JP4448372B2

JP4448372B2 - モールド変圧器の製造方法

Info

Publication number: JP4448372B2
Application number: JP2004131394A
Authority: JP
Inventors: 義光伊藤; 宏筒井; 利夫緒形; 正樹竹内; 朋宏海津
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005317633A

Description

本発明は、モールドコイルを用いたモールド変圧器に係り、特に、該モールドコイル中の複数の単位コイルの線崩れを防ぐ技術に関する。

本発明に関連した従来技術としては、例えば、特公昭６２−１２６４８号公報（特許文献１）、特開平６−６１０８６号公報（特許文献２）、登録実用新案第２５００９６６号公報（特許文献３）に記載されたものがある。特公昭６２−１２６４８号公報には、導体線として、自己融着層が表面に形成された絶縁電線を用い、単位コイルとして巻線を終了した後に、該単位コイルを加熱して上記自己融着層を溶かし、導体線間を固着状態にするとした技術が記載され、特開平６−６１０８６号公報には、モールドコイルを注型するときの樹脂と同一材で形成されたＵ字型絶縁スペーサを、巻枠の周囲に所定間隔で取付け、該Ｕ字型絶縁スペーサの内側に導体線を収納する状態で巻線し、単位コイルを形成するとした技術が記載され、登録実用新案第２５００９６６号公報には、両面に接着剤を塗布した非樹脂含浸性の層間絶縁物をコイル素線（導体線）の巻回層の全域にわたって設けるとした構成が記載されている。

特公昭６２−１２６４８号公報

特開平６−６１０８６号公報登録実用新案第２５００９６６号公報

上記従来技術のうち、特公昭６２−１２６４８号公報記載の技術では、溶融した自己融着層により単位コイル表面が覆われてしまうため、巻枠に電線を巻回す際に巻き込まれた空気の逃げ場がなくなってしまい、場合によっては、電線間に微小空隙を発生させる。かかる微小空隙は、単位コイルの絶縁耐力を低下させ、絶縁破壊につながるおそれがある。また、自己融着層を設けた絶縁被覆電線は比較的高価なため、材料コストの低減化も難しい。特開平６−６１０８６号公報記載の技術では、Ｕ字型絶縁スペーサを設ける作業の自動化が困難である上、材料費も増大し易い。また、登録実用新案第２５００９６６号公報記載の技術は、両面に接着剤を塗布した非樹脂含浸性の層間絶縁物をコイル素線（導体線）の巻回層の全域にわたって設ける構成のため、比較的高価な該層間絶縁物を多く消費することになる上、設置時間も長くかかる。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、モールド変圧器において、モールドコイルを、自動的な作業により低コストに製造できるようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、量産に適したモールド変圧器技術を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、モールドコイルを鉄心にはめ込んだ構成のモールド変圧器を、ボビンまたは巻型に対し、その表面にポリエステル系の材質の内周絶縁フィルムを設けかつ所定位置に巻線ガイドを所定状態で配し、該ボビンまたは巻型の表面の該内周絶縁フィルム上に導体線を、コイル軸方向に巻き回して１層目の１層分の巻線を形成する第１のステップと、上記形成した１層目の１層分の巻線の表面のコイル周の一部に部分的に粘着性テープ片を設け、該１層目の１層分の巻線内の導体線の配列状態を保持する第２のステップと、上記１層目の１層分の巻線の上に導体線をコイル軸方向に巻き回して２層目の１層分の巻線を形成する第３のステップと、上記形成した２層目の１層分の巻線の表面のコイル周の一部に部分的に粘着性テープ片を設け、該２層目の１層分の巻線内の導体線の配列状態を保持する第４のステップと、所定の積層数となるまで、上記第３、第４のステップの動作と同様の動作を繰り返す第５のステップと、所定の積層数に達したとき、該積層数に達したものを第１の単位コイルとして巻線動作を終了する第６のステップと、上記巻線ガイドを、コイル軸方向に沿って、該コイル軸方向に配する第２の単位コイルの巻線位置まで移動させ、かつ、上記第１の単位コイルのコイル端末を、該第２の単位コイルの巻線開始位置まで渡らせる第７のステップと、上記第１のステップから第６のステップまでの動作と同様の動作を繰り返し、第２の単位コイルを製作する第８のステップと、さらに、コイル軸方向に配された単位コイルの数が所定数に達するまで上記第７、第８のステップの動作と同様の動作を繰り返す第９のステップと、所定の単位コイル数に達したものを樹脂でモールドし、モールドコイルとして完成させる第１０のステップと、上記モールドコイルを鉄心と組合わせる第１１のステップと、を経て製造する。

本発明によれば、モールド変圧器において、モールドコイルを、線崩れをなくした状態で自動的な作業により低コストに製造することが可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明の実施形態の説明図である。図１は、本発明の実施形態としてのモールド変圧器の全体構成例図、図２は、図１のモールド変圧器に用いるモールドコイルの構成例図、図３は、図２のモールドコイルの断面拡大図、図４は、図１のモールド変圧器の製造手順例を示す図である。図１〜図４で同じ構成要素には同じ符号を付す。

図１において、１はモールド変圧器、２はモールドコイル、２ｕは、モールドコイル２のうちＵ相のモールドコイル、２ｖは同じくＶ相のモールドコイル、２ｗは同じくＷ相のモールドコイル、３は、変圧器磁気回路を形成するための鉄心、４ｕはＵ相のモールドコイルの端子、４ｖはＶ相のモールドコイルの端子、４ｗはＷ相のモールドコイルの端子である。モールドコイル２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのものが、各コイルの中心軸に沿う方向に、複数の単位コイルに分けられた構成を有する。各単位コイルは、ボビンの外周に導体線が複数層に巻線されて成り、該単位コイルの相互間は渡り線で接続されている。該モールドコイル２は、全体が樹脂によりモールドされた構成を有する。

図２は、図１のモールド変圧器に用いるモールドコイルの構成例図である。図は、図１のＵ相のモールドコイル２ｕを示す。
図２において、２１はコイルボビン、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅはそれぞれ単位コイル、２３ａ_１、２３ａ_２、…、２３ｂ_１、２３ｂ_２、…、２３ｃ_１、２３ｃ_２、…、２３ｄ_１、２３ｄ_２、…、２３ｅ_１、２３ｅ_２、…はそれぞれ、片面に粘着剤が設けられた粘着性テープ片である。各単位コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅは、コイルの中心軸ｃに沿う方向に略等間隔で配され、導体線が複数層に巻線されている。粘着性テープ片は、巻線作業中に、該巻線の層間にあってコイル周の一部の箇所（図２のモールドコイルでは、コイルの４個の直線状部分の一部）に部分的に設けられ、巻線され整列状態とされた導体線の崩れ（線崩れ）を層毎に該箇所で阻止する。単位コイル２２ａでは、それぞれ複数の粘着性テープ片２３ａ_１、２３ａ_２、…が、その１層分の巻線が終了する毎に１枚ずつ、コイル周の複数箇所（４箇所）の巻線の表面に設けられる。単位コイル２２ａの巻き終わりの端末は、単位コイル２２ｂ側に渡り線として導かれ、該単位コイル２２ｂの巻き始めの端末となる。

単位コイル２２ｂは、それぞれ複数の粘着性テープ片２３ｂ_１、２３ｂ_２、…が、その１層分の巻線が終了する毎に１枚ずつ、コイル周の複数箇所（４箇所）の巻線の表面に設けられる。単位コイル２２ｂの巻き終わりの端末は、単位コイル２２ｃ側に渡り線として導かれ、単位コイル２２ｃの巻き始めの端末となる。単位コイル２２ｃは、それぞれ複数の粘着性テープ片２３ｃ_１、２３ｃ_２、…が、その１層分の巻線が終了する毎に１枚ずつ、コイル周の複数箇所（４箇所）の巻線の表面に設けられる。単位コイル２２ｃの巻き終わりの端末は、単位コイル２２ｄ側に渡り線として導かれ、単位コイル２２ｄの巻き始めの端末となる。単位コイル２２ｄは、それぞれ複数の粘着性テープ片２３ｄ_１、２３ｄ_２、…が、１層分の巻線が終了する毎に１枚ずつ、コイル周の複数箇所（４箇所）の巻線の表面に設けられる。単位コイル２２ｄの巻き終わりの端末は、単位コイル２２ｅ側に渡り線として導かれ、単位コイル２２ｅの巻き始めの端末となる。単位コイル２２ｅは、それぞれ複数の粘着性テープ片２３ｅ_１、２３ｅ_２、…が、１層分の巻線が終了する毎に１枚ずつ、コイル周の複数箇所（４箇所）の巻線の表面に設けられる。

図３は、図２のモールドコイルの断面拡大図である。
図３において、２４は、コイルボビン２１の表面に設けられる内周絶縁フィルムである。該内周絶縁フィルムとしては、例えばポリエステル系の材質のものを用いる。内周絶縁フィルム２４上には、複数層（本例ではイ層〜ト層の７層）に導体線が巻かれ、単位コイル２２ａの各層間には粘着性テープ片２３ａ_１、２３ａ_２、…が配され、単位コイル２２ｂの各層間には粘着性テープ片２３ｂ_１、２３ｂ_２、…が配され、単位コイル２２ｃの各層間には粘着性テープ片２３ｃ_１、２３ｃ_２、…が配され、単位コイル２２ｄの各層間には粘着性テープ片２３ｄ_１、２３ｄ_２、…が配され、単位コイル２２ｅの各層間には粘着性テープ片２３ｅ_１、２３ｅ_２、…が配される。

図４は、図１のモールド変圧器の製造手順のうち、モールドコイルの製造手順例を示す図である。
図４において、
（１）コイルボビン２１を所定位置にセットする（ステップＳ４０１）。
（２）導体線によるコイルボビン２１への巻線を案内する巻線ガイドを所定状態にセットする（ステップＳ４０２）。
（３）導体線をセットする（ステップＳ４０３）。
（４）単位コイル２２ａの巻線を開始し、コイルボビン２１上に１層目の巻線を行う（ステップＳ４０４）。
（５）１層目の巻線を終了したとき、コイル周の複数箇所の該巻線の表面に粘着性テープ片２３ａ_１、２３ａ_２、…を設ける（ステップＳ４０５）。
（６）２層目の巻線を行う（ステップＳ４０６）。
（７）２層目の巻線を終了したとき、コイル周の複数箇所の該巻線の表面に粘着性テープ片２３ａ_１、２３ａ_２、…を設ける（ステップＳ４０７）。
（８）さらに、３層目以降の巻線と粘着性テープ片の配設を、上記ステップＳ４０６、ステップＳ４０７を繰返すことにより行う。
（９）層数が所定値に達したか否かすなわち最初の１単位コイル２２ａの巻線が終了したか否かを判別する（ステップＳ４０８）。
（１０）上記ステップＳ４０８における判別の結果、単位コイル２２ａの巻線が終了している場合は、該単位コイル２２ａをハンド（コイルを所定位置で押える治具）で固定する（ステップＳ４０９）。上記ステップＳ４０８における判別の結果、単位コイル２２ａの巻線が終了していない場合は、ステップＳ４０６に戻ってさらに巻線を行い、さらにステップＳ４０７で粘着性テープ片の配設を行う。

（１１）ステップＳ４０９で単位コイル２２ａをハンドで固定した後、巻線ガイドを、コイルの中心軸ｃに沿って、次の単位コイル２２ｂの位置まで移動させる（ステップＳ４１０）。
（１２）巻線が終了した最初の単位コイル２２ａの巻き終わりの端末は、渡り線として次の単位コイル２２ｂ側に導かれ（＝線渡り）、該単位コイル２２ｂの巻き始めの端末とされる（ステップＳ４１１）。
（１３）単位コイル２２ｂについても、上記単位コイル２２ａの場合と同様、上記ステップＳ４０４〜上記ステップＳ４０９までの一連の手順（これをＡとする）の動作を行い、該単位コイル２２ｂの巻線を行う。ただし、該単位コイル２２ｂでは粘着性テープ片２３ｂ_１、２３ｂ_２、…を用いる。（ステップＳ４１２）。
（１４）さらに、巻線ガイドの移動、線渡り、一連の手順Ａを繰り返すことで、単位コイル２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの巻線を行う。単位コイル２２ｃでは粘着性テープ片２３ｃ_１、２３ｃ_２、…を用い、単位コイル２２ｄでは粘着性テープ片２３ｄ_１、２３ｄ_２、…を用い、単位コイル２２ｅでは粘着性テープ片２３ｅ_１、２３ｅ_２、…を用いる。
（１５）所定の単位コイル数となったか否かを判別する（ステップＳ４１３）。

（１６）ステップＳ４１３における判別の結果、単位コイル数が所定値に達している場合は、巻線作業を完了し、コイルを樹脂でモールドする（ステップＳ４１４）。ステップＳ４１３における判別の結果、単位コイル数がまだ所定値に達していない場合は、ステップＳ４１０に戻り、巻線を行う。
（１７）モールドされたコイルは、別途、鉄心と組合される。

上記実施形態によれば、モールド変圧器において、モールドコイルを、線崩れのない状態で自動的な作業により製造することが可能となる。また、線崩れ防止用の粘着性テープは、モールドコイルの各単位コイル内でコイル周の複数箇所に部分的に設ける構成としているため、材料消費量を抑えて、モールドコイル、モールド変圧器におけるコスト低減化を図ることができる。該粘着性テープ片として片面に粘着剤が設けられたものを用いた構成では、さらに材料費を安くすることができる。

なお、上記実施形態では、粘着性テープ片を、コイル周の複数箇所に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、粘着性テープ片をコイル周の１箇所にだけ設ける構成としてもよい。また、上記実施形態では、積層される導体線の一部の表面に、線崩れ防止用の粘着性テープ片を単位コイルの巻線作業中に設ける構成としたが、この他、例えば、粘着性テープは用いず、巻線した単位コイルの表面のコイル周の一部の箇所に、部分的に接着剤を塗布する構成としてもよい。この場合も、巻線作業時、単位コイル数が所定値に達している場合は、巻線作業を完了し、コイルを樹脂でモールドする。モールドしたコイルは、別途、鉄心と組合わせる。また、上記実施形態では、コイルボビン２１を用いて巻線を行う構成としたが、金型を用いて巻線を行ってもよい。

本発明のモールド変圧器の全体構成例図である。図１のモールド変圧器に用いるモールドコイルの構成例図である。図２のモールドコイルの断面拡大図である。図１のモールド変圧器の製造手順例を示す図である。

符号の説明

１…モールド変圧器、
２、２ｕ、２ｖ、２ｗ…モールドコイル、
３…鉄心、
４ｕ、４ｖ、４ｗ…モールドコイルの端子、
２１…コイルボビン、
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ…単位コイル、
２３ａ_１、２３ａ_２、２３ｂ_１、２３ｂ_２、２３ｃ_１、２３ｃ_２、２３ｄ_１、２３ｄ_２、２３ｅ_１、２３ｅ_２…粘着性テープ片、
２４…内周絶縁フィルム。

Claims

モールドコイルを鉄心にはめ込んだ構成のモールド変圧器の製造方法であって、
ボビンまたは巻型に対し、その表面にポリエステル系の材質の内周絶縁フィルムを設けかつ所定位置に巻線ガイドを所定状態で配し、該ボビンまたは巻型の表面の該内周絶縁フィルム上に導体線を、コイル軸方向に巻き回して１層目の１層分の巻線を形成する第１のステップと、
上記形成した１層目の１層分の巻線の表面のコイル周の一部に部分的に粘着性テープ片を設け、該１層目の１層分の巻線内の導体線の配列状態を保持する第２のステップと、
上記１層目の１層分の巻線の上に導体線をコイル軸方向に巻き回して２層目の１層分の巻線を形成する第３のステップと、
上記形成した２層目の１層分の巻線の表面のコイル周の一部に部分的に粘着性テープ片を設け、該２層目の１層分の巻線内の導体線の配列状態を保持する第４のステップと、
所定の積層数となるまで、上記第３、第４のステップの動作と同様の動作を繰り返す第５のステップと、
所定の積層数に達したとき、該積層数に達したものを第１の単位コイルとして巻線動作を終了する第６のステップと、
上記巻線ガイドを、コイル軸方向に沿って、該コイル軸方向に配する第２の単位コイルの巻線位置まで移動させ、かつ、上記第１の単位コイルのコイル端末を、該第２の単位コイルの巻線開始位置まで渡らせる第７のステップと、
上記第１のステップから第６のステップまでの動作と同様の動作を繰り返し、第２の単位コイルを製作する第８のステップと、
さらに、コイル軸方向に配された単位コイルの数が所定数に達するまで上記第７、第８のステップの動作と同様の動作を繰り返す第９のステップと、
所定の単位コイル数に達したものを樹脂でモールドし、モールドコイルとして完成させる第１０のステップと、
上記モールドコイルを鉄心と組合わせる第１１のステップと、
を経て、モールド変圧器を製造することを特徴とするモールド変圧器の製造方法。