JP6255697B2 - 樹脂モールドコイル及びその製造方法とモールド変圧器 - Google Patents
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Description
その後、内金型6を外金型7の内側にセットし、外金型7に形成された樹脂注入口8から外金型7の内側に未硬化の熱硬化性樹脂5を注入する。このとき、外金型7の内側に注入された熱硬化性樹脂5は芯部2とコイル導体3で形成される空隙9およびコイル導体3と絶縁シート4で形成される空隙10に流入してコイル導体3の周囲をモールドする。
また、図14に示す方法も専用の巻線機を必要とし、巻線工程に時間がかかるという問題がある。さらに、断面が角形のコイル導体は断面が円形のコイル導体に比べて導通面積が小さいという問題もある。
熱硬化性樹脂の含浸性を向上させる技術としては、複数のガラス繊維を撚り合わせた線状絶縁体を超電導コイルの超電導線相互間に介在させて熱硬化性樹脂を超電導線相互間に含浸させる技術が特許文献1に記載されている。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであって、熱硬化性樹脂の含浸性を向上させることによりコイル導体の周囲での部分放電の発生が十分に抑制された樹脂モールドコイルとその製造方法およびモールド変圧器を提供することを目的とする。
請求項3の発明は、前記コイル導体の径の60倍以下のピッチで前記線状体を前記コイル導体の外周にスパイラル状に巻き付けることを特徴とする。
請求項6の発明は、前記コイル導体の径の60倍以下のピッチで前記線状体が前記コイル導体の外周にスパイラル状に巻き付けられてなることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項4に記載の樹脂モールドコイルと、前記芯部に挿通された鉄心とを備えたことを特徴とするモールド変圧器である。
請求項3の発明によれば、前記耐熱性絶縁材からなる線状体として当該線状体の径が前記コイル導体の径の1/3以下のものを用いることにより、コイル導体の外周に線状体を巻き付けない構成と比較してコイル導体の導通面積を大きく減少させることなく熱硬化性樹脂の含浸性向上を図ることができる。
請求項6の発明によれば、前記コイル導体の径の60倍以下のピッチで前記線状体を前記コイル導体の外周にスパイラル状に巻き付けていることにより、コイル導体の外周に巻回された線状体の間でコイル導体が芯部や絶縁シートに接触することによって熱硬化性樹脂の含浸性が損なわれることを抑制することができる。
請求項9の発明によれば、前記耐熱性絶縁材からなる線状体の径が前記導体の径の1/3以下であることにより、コイル導体の外周に線状体を巻き付けない構成と比較してコイル導体の導通面積を大きく減少させることなく熱硬化性樹脂の含浸性向上を図ることができる。
請求項11の発明によれば、前記線状体の径が100μm以上であることにより、線状体が絶縁シートにめり込んで、絶縁シートとコイル導体で形成される空隙を埋めてしまうことを抑制することができる。
請求項13の発明によれば、請求項7〜12のいずれか一項に記載の樹脂モールドコイルを備えたことにより、コイル導体の周囲での部分放電の発生が十分に抑制されたモールド変圧器を実現することができる。
本発明の一実施形態に係る樹脂モールドコイルの軸方向断面を図1に示す。図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る樹脂モールドコイル1は、絶縁性を有する保護フィルムを円筒状に形成した芯部2と、芯部2の外周に多層に巻回されたエナメル線等のコイル導体3と、コイル導体3の層間を絶縁する複数枚の絶縁シート4とを有し、コイル導体3の周囲を注型されたエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂5によりモールドした構造となっている。
芯部2を形成する保護フィルムとしては例えば安価なポリエチレン系樹脂材料であるPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、さらには耐熱性材料であるガラス繊維マットなどの絶縁材からなるものが用いられるが、これに限定されるものではない。また、絶縁シート4としては例えばアラミド(全芳香族ポリアミド)ポリマー、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)などの絶縁材からなるものが用いられるが、これに限定されるものではない。
なお、線状体11は、上述の耐熱性絶縁材からなるものに限定されるものではなく、後述のように、線状の金属導体に絶縁被覆を施したものを用いることもできる。
ここで、線状体11の径が100μm未満であると、コイル導体3の外周に巻回された線状体11がコイル導体3の絶縁皮膜や絶縁シート4の中に埋もれてしまうおそれがあるため、線状体11の径は100μm以上であることが好ましい。
コイル導体3の外周に線状体11を巻き付けたならば、次に、図3に示されるように、内金型6の外周面に保護フィルムを円筒状に巻き付けて形成した芯部2の外周にコイル導体3を図9に示す通常の巻き方で多層に巻回し、さらにコイル導体3の内周側導体と外周側導体との間に絶縁シート4を介在させてコイル導体3の層間を絶縁する。
さらに、線状体11としてポリプロピレンなどの耐熱性絶縁材からなるものを用いたことで、温度上昇のために線状体11が径方向に熱膨張することによって熱硬化性樹脂5がコイル導体3から剥離することを抑制することができる。
また、線状体11の巻付けピッチPをコイル導体3の径の60倍以下にすることで、隣り合う線状体11の間で絶縁シート4がコイル導体3の表面に接触し、熱硬化性樹脂5の含浸性が損なわれることを抑制することができる。
この樹脂モールドコイル1は、モールド変圧器、計器用変圧器、計器用変流器等の電気機器に好適に用いることができる。特に、一次コイル側の電圧が3.3kV以上の高電圧機器に好適である。例えば、一次コイル及び二次コイルを本実施形態の樹脂モールドコイル1で構成し、それぞれのコイルの芯部2に鉄心を挿通すれば、長期信頼性に優れたモールド変圧器を得ることができる。
このようなモールド変圧器21における高圧巻線23Aおよび低圧巻線23Bのうち、特に高圧巻線23Aとして本実施形態の樹脂モールドコイル1を用いることにより、コイル導体の周囲で部分放電が発生することが十分に抑制されたモールド変圧器を実現することができる。
2…芯部
3…コイル導体
4…絶縁シート
5…熱硬化性樹脂
6…内金型
7…外金型
8…樹脂注入口
9,10…空隙
11…線状体
21…モールド変圧器
Claims (7)
- 筒状の芯部と、該芯部の外周に多層に巻回されたコイル導体と、該コイル導体の層間を絶縁する絶縁シートとを有し、前記コイル導体の周囲が熱硬化性樹脂によりモールドされた樹脂モールドコイルの製造方法であって、
前記コイル導体より径が細く、線状の金属導体に絶縁被覆を施した線状体を前記コイル導体の外周に線状体同士が接触し合わないピッチでスパイラル状に巻き付け、次いで前記芯部の外周に前記コイル導体を巻き付けると共に、前記コイル導体の内周側導体と外周側導体との間に前記絶縁シートを介在させた後、前記コイル導体の周囲を前記熱硬化性樹脂によりモールドすることを特徴とする樹脂モールドコイルの製造方法。 - 前記線状体として径が100μm以上のものを用いることを特徴とする請求項1に記載の樹脂モールドコイルの製造方法。
- 前記コイル導体の径の60倍以下のピッチで前記線状体を前記コイル導体の外周にスパイラル状に巻き付けることを特徴とする請求項1に記載の樹脂モールドコイルの製造方法。
- 筒状の芯部の外周にコイル導体が多層に巻回されるとともに該コイル導体の層間に絶縁シートが介装された巻線に、熱硬化性樹脂が注型された樹脂モールドコイルであって、
前記コイル導体より径が細く、線状の金属導体に絶縁被覆を施した線状体が前記コイル導体の外周に線状体同士が接触し合わないピッチでスパイラル状に巻き付けられていることを特徴とする樹脂モールドコイル。 - 前記線状体の径が100μm以上であることを特徴とする請求項4に記載の樹脂モールドコイル。
- 前記コイル導体の径の60倍以下のピッチで前記線状体が前記コイル導体の外周にスパイラル状に巻き付けられていることを特徴とする請求項4に記載の樹脂モールドコイル。
- 請求項4に記載の樹脂モールドコイルと、前記芯部に挿通された鉄心とを備えたことを特徴とするモールド変圧器。
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