JP3006258B2 - Dislocation conductor helical coil - Google Patents

Dislocation conductor helical coil

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JP3006258B2
JP3006258B2 JP4024172A JP2417292A JP3006258B2 JP 3006258 B2 JP3006258 B2 JP 3006258B2 JP 4024172 A JP4024172 A JP 4024172A JP 2417292 A JP2417292 A JP 2417292A JP 3006258 B2 JP3006258 B2 JP 3006258B2
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dislocation
helical coil
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conductors
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、変圧器やリアクトル
などの比較的大電流、低電圧の巻線に多く使用される多
数の並列接続される導体束を転位しながら巻線するヘリ
カルコイル、特に導体として転位導体を使用した転位導
体ヘリカルコイルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a helical coil for winding a plurality of parallel-connected conductor bundles often used for relatively large current and low voltage windings such as transformers and reactors, while transposing. In particular, the present invention relates to a dislocation conductor helical coil using a dislocation conductor as a conductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は変圧器の巻線断面配置と漏れ磁束
分布を示す模式図である。この図において鉄心3に挿入
される形でヘリカルコイルからなる低圧巻線1が設けら
れ、その外径側に所定の間隔を隔てて高圧巻線2が配置
されている。実際の変圧器では低圧巻線1と鉄心3との
間に三次巻線が配置された3巻線変圧器もある。また、
三次巻線がヘリカルコイルのこともある。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a schematic diagram showing a winding cross-sectional arrangement and a leakage magnetic flux distribution of a transformer. In this figure, a low-voltage winding 1 composed of a helical coil is provided so as to be inserted into an iron core 3, and a high-voltage winding 2 is arranged at a predetermined interval on the outer diameter side. In an actual transformer, there is a three-winding transformer in which a tertiary winding is arranged between the low-voltage winding 1 and the iron core 3. Also,
The tertiary winding may be a helical coil.

【0003】これらの巻線1,2に誘起される電圧の殆
どは鉄心3を通る磁束によるものである。一方、巻線
1,2に負荷電流が流れると漏れ磁束が発生する。この
図での点線で示す磁束線4がおおよその漏れ磁束の分布
を示している。A−A線で示す巻線1,2の軸方向中央
部では磁束線4は一様に軸方向に向いた分布をしてお
り、上下端部では図示のように磁束線は左右に広がる分
布をする。
Most of the voltage induced in these windings 1 and 2 is due to the magnetic flux passing through the iron core 3. On the other hand, when a load current flows through the windings 1 and 2, a leakage magnetic flux is generated. A magnetic flux line 4 indicated by a dotted line in this figure indicates an approximate distribution of the leakage magnetic flux. The magnetic flux lines 4 are uniformly distributed in the axial direction at the axial center portions of the windings 1 and 2 indicated by the line A-A, and the magnetic flux lines are distributed right and left at the upper and lower ends as shown. do.

【0004】図3は図2のA−A線での漏れ磁束の磁束
密度の分布を示すグラフである。この図において、横軸
は半径方向座標であり縦軸は磁束密度である。図2のA
−A線上の磁束密度分布は図示のように台形状をしてお
り、左側の右上がりの傾斜部は低圧巻線1の内部の、右
側の右下がりの傾斜部は高圧巻線2の内部の磁束密度の
それぞれ分布であり、これらの間の平坦部は高圧巻線2
と低圧巻線1との間の電流が流れない空間の分布であ
る。
FIG. 3 is a graph showing the distribution of the magnetic flux density of the leakage magnetic flux along the line AA in FIG. In this figure, the horizontal axis is the radial coordinate and the vertical axis is the magnetic flux density. A in FIG.
The magnetic flux density distribution on the -A line has a trapezoidal shape as shown in the figure, and the left-hand ascending slope is inside the low voltage winding 1 and the right-hand ascending slope is inside the high voltage winding 2. The distribution of the magnetic flux densities respectively, and the flat portion between them is the high voltage winding 2
This is a distribution of a space in which no current flows between the low voltage winding 1 and the low voltage winding 1.

【0005】低圧巻線1の中の1本の導体が仮に最内径
側にあるとすると、この導体は殆ど漏れ磁束と鎖交しな
い。一方、最外径側にある導体は低圧巻線1内の漏れ磁
束の殆ど全部と鎖交することになる。周知のように、変
圧器巻線の導体を複数本並列接続で使用する場合、並列
導体間に漏れ磁束の鎖交数の違いによって誘起電圧の差
が生じ、そのために並列導体間に循環電流が流れて電流
分担が不平衡となり負荷損失が増大するという現象が知
られている。したがって、並列導体間の鎖交磁束の不平
衡を無くすために導体の相対位置、特に前述のように鎖
交磁束量は導体の半径方向位置によって大きく変わるこ
とから主に半径方向位置を変える転位が行われ磁気的に
平衡させる構成が採られるのが一般である。
[0005] Assuming that one conductor in the low voltage winding 1 is on the innermost side, this conductor hardly interlinks with the leakage magnetic flux. On the other hand, the conductor on the outermost diameter side links almost all of the leakage magnetic flux in the low-voltage winding 1. As is well known, when a plurality of transformer winding conductors are used in parallel connection, a difference in induced voltage occurs due to a difference in the number of interlinks of leakage magnetic flux between the parallel conductors, and as a result, a circulating current flows between the parallel conductors. There is known a phenomenon in which the current sharing becomes unbalanced and the load loss increases. Therefore, in order to eliminate the imbalance of the interlinkage magnetic flux between the parallel conductors, since the relative position of the conductors, especially the amount of interlinkage magnetic flux greatly changes depending on the radial position of the conductor as described above, the dislocation that mainly changes the radial position is It is common to employ a configuration that is performed and magnetically balanced.

【0006】図4は低圧巻線1としてのヘリカルコイル
100の導体配置を示す模式的な断面図である。導体1
01は後述のように複数本のホルマル平角線を転位して
共通に絶縁被覆した転位導体である。ヘリカルコイル一
般としては銅又はアルミなどからなる平角線に絶縁紙な
どで絶縁被覆した導体が使用される場合もある。図では
導体101の断面形状を正方形にしてあるが、実際には
半径方向の寸法である厚み寸法qと軸方向寸法である幅
寸法pとの比率には種々のものがあり、1本の平角線の
場合には厚み寸法qは幅寸法pに比べて充分小さいのが
普通であるが、転位導体の場合はこれらの値が略同じで
しかも1本の平角線の寸法よりもはるかに大きいのが普
通である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a conductor arrangement of the helical coil 100 as the low-voltage winding 1. Conductor 1
Reference numeral 01 denotes a dislocation conductor in which a plurality of formal rectangular wires are displaced and insulated in common as described later. In general, a helical coil may use a conductor in which a rectangular wire made of copper or aluminum is insulated and coated with insulating paper or the like. Although the cross-sectional shape of the conductor 101 is square in the figure, there are various ratios between the thickness dimension q, which is the dimension in the radial direction, and the width dimension p, which is the axial dimension, in practice. In the case of a wire, the thickness dimension q is usually sufficiently smaller than the width dimension p, but in the case of a dislocation conductor, these values are substantially the same, and are much larger than the dimension of one rectangular wire. Is common.

【0007】ヘリカルコイル100は円筒状をしていて
図の左側が内径側であり、上下方向が軸方向(z)、左
から右に向かう方向が半径方向(r)である。ヘリカル
コイル100は、軸方向並べ数nz が2、半径方向重ね
数nr が4で導体束111〜181を構成する導体10
1の本数は8、一度に転位する導体の本数は1である。
実際のヘリカルコイルでは導体が1本の平角線の場合は
重ね数nr は10乃至はそれ以上の大きな数が普通であ
り、転位導体の場合では図示のように4程度である。
The helical coil 100 has a cylindrical shape. The left side of the figure is the inner diameter side, the vertical direction is the axial direction (z), and the direction from left to right is the radial direction (r). The helical coil 100 has conductors 11 constituting the conductor bundles 111 to 181 when the number nz arranged in the axial direction is 2 and the number nr overlapped in the radial direction is 4.
The number of 1 is eight, and the number of conductors that transpose at one time is one.
In an actual helical coil, when the conductor is a single rectangular wire, the number of overlaps nr is usually 10 or more, and in the case of a dislocation conductor, it is about 4 as shown.

【0008】8本の導体101に示してある1から8の
数値は導体の番号であり、導体番号1から8の8本はヘ
リカルコイル100の上下端の図示しない引き出しリー
ド部で電気的に一括接続されている。ヘリカルコイル1
00は11から18までの8つのブロックからなってい
て、それぞれのブロックの巻数は5である。ブロック1
1は一番上の導体束111、図示の省略されている途中
の導体束112〜114および一番下の導体束115か
らなっている。1つの導体束がまとめて巻回されて1タ
ーンを形成し導体束111から順次112,113とい
うように軸方向に並べて巻枠上に巻回されて導体束11
5まで5ターン巻回されて1つのブロックが形成され
る。ブロック11内では導体番号1〜8の導体101の
相対位置は変わらない。図では導体束111と導体束1
15とで導体番号の相対位置が同じであることがこの点
を示したものである。
Numerical values 1 to 8 shown in the eight conductors 101 are conductor numbers, and eight conductor numbers 1 to 8 are electrically collectively connected to lead ends (not shown) at the upper and lower ends of the helical coil 100. It is connected. Helical coil 1
00 is composed of eight blocks 11 to 18, and each block has five turns. Block 1
Reference numeral 1 denotes a top conductor bundle 111, middle conductor bundles 112 to 114 (not shown), and a bottom conductor bundle 115. One conductor bundle is collectively wound to form one turn, and is sequentially arranged in the axial direction from the conductor bundle 111 to 112 and 113 so as to be wound on a bobbin.
Five turns are wound up to 5 to form one block. In the block 11, the relative positions of the conductors 101 of the conductor numbers 1 to 8 do not change. In the figure, conductor bundle 111 and conductor bundle 1
This point indicates that the relative positions of the conductor numbers are the same for Nos. 15 and 15.

【0009】ブロック12では8本の導体101の位置
が導体束115に比べて1導体分ずつ右周りに移動した
位置になっている。すなわち、導体番号1、2、3は、
ブロック11では最も内径側の上に位置していたのが導
体1本分右に移動し、導体番号4は上から下に降り、導
体番号5,6,7は導体1本分左に移動し、導体番号8
は導体番号1があった最左の上に移動している。このよ
うな導体位置の移動は転位と呼ばれている。このような
転位が行われる転位部はブロックの変わり目ごとの7箇
所に設けられていて、最下端のブロック18から更にも
う一度同じような転位をしたとするとブロック11の導
体位置に戻るようになっている。すなわち、ヘリカルコ
イル100全体で導体束の中の導体の相対位置が1回転
したことになる。
In the block 12, the positions of the eight conductors 101 are shifted to the right by one conductor at a time in comparison with the conductor bundle 115. That is, conductor numbers 1, 2, and 3
In block 11, what was located on the innermost side moved to the right by one conductor, conductor number 4 descended from top to bottom, and conductor numbers 5, 6, and 7 moved to the left by one conductor. , Conductor number 8
Has moved to the top left where conductor number 1 was. Such movement of the conductor position is called dislocation. The dislocations where such dislocations are performed are provided at seven locations at each transition of the block. If the same dislocation is performed again from the lowermost block 18, it returns to the conductor position of the block 11. I have. That is, the relative position of the conductor in the conductor bundle has rotated one turn in the entire helical coil 100.

【0010】このような転位による回転移動の結果、導
体番号1はブロック11で最内径側の位置、ブロック1
2で内径側から2つめ、ブロック13で3つめ、ブロッ
ク14で4つめ、言い換えれば最外径側に位置すること
になり、4つの異なる半径方向位置に全て位置してい
る。ブロック15〜18でも同じように順次半径方向位
置を変化させている。他の導体番号2〜8も同様であ
り、全ての導体101は半径方向位置に関して平等の位
置関係になる。漏れ磁束の鎖交量は主に半径方向に応じ
て変化することからこのような転位によって導体番号1
〜8それぞれの鎖交磁束量がおおよそ平衡するようにな
る。また、全ての導体101は半径方向位置の関係が平
等であるということは導体番号1〜8の長さが同じにな
っているとも言える。ヘリカルコイルに限らず複数の並
列導体からなる変圧器の巻線は巻線の種類に応じた転位
が行われるが、巻線の種類に関係なく殆どの場合に並列
接続される導体の長さが同じになるように転位されてい
る。
As a result of the rotational movement due to such dislocation, the conductor number 1 is located at the innermost position on the block 11,
2 is the second from the inner diameter side, block 13 is the third, block 14 is the fourth, in other words, it is located on the outermost diameter side, and all are located at four different radial positions. Blocks 15 to 18 also change the radial position in the same manner. The same applies to other conductor numbers 2 to 8, and all the conductors 101 have an equal positional relationship with respect to the radial position. Since the amount of interlinkage of the leakage magnetic flux changes mainly in accordance with the radial direction, such dislocation causes the conductor number 1
-8 are approximately balanced. In addition, the fact that all the conductors 101 have the same radial positional relationship means that the conductor numbers 1 to 8 have the same length. Not only helical coils but also transformer windings consisting of multiple parallel conductors undergo transposition according to the type of winding. It has been transposed to be the same.

【0011】図5はブロック11の上2つの導体束11
1,112の断面図であり、それぞれの導体束の中央部
に転位部で必要となる空間を確保するための詰物102
が設けられている。導体束111の中の導体間の隙間及
び導体束111と112との間の隙間は導体を冷却する
冷却媒体が通過する冷却ダクト103になっている。図
6は導体101の詳細な断面図であり、奇数本のホルマ
ル平角線105を図のように2本並べに配置して前述の
ヘリカルコイル100と同様の転位が行われたものが絶
縁被覆104で被覆絶縁されたもので、そのために転位
導体と呼ばれている。ただ、ヘリカルコイル100の場
合は7回転位が行われて結果的に全ての導体101が1
回転するだけの転位の頻度であるが、転位導体の場合は
高頻度に転位されていてそれぞれの平角線は磁気的に平
等になっている。そのため、巻回作業においては1本の
導体として取り扱うことができるので大電流のコイルに
特に適した導体である。ホルマル平角線105の厚み寸
法は2mm前後であるが、図示のように半径方向に10前
後重ねるので転位導体101の厚み寸法は20mm前後に
なる。また、幅寸法も2本のホルマル平角線105が並
んだ寸法になるのでこれも20mm前後になる。ただ、ホ
ルマル平角線105の寸法、その本数等を設計上自由に
設定できる。
FIG. 5 shows the upper two conductor bundles 11 of the block 11.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the first and second conductor bundles.
Is provided. The gap between the conductors in the conductor bundle 111 and the gap between the conductor bundles 111 and 112 form a cooling duct 103 through which a cooling medium for cooling the conductor passes. FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of the conductor 101. An odd number of formal rectangular wires 105 are arranged side by side as shown in FIG. It is called a dislocation conductor for its insulation. However, in the case of the helical coil 100, seven rotations are performed, and as a result, all the conductors 101 become one.
Although the frequency of dislocation is only rotation, in the case of a dislocation conductor, transposition is performed at a high frequency, and each flat wire is magnetically equal. Therefore, it can be handled as a single conductor in the winding operation, and is particularly suitable for a coil with a large current. Although the thickness dimension of the formal rectangular wire 105 is about 2 mm, the thickness dimension of the dislocation conductor 101 is about 20 mm because it overlaps about 10 in the radial direction as shown. In addition, the width dimension is also a dimension in which the two formal rectangular wires 105 are arranged, which is also about 20 mm. However, the dimensions of the formal rectangular wire 105, the number thereof, and the like can be freely set in design.

【0012】図7は隣のブロックに移る際に行われる転
位の様子を模式的に示す転位部の斜視図、図8は図7の
各位置a、b、c、d、e、fでの各導体の位置を示す
断面図である。これらの図において、位置aは転位前の
導体位置であり、図4のブロック11のそれに一致して
いる。位置fは転位終了後の導体位置でありブロック1
2のそれに一致している。すなわち、図7,図8はブロ
ック11から12へ移る転位部を示すものである。な
お、図7の導体101の折り曲げの程度は実際よりもは
るかにきつく折り曲げたように図示してある。また、図
の下側が内径側になるので実際の転位部は上に凸の円弧
状になっているのが実際である。
FIG. 7 is a perspective view of a dislocation portion schematically showing a state of dislocation performed when moving to an adjacent block. FIG. 8 is a view at each position a, b, c, d, e, and f in FIG. It is sectional drawing which shows the position of each conductor. In these figures, the position a is the conductor position before the dislocation and corresponds to that of the block 11 in FIG. Position f is the conductor position after the end of the dislocation,
Coincides with that of 2. That is, FIGS. 7 and 8 show a dislocation portion that moves from block 11 to block 12. The degree of bending of the conductor 101 in FIG. 7 is illustrated as being much tighter than actual. In addition, since the lower side of the figure is the inner diameter side, the actual dislocation portion is actually an upwardly convex arc.

【0013】転位は次の順序で行われる。 ブロック11の最後の導体束115に属する位置aか
ら導体番号5,6が詰物102の転位空間をつぶして内
径側に向かって半径方向の移動をし、その結果図8の鎖
線で示す隙間ができて位置bになる。図8で位置bに向
かって移動する導体とその方向を矢印で示してある。 位置bから最外径にある導体番号4が軸方向移動して
位置cになる。 位置cから導体番号1,2,3が外径に向かって半径
方向移動し最内径側に図8の鎖線で示す隙間を作って位
置dとなる。 この隙間に導体番号8が軸方向移動して位置eとな
り、導体番号4〜7の最内径側に隙間ができる。 導体番号6,7が内径側に向かって半径方向移動して
詰物102が挿入される転位空間をコイル中央部に生成
して位置fとなり転位が完了してこの位置fはブロック
12の最初の導体束121に属することになる。
The dislocation is performed in the following order. From the position a belonging to the last conductor bundle 115 of the block 11, the conductor numbers 5 and 6 crush the dislocation space of the filling 102 and move radially toward the inner diameter side, and as a result, a gap indicated by a chain line in FIG. 8 is formed. To position b. In FIG. 8, the conductor moving toward the position b and its direction are indicated by arrows. The conductor number 4 at the outermost diameter from the position b moves in the axial direction to become the position c. The conductor numbers 1, 2, and 3 move in the radial direction from the position c toward the outer diameter, and a gap shown by a chain line in FIG. The conductor number 8 moves axially in this gap to the position e, and a gap is formed on the innermost diameter side of the conductor numbers 4 to 7. The conductor numbers 6 and 7 move in the radial direction toward the inner diameter side to generate a dislocation space in which the filling material 102 is inserted in the center of the coil to become a position f, and the dislocation is completed, and this position f is the first conductor of the block 12. It belongs to the bundle 121.

【0014】前述のように、導体の軸方向移動と半径方
向移動とを交互に繰り返すことによって結果的にそれぞ
れの導体の位置を1導体分ずつ右回転するように移動し
て転位が行われる。このように軸方向移動と半径方向移
動とを離れた位置で行うのは、導体101の角と角が当
って絶縁被覆104が破れて平角線同士が電気的に接触
するということがない構成にするためであり、また、そ
のために前述の転位空間を形成する詰物102が必要に
なっているのである。
As described above, by alternately repeating the axial movement and the radial movement of the conductor, the position of each conductor is consequently moved so as to rotate clockwise by one conductor, and transposition is performed. Performing the axial movement and the radial movement at separate positions in this manner is a configuration in which the corners of the conductor 101 do not hit each other, the insulating coating 104 is broken, and the flat wires do not electrically contact with each other. Therefore, the filling material 102 that forms the above-described dislocation space is required.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】前述で明らかなように
転位部で導体101が軸方向、半径方向に移動するため
の転位空間が必要であることから、ヘリカルコイル10
0では図5や図8に示したように詰物102が設けられ
ている。この詰物102が確保している空間が必要にな
るのは転位部だけであり、他の部分では無用のものであ
る。この詰物102は少なくとも導体1本分の断面積が
必要であるから、図のような8本束のヘリカルコイル1
00ではコイル幅寸法Qが詰物102が無い場合に比べ
て約4分の5倍と大きくなっている。
As apparent from the above description, a dislocation space is required for the conductor 101 to move in the axial direction and the radial direction at the dislocation portion.
In the case of 0, the filling 102 is provided as shown in FIGS. The space secured by the filling 102 is required only at the dislocation portion, and is unnecessary at other portions. Since the filling 102 requires a cross-sectional area of at least one conductor, eight bundles of helical coils 1 as shown in the figure are used.
In the case of 00, the coil width dimension Q is about 4 times as large as that in the case where the filler 102 is not provided.

【0016】普通の平角線でヘリカルコイルを構成する
場合には1本の導体の断面積が小さい代わりに導体束を
構成する導体本数がもっと大きくなるので、詰物102
のコイル全体に占める割合が小さいことから大きな問題
とはならないが、前述のように転位導体101を使用す
る場合には導体101の断面積が大きいことから導体束
の本数は少なくなりその結果詰物102の占める割合が
大きくなるのである。
In the case where a helical coil is formed by a normal rectangular wire, the number of conductors constituting a conductor bundle is increased instead of the cross-sectional area of one conductor being small.
However, when the dislocation conductor 101 is used as described above, the number of conductor bundles is reduced because the cross-sectional area of the conductor 101 is large, and as a result, the filling 102 The ratio of the occupation becomes large.

【0017】この詰物102の占める割合が大きいため
にヘリカルコイル100の寸法が増大し、その影響で高
圧巻線2の直径が大きくなり、結果的に変圧器の重量増
大、価格上昇の要因になるという問題がある。この発明
の目的はこのような問題を解決し、必要とする転位空間
を小さくして断面積が従来よりも小さくなる転位導体ヘ
リカルコイルを提供することにある。
The size of the helical coil 100 increases due to the large proportion of the filling 102, and the diameter of the high-voltage winding 2 increases under the influence of the helical coil 100. As a result, the weight of the transformer increases and the price increases. There is a problem. An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a dislocation conductor helical coil in which a required dislocation space is reduced and a cross-sectional area is smaller than that in the related art.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、転位導体からなる導体を軸方向
に2本並べ、これを半径方向に複数本重ねて構成された
導体束を一括して軸方向に並べて所定の巻数巻回してな
り、前記導体束を構成するそれぞれの導体の相対位置が
回転するように変わる転位を行う転位部が所定の位置に
複数箇所設けられてなる転位導体ヘリカルコイルにおい
て、前記転位部における転位に要する転位空間を、前記
導体束の軸方向上段側の導体と軸方向下段側の導体との
間隔を軸方向に広げることによって形成してなるものと
する。
According to the present invention, there is provided a conductor bundle formed by arranging two conductors composed of dislocation conductors in an axial direction and stacking a plurality of the conductors in a radial direction. Are arranged in the axial direction at a time and wound by a predetermined number of turns, and a plurality of dislocation portions are provided at predetermined positions for performing a transposition that changes the relative position of each conductor constituting the conductor bundle so as to rotate. In the dislocation conductor helical coil, the dislocation space required for dislocation in the dislocation portion is formed by extending the interval between the axially upper conductor and the axially lower conductor of the conductor bundle in the axial direction. I do.

【0019】[0019]

【作用】この発明の構成において、転位空間を,導体束
の軸方向上段側の導体と軸方向下段側の導体との間隔を
軸方向に広げることによって形成する構成とすることに
より、転位部が設けられるターンだけこの転位空間を確
保すればよいので、転位導体を使用したために導体束を
構成する導体本数が少ない場合に従来のように転位空間
が全導体束に設けられる構成に比べてヘリカルコイル全
体で積算した転位空間が小さくて済む。
In the structure of the present invention, the dislocation space is formed by widening the gap between the conductor on the upper stage in the axial direction and the conductor on the lower stage in the axial direction of the conductor bundle in the axial direction. Since it is sufficient to secure this dislocation space only for the turns provided, when the number of conductors constituting the conductor bundle is small due to the use of the dislocation conductor, the helical coil is compared with the conventional configuration where the dislocation space is provided for the entire conductor bundle. The dislocation space integrated as a whole can be small.

【0020】[0020]

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施例を示すヘリカルコイル100の
ブロック11から12に移行する転位部の断面図であ
り、図8と同じ部材については共通の符号を付けて詳し
い説明を省く。この図において、位置aは図8の位置a
と同様に転位前の導体位置を表し位置hは図8の位置g
と同様に転位が完了した位置である。また、位置bは位
置aから転位のために上に位置する導体番号1,2,
3,4と下に位置する導体番号5,6,7,8の間の冷
却ダクト103を広げた位置であり、この後従来と同様
に導体の軸方向移動、半径方向移動が行われる。以下に
この図による転位を位置aから始めて順を追って説明す
る。 導体束115の中の冷却ダクト103の間隔を広げる
形で転位空間106を設けて位置bとなる。 導体番号8を転位空間106に軸方向移動させ転位導
体位置Cとなる。 導体番号5,6,7を内径側に半径方向移動させて位
置dとなる。 導体番号4を下方向に軸方向移動させて位置eとな
る。 導体番号1,2,3を外径側に半径方向移動させて位
置fとなる。 導体番号1の移動した後に導体番号8を軸移動させて
位置gとなる。 転位空間106を閉じて冷却ダクト103に戻して位
置hとなり転位を完了してブロック12の導体束121
に移行する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a dislocation portion which transitions from block 11 to block 12 of a helical coil 100 according to an embodiment of the present invention. The same members as those in FIG. In this figure, position a corresponds to position a in FIG.
8 represents the conductor position before the dislocation, and the position h is the position g in FIG.
This is the position where the dislocation has been completed as in the case of. Position b is the conductor numbers 1, 2, 2,
This is a position where the cooling duct 103 is expanded between the conductor numbers 3, 4, and the conductor numbers 5, 6, 7, and 8 below, and thereafter, the conductor is moved in the axial direction and the radial direction as in the conventional case. Hereinafter, the dislocation according to this figure will be described step by step starting from position a. The dislocation space 106 is provided so as to widen the interval between the cooling ducts 103 in the conductor bundle 115, and the position becomes the position b. The conductor number 8 is moved in the axial direction to the dislocation space 106 to become the dislocation conductor position C. The conductor numbers 5, 6, and 7 are moved to the inner diameter side in the radial direction to become the position d. The conductor number 4 is moved downward in the axial direction to become the position e. The conductor numbers 1, 2, and 3 are moved to the outer diameter side in the radial direction to be the position f. After the conductor number 1 is moved, the conductor number 8 is axially moved to the position g. The dislocation space 106 is closed and returned to the cooling duct 103 to be located at the position h.
Move to

【0021】このような転位を採用すれば図5や図8に
示すような詰物102を必要とせずしたがって、ヘリカ
ルコイル100の半径方向寸法でもあるコイル幅寸法は
導体101の厚み寸法qの4倍でよい。従来の図5のヘ
リカルコイル100では5倍である。一方、ヘリカルコ
イル100の軸方向寸法である高さ寸法は、従来の寸法
に対して転位空間106が設けられた分だけ大きくな
る。導体101の幅寸法をp、冷却ダクト寸法をsとす
ると、高さ寸法の増加は、(p−s)の7倍となる。巻
数N、導体束の本数m、従来のヘリカルコイル100の
高さ寸法P1 、同じく幅寸法Q1 、同じく断面積S1
発明のヘリカルコイル100のコイル高さP2、同じく
幅寸法Q2 、同じく断面積S2 、断面積S1 に対する断
面積S2 の比率をη、それぞれすると、次式が得られ
る。なお、ヘリカルコイル100における軸方向の導体
束が並ぶ数は巻数Nに+1した値になる。これは1ター
ンめの終端は始端から1ターン分軸方向にずれているの
で2ターン分の軸方向寸法を必要とするということで理
解できる。 P1 =(N+1)(p+p)+(2N+1)s ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1) Q1 =(m/2+1)q ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2) S1 =P1 1 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3) P2 =(N+1)(p+p)+(2N+1)s+(m−1)(q−s)‥‥(4) Q2 =(m/2)q ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(5) S2 =P2 2 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(6) η=S2 /S1 =(P2 /P1 )(Q2 /Q1 ) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(7) =〔1+(m−1)(q−d)/P1 〕×〔1−2/(m+2)〕 ‥(8) Nやmの値を図4の値である40と8とし、p=q=1
5mm、d=5mmとして上式を計算すると次の通りにな
る。 P1 =41・(15+15)+81・5=1635 Q1 =(8/2+1)・15=75 S1 =1635・75=1.226×105 P2 =41・(15+15)+81・5+7(15─
5)=1705 Q2 =(8/2)・15=60 S2 =1705・60=1.023×105 η=1.023・105 /1.226×105 =0.8
3 すなわち、この発明を適用したヘリカルコイル100は
従来のヘリカルコイル100の83%の断面積に縮小す
るという結果になる。断面積が縮小するということは巻
線高さを同じにすれば巻線幅を縮小することができるこ
とからこの発明を採用したヘリカルコイル100からな
る低圧巻線1の平均直径が縮小し高圧巻線2の直径も縮
小することによってこれらの巻線の導体使用量が低減し
てその分コストダウンするばかりでなく負荷損も同じ比
率で低減し効率が向上する。また、巻線全体の外径が縮
小することから変圧器中身寸法の低減、ひいては鉄心や
タンクの寸法重量の低減、冷却媒体である絶縁油使用量
の低減など波及効果が生ずる。
If such a dislocation is employed, the pad 102 as shown in FIGS. 5 and 8 is not required. Therefore, the coil width, which is also the radial dimension of the helical coil 100, is four times the thickness q of the conductor 101. Is fine. In the conventional helical coil 100 shown in FIG. On the other hand, the height dimension, which is the axial dimension of the helical coil 100, is larger than the conventional dimension by the provision of the dislocation space 106. Assuming that the width dimension of the conductor 101 is p and the cooling duct dimension is s, the increase in the height dimension is seven times (ps). The number of turns N, the number of conductor bundles m, the height dimension P 1 of the conventional helical coil 100, the width dimension Q 1 , the cross-sectional area S 1 ,
When the coil height P 2 of the helical coil 100 of the invention, the width dimension Q 2 , the cross-sectional area S 2 , and the ratio of the cross-sectional area S 2 to the cross-sectional area S 1 are η, the following equations are obtained. The number of the conductor bundles in the axial direction in the helical coil 100 is a value obtained by adding +1 to the number of turns N. This can be understood from the fact that the end of the first turn is displaced in the axial direction by one turn from the start end, and thus requires an axial dimension of two turns. P 1 = (N + 1) (p + p) + (2N + 1) s {(1) Q 1 = (m / 2 + 1) q} ‥‥‥‥‥‥‥ (2) S 1 = P 1 Q 1 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (3) P 2 = (N + 1) (p + p) + (2N + 1) s + (m-1) (q-s) ‥‥ (4) Q 2 = (m / 2) q ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ‥‥‥‥ (5) S 2 = P 2 Q 2 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (6) η = S 2 / S 1 = ( P 2 / P 1 ) (Q 2 / Q 1 ) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (7) = [1+ (m−1) (q−d) / P 1 ] × [1-2 / (m + 2) )] ‥ (8) The values of N and m are 40 and 8, which are the values in FIG. 4, and p = q = 1
When the above equation is calculated with 5 mm and d = 5 mm, the following is obtained. P1 = 41 · (15 + 15) + 81.5 = 1635 1 Q1 = (8/2 + 1) · 15 = 75 S1 = 1635 · 75 = 1.226 × 10 5 P2 = 41 · (15 + 15) + 81.5 + 7 (15 °)
5) = 1705 Q2 = (8/2) · 15 = 60 S2 = 1705 · 60 = 1.023 × 10 5 η = 1.23 · 10 5 /1.226×10 5 = 0.8
3 That is, the helical coil 100 to which the present invention is applied is reduced to a cross-sectional area of 83% of the conventional helical coil 100. The reduction in the cross-sectional area means that the winding width can be reduced by making the winding height the same, so that the average diameter of the low-voltage winding 1 composed of the helical coil 100 employing the present invention is reduced and the high-voltage winding is reduced. By reducing the diameter of 2, the amount of conductor used for these windings is reduced, so that not only the cost is reduced, but also the load loss is reduced at the same ratio and the efficiency is improved. Further, since the outer diameter of the entire winding is reduced, ripple effects such as a reduction in the dimensions of the transformer, a reduction in the size and weight of the iron core and the tank, and a reduction in the amount of insulating oil used as a cooling medium are produced.

【0022】ところで、(8)式は近似的に次式とな
る。この式からこの発明の効果が生ずるη<1となるm
の値を求めると次のようになる。 η≒1+(m−1)(q−d)/P1 −2/(m+2)<1 ‥‥‥‥‥(9) (m−1)(m+2)<2P1 /(q−d) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(10) 前述の値を代入すると(10)式の右辺は327となる
のでこれからmを求めると結果的にm<18が得られ
る。すなわち、mは偶数なので16以下のときにはこの
発明を適用することによってヘリカルコイル100の断
面積を縮小することができるということになる。前述の
ようにm=8では前述のように約17%の縮小という結
果になる。前述のように、導体が転位導体ではなく平角
線の場合はmの値が大きくなるからこの発明の効果はな
いか却ってヘリカルコイル断面積が増大する場合もあ
る。
The equation (8) is approximately given by the following equation. From this equation, m where η <1 at which the effect of the present invention occurs is obtained.
Is obtained as follows. η ≒ 1 + (m−1) (q−d) / P 1-2 − (m + 2) <1 (9) (m−1) (m + 2) <2P 1 / (q−d) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (10) By substituting the above values, the right side of the equation (10) becomes 327. Therefore, when m is obtained from this, m <18 is obtained. That is, since m is an even number, when the number is 16 or less, the sectional area of the helical coil 100 can be reduced by applying the present invention. As described above, m = 8 results in a reduction of about 17% as described above. As described above, when the conductor is not a dislocation conductor but a rectangular wire, the value of m becomes large, so that the effect of the present invention may not be obtained or the helical coil cross-sectional area may be increased.

【0023】なお、図1の転位部における転位の順序は
一例であってこの発明の適用にあたって転位の順序をこ
の図に限るものではない。例えば、位置aから位置bに
移動する際に導体番号5,6,7の3本だけ位置cと同
じ位置に移動させ、その後導体8を位置cの位置に移動
させることも可能である。このことは位置eから位置h
に移る場合も同様である。また、転位空間106は導体
束の中だけに設けるのではなく、転位部が存在する1タ
ーンの転位部以外の部分では導体束111と112との
間の冷却ダクト103を大きくする構成とすることもで
きる。
The order of the dislocations in the dislocation portion in FIG. 1 is an example, and the order of the dislocations is not limited to this diagram in applying the present invention. For example, when moving from position a to position b, it is also possible to move only three conductor numbers 5, 6, and 7 to the same position as position c, and then move conductor 8 to position c. This means that from position e to position h
The same applies to the case of moving to. Further, the dislocation space 106 is not provided only in the conductor bundle, and the cooling duct 103 between the conductor bundles 111 and 112 is enlarged in a portion other than the one-turn dislocation portion where the dislocation portion exists. Can also.

【0024】[0024]

【発明の効果】この発明は前述のように、転位空間を,
導体束の軸方向上段側の導体と軸方向下段側の導体との
間隔を軸方向に広げることによって形成する構成とする
ことによって、この転位空間は転位部が設けられるター
ンだけに設ければよく、また、その数は導体束を構成す
る導体本数から1を引いた値なので、転位導体ヘリカル
コイルのように導体束を構成する導体本数が少ない場合
に従来のように転位空間を全導体束に設ける構成に比べ
てヘリカルコイル全体で積算した転位空間が小さくな
り、その分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、ヘリカルコイルで形成される低圧巻線
の平均直径が小さくなるばかりでなく、この低圧巻線の
外径側に位置する高圧巻線の直径も小さくなってそれぞ
れの巻線の導体使用量が低減してコストダウンと負荷損
低減による効率が向上するという効果が得られる。更
に、巻線全体の直径が小さくなることから、鉄心、タン
クの寸法縮小重量低減となり、これらが総合されて転位
導体ヘリカルコイルを適用した大容量変圧器のコストダ
ウン、効率向上及び省資源に大きく貢献するという効果
が得られる。
According to the present invention, as described above, the dislocation space is
The dislocation space may be provided only in the turn where the dislocation part is provided by adopting a configuration in which the interval between the conductor on the upper stage in the axial direction and the conductor on the lower stage in the axial direction of the conductor bundle is formed by extending in the axial direction. In addition, since the number is a value obtained by subtracting 1 from the number of conductors constituting the conductor bundle, when the number of conductors constituting the conductor bundle is small, such as a displaced conductor helical coil, the dislocation space is reduced to the entire conductor bundle as in the conventional case. The dislocation space integrated over the entire helical coil is smaller than that provided, and the cross-sectional area of the helical coil can be reduced accordingly. As a result, not only does the average diameter of the low-voltage winding formed by the helical coil decrease, but also the diameter of the high-voltage winding located on the outer diameter side of the low-voltage winding decreases, and the amount of conductor used by each winding decreases And the efficiency is improved by cost reduction and load loss reduction. Furthermore, since the diameter of the entire winding is reduced, the size and weight of the iron core and tank are reduced, and these are combined to greatly reduce the cost, improve efficiency, and save resources of large-capacity transformers using displaced conductor helical coils. The effect of contributing is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例のヘリカルコイルの転位部の
各導体の位置を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing the position of each conductor in a dislocation portion of a helical coil according to an embodiment of the present invention.

【図2】変圧器の巻線断面配置と漏れ磁束分布を示す模
式図
FIG. 2 is a schematic diagram showing a winding cross-sectional arrangement and a leakage magnetic flux distribution of a transformer.

【図3】図2のA−A線での漏れ磁束の磁束密度の分布
を示すグラフ
FIG. 3 is a graph showing the distribution of the magnetic flux density of the leakage magnetic flux along the line AA in FIG. 2;

【図4】ヘリカルコイル導体配置を示す模式的な断面図FIG. 4 is a schematic sectional view showing a helical coil conductor arrangement.

【図5】図2の最上ブロックの上2つの導体束の断面図FIG. 5 is a cross-sectional view of the upper two conductor bundles in the uppermost block of FIG. 2;

【図6】図5の導体束を構成する転位導体の詳細な断面
FIG. 6 is a detailed sectional view of a dislocation conductor constituting the conductor bundle of FIG. 5;

【図7】従来の転位部の転位の様子を模式的に示す斜視
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a state of dislocation in a conventional dislocation portion.

【図8】図7の各位置での各導体の位置を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing the position of each conductor at each position in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 低圧巻線 2 高圧巻線 3 鉄心 100 ヘリカルコイル 101 導体(転位導体) 103 冷却ダクト 106 転位空間 11 ブロック 111 導体束 112 導体束 115 導体束 12 ブロック 121 導体束 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low-voltage winding 2 High-voltage winding 3 Iron core 100 Helical coil 101 Conductor (dislocation conductor) 103 Cooling duct 106 Dislocation space 11 block 111 conductor bundle 112 conductor bundle 115 conductor bundle 12 block 121 conductor bundle

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】転位導体からなる導体(101)を軸方向
に2本並べ、これを半径方向に複数本重ねて構成された
導体束(111〜181)を一括して軸方向に並べて所
定の巻数巻回してなり、前記導体束(111〜181)
を構成するそれぞれの導体(101)の相対位置が回転
するように変わる転位を行う転位部が所定の位置に複数
箇所設けられてなる転位導体ヘリカルコイルにおいて、
前記転位部における転位に要する転位空間(106)
を、前記導体束(111〜181)の軸方向上段側の導
体(101)と軸方向下段側の導体(101)との間隔
を軸方向に広げることによって形成してなることを特徴
とする転位導体ヘリカルコイル。
A conductor (101) composed of dislocation conductors is arranged in the axial direction, two conductor bundles (111 to 181) formed by stacking a plurality of these conductors in the radial direction are collectively arranged in the axial direction, and a predetermined The conductor bundle (111 to 181)
In a dislocation conductor helical coil in which a plurality of dislocation portions for performing transposition in which the relative position of each conductor (101) constituting
Dislocation space required for dislocation in the dislocation portion (106)
Wherein the distance between the conductor (101) on the upper side in the axial direction and the conductor (101) on the lower side in the axial direction of the conductor bundles (111 to 181) is increased in the axial direction. Conductor helical coil.
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