JP3969492B2 - High voltage transformer and conductive coating single mold coil for the high voltage transformer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式の高耐圧トランスとその高耐圧トランス用の導電コーティングシングルモールドコイルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一次コイルと二次コイルとを一つに巻き重ねて共通の鉄心に装着し、一方のコイルを低電圧系路に、他方のコイルを高電圧系路に接続して使用する湿式の高圧トランスは、既に知られている。
【0003】
この場合、トランス本体が絶縁油を収容した金属ケースに内装されているので、コイル相互間又はコイルと周辺の導体との間に、高い電位差によるコロナが発生したとしても、絶縁油の対流によりその絶縁性が修復されることから、絶縁性能については特に問題にならない。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−367834号公報
【特許文献2】
特開2000−260634号公報
【特許文献3】
特開2002−57040号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような湿式の高圧トランスでは、かなり大型化、大重量化する。また、現在は、火災防止など安全面への意識の高まりから絶縁油の使用が敬遠され、難燃性絶縁樹脂でモールドする乾式のモールドトランスが主流になりつつあるが(例えば特開2002−367834号公報、特開2000−0634号公報)、モールドトランスでは、固体絶縁物を絶縁材料とするため、トランス内部でコロナが発生すると絶縁油のように修復が効かず、時間の経過とともにそのコロナ発生部における絶縁の劣化が進行し、ついには絶縁破壊を起こしてしまう。
【0006】
更に、高圧モールドトランスでは、各コイルの端部にエッジがあると該部周辺に電荷が集中してコロナが生じ易くなり、また、各コイルは一端から他端へと電位が次第に高く若しくは低くなることによって周面全般が平等電界には形成されないためにコイルの周辺で局所的に電荷が集中してコロナが生じ易くなる。しかも、トランス外周を導電材で被覆してこれを接地するような場合、高圧側のコイルからの引出線をその導電材の被覆に窓孔を開けて挿通させると、その窓孔の縁部にエッジを作ることになるために該部周辺に電荷が集中してコロナが生じ易くなる。したがって、多くのコロナの発生原因を有してモールドの絶縁劣化乃至絶縁破壊を起こす可能性が高く、耐圧性の改善が求められている。
【0007】
なお、コイルに挿入する断面角形の鉄心の該断面四隅にそれぞれコロナリング(電界緩和部材)を当てて鉄心と平行に(磁束の流れの方向に)一巡させることにより絶縁材の劣化を防止することは一部のトランスで既に提案されているが(特開2002−57040号公報)、このような手段では上述のような絶縁材の劣化や絶縁破壊は到底解決できない。
【0008】
そこで、本発明は、モールドトランスを高耐圧に改善してモールドの絶縁劣化乃至絶縁破壊を防止し、併せて、小型化軽量化を図ろうとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この観点から、本発明の請求項1の高耐圧トランスは、一次、二次いずれか一方の小径の内コイルと他方の大径の外コイルとをそれぞれ全周面及び両端面にわたり絶縁材でシングルにモールドし、各シングルモールドには両端の内外縁部を断面円弧状に形成させて導電塗料による導電コーティングを施し、かつ、内外各コイルの適所と当該コイルの導電コーティングとを電気的に接続して各導電コーティングを当該コイルに相応する電位にフロートさせるよう構成し、こうしてできた両導電コーティングシングルモールドコイルを所要間隔で内外同心に配して更に絶縁材で一体的にダブルにモールドし、このダブルモールドにも導電塗料による総合導電コーティングを施すとともに該総合導電コーティングの適所に窓孔を開けて内外いずれか一の高圧側コイルの引出線をその窓孔の中央部に挿通させ、また、その窓孔の孔縁にコロナリングを付設して総合導電コーティングダブルモールド複合一体化コイルを設け、この総合導電コーティングダブルモールド複合一体化コイルを鉄心に装着して該鉄心と上記総合導電コーティングとを電気的に接続したことを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0011】
図1乃至図5において、1は一次(低圧側)の小径円筒状の内コイル、2は二次(高圧側)の大径円筒状の外コイルであり、両コイルは、図2乃至図4に示すように、それぞれ全周面にわたり難燃性樹脂の絶縁材でシングルにモールドし、各シングルモールド3,4には両端の内外縁部5,6を断面円弧状に形成させて適宜塗料にアルミニウム等の導電材の粉末を混入した導電塗料による導電コーティング7,8を施し、内外各コイル1,2の一端と当該コイルの導電コーティング7,8とを電気的に接続して(図5)各導電コーティング7,8を当該コイルに相応する電位にフロートさせるようにし、以て図4に示す一次側と二次側との円筒状の導電コーティングシングルモールドコイルA,Bを構成している。なお、図示のものでは一次側(低圧側)の導電コーティングシングルモールドコイルAにおける内周面の導電コーティングを省略している(図4)。各導電コーティング7,8の内外各コイル1,2への電気的接続は当該コイルの中間タップであってもよい。
【0012】
このように構成した図4に示す一次側と二次側の両導電コーティングシングルモールドコイルA,Bは、図2、図3に示すように、所要間隔で内外同心に配して更に難燃性樹脂の絶縁材で一体的にダブルにモールドし、このダブルモールド9にも上述の導電塗料による総合導電コーティング10を施し、該総合導電コーティング10には、図1乃至図3に示すように、端面の適所に保護チューブ24を貫通させて該保護チューブ24内に一次(低圧側)の前記内コイル1の引出線12,13を挿通させ、かつ、外周面の中間部適所に円形の窓孔11を開けて該窓孔11の中央部で上記ダブルモールド9から外方へと丸棒14を一体に突出させるとともに該丸棒14内に二次(高圧側)の前記外コイル2の引出線15,16を貫装させことにより該引出線15,16をその窓孔11の中央部に挿通させており、また、その窓孔11の孔縁に断面円形乃至ほぼ円形の導電性のコロナリング17を付設して、総合導電コーティングダブルモールド複合一体化コイルCを設けている。なお、上記ダブルモールド9は両端の内外縁部25,26を角張った状態にしてもよいが、図1、図3に示すように、断面円弧状に形成してもよい。
【0013】
図1乃至図3に示すように、上記丸棒14の形成には電気絶縁性の合成樹脂パイプ18を外郭材として用い、該合成樹脂パイプ18に上記引出線15,16を通して上記ダブルモールド9の形成と同時に同じ難燃性樹脂の絶縁材を充填することによりそのダブルモールド9と一体に形成している。なお、その合成樹脂パイプ18の中に更に適数の合成樹脂細パイプを内装して各合成樹脂細パイプに引出線15,16を通してもよく、こうすることで引出線15,16の位置の確保がより容易になる場合がある。
【0014】
上述の内外のシングルモールド3,4とこれらを一つにするダブルモールド9には、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの難燃性樹脂の固体絶縁材19を用いればよいが、図示のものでは、図2、図3に示すように、そのダブルモールド9に熱膨張を吸収させるためのシリコン樹脂などの難燃性樹脂の軟体絶縁材20を部分的に用いている。すなわち、図2、図3に示すように、ダブルモールド9の固体絶縁材19において、内外のシングルモールド3,4相互の中間部分に周辺部の熱膨張を許容するに足る間隔21を形成させ、該間隔21内にゼリー状乃至ゴム状の軟体絶縁材20をモールドして弾性変形可能に一体化させている。
【0015】
上述の総合導電コーティングダブルモールド複合一体化コイルCは、図1乃至図3に示すように、鉄心22に装着して上記総合導電コーティング10を該鉄心に電気的に接続している(図5)。この電気的接続はその鉄心22に前述の導電塗料による導電コーティング23を施して該導電コーティング23と上記総合導電コーティング10とを連続一体化させることにより行っている。勿論、他の接続手段でもよいが、この導電コーティング手段の方が比較的容易に行えるものと考えられる。なお、鉄心22は図1乃至図3に示す断面四角形のものでよいが、図6に示すように、上記総合導電コーティングダブルモールド複合一体化コイルCの内周形状に適合させて断面四角形のものの四隅を円弧状に丸めたものや断面円形にしたものなどを用いてもよい。
【0016】
如上の構造であり、使用に当たっては、本体を適宜に設置して、一次の内コイル1の引出線12,13を低電圧系路に、また、二次の外コイル2の引出線15,16を高電圧系路に接続するとともに、鉄心23と総合導電コーティング10を設置基準に従いアース又はアースと遊離した要所に電気的に接続する。
【0017】
このようにして使用すると、内コイル1又は外コイル2との電気的接続により当該コイルに相応する電位にフロートされている各導電コーティング7,8は、導電性ゆえに全面においてその電位(等電位)となる。また、内コイル1と外コイル2のシングルモールド3,4は、両端の内外縁部5,6が断面円弧状に形成されているから、結果として各導電コーティング7,8の内外縁部もこれに沿って断面円弧状に丸められるので、各導電コーティング7,8には周辺へ電荷の集中をもたらすエッジは形成されない。更に、内コイル1と外コイル2は、そのようにして当該各コイルに相応する電位にフロートされた各導電コーティング7,8に包まれているから、たとえ内コイル1と外コイル2の端部にエッジがあってもこれが各導電コーティング7,8の外側にまで電荷の集中などの悪影響を及ぼすことはなく、内コイル1と当該コイルの導電コーティング7との間、外コイル2と当該コイルの導電コーティング8との間の電位差が格別大きくなるようなことも変動するようなこともない。
【0018】
したがって、各導電コーティング7,8では全面において平等電界となり、高圧側の外コイル2の導電コーティング8と低圧側の内コイル1の導電コーティング7との間、高圧側の外コイル2の導電コーティング8と総合導電コーティング10との間における電位差がかなり大きくとも、それらの間の電界の分布を容易に均一乃至ほぼ均一にさせることができ、ダブルモールド9における電荷を適切に分散させることができて、ダブルモールド9の絶縁耐力の設定が容易にかつ的確にしかも無駄なく合理的に行え、同時に、内外各コイル1,2のシングルモールド3,4の絶縁耐力の設定についても容易にかつ的確にしかも無駄なく合理的に行えることとなり、トランス内部での無用なコロナの発生及びコロナによるシングルモールド3,4及びダブルモールド9の絶縁劣化乃至絶縁破壊を適正に防止できる。つまり、各シングルモールド3,4の表面を丸めて導電塗料を塗布し、平等電界を作りだすことにより、短い距離で所要の耐圧を確保することができ、結果として小型、軽量化が実現できるのである。
【0019】
そして、高圧側の外コイル2の引出線15,16は、総合導電コーティング10に開けた窓孔11の中央部に挿通されることで、その窓孔11の孔縁との間の絶縁距離を容易にかつ適正に確保でき、しかも、その窓孔11の孔縁に付設されたコロナリング17によりその孔縁にエッジが生じることはなく、その孔縁付近の電荷をそのコロナリング17により適正に分散させることができて、トランス外部での無用なコロナの発生及びコロナによる当該部分の絶縁劣化乃至絶縁破壊を適正に防止できる。
【0020】
加えて、固体絶縁材19のダブルモールド9において、内外のシングルモールド3,4相互の中間部分に設けた間隔21と、該間隔21内にモールドして弾性変形可能に一体化させた軟体絶縁材20により、そのダブルモールド9における熱膨張による損傷を回避でき、熱膨張による損傷からのダブルモールド9における絶縁劣化乃至絶縁破壊を適正に防止できる。
【0021】
試作では、これまで実現を見ていない270kV、10分間の耐圧試験にも充分に耐える小型で軽量の乾式高耐圧トランスを容易に製作することができた。
【0022】
なお、内コイル1と外コイル2において、一次と二次、高圧側と低圧側、を逆にして実質的に同様に構成することも可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の請求項1の高耐圧トランスによれば、前述の構成により、トランス内部及びトランス外部での無用なコロナの発生及びコロナによるモールドの絶縁劣化乃至絶縁破壊を適正に防止でき、高耐圧で、小型軽量で、容易に製作できかつ廉価に提供できるモールドトランスを実現できる。その高耐圧トランスに用いられている導電コーティングシングルモールドコイルによれば、トランス内部において、短い距離で所要の耐圧を確保させることが可能となり、結果として小型軽量化の実現が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の高耐圧トランスに係る実施の形態を示す斜視図である。
【図2】 同截断横断面図である。
【図3】 同截断側面図である。
【図4】 同要部部材の一部切断分解斜視図である。
【図5】 同電気回路図である。
【図6】 鉄心の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
A…一次(低圧側)の導電コーティングシングルモールドコイル
B…二次(高圧側)の導電コーティングシングルモールドコイル
C…総合導電コーティングダブルモールド複合一体化コイル
1…内コイル
2…外コイル
3,4…シングルモールド
5,6…内外縁部
7,8…導電コーティング
9…ダブルモールド
10…総合導電コーティング
11…窓孔
12,13…引出線
14…丸棒
15,16…引出線
17…コロナリング
18…合成樹脂パイプ
19…固体絶縁材
20…軟体絶縁材
21…間隔
22…鉄心
23…導電コーティング
24…保護チューブ
25,26…内外縁部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dry type high voltage transformer and a conductive coating single mold coil for the high voltage transformer.
[0002]
[Prior art]
A wet high-voltage transformer that uses a primary coil and a secondary coil wound together and mounted on a common iron core, with one coil connected to the low-voltage system and the other coil connected to the high-voltage system. Already known.
[0003]
In this case, since the transformer body is housed in a metal case containing insulating oil, even if a corona due to a high potential difference occurs between the coils or between the coil and the surrounding conductor, the convection of the insulating oil Since insulation is restored, there is no particular problem with insulation performance.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-367834 A [Patent Document 2]
JP 2000-260634 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-57040
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described wet high-pressure transformer is considerably increased in size and weight. At present, the use of insulating oil has been avoided due to increased safety awareness such as fire prevention, and dry mold transformers that are molded with a flame-retardant insulating resin are becoming mainstream (for example, JP-A-2002-367834). In a mold transformer, since a solid insulator is used as an insulating material, if a corona is generated inside the transformer, it cannot be repaired like insulating oil, and the corona is generated over time. The deterioration of the insulation in the part proceeds, and finally dielectric breakdown occurs.
[0006]
Furthermore, in the high-voltage mold transformer, if there is an edge at the end of each coil, electric charges are concentrated around the portion and corona easily occurs, and the potential of each coil gradually increases or decreases from one end to the other end. As a result, the entire peripheral surface is not formed in a uniform electric field, so that charges are locally concentrated around the coil and corona is likely to occur. In addition, when the outer periphery of the transformer is covered with a conductive material and grounded, the lead wire from the coil on the high voltage side is inserted into the conductive material coating by opening a window hole at the edge of the window hole. Since an edge is formed, electric charges are concentrated around the portion and corona is easily generated. Therefore, there is a high possibility of causing many deteriorations of corona due to corona generation, and there is a demand for improvement in pressure resistance.
[0007]
In addition, the deterioration of the insulating material is prevented by applying a corona ring (electric field reducing member) to each of the four corners of the square-shaped iron core inserted into the coil and making a round parallel to the iron core (in the direction of magnetic flux flow). Has already been proposed for some transformers (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-57040). However, the above-described deterioration of the insulating material and dielectric breakdown cannot be solved by such means.
[0008]
Therefore, the present invention aims to improve the mold transformer to a high withstand voltage to prevent the insulation deterioration or breakdown of the mold and to reduce the size and weight.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
From this point of view, the high voltage transformer according to
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
[0011]
1 to 5,
[0012]
As shown in FIGS. 2 and 3, the primary and secondary conductive coating single mold coils A and B shown in FIG. 4 configured as described above are arranged concentrically inside and outside as shown in FIGS. The double
[0013]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[0014]
The inner and outer
[0015]
As shown in FIGS. 1 to 3, the above-mentioned total conductive coating double mold composite integrated coil C is mounted on an
[0016]
With the above structure, in use, the main body is appropriately installed so that the
[0017]
When used in this manner, the
[0018]
Accordingly, the respective
[0019]
The
[0020]
In addition, in the
[0021]
In the trial production, it was possible to easily produce a small and lightweight dry high-voltage transformer that can sufficiently withstand a pressure test of 270 kV and 10 minutes that has not been realized so far.
[0022]
Note that the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the high voltage transformer according to the first aspect of the present invention, the above-described configuration makes it possible to properly generate unnecessary corona inside and outside the transformer and to prevent deterioration of the mold due to corona and dielectric breakdown or breakdown of the mold. Therefore, it is possible to realize a mold transformer that can be prevented at a high voltage, is compact and lightweight, can be easily manufactured, and can be provided at low cost. According to the conductive coating single mold coil used in the high voltage transformer, it is possible to ensure a required voltage resistance at a short distance inside the transformer, and as a result, it is possible to realize a reduction in size and weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a high voltage transformer according to the present invention.
FIG. 2 is a cross sectional view taken along the same line.
FIG. 3 is a side view of the same cutting.
FIG. 4 is a partially cut exploded perspective view of the main part member.
FIG. 5 is an electric circuit diagram of the same.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example of the iron core.
[Explanation of symbols]
A ... primary (low voltage side) conductive coating single mold coil B ... secondary (high voltage side) conductive coating single mold coil C ... general conductive coating double mold composite integrated
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