JP7224798B2 - Method for manufacturing mold-type electrical equipment - Google Patents
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Description
本実施形態は、電力系統において使用されるモールド型電気機器およびモールド型電気機器の製造方法に関する。 The present embodiment relates to a mold-type electrical device used in a power system and a method of manufacturing the mold-type electrical device.
電力系統により供給する電力の制御または監視を行うために、変圧器、変流器、変成器等の電気機器が使用される。変圧器、変流器、変成器等の電気機器は電力系統に接続される。電気機器の絶縁を確保する絶縁材に、モールド材料が用いられたモールド型電気機器、モールド型電気機器の製造方法が知られている。 Electrical equipment such as transformers, current transformers, and transformers are used to control or monitor the power supplied by the power system. Electrical equipment such as transformers, current transformers, and transformers are connected to the power system. 2. Description of the Related Art A mold type electric device using a molding material as an insulating material for ensuring insulation of the electric device, and a manufacturing method of the mold type electric device are known.
変圧器、変流器、変成器等の電気機器は電力系統に接続されて使用される。電力系統の電力は高圧であり、電気機器は高い絶縁性能を有することが望ましい。電気機器の絶縁性能を高めるための一つの方策として、充電部の沿面距離を大きくすることにより電気機器の絶縁性能を高めることが考えられる。しかしながら、充電分部分の沿面距離を大きくした場合、電気機器の外形が大きくなり、配置スペースが制約される等の問題点が発生し望ましくない。近年、電気機器は、より高電圧にて使用される傾向にあり、電気機器を大型化することは、一層望ましくない。 Electrical equipment such as transformers, current transformers, and transformers are used by being connected to power systems. Electric power in electric power systems is of high voltage, and it is desirable for electrical equipment to have high insulation performance. As one measure for improving the insulation performance of electrical equipment, it is conceivable to increase the insulation performance of electrical equipment by increasing the creepage distance of a live portion. However, when the creepage distance of the charging portion is increased, the external shape of the electrical equipment becomes large, which is not desirable because it causes problems such as restriction of the installation space. In recent years, electrical equipment tends to be used at higher voltages, and it is even more undesirable to increase the size of electrical equipment.
電気機器の絶縁性能を向上させるために、コイル等の充電部を絶縁部材であるエポキシ等の樹脂でモールドすることが考えられる。しかしながら、エポキシ等の樹脂は樹脂粘度が高く、エポキシ等の樹脂によるモールドでは、高電界となるコイル等の充電部の空隙内部を十分充填することができなかった。 In order to improve the insulation performance of electrical equipment, it is conceivable to mold live parts such as coils with resin such as epoxy, which is an insulating material. However, resins such as epoxy have a high resin viscosity, and molding with resins such as epoxy cannot sufficiently fill the inside of the voids of the charged portions such as coils, which are subjected to a high electric field.
変圧器等の電気機器は、コイルを構成するエナメル線等の導線およびコイルの層間に絶縁紙等の絶縁シートが設けられた、空隙の少ない構造となっている。エポキシ樹脂等のモールド材は、粘度が高い。このため、エポキシ樹脂等のモールド材は、コイルを構成する導線間の狭い隙間まで十分に充填されにくい。 2. Description of the Related Art An electric device such as a transformer has a structure with few voids, in which an insulating sheet such as insulating paper is provided between layers of a conductive wire such as an enameled wire constituting a coil and a coil. A molding material such as an epoxy resin has a high viscosity. For this reason, it is difficult for the molding material such as epoxy resin to be sufficiently filled up to the narrow gap between the conductors forming the coil.
コイルを構成する導線間の狭い隙間まで、モールド材が十分に充填されない場合、高電界となる部分に空隙が残存し、部分放電が発生しやすくなる。コイルを構成する導線間の狭い隙間において部分放電が発生することは、十分な絶縁性能を確保することができないため望ましくない。エポキシ樹脂等のモールド材により、モールド型電気機器を構成した場合、十分な絶縁性能が確保されにくいとの問題点があった。 If the molding material is not sufficiently filled up to the narrow gaps between the conductor wires that constitute the coil, gaps remain in areas where the electric field is high, and partial discharge is likely to occur. The occurrence of partial discharge in narrow gaps between the conductors forming the coil is not desirable because sufficient insulation performance cannot be ensured. When a mold-type electrical device is configured with a molding material such as epoxy resin, there is a problem that it is difficult to ensure sufficient insulation performance.
一方、コイルを構成する導線間の狭い隙間に、モールド材が十分に充填されないことを想定し、モールド材が充填されない空隙が高電界とならないように、空隙の電界を低くする方法がある。 On the other hand, there is a method of lowering the electric field in the air gaps, assuming that the narrow gaps between the conductors that make up the coil are not sufficiently filled with the molding material, so that the air gaps not filled with the molding material do not become high electric fields.
しかしながら、空隙の電界を低くした場合、電気機器の外形が大きくなり、配置スペースが制約される等の問題点が発生し望ましくない。エポキシ樹脂等のモールド材により、モールド型電気機器を構成した場合、モールド型電気機器の大きさを小型化しにくいとの問題点があった。 However, when the electric field of the air gap is lowered, the external shape of the electrical equipment becomes large, and problems such as restriction of the installation space occur, which is not desirable. When a mold-type electrical device is configured with a molding material such as epoxy resin, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the mold-type electrical device.
本実施形態は、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を提供すること、およびモールド型電気機器の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present embodiment is to provide a more compact mold-type electrical device that can ensure insulation performance more reliably, and to provide a method of manufacturing the mold-type electrical device.
本実施形態のモールド型電気機器の製造方法は、磁性体材料により構成されたコアに、不織布である絶縁シートを介し、層状に導線を巻きつける第１の手順と、前記導線間および前記絶縁シートを、炭化水素系熱硬化性樹脂により充填する第２の手順と、を有し、前記第２の手順において、前記導線間および前記絶縁シートに、沸騰しない温度および圧力で前記炭化水素系熱硬化性樹脂を注型し、前記導線間、前記導線と前記コア間および前記導線と前記絶縁シート間に、炭化水素系熱硬化性樹脂が単層で形成され、前記第２の手順における圧力は、５～１５ｔｏｒｒである。 The method for manufacturing a mold-type electrical device according to the present embodiment includes a first step of winding conductive wires in layers around a core made of a magnetic material via an insulating sheet that is a non-woven fabric; is filled with a hydrocarbon-based thermosetting resin, and in the second step, the hydrocarbon-based thermosetting resin is applied between the conductors and the insulating sheet at a temperature and pressure that does not boil. A single layer of hydrocarbon-based thermosetting resin is formed between the conducting wires, between the conducting wire and the core, and between the conducting wire and the insulating sheet, and the pressure in the second step is 5 to 15 torr.
［第１実施形態］
［１－１．概略構成］
以下では、図１～図２を参照しつつ、本実施形態のモールド型電気機器１の構成を説明する。モールド変圧器、モールド変流器、モールド変成器、またはモールドリアクトル等のモールド型電気機器１は、電力系統に接続され、変電所等に設置される。一例として、以下にモールド型電気機器１が、モールド変成器である場合について説明する。本実施形態のモールド型電気機器１の外観構成を図１に示す。本実施形態にかかるモールド型電気機器１のコイル部分の断面を図２に示す。
[First embodiment]
[1-1. Outline configuration]
The configuration of the mold-type electrical device 1 of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. A molded electrical device 1 such as a molded transformer, a molded current transformer, a molded transformer, or a molded reactor is connected to a power system and installed in a substation or the like. As an example, a case where the molded electrical device 1 is a molded transformer will be described below. FIG. 1 shows the external configuration of a mold-type electrical device 1 of this embodiment. FIG. 2 shows a cross section of the coil portion of the molded electrical device 1 according to this embodiment.
本実施形態において、同一構成の装置や部材が複数ある場合にはそれらについて同一の番号を付して説明を行い、また、同一構成の個々の装置や部材についてそれぞれを説明する場合に、共通する番号にアルファベット（小文字）の添え字を付けることで区別する。 In the present embodiment, when there are a plurality of devices or members having the same configuration, they are given the same number for explanation. They are distinguished by adding an alphabetical (lowercase) subscript to the number.
モールド変圧器であるモールド型電気機器１は、コイル２ａ、２ｂ、コア３、接続部４ａ、４ｂ、接続部５ａ、５ｂを有する。本実施形態における、コイル２ａ、コイル２ｂは、同じ構成を有する。また、接続部４ａと接続部４ｂ、接続部５ａと接続部５ｂは、同じ構成を有する。
A molded electrical device 1, which is a molded transformer, has
（コア３）
コア３は、ケイ素鋼板やアモルファス等の磁性体材料により構成された角柱状の部材である。コア３の周囲には、一次側のコイル２ａが配置される。コイル２ａは、絶縁材料により構成されたボビン（図中不示）を介し、コア３に配置される。コア３は、コイル２ａを支持する。
(Core 3)
The
コイル２ａが配置されたコア３に、さらに二次側のコイル２ｂが配置される。コイル２ｂは、コア３に配置されたコイル２ａと同心円を構成するように巻き付けられ、配置される。コイル２ｂは、コイル２ａに周回するように設けられたスペーサ（図中不示）を介し、コア３に配置される。コア３は、コイル２ｂを支持する。
A
コア３は、一次側のコイル２ａにより生成された磁界を二次側のコイル２ｂに伝達する。コア３は、コイル２ａとコイル２ｂ間の磁路を形成する。
The
（コイル２ａ）
コイル２ａは、モールド変圧器であるモールド型電気機器１の一次側コイルである。図２にコイル２ａの一部を示す。コイル２ａは、導線２１ａ、絶縁シート２２ａ、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａにより構成される。コイル２ａは、銅またはアルミニウムの導線２１ａが、コア３の周囲に螺旋状に巻かれ構成される。
(
The
コイル２ａは、例えば一層につき５０～２００ターン巻かれた導線２１ａが、５０～２００層設けられ構成される。コイル２ａの巻数は、これに限られず任意の巻数が選択される。コイル２ａは、絶縁材料により構成されたボビン（図中不示）を介し、コア３に配置される。コア３は、コイル２ａを支持する。
The
（導線２１ａ）
導線２１ａは、有機絶縁物で被膜されている。図２に示すように、導線２１ａは、複数の層となるようにコア３に巻きつけられる。コイル２ａを構成する導線２１ａの一方の端部には、接続部４ａが接続される。コイル２ａを構成する導線２１ａの他方の端部には、接続部４ｂが接続される。接続部４ａ、接続部４ｂは、外部の電力供給源（図中不示）に接続される。コイル２ａを構成する導線２１ａは、接続部４ａ、接続部４ｂに外部の電力供給源から供給された電力を磁界に変換する。
(Conducting wire 21a)
Conductive wire 21a is coated with an organic insulator. As shown in FIG. 2, the conductor 21a is wound around the
一次側のコイル２ａにより変換された磁界は、コア３により二次側のコイル２ｂに伝達される。
The magnetic field converted by the
（絶縁シート２２ａ）
コイル２ａの、複数の層となるように巻かれた導線２１ａの層間には、絶縁シート２２ａが配置される。絶縁シート２２ａは、有機絶縁物により形成されたシート状の部材である。絶縁シート２２ａは、吸水性のある部材により構成される。絶縁シート２２ａは、不織布により構成されることが望ましい。
(insulating sheet 22a)
An insulating sheet 22a is arranged between the layers of the conductor wire 21a wound in a plurality of layers of the
また、絶縁シート２２ａを構成する不織布の融点やガラス転移温度は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａの硬化時の最高温度を超えることが望ましい。絶縁シート２２ａを構成する不織布は、例えば１７０℃以上のガラス転移温度を有することが望ましい。 Moreover, the melting point and glass transition temperature of the non-woven fabric forming the insulating sheet 22a are preferably higher than the maximum curing temperature of the hydrocarbon-based thermosetting resin 23a. The nonwoven fabric forming the insulating sheet 22a preferably has a glass transition temperature of 170° C. or higher, for example.
絶縁シート２２ａは、略長方形状に構成される。絶縁シート２２ａを構成する略長方形状の一辺は、コア３に巻かれた導線２１ａに沿い周回する長さを有する。絶縁シート２２ａを構成する略長方形状の他の一辺は、コイル２ａの巻き方向の長さを覆う長さを有する。
The insulating sheet 22a is configured in a substantially rectangular shape. One side of the substantially rectangular shape that constitutes the insulating sheet 22 a has a length that goes around along the conducting wire 21 a that is wound around the
絶縁シート２２ａは、複数の層となるように巻かれた導線２１ａの層間ごとに、導線２１ａに沿って周回するように配置される。絶縁シート２２ａは、複数の層となるように巻かれた導線２１ａの層間を電気的に絶縁する。また、絶縁シート２２ａは、コイル２ａの導線２１ａと外部を絶縁する。
The insulating sheet 22a is arranged so as to go around along the conductor wire 21a between each layer of the conductor wire 21a wound to form a plurality of layers. The insulating sheet 22a electrically insulates between layers of the conductor wire 21a wound in a plurality of layers. Also, the insulating sheet 22a insulates the conducting wire 21a of the
（炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａ）
コイル２ａの、複数の層となるように巻かれた導線２１ａの層間には、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａが充填される。また、絶縁シート２２ａには、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａが、染み込まされている。炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａは、ジシクロペンタジエン（Ｃ１０Ｈ１２）、トリシクロペンタジエンまたはこれらの混合物であることが望ましい。炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａは、水（Ｈ２Ｏ）程度の粘度を有することが望ましい。
(Hydrocarbon thermosetting resin 23a)
A hydrocarbon-based thermosetting resin 23a is filled between the layers of the conductive wire 21a wound to form a plurality of layers of the
（コイル２ｂ）
コイル２ｂは、モールド変圧器であるモールド型電気機器１の二次側コイルである。コイル２ｂは、導線２１ｂ、絶縁シート２２ｂ、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ｂにより構成される。コイル２ｂの構成は、コイル２ａと同様である。
(
The
コイル２ｂは、銅またはアルミニウムの導線２１ｂが、コイル２ａを配置されたコア３に、さらに巻かれ構成される。コイル２ｂは、コア３に配置されたコイル２ａと同心円を構成するように巻き付けられ、配置される。
The
コイル２ｂは、一次側コイル２ａの巻数を変換比で除した巻数を有する。コイル２ｂは、例えば、一層につき５０～２００ターン巻かれた導線２１ｂが、数層～１０層程度設けられ構成される。コイル２ｂの巻数は、これに限られず任意の巻数が選択される。コイル２ｂは、コイル２ａに周回するように設けられたスペーサ（図中不示）を介し、コア３に配置される。
The
コイル２ｂを構成する導線２１ｂの一方の端部には、接続部５ａが接続される。コイル２ｂを構成する導線２１ｂの他方の端部には、接続部５ｂが接続される。接続部５ａ、接続部５ｂは、外部の負荷側電力供給線（図中不示）に接続される。コイル２ｂを構成する導線２１ｂは、一次側のコイル２ａからコア３を介し伝達された磁界を電力に変換し出力する。変換された電力は、接続部５ａ、接続部５ｂから出力される。
A connecting
絶縁シート２２ｂは、コイル２ａの絶縁シート２２ａと同様、不織布により構成されることが望ましい。また、絶縁シート２２ａを構成する不織布は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａの融点やガラス転移温度は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａの硬化時の最高温度を超えることが望ましい。絶縁シート２２ａを構成する不織布は、例えば１７０℃以上のガラス転移温度を有することが望ましい。
The insulating sheet 22b is desirably made of non-woven fabric, like the insulating sheet 22a of the
炭化水素系熱硬化性樹脂２３ｂは、コイル２ａの炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａと同様、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエンまたはこれらの混合物であることが望ましい。炭化水素系熱硬化性樹脂２３ｂは、水（Ｈ２Ｏ）程度の粘度を有することが望ましい。
The hydrocarbon-based thermosetting resin 23b is preferably dicyclopentadiene, tricyclopentadiene, or a mixture thereof, like the hydrocarbon-based thermosetting resin 23a of the
（接続部４ａ、４ｂ）
コイル２ａを構成する導線２１ａの一方の端部には、接続部４ａが接続される。コイル２ａを構成する導線２１ａの他方の端部には、接続部４ｂが接続される。接続部４ａおよび接続部４ｂは、削りだしにより作成された銅、またはアルミニウム製の接続用の部材である。接続部４ａおよび接続部４ｂは、例えばブッシング等により構成される。接続部４ａおよび接続部４ｂは、外部の電力供給源（図中不示）に接続される。接続部４ａ、接続部４ｂは、外部の電力供給源から供給された電力を導線２１ａに供給する。
(
A
（接続部５ａ、５ｂ）
コイル２ｂを構成する導線２１ｂの一方の端部には、接続端子５ａが接続される。コイル２ｂを構成する導線２１ｂの他方の端部には、接続端子５ｂが接続される。接続部５ａおよび接続部５ｂは、例えば端子台等により構成される。接続部５ａおよび接続部５ｂは、外部の負荷側電力供給線（図中不示）に接続される。接続部５ａ、接続部５ｂは、二次側のコイル２ｂにより変換された電力を外部の負荷側電力供給線に出力する。
(
A
以上が、モールド型電気機器１の構成である。 The above is the configuration of the mold-type electrical device 1 .
［１－２．作用］
次に、本実施形態のモールド型電気機器１の作用を、図１～５に基づき説明する。
[1-2. action]
Next, the operation of the mold-type electrical device 1 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
［Ａ．コイル２における各部の作用］
最初に、本実施形態のモールド型電気機器１のコイル２における各部の作用について説明する。コイル２の導線２１は、複数の層となるようにコア３に巻きつけられている。導線２１は、有機絶縁物で被膜されている。導線２１は、例えばエナメルにて被覆絶縁されたエナメル線が用いられる。
[A. Action of each part in the coil 2]
First, the action of each part in the
コイル２の、複数の層となるように巻かれた導線２１の層間には、絶縁シート２２が配置されている。絶縁シート２２は、吸水性のある不織布等の有機絶縁物により形成されている。絶縁シート２２ａを構成する不織布の融点やガラス転移温度は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａの硬化時の最高温度を超えることが望ましい。絶縁シート２２ａを構成する不織布は、例えば１７０℃以上のガラス転移温度を有することが望ましい。
An insulating
絶縁シート２２は、複数の層となるように巻かれた導線２１の層間ごとに、導線２１に沿って周回するように配置される。絶縁シート２２は、複数の層となるように巻かれた導線２１の層間を電気的に絶縁する。また、絶縁シート２２は、コイル２の導線２１と外部を絶縁する。
The insulating
コイル２の、複数の層となるように巻かれた導線２１の層間には、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が充填されている。また、絶縁シート２２には、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が、染み込まされる。炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエンまたはこれらの混合物である。炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、水（Ｈ２Ｏ）程度の粘度を有することが望ましい。
A hydrocarbon-based
炭化水素系熱硬化性樹脂２３の充填は、導線２１の層間に絶縁シート２２が配置され、組み立てられたコイル２に対して行われる。コイル２に対する炭化水素系熱硬化性樹脂２３の充填は、真空注型により行われる。炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、沸騰しない温度および圧力で導線２１間および絶縁シート２２に注型される。炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、例えば－１０℃～＋４０℃の温度、１０ｔｏｒｒ±５ｔｏｒｒの圧力で注入されることが望ましい。
The filling of the hydrocarbon-based
ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン等の炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、樹脂粘度が低いため、導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙を充填する。
Since the
また、吸水性のある不織布等の有機絶縁物により形成された絶縁シート２２は、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン等の炭化水素系熱硬化性樹脂２３を吸い込む。炭化水素系熱硬化性樹脂２３を吸い込んだ、絶縁シート２２は、絶縁シート２２自体の絶縁性能を向上させる。また、炭化水素系熱硬化性樹脂２３を吸い込んだ絶縁シート２２により、さらに導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙に炭化水素系熱硬化性樹脂２３が充填される。
Also, the insulating
仮に、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が染み込みにくい材料で絶縁シート２２を構成した場合、導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙に炭化水素系熱硬化性樹脂２３が充填されにくくなる。炭化水素系熱硬化性樹脂２３が染み込みやすい材料である不織布等の有機絶縁物により絶縁シート２２を形成する。
If the insulating
炭化水素系熱硬化性樹脂２３が染み込んだ絶縁シート２２を用いた場合、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が、絶縁シート２２から染み出し、高電界部分である導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙を充填する。これにより、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が、導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙に充填され、空隙の発生が軽減される。
When the insulating
コイル２に対する炭化水素系熱硬化性樹脂２３の充填は、沸騰しない温度および圧力で真空注型により行われる。炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、例えば－１０℃～＋４０℃の温度、１０ｔｏｒｒ±５ｔｏｒｒの圧力で注型される。これにより、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が沸騰することにより生じたボイドが欠陥となることを防ぐ。その結果、モールド型電気機器１の注型による欠陥が軽減される。
The filling of the hydrocarbon-based
モールド型電気機器１は、導線２１の間に層間絶縁物である絶縁シート２２を挟み込みながら巻回されコイル２が形成される。仮に、コイル２をエポキシ樹脂で注型した場合、絶縁シート２２の存在により、真空注型における真空排気時に真空度が不十分となり、エポキシ樹脂の流れが阻害される場合がある。このため、図３に示すような空隙がコイル２に発生する場合がある。
The mold-type electrical device 1 is wound while sandwiching an insulating
また、エポキシ樹脂の樹脂粘度が高いことに起因し、エポキシ樹脂の流れが阻害され、コイル２に空隙が発生する場合がある。コイル２に空隙１４が存在した場合、部分放電が発生する可能性がある。部分放電は絶縁物を浸食し、機器破壊の原因となる場合があり好ましくない。
Moreover, due to the high resin viscosity of the epoxy resin, the flow of the epoxy resin is obstructed, and voids may occur in the
図３に、比較例１～比較例３と本実施形態にかかる実施例１とを対比した実験の結果を示す。図３に示す実験で使用した試験サンプルの構成条件は、以下のとおりである。実験は、各試験サンプルごとに３つの試験サンプルを用い行った。
［実施例１］：
絶縁シート：不織布、注型圧力：１０ｔｏｒｒ±１ｔｏｒｒ、
注型樹脂：炭化水素系熱硬化性樹脂
［比較例１］：
絶縁シート：不織布、注型圧力：２ｔｏｒｒ、
注型樹脂：炭化水素系熱硬化性樹脂
［比較例２］：
絶縁シート：アラミド紙、注型圧力：１０ｔｏｒｒ、
注型樹脂：炭化水素系熱硬化性樹脂
［比較例３］：
絶縁シート：アラミド紙、注型圧力：２ｔｏｒｒ、
注型樹脂：炭化水素系熱硬化性樹脂
FIG. 3 shows the results of an experiment comparing Comparative Examples 1 to 3 with Example 1 according to the present embodiment. The configuration conditions of the test samples used in the experiments shown in FIG. 3 are as follows. Experiments were performed with three test samples for each test sample.
[Example 1]:
Insulation sheet: non-woven fabric, casting pressure: 10 torr ± 1 torr,
Cast resin: Hydrocarbon thermosetting resin [Comparative Example 1]:
Insulation sheet: non-woven fabric, casting pressure: 2 torr,
Casting resin: Hydrocarbon thermosetting resin [Comparative Example 2]:
Insulation sheet: aramid paper, casting pressure: 10 torr,
Casting resin: Hydrocarbon thermosetting resin [Comparative Example 3]:
Insulation sheet: aramid paper, casting pressure: 2 torr,
Casting resin: Hydrocarbon thermosetting resin
なお従来技術によるサンプルは、以下の条件にて構成されている。
［比較例４］（図中不示）：
絶縁シート：アラミド紙、注型圧力：２ｔｏｒｒ、注型樹脂：エポキシ樹脂
The samples according to the prior art are constructed under the following conditions.
[Comparative Example 4] (not shown in the figure):
Insulation sheet: Aramid paper, Casting pressure: 2 torr, Casting resin: Epoxy resin
実験では、実施例１と比較例１～比較例３における導線２１の層間の部分放電開始電界を測定した。実施例１は、絶縁シート２２を不織布とし、注型圧力を炭化水素系熱硬化性樹脂が沸騰しない１０ｔｏｒｒ±１ｔｏｒｒとした。その結果、図３に示すように、導線２１の層間に１２ｋＶ／ｍｍの電界を３分間印加しても、部分放電は認められなかった。
In the experiment, the partial discharge inception electric field between layers of the
実施例１は、コイル２の細部まで樹脂が含浸しており、比較例１～比較例４と比較して大幅に特性が向上している。
In Example 1, even the details of the
比較例１は、常温で沸点を下回る圧力で炭化水素系熱硬化性樹脂が注型されたサンプルである。実施例１と比較し、比較例１における部分放電開始電界は、低い値となった。実施例１と比較し、比較例１の部分放電特性は大幅に低下し、従来技術による比較例４と同等のレベルとなった。 Comparative Example 1 is a sample in which a hydrocarbon-based thermosetting resin is cast at room temperature and at a pressure below the boiling point. Compared with Example 1, the partial discharge inception electric field in Comparative Example 1 was a low value. Compared with Example 1, the partial discharge characteristics of Comparative Example 1 were significantly lowered and reached the same level as Comparative Example 4 according to the prior art.
比較例２、比較例３は、絶縁シートとしてアラミド紙が用いられたサンプルである。アラミド紙は、従来技術によるモールド変圧器、変成器等のモールド型電気機器に使用される部材である。実施例１と比較し、比較例２、比較例３における部分放電開始電界は、低い値となった。比較例２、比較例３では、炭化水素系熱硬化性樹脂がアラミド紙に染み込まないため、実施例１と比較し部分放電特性が大幅に低下ものと考えられる。 Comparative Examples 2 and 3 are samples in which aramid paper was used as the insulating sheet. Aramid paper is a component used in molded electrical equipment such as molded transformers and transformers according to the prior art. Compared with Example 1, the partial discharge inception electric fields in Comparative Examples 2 and 3 were lower values. In Comparative Examples 2 and 3, the hydrocarbon-based thermosetting resin does not permeate the aramid paper, so the partial discharge characteristics are considered to be significantly lower than in Example 1.
上記実験における実施例１のようにコイル２の絶縁シート２２を不織布とし、炭化水素系熱硬化性樹脂２３を、沸騰しない温度および圧力で導線２１間および絶縁シート２２に注型することで、部分放電特性を大幅に向上することができ、モールド型電気機器１を小型化することができる。
As in Example 1 in the above experiment, the insulating
［Ｂ．コイル２の製造方法］
次に、モールド型電気機器１のコイル２の製造方法について説明する。図５にモールド型電気機器１のコイル２の製造方法の手順を示す。モールド型電気機器１のコイル２は、図５に示す各手順により製造される。
[B. Manufacturing method of coil 2]
Next, a method for manufacturing the
（手順１：コア３に導線２１、絶縁シート２２を配置する）
最初に、作業者は、コア３に導線２１、絶縁シート２２を配置する。作業者は、磁性体材料により構成されたコア３に、絶縁シート２２を介し、層状に導線２１を巻きつける。作業者は、コア３に導線２１を螺旋状に巻きつける。コイル２は、複数の層となるようにコア３に巻かれる。
(Procedure 1: Placing the
First, an operator arranges the
また、作業者は、複数の層となるようにコア３に巻かれた導線２１の層間に、絶縁シート２２を配置する。絶縁シート２２は、有機絶縁物により形成されたシート状の部材である。絶縁シート２２は、不織布により構成されることが望ましい。絶縁シート２２を構成する不織布は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３の融点を超える融点を有することが望ましい。絶縁シート２２を構成する不織布は、例えば１７０℃以上のガラス転移温度を有することが望ましい。
In addition, the operator arranges the insulating
作業者は、導線２１をコア３に一層巻くごとに、巻かれた導線２１を覆うように、導線２１を周回させ絶縁シート２２を配置する。作業者は、導線２１が巻かれて構成された複数の層ごとに、絶縁シート２２を配置する作業を繰り返し、コイル２を形成する。
Every time the
（手順２：炭化水素系熱硬化性樹脂２３を充填する）
次に、作業者は、導線２１間および絶縁シート２２を、炭化水素系熱硬化性樹脂２３により充填する。これにより導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙に炭化水素系熱硬化性樹脂２３が充填される。炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエンまたはこれらの混合物であることが望ましい。炭化水素系熱硬化性樹脂２３ａは、水（Ｈ２Ｏ）程度の粘度を有することが望ましい。
(Procedure 2: Fill the hydrocarbon thermosetting resin 23)
Next, the operator fills the space between the
作業者は、真空注型により炭化水素系熱硬化性樹脂２３の充填を行う。真空注型による炭化水素系熱硬化性樹脂２３の充填は、導線２１の層間に絶縁シート２２が配置され、組み立てられたコイル２に対して行われる。作業者は、沸騰しない温度および圧力で、導線２１間および絶縁シート２２に炭化水素系熱硬化性樹脂２３の注型を行う。炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、例えば－１０℃～＋４０℃の温度、１０ｔｏｒｒ±５ｔｏｒｒの圧力で注型される。
An operator fills the hydrocarbon-based
樹脂粘度が低いため、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン等の炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙を充填する。
Since the resin viscosity is low, the hydrocarbon-based
また、吸水性のある不織布等の有機絶縁物により形成された絶縁シート２２は、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン等の炭化水素系熱硬化性樹脂２３を吸い込む。炭化水素系熱硬化性樹脂２３を吸い込んだ、絶縁シート２２は、絶縁シート２２自体の絶縁性能を向上させる。また、炭化水素系熱硬化性樹脂２３を吸い込んだ絶縁シート２２により、さらに導線２１相互間の空隙、導線２１と絶縁シート２２間の空隙に炭化水素系熱硬化性樹脂２３が充填される。
Also, the insulating
これにより、モールド型電気機器１のコイル２が製造される。以上が、本実施形態のモールド型電気機器１の作用である。
Thus, the
［１－３．効果］
（１）本実施形態によれば、モールド型電気機器１は、磁性体材料により構成されたコア３と、コア３に層状に巻きつけられコイル２を構成する導線２１と、導線２１により構成されたコイル２の層間に設けられた絶縁シート２２と、を有し、導線２１間および絶縁シート２２は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３により充填されるので、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を提供することができる。また、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を製造するモールド型電気機器の製造方法を提供することができる。
[1-3. effect]
(1) According to the present embodiment, the molded electrical device 1 is composed of the
炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、樹脂粘度が低いため導線２１間および絶縁シート２２の狭い隙間まで入りやすい。このため、コイル２を構成する導線２１間の狭い隙間まで、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が十分に充填され、高電界となる部分に空隙が残存しにくい。
Since the
コイル２を構成する導線２１間の狭い隙間に、モールド材等の絶縁材が十分に充填されない場合、高電界となる部分に空隙が残存し、部分放電が発生しやすくなる。コイルを構成する導線間の狭い隙間において部分放電が発生することは、十分な絶縁性能を確保することができないため望ましくない。
If the narrow gaps between the
しかしながら、本実施形態によれば、導線２１間および絶縁シート２２は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３により充填されるので、より確実に絶縁性能を確保することができる。
However, according to the present embodiment, the space between the
（２）本実施形態によれば、炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、ジシクロペンタジエン樹脂であるので、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を提供することができる。また、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を製造するモールド型電気機器の製造方法を提供することができる。
(2) According to the present embodiment, since the hydrocarbon-based
炭化水素系熱硬化性樹脂２３として用いられるジシクロペンタジエン樹脂は、樹脂粘度が低いため導線２１間および絶縁シート２２の狭い隙間まで入りやすい。このため、コイル２を構成する導線２１間の狭い隙間まで、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が十分に充填され、高電界となる部分に空隙が残存しにくい。その結果、導線２１間および絶縁シート２２は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３として用いられるジシクロペンタジエン樹脂により充填され、より確実にモールド型電気機器１の絶縁性能が確保される。
Since the dicyclopentadiene resin used as the hydrocarbon-based
（３）本実施形態によれば、絶縁シート２２は不織布であるので、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を提供することができる。また、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を製造するモールド型電気機器の製造方法を提供することができる。
(3) According to the present embodiment, since the insulating
導線２１により構成されたコイル２の層間に設けられた絶縁シート２２を不織布とすることにより、炭化水素系熱硬化性樹脂２３が絶縁シート２２に染み込む。絶縁シート２２に染み込んだ炭化水素系熱硬化性樹脂２３が、コイル２を構成する導線２１と絶縁シート２２との間の高電界部分に染みだし、コイル２内部の空隙の発生を軽減することができる。その結果、導線２１と絶縁シート２２の間および導線２１間は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３により充填され、より確実にモールド型電気機器１の絶縁性能が確保される。
By using a non-woven fabric for the insulating
（４）本実施形態によれば、炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、沸騰しない温度および圧力で導線２１間および絶縁シート２２に注型されるので、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を提供することができる。また、より確実に絶縁性能を確保することができる、より小型化なモールド型電気機器を製造するモールド型電気機器の製造方法を提供することができる。
(4) According to the present embodiment, the hydrocarbon-based
炭化水素系熱硬化性樹脂２３は含浸性を良くするために、負圧で導線２１間および絶縁シート２２に注型される（真空注型）。注型時の圧力を樹脂が沸騰してしまうところまで下げると、沸騰により気泡が発生し空隙となる場合がある。本実施形態によれば、炭化水素系熱硬化性樹脂２３は、沸騰しない温度および圧力で導線２１間および絶縁シート２２に注型される。その結果、空隙の発生が軽減され、導線２１と絶縁シート２２の間および導線２１間は、炭化水素系熱硬化性樹脂２３により充填され、より確実にモールド型電気機器１の絶縁性能が確保される。
The hydrocarbon-based
（５）本実施形態によれば、モールド型電気機器１は、モールド変圧器、モールド変流器、モールド変成器、またはモールドリアクトルであるので、電力系統に接続される電気機器の絶縁性能をより確実に確保することができる。 (5) According to the present embodiment, the molded electrical device 1 is a molded transformer, a molded current transformer, a molded transformer, or a molded reactor. can be assured.
［２．他の実施形態］
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。
[2. Other embodiments]
While embodiments including variations have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof. Below is an example.
（１）上記実施形態では、炭化水素系熱硬化性樹脂２３としてジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエンが用いられるものとした。しかしながら炭化水素系熱硬化性樹脂２３として、水（Ｈ２Ｏ）以下の粘度を有する他の炭化水素系熱硬化性樹脂が用いられるようにしてもよい。
(1) In the above embodiment, dicyclopentadiene and tricyclopentadiene are used as the
（２）上記実施形態では、コイル２を構成する導線２１は、端部に接続部４または接続部５を有するものとした。しかしながらコイル２を構成する導線２１は、接続部４または接続部５に加え、中間タップ用の接続端子を一つ以上有するものであってもよい。
(2) In the above embodiment, the
１・・・モールド型電気機器
２、２ａ、２ｂ・・・コイル
３・・・コア
４、４ａ、４ｂ・・・接続部
５、５ａ、５ｂ・・・接続部
２１・・・導線
２２・・・絶縁シート
２３・・・炭化水素系熱硬化性樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Mold type
Claims (3)
前記導線間および前記絶縁シートを、炭化水素系熱硬化性樹脂により充填する第２の手順と、
を有し、
前記第２の手順において、前記導線間および前記絶縁シートに、沸騰しない温度および圧力で前記炭化水素系熱硬化性樹脂を注型し、
前記導線間、前記導線と前記コア間および前記導線と前記絶縁シート間に、炭化水素系熱硬化性樹脂が単層で形成され、
前記第２の手順における圧力は、５～１５ｔｏｒｒである、
モールド型電気機器の製造方法。 A first step of winding a conductive wire in layers around a core made of a magnetic material via an insulating sheet that is a non-woven fabric ;
a second step of filling the space between the conductors and the insulating sheet with a hydrocarbon-based thermosetting resin;
has
In the second step, casting the hydrocarbon-based thermosetting resin between the conductive wires and the insulating sheet at a temperature and pressure that does not boil;
A single layer of a hydrocarbon-based thermosetting resin is formed between the conductors, between the conductors and the core, and between the conductors and the insulating sheet,
the pressure in the second step is 5-15 torr;
A method for manufacturing a mold-type electrical device.
請求項１に記載のモールド型電気機器の製造方法。 The hydrocarbon-based thermosetting resin is either a dicyclopentadiene resin, a tricyclopentadiene resin, or a mixture of a dicyclopentadiene resin and a tricyclopentadiene resin.
A method of manufacturing a mold-type electrical device according to claim 1 .
請求項１または２に記載のモールド型電気機器の製造方法。
The molded electrical device is a molded transformer, a molded current transformer, a molded transformer, or a molded reactor,
3. The method of manufacturing the mold-type electrical device according to claim 1 or 2 .
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