用した静止誘導機器、および実施例1の静止誘導機器の、コイル部分の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of coil portions of a conventional stationary induction device, a stationary induction device to which a segment coil structure is applied, and a stationary induction device of Example 1; 本発明の実施例2のセグメントコイル構造を説明する斜視図である。FIG. 5 is a perspective view illustrating a segment coil structure according to Example 2 of the present invention; 本発明の実施例3の静止誘導機器のセグメントコイル構造を説明する図である。It is a figure explaining the segment coil structure of the stationary induction apparatus of Example 3 of this invention.

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし主旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
以下に説明する発明の構成において、同一または類似する構成または機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention should not be construed as being limited to the contents of the examples described below. Those skilled in the art will easily understand that the specific configuration can be changed without departing from the idea or gist of the present invention.
In the configurations of the invention described below, the same or similar configurations or functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

本発明の実施例1の静止誘導機器は、例えば図2に示すような略矩形状の巻鉄心の磁脚部に、複数に分割したセグメントコイル素線を取り付けて接続することによりセグメントコイル構造のコイルを設けたものである。そして、実施例1のセグメントコイル素線は、複数の分割した単位導体で、例えば、薄板の導体を複数枚積み重ねて一体とすることで構成されている。ここで、セグメントコイル素線とは、例えばU字状やバー形状の部材であって、組み合わせて接続することによりセグメントコイル構造のコイルを構成するものである。そして、分割した単位導体は、例えば薄板の導体から構成され、複数枚積み重ねて一体とすることにより、セグメントコイル素線となるものである。つまり、例えば薄板の導体から構成される単位導体を、複数枚積み重ねて一体とすることにより、U字状やバー形状のセグメントコイル素線を形成し、U字状やバー形状のセグメントコイル素線を組み合わせて接続することにより、セグメントコイル構造のコイルが構成されるものである。なお、本発明において、U字状とは、凹字状も含むものである。 A stationary induction device according to the first embodiment of the present invention has a segment coil structure by attaching and connecting a plurality of divided segment coil wires to magnetic legs of a substantially rectangular wound iron core as shown in FIG. A coil is provided. The segment coil wire of the first embodiment is composed of a plurality of divided unit conductors, for example, by stacking a plurality of thin plate conductors and integrating them. Here, the segment coil wire is, for example, a U-shaped or bar-shaped member, which is combined and connected to form a coil having a segment coil structure. The divided unit conductors are composed of, for example, thin-plate conductors, and a plurality of the conductors are stacked to form a segment coil wire. That is, for example, by stacking and integrating a plurality of unit conductors composed of thin plate conductors, a U-shaped or bar-shaped segment coil wire is formed, and a U-shaped or bar-shaped segment coil wire is formed. are combined to form a segment coil structure coil. In addition, in the present invention, the U-shape also includes a U-shape.

図3に、実施例1のU字状の第1のセグメントコイル素線2を示す。第1のセグメントコイル素線2は、図3(a)に示すように、U字状の薄板導体を複数枚、図の例では4枚積み重ねて一体とすることにより構成されている。図の例では、薄板導体の積層方向は、コイルの軸方向、すなわち鉄心の磁脚部の長手方向となる。セグメントコイルに用いる薄板導体は、アルミニウム、銅などの導体の裸線もしくはエナメル皮膜付き電線を使用し、絶縁を確保する。アルミニウムの導体の場合は、絶縁は表面に形成されるAlで良い。セグメントコイル素線2を、単一の極太線でなく、複数に分割することにより、コイルの成形加工性が向上する。さらに、セグメントコイル素線2を複数の薄板に分割したことにより、コイルの渦電流損失を低減し、また表皮効果の影響を抑制することが可能となる。 FIG. 3 shows the U-shaped first segment coil wire 2 of the first embodiment. As shown in FIG. 3(a), the first segment coil wire 2 is constructed by stacking a plurality of U-shaped thin plate conductors, four in the example shown in the figure, and integrating them. In the illustrated example, the lamination direction of the thin plate conductors is the axial direction of the coil, that is, the longitudinal direction of the magnetic legs of the iron core. The thin plate conductor used for the segment coil uses a bare wire of a conductor such as aluminum or copper or a wire with an enamel film to ensure insulation. In the case of aluminum conductors, the insulation may be Al 2 O 3 formed on the surface. By dividing the segment coil wire 2 into a plurality of pieces instead of a single extra-thick wire, the formability of the coil is improved. Furthermore, by dividing the segment coil wire 2 into a plurality of thin plates, it is possible to reduce the eddy current loss of the coil and suppress the influence of the skin effect.

U字状の第1のセグメントコイル素線2は、図3(b)に示すように、端部を除いて、絶縁紙または絶縁テープ3を巻き付けて、コイルを高耐圧化し、絶縁性能を確保する。絶縁紙や絶縁テープ3は、例えばマイカ製で良い。 As shown in FIG. 3(b), the U-shaped first segment coil wire 2 is wrapped with insulating paper or tape 3 except for the ends to increase the withstand voltage of the coil and ensure insulation performance. do. The insulating paper or insulating tape 3 may be made of mica, for example.

図4に、実施例1のバー形状(棒状)の第2のセグメントコイル素線4を示す。第2のセグメントコイル素線4は、図4(a)に示すように、バー形状の薄板導体を複数枚、図の例では4枚積み重ねて一体とすることにより構成されている。第2のセグメントコイル素線4を構成する薄板導体も、アルミニウム、銅などの導体の裸線もしくはエナメル皮膜付き電線を使用し、絶縁を確保する。第2のセグメントコイル素線4は、隣接するU字状の第1のセグメントコイル素線2と接合するために、バー形状のセグメントコイル素線の端部を1ピッチ分だけずらしている。そのため、第2のセグメントコイル素線4は、中央部で曲げられている。ここではバー形状の第2のセグメントコイル素線4の端部を1ピッチ分だけずらしているが、第2のセグメントコイル素線4の端部をずらすことなく、U字状の第1のセグメントコイル素線2の端部を1ピッチ分だけずらしてもよいことはもちろんである。 FIG. 4 shows the bar-shaped (rod-shaped) second segment coil wire 4 of the first embodiment. As shown in FIG. 4(a), the second segment coil wire 4 is formed by stacking a plurality of bar-shaped thin plate conductors (four in the example shown) and integrating them. The thin plate conductors forming the second segment coil wires 4 are also bare wires of conductors such as aluminum and copper or electric wires with enamel coating to ensure insulation. In order to connect the second segment coil wire 4 with the adjacent U-shaped first segment coil wire 2, the end of the bar-shaped segment coil wire is shifted by one pitch. Therefore, the second segment coil wire 4 is bent at the central portion. Here, the end of the bar-shaped second segment coil wire 4 is shifted by one pitch. Of course, the ends of the coil wires 2 may be shifted by one pitch.

棒状の第2のセグメントコイル素線4も、図4(b)に示すように、端部を除いて、絶縁紙または絶縁テープ5を巻き付けて、コイルを高耐圧化し、絶縁性能を確保する。 As shown in FIG. 4(b), the rod-shaped second segment coil wire 4 is also wrapped with insulating paper or tape 5 except for the ends to increase the withstand voltage of the coil and ensure insulation performance.

図5に、U字状の第1のセグメントコイル素線2とバー形状の第2のセグメントコイル素線4の一対を組み立てた状態を示す。図5(a)は、U字状の第1のセグメントコイル素線2の端部内側に、バー形状の第2のセグメントコイル素線4の一方の端部を突き当てて接合した状態である。コイル素線端部の接合は、例えば、TIG溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、はんだ付け、ろう付けなどを用いて接合することができる。 FIG. 5 shows a state in which a pair of the U-shaped first segment coil wire 2 and the bar-shaped second segment coil wire 4 are assembled. FIG. 5(a) shows a state in which one end of a bar-shaped second segment coil wire 4 is abutted against and joined to the inner end of the U-shaped first segment coil wire 2. FIG. . Coil wire end portions can be joined using, for example, TIG welding, laser welding, electron beam welding, soldering, brazing, or the like.

図5(b)はU字状の第1のセグメントコイル素線2とバー形状の第2のセグメントコイル素線4を、絶縁紙または絶縁テープ3,5で包んだ状態を示す。これ以降のコイル図面については図面が煩雑になることから、絶縁紙または絶縁テープ3,5の図示を省略した。 FIG. 5B shows a state in which the U-shaped first segment coil wire 2 and the bar-shaped second segment coil wire 4 are wrapped with insulating paper or insulating tapes 3 and 5 . The insulating paper or the insulating tapes 3 and 5 are omitted from the subsequent coil drawings because the drawings are complicated.

図6に、U字状の第1のセグメントコイル素線2が2個と、バー形状の第2のセグメントコイル素線4が1個とを組み立てた状態を示す。図6(a)は、隣り合う2個のU字状の第1のセグメントコイル素線2に、1個のバー形状の第2のセグメントコイル素線4を接合して、組み立てた状態を示す。バー形状の第2のセグメントコイル素線4の両端部を接合することにより、矢印で記載した方向に電流が流れることから、コイルとして成立することが分かる。 FIG. 6 shows a state in which two U-shaped first segment coil wires 2 and one bar-shaped second segment coil wire 4 are assembled. FIG. 6(a) shows an assembled state in which one bar-shaped second segment coil wire 4 is joined to two adjacent U-shaped first segment coil wires 2. FIG. . By joining both ends of the bar-shaped second segment coil wire 4, current flows in the direction indicated by the arrow, so it can be seen that a coil is formed.

図6(b)に示すように、U字状の第1のセグメントコイル素線2と、バー形状の第2のセグメントコイル素線4との接合部を、粉体塗装6などの絶縁物で覆い、コイルの絶縁性能を確保する。 As shown in FIG. 6(b), the junction between the U-shaped first segment coil wire 2 and the bar-shaped second segment coil wire 4 is coated with an insulator such as powder coating 6. Ensuring the insulation performance of the cover and coil.

図6は、2個のU字状の第1のセグメントコイル素線2と、1個のバー形状の第2のセグメントコイル素線4とを組み立てた状態を示しているが、実際の変圧器では、さらに多くのU字状の第1のセグメントコイル素線2を隣接して配置し、隣り合うU字状の第1のセグメントコイル素線2に、それぞれバー形状の第2のセグメントコイル素線4を接合して、コイルを構成する。また、図5,6には示していないが、U字状の第1のセグメントコイル素線2と、バー形状の第2のセグメントコイル素線4との間には、鉄心1が配置されて、変圧器を構成している。 FIG. 6 shows a state in which two U-shaped first segment coil wires 2 and one bar-shaped second segment coil wire 4 are assembled. Then, more U-shaped first segment coil wires 2 are arranged adjacent to each other, and bar-shaped second segment coil wires are attached to the adjacent U-shaped first segment coil wires 2, respectively. Wires 4 are spliced to form a coil. Although not shown in FIGS. 5 and 6, an iron core 1 is arranged between the U-shaped first segment coil wire 2 and the bar-shaped second segment coil wire 4. , constitutes a transformer.

U字状の第1のセグメントコイル素線2およびバー形状の第2のセグメントコイル素線4の鉄心1への取付けは、先ず、複数のU字状の第1のセグメントコイル素線2を並べて固定し、ユニット化する。同様に、複数のバー形状の第2のセグメントコイル素線4を並べて固定し、ユニット化する。そして、U字状の第1のセグメントコイルのユニットの凹部に、鉄心を配置し、鉄心を囲むようにバー形状の第2のセグメントコイルのユニットを取り付けて、接続する。 The U-shaped first segment coil wire 2 and the bar-shaped second segment coil wire 4 are attached to the iron core 1 by arranging a plurality of U-shaped first segment coil wires 2 side by side. Fixed and unitized. Similarly, a plurality of bar-shaped second segment coil wires 4 are aligned and fixed to form a unit. Then, the iron core is placed in the concave portion of the U-shaped first segment coil unit, and the bar-shaped second segment coil unit is attached and connected so as to surround the iron core.

図7に、比較のために、従来の静止誘導機器、セグメントコイル構造を適用した静止誘導機器、および、実施例1の静止誘導機器の、コイル部分の断面図を示す。これらの断面図は、鉄心の磁脚部の長手方向に沿った、コイルの巻き回し方向に垂直な断面図である。なお、図は、鉄心からの片半分を示している。 FIG. 7 shows cross-sectional views of coil portions of a conventional static induction device, a static induction device to which a segment coil structure is applied, and a static induction device of Example 1 for comparison. These cross-sectional views are cross-sectional views perpendicular to the winding direction of the coil along the longitudinal direction of the magnetic leg portion of the iron core. The figure shows one half from the iron core.

図7(a)は、連続巻きコイルを備えた従来の変圧器の断面図である。鉄心1の外側には、シート状の導体から成る低圧巻線20が1ターンで複数層設けられている。そして、その外側に、高圧巻線30が複数ターンで複数層設けられている。 FIG. 7(a) is a cross-sectional view of a conventional transformer with continuous winding coils. A low-voltage winding 20 made of a sheet-shaped conductor is provided outside the iron core 1 with one turn in a plurality of layers. A high-voltage winding 30 is provided on the outside thereof in a plurality of layers with a plurality of turns.

図7(b)は、低圧巻線にセグメントコイル構造を適用した変圧器の断面図である。鉄心1の外側には、単一の極太線から成る低圧巻線22が複数ターンで1層設けられている。そして、その外側に、高圧巻線30が複数ターンで複数層設けられている。 FIG. 7(b) is a cross-sectional view of a transformer in which a segment coil structure is applied to the low-voltage winding. A low-voltage winding 22 made of a single extra-thick wire is provided on the outside of the iron core 1 with a plurality of turns. A high-voltage winding 30 is provided on the outside thereof in a plurality of layers with a plurality of turns.

図7(c)は、低圧巻線のセグメントコイルを分割した複数の導体とした、実施例1の変圧器の断面図である。鉄心1の外側には、分割した単位導体、例えば薄板導体を複数積み重ねたセグメント素線から成る低圧巻線24が複数ターンで1層設けられている。そして、その外側に、高圧巻線30が複数ターンで複数層設けられている。 FIG. 7(c) is a cross-sectional view of the transformer of Example 1, in which the segment coil of the low-voltage winding is divided into a plurality of conductors. Outside the iron core 1, a low-voltage winding 24 composed of a segment wire obtained by stacking a plurality of divided unit conductors, for example, thin plate conductors, is provided with a plurality of turns in one layer. A high-voltage winding 30 is provided on the outside thereof in a plurality of layers with a plurality of turns.

本実施例によれば、U字状の第1のセグメントコイル素線と、隣り合うU字状の第1のセグメントコイル素線の端部同士を接続する第2のセグメントコイル素線とで、鉄心に巻き回すセグメント構造のコイルを形成したので、静止誘導機器の組立工程を短縮することができる。そして、セグメントコイル素線を、分割した複数の単位導体、例えば複数の薄板導体を積み重ねて構成したので、セグメントコイルの成形加工性を向上し、コイルの渦電流損失を低減し、表皮効果の影響を抑制することができる。 According to this embodiment, the U-shaped first segment coil wire and the second segment coil wire that connects the ends of the adjacent U-shaped first segment coil wires, Since the segment-structured coil wound around the iron core is formed, the assembly process of the stationary induction device can be shortened. In addition, since the segment coil wire is configured by stacking a plurality of divided unit conductors, for example, a plurality of thin plate conductors, the forming workability of the segment coil is improved, the eddy current loss of the coil is reduced, and the influence of the skin effect is improved. can be suppressed.

図8に、本発明の実施例2の、セグメントコイル構造を示す。実施例1は、第2のセグメントコイル素線としてバー形状の素線を用いたが、本実施例は、U字状の素線を用いるものである。 FIG. 8 shows the segment coil structure of Example 2 of the present invention. In Example 1, a bar-shaped wire was used as the second segment coil wire, but in this example, a U-shaped wire is used.

図8(a)は、隣り合う2個のU字状の第1のセグメントコイル素線2’に、1個のU字状の第2のセグメントコイル素線7を接合して、組み立てた状態を示す。U字状の第1のセグメントコイル素線2’の端部内側に、U字状の第2のセグメントコイル素線7の端部外側を接合することにより、矢印で記載した方向に電流が流れ、コイルとなる。 FIG. 8A shows an assembled state in which one U-shaped second segment coil wire 7 is joined to two adjacent U-shaped first segment coil wires 2′. indicates By joining the outer end portion of the U-shaped second segment coil wire 7 to the inner end portion of the U-shaped first segment coil wire 2', current flows in the direction indicated by the arrow. , becomes a coil.

図8(b)に示すように、U字状の第1のセグメントコイル素線2‘と、U字状の第2のセグメントコイル素線7との接合部を、粉体塗装6‘などの絶縁物で覆い、コイルの絶縁性能を確保する。なお、図示されていないが、U字状の第1のセグメントコイル素線2’と、U字状の第2のセグメントコイル素線7は、端部を除いて、絶縁紙や絶縁テープが巻き付けて一体化されている。 As shown in FIG. 8(b), the junction between the U-shaped first segment coil wire 2' and the U-shaped second segment coil wire 7 is coated with powder coating 6' or the like. Cover with an insulator to ensure the insulation performance of the coil. Although not shown, the U-shaped first segment coil wire 2′ and the U-shaped second segment coil wire 7 are wrapped with insulating paper or insulating tape except for the ends. are integrated.

本実施例によれば、第2のセグメントコイル素線をU字状とすることにより、U字状の第1のセグメントコイル素線2‘の端部内側と、U字状の第2のセグメントコイル素線7の端部外側との接合面積を広くすることができるので、接合部の電気抵抗を小さくすることができ、また、接合強度を大きくすることができる。 According to this embodiment, by making the second segment coil wire U-shaped, the inside of the end portion of the U-shaped first segment coil wire 2' and the U-shaped second segment coil wire Since the joint area with the outside of the end portion of the coil wire 7 can be increased, the electric resistance of the joint portion can be reduced and the joint strength can be increased.

図9に、本発明の実施例3の静止誘導機器のセグメントコイル構造を示す。図は、鉄心に取り付けられたセグメントコイルを、鉄心の長手方向に見た断面図である。 FIG. 9 shows the segment coil structure of the stationary induction device of Example 3 of the present invention. The figure is a cross-sectional view of the segment coil attached to the iron core, viewed in the longitudinal direction of the iron core.

本実施例は、実施例1のセグメント構造において、U字状の第1のセグメントコイル素線の端部内側に、第2のセグメントコイル素線の位置決め用の切り欠き部を設けたものである。本実施例では、先ず、鉄心1を囲むようにU字状の第1のセグメントコイル素線2を配置する。U字状の第1のセグメントコイル素線2には、両端部の内側に切り欠き部8が形成されている。次に、バー形状の第2のセグメントコイル素線4を切り欠き部8に合わせて配置し、取り付ける。 In this embodiment, in the segment structure of Embodiment 1, a notch portion for positioning the second segment coil wire is provided inside the end portion of the U-shaped first segment coil wire. . In this embodiment, first, a U-shaped first segment coil wire 2 is arranged so as to surround the iron core 1 . The U-shaped first segment coil wire 2 is formed with notches 8 inside both ends thereof. Next, the bar-shaped second segment coil wire 4 is aligned with the notch 8 and attached.

なお、第2のセグメントコイル素線としては、実施例2のU字状の第2のセグメントコイル素線7の上端部を外側に折り曲げて、第1のセグメントコイル素線の切り欠き部8で位置決めするようにしてもよい。 As the second segment coil wire, the upper end portion of the U-shaped second segment coil wire 7 of Example 2 is bent outward, and the notch portion 8 of the first segment coil wire You may make it position.

本実施例によれば、実施例1の効果に加えて、位置決め用の切り欠き部を備えているので、第2のセグメントコイル素線の取り付けが容易となる。また、切り欠き部により第1のセグメントコイル素線と第2のセグメントコイル素線との接合面積が広くなるので、接合部の電気抵抗を小さくすることができ、また、接合強度を大きくすることができる。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since the notch portion for positioning is provided, attachment of the second segment coil wire is facilitated. In addition, since the notched portion widens the bonding area between the first segment coil wire and the second segment coil wire, the electrical resistance of the bonding portion can be reduced, and the bonding strength can be increased. can be done.

上記各実施例では、図2に示される巻鉄心型の静止誘導機器について、本発明を説明したが、本発明は積鉄心型の静止誘導機器にも用いることができる。積鉄心型の静止誘導機器においては、電磁鋼板等の磁性薄板を積み重ねた部材を組み合わせて、矩形状の鉄心を構成し、鉄心の脚部に本発明のセグメントコイル構造のコイルを設ける。 In each of the above embodiments, the present invention has been described with respect to the wound core type static induction device shown in FIG. 2, but the present invention can also be used for a stacked core type static induction device. In a stacked core type stationary induction device, members in which magnetic thin plates such as electromagnetic steel plates are stacked are combined to form a rectangular core, and coils of the segment coil structure of the present invention are provided on the legs of the core.

1 鉄心
1a 薄板状軟磁性材料
1b 薄板状軟磁性材料をロール状に巻いた母材
1c 巻き芯
2,2‘ U字状のセグメントコイル素線
3 絶縁紙、または絶縁テープ
4 バー形状(棒状)のセグメントコイル素線
5 絶縁紙、または絶縁テープ
6,6‘ 粉体塗装
7 U字状のセグメントコイル素線
8 位置決め用切り欠き部
10 連続巻きコイル
12 直流磁界
14 ラップ接合部
20 従来技術の低圧巻線
22 セグメントコイル構造を適用した低圧巻線
24 本発明の低圧巻線
30 高圧巻線
1 Iron core 1a Thin plate-like soft magnetic material 1b Base material 1c in which a thin plate-like soft magnetic material is wound in a roll shape Winding cores 2, 2' U-shaped segment coil wire 3 Insulating paper or insulating tape 4 Bar shape (bar shape) Segment coil wire 5 Insulating paper or insulating tape 6, 6' Powder coating 7 U-shaped segment coil wire 8 Positioning notch 10 Continuous winding coil 12 DC magnetic field 14 Lap joint 20 Voltage winding 22 Low-voltage winding 24 applying segment coil structure Low-voltage winding 30 of the present invention High-voltage winding

Claims (10)

薄板状軟磁性材料を積層した鉄心と、該鉄心に巻き回したコイルを備えた静止誘導機器であって、
前記コイルは、
前記鉄心の側方を挟み込む複数のU字状の第1のセグメントコイル素線と、
隣り合う前記U字状の第1のセグメントコイル素線をそれぞれ接続する、複数の第2のセグメントコイル素線と、で構成され、
前記U字状の第1のセグメントコイル素線および前記第2のセグメントコイル素線は、複数の単位導体に分割されていることを特徴とする静止誘導機器。
A stationary induction device comprising an iron core laminated with a thin plate-shaped soft magnetic material and a coil wound around the iron core,
The coil is
a plurality of U-shaped first segment coil wires sandwiching the side of the iron core;
and a plurality of second segment coil wires that connect the adjacent U-shaped first segment coil wires,
A stationary induction device, wherein the U-shaped first segment coil wire and the second segment coil wire are divided into a plurality of unit conductors.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記第1のセグメントコイル素線および前記第2のセグメントコイル素線は、薄板の導体を積み重ねて、端部を除く外周に絶縁紙或いは絶縁テープを巻き付けて一体化したものであることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
The first segment coil wire and the second segment coil wire are integrated by stacking thin plate conductors and wrapping insulating paper or insulating tape around the outer periphery except for the ends. stationary induction equipment.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記複数の単位導体はそれぞれ絶縁物で覆われていることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A stationary induction device, wherein each of the plurality of unit conductors is covered with an insulator.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記第1のセグメントコイル素線および前記第2のセグメントコイル素線は、コイルの軸方向に、複数の単位導体に分割されていることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A static induction device, wherein the first segment coil wire and the second segment coil wire are divided into a plurality of unit conductors in the axial direction of the coil.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記第1のセグメントコイル素線と前記第2のセグメントコイル素線との接合部が絶縁物で覆われていることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A stationary induction device, wherein a junction between the first segment coil wire and the second segment coil wire is covered with an insulator.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記第2のセグメントコイル素線は、バー形状であることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A stationary induction device, wherein the second segment coil wire is bar-shaped.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記第2のセグメントコイル素線は、U字状であることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A stationary induction device, wherein the second segment coil wire is U-shaped.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記U字状の第1のセグメントコイル素線の端部内側に、位置決め用の切り欠き部を備え、前記第2のセグメントコイル素線の端部を、当該位置決め用の切り欠き部に配置したことを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A notch for positioning is provided inside the end of the U-shaped first segment coil wire, and the end of the second segment coil wire is arranged in the notch for positioning. A stationary induction device characterized by:
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記第1のセグメントコイル素線と前記第2のセグメントコイル素線とが、TIG溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、はんだ付け、またはろう付けで接合されていることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A stationary induction device, wherein the first segment coil wire and the second segment coil wire are joined by TIG welding, laser welding, electron beam welding, soldering, or brazing.
請求項1に記載の静止誘導機器において、
前記鉄心は、アモルファス合金の薄帯や方向性電磁鋼板を積層したものであることを特徴とする静止誘導機器。
In the stationary induction device according to claim 1,
A stationary induction device, wherein the iron core is a laminate of amorphous alloy ribbons and grain-oriented electrical steel sheets.
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