JP6607808B2 - Coil bobbin, coil and transformer provided with the coil - Google Patents
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Description
本発明は、コイルボビン、そのコイルボビンに巻線を巻回したコイル及びそのコイルを備えた変圧器に関するものである。 The present invention relates to a coil bobbin, a coil in which a winding is wound around the coil bobbin, and a transformer including the coil.
従来、変圧器用のコイルに用いられるコイルボビンとして、矩形のリング形状を有する樹脂製の枠体から成り、その枠体の外周側の側面(以下、「外周側面」という。)に巻線を巻回するための凹溝が形成されたコイルボビンが知られている。 Conventionally, as a coil bobbin used for a coil for a transformer, it is made of a resin frame having a rectangular ring shape, and windings are wound around an outer peripheral side surface (hereinafter referred to as “outer peripheral side surface”) of the frame. 2. Description of the Related Art A coil bobbin in which a concave groove is formed is known.
例えば、特許文献1の図6には、一次コイル(高圧コイル)用のコイルボビンとして、長方形のリング形状を有する枠体の外周側面に、底面側が先窄まりとなるように両側壁の内壁面を傾斜させた断面形状を有する凹溝を設けたコイルボビンが記載されている。枠体の長辺の部分は、一次コイル作製後に円筒状の鉄心が取り付けられる脚部となる部分であり、当該枠体の長辺の部分の内周側の側面(以下、「内周側面」という。)の断面形状は半円形状に成形されている。また、枠体の短辺の部分にコイルボビンの凹溝に巻回された巻線の両端部をコイルボビン外に引き出すための切り欠きが設けられている。
For example, in FIG. 6 of
特許文献1の図6に記載のコイルボビンでは、一方の端部を切り欠きからコイルボビンの外部に引き出した状態で巻線を凹溝に引き込み、所定のターン数だけ整列巻きを繰り返した後、他方の端部を切り欠きからコイルボビンの外部から引き出して一次コイルが作成される。そして、コイルボビンの切り欠きから引き出された巻線の両端部は、コイルボビンの外部に設けられる一対の一次ブッシング(変圧器の一次電圧が印加されるブッシング)にそれぞれ接続される。
In the coil bobbin described in FIG. 6 of
コイルボビンは、巻線を所定のターン数だけ整列に巻回するためのガイド部材として機能する。また、一次コイルの脚部に円筒状の鉄心を密着させて取り付ける構成の場合、コイルボビンに巻回された巻線と鉄心との間を電気的に絶縁する絶縁部材して機能する。 The coil bobbin functions as a guide member for winding the winding in a predetermined number of turns. Further, in the case of a structure in which a cylindrical iron core is attached in close contact with the leg portion of the primary coil, it functions as an insulating member that electrically insulates between the winding wound around the coil bobbin and the iron core.
従って、屋外で使用する変圧器のコイルに用いられるコイルボビンでは、雷サージの影響を考慮して絶縁設計をする必要がある。例えば、配電用6600[V]/210−105[V]の変圧器の場合、高圧が印加される一次コイルでは、例えば、60000[V]以上の雷サージ電圧が印加される場合があり、高圧コイル用のコイルボビンでは、その雷サージ電圧に耐え得る絶縁設計が必要になる。 Therefore, the coil bobbin used for the coil of the transformer used outdoors needs to be insulated in consideration of the effect of lightning surge. For example, in the case of a 6600 [V] / 210-105 [V] transformer for power distribution, a lightning surge voltage of 60000 [V] or more may be applied to a primary coil to which a high voltage is applied. A coil bobbin for a coil requires an insulation design that can withstand the lightning surge voltage.
一次コイルと二次コイルを鉄心で磁気結合した変圧器は、一般に鉄心が接地電位に設定されて使用される。例えば、コイルボビンを用いて作製された一次コイルの雷サージよる絶縁破壊には、一次コイルの最も電圧が高くなる巻線位置と鉄心との間でその間を絶縁しているコイルボビンを貫通して放電が発生することによる絶縁破壊がある。コイルボビンにおける一次コイルの最も電圧が高くなる位置は、高圧ブッシングに接続される巻線の端部の巻線位置であり、通常、コイルボビンにおける巻線の巻回開始位置又は巻回終了位置である。従って、上記の絶縁破壊の設計では、高圧ブッシングに接続される巻線の巻回開始位置又は巻回終了位置と鉄心との間のコイルボビンの厚みが設計パラメータとなる。 A transformer in which a primary coil and a secondary coil are magnetically coupled with an iron core is generally used with the iron core set to a ground potential. For example, in a breakdown due to a lightning surge of a primary coil manufactured using a coil bobbin, discharge occurs through the coil bobbin that insulates between the winding position of the primary coil where the voltage is highest and the iron core. There is dielectric breakdown due to the occurrence. The position where the voltage of the primary coil is highest in the coil bobbin is the winding position at the end of the winding connected to the high voltage bushing, and is usually the winding start position or winding end position of the winding in the coil bobbin. Therefore, in the above design of dielectric breakdown, the thickness of the coil bobbin between the winding start position or the winding end position of the winding connected to the high voltage bushing and the iron core is a design parameter.
また、雷サージによる絶縁破壊には、一次コイルの任意の巻線位置からコイルボビンの表面に沿う経路で鉄心に向かって放電することによる絶縁破壊がある。この場合の絶縁破壊の設計では、コイルボビンにおける任意の巻線位置から鉄心までの沿面距離が設計パラメータとなる。 In addition, dielectric breakdown due to lightning surge includes dielectric breakdown caused by discharging toward an iron core along a path along the surface of the coil bobbin from an arbitrary winding position of the primary coil. In the design of dielectric breakdown in this case, the creepage distance from an arbitrary winding position on the coil bobbin to the iron core is a design parameter.
コイルボビンの厚み(樹脂厚)を厚くすると、一般にコイルと鉄心との間の沿面距離も長くなる傾向があるので、雷サージに対する絶縁設計として、コイルボビンの樹脂厚を十分に厚くする方法が考えられる。しかしながら、コイルボビンの樹脂厚を厚くすると、コイルボビンの大型化、重量化、高コスト化を招くことになる。従って、コイルボビンの樹脂厚は可能な限り薄くするように設計することが望ましい。 If the thickness of the coil bobbin (resin thickness) is increased, the creeping distance between the coil and the iron core generally tends to increase. Therefore, as a design for insulation against lightning surge, a method of sufficiently increasing the resin thickness of the coil bobbin is conceivable. However, when the resin thickness of the coil bobbin is increased, the coil bobbin is increased in size, weight, and cost. Therefore, it is desirable to design the resin thickness of the coil bobbin to be as thin as possible.
コイルボビンの樹脂厚を、規定の絶縁耐圧を満たす最小の樹脂厚に設計した場合、コイルボビンの凹溝の断面形状によっては、コイルと鉄心との間の沿面距離が十分に取れない場合が生じることがある。 If the resin thickness of the coil bobbin is designed to the minimum resin thickness that satisfies the specified dielectric strength, the creepage distance between the coil and the iron core may not be sufficient depending on the cross-sectional shape of the concave groove of the coil bobbin. is there.
例えば、図21に示すように、高圧コイル用のコイルボビン100を二次コイル(低圧コイル)用のコイルボビン200の穴の部分に嵌め込む構造にすると、コイルボビン100は、コイルボビン100の凹溝101の一方の側壁102の底面101Aからの高さは他方の側壁103の底面101Aからの高さよりも低くした構造になる。
For example, as shown in FIG. 21, when the
例えば、図21のA点を凹溝101の高圧コイルの巻線105の巻回開始位置とし、B点を鉄心(図示省略)の位置とすると、A点からB点に至る沿面距離は、A点から凹溝101の内壁面に沿って側壁102の上端を迂回した後、側壁102の外壁面に沿ってB点に至る経路の距離となる。側壁102の厚みを薄くすると、A点からB点に至る沿面距離が短くなるが、側壁102の底面101Aからの高さが低くなると、沿面距離はさらに短くなり、側壁102における沿面距離が十分に取れない設計となる場合がある。
For example, assuming that point A in FIG. 21 is the winding start position of the winding 105 of the high-voltage coil in the
例えば、高圧コイル用のコイルボビン100の側壁102に巻線を引き出すための溝104を設けた場合は、その溝104における沿面距離は、A点から凹溝104の内壁面に沿って溝104の下端を迂回した後、側壁102の外壁面に沿ってB点に至る経路の距離となるので、側壁102の凹溝104の形成位置で十分な沿面距離を確保することは困難となる。
For example, when the
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、サイズや厚みを必要以上に大きくすることなく、雷サージを考慮した絶縁設計が可能なコイルボビン、そのコイルボビンに巻線を巻回したコイル及びそのコイルを備えた変圧器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a coil bobbin capable of an insulation design considering lightning surge without increasing its size and thickness more than necessary, and a coil in which a winding is wound around the coil bobbin And it aims at providing the transformer provided with the coil.
本発明に係るコイルボビンは、環状の枠体の外周側の側面全体に凹溝が設けられ、その凹溝に巻線を巻回して環状のコイルが作製されるコイルボビンであって、前記凹溝の側壁の外側の面に、前記コイルと前記コイルに取り付けられる鉄心との絶縁を補強する絶縁補強部が設けられている、コイルボビンである。 A coil bobbin according to the present invention is a coil bobbin in which a concave groove is provided on the entire outer peripheral side surface of an annular frame, and a coil is wound around the concave groove to produce an annular coil. It is a coil bobbin provided with the insulation reinforcement part which reinforces insulation with the surface outside the side wall with the said coil and the iron core attached to the said coil.
上記の構成によれば、凹溝の側壁の外側の面に絶縁補強部が設けられているので、コイルと鉄心との間に介在させるコイルボビンの厚みを規定の絶縁耐圧を満たす最小の厚みに設計することができる。これにより、コイルボビンの小型化、軽量化を図ることができる。 According to the above configuration, since the insulation reinforcing portion is provided on the outer surface of the side wall of the concave groove, the thickness of the coil bobbin interposed between the coil and the iron core is designed to be the minimum thickness that satisfies the specified withstand voltage. can do. Thereby, size reduction and weight reduction of a coil bobbin can be achieved.
上記のコイルボビンにおいて、絶縁補強部は、前記コイルと前記鉄心との間の沿面距離を長くすることによって前記絶縁を補強するものであるとよい。 In the above-described coil bobbin, the insulation reinforcement portion may reinforce the insulation by increasing a creepage distance between the coil and the iron core.
上記の構成によれば、絶縁補強部はコイルとコイルの脚部に取り付けられる鉄心との間の沿面距離を長くすることにより、コイルと鉄心との間の絶縁を補強するので、コイルボビンの厚みを規定の絶縁耐圧を満たす最小の厚みに設計した場合でも沿面距離による絶縁耐圧を十分に確保することができる。 According to the above configuration, the insulation reinforcing portion reinforces the insulation between the coil and the iron core by increasing the creepage distance between the coil and the iron core attached to the leg portion of the coil. Even when the minimum thickness that satisfies the specified withstand voltage is designed, the withstand voltage due to the creepage distance can be sufficiently secured.
また、上記のコイルボビンにおいて、前記絶縁補強部は、前記側壁の外側の面に凹部、凸部又は凹凸部のいずれかを設けた構成にするとよい。 In the coil bobbin described above, the insulation reinforcing portion may have a configuration in which any one of a concave portion, a convex portion, and a concave and convex portion is provided on the outer surface of the side wall.
上記の構成によれば、側壁の外側の面に凹部、凸部又は凹凸部のいずれかを設けるので、これらの部分で凹溝に巻回されたコイルからコイルの脚部に取り付けられる鉄心までのコイルボビンの表面に沿う沿面距離を長くするができる。 According to said structure, since either a recessed part, a convex part, or an uneven | corrugated | grooved part is provided in the outer surface of a side wall, from these coils to the iron core attached to the leg part of a coil from the coil wound by the groove The creepage distance along the surface of the coil bobbin can be increased.
また、上記のコイルボビンにおいて、前記凹溝の側壁は、第1の側壁と前記凹溝の底面からの高さが前記第1の側壁の高さよりも低い第2の側壁とから成り、前記絶縁補強部は、前記第2の側壁の上部の外側の面に、前記枠体の外周に沿って突設された1又は2以上の鍔状の第1の凸部を含む構成であるとよい。 In the coil bobbin, the side wall of the concave groove includes a first side wall and a second side wall whose height from the bottom surface of the concave groove is lower than the height of the first side wall. The part may be configured to include one or two or more hook-shaped first protrusions protruding along the outer periphery of the frame body on the outer surface of the upper portion of the second side wall.
上記の構成によれば、凹溝の第1の側壁よりも第2の側壁の底面から高さが低い場合は、第2の側壁の外側の面に、枠体の外周に沿って1又は2以上の鍔状の第1の凸部を突設することにより、第2の側壁の沿面距離による絶縁を補強することができる。 According to said structure, when the height from the bottom face of the 2nd side wall is lower than the 1st side wall of a ditch | groove, it is 1 or 2 along the outer periphery of a frame on the surface outside a 2nd side wall. By projecting the above-described first ridge-shaped convex portion, it is possible to reinforce the insulation due to the creepage distance of the second side wall.
また、上記のコイルボビンにおいて、前記枠体は、矩形状の枠形状を有し、前記鉄心は、前記枠体の一組の対辺からなる第1の枠辺部に取り付けられるものであり、前記絶縁補強部は、前記枠体の残りの一組の対辺からなる第2の枠辺部に設けられている構成にするよい。 In the above coil bobbin, the frame body has a rectangular frame shape, and the iron core is attached to a first frame side portion including a pair of opposite sides of the frame body, and the insulation The reinforcing portion may be provided in a second frame side portion including a pair of opposite sides of the frame body.
上記の構成によれば、絶縁補強部によりコイルのコイルボビンの第1の対辺部に巻回されている部分とコイルボビンの第2の対辺部に取り付けられる鉄心の鉄心端面との間の沿面距離を長くして絶縁を補強することができる。 According to said structure, the creeping distance between the part currently wound by the insulation reinforcement part on the 1st opposite side part of the coil bobbin of a coil and the iron core end surface of the iron core attached to the 2nd opposite side part of a coil bobbin is lengthened. Thus, the insulation can be reinforced.
また、上記のコイルボビンにおいて、前記絶縁補強部は、前記枠体の第2の枠辺部における内周側の側面に、前記枠体の内周に沿って突設された鍔状の第2の凸部を含むとよい。 Further, in the coil bobbin, the insulation reinforcing portion is a hook-like second protruding from the inner peripheral side surface of the second frame side portion of the frame body along the inner periphery of the frame body. It is good to include a convex part.
上記の構成によれば、枠体の第2の枠辺部における内周側の側面に、枠体の内周に沿って鍔状の第2の凸部を設けることにより、コイルのコイルボビンの第1の対辺部に巻回されている部分とコイルボビンの第2の対辺部に取り付けられる鉄心の鉄心端面との間の沿面距離を長くして絶縁を補強することができる。 According to the above configuration, by providing the hook-shaped second convex portion along the inner periphery of the frame on the inner peripheral side surface of the second frame side portion of the frame, the first coil bobbin of the coil is provided. Insulation can be reinforced by increasing the creepage distance between the portion wound around the opposite side portion of 1 and the core end surface of the iron core attached to the second opposite side portion of the coil bobbin.
本発明に係るコイルは、上記の本発明に係るコイルボビンの凹溝に巻線を整列巻きして作製された、コイルである。 The coil according to the present invention is a coil produced by aligning and winding a winding in the concave groove of the coil bobbin according to the present invention.
本発明に係るコイルによれば、コイルボビンの凹溝の側壁の外側の面に絶縁補強部が設けられているので、コイルと鉄心との間に介在させるコイルボビンの厚みを規定の絶縁耐圧を満たす最小の厚みに設計することができる。これにより、コイルボビンの小型化、軽量化を図ることができ、延いてはコイルの小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。 According to the coil of the present invention, since the insulation reinforcing portion is provided on the outer surface of the side wall of the concave groove of the coil bobbin, the thickness of the coil bobbin interposed between the coil and the iron core is the minimum that satisfies the specified withstand voltage. The thickness can be designed. As a result, the coil bobbin can be reduced in size and weight, and as a result, the coil can be reduced in size, weight, and cost.
本発明に係る変圧器は、第1のコイルの外側に第2のコイルを同心状に配置したコイル部と、前記コイル部の対辺関係にある2つの脚部の一方若しくは両方に取り付けられる鉄心と、を備え、前記第1のコイルは、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のコイルボビンの凹溝に巻線を巻回して作製されており、前記第2のコイルは、前記コイルボビンの嵌込みによって当該コイルボビンの外側に外装される第2のコイルボビンの凹溝に巻線を巻回して作製されている、変圧器である。
The transformer according to the present invention includes a coil portion in which a second coil is concentrically arranged outside the first coil, and an iron core attached to one or both of the two leg portions opposite to each other of the coil portion. The first coil is manufactured by winding a winding around the concave groove of the coil bobbin according to any one of
本発明に係る変圧器によれば、コイルボビンの凹溝の側壁の外側の面に絶縁補強部が設けられているので、コイルと鉄心との間に介在させるコイルボビンの厚みを規定の絶縁耐圧を満たす最小の厚みに設計することができる。これにより、コイルボビンの小型化、軽量化を図ることができ、延いてはそのコイルボビンを用いて作製されたコイルを具備する変圧器の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。 According to the transformer of the present invention, since the insulation reinforcing portion is provided on the outer surface of the side wall of the concave groove of the coil bobbin, the thickness of the coil bobbin interposed between the coil and the iron core satisfies the specified withstand voltage. The minimum thickness can be designed. As a result, the coil bobbin can be reduced in size and weight, and as a result, the transformer including the coil manufactured using the coil bobbin can be reduced in size, weight, and cost.
本発明に係るコイルボビン等によれば、コイルと鉄心との間に介在させるコイルボビンの厚みを規定の絶縁耐圧を満たす最小の厚みに設計することができるので、コイルボビンの小型化、軽量化を図ることができる。これにより、コイルボビンを用いたコイルやそのコイルを具備する変圧器の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。 According to the coil bobbin and the like according to the present invention, the thickness of the coil bobbin interposed between the coil and the iron core can be designed to a minimum thickness that satisfies the specified withstand voltage, so that the coil bobbin can be reduced in size and weight. Can do. Thereby, size reduction, weight reduction, and cost reduction of the coil using the coil bobbin and the transformer including the coil can be achieved.
以下、本発明に係るコイルボビン等の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a coil bobbin and the like according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
以下の説明では、変圧器の一次コイルと二次コイルに用いられるコイルボビンについて説明する。本実施の形態に係る変圧器は、一次コイルの外側に二次コイルを同心状に配置し、両コイルの脚部の外側に円筒状の鉄心を配置した構造を有している。本発明に係るコイルボビンは、特に、変圧器の一次コイルを作製するために用いられるものである。
(Embodiment 1)
In the following description, a coil bobbin used for the primary coil and the secondary coil of the transformer will be described. The transformer according to the present embodiment has a structure in which a secondary coil is concentrically arranged outside the primary coil, and a cylindrical iron core is arranged outside the leg portions of both coils. The coil bobbin according to the present invention is particularly used for producing a primary coil of a transformer.
図1は、本発明に係るコイルボビンを用いて作製されるコイルを備えた変圧器の主要部(変圧器本体)の構成を示す斜視図である。図2は、同変圧器の回路構成を示す図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a main part (transformer main body) of a transformer including a coil manufactured using a coil bobbin according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the transformer.
図1に示す変圧器本体1は、第1のコイル21(図1では見えていない。図15参照)の外側に第2のコイル22を同心状に配置した環状のコイル部2と、コイル部2の2つの長辺の部分(以下、「脚部」という。)にそれぞれ取り付けられた円筒状の鉄心3とを備える。第1のコイル21と第2のコイル22は、後述するようにそれぞれ第1のコイルボビン4(図3〜図8参照)と第2のコイルボビン5(図10〜図14参照)を用いて作製されている。
A transformer
変圧器本体1は、第1のコイル21に電力系統から6000[V]以上の高圧が印加され、第2のコイル22から需要家に供給する規定の低圧(例えば、100[V]若しくは200[V]が出力される、配電用の油入り変圧器(油冷却方式の変圧器)に用いられる変圧器本体の一例である。
In the transformer
変圧器本体1は、図2に示す変圧器の回路構成の点線で示す部分に相当している。変圧器本体1は、当該変圧器本体1に取り付けられるタップ切換器TLに第1のコイル21を接続した後、タンク(図示省略)に収納される。そして、タンクに配設される2個の高圧ブッシングBS1(+),BS1(−)、3個の低圧ブッシングBS2(+),BS2(−),BS2(G)に、タップ切換器TL及び変圧器本体1の第2のコイル22を電気的に接続し、タンク内に絶縁油(図示省略)を充填して、図2に示す回路構成の変圧器が完成される。
The
2個の高圧ブッシングBS1(+),BS1(−)は、高圧配電線路から供給される一次電圧v1(高圧)(例えば、6300〜6900[V])を変圧器本体1の第1のコイル21に印加するためのブッシングであり、3個の低圧ブッシングBS2(+),BS2(−),BS2(G)は、変圧器本体1から出力される二次電圧±v2を低圧配電線路に出力するためのブッシングである。
The two high-voltage bushings BS1 (+) and BS1 (−) are used to convert the primary voltage v 1 (high voltage) (for example, 6300 to 6900 [V]) supplied from the high-voltage distribution line into the first coil of the
なお、3個の低圧ブッシングBS2(+),BS2(−)2,BS2(G)のうち、低圧ブッシングBS2(G)は、接地されるブッシングであり、低圧ブッシングBS2(+)は、低圧ブッシングBS2(G)に対して+v2(例えば、+100[V])の低圧を出力し、低圧ブッシングBS2(−)は、低圧ブッシングBS2(G)に対して−v2(例えば、−100[V])の低圧を出力するためのブッシングである。 Of the three low pressure bushings BS2 (+), BS2 (−) 2 , BS2 (G), the low pressure bushing BS2 (G) is a grounded bushing, and the low pressure bushing BS2 (+) is a low pressure bushing. A low pressure of + v 2 (for example, +100 [V]) is output to BS2 (G), and the low pressure bushing BS2 (−) is −v 2 (for example, −100 [V] to the low pressure bushing BS2 (G). ]) Is a bushing for outputting a low pressure.
以下の説明では、第1のコイル21を「高圧コイル21」と称し、第2のコイル22を「低圧コイル22」と称して説明する。また、高圧コイル21を作製するための第1のコイルボビン4と低圧コイル22を作製するための第2のコイルボビン5を区別するため、第1のコイルボビン4を「高圧コイルボビン4」と称し、第2のコイルボビン5を「低圧コイルボビン5」と称して説明する。
In the following description, the
変圧器本体1の高圧コイル21の巻線(以下、「一次巻線」という。)は、図2に示すように、総巻数n1の主要部を構成する主要巻線211と、高圧コイル21の総巻数n1の巻線調整部(総巻数n1の巻数を調整する部分)を構成する巻数調整用巻線212を有する。
As shown in FIG. 2, the winding of the high-
変圧器本体1は、降圧用変圧器であるので、低圧コイル22の巻線(以下、「二次巻線」という。)の総巻数n2は、一次巻線の総巻数n1よりも少ない。高圧コイル21に流れる電流は、低圧コイル22に流れる電流よりも小さいので、一次巻線の線径は、二次巻線の線径よりも小さい。
Since the
巻数調整用巻線212は、3個の小巻線212a,212b,212cを有する。主要巻線211は、2つに分割された分割巻線211a,分割巻線211bを有する。後述するように、高圧コイルボビン4の一次巻線(主要巻線211と巻数調整用巻線212)を整列巻きするための凹溝401(図4参照)の空間は、幅方向(高圧コイルボビン4の厚み方向)に二分割されている。巻数調整用巻線212の3個の小巻線212a,212b,212cは、凹溝401の一方の空間(以下、「第1の空間」という。)に整列巻きされるが、主要巻線211は巻数調整用巻線212に接続される側の一部が凹溝401の第1の空間に整列巻きされ、残りが凹溝401の他方の空間(以下、「第2の空間」という。)に整列巻きされる。
The winding number adjusting winding 212 includes three
本実施の形態では、主要巻線211の凹溝401の第1の空間に整列巻きされる部分と第2の空間に整列巻きされる部分は、コイルボビン4の外部で直列に接続される構成である。従って、主要巻線211を二分割し、一方の分割巻線211aを凹溝401の第1の空間に整列巻きし、他方の分割巻線211bを凹溝213の第2の空間に整列巻きするようにしている。
In the present embodiment, the portion wound in the first space and the portion wound in the second space of the
図2に示す変圧器本体1の回路構成では、3個の小巻線212a,212b,212cを直列に接続し、巻数調整用巻線212の小巻線212cと主要巻線211を直列に接続して一次巻線が構成される。そして、小巻線212aと小巻線212b、小巻線212bと小巻線212c、小巻線212cと主要巻線211の各接続点と小巻線212aの開放された端子がタップとなる。
In the circuit configuration of the
タップ切換器TLには4つのタップ端子P1〜P4と、切換片TCによっていずれかのタップ端子に接続されるコモン端子Pcとが設けられている。タップ切換器TLのコモン端子Pcは、高圧ブッシングBS1(+)に接続されている。小巻線212aの両端はそれぞれタップ端子P1とタップ端子P2に接続され、小巻線212bの両端はそれぞれタップ端子P2とタップ端子P3に接続され、小巻線212cの両端はそれぞれタップ端子P3とタップ端子P4に接続される。分割巻線211aの一方端と分割巻線211bの他方端はそれぞれタップ端子P4と高圧ブッシングBS1(−)に接続され、分割巻線211aの他方端と分割巻線211bの一方端はコイルボビン4の外部で互いに接続される。
The tap changer TL is provided with four tap terminals P 1 to P 4 and a common terminal P c connected to any one of the tap terminals by the switching piece TC. The common terminal Pc of the tap changer TL is connected to the high voltage bushing BS1 (+). Ends of
図2では、主要巻線211と巻数調整用巻線212の接続点を示すために、接続点T1〜T5と中継端子Q1を記載している。従って、図2では、小巻線212aの両端をそれぞれ接続点T1と接続点T2に接続し、小巻線212bの両端をそれぞれ接続点T2と接続点T3に接続し、小巻線212cの両端をそれぞれ接続点T3と接続点T4に接続している。また、分割巻線211aの両端をそれぞれ接続点T4と接続点T5に接続し、分割巻線211bの一方端を接続点T5に接続し、分割巻線211bの他方端を中継端子Q1に接続している。
In FIG. 2, connection points T 1 to T 5 and a relay terminal Q 1 are shown to indicate connection points between the main winding 211 and the winding number adjustment winding 212. Thus, in FIG. 2, to connect the two ends of the
図1には示していないが、変圧器本体1のコイル部2からは分割巻線211aの両端部、分割巻線211bの両端部、小巻線212a,212b,212cの各両端部が引き出されている。また、変圧器本体1のコイル部2からは低圧コイル22の巻線(二次巻線)の両端部と中間位置cが引き出されている。
Although not shown in FIG. 1, both ends of the divided winding 211a, both ends of the divided winding 211b, and both ends of the
変圧器では、タップ切換器TLでコモン端子Pcと接続するタップ端子P1〜P4を切り換えることにより、高圧コイル21の総巻数n1を4段階に切り換えることができる。3個の小巻線211a,211b,211cの巻数をそれぞれna,nb,ncとし、主要巻線211の巻数をndとすると、高圧コイル21の総巻数n1は、(na+nb+nc+nd)、(nb+nc+nd)、(nc+nd)、ndの4種類に切り換えることができる。
In the transformer, the total number of turns n 1 of the high-
以下の説明では、本実施の形態に係る変圧器本体1を配電用の6600[V]/(210−105[V]の油入り変圧器に適用する場合について、説明する。
In the following description, a case will be described in which the
6600[V]/(210−105)[V]の変圧器が配置される需要家の周辺は、配電変電所からの距離によって、変圧器の高圧コイルに入力される一次電圧が大きく変動するので、一般に、配電変電所からは6600[V]よりも高い電圧で送電される。このため、変圧器の高圧コイル21に入力される一次電圧v1は、配電変電所に近い場所では6600[V]以上の高圧になり、配電変電所から遠い場所では6600[V]以下の高圧になることがある。
Since the primary voltage input to the high voltage coil of the transformer varies greatly depending on the distance from the distribution substation around the customer where the 6600 [V] / (210-105) [V] transformer is arranged. In general, power is transmitted from the distribution substation at a voltage higher than 6600 [V]. Therefore, the primary voltage v 1 input to the
変圧器本体1は、一次電圧v1の大きさによって高圧コイル21の総巻数n1を4段階に調整し、低圧コイル22から安定した(210−105)[V]の二次電圧v2を出力できるようにしている。具体的には、一次電圧v1をvA、vB、vC、vD(vA>vB>vC>vD)の4種類に分け、各電圧値に4つのタップを対応させている。
変圧器本体1の変圧比は、(v1/v2)=(n1/n2)で表される。v2、n2は固定であるので、高圧コイル21の総巻数n1は、一次電圧v1に比例する。従って、各タップの電圧vA、vB、vC、vDに、高圧コイル21の巻数(na+nb+nc+nd)、(nb+nc+nd)、(nc+nd)、ndがそれぞれ対応する。
The transformation ratio of the
タップ電圧vA、vB、vC、vDは、通常、規格や客先の仕様書等で決められている。例えば、vA=6750[V]、vB=6600[V]、vC=6450[V]、vD=6300[V]に規定されている場合、vA−vB=vB−vC=vC−vD=150[V]であるから、na=nb=ncとなる。すなわち、3個の小巻線212a,212b,212cの巻数は、同一となる。
The tap voltages v A , v B , v C , and v D are usually determined by standards, customer specifications, and the like. For example, when v A = 6750 [V], v B = 6600 [V], v C = 6450 [V], and v D = 6300 [V], v A −v B = v B −v C = v C -v D = 150 because it is [V], a n a = n b = n c . That is, the number of turns of the three
次に、高圧コイル21と低圧コイル22の構造について、説明する。まず、高圧コイル21の構造について、図3〜図9を用いて説明する。
Next, the structure of the
図3は、変圧器の高圧コイル21を作製するための高圧コイルボビン4(本発明に係るコイルボビン)を正面から見た図、図4は、同高圧コイルボビン4を左側面から見た図、図5は、同高圧コイルボビン4を上面から見た図、図6は、同高圧コイルボビン4を下面から見た図、図7は、図4におけるA−A線断面図、図8は、図6におけるB−B線断面図である。図9は、高圧コイルボビン4に一次巻線を巻回して作製された高圧コイル21の断面図である。
3 is a view of the high voltage coil bobbin 4 (coil bobbin according to the present invention) for producing the
以下の説明では、図3において、環状の高圧コイルボビン4の外周側の側面を「外周側面」と称し、内周側の側面を「内周側面」と称し、図4において、高圧コイルボビン4の右側の面を「正面」と称し、左側の面を「背面」と称して説明をする。 In the following description, in FIG. 3, the outer peripheral side surface of the annular high-voltage coil bobbin 4 is referred to as “outer peripheral side surface”, and the inner peripheral side surface is referred to as “inner peripheral side surface”. In the following description, the surface is referred to as “front”, and the left surface is referred to as “back”.
高圧コイル21は、高圧コイルボビン4を用いて長方形の環状(リング状)に成形される。高圧コイルボビン4は、図3,図4に示すように、背の低い角丸長方形のリング形状を有している。高圧コイルボビン4は、樹脂を成形して作製されている。
The
高圧コイルボビン4は、外周側面に一次巻線(主要巻線211と巻数調整用巻線212)を巻回するための凹溝401が形成されている。凹溝401の両壁面を構成する2つの側壁402,403は、角丸長方形のリング形状を有している。背面側の側壁403(以下、「第2の側壁403」という。)の外形寸法(L2(長手方向の長さ)×W2(短手方向の長さ))は、正面側の側壁402(以下、「第1の側壁402」という。)の外形寸法(L1(長手方向の長さ)×W1(短手方向の長さ))よりも小さいサイズに設定されている。これは、図15に示すように、高圧コイルボビン4を低圧コイルボビン5の穴の部分に嵌入して高圧コイル21の外側に低圧コイル22が同心状に配置されたコイル部2を作製するためである。
The high-voltage coil bobbin 4 is provided with a
従って、高圧コイルボビン4の背面側の外形寸法(L2×W2)は、低圧コイルボビン5の穴の部分の寸法(L4(長手方向の長さ)×W4(短手方向の長さ))(図10参照)より僅かに小さいサイズに設定されている。一方、高圧コイルボビン4の正面側の外形寸法(L1×W1)は、角丸長方形のリング形状を有する低圧コイルボビン5の外形寸法(L3(長手方向の長さ)×W3(短手方向の長さ))(図10参照)と略同一の寸法に設定されている。
Accordingly, the outer dimension (L2 × W2) on the back side of the high-voltage coil bobbin 4 is the dimension of the hole portion of the low-voltage coil bobbin 5 (L4 (length in the longitudinal direction) × W4 (length in the short direction)) (FIG. 10). The size is set to be slightly smaller than the reference. On the other hand, the outer dimension (L1 × W1) on the front side of the high-voltage coil bobbin 4 is the outer dimension (L3 (length in the longitudinal direction) × W3 (length in the short direction) of the low-
高圧コイルボビン4の対辺関係にある2つの短辺の部分4A(図3参照。以下、「第1の対辺部4A」という。)の内周側面は平坦面であるが(図8参照)、高圧コイルボビン4の対辺関係にある2つの長辺の部分4B(図3参照。以下、「第2の対辺部4B」という。)の内周側面は、内側に半円形状に突出する湾曲面となっている(図7参照)。なお、高圧コイルボビン4の第1の対辺部4Aの内周側面も湾曲面となっているが、その湾曲面の先端部分に板状の絶縁補強部410Aが設けられているので、高圧コイルボビン4の穴に臨む面は平坦面となっている。絶縁補強部410Aについては、後述する。
The inner peripheral side surface of the two
高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bの内周側面の断面形状を半円形状にしているのは、図1に示すように、高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bに円筒状の鉄心3が取り付けられるので、高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bに当該鉄心3の円形の穴の内側面が密着するようにするためである。従って、高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bの各長辺は、高圧コイル21の脚部(鉄心3が取り付けられる部分)に相当している。高圧コイルボビン4の脚部に相当する部分の湾曲した断面形状の半径は、鉄心3の円形の穴の半径より僅かに小さいサイズに設定されている。
The reason why the cross-sectional shape of the inner peripheral side surface of the second
なお、以下の説明では、説明の便宜上、高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bの各長辺部を「脚部4B」と称して説明することがある。高圧コイルボビン4の脚部4Bへの鉄心3の取り付けは、例えば、帯状の電磁鋼板を高圧コイルボビン4の脚部4Bに巻き付けるようにして取り付けられる。
In the following description, for convenience of description, each long side portion of the second
高圧コイルボビン4の凹溝401は、主要巻線211が巻回される第1の凹溝401Aと巻数調整用巻線212が巻回される第2の凹溝401Bを有する。第2の凹溝401Bは、第1の凹溝401Aの底面404の幅方向(高圧コイルボビン4の厚み方向、図4において横方向)の中央に穿設されている。
The
第2の凹溝401Bの底面405の中央には、凹溝401の空間を幅方向に分割する分割壁406(図4参照)が設けられている。例えば、図4において、分割壁406で分割された凹溝401の右側の空間(第1の側壁402側の空間)が「第1の空間」に相当し、左側の空間(第2の側壁403側の空間)が「第2の空間」に相当する。
At the center of the
分割壁406は、第2の凹溝401Bの底面405に対して垂直に設けられている。分割壁406は、底面405から第2の側壁403の上端付近までの高さを有する薄板状の部材である。分割壁406は、樹脂の一体成形により高圧コイルボビン4の底面405に設けられている。
The dividing
第2の凹溝401Bの形状は、第2の凹溝401Bの底面405と両側の内壁面が垂直に立ち上がる形状(長方形の形状)になっている(図4,図5参照)。これは、3個の小巻線212a,212b,212cを第2の凹溝401Bの第1の空間にそれぞれ二層に整列巻きしたときの各巻数を同一にするためである。
The shape of the
一方、第1の凹溝401Aは、第1の凹溝401Aの底面404に対して両側の内壁面がそれぞれ外側に所定の傾斜角θ(例えば、120[°])で傾斜して立ち上がる形状(等脚台形の形状)となっている(図4参照)。
On the other hand, the
図4〜図6では図示を省略しているが、高圧コイルボビン4の4つの角部には、第2の凹溝401Bの底面405に小巻線212aを整列巻きするための巻き付け位置をガイドするガイド溝が設けられ、第1の凹溝401Aの底面404に、分割巻線211aを整列巻きするための巻き付け位置をガイドするガイド溝が設けられている。ガイド溝は、一次巻線の径の1/2よりも短い溝幅を有する断面形状が円弧形状の溝である。底面404と底面405には、幅方向に所定数のガイド溝が形成されている。
Although not shown in FIGS. 4 to 6, at the four corners of the high-voltage coil bobbin 4, a winding position for aligning and winding the small winding 212 a on the
高圧コイルボビン4の外周側面全体に形成された凹溝401のうち、第2の対辺部4Bに形成された凹溝401(図4に示す凹溝401参照)には、一次巻線が巻回される方向(図4では、上下方向)に対して交差する方向(図4では、直交する方向)に、第1の側壁402から第2の凹溝401Bの底面405を通って第2の側壁403に至る複数個の溝407A(図4,図7参照)が設けられている。図4の例では、高圧コイルボビン4の対向する2つの長辺の部分に、それぞれ6個の溝407Aが設けられている。凹溝401に溝407Aを設けることによって、図7に示すように、高圧コイルボビン4の溝407Aが設けられた部分の樹脂厚d1がそれ以外の部分の樹脂厚d2よりも薄くなっている。
Of the
複数個の溝407Aは、凹溝401に一次巻線を多層に整列巻きしたときに、最下層の巻線が第2の凹溝401Bの底面405と接触する接触面積を可及的に少なくし、これにより、高圧コイルボビン4に一次巻線を多層に整列巻きして作製された高圧コイル21の絶縁油との接触面積を可及的に広くするものである。油冷却方式による変圧器の冷却は、変圧器本体1の高圧コイル21及び低圧コイル22に絶縁油を接触させてこれらのコイル21,22で発生する熱を絶縁油に受け渡し、その絶縁油をタンクに設けられた冷却装置(例えば、タンク側面に取り付けられた多数のフィン)で外気に放出することによって、行われる。従って、複数個の溝407Aは、絶縁油の高圧コイル21への接触面積を可及的に大きくして絶縁油の受熱効率を高める機能を果たす。
The plurality of
複数個の溝407Aの底面4071(図7参照)は、第2の凹溝401Bの底面405よりも低いので、凹溝401に整列巻きされた最下層の巻線は、高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bでは、隣接する溝407A同士の間の部分407B(図4参照。以下、この部分を「巻線支持部407B」という。)だけでボビンに接触し、溝407Aの部分ではボビンに接触しない。
Since the bottom surface 4071 (see FIG. 7) of the plurality of
従って、凹溝401に一次巻線を多層に整列巻きした高圧コイル21は、高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bでは、溝407Aの部分でボビンの内壁面から浮いた状態となり(溝407Aの部分に空洞ができることになり)、高圧コイル21が凹溝401の内壁面に接触する接触面積が溝407Aを設けない場合よりも小さくなっている。
Accordingly, the
本実施の形態では、複数個の溝407Aを一次巻線の巻回方向に対して直交する方向に形成しているが、複数個の溝407Aは、帯状の巻線支持部407Bが一次巻線の巻回方向に対して交差する方向であれば、任意の方向に形成してもよい。また、本実施の形態では、高圧コイル21の各長辺の部分にそれぞれ6個の溝407Aを設けているが、溝407Aの数は、これに限定されるものではない。また、本実施の形態では、溝407Aの形状を横長の長方形状にし、巻線支持部407Bの形状を帯状にしているが、溝407Aと巻線支持部407Bの形状は、これらの形状に限定されるものではなく、高圧コイル21の凹溝401との接触面積を少なくできるものであれば、任意の形状を採用することができる。
In the present embodiment, the plurality of
高圧コイルボビン4の第1の側壁402の一方の短辺部分(図3では、上側の短辺部分)と第2の側壁403の一方の短辺部分(図3では、上側の短辺部分)には、それぞれ4個の切り欠き408(図5参照)が設けられている。4個の切り欠き408は、高圧コイルボビン4の短辺部分の中央部に設けられている。第1の側壁402の4個の切り欠き408と第2の側壁403の4個の切り欠き408は、各切り欠き408が対向するように設けられている。
One short side portion of the
第1の側壁402に設けられた4個の切り欠き408は、凹溝401の第1の空間に整列巻きされる主要巻線211の分割巻線211a、巻数調整用巻線212の小巻線212a,212b,212cの各巻線の両端部を引き出すためのものである。4個の切り欠き408は、第1の側壁402の上端(高圧コイルボビン4の外周端)から第2の凹溝401Bの底面405に至るスリット状の切り欠きである。第1の空間は、4個の切り欠き408によって第1の側壁402の外部に連通している。
Four
第1の側壁402に設けられた4個の切り欠きを区別するために、各切り欠きの符号を「408A」、「408B」、「408C」、「408D」とし、例えば、図5において、左側から4個の切り欠き408A,408B,408C,408Dが順番に並んでいるとする。
In order to distinguish the four cutouts provided in the
例えば、第2の凹溝401Bの第1の空間に小巻線212a,212b,212cを底面405から2層ずつこの順に整列巻きし、第1の凹溝401Aの第1の空間に分割巻線211aを底面404から多層に整列巻きする場合、各巻線の両端部は、例えば、高圧コイルボビン4から以下のように引き出される。
For example,
すなわち、小巻線212aの両端部が切り欠き408Aから高圧コイルボビン4の外部に引き出され、小巻線212bの両端部が切り欠き408Bから高圧コイルボビン4の外部に引き出され、小巻線212cの両端部が切り欠き408Cから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。そして、分割巻線211aの両端部が切り欠き408Dから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。
That is, both ends of the small winding 212a are drawn out of the high voltage coil bobbin 4 from the
4個の切り欠き408A,408B,408C,408Dは、第1の空間を第1の側壁402の外部に連通するので、第1の空間に整列巻きされる巻線の両端部を引き出す機能だけでなく、絶縁油が第1の空間と高圧コイルボビン4の外部との間を流れるようにする機能を有する。すなわち、4個の切り欠き408A,408B,408C,408Dは、高圧コイルボビン4に一次巻線を多層に整列巻きして作製された高圧コイル21を絶縁油により冷却する際、絶縁油の凹溝401の内外への対流効率を高め、これにより油冷却方式による変圧器の冷却効率を向上させる機能を果たす。
The four
第2の側壁403に設けられた4個の切り欠き408も、第1の側壁402に設けられた4個の切り欠き408と同様に、第2の空間に整列巻きされる巻線の両端部を引き出す機能を有するとともに、絶縁油が第2の空間と高圧コイルボビン4の外部との間を流れるようにする機能(対流効率の向上機能)を有する。なお、第2の空間に整列巻きされる巻線の両端部を引き出す機能は、4個の切り欠き408のうち、1個又は2個の切り欠き408が巻線を引き出す機能を有する。
The four
例えば、図5において、第2の側壁403に設けられた4個の切り欠き408のうち、左端の切り欠き408を巻線引出用の切り欠き408Eとすると、第2の空間に整列巻きされる分割巻線211bの両端部が切り欠き408Eから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。なお、分割巻線211bの両端部を切り欠き408Eと他の切り欠き408からそれぞれ高圧コイルボビン4の外部に引き出すようにしてもよい。
For example, in FIG. 5, among the four
一方、高圧コイルボビン4の第1の側壁402の他方の短辺部分(図3では、下側の短辺部分)には、4個の窓409(貫通孔409と言ってもよい。図6参照)が設けられ、第2の側壁403の他方の短辺部分(図3では、下側の短辺部分)には、4個の切り欠き408(図6参照)が設けられている。
On the other hand, the other short side portion (the lower short side portion in FIG. 3) of the
4個の窓409は、絶縁油を第1の空間と高圧コイルボビン4の外部との間を流れるようにするためのものであり、4個の切り欠き408は、絶縁油を第2の空間と高圧コイルボビン4の外部との間を流れるようにするためのものである。第1の側壁402の4個の窓409と第2の側壁403の4個の切り欠き408は、各窓409と各切り欠き408が対向するように設けられている。なお、第1の側壁402に設けられる4個の窓409は、貫通孔ではなく、切り欠きにしてもよい。
The four
本実施の形態では、高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bに2個の鉄心3が取り付けられるので、鉄心3との干渉を避けるために、絶縁油の対流効率を高めるための切り欠き408及び窓409を高圧コイルボビン4の第2の対辺部4Bに設けている。また、絶縁油入りのタンクに変圧器本体を収納した変圧器においては、通常、絶縁油は、タンク内の周辺部で上から下に向かい、タンクの中央部で下から上に向かう方向に循環するように、対流する。図1に示す変圧器本体1は、2個の鉄心3が水平に並ぶ姿勢でタンクに収納されるので、変圧器を運転したときの絶縁油の対流が高圧コイルボビン4の凹溝401内を効率良く通るようにするため、本実施の形態では、高圧コイルボビン4の下側の短辺の部分と上側の短辺の部分に切り欠き408と窓409を設けている。
In the present embodiment, since the two
この構成により、本実施の形態に係る高圧コイルボビン4では、高圧コイルボビン4の下側の短辺の部分に設けられた4個の切り欠き408と4個の窓409から絶縁油が凹溝401内に流入する。凹溝401内に流入した絶縁油は、高圧コイルボビン4の左右の長辺の部分を通って高圧コイルボビン4の上側の短辺の部分に上昇する。そして、上昇した絶縁油は、高圧コイルボビン4の上側の短辺の部分に設けられた8個の切り欠き408から高圧コイルボビン4の外部に流出する。
With this configuration, in the high voltage coil bobbin 4 according to the present embodiment, the insulating oil enters the recessed
絶縁油は、高圧コイルボビン4の凹溝401内を流れる間に高圧コイル21に接触して当該高圧コイル21の発する熱を受け取るので、上述した対流により、高圧コイル21で発生した熱を高圧コイルボビン4の外部に効率良く排出することができる。
The insulating oil receives the heat generated by the
また、凹溝401の高圧コイルボビン4の左右の長辺の部分では、複数個の巻線支持部407Bで高圧コイル21を支持することによって絶縁油と高圧コイル21との接触面積を可及的に大きくしているので、絶縁油の受熱効率が向上する。従って、本実施の形態に係る高圧コイルボビン4では、上述した対流効率の向上と受熱効率の向上の相乗効果により、高圧コイル21で発生する熱を高圧コイルボビン4の外部に効率良く排出することができる。
Further, at the left and right long sides of the high voltage coil bobbin 4 in the
上記のように、高圧コイルボビン4の一方の短辺部分に設けられる8個の切り欠き408と、高圧コイルボビン4の他方の短辺部分に設けられる4個の切り欠き408及び4個の窓409は、主として絶縁油を高圧コイルボビン4の外部と凹溝401内との間で出入りさせるようにするためのものであるので、切り欠き408と窓409の数は、上述した数に限定されるものではない。
As described above, the eight
例えば、図3において、高圧コイルボビン4の下側の短辺部分に設けられる切り欠き408と窓409は、それぞれ3個以下でもよく、5個以上でもよい。また、高圧コイルボビン4の上側の短辺部分に設けられる4個の切り欠き408のうち、主として絶縁油対流用の切り欠き(例えば、切り欠き408A〜408E以外の切り欠き408)についても、その数は上記の数に限定されるものではなく、任意の数に設定することができる。また、絶縁油対流用の切り欠き408の形状は、スリット上に限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。
For example, in FIG. 3, the number of
第1の側壁402の第1の対辺部4Aの外側の面には、凹溝401に整列巻きされる高圧コイル21と高圧コイルボビン4の脚部に取り付けられる鉄心3との絶縁を補強するための絶縁補強部410が設けられている。
On the outer surface of the first
凹溝401に整列巻きされる高圧コイル21と高圧コイルボビン4の脚部4Bに取り付けられる鉄心3は、樹脂製の高圧コイルボビン4が介在することによって電気的に絶縁される構成である。通常、変圧器は鉄心3を接地電位に設定して使用されるので、高圧コイルボビン4の絶縁設計では、高圧コイル21に印加される高圧v1に雷サージ電圧が重畳された超高圧を考慮した規定の絶縁耐圧VTで絶縁破壊を起こさないように高圧コイルボビン4の脚部4Bにおける厚みを設計することが必要である。
The
高圧コイルボビン4の脚部4Bに形成される凹溝401の厚みは、図7に示すように、凹溝401の内壁面の位置によって異なり、凹溝401に多層に整列巻きされる高圧コイル21の電圧も層によって異なる。例えば、図2に示す回路状態で雷サージが発生した場合、小巻線212aの高圧ブッシングBS1(+)に接続される端部の電圧が超高圧となる。小巻線212aは、後述するように、第2の凹溝401Bの底面405に2層で整列巻きされるので、第2の凹溝401Bの、高圧ブッシングBS1(+)に接続される小巻線212aの端部が引き出される位置(巻線引出位置)の電圧が最も高くなる。従って、高圧コイルボビン4の絶縁設計では、小巻線212aの巻線引出における鉄心3との直線距離に相当する樹脂厚が絶縁耐圧VTで絶縁破壊を起こさないように設計することが必要である。なお、上記の巻線引出位置における高圧コイルボビン4の樹脂厚は、巻線引出位置で高圧コイルボビン4を貫通して鉄心3に放電が発生する場合の放電経路の距離に相当するものである。
As shown in FIG. 7, the thickness of the
樹脂厚を厚くすれば、規定の絶縁耐圧VTに対して十分な絶縁性能を得ることができるが、樹脂量が増大し、高圧コイルボビン4の大型化、重量化を招くとともに、製造コストも増大するという問題がある。従って、高圧コイルボビン4の絶縁設計では、樹脂厚を可能な限り絶縁耐圧VTを満たす最小の樹脂厚Dminに設計することが要望される。 If increasing the resin thickness, increase can be obtained sufficient insulation performance for the provision of breakdown voltage V T, the amount of resin is increased, an increase in the size of the high-pressure coil bobbin 4, with leads to weight reduction, manufacturing cost There is a problem of doing. Thus, the insulation design of the high-pressure coil bobbin 4, it would be desirable to design the minimum resin thickness D min satisfying breakdown voltage V T as much as possible the resin thickness.
高圧コイルボビン4の絶縁設計では、上記の高圧コイルボビン4の樹脂厚の設計だけでなく、高圧コイル21と鉄心Bとの間の沿面距離を考慮する必要がある。沿面距離は、高圧コイル21から高圧コイルボビン4の表面に沿って鉄心Bに放電が生じる場合のボビン表面の放電経路の距離である。樹脂厚を最小の樹脂厚Dminに設定した場合でも、高圧コイルボビン4に十分な沿面距離が取れない部分があると、その部分では、絶縁耐圧VTよりも低い電圧で放電が発生する可能性がある。絶縁補強部410は、絶縁耐圧VTよりも低い電圧で放電が発生する可能性のある部分の沿面距離を長くして高圧コイルボビン4の絶縁の強度を補強するものである。
In the insulation design of the high voltage coil bobbin 4, it is necessary to consider the creepage distance between the
上述したように、高圧コイルボビン4の第1の対辺部4Aには、複数個の切り欠き408と複数個の窓409が設けられている。図1に示すように、変圧器本体1を組み立てたとき、高圧コイルボビン4に設けられた複数個の切り欠き408及び窓409は、鉄心3に対して鉄心端面3Aを臨む位置となるので、高圧コイルボビン4の切り欠き408及び窓409が形成された部分では、高圧コイル21と鉄心Bとの間の沿面距離が十分に取れない可能性がある。
As described above, a plurality of
そこで、本実施の形態では、高圧コイルボビン4の第1の対辺部4Aの、切り欠き408及び窓409と鉄心3の鉄心端面3Aとの間の部分に棒状の凸片からなる絶縁補強部410Aを設けている。絶縁補強部410Aは、図8に示すように、高圧コイルボビン4の各短辺部分の内周側面の湾曲面の先端部分に板状の部材を一体成形により延設して設けられている。従って、高圧コイルボビン4の第1の側壁402と第2の側壁403では、それぞれ角棒状の凸片からなる部材が絶縁補強部410Aとして設けられた形となっている。この絶縁補強部410Aの作用と効果については後述する。
Therefore, in the present embodiment, an insulating reinforcing
また、高圧コイルボビン4の第2の側壁403は、図7,図8に示すように、第1の側壁402よりもサイズが小さく、凹溝401の背面側の側壁の底面405からの高さh2が正面側の側壁の底面405からの高さh1よりも低くなっている。このため、高圧コイルボビン4の第2の側壁403の周縁部(凹溝401の背面側の側壁を構成する部分)でも高圧コイル21と鉄心Bとの間の沿面距離が十分に取れない可能性がある。
The
そこで、本実施の形態では、高圧コイルボビン4の第2の側壁403の上部の外側面に、断面が矩形状の凸条からなる絶縁補強部410B(図8参照)が高圧コイルボビン4の外周に沿って周回するように設けられている。
Therefore, in the present embodiment, an
なお、高圧コイルボビン4の第2の側壁403の上端には、図8に示すように、外側に突出させた鍔部4031が設けられている。この鍔部4031は、一次巻線が整列巻きされた高圧コイルボビン4(高圧コイル21)を二次巻線が整列巻きされた低圧コイルボビン5(低圧コイル22)の穴に嵌め込んで高圧コイル21の外側に低圧コイル22を同心状に配置したコイル部2を製作する際の、高圧コイルボビン4と低圧コイルボビン5との係合部材として機能するものである。
Note that, as shown in FIG. 8, a
鍔部4031と平行に設けられる絶縁補強部410Bの凸条は当該鍔部4031と同様の形状を有しており、絶縁補高圧コイルボビン4と低圧コイルボビン5との係合部材としても機能する。この絶縁補強部410Bの作用と効果についても後述する。
The protrusions of the
次に、高圧コイルボビン4の凹溝401への一次巻線の巻線方法について、図9を用いて簡単に説明する。図9は、高圧コイルボビン4の凹溝401に主要巻線211と巻数調整用巻線212を整列巻きした状態の断面図である。
Next, the winding method of the primary winding to the
高圧コイルボビン4の凹溝401には、最初に巻数調整用巻線212の小巻線212aが第2の凹溝401Bの第2の空間に2層構造で巻回される。小巻線212aは、例えば、一方の端部(リード線となる部分)を切り欠き408Aから高圧コイルボビン4の外部に引き出した状態で第2の側壁403側から分割壁406まで整列巻きされる。小巻線212aは分割壁406で折り返され、小巻線212aの1層目の上面に形成される巻線同士の窪みをガイドとして第2の側壁403まで巻き付けられる。そして、小巻線212aの他方の端部(リード線となる部分)が切り欠き408Aから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。
In the
次に、巻数調整用巻線212の小巻線212bが小巻線212aの上に2層構造で巻回される。小巻線212bは、一方の端部(リード線となる部分)を切り欠き408Bから高圧コイルボビン4の外部に引き出した状態で第2の側壁403側から分割壁406まで整列巻きされる。小巻線212bは分割壁406で折り返され、小巻線212bの1層目の上面に形成される巻線同士の窪みをガイドとして第2の側壁403まで巻き付けられる。そして、小巻線212bの他方の端部(リード線となる部分)が切り欠き408Bから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。
Next, the small winding 212b of the winding number adjustment winding 212 is wound on the small winding 212a in a two-layer structure. The small winding 212b is wound in an aligned manner from the
次に、巻数調整用巻線212の小巻線212cが小巻線212bの上に2層構造で巻回される。小巻線212cは、一方の端部(リード線となる部分)を切り欠き408Cから高圧コイルボビン4の外部に引き出した状態で第2の側壁403側から分割壁406まで整列巻きされる。小巻線212cは分割壁406で折り返され、小巻線212bの1層目の上面に形成される巻線同士の窪みをガイドとして第2の側壁403まで巻き付けられる。そして、小巻線212cの他方の端部(リード線となる部分)が切り欠き408Cから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。
Next, the small winding 212c of the winding number adjustment winding 212 is wound on the small winding 212b in a two-layer structure. The small winding 212c is wound in an aligned manner from the
次に、主要巻線211の分割巻線211aが第1の凹溝401Aに多層構造で巻回される。第2の凹溝401Bの上端には小巻線212cが巻回されているので、分割巻線211aは小巻線212cの上に巻回されることになる。
Next, the split winding 211a of the main winding 211 is wound around the first
分割巻線211aは、一方の端部(リード線となる部分)を切り欠き408Dから高圧コイルボビン4の外部に引き出した状態で第2の側壁403側から分割壁406まで整列巻きされる。分割巻線211aは分割壁406で折り返され、分割巻線211aの1層目の上面に形成される巻線同士の窪みをガイドとして第2の側壁403まで巻き付けられる。その後、分割巻線211aは、各層の分割巻線211aの上側に形成される巻線同士の窪みをガイドとして分割壁406と第2の側壁403の内壁面に到達する毎に折り返されながら、積層数が所定数となるまで巻回される。そして、分割巻線211aの他方の端部(リード線となる部分)が切り欠き408Dから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。
The divided winding 211a is aligned and wound from the
次に、主要巻線211の分割巻線211bが凹溝401の第1の空間に多層構造で巻回される。分割巻線211bは、一方の端部(リード線となる部分)を切り欠き408Eから高圧コイルボビン4の外部に引き出した状態で第1の側壁402側から分割壁406まで整列巻きされる。分割巻線211bは分割壁406で折り返され、分割巻線211bの1層目の上面に形成される巻線同士の窪みをガイドとして第1の側壁402まで巻き付けられる。その後、分割巻線211bは、各層の分割巻線211bの上側に形成される巻線同士の窪みをガイドとして分割壁406と第1の側壁402の内壁面に到達する毎に折り返されながら、積層数が所定数となるまで巻回される。そして、分割巻線211bの他方の端部(リード線となる部分)が切り欠き408Eから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。
Next, the divided winding 211b of the main winding 211 is wound in the first space of the
次に、低圧コイル22の構造について、図10〜図14を用いて説明する。
Next, the structure of the
図10は、変圧器の低圧コイル22を作製するための低圧コイルボビン5を正面から見た図、図11は、同低圧コイルボビン5を左側面から見た図、図12は、同低圧コイルボビン5を上面から見た図、図13は、同低圧コイルボビン5を下面から見た図、図14は、図13におけるC−C線断面図である。
10 is a view of the low-
低圧コイル22は、低圧コイルボビン5を用いて長方形の環状(リング状)に成形される。低圧コイルボビン5は、図10,図11に示すように、背の低い角丸長方形のリング形状を有し、低圧コイルボビン5の側面から見た形状は、略左右対称になっている。低圧コイルボビン5も樹脂を成形して作製されている。
The
以下では、説明の便宜上、図11において、リング形状の外周に沿う面を「外周側面」と称し、内周に沿う面を「内周側面」と称し、図11において、低圧コイルボビン5の右側の面を「正面」と称し、左側の面を「背面」と称して説明をする。 In the following, for convenience of explanation, in FIG. 11, the surface along the outer periphery of the ring shape is referred to as “outer peripheral side surface”, and the surface along the inner periphery is referred to as “inner peripheral side surface”. The surface is referred to as “front”, and the left surface is referred to as “back”.
低圧コイルボビン5は、高圧コイルボビン4と略同じ寸法の高さ寸法(図11の幅方向の寸法)を有する。低圧コイルボビン5は、外周側面に二次巻線を巻回するための凹溝501が形成されており、低圧コイルボビン5の穴の部分の形状は角丸直方形の形状に成形されている(図10参照)。低圧コイルボビン5の穴の部分の形状を角丸直方形の形状にしているのは、図15に示すように、この穴の部分に高圧コイルボビン4が嵌入装着されるからである。
The low
凹溝501の両壁面を構成する2つの側壁502,503は、正面又は背面から見てそれぞれ角丸長方形状の環状をなしている。正面側の側壁502((以下、「第1の側壁502」という。)の穴の部分の寸法(L4(長手方向の長さ)×W4(短手方向の長さ))は、高圧コイルボビン4の第2の側壁403の外周側の寸法(L2×W2)よりも僅かに大きいサイズを有している。また、側壁502の外周側の寸法(L3(長手方向の長さ)×W3(短手方向の長さ))は、低圧コイルボビン5の第1の側壁402の外周側の寸法(L1×W1)(図3参照)と略同一の寸法に設定されている。
The two
低圧コイルボビン5の対辺関係にある2つの短辺の部分5A(図10参照。以下、「第1の対辺部5A」という。)の内周側面と高圧コイルボビン4の対辺関係にある2つの長辺の部分5B(図10参照。以下、「第2の対辺部5B」という。)の内周側面は、平坦面となっている(図14参照)。これは、低圧コイルボビン5の穴の部分に高圧コイルボビン4を嵌め込むからである。
Two long sides in the opposite-side relationship between the inner peripheral side surface of the two short-
なお、以下の説明では、説明の便宜上、低圧コイルボビン5の第2の対辺部5Bの各長辺の部分を「脚部5B」と称して説明することがある。
In the following description, for convenience of description, the long side portions of the second
背面側の側壁503(以下、「第2の側壁503」という。)は、穴の部分に高圧コイルボビン4を低圧コイルボビン5に嵌め込む際に高圧コイルボビン4の第2の側壁403に嵌め合わせるための嵌合部503A(図10,図14参照)が形成されている。嵌合部503Aは、第2の側壁503の穴の内周に沿ってリング状に形成されている。嵌合部503Aは、第2の側壁503の壁面を穴の内側に所定の寸法だけ延設して形成されている。
A rear side wall 503 (hereinafter referred to as “
嵌合部503Aの内側の面(低圧コイルボビン5の穴に高圧コイルボビン4を嵌め込むときに当該高圧コイルボビン4の第2の側壁403に対向する面)には、穴の内周に沿って細い溝5031,5032(図10,図14参照)が設けられている。溝5031,5032は、低圧コイルボビン5の穴に高圧コイルボビン4を嵌め込んだとき、高圧コイルボビン4の第1の側壁402に設けられた鍔部4031(図7参照)と絶縁補強部410B(図7参照)をそれぞれ嵌め合わせるための溝である。
On the inner surface of the
また、嵌合部503Aには、第2の側壁503の2つの短辺の部分にそれぞれ4個の切り欠き504が設けられている。これらの切り欠き504は、低圧コイルボビン5の穴に高圧コイルボビン4を嵌め込んだときに、高圧コイルボビン4の第2の側壁403の2つの短辺の部分に形成されている8個の切り欠き408を第2の側壁503が塞がないようするためのものである。すなわち、8個の切り欠き504は、変圧器を作製したときに高圧コイルボビン4の凹溝401への絶縁油の出入りを阻害しないようするためのものである。
The
8個の切り欠き504の幅は、第2の側壁503に設けられた8個の切り欠き504と略同一である。また、第2の側壁503の一方の短辺の部分(図10において、上側の短辺部分)にある4個の切り欠き504は、低圧コイルボビン5の穴に高圧コイルボビン4を嵌め込んだときに高圧コイルボビン4の第2の側壁403の上側の短辺部分に設けられた4個の切り欠き408がそれぞれ4個の切り欠き504と重なる位置関係となるように第2の側壁503の一方の短辺部分に設けられている。また、第2の側壁503の他方の短辺の部分(図10において、下側の短辺部分)にある4個の切り欠き504は、低圧コイルボビン5の穴に高圧コイルボビン4を嵌め込んだときに高圧コイルボビン4の第2の側壁403に設けられた4個の切り欠き408がそれぞれ4個の切り欠き504と重なる位置関係となるように第2の側壁503の他方の短辺部分に設けられている。
The widths of the eight
第1の側壁502と第2の側壁503の一方の短辺の部分(図10は、上側の短辺部分)には、それぞれ支持部505A,505B(図11参照)が対を成して設けられている。2つの支持部505A,505Bは、タップ切換器TLを取り付けるための板状の部材である。支持部505A,505Bは、樹脂の一体成形加工により第1の側壁502と第2の側壁503に設けられている。支持部505Aは、第1の側壁502の外周から板部材を外側に突出させる(図11では、第1の側壁502の上端から板部材を上側に突出させる)ように形成されている。同様に、支持部505Bは、第2の側壁503の外周から板部材を外側に突出させる(図11では、第2の側壁503の上端から板部材を上側に突出させる)ように形成されている。
第1の側壁502の支持部505Aが設けられた部分の適所に、二次巻線を引き出すための巻線引出部506が設けられている。巻線引出部506は、第1の側壁502の上端から凹溝501の底面5011に至る切り欠きで構成されている。
A winding lead-out
凹溝501は、凹溝501の底面5011に対して両内壁面が垂直に立ち上がる形状(長方形の断面形状)となっている(図11参照)。低圧コイルボビン5の4つの角部には、高圧コイルボビン4と同様に、凹溝501の底面5011に二次巻線を整列巻きするための巻き付け位置をガイドするガイド溝5012(図11〜図13参照)が設けられている。ガイド溝5012は、二次巻線の径の1/2よりも短い溝幅を有する断面形状が円弧形状の溝である。
The
次に、低圧コイルボビン5の凹溝501への二次巻線の巻線方法について、簡単説明する。
Next, the winding method of the secondary winding to the
二次巻線は、凹溝501に多層構造で巻回される。二次巻線は、一方の端部(リード線となる部分)を巻線引出部506から低圧コイルボビン5の外部に引き出した状態で第1の側壁502側から第2の側壁503まで整列巻きされる。二次巻線は第2の側壁503で折り返され、二次巻線の1層目の上面に形成される巻線同士の窪みをガイドとして第1の側壁502まで巻き付けられる。その後、二次巻線は、各層の巻線の上側に形成される巻線同士の窪みをガイドとして第2の側壁503と第1の側壁402の内壁面に到達する毎に折り返されながら、積層数が所定数となるまで巻回される。そして、二次巻線の他方の端部(リード線となる部分)が巻線引出部506から低圧コイルボビン5の外部に引き出される。
The secondary winding is wound around the
高圧コイルボビン4の凹溝401に一次巻線を整列巻きして作製された高圧コイル21は、低圧コイルボビン5の凹溝501に二次巻線を整列巻きして作製された低圧コイル22に対して、図15に示すように、低圧コイルボビン5の穴の部分に高圧コイルボビン4を正面側から嵌め込んで一体化される。
The
低圧コイルボビン5の穴の部分に、低圧コイルボビン5の正面側から高圧コイルボビン4の背面側を嵌め込むと、高圧コイルボビン4の第2の側壁503の周縁部が低圧コイルボビン5の第2の側壁503の嵌合部503Aに当接する。その後、さらに高圧コイルボビン4を低圧コイルボビン5側に押し込むと、図16に示すように、第2の側壁503の周縁部の外側の面に形成された鍔部4031と絶縁補強部410B(凸条部材)がそれぞれ嵌合部503Aの溝5031と溝5032に嵌め込まれて、高圧コイルボビン4が低圧コイルボビン5に固定される。これにより、高圧コイル21の外側に低圧コイル22が同心状に配置されたコイル部2が作製される。
When the back side of the high-voltage coil bobbin 4 is fitted into the hole portion of the low-
次に、本実施の形態に係る高圧コイルボビン4の特徴的構成である絶縁補強部410の作用・効果について、説明する。上述したように、本実施の形態に係る高圧コイルボビン4には、絶縁補強部410Aと絶縁補強部410Bの2種類の絶縁補強部410を設けられている。以下の説明では、両絶縁補強部410A,410Bを区別するため、絶縁補強部410Aを「第1の絶縁補強部410A」と称し、絶縁補強部410Bを「第2の絶縁補強部410B」と称して説明する。
Next, the operation and effect of the
まず、第1の絶縁補強部410Aの作用・効果について、図17を用いて説明する。
First, the operation and effect of the first
図17は、高圧コイル21を切り欠き408Aの位置で切断した断面図である。なお、高圧コイルボビン4の凹溝401には、一次巻線が多層に整列巻きされているが、図17では、作図の便宜上、一次巻線の一部を描いている。また、図17には、コイル部2の2つの脚部に鉄心3が取り付けられた場合の鉄心端面3Aの部分を仮想線で描いている。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the
図2に示す回路構成においては、高圧コイル21を構成する一次巻線の中で高圧ブッシングBS1(+)又は高圧ブッシングBS1(−)に接続される位置の対地電圧が最も高くなる。例えば、タップ切換器TLがコモン端子Pcとタップ端子P1を接続している状態(図2の回路状態)では、小巻線212aのタップ端子P1に接続される端部又は分割巻線211bの高圧ブッシングBS1(−)に接続される端部の対地電圧が最も高くなる。
In the circuit configuration shown in FIG. 2, the ground voltage at the position connected to the high voltage bushing BS1 (+) or the high voltage bushing BS1 (−) in the primary winding constituting the
電力伝送時の高圧ブッシングBS1(+)には、6000[V]〜7000[V]の高圧が印加されるが、雷サージ電圧が発生すると、その十倍以上の超高圧が印加されることになるので、小巻線212aのタップ端子P1に接続される端部又は分割巻線211bの高圧ブッシングBS1(−)に接続される端部に超高圧が印加されることになる。
A high voltage of 6000 [V] to 7000 [V] is applied to the high voltage bushing BS1 (+) at the time of electric power transmission. It becomes so, the end or dividing the winding 211b of the high-voltage bushing BS1 is connected to the tap terminal P 1 of
例えば、小巻線212aのタップ端子P1に接続される端部は、高圧コイルボビン4の凹溝401の切り欠き408Aから高圧コイルボビン4の外部に引き出される。このため、雷サージ電圧が重畳された超高圧が高圧ブッシングBS1(+)に印加されたときの高圧コイルボビン4の凹溝401内では、小巻線212aが切り欠き408Aから凹溝401内に引き込まれて整列巻きが行われる巻き始めの位置Pの電圧が最も高くなる。
For example, the end connected to the tap terminal P 1 of the small winding 212 a is drawn out of the high voltage coil bobbin 4 from the
従って、上述したように、高圧コイルボビン4の樹脂厚を可及的に最小の樹脂厚Dminに設計するためには、規定の絶縁耐圧VT以下で高圧コイルボビン4の凹溝401内の位置Pからボビン表面に沿って巻鉄心3の鉄心端面3Aに至る経路で放電が発生しないように絶縁補強の設計をする必要がある。
Therefore, as described above, to design the resin thickness of the high-pressure coil bobbins 4 in as much as possible minimum resin thickness D min, the position P of the
なお、上記の説明では、タップ切換器TLがコモン端子Pcとタップ端子P1を接続している場合について説明したが、タップ切換器TLがコモン端子Pcとタップ端子P2〜P4を接続している場合でも同様である。コモン端子Pcにタップ端子P2〜P4を接続している場合は、放電が発生する位置Pが小巻線212b、小巻線212c、分割巻線211aの巻き始めの位置となるが、これらの巻線212b,212c,211aの巻き始めの位置は、凹溝401の切り欠き408B,408C,408Dが設けられた位置となるので、小巻線212aの巻き始めの位置Pの近傍位置となる。
In the above description, a case has been described in which the tap changer TL connects the common terminal P c and tap terminal P 1, tap changer TL is a common terminal P c and tap terminal P 2 to P 4 The same applies when connected. If the common terminal P c connecting the tap terminal P 2 to P 4, the position P is
従って、小巻線212aの巻き始めの位置Pから巻鉄心3の鉄心端面3Aに至るボビン表面に沿う経路の沿面距離について絶縁補強の設計をすれば、コモン端子Pcに接続するタップ端子をP2〜P4に切り換える場合にもその効果を奏することができる。
Therefore, if the insulation reinforcement is designed for the creeping distance of the path along the bobbin surface from the winding start position P of the small winding 212a to the
分割巻線211bの高圧ブッシングBS1(−)に接続される端部についても同様に考えることができる。すなわち、分割巻線211bの高圧ブッシングBS1(−)に接続される端部が高圧コイルボビン4の凹溝401の切り欠き408Eから引き出される位置から巻鉄心3の鉄心端面3Aに至るボビン表面に沿う経路の沿面距離について絶縁補強の設計をすれば、絶縁補強をすることができる。
The same applies to the end portion of the divided winding 211b connected to the high voltage bushing BS1 (-). That is, the path along the bobbin surface from the position where the end connected to the high voltage bushing BS1 (−) of the divided winding 211b is drawn from the notch 408E of the
本実施の形態に係る高圧コイルボビン4では、図17に示すように、第1の対辺部4Aの切り欠き408と穴との間(第1の対辺部4Aの内側の湾曲した内周側面の先端部分)の棒状の凸片からなる第1の絶縁補強部410Aを設けている。第1の絶縁補強部410Aを設けていない場合の凹溝401の位置Pから巻鉄心3の鉄心端面3Aに至るボビン表面に沿う経路は、仮想線で示す経路R1となるが、第1の絶縁補強部410Aを設けた場合は、凹溝401の位置Pから巻鉄心3の鉄心端面3Aに至るボビン表面に沿う経路が凸片の表面を迂回する経路R2(太い実線で示す経路)となる。従って、第1の絶縁補強部410Aを設けた場合の位置Pから巻鉄心3の鉄心端面3Aに至る経路R2の沿面距離LSは、仮想線で示す経路R1の沿面距離よりも長くすることができる。
In the high-voltage coil bobbin 4 according to the present embodiment, as shown in FIG. 17, between the
これにより、高圧コイルボビン4の第1の対辺部4Aに切り欠き408を設けることによって位置Pから巻鉄心3の鉄心端面3Aに至る経路の沿面距離が短くなり、絶縁強度が低下する場合でも、第1の絶縁補強部410Aを設けることにより絶縁強度を補強することができる。
Thus, by providing the
本実施の形態では、第1の対辺部4Aの切り欠き408と穴との間に1本の凸片からなる第1の絶縁補強部410Aを設けているが、第1の絶縁補強部410Aは、図18(a)に示すように、複数本の凸片で構成してもよい。また、第1の絶縁補強部410Aは、図18(b)に示すように、凸片に代えて溝で構成してもよい。そして、凸片又は溝の断面形状は、矩形に限定されるものではなく、三角形、楕円形、台形など任意の形状を採用することができる。
In the present embodiment, the first insulating reinforcing
さらに、第1の絶縁補強部410Aは、図18(c)に示すように、凹部と凸部が繰り返す凹凸部で構成してもよい。この場合も凹凸部の断面形状、正弦波状に限定されるものではなく、三角形状、矩形波状など任意の波形状を採用することができる。また、第1の絶縁補強部410Aを設ける位置は、沿面距離LSが長くなる位置であれば、任意の位置に設定することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 18C, the first
次に、第2の絶縁補強部410Bの作用・効果について、図19を用いて説明する。
Next, the operation and effect of the second
図19は、高圧コイル21の脚部4Bにおける断面図である。なお、高圧コイルボビン4の凹溝401には、一次巻線が多層に整列巻きされているが、図19では、作図の便宜上、一次巻線の一部を描いている。また、図19には、コイル部2の脚部に鉄心3が取り付けられた場合の鉄心3Aを仮想線で描いている。
FIG. 19 is a cross-sectional view of the leg portion 4 </ b> B of the
高圧コイルボビン4の脚部4Bの部分では、底面405の小巻線212aの巻き始めの位置Pからボビン表面に沿って鉄心Bに至る放電経路は、図19に太線で示す経路R3のようになり、底面405の分割巻線211bの巻き始めの位置Qからボビン表面に沿って鉄心Bに至る放電経路は、図19に太線で示す経路R4のようになる。
In the
なお、実際の使用状態(通電状態)においては、上記の位置P又は位置Qを起点とした放電経路R3,R4の沿面距離を設計すればよい。しかしながら、変圧器の雷インパルス試験の「非接地試験」では、高圧側を一括で接続し、低圧側及び鉄心、金具のアースなどを全て接地して所定の試験電圧を印加するので、この非接地試験の条件では、図19の位置Uを起点とした放電険路の沿面距離が最も短くなる。従って、高圧コイルボビン4の沿面距離の設計においては、位置Uを起点とした放電険路の沿面距離が必要な最小の沿面距離以上に設計されている。 In the actual use state (energized state), the creepage distances of the discharge paths R3 and R4 starting from the position P or the position Q may be designed. However, in the “non-grounding test” of the lightning impulse test of the transformer, the high-voltage side is connected in a lump, and the low-voltage side, the iron core, and the earth of the metal fitting are all grounded and a predetermined test voltage is applied. Under the test conditions, the creeping distance of the discharge steep road starting from the position U in FIG. 19 is the shortest. Therefore, in the design of the creepage distance of the high-voltage coil bobbin 4, the creepage distance of the discharge ramp with the position U as the starting point is designed to be greater than the minimum creepage distance required.
高圧コイルボビン4の第2の側壁403の底面405からの高さh2は第1の側壁402の底面405からの高さh1よりも低いので、経路R3の沿面距離が十分であっても経路R4の沿面距離が十分に取れない可能性がある。
Since the height h2 from the
本実施の形態に係る高圧コイルボビン4では、第2の側壁403の周縁部の外側の面を低圧コイルボビン5の嵌合部503Aに嵌め合わせて、高圧コイルボビン4と当該高圧コイルボビン4の外側に配置される低圧コイルボビン5とを固定する構成となっている。そのため、第2の側壁403の嵌合部503Aへの凸条の嵌め合せ部材を利用して経路R4の沿面距離を長くするようにしている。
In the high voltage coil bobbin 4 according to the present embodiment, the outer surface of the peripheral portion of the
経路R4は、図19に示すように、凹溝401の第2の側壁403の内壁面から嵌合部503Aへの嵌め合せ部材である鍔部4031の表面を通って第2の側壁403の外壁面に出た後、その外壁面を通って鉄心3に至るが、本実施の形態では、第2の側壁403の外壁面の経路R4上に凸条の絶縁補強部410Bを追加している。この構成により、経路R4は、凸条の絶縁補強部410Bの表面を通る分、沿面距離LSが長くなり、第2の側壁403における絶縁が補強されている。
As shown in FIG. 19, the path R4 passes through the surface of the
上記のように、絶縁補強部410Bは、高圧コイルボビン4と低圧コイルボビン5との嵌合固定の強度を強化できるとともに、凹溝401の底面405からの高さh2が十分に取れない第2の側壁403における絶縁を補強することができる効果を奏する。
As described above, the
なお、本実施の形態では、絶縁補強部410Bとして凸条を1本だけ設けているが、図20(a)に示すように、絶縁補強部410Bを複数本の凸条で構成してもよい。また、絶縁補強部410Bは、図20(b)に示すように、凸条に代えて凹条で構成してもよい。そして、凸条又は凹条の断面形状は、矩形に限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。
In the present embodiment, only one protrusion is provided as the
さらに、絶縁補強部410Bは、図20(c)に示すように、凸条と凹条を繰り返した凹凸条の部材(断面形状が波状となる部材)で構成してもよい。この場合も凹凸部の断面形状、矩形波状に限定されるものではなく、正弦波状などの任意の波形状を採用することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 20C, the
以上、説明したように、本実施の形態に係る高圧コイルボビン4によれば、第1の対辺部4Aの、切り欠き408及び窓409と鉄心3の鉄心端面3Aとの間の部分に棒状の凸片からなる絶縁補強部410Aを設け、第2の側壁403の上部の外側面に、断面が矩形状の凸条からなる絶縁補強部410Bを高圧コイルボビン4の外周に沿って周回するように設けているので、上記の部分の沿面距離による絶縁を補強することができる。これにより、高圧コイルボビン4の樹脂厚を最小の樹脂厚Dminに設計することかでき、高圧コイルボビン4の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。延いては、高圧コイルボビン4と低圧コイルボビン5を用いたコイル部2とそのコイル部2を用いた変圧器の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the high voltage coil bobbin 4 according to the present embodiment, a rod-like protrusion is formed on the portion of the first
なお、上記の実施の形態では、高圧コイルボビン4の凹溝401に分割壁406を設けているが、分割壁406は必ずしも必要ではなく、本願発明は、分割壁406のない高圧コイルボビンにも適用することができる。
In the above embodiment, the dividing
また、上記の実施の形態では、低圧コイルボビン5に巻回される低圧コイルに出力される電圧が低圧であるので、高圧コイルボビン4にだけ絶縁補強部410を設けているが、低圧コイルボビン5にも沿面距離による絶縁の補強が必要な箇所がある場合は、その箇所に凸部又は凹部からなる絶縁補強部を設けてもよい。
In the above embodiment, since the voltage output to the low voltage coil wound around the low
上記の実施の形態では、変圧器本体1に用いられるコイル部2について説明したが、本発明は、変圧器に限定されるものではなく、同一の構造を有するコイル部を用いる静止誘導機器に広く利用することができる。
In said embodiment, although the coil part 2 used for the transformer
1 変圧器本体
2 コイル部
21 第1のコイル(高圧コイル)
211 主要巻線
212 巻数調整用巻線
3 鉄心
4 第1のコイルボビン(高圧コイルボビン)
4A 第1の対辺部
4B 第2の対辺部
401 凹溝
401A 第1の凹溝
401B 第2の凹溝
402 第1の側壁
403 第2の側壁
4031 鍔部
404 第1の凹溝の底面
404A ガイド溝
405 第2の凹溝の底面
405A ガイド溝
406 分割壁
407A 溝
407B 巻線支持部
4071 溝の底面
408 切り欠き
409 窓
410,410A,410B 絶縁補強部
5 第2のコイルボビン(低圧コイルボビン)
5A 第1の対辺部
5B 第2の対辺部
501 凹溝
5011 凹溝の底面
5012 ガイド溝
502 第1の側壁
503 第2の側壁
503A 嵌合部
504 切り欠き
505A,505B 支持部
505 第2の凹溝の底面
506 巻線引出部
DESCRIPTION OF
211 Main winding 212 Winding adjustment winding 3 Iron core 4 First coil bobbin (high voltage coil bobbin)
4A 1st opposite
5A First
Claims (5)
前記凹溝の側壁の外側の面に、前記コイルと前記コイルに取り付けられる鉄心との絶縁を補強する絶縁補強部が設けられており、
前記枠体は、矩形状の枠形状を有し、
前記鉄心は、前記枠体の一組の対辺からなる第1の枠辺部に取り付けられるものであり、
前記絶縁補強部は、前記枠体の残りの一組の対辺からなる第2の枠辺部における内周側の側面に、前記枠体の内周に沿って突設された鍔状の凸部を含む、
コイルボビン。 A coil bobbin in which a groove is provided on the entire outer peripheral side surface of the annular frame, and a coil is wound around the groove to produce an annular coil.
An insulation reinforcing portion for reinforcing insulation between the coil and the iron core attached to the coil is provided on the outer surface of the side wall of the concave groove ,
The frame has a rectangular frame shape,
The iron core is attached to a first frame side portion composed of a pair of opposite sides of the frame body,
The insulation reinforcing portion is a hook-like convex portion that protrudes along the inner periphery of the frame body on the inner peripheral side surface of the second frame side portion that consists of a pair of opposite sides of the frame body. including,
Coil bobbin.
前記絶縁補強部は、前記第2の側壁の上部の外側の面に、前記枠体の外周に沿って突設された1又は2以上の鍔状の凸部を含む、請求項1または請求項2に記載のコイルボビン。 The side wall of the groove is composed of a first side wall and a second side wall whose height from the bottom surface of the groove is lower than the height of the first side wall,
The said insulation reinforcement part is an outer surface of the upper part of a said 2nd side wall, The 1 or 2 or more collar-shaped convex part protruded along the outer periphery of the said frame is Claim 1 or Claim. The coil bobbin according to 2 .
前記コイル部の対辺関係にある2つの脚部の一方若しくは両方に取り付けられる鉄心と、を備え、
前記第1のコイルは、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコイルボビンの凹溝に巻線を巻回して作製されており、
前記第2のコイルは、前記コイルボビンの嵌込みによって当該コイルボビンの外側に外装される第2のコイルボビンの凹溝に巻線を巻回して作製されている、
変圧器。 A coil part in which a second coil is concentrically arranged outside the first coil;
An iron core attached to one or both of the two leg portions in the opposite side relationship of the coil portion,
The first coil is produced by winding a coil around a concave groove of the coil bobbin according to any one of claims 1 to 3 .
The second coil is manufactured by winding a winding around a concave groove of a second coil bobbin that is externally mounted on the outside of the coil bobbin by fitting the coil bobbin.
Transformer.
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