JP7066076B1 - Current transformers, instrument transformers, and gas-insulated switchgear - Google Patents
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Abstract
【課題】ノイズ低減、検出精度向上を図りつつ、配線パターンの形成の容易化を図る。【解決手段】変流器60は、積層基板61に形成されるコイル部62を備え、コイル部62は、巻き進みコイル70と、巻き戻しコイル80と、を備える。巻き進みコイル70の第1導電パターン73は、積層基板61の径方向Drの外側から内側に向かって第1方向Dc1に傾斜する第1傾斜部732を備え、第2導電パターン74は、径方向Drの外側から内側に向かって第2方向Dc2に傾斜する第2傾斜部742を備える。巻き戻しコイル80は、周方向Dcに延びる第3導電パターン82を備え、第3導電パターン82は、積層方向Dsから見て第1傾斜部732と第2傾斜部742とに重なる。PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate formation of a wiring pattern while reducing noise and improving detection accuracy. A current transformer 60 includes a coil portion 62 formed on a laminated substrate 61, and the coil portion 62 includes a rewinding coil 70 and a rewinding coil 80. The first conductive pattern 73 of the winding lead coil 70 includes a first inclined portion 732 that inclines in the first direction Dc1 from the outside to the inside of the radial Dr of the laminated substrate 61, and the second conductive pattern 74 has a radial direction. A second inclined portion 742 that inclines in the second direction Dc2 from the outside to the inside of Dr is provided. The rewind coil 80 includes a third conductive pattern 82 extending in the circumferential direction Dc, and the third conductive pattern 82 overlaps the first inclined portion 732 and the second inclined portion 742 when viewed from the stacking direction Ds.
Description
本発明は、変流器、計器用変成器、及びガス絶縁開閉装置に関する。 The present invention relates to current transformers, instrument transformers, and gas-insulated switchgear.
ガス絶縁開閉装置(GIS:Gas Insulated Switchgear)は、絶縁ガスを封入した容器内に、遮断器ユニット、断路器ユニット、計器用変成器等の機器を収納した構成を有する(例えば、特許文献1参照)。このようなガス絶縁開閉装置の計器用変成器は、高電圧の測定を目的とした計器用変圧器を備える。このような計器用変圧器として、容量分圧器が用いられることがある。 The gas-insulated switchgear (GIS) has a configuration in which equipment such as a circuit breaker unit, a disconnector unit, and an instrument transformer is housed in a container filled with an insulating gas (see, for example, Patent Document 1). ). The instrument transformer of such a gas-insulated switchgear includes an instrument transformer for the purpose of measuring high voltage. A capacitance voltage divider may be used as such an instrument transformer.
計器用変成器は、大電流の測定を目的とした変流器を備える。このような変流器として、ロゴウスキーコイルが用いられることがある。ロゴウスキーコイルは、中央に導体が貫通する開口部を有する複数層のプリント基板に、鏡像関係にある2つの巻線を備える形態が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2の記載によれば、2つの巻線は、プリント基板の外側の基板面と内層に形成された放射状に延びる金属箔とを、基板を貫通して電気的に接続することにより構成される。2つの互いに鏡像関係にある巻線は、直列に接続されてロゴウスキーコイルが形成されている。
The instrument transformer is equipped with a current transformer for the purpose of measuring a large current. As such a current transformer, a Rogowski coil may be used. The Rogowski coil is known to have a plurality of layers of printed circuit boards having an opening through which a conductor penetrates in the center, and two windings having a mirror image relationship (see, for example, Patent Document 2). According to the description of
特許文献2に記載のようなロゴウスキーコイルにおいては、ノイズ低減、検出精度向上が常に望まれている。また、特許文献2に記載のように、基板を積層して形成する場合、基板において配線パターンが適切に形成されることが求められている。
In the Rogowski coil as described in
本発明は、ノイズ低減、検出精度向上を図りつつ、配線パターンの形成の容易化を図ることが可能な変流器、計器用変成器、及びガス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a current transformer, an instrument transformer, and a gas-insulated switchgear capable of facilitating the formation of a wiring pattern while reducing noise and improving detection accuracy.
提示される変流器は、ガス絶縁開閉装置に用いる変流器である。変流器は、複数の導電層が絶縁層を介して積層される円環状の積層基板を備える。変流器は、積層基板に形成されるコイル部を備える。積層基板は、外周部において周方向に間隔を空けて設けられ、複数の導電層を電気的に接続する複数の外側貫通電極を備える。積層基板は、内周部において周方向に間隔を空けて設けられ、複数の導電層を電気的に接続する複数の内側貫通電極を備える。コイル部は、周方向における第1方向に向かって巻き進む巻き進みコイルを備える。コイル部は、周方向における第1方向とは反対方向の第2方向に向かって巻き戻す巻き戻しコイルを備える。巻き進みコイルは、第1導電層において周方向に間隔を空けて設けられ、外側貫通電極と内側貫通電極とに接続される複数の第1導電パターンを備える。巻き進みコイルは、第2導電層において周方向に間隔を空けて設けられ、外側貫通電極と内側貫通電極とに接続される複数の第2導電パターンを備える。第1導電パターンは、積層基板の径方向の外側から内側に向かって第1方向に傾斜する第1傾斜部を備える。第1導電パターンは、外側貫通電極と第1傾斜部とに接続され、径方向に延びる第1外側延在部を備える。第2導電パターンは、径方向の外側から内側に向かって第2方向に傾斜する第2傾斜部を備える。第2導電パターンは、外側貫通電極と第2傾斜部とに接続され、径方向に延びる第2外側延在部を備える。巻き戻しコイルは、第1導電層と第2導電層との間の第3導電層に設けられ、周方向に延びる第3導電パターンを備える。全ての外側貫通電極は、第1半径の円周上に設けられる。全ての内側貫通電極は、第2半径の円周上に設けられる。外側貫通電極と内側貫通電極とは、径方向に延びる同一線上において互いに重ならないように、周方向において互いにずれた位置に設けられる。第1外側延在部と第2外側延在部とは、積層基板の積層方向から見て重なる。第3導電パターンは、積層方向から見て第1傾斜部と第2傾斜部とに重なり、第1傾斜部に重なるパターンと第2傾斜部に重なるパターンとの成す角度が90度以上である。 The current transformer presented is a current transformer used in a gas-insulated switchgear. The current transformer includes an annular laminated substrate in which a plurality of conductive layers are laminated via an insulating layer. The current transformer includes a coil portion formed on the laminated substrate . The laminated substrate is provided on the outer peripheral portion at intervals in the circumferential direction, and includes a plurality of through silicon vias that electrically connect the plurality of conductive layers . The laminated substrate is provided at intervals in the circumferential direction at the inner peripheral portion, and includes a plurality of inner through electrodes that electrically connect the plurality of conductive layers . The coil portion includes a winding coil that winds toward the first direction in the circumferential direction . The coil portion includes a rewind coil that rewinds in a second direction opposite to the first direction in the circumferential direction . The winding lead coil is provided at intervals in the circumferential direction in the first conductive layer, and includes a plurality of first conductive patterns connected to the outer through electrode and the inner through electrode . The winding lead coil is provided at intervals in the circumferential direction in the second conductive layer, and includes a plurality of second conductive patterns connected to the outer through electrode and the inner through electrode. The first conductive pattern includes a first inclined portion that is inclined in the first direction from the outside in the radial direction of the laminated substrate to the inside. The first conductive pattern is connected to the through silicon via and the first inclined portion, and includes a first outer extending portion extending in the radial direction . The second conductive pattern includes a second inclined portion that is inclined in the second direction from the outside in the radial direction to the inside. The second conductive pattern is connected to the outer through electrode and the second inclined portion, and includes a second outer extending portion extending in the radial direction . The rewind coil is provided in the third conductive layer between the first conductive layer and the second conductive layer, and includes a third conductive pattern extending in the circumferential direction . All through silicon vias are provided on the circumference of the first radius. All through silicon vias are provided on the circumference of the second radius. The outer through electrodes and the inner through electrodes are provided at positions offset from each other in the circumferential direction so as not to overlap each other on the same line extending in the radial direction. The first outer extending portion and the second outer extending portion overlap each other when viewed from the laminating direction of the laminated substrate. The third conductive pattern overlaps the first inclined portion and the second inclined portion when viewed from the stacking direction, and the angle formed by the pattern overlapping the first inclined portion and the pattern overlapping the second inclined portion is 90 degrees or more. be.
第1外側延在部と第1傾斜部とがなす第1角度と、第2外側延在部と第2傾斜部とがなす第2角度とは、同じ角度であってよい。第1導電パターンは、内側貫通電極と第1傾斜部とに接続され、径方向に延びる第1内側延在部を備えてよい。第2導電パターンは、内側貫通電極と第2傾斜部とに接続され、径方向に延びる第2内側延在部を備えてよい。第1内側延在部と第2内側延在部とは、積層方向から見て重なってよい。第1傾斜部と第2傾斜部とは、積層方向から見て周方向に連続するように設けられていてよい。 The first angle formed by the first outer extending portion and the first inclined portion and the second angle formed by the second outer extending portion and the second inclined portion may be the same angle . The first conductive pattern may include a first inner extending portion that is connected to the inner through electrode and the first inclined portion and extends radially . The second conductive pattern may include a second inner extending portion that is connected to the inner through electrode and the second inclined portion and extends radially . The first inner extending portion and the second inner extending portion may overlap when viewed from the stacking direction . The first inclined portion and the second inclined portion may be provided so as to be continuous in the circumferential direction when viewed from the stacking direction.
また、本発明の態様に係る計器用変成器は、上記した態様の変流器を備える。 Further, the instrument transformer according to the aspect of the present invention includes the current transformer of the above-mentioned aspect.
また、本発明の態様に係るガス絶縁開閉装置は、上記した態様の計器用変成器を備える。 Further, the gas-insulated switchgear according to the aspect of the present invention includes an instrument transformer of the above-mentioned aspect.
上記態様に係る変流器は、巻き進みコイルを構成する第1導電パターンの第1外側延在部と第2導電パターンの第2外側延在部とが積層方向から見て重なっていることにより、第1外側延在部から径方向の内側に向かって周方向における第1方向に傾斜する第1傾斜部と、第2外側延在部から径方向の内側に向かって周方向における第2方向に傾斜する第2傾斜部とは、積層方向から見ると、周方向に波型、又はジグザグ状に配置される。巻き戻しコイルを構成する第3導電パターンは、積層方向から見て第1傾斜部と第2傾斜部とに重なるので、第3導電パターンも周方向に波型、又はジグザグ状に連続することになる。これにより、限られたスペース内で巻き進みコイル、巻き戻しコイルの周方向における巻き数を増加させることができる。また、巻き進みコイルにおけるコイル巻き方向(トロイダル方向)に垂直な断面が、巻き戻しコイルにおける断面によって相殺され、外部磁界による影響が抑えられることで、ノイズ低減、検出精度の向上を図ることができる。また、例えば、第1傾斜部の第1方向に対する傾斜角と、第2傾斜部の第2方向に対する傾斜角とを鈍角の約135度とすることで、第3導電パターンは波状の屈曲部が約90度となり、第3導電パターンに鋭角部分を形成しないので、パターンの形成が容易となる。 In the current transformer according to the above aspect, the first outer extending portion of the first conductive pattern and the second outer extending portion of the second conductive pattern constituting the winding lead coil overlap each other when viewed from the stacking direction. , A first inclined portion inclined in the first direction in the circumferential direction from the first outer extending portion toward the inside in the radial direction, and a second direction in the circumferential direction toward the inner side in the radial direction from the second outer extending portion. The second inclined portion inclined to be arranged in a wavy or zigzag shape in the circumferential direction when viewed from the stacking direction. Since the third conductive pattern constituting the rewind coil overlaps the first inclined portion and the second inclined portion when viewed from the stacking direction, the third conductive pattern is also continuous in a wavy or zigzag shape in the circumferential direction. Become. This makes it possible to increase the number of turns of the rewind coil and the rewind coil in the circumferential direction within a limited space. Further, the cross section of the rewinding coil perpendicular to the coil winding direction (toroidal direction) is canceled by the cross section of the rewinding coil, and the influence of the external magnetic field is suppressed, so that noise can be reduced and the detection accuracy can be improved. .. Further, for example, by setting the inclination angle of the first inclined portion with respect to the first direction and the inclination angle of the second inclined portion with respect to the second direction to an acute angle of about 135 degrees, the third conductive pattern has a wavy bent portion. Since the temperature is about 90 degrees and no acute angle portion is formed in the third conductive pattern, the pattern can be easily formed.
また、外側貫通電極と内側貫通電極とは、径方向から見て周方向にずれて設けられる構成では、第1傾斜部を備えた第1導電パターン、内側貫通電極、第2傾斜部を備えた第2導電パターン、外側貫通電極を順次経ることで、巻き進みコイルを積層基板の周方向における第1方向に向かって巻き進めることができる。また、第1外側延在部と第1傾斜部とがなす第1角度と、第2外側延在部と第2傾斜部とがなす第2角度とが、同じ角度である構成では、第1傾斜部と第2傾斜部とに重なる第3導電パターンが、周方向において対称なパターンを繰り返す形状とすることができる。 Further, in the configuration in which the outer through electrode and the inner through electrode are provided so as to be offset in the circumferential direction when viewed from the radial direction, a first conductive pattern having a first inclined portion, an inner through electrode, and a second inclined portion are provided. By sequentially passing through the second conductive pattern and the outer through silicon via, the winding lead coil can be wound toward the first direction in the circumferential direction of the laminated substrate. Further, in a configuration in which the first angle formed by the first outer extending portion and the first inclined portion and the second angle formed by the second outer extending portion and the second inclined portion are the same angle, the first angle is obtained. The third conductive pattern that overlaps the inclined portion and the second inclined portion can have a shape that repeats a symmetrical pattern in the circumferential direction.
また、第1導電パターンが第1内側延在部を備え、第2導電パターンが第2内側延在部を備える構成では、第1傾斜部と第2傾斜部とが、径方向において外側貫通電極と内側貫通電極との中間部に位置することになる。これにより、第3導電パターンを、径方向において外側貫通電極と内側貫通電極との中間部に配置することができる。また、第1内側延在部と第2内側延在部とが、積層方向から見て重なる構成では、第1傾斜部の径方向内側の端部と第2傾斜部の径方向内側の端部とが、積層方向から見て重なる。これにより、第3導電パターンが、第1傾斜部の径方向内側の端部、及び第2傾斜部の径方向内側の端部からずれて形成されるのを抑えることができる。また、巻き進みコイルの周方向における巻き数を増加させることができる。また、第1傾斜部と第2傾斜部とが、積層方向から見て周方向に連続するように設けられる構成では、第1傾斜部と第2傾斜部とに重なる第3導電パターンを周方向に連続する波型、又はジグザグ状に形成することができる。 Further, in the configuration in which the first conductive pattern includes the first inner extending portion and the second conductive pattern includes the second inner extending portion, the first inclined portion and the second inclined portion have outer through electrodes in the radial direction. It will be located in the middle part between the through silicon via and the inner through electrode. Thereby, the third conductive pattern can be arranged in the intermediate portion between the outer through electrode and the inner through electrode in the radial direction. Further, in a configuration in which the first inner extending portion and the second inner extending portion overlap each other when viewed from the stacking direction, the radially inner end of the first inclined portion and the radially inner end of the second inclined portion are formed. And overlap when viewed from the stacking direction. As a result, it is possible to prevent the third conductive pattern from being formed so as to be displaced from the radially inner end of the first inclined portion and the radially inner end of the second inclined portion. In addition, the number of turns of the winding lead coil in the circumferential direction can be increased. Further, in the configuration in which the first inclined portion and the second inclined portion are provided so as to be continuous in the circumferential direction when viewed from the stacking direction, the third conductive pattern overlapping the first inclined portion and the second inclined portion is formed in the circumferential direction. It can be formed in a continuous wavy shape or a zigzag shape.
また、上記態様に係る計器用変成器では、上記した変流器を備えるので、一次導体を流れる電流の検出において、ノイズ低減、検出精度の向上を図ることができる。 Further, since the instrument transformer according to the above aspect includes the above-mentioned current transformer, it is possible to reduce noise and improve the detection accuracy in detecting the current flowing through the primary conductor.
また、上記態様に係るガス絶縁開閉装置では、ノイズ低減、検出精度が向上した計器用変成器を備えるので、高機能なガス絶縁開閉装置を提供することができる。 Further, since the gas-insulated switchgear according to the above aspect includes an instrument transformer with improved noise reduction and detection accuracy, it is possible to provide a highly functional gas-insulated switchgear.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下に説明する内容に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現しており、実際の製品とは寸法、形状が異なっている場合がある。図1は、実施形態に係るガス絶縁開閉装置1の一例を示す図である。本実施形態に係るガス絶縁開閉装置1は、変電所等に設置される。本実施形態に係るガス絶縁開閉装置1は、例えば24kV~1100kVといった高電圧の3相交流の電力系統に設けられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the contents described below. Further, in order to explain the embodiment, the drawings are expressed by changing the scale as appropriate, such as by making a part larger or emphasized, and the dimensions and shape may be different from the actual product. FIG. 1 is a diagram showing an example of a gas-insulated switchgear 1 according to an embodiment. The gas-insulated switchgear 1 according to the present embodiment is installed in a substation or the like. The gas-insulated switchgear 1 according to the present embodiment is provided in a high-voltage three-phase AC power system such as 24 kV to 1100 kV.
図1に示すように、ガス絶縁開閉装置1は、遮断器ユニット2と、第1断路器ユニット3A、及び第2断路器ユニット3Bと、受電側ユニット5と、を備える。遮断器ユニット2は、遮断器タンク21と、遮断器タンク21内に収容された遮断器(図示無し)と、を備える。第1断路器ユニット3A、第2断路器ユニット3Bは、遮断器ユニット2の一方側に配置される。第1断路器ユニット3A、第2断路器ユニット3Bは、それぞれ、遮断器タンク21に接続された断路器タンク31と、断路器タンク31内に設けられた母線用断路器(図示無し)と、を備える。第1断路器ユニット3A、第2断路器ユニット3Bは、それぞれ、第1母線、第2母線(図示無し)に接続される。
As shown in FIG. 1, the gas-insulated switchgear 1 includes a
受電側ユニット5は、遮断器ユニット2の他方側に配置される。図1~図3に示すように、受電側ユニット5は、タンク51と、計器用変成器50と、を備える。タンク51は、中心軸51cに沿った軸方向Daに延びる円筒状に形成される。図1に示すように、タンク51の一端51aは、遮断器タンク21に接続される。タンク51の他端51bは、受電側に接続される。図3に示すように、計器用変成器50は、タンク51内に3相分のそれぞれの相ごとに、計3組設けられる。3組の計器用変成器50は、タンク51の中心軸51c周りの周方向Dcに間隔をあけて配置される。
The power receiving
各計器用変成器50は、タンク51内を軸方向Daに沿って延びる一次導体52の外周側に設けられ、取付板100を介してタンク51と電気的に接続される。各計器用変成器50は、容量分圧器55と、変流器60と、を備える。本実施形態において、容量分圧器55、及び変流器60は、各計器用変成器50の軸方向Daにおいて対称に配置される。つまり、各計器用変成器50は、軸方向Daに沿って2組の容量分圧器55、及び変流器60を備える。各計器用変成器50は、軸方向Daの中央部に、2つの容量分圧器55を備える。各計器用変成器50は、2つの容量分圧器55に対し、軸方向Daの両側に、それぞれ変流器60を備える。なお、本実施形態では、各計器用変成器50が2組の容量分圧器55、及び変流器60を備えるようにしたが、これに限られない。各計器用変成器50は、1組のみの容量分圧器55、及び変流器60を備えるようにしてもよい。
Each
各容量分圧器55は、一次導体52を流れる高電圧の分圧を行う。容量分圧器55は、一次導体52と空間電極(図示無し)との間の静電容量と、空間電極と接地電極との間の静電容量との比に応じて、分圧を行う。変流器60は、容量分圧器55の前後の一次導体52の径方向Drの外側に配置される。変流器60は、一次導体52を流れる高電圧の電流値を検出するための検出コイルとして用いられる。変流器60は、不図示の信号処理装置に接続される。信号処理装置は、変流器60から出力される信号波形に基づき、一次導体を流れる電流値を検出する。なお、本実施形態では、変流器60を一次導体52の径方向Drの外側に配置しているが、その設置位置については適宜変更可能である。例えば、変流器60は、容量分圧器55の径方向Drの外側に配置するようにしてもよい。
Each
図4~図7に示すように、変流器60は、積層基板61と、コイル部62と、を備える。積層基板61は、円環状で、中央部に開口61hを有する。積層基板61は、軸方向Daに所定の厚さを有した板状である。図4に示すように、積層基板61は、基材63の両面に積層された複数の導電層64を備える。本実施形態は、例えば4層の導電層64A~64Dが、軸方向Daに積層されている(以下、複数の導電層64が積層された方向を積層方向Dsと称する)。複数の導電層64A~64Dは、絶縁層である基材63を挟みかつ絶縁層65を介して積層されている。導電層64A~64Dは、導電性材料から形成され、それぞれフォトリソグラフィ法等により、後述するような導電パターン、電極等が形成される。
As shown in FIGS. 4 to 7, the
図4~図11に示すように、積層基板61は、複数の外側貫通電極71と、複数の内側貫通電極72と、を備える。外側貫通電極71、内側貫通電極72は、それぞれ、複数の導電層64A~64Dを電気的に接続する。外側貫通電極71、内側貫通電極72は、それぞれ、積層方向Dsに延びて複数の導電層64A~64D、基材63、及び絶縁層65を貫通し、例えば円柱状に形成される。
As shown in FIGS. 4 to 11, the
複数の外側貫通電極71は、積層基板61の外周部61aにおいて、周方向Dcに間隔をあけて設けられる。複数の外側貫通電極71は、積層基板61の中心軸61cを中心とした同心円上に、周方向Dcに等間隔をあけて設けられる。周方向Dcにおいて隣り合う外側貫通電極71どうしは、中心軸61cを中心とした挟み角が角度θとなるように配置される。
The plurality of outer through
複数の内側貫通電極72は、積層基板61の内周部61bにおいて、周方向Dcに間隔をあけて設けられる。複数の内側貫通電極72は、周方向Dcに等間隔をあけて設けられる。図12に示すように、周方向Dcにおいて隣り合う内側貫通電極72どうしは周方向Dcの挟み角が角度θとなるように配置される。外側貫通電極71と内側貫通電極72とは、径方向Drから見て周方向Dcにずれて設けられる。複数の内側貫通電極72は、複数の外側貫通電極71に対し、周方向Dcに角度θ/2ずつずらして配置される。すなわち、積層方向Dsから見ると、内側貫通電極72を通過する径方向Drの仮想線は、外側貫通電極71を通過する径方向Drの仮想線と一致せず、2つの外側貫通電極71の間(中央付近)を通過する状態となっている。
The plurality of inner through
図4~図12に示すように、コイル部62は、巻き進みコイル70と、巻き戻しコイル80と、を備える。巻き進みコイル70は、積層基板61の周方向Dcにおける第1方向Dc1に向かって巻き進む。巻き戻しコイル80は、周方向Dcにおける第2方向Dc2に向かって巻き戻す。
As shown in FIGS. 4 to 12, the
巻き進みコイル70は、複数の第1導電パターン73と、複数の第2導電パターン74と、積層基板61に設けられた複数の外側貫通電極71と、積層基板61に設けられた複数の内側貫通電極72と、を備える。複数の第1導電パターン73は、複数の導電層64の積層方向Ds(軸方向Da)のうち一方の端部に位置する導電層64に設けられる。本実施形態では、複数の第1導電パターン73は、複数の導電層64の積層方向Dsの一方の端部に位置する第1導電層64Aに設けられる。複数の第1導電パターン73は、第1導電層64Aにおいて、周方向Dcに間隔を空けて設けられる。各第1導電パターン73の両端は、外側貫通電極71と内側貫通電極72とに接続される。
The winding
図8、図9、図12に示すように、第1導電パターン73は、第1外側延在部731と、第1傾斜部732と、第1内側延在部733と、を備える。第1外側延在部731の一端は外側貫通電極71に接続されている。第1外側延在部731は、外側貫通電極71から径方向Drの内側に延びる。第1外側延在部731の他端は第1傾斜部732に接続される。第1外側延在部731は、外側貫通電極71と第1傾斜部732とに接続される。第1傾斜部732は、第1外側延在部731に対して径方向Drの内側に設けられる。第1傾斜部732は、径方向Drの外側から内側に向かって周方向Dcの第1方向Dc1に傾斜して延びる。第1傾斜部732の他端は、第1内側延在部733の一端に接続される。第1内側延在部733は、第1傾斜部732の他端から径方向Drの内側に延びる。第1内側延在部733の他端は、内側貫通電極72に接続される。第1内側延在部733は、第1傾斜部732と内側貫通電極72とに接続される。
As shown in FIGS. 8, 9, and 12, the first
図4に示すように、複数の第2導電パターン74は、複数の導電層64の積層方向Ds(軸方向Da)のうち、他方の端部に位置する導電層64に設けられる。本実施形態では、複数の第2導電パターン74は、複数の導電層64の積層方向Dsの他方の端部に位置する第2導電層64Dに設けられる。複数の第2導電パターン74は、第2導電層64Dにおいて、周方向Dcに間隔を空けて設けられる。図8、図10、図12に示すように、各第2導電パターン74の両端は、外側貫通電極71と内側貫通電極72とに接続される。
As shown in FIG. 4, the plurality of second
第2導電パターン74は、第2外側延在部741と、第2傾斜部742と、第2内側延在部743と、を備える。第2外側延在部741の一端は外側貫通電極71に接続されている。第2外側延在部741は、外側貫通電極71から径方向Drの内側に延びる。第2外側延在部741の他端は第2傾斜部742に接続される。第2外側延在部741は、外側貫通電極71と第2傾斜部742とに接続される。第2傾斜部742は、第2外側延在部741に対して径方向Drの内側に設けられる。第2傾斜部742は、径方向Drの外側から内側に向かって周方向Dcの第2方向Dc2に傾斜して延びる。第2傾斜部742の他端は、第2内側延在部743の一端に接続される。第2内側延在部743は、第2傾斜部742の他端から径方向Drの内側に延びる。第2内側延在部743の他端は、内側貫通電極72に接続される。第2内側延在部743は、第2傾斜部742と内側貫通電極72とに接続される。
The second
図8、図12に示すように、各外側貫通電極71に接続された第1導電パターン73の第1外側延在部731と、第2導電パターン74の第2外側延在部741とは、それぞれ径方向Drに延びる。つまり、各外側貫通電極71に接続された第1導電パターン73の第1外側延在部731と、第2導電パターン74の第2外側延在部741とは、積層方向Dsから見て重なる。また、各内側貫通電極72に接続された第1導電パターン73の第1内側延在部733と、第2導電パターン74の第2内側延在部743とは、それぞれ径方向Drに延びる。つまり、各内側貫通電極72に接続された第1導電パターン73の第1内側延在部733と、第2導電パターン74の第2内側延在部743とは、積層方向Dsから見て重なる。
As shown in FIGS. 8 and 12, the first outer extending
第1導電パターン73の第1傾斜部732と、第2導電パターン74の第2傾斜部742とは、径方向Drにおける位置が一致している。第1外側延在部731と第2外側延在部741とは積層方向Dsから見て重なるので、第1傾斜部732の径方向Drの外側の端部と第1外側延在部731との接続部J11と、第2傾斜部742の径方向Drの外側の端部と第2外側延在部741との接続部J12とは、積層方向Dsから見て重なる。第1傾斜部732、及び第2傾斜部742は、積層方向Dsから見て、径方向Drの外側の端部における第1外側延在部731、及び第2外側延在部741との接続部J11、J12から、径方向Drの内側に向かってV字状に延びる。ここで、本実施形態において、第1外側延在部731と第1傾斜部732とがなす第1角度θ1と、第2外側延在部741と第2傾斜部742とがなす第2角度θ2とは、同じ角度である。
The first
第1内側延在部733と第2内側延在部743とは積層方向Dsから見て重なるので、第1傾斜部732の径方向Drの内側の端部と第1内側延在部733との接続部J13と、第2傾斜部742の径方向Drの内側の端部と第2内側延在部743との接続部J14とは、積層方向Dsから見て重なる。第1傾斜部732、及び第2傾斜部742は、積層方向Dsから見て、径方向Drの内側の端部における第1内側延在部733、及び第2内側延在部743との接続部J13、J14から、径方向Drの外側に向かってV字状に延びる。ここで、本実施形態において、第1内側延在部733と第1傾斜部732とがなす第3角度θ3と、第2内側延在部743と第2傾斜部742とがなす第4角度θ4とは、同じ角度である。このようにして、第1傾斜部732と第2傾斜部742とは、積層方向Dsから見ると、周方向Dcに波状、ジグザグ状に連続するように設けられる。
Since the first inner extending
また、図12及び図13に示すように、第1角度θ1(第3角度θ3)と第2角度θ2(第4角度θ4)とは、それぞれ鈍角に設定されされる。例えば、第1角度θ1と第2角度θ2とは、例えば、91度から135度に設定される。第1角度θ1と第2角度θ2とを約135度に設定することで、積層方向Dsから見て第1傾斜部732と第2傾斜部742とで成す角度がそれぞれ約90度となり、波状の屈曲部が鋭角となることが回避される。また、第1角度θ1及び第2角度θ2を約135度に設定することで、1つの第1導電パターン73又は第2導電パターン74が周方向Dcに広くなることを防止できる。その結果、周方向Dcにおいて第1導電パターン73又は第2導電パターン74を多く形成することが可能となり、限られたスペース内で巻き進みコイル70の巻き数を多くすることができる。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, the first angle θ1 (third angle θ3) and the second angle θ2 (fourth angle θ4) are set to obtuse angles, respectively. For example, the first angle θ1 and the second angle θ2 are set to, for example, 91 degrees to 135 degrees. By setting the first angle θ1 and the second angle θ2 to about 135 degrees, the angle formed by the first
図8、図9に示すように、巻き進みコイル70は、巻き始め位置に配置された外側貫通電極71Sに、外部の入力端子が接続される接続端子77が接続される。巻き進みコイル70は、第1導電パターン73、内側貫通電極72、第2導電パターン74、外側貫通電極71を順次経ることで、周方向Dcの第1方向Dc1に向かって巻き進むトロイダルコイルである。巻き進みコイル70は、巻き終わり位置に配置された内側貫通電極72Eを介して、巻き戻しコイル80に接続される。
As shown in FIGS. 8 and 9, in the winding
図4、図8に示すように、巻き戻しコイル80は、第1導電層64Aと第2導電層64Dとの間の導電層64に設けられる。本実施形態において、巻き戻しコイル80は、第1導電層64Aと第2導電層64Dとの間の第3導電層64Cに設けられる。巻き戻しコイル80は、第1導電層64Aと第2導電層64Dとの間の導電層64Bに設けるようにしてもよい。図8、図11に示すように、巻き戻しコイル80は、第3内側延在部81と、第3導電パターン82と、第3外側延在部83と、を備える。
As shown in FIGS. 4 and 8, the
第3内側延在部81の一端は、第3導電層64Cで巻き進みコイル70の巻き終わり位置に配置された内側貫通電極72Eに接続される。第3内側延在部81は、内側貫通電極72Eから径方向Drの外側に延びる。第3内側延在部81の他端は、第3導電パターン82の始端82sに接続される。
One end of the third inner extending
第3導電パターン82は、始端82sから終端82eに向けて周方向Dcの第2方向Dc2に延びる。図8、図12に示すように、第3導電パターン82は、積層方向Dsから見て第1傾斜部732と第2傾斜部742とに重なる。第3導電パターン82は、積層方向Dsから見て第1傾斜部732と重なる第3傾斜部813と、積層方向Dsから見て第2傾斜部742と重なる第4傾斜部814と、を周方向Dcに交互に備える。第3導電パターン82の径方向Drにおける位置は、第1傾斜部732、及び第2傾斜部742の径方向Drにおける位置と一致する。
The third
第3傾斜部813の径方向Drの外側の端部と第4傾斜部814の径方向Drの外側の端部との接続部J31は、第1傾斜部732の径方向Drの外側の端部と第1外側延在部731との接続部J11、第2傾斜部742の径方向Drの外側の端部と第2外側延在部741との接続部J12に積層方向Dsから見て重なる。第3傾斜部813の径方向Drの内側の端部と第4傾斜部814の径方向Drの内側の端部との接合部J32は、第1傾斜部732の径方向Drの内側の端部と第1内側延在部733との接続部J13と、第2傾斜部742の径方向Drの内側の端部と第2内側延在部743との接続部J14とに積層方向Dsから見て重なる。
The connection portion J31 between the outer end of the radial Dr of the third
図8、図11に示すように、第3導電パターン82の終端82eには、第3外側延在部83の一端が接続される。第3外側延在部83は、径方向Drの外側に延びる。第3外側延在部83の他端は、第3導電層64Cにおいて、巻き戻しコイル80の巻き終わり位置に配置された外側貫通電極71Fに接続される。外側貫通電極71Fは、第1導電層64Aにおいて、外部の出力端子が接続される接続端子78が接続される。巻き戻しコイル80は、巻き進みコイル70の巻き終わり位置に配置された内側貫通電極72Eから、第3導電パターン82を通して周方向Dcの第2方向Dc2に向かって巻き進む平面コイルである。
As shown in FIGS. 8 and 11, one end of the third outer extending
ここで、図8に示すように、積層方向Dsから見て、第1外側延在部731が第3外側延在部83に重なる巻き進みコイル70の第1導電パターン73Fは、外側貫通電極71Fとの干渉を避けるように配置された外側貫通電極71Sに、屈曲部79を介して接続される。また、第1導電パターン73Fに隣り合う他の第1導電パターン73Hが接続される外側貫通電極71Hは、外側貫通電極71S、及び屈曲部79との干渉を避けるように、径方向Drの内側に配置される。
Here, as shown in FIG. 8, the first
このように、本実施形態に係る変流器60、計器用変成器50、ガス絶縁開閉装置1によれば、巻き進みコイル70を構成する第1導電パターン73の第1外側延在部731と第2導電パターン74の第2外側延在部741とが積層方向Dsから見て重なっていることにより、第1外側延在部731から径方向Drの内側に向かって周方向Dcにおける第1方向Dc1に傾斜する第1傾斜部732と、第2外側延在部741から径方向Drの内側に向かって周方向Dcにおける第2方向Dc2に傾斜する第2傾斜部742とが、積層方向Dsから見て、周方向Dcに波型、又はジグザグ状に配置される。
As described above, according to the
巻き戻しコイル80を構成する第3導電パターン82は、積層方向Dsから見て第1傾斜部732と第2傾斜部742とに重なるので、第3導電パターン82は、周方向Dcに波型、又はジグザグ状に連続することになる。また、第1角度θ1と第2角度θ2とが91度から135度の鈍角に設定されることで、第3導電パターン82に鋭角部分が形成されるのを回避できる。すなわち、パターンの形成時において、鋭角部分が欠損しやすくなり、巻き戻しコイル80の不良が生じる可能性が高まる。そこで、第3導電パターン82の形成には細心の注意を払う必要があるが、上記のように改善を施すことにより第3導電パターン82に鋭角部分がなくなるので、第3導電パターン82を容易に形成することができる。また、巻き進みコイル70におけるコイル巻き方向(トロイダル方向)に垂直な断面が、巻き戻しコイル80における断面によって外部磁界が相殺され、その影響が抑制される。その結果、ノイズ低減、検出精度向上を図ることが可能となる。
Since the third
また、外側貫通電極71と内側貫通電極72とが、径方向Drから見て周方向Dcにずれて設けられる構成では、第1傾斜部732を備えた第1導電パターン73、内側貫通電極72、第2傾斜部742を備えた第2導電パターン74、外側貫通電極71を順次経ることで、巻き進みコイル70を、簡易な構成により、 積層基板61の周方向Dcにおける第1方向Dc1に向かって巻き進めることができる。
Further, in a configuration in which the outer through
また、第1外側延在部731と第1傾斜部732とがなす第1角度θ1と、第2外側延在部741と第2傾斜部742とがなす第2角度θ2とが、同じ角度である構成では、第1傾斜部732と第2傾斜部742とに重なる第3導電パターン82が、周方向Dcにおいて対称なパターンを繰り返す形状とすることができる。上記したように、第1角度θ1及び第2角度θ2を91度から135度の範囲の鈍角に設定することで、第3導電パターン82の屈曲部を、90度以上の鈍角とすることができる。その結果、第3導電パターン82に鋭角な部分がなくなり、第3導電パターン82を適切に形成することができる。
Further, the first angle θ1 formed by the first outer extending
また、第1導電パターン73が第1内側延在部733を備え、第2導電パターン74が第2内側延在部743を備える構成では、第1傾斜部732と第2傾斜部742とが、径方向Drにおいて外側貫通電極71と内側貫通電極72との中間部に位置することになる。これにより、第3導電パターン82を、径方向Drにおいて外側貫通電極71と内側貫通電極72との中間部に配置することができる。
Further, in the configuration in which the first
また、第1内側延在部733と第2内側延在部743とが、積層方向Dsから見て重なる構成では、第1傾斜部732の径方向Dr内側の端部と第2傾斜部742の径方向Dr内側の端部とが、積層方向Dsから見て重なる。これにより、第3導電パターン82が、第1傾斜部732の径方向Dr内側の端部と第2傾斜部742の径方向Dr内側の端部とに重なる部分で、周方向Dcに長く延びるのを抑えることができる。従って、巻き進みコイル70、巻き戻しコイル80の周方向Dcにおける巻き数を増加させることができる。
Further, in a configuration in which the first inner extending
また、第1傾斜部732と第2傾斜部742とが、積層方向Dsから見て周方向Dcに連続するように設けられる構成では、第1傾斜部732と第2傾斜部742とに重なる第3導電パターン82が、周方向Dcに連続する波型、又はジグザグ状に形成することができる。
Further, in a configuration in which the first
以上、実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態で説明した範囲には限定されない。上記した実施形態で説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上記した実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、上記した実施形態において、変流器60は、軸方向Daに複数枚を並べて配置されてもよい。
Although the embodiments have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above-described embodiments. One or more of the requirements described in the embodiments described above may be omitted. In addition, the requirements described in the above-described embodiments can be combined as appropriate. It will also be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. Such modifications or improvements are also included in the technical scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, a plurality of
1・・・ガス絶縁開閉装置
50・・・計器用変成器
55・・・容量分圧器
60・・・変流器
61・・・積層基板
61a・・・外周部
61b・・・内周部
63・・・基材
62・・・コイル部
64・・・導電層
64A・・・第1導電層(導電層)
64C・・・第3導電層(導電層)
64D・・・第2導電層(導電層)
65・・・絶縁層
70・・・巻き進みコイル
71、71F、71H、71S・・・外側貫通電極
72、72E・・・内側貫通電極
73、73F、73H・・・第1導電パターン
731・・・第1外側延在部
732・・・第1傾斜部
733・・・第1内側延在部
74・・・第2導電パターン
741・・・第2外側延在部
742・・・第2傾斜部
743・・・第2内側延在部
80・・・巻き戻しコイル
82・・・第3導電パターン
Dc・・・周方向
Dc1・・・第1方向
Dc2・・・第2方向
Dr・・・径方向
Ds・・・積層方向
θ・・・角度
θ1・・・第1角度
θ2・・・第2角度
1 ...
64C ... Third conductive layer (conductive layer)
64D ... Second conductive layer (conductive layer)
65 ...
Claims (7)
複数の導電層が絶縁層を介して積層される円環状の積層基板と、
前記積層基板に形成されるコイル部と、を備え、
前記積層基板は、
外周部において周方向に間隔を空けて設けられ、前記複数の導電層を電気的に接続する複数の外側貫通電極と、
内周部において前記周方向に間隔を空けて設けられ、前記複数の導電層を電気的に接続する複数の内側貫通電極と、を備え、
前記コイル部は、
前記周方向における第1方向に向かって巻き進む巻き進みコイルと、
前記周方向における前記第1方向とは反対方向の第2方向に向かって巻き戻す巻き戻しコイルと、を備え、
前記巻き進みコイルは、
第1導電層において前記周方向に間隔を空けて設けられ、前記外側貫通電極と前記内側貫通電極とに接続される複数の第1導電パターンと、
第2導電層において前記周方向に間隔を空けて設けられ、前記外側貫通電極と前記内側貫通電極とに接続される複数の第2導電パターンと、を備え、
前記第1導電パターンは、
前記積層基板の径方向の外側から内側に向かって前記第1方向に傾斜する第1傾斜部と、
前記外側貫通電極と前記第1傾斜部とに接続され、前記径方向に延びる第1外側延在部と、を備え、
前記第2導電パターンは、
前記径方向の外側から内側に向かって前記第2方向に傾斜する第2傾斜部と、
前記外側貫通電極と前記第2傾斜部とに接続され、前記径方向に延びる第2外側延在部と、を備え、
前記巻き戻しコイルは、前記第1導電層と前記第2導電層との間の第3導電層に設けられ、前記周方向に延びる第3導電パターンを備え、
全ての前記外側貫通電極は、第1半径の円周上に設けられ、
全ての前記内側貫通電極は、第2半径の円周上に設けられ、
前記外側貫通電極と前記内側貫通電極とは、前記径方向に延びる同一線上において互いに重ならないように、前記周方向において互いにずれた位置に設けられ、
前記第1外側延在部と前記第2外側延在部とは、前記積層基板の積層方向から見て重なり、
前記第3導電パターンは、前記積層方向から見て前記第1傾斜部と前記第2傾斜部とに重なり、前記第1傾斜部に重なるパターンと前記第2傾斜部に重なるパターンとの成す角度が90度以上である、変流器。 A current transformer used for gas-insulated switchgear.
An annular laminated substrate in which a plurality of conductive layers are laminated via an insulating layer,
A coil portion formed on the laminated substrate is provided.
The laminated substrate is
A plurality of through silicon vias, which are provided at intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion and electrically connect the plurality of conductive layers,
A plurality of inner through electrodes, which are provided at intervals in the circumferential direction in the inner peripheral portion and electrically connect the plurality of conductive layers, are provided.
The coil portion is
A winding coil that winds toward the first direction in the circumferential direction,
A rewind coil for rewinding in a second direction opposite to the first direction in the circumferential direction is provided.
The winding lead coil is
A plurality of first conductive patterns provided in the first conductive layer at intervals in the circumferential direction and connected to the outer through electrode and the inner through electrode.
The second conductive layer includes a plurality of second conductive patterns provided at intervals in the circumferential direction and connected to the outer through electrode and the inner through electrode.
The first conductive pattern is
A first inclined portion that inclines in the first direction from the outside to the inside in the radial direction of the laminated substrate,
A first outer extending portion connected to the outer through electrode and the first inclined portion and extending in the radial direction is provided.
The second conductive pattern is
A second inclined portion that inclines in the second direction from the outside to the inside in the radial direction,
A second outer extending portion connected to the outer through electrode and the second inclined portion and extending in the radial direction is provided.
The rewind coil is provided in a third conductive layer between the first conductive layer and the second conductive layer, and has a third conductive pattern extending in the circumferential direction.
All the through silicon vias are provided on the circumference of the first radius.
All the through silicon vias are provided on the circumference of the second radius.
The outer through electrode and the inner through electrode are provided at positions displaced from each other in the circumferential direction so as not to overlap each other on the same line extending in the radial direction.
The first outer extending portion and the second outer extending portion overlap each other when viewed from the laminating direction of the laminated substrate.
The third conductive pattern overlaps the first inclined portion and the second inclined portion when viewed from the stacking direction, and is composed of a pattern overlapping the first inclined portion and a pattern overlapping the second inclined portion. A current transformer with an angle of 90 degrees or more .
前記第2導電パターンは、前記内側貫通電極と前記第2傾斜部とに接続され、前記径方向に延びる第2内側延在部を備える、請求項1又は請求項2に記載の変流器。 The first conductive pattern is connected to the inner through electrode and the first inclined portion, and includes a first inner extending portion extending in the radial direction.
The current transformer according to claim 1 or 2 , wherein the second conductive pattern is connected to the inner through electrode and the second inclined portion and includes a second inner extending portion extending in the radial direction.
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