JP2539669Y2 - ヘリカルコイル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は火力用変圧器の一次巻線のように、大容
量、大電流の巻線として多く使用さるヘリカルコイル、
特に軸方向に４本が並べて巻回される４並べ複数重ね並
列のヘリカルコイルに関する。

〔従来の技術〕 第４図は12本の導体を並列接続しかつ適宜転位される
２組の並列導体100,200を１ターンとするヘリカルコイ
ルの導体構成を示す断面模式図である。この図におい
て、左側が内径側、右側が外径側になっており、紙面の
縦方向が円筒状の巻線の軸方向になっている。実際のヘ
リカルコイルは、この図の導体断面を１ターンとして軸
方向に所定のターン数巻回された構成になっている。２
組の並列導体100,200で構成するのは、それだけ大電流
であるためであり、１組の並列導体だけで１ターンが形
成されたヘリカルコイルもある。

並列導体100を構成する導体１から12の12本と、並列
導体200を構成する導体13から24の12本とはそれぞれ独
立して転位が行われ、２組の並列導体間の導体の移動は
ない。

第５図は第４図のＣ矢視図である。同時に、第４図は
第５図のＡ−Ａ断面にもなっている。この図で、並列導
体100,200はＡ−Ａ断面の位置から途中の転位部31,32を
経てＢ−Ｂ断面位置に至る。第６図はこのＢ−Ｂ断面と
しての断面模式図である。

第５図において、並列導体100のＡ−Ａ断面位置での
最外径側の２本の導体6,7のうちの上の導体６は転位部3
1で上から下に導体幅１段分下がって下の導体７の外径
側に移動する。同じ位置の最内径側では鎖線で示すよう
に、導体12が下の導体位置から上の導体位置に移動す
る。このような導体６と12との上下位置の移動ととも
に、他の導体は半径方向位置を変え、これらの転位が終
了した結果、第６図に示す断面模式図となる。第４図と
第６図と比較すると、並列導体100を構成する導体１な
いし12は右回りに導体１本分それぞれの相対位置を移動
したことになる。このような転位を周期的に繰り返すと
それぞれの導体の位置が右回りに回転してゆき、結果的
に並列導体100の全長にわたって12本の導体が磁気的に
平衡することになり、導体間の電流不平衡が無くなる。
並列導体100の巻き始めから巻き終わりまでの間にどの
程度の周期で転位を行うかは、並列導体の導体数によっ
て異なるが、おおむね巻き始めから巻き終わりの間に並
列導体の本数と同じ回数ぐらいの転位を行うのが普通で
ある。

並列導体200も同様で、第５図で転位部32で導体18が
上から下に移動し、鎖線でしめす導体24が下から上に移
動し、他の導体は半径方向に導体１本分それぞれの位置
を移動することにより全体として導体１本分右回りに回
転する。

並列導体100と並列導体200との間には絶縁材料からな
る間隔片51,52,53が挿入されて巻回される。この間隔片
51,52,53は転位部31,32で導体同士が斜めに接触した
り、導体の角同士が接触したりする部分にこの間隔片の
厚みのみ一部を移動して導体同士が直接接触して短絡事
故に発展することが絶対ないような構成を採用するため
に設けられている。このような目的で挿入された間隔片
であり、冷却ダクトとしての作用を期待するものではな
いので、その厚さは3mm程度の薄いプレスボードが使用
されており、前述の導体が接触する恐れのある部分には
その半分の1.5mmを割り当てるなどのようにする。

間隔片を挿入する必要のある部分は、転位部31,32の
近傍であり、この部分では前述のように、上の導体群は
内径側から外径側に導体１本分半径方向位置を移動し、
下の導体群は逆に外径側から内径側に移動するので、半
径方向位置に関して交差する形になる。また、導体の上
下位置を移動させるためにＳ字状に曲げた部分で導体の
角同士が当たることになる。特にこのような導体の角と
角とが当たってしかも圧縮力がかかると導体の被覆絶縁
が簡単に破れて導体同士が直接接触し安い部分であるの
で、前述のような間隔片を用いた適切な保護構造をとる
ことが重要なのである。また、転位部31と32との間も半
径方向に交差する導体構造になるので、転位部に近い間
隔片51,52の半分は残しておく必要がある。ただ、これ
らの間隔片の一部を移動するのは現物合わせで行われる
もので、正確に図面に表示できるものではないので、第
５図では間隔片を移動しないとした状態の図を記載して
いる。

〔考案が解決しようとする課題〕

前述のように、間隔片51,52,53は転位部での導体の直
接接触による内部短絡事故を未然に防止するために設け
られるものであるので、変圧器の信頼性確保の点から非
常に重要なものではあるが、この間隔片を設けることに
より、ヘリカルコイルの占積率が低下して巻線断面積が
増大し鉄心寸法の増大やこれに伴って変圧器の寸法、重
量増大、ひいては価格上昇の要因になるという問題があ
る。この問題を多少とも軽減するために、間隔片を薄く
することが考えられるが、前述のように、導体同士が直
接接触しないように挿入するものであるとともに、転位
部の上下の導体群の間に挿入する分と並列導体100,200
間にも残しておく必要があることから、前述のように3m
m程度の間隔片の厚さは必須である。

この考案は、同じ並列導体数のヘリカルコイルに対し
て軸方向の間隔片の数を減らして占積率を向上させるヘ
リカルコイルを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この考案によれば、軸方
向に並べた４本の導体を１つの導体セットとし、導体セ
ットを半径方向に少なくとも２層重ねて構成された複数
導体を、所定の位置で前記複数導体の相対位置を回転し
て転位される転位部を設けながら巻回し、各導体セット
間に軸方向に間隔片を挿着して積層して円筒状に成形し
前記複数導体を並列接続してなる大電流巻線のヘリカル
コイルにおいて、前記導体セットのうち軸方向に隣接し
て並べられ、かつ、相互間に間隔片が介在しない２本の
導体を単位にしてこの単位のうちの両導体が常に平行し
て半径方向位置あるいは軸方向位置を移動する転位を行
い、この際にこの転位部の前後の軸方向に位置する複数
の単位同士の間に間隔片を設けるとともに、この転位部
の前後の軸方向に位置する前記導体セット同士の間に間
隔片を設け、軸方向に転位部を有しない位置では前記導
体セット同士の間にのみ間隔片を設け、前記転位部の前
又は後の軸方向に位置する複数の単位同士の間に設けら
れた間隔片の厚さとこの転位部の前又は後の軸方向に位
置する前記導体セット同士の間に設けられた間隔片の厚
さとの和が、軸方向に転位部を有しない位置での前記導
体セット同士の間に設けられた間隔片の厚さと同じ寸法
に構成されるものとする。

〔作用〕

この考案の構成において、軸方向に隣接して並べられ
た２本の導体を単位にして相対位置を回転する転位を行
うと、この２本は常に同時に半径方向位置や軸方向位置
を移動するのでこの２本の導体間で交差したり、角同士
が当たったりすることはないので、間隔片を挿入する必
要はないことになる。したがって、軸方向の４本分の導
体に対して１箇所の間隔片を設け、転位部で２本を単位
とした導体間に間隔片の厚さの一部を分けて挿入するこ
とでよいので、導体１本の単位として転位する方式に対
して間隔片の軸方向の数を２分の１にすることができ
る。

〔実施例〕

以下この考案を実施例に基づいて説明する。第１図は
この考案の実施例を示す１ターンの並列導体の構成を示
す断面模式図である。第１図の導体１ないし24の相対位
置は前述の第４図と同じであり、異なるのは第４図にお
ける並列導体100と200との間の間隙が第１図にはないと
いう点である。

第２図は第１図から１回の転位を経た後の断面模式図
である。第１図から第２図に至る転位は次のとおりであ
る。第１図の最外径の２本の導体6,7が上から下に移動
し、代わりに最内径の２本の導体13,24が下から上に移
動する。他の導体は、下の導体群は内径側に、上の導体
群は外径側にそれぞれ１本の導体の厚さ寸法分だけ半径
方向位置を移動する。

第３図は第１図のＣ矢視図である。この図のＡ−Ａ断
面が第１図に、Ｂ−Ｂ断面が第２図に相当している。導
体6,7は左側で上部に位置しており、転位部33でＳ字形
に曲げられて下部に移動して導体18,19の外径側に位置
する。導体6,7が下部に移った結果、左側で導体6,7の内
径側にあった導体5,8が右側では上部での最外径導体に
なる。最内径側では鎖線で示すように、導体13,24が下
部から上部に移動する。

このように、転位部33では常に２本の並べ導体を単位
として位置を移動するので、この２本の間に間隔片を設
ける必要が生ずることはない。このことは第３図におい
て、導体６と７、５と８、18と19の間には間隔片が不要
であるということである。間隔片が必要なのは、転位部
33の前では導体７と18との間（T1）、転位部33の後では
導体８と６との間（T2）である。また、この図の１ター
ン目と２ターン目にはもともと正規の間隔片53,54,55が
設けられているが、転位部33の近傍に間隔片53及び54の
半分の厚さを移動させても後の半分の厚さ分はそのまま
残しておく必要がある。第３図に示すように、４本の並
列導体に対して１箇所の間隔片を設けることでよいの
で、従来の構成に比べて間隔片の数は２分の１でよいこ
とになる。

また、従来技術では並列導体100と200とは互いに独立
して転位し、互いに相対位置を移動することはないので
この並列導体100と200とが磁気的に不平衡になっている
という問題があり、間隔片51,52,53の存在によってこの
不平衡の程度が更に大きくなっている。これに対してこ
の考案では、全部の並列構成をまとめて転位の対象とす
る構成であるので、並列構成間に磁気的な不平衡が生じ
ることはない。

〔考案の効果〕

この考案は前述のように、軸方向に隣接して並べられ
た２本の導体を単位にして相対位置を回転する転位を行
うと、この２本は同時に半径方向位置や軸方向位置を移
動するのでこの２本の導体間で交差したり、角同士が当
たったりすることはなく、この２本の導体の間に間隔片
を挿入する必要はない。したがって、軸方向の４本分の
導体に対して１箇所の間隔片を設け、転位部で２本を単
位とした導体間に間隔片の厚さの一部を分けて挿入する
ことでよいので、導体１本を単位として転位する従来の
方式に対して間隔片の軸方向の数を２分の１にすること
ができる。そのため、ヘリカルコイルの断面積の中に導
体の占める割合としての占積率が向上してヘリカルコイ
ルの断面積を縮小することができる。その結果、ヘリカ
ルコイルの外径側に配置される高圧巻線の直径が短縮さ
れるので、導体の使用量が低減される。更に、巻線断面
を内包する鉄心窓の寸法が短縮される結果、鉄心の寸法
縮小、重量低減の効果が得られ、同時に変圧器全体の寸
法縮小、重量低減という結果が得られるとともに、巻線
導体や鉄心の使用量の低減によって負荷損や励磁損が減
少するので、変圧器の効率向上にも資することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す断面模式図、第２図は
第１図とは異なる断面位置での断面模式図、第３図は第
１図のＣ矢視図、第４図は従来技術の断面模式図、第５
図は第４図のＣ矢視図、第６図は第４図とは異なる断面
位置での断面模式図である。 １ないし24…導体、31,32,33…転位部、51,52,53,54,55
…間隔片、100,200,300…並列導体。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に並べた４本の導体を１つの導体セ
   ットとし、この導体セットを半径方向に少なくとも２層
   重ねて構成された複数導体を、所定の位置で前記複数導
   体の相対位置を回転して転位される転位部を設けながら
   巻回し、各導体セット間に軸方向に間隔片を挿着して積
   層して円筒状に成形し前記複数導体を並列接続してなる
   大電流巻線のヘリカルコイルにおいて、前記導体セット
   のうち軸方向に隣接して並べられ、かつ、相互間に間隔
   片が介在しない２本の導体を単位にしてこの単位のうち
   の両導体が常に平行して半径方向位置あるいは軸方向位
   置を移動する転位を行い、この際にこの転位部の前後の
   軸方向に位置する複数の単位同士の間に間隔片を設ける
   とともに、この転位部の前後の軸方向に位置する前記導
   体セット同士の間に間隔片を設け、軸方向に転位部を有
   しない位置では前記導体セット同士の間にのみ間隔片を
   設け、前記転位部の前又は後の軸方向に位置する複数の
   単位同士の間に設けられた間隔片の厚さとこの転位部の
   前又は後の軸方向に位置する前記導体セット同士の間に
   設けられた間隔片の厚さとの和が、軸方向に転位部を有
   しない位置での前記導体セット同士の間に設けられた間
   隔片の厚さと同じ寸法に構成されたことを特徴とするヘ
   リカルコイル。