JP7377167B2 - stationary induction equipment - Google Patents
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Description
本発明は静止誘導機器に係り、特に、鉄心の周りにアルミニウム組成材料でコイルを巻いた構造に関するものである。 The present invention relates to stationary induction equipment, and particularly to a structure in which a coil is wound around an iron core using an aluminum composition material.
本技術分野における背景技術として特許文献1がある。特許文献1では、アルミニウム組成材料で構成されている巻線コイルと銅線との電気接続装置において、アルミニウム組成材料の巻線の引き出し線と端子につながる銅配線とを電気溶接することが記載されている。
Background art in this technical field includes
特許文献1においては、アルミニウム組成材料の引き出し線を用いて銅配線と接続しているため、接続構造が複雑になっていた。
In
本発明の目的は、鉄心の周りにアルミニウム組成材料でコイルを巻いた構造の静止誘導機器において、簡単な配線接続構造の静止誘導機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a stationary induction device having a structure in which a coil is wound with an aluminum composition material around an iron core, and which has a simple wiring connection structure.
本発明は、その一例を挙げるならば、タップ線に接続されたコイル線が巻回されたコイルを備えた静止誘導機器において、コイル線はアルミ組成材料で構成され、タップ線は銅組成材料で構成され、コイル線のアルミ組成材料に対して、タップ線の銅組成材料が直接接合されており、コイル線とタップ線との接合面は、コイル線の側面のうちタップ線の延伸方向に対向する部分に対してタップ線の先端をT字に突き合わせた状態でアプセット溶接によりなされており、アプセット溶接機の可動部が固定するタップ線における電極をクランプするクランプ位置と接合面との距離を、アプセット溶接機の固定部が固定するコイル線における電極をクランプするクランプ位置と接合面との距離よりも離した状態で、通電と加圧を行うことにより、コイル線よりもタップ線の方が、接合面から遠くまで黒色化している構成とする。 To give one example, the present invention provides a stationary induction device equipped with a coil wound with a coil wire connected to a tap wire, in which the coil wire is made of an aluminum composition material and the tap wire is made of a copper composition material. The copper composition material of the tap wire is directly bonded to the aluminum composition material of the coil wire, and the bonding surface between the coil wire and the tap wire is a side surface of the coil wire that faces in the direction in which the tap wire extends. Upset welding is performed with the tip of the tap wire aligned in a T-shape against the part to be fixed , and the distance between the clamp position where the electrode is clamped on the tap wire fixed by the movable part of the upset welding machine and the joint surface is By energizing and pressurizing the electrode of the coil wire fixed by the fixing part of the upset welding machine at a distance greater than the distance between the clamp position and the joint surface, the tap wire is stronger than the coil wire. , the structure is blackened far from the bonding surface .
本発明によれば、鉄心の周りにアルミニウム組成材料でコイルを巻いた構造の静止誘導機器において、簡単な配線接続構造の静止誘導機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a stationary induction device having a structure in which a coil is wound with an aluminum composition material around an iron core, and a stationary induction device having a simple wiring connection structure.
変圧器やリアクトル等の静止誘導機器において、本実施例では変圧器を用いて説明する。 Among stationary induction devices such as transformers and reactors, this embodiment will be explained using a transformer.
図1は、本実施例におけるコイル鉄心組立体を納めた油入変圧器の外観図である。図1において、900は油入変圧器本体のタンク、910はタンク周辺に設けた冷却用リブ、920は冷却用リブ910の上下に溶接して固定した溶接線である。溶接線920は、冷却用リブ910に強度を持たせ、変形するのを防止する。930は高圧側端子(一次側端子)であり、発電所から送電された高電圧の電源を接続する端子であり、高圧用コイルに接続されたタップ線と接続される。940は低圧用端子(二次側端子)であり、変圧器で一般に降圧した電圧を負荷側に送るために接続する端子であり、低圧用コイルに接続されたタップ線と接続されている。
FIG. 1 is an external view of an oil-immersed transformer containing a coil core assembly according to this embodiment. In FIG. 1, 900 is a tank of the main body of an oil-immersed transformer, 910 is a cooling rib provided around the tank, and 920 is a welding line welded and fixed above and below the
図2は、図1における油入変圧器用のコイル外観を示す斜視図である。図2において、本実施例におけるコイル10は、巻枠11、低圧用コイル12、高圧用コイル13の3つで構成されている。高圧用コイル13はコイル線14を軸方向に螺旋状に巻き付け、コイル径方向に複数段積層している。15はタップ線であり、高圧用コイル13の規定巻回数でタップ線15をコイル線14と接続し、以降のコイル線14はタップ線15の上から巻き付けている。
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the coil for the oil-immersed transformer in FIG. 1. FIG. In FIG. 2, the
図3は、本実施例におけるコイル線14とタップ線15の接合部拡大図である。図3において、本実施例のコイル線14は断面寸法が縦×横=7mm×7mmのアルミ系線材、タップ線15は断面寸法が縦×横=7mm×7mmの銅系線材から構成され、タップ線15はコイル線14とT字に突き合わされた状態で接合されている。この接合はアプセット溶接機でなされる。
FIG. 3 is an enlarged view of the joint between the
アプセット溶接機での溶接の手順は以下である。 The procedure for welding with an upset welding machine is as follows.
まず、アプセット溶接機の固定部にコイル線14を固定し、アプセット溶接機の電極をクランプする。
First, the
次に、アプセット溶接機の可動部にタップ線15を固定し、アプセット溶接機の電極をクランプする。タップ線15の突合せ面からクランプ位置までの距離は、コイル線14の突合せ面からクランプ位置までの距離よりも長くする。
Next, the
次に、アップセット溶接機の可動部を固定部に近づけて、コイル線14の側面に対して、タップ線15の先端をT字に突き合わせる。
Next, the movable part of the upset welding machine is brought close to the fixed part, and the tip of the
次に、アプセット溶接機からクランプに通電を開始することにより、コイル線14とタップ線15の接合部の温度を上昇させる。
Next, the temperature at the joint between the
次に、アップセット溶接機の可動部を固定部に近づける。それにより、コイル線14の側面とタップ線15の先端面との接合面とが加圧される。
Next, move the movable part of the upset welding machine closer to the fixed part. As a result, the joint surface between the side surface of the
接合面の温度は、銅系材料のタップ線15材料の溶融温度未満かつアルミ系材料のコイル線14の溶融温度以上まで加熱されるように、電圧、電流及び通電時間等の通電条件を制御する。
The energization conditions such as voltage, current, and energization time are controlled so that the temperature of the joint surface is heated to less than the melting temperature of the
そして、接合面の温度を接合に適正な温度まで上昇させたタイミングで、電流を遮断する。 Then, the current is cut off at the timing when the temperature of the bonding surface has risen to a temperature appropriate for bonding.
次に、冷却する。本実施例では冷却中も加圧は維持し、コイル線14内にタップ線15が突き出される(埋まる)量が一定以上になるか、アプセット溶接機の可動部の移動量により、加圧を止める。
Next, cool. In this embodiment, the pressurization is maintained even during cooling, and the pressurization is stopped depending on whether the amount of the
このとき、加圧条件と通電条件は製品の仕様により異なるが、変圧器用途での電圧、電流を通電させる上での接合部の接合強度及び通電特性の観点から評価した結果、以下の条件の少なくとも1つ、望ましくは2つ以上を満たす必要がある。 At this time, the pressurizing conditions and energizing conditions differ depending on the product specifications, but as a result of evaluation from the viewpoint of the joint strength and energizing characteristics of the joints when applying voltage and current in transformer applications, the following conditions were found. It is necessary to satisfy at least one condition, preferably two or more conditions.
(1)アプセット溶接機の可動部が固定するタップ線15の支持位置と接合面との距離を、アプセット溶接機の固定部が固定するコイル線14の支持位置と接合面との距離よりも離す。その上で、通電・加圧する。その結果、コイル線14よりもタップ線15の接合面から離れた位置まで黒色化することになった。また、タップ線15の先端面を突き当てたコイル線14側面の反対側側面における残留ひずみが引張ひずみ(応力)または無ひずみとなる。これは、通電による発熱点は接合面であるが、コイル線14はタップ線15の先端方向(コイル線の幅方向)だけでなく、コイル線14の長さ方向やアプセット溶接機の固定部にも拡散するため、冷却特性が極めて高くなる。その結果、圧縮ひずみが発生するのは接合面近傍のみになる。
(2)タップ線15の先端のみならず、外側から見えるコイル線14とタップ線15とのすべての接合面(接合面が表面に露出している部分に)にコイル線14のアルミ系材料の据込みが生じる。
(3)タップ線15の幅(線材の幅)Wに対して、コイル線14の側面から内部へのタップ線15の突き出し量Pとの間に、P≦(1/2)×Wの関係を満たす。
(1) Make the distance between the support position of the
(2) The aluminum-based material of the
(3) There is a relationship of P≦(1/2)×W between the width W of the tap wire 15 (wire width) and the amount P of the
上記条件を満たすことでコイル線とタップ線の接合部の通電特性及び接合強度が確保され、低消費電力で簡単な配線接続構造の変圧器を提供することが出来る。 By satisfying the above conditions, the current conduction characteristics and bonding strength of the joint between the coil wire and the tap wire are ensured, and a transformer with low power consumption and a simple wiring connection structure can be provided.
図4は、図3の第1の変形例である。図3はタップ線の延伸方向に対して先端面が垂直な切断面となっているのに対して、図4は斜め切断されている。このような図4に示す接合形状でも、上記(1)乃至(3)の条件で変圧器用途での接合部の通電特性及び接合強度が確保される。 FIG. 4 is a first modification of FIG. 3. In FIG. 3, the tip end face is cut perpendicularly to the extending direction of the tap wire, whereas in FIG. 4, it is cut diagonally. Even with such a bonding shape shown in FIG. 4, the current conduction characteristics and bonding strength of the bonded portion for use in a transformer can be ensured under the conditions (1) to (3) above.
図5は、図3の第2の変形例である。図3はタップ線の延伸方向に対して端面が垂直な切断面となっているのに対して、図5は上面から見た接合面の形状が曲面形状になっているものである。このような図5に示す接合形状でも、上記(1)乃至(3)の条件で変圧器用途での接合部の通電特性及び接合強度が確保される。 FIG. 5 is a second modification of FIG. 3. In FIG. 3, the end face is a cut surface perpendicular to the extending direction of the tap wire, whereas in FIG. 5, the shape of the joint surface seen from the top is a curved surface. Even with such a bonding shape shown in FIG. 5, the current conduction characteristics and bonding strength of the bonded portion for use in a transformer can be ensured under the conditions (1) to (3) above.
以上のように、本実施例では、タップ線に接続されたコイルを備えた静止誘導機器において、アルミ組成材料のコイル線の側面に対して銅組成材料のタップ線の先端をアプセット溶接することで、簡単な配線接続構造で静止誘導機器の製造プロセスを簡単にするとともに、コイル線とタップ線の接合部の通電特性及び接合強度を確保し、低消費電力の静止誘導機器を提供することが出来る。 As described above, in this example, in a stationary induction device equipped with a coil connected to a tap wire, the tip of the tap wire made of copper composition material is upset welded to the side surface of the coil wire made of aluminum composition material. , it is possible to simplify the manufacturing process of static induction equipment with a simple wiring connection structure, ensure the current conduction characteristics and bond strength of the joint between the coil wire and the tap wire, and provide a static induction equipment with low power consumption. .
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.
10:コイル、11:巻枠、12:低圧用コイル、13:高圧用コイル、14:コイル線、15:タップ線、900:油入変圧器本体のタンク、910:冷却用リブ、920:溶接線、930:高圧側端子(一次側端子)、940:低圧用端子(二次側端子) 10: Coil, 11: Winding frame, 12: Low voltage coil, 13: High voltage coil, 14: Coil wire, 15: Tap wire, 900: Tank of oil-immersed transformer body, 910: Cooling rib, 920: Welding Wire, 930: High voltage side terminal (primary side terminal), 940: Low voltage terminal (secondary side terminal)
Claims (7)
前記コイル線はアルミ組成材料で構成され、
前記タップ線は銅組成材料で構成され、
前記コイル線のアルミ組成材料に対して、前記タップ線の銅組成材料が直接接合されており、
前記コイル線と前記タップ線との接合面は、前記コイル線の側面のうち前記タップ線の延伸方向に対向する部分に対して前記タップ線の先端をT字に突き合わせた状態でアプセット溶接によりなされており、
アプセット溶接機の可動部が固定する前記タップ線における電極をクランプするクランプ位置と前記接合面との距離を、アプセット溶接機の固定部が固定する前記コイル線における電極をクランプするクランプ位置と前記接合面との距離よりも離した状態で、通電と加圧を行うことにより、前記コイル線よりも前記タップ線の方が、前記接合面から遠くまで黒色化していることを特徴とする静止誘導機器。 In stationary induction equipment with a coil wound with a coil wire connected to a tap wire,
The coil wire is made of aluminum composition material,
The tap wire is made of a copper composition material,
The copper composition material of the tap wire is directly joined to the aluminum composition material of the coil wire,
The joint surface between the coil wire and the tap wire is made by upset welding with the tip of the tap wire butted against a portion of the side surface of the coil wire that faces the extending direction of the tap wire in a T-shape. and
The distance between the joint surface and the clamp position where the electrode is clamped on the tap wire fixed by the movable part of the upset welding machine is the distance between the clamp position where the electrode is clamped on the coil wire fixed by the fixed part of the upset welder and the distance between the clamp position where the electrode is clamped on the coil wire fixed by the fixed part of the upset welder and The static induction is characterized in that the tapped wire is blackened farther from the bonding surface than the coil wire by applying current and applying pressure at a distance from the bonding surface. device.
前記タップ線の先端を突き当てた前記コイル線の側面の反対側側面における残留ひずみは、無ひずみまたは引張ひずみであることを特徴とする静止誘導機器。 The stationary induction device according to claim 1,
A static induction device characterized in that residual strain on a side surface opposite to the side surface of the coil wire against which the tip of the tap wire abuts is no strain or tensile strain.
前記コイル線と前記タップ線との表面に露出している前記接合面には前記コイル線のアルミ組成材料があることを特徴とする静止誘導機器。 The stationary induction device according to claim 1,
A stationary induction device characterized in that the aluminum composition material of the coil wire is present on the bonding surface exposed on the surface of the coil wire and the tap wire.
前記タップ線の先端が前記コイル線内に突き出ており、
前記タップ線の幅Wに対して、前記タップ線の先端の前記コイル線内への突き出し量Pとの間に、P≦(1/2)×Wが成り立っていることを特徴とする静止誘導機器。 The stationary induction device according to claim 1,
a tip of the tap wire protrudes into the coil wire;
A stationary induction characterized in that P≦(1/2)×W holds between the width W of the tap wire and the amount P of protrusion of the tip of the tap wire into the coil wire. device.
前記コイル線と前記タップ線との接合面は、該タップ線の延伸方向に対して垂直な切断面となっていることを特徴とする静止誘導機器。 The stationary guidance device according to any one of claims 1 to 4 ,
A stationary induction device characterized in that a joint surface between the coil wire and the tap wire is a cut surface perpendicular to the extending direction of the tap wire.
前記コイル線と前記タップ線との接合面は、該タップ線の延伸方向に対して斜めの切断面となっていることを特徴とする静止誘導機器。 The stationary guidance device according to any one of claims 1 to 4 ,
A stationary induction device characterized in that a joint surface between the coil wire and the tap wire is a cut surface oblique to the extending direction of the tap wire.
前記コイル線と前記タップ線との接合面は曲面形状になっていることを特徴とする静止誘導機器。 The stationary guidance device according to any one of claims 1 to 4 ,
A stationary induction device characterized in that a joint surface between the coil wire and the tap wire has a curved shape .
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