JPH04318905A - 誘導電機の巻線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘導電機の巻線装置に係
り、特に変圧器やリアクトル等に用いて有効な巻線装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、変圧器やリアクトルの巻線構造
としては、脚部とヨーク部からなる鉄心とこの鉄心の脚
部を巻回し上下ヨーク部間に配置された巻線部によって
構成されている。

【０００３】巻線部は、銅又はアルミニウム材からなり
、鉄心の脚部を巻回するコイル導体と、このコイル導体
の間隙部に配設された絶縁材からなる間隔片と、巻線押
さえ具によって構成されている。巻線を構成する導体と
絶縁及び冷却油導を確保するための間隔片が高さ方向に
交互に積み重ねられており、この間隔片には全てプレス
ボードが用いられている。また、コイル導体に絶縁被覆
されているものもあり、この絶縁被覆としては、クラフ
トなどの繊維材料からなる絶縁被覆が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常運転時、巻線には
電磁機械力が発生し、軸方向（上，下方向）に振動して
いる。この振動がタンク（外函）や放熱器に伝わり、外
部に騒音として放射される。この騒音は鉄心励磁騒音に
比べて、一般の設計では無視し得る程小さい。しかし、
鉄心の励磁騒音を極度に低くした特別の設計では、巻線
の振動騒音は無視することはできなくなり、巻線の振動
を低減する必要がある。

【０００５】巻線の振動は図７に示すように質量ｍ（導
体）とバネｋ，ダンパーｃが交互に積み重ねられた振動
系に図８に示すような軸方向発生電磁力や軸方向圧縮力
分布（図９）なる力が作用して生ずる。間隔片のプレス
ボードは導体に比べて圧縮弾性率が著しく小さい。それ
故、この間隔片の圧縮弾性率が高くできれば、軸方向振
動を低減することができる。一方、コイル分担電圧分布
は図１０に示す如くであり、絶縁強度的には、間隔片の
面密度を高めると一般的には誘導率が高くなり、油隙に
加わる電気ストレスが大きくなり、それを低減するため
に絶縁寸法を大きくとる必要が生ずる。

【０００６】また、絶縁被覆の圧縮弾性率を高くできれ
ば、軸方向振動を低減することができるが、現状ではク
ラフト紙などの繊維性材料からなる絶縁被覆を使用して
いるため、圧縮弾性率を高くできない。

【０００７】さらに、リアクトルの場合は、大容量器で
影響を及ぼす場合がある。したがって、騒音低減には巻
線の電磁力による振動を低減することが効果的である。

【０００８】振動方程式は次式で与えられる。

【０００９】

【数１】

【００１０】上式を解くことにより巻線の軸方向振動を
求めることができる。上式において基本的には共振現象
を避けるように絶縁物の材質，構成，諸定数を選定する
必要がある。しかしながら、現状は絶縁物として間隔片
はプレスボード，絶縁被覆としてクラフト紙を使用して
おり比較的振動し易い。

【００１１】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、少なくとも巻線部の軸方向中央部付
近の圧縮弾性率を大きくすることにより、通常運転時に
おける軸方向振動の低減が図れ、これにより騒音の低減
を図った誘導電機の巻線装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、コイル導体間に絶縁上もしくは冷却上必要
な間隔片を設けて巻線部を形成してなる誘導電機の巻線
装置において、前記巻線部の軸方向中央部付近の圧縮弾
性率を軸方向端部の圧縮弾性率よりも大きくする。

【００１３】

【作用】絶縁設計上では、コイル間電位分布の厳しい巻
線上，下端部付近の間隔片としては、従来通りプレスボ
ードを使用するため絶縁寸法は従来のものと同じである
。また、高硬質の材料を使用する巻線中央部付近は電位
分担的にも緩やかであるので絶縁寸法は殆ど変える必要
がない。

【００１４】軸方向振動に関しては、軸方向圧縮力が大
きく作用する巻線中央部付近に圧縮弾性率の高い材料を
使用するので、軸方向振動が低減する。

【００１５】絶縁被覆したコイル導体を用いた巻線部で
は、軸方向に連なる電線被覆の圧縮弾性率が大きくなる
ため、通常運転時の励磁によって発生する軸方向電磁機
械力に対する軸方向振動が低減される。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１から図６を参照
しながら説明する。

【００１７】図１は本発明の第１実施例による変圧器の
巻線装置を示すもので、図１において１は鉄心で、脚部
２とヨーク部３からなる。４は巻線部で、鉄心１の脚部
２に巻装されておりヨーク部３間に配設されている。巻
線部４は、銅またはアルミ材からなり鉄心１の脚部２を
巻回するコイル導体５と、コイル導体５の空隙部に挿入
された間隔片と、巻線押さえ具７によって構成されてい
る。間隔片としては、巻線部４の軸方向（上，下方向）
端部にはプレスボードからなる間隔片６ａが使用され、
巻線部４の軸方向中央部付近ではプレスボードより圧縮
弾性率の大きな硬質の材料であるファイバーボートや樹
脂積層板からなる間隔片６ｂが使用されている。

【００１８】なお、間隔片の材料は２種に限定すること
なく、これらが３種以上となってもよい。また、誘導電
機である変圧器やリアクトルは油入に限らず、絶縁媒体
が空気，ＳＦ６ガス，不燃液体（例えばパークロローカ
ーボン等）も原理的に同じであるので適用でき、かつ機
種も問わない。

【００１９】上記構成の巻線装置によれば、絶縁設計上
（雷インパルスに対する絶縁）はコイル間電位分担の厳
しい巻線上，下端部付近は従来通りプレスボードを使用
するため絶縁寸法は従来と同じである。又、高硬質の材
料を使用する巻線中央部付近は電位分担的にも緩いので
絶縁寸法は殆ど変える必要がない。また、軸方向振動に
関しては、軸方向圧縮力が大きく作用する巻線中央部付
近に圧縮弾性率の高い材料を使用するので、軸方向振動
の低減効果が大きい。したがって、絶縁寸法の増大を極
力抑え、軸方向振動の低減を図る効率的な振動・騒音低
減効果をもたらす巻線構造である。

【００２０】図２と図３は本発明の第２実施例による変
圧器の巻線装置を示すもので、本実施例においては図２
に示すように間隔片としては、巻線の軸方向両端部から
中央部にわたってプレスボードからなる間隔片６ａを使
用しているが、コイル導体として絶縁被覆したコイル導
体５ａを用い、このコイル導体５ａは、図３に示すよう
に、銅またはアルミからなる巻線導体５と耐油性のある
硬質フィルムなどの絶縁被覆８によって構成されている
。

【００２１】第２実施例の巻線装置によれば、変圧器又
はリアクトル巻線において電線被覆として、従来のクラ
フト紙などの軟質の絶縁材料に替えて耐油性のある硬質
のフィルム、又は高分子樹脂でコーティングした材料を
使用したものであるから、軸方向につらなる電線被覆の
圧縮弾性率が大きくなるため、常時の励磁によって発生
する軸方向電磁機械力に対する軸方向振動を低減するこ
とが可能になる。

【００２２】図４と図５は本発明の第３実施例による変
圧器の巻線装置を示すもので、巻線部４の軸方向両端部
においては、絶縁上および冷却上必要な間隔を保つため
に設けられている間隔片（スペーサ）として材質がプレ
スボードの間隔片６ａを用い、巻線高さ中央部付近では
圧縮弾性率の大きい材料、例えばファイバーボード，樹
脂積層板からなる間隔片６ｂを用いるとともに、絶縁被
覆導体５ａの絶縁被覆８として、従来のクラフト紙など
の軟質の絶縁材料に替えて耐油性のある硬質のフィルム
又は高分子樹脂でコーティングしたものを使用する。

【００２３】図６は本発明の第３実施例をリアクトルに
適用したもので、鉄心として脚部９とヨーク部２からな
り、脚部９は鉄心ブロック１０と絶縁間隔片１１からな
る。巻線部４としては、図４と図５に示すものと同様に
構成する。

【００２４】第３実施例の巻線装置によれば、絶縁設計
上（雷インパルスに対する絶縁）は、コイル間電位分布
の厳しい巻線上，下端部付近は従来通りプレスボードを
使用するため、絶縁寸法は従来と同じである。また、硬
質の材料を使用する巻線中央部付近は電位分布的にも緩
いので、絶縁寸法を殆ど変える必要がない。さらに、軸
方向振動に関しては、電線被覆材として硬質の材料を使
用するのでこの部分でのバネ定数が大きくなること、さ
らに絶縁間隔片としても軸方向圧縮力が大きく作用する
巻線中央部付近に圧縮弾性率の高い材料を使用するので
軸方向の振動低減効果は大きい。したがって、絶縁寸法
を殆ど増大することなく、軸方向振動の低減を図る効率
的な振動・騒音低減効果をもたらす巻線構造である。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上の如くであって、巻線部
の少なくとも軸方向中央部付近の圧縮弾性率を高くした
ので、巻線部の軸方向寸法を小さくできて小形化が図れ
るとともに、正常運転時の巻線振動を低減することがで
きる高性能な巻線装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による誘導電機の巻線装置
の正断面図。

【図２】本発明の第２実施例による誘導電機の巻線装置
の正断面図。

【図３】図２の巻線装置の絶縁被覆導体の構成図。

【図４】本発明の第３実施例による誘導電機の巻線装置
の正断面図。

【図５】図４の巻線装置の絶縁被覆導体の構成図。

【図６】本発明の第３実施例を適用したリアクトルの正
断面図。

【図７】巻線の振動系定数分布図。

【図８】巻線の発生電磁力分布図。

【図９】巻線の軸方向圧縮力分布図。

【図１０】コイル分担電圧分布図。

【符号の説明】

１…鉄心、２…脚部、３…ヨーク部、４…巻線部、５…
コイル導体、５ａ…絶縁被覆コイル導体、６ａ…間隔片
（プレスボード）、６ｂ…硬質間隔片、７…押え具、８
…絶縁被覆、９…脚部、１０…鉄ブロック、１１…絶縁
間隔片。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　コイル導体間に絶縁上もしくは冷却上
   必要な間隔片を設けて巻線部を形成してなる誘導電機の
   巻線装置において、前記巻線部の軸方向中央部付近の圧
   縮弾性率を軸方向端部の圧縮弾性率よりも大きくしたこ
   とを特徴とする誘導電機の巻線装置。
2. 【請求項２】　　コイル導体間に絶縁材からなる間隔片
   を設けて巻線部を形成してなる誘導電機の巻線装置にお
   いて、前記巻線部の軸方向中央部付近に位置する間隔片
   の圧縮弾性率を軸方向端部付近に位置する間隔片の圧縮
   弾性率よりも大きくしたことを特徴とする誘導電機の巻
   線装置。
3. 【請求項３】　　絶縁被覆したコイル導体を鉄心部に巻
   装して巻線部を形成してなる誘導電機の巻線装置におい
   て、前記巻線部の少なくとも中央部付近に位置するコイ
   ル導体の絶縁被覆として耐油性のある硬質フィルムまた
   は高分子樹脂でコーティングした材料を用いたことを特
   徴とする誘導電機の巻線装置。
4. 【請求項４】　　絶縁被覆したコイル導体間に間隔片を
   設けて巻線部を形成してなる誘導電機の巻線装置におい
   て、前記巻線部の軸方向中央部付近に位置する間隔片の
   圧縮弾性率を軸方向端部付近に位置する間隔片の圧縮弾
   性率よりも大きくするとともに、前記コイル導体の絶縁
   被覆として耐油性のある硬質フィルムまたは高分子樹脂
   でコーティングした材料を用いたことを特徴とする誘導
   電機の巻線装置。