JPH06120024A - 変圧器用コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レヤー絶縁層を容易に形成できる変圧器用コイ
ルを提供する。 【構成】多数のレヤー巻線Ｃ1 〜Ｃn を、それぞれの内
側にレヤー絶縁層３Ａ1〜３Ａn を配置して同心的に重
ね巻きする。各レヤー絶縁層は、レヤー巻線の巻回幅よ
りも幅が狭い絶縁テープを一部ラップさせてスパイラル
状に巻回することにより形成する。各レヤー絶縁層を構
成する絶縁テープは、レヤー電圧が低い側の軸線方向端
部からレヤー電圧が高い側の軸線方向端部に向かってレ
ヤー絶縁層の厚さを次第に厚くするように巻回する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計器用変圧器の１次コ
イルとして用いるのに好適な変圧器用コイルに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】計器用変圧器は、図５に示したように、
鉄心１と、該鉄心に巻装された２次コイル（低圧コイ
ル）２と、２次コイル２の外側に巻装された１次コイル
（高圧コイル）３とからなっている。

【０００３】１次コイル３は、図６に示したように、絶
縁材料により円筒状に形成された巻形３０１と、内側に
レヤー絶縁層３Ａ1 ´〜３Ａn ´を位置させて、巻形３
０１の外周に重ね巻きされた多数のレヤー巻線Ｃ1 ，Ｃ
2 ，…Ｃn と、最外周の巻線Ｃn の外周に設けられた最
外周の絶縁層３Ｂ´とからなっている。絶縁層３Ａ1´
〜３Ａn ´及び３Ｂ´は、それぞれに隣接するレヤー巻
線の巻回幅よりも大きな幅寸法を有する絶縁シートを所
定の厚さが得られるまで巻回することにより形成され、
各レヤー巻線はその軸線方向の両端が、内側及び外側に
配置された絶縁層の両端よりも内側に位置するように巻
回されている。図示の例では、１次コイル３の縦断面が
ほぼ台形状を呈するように、レヤー巻線Ｃ1 〜Ｃn が、
径方向の外側に位置するもの程その巻回幅寸法（軸線方
向寸法）が小さくなるように巻回されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の変圧器用コイル
では、レヤー巻線の巻回幅よりも幅が広い絶縁シートを
複数ターン巻回することにより各絶縁層を形成していた
ため、絶縁シートを所定ターン数巻回した後切断する必
要があり、絶縁シートの切断の際に巻線機を停止させる
必要があったため、巻線作業に手間がかかり、コストが
高くなるのを避けられなかった。

【０００５】特に、図６に示したように、径方向の外側
に位置するレヤー巻線の巻回幅を内側に位置するレヤー
巻線の巻回幅よりも小さくして、コイルの断面が台形状
を呈するようにする場合には、種々の幅寸法を有する絶
縁シートを予め用意しておいて、レヤー巻線の巻回幅が
変化するごとに絶縁シートを交換したり、レヤー巻線の
巻回幅が変化するごとに絶縁シートの余分な部分をカッ
トしたりする必要があるため、巻線作業が非常に面倒に
なり、作業性が悪くなるのを避けられなかった。

【０００６】また変圧器用コイルのレヤー絶縁層の必要
厚さは、該レヤー絶縁層が負担するレヤー電圧により決
まり、絶縁層の幅方向の一端と他端とでは絶縁層に必要
とされる厚さが異なるが、従来はレヤー巻線の巻回幅よ
りも大きな幅寸法を有する絶縁シートを巻回することに
より各レヤー絶縁層を形成していたため、各レヤー絶縁
層の厚さは巻線の軸線方向に沿って均一にせざるを得
ず、厚さが薄くてもよい箇所でもレヤー絶縁層の厚さを
厚くしなければならなくなって、コイルが大形化すると
いう問題があった。

【０００７】本発明の目的は、レヤー絶縁層の形成を容
易に行うことができるようにして製造を容易にした変圧
器用コイルを提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、レヤー絶縁層の各部
の厚み寸法を必要最小限の大きさとして、小形化を図る
ことができるようにするとともに、巻線機を停止させる
ことなく巻回できるようにした変圧器用コイルを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁被覆電線
を密着させて円筒状に巻回してなる多数のレヤー巻線の
それぞれの内側にレヤー絶縁層を配置した構造を有する
変圧器用コイルに係わるものである。

【００１０】本発明においては、各レヤー絶縁層が、レ
ヤー巻線の巻回幅よりも幅が狭い絶縁テープを一部ラッ
プさせてスパイラル状に巻回したものからなっている。

【００１１】本発明において、各レヤー絶縁層を構成す
る絶縁テープは、各レヤー絶縁層の厚さを、レヤー電圧
が低い側の軸線方向端部からレヤー電圧が高い側の軸線
方向端部に向かって次第に厚くするように巻回するのが
好ましい。

【００１２】ここでレヤー電圧とは、レヤー絶縁層が負
担する電圧を意味する。最内周のレヤー絶縁層のレヤー
電圧は、最内周のレヤー巻線の各部の電位に相応してお
り、最内周のレヤー巻線の巻き始め端部から巻き終わり
端部に向かって次第に高くなっていく。

【００１３】またレヤー巻線の層間に介在するレヤー絶
縁層のレヤー電圧は、その内側及び外側に隣接するレヤ
ー巻線間の電位差に等しく、隣接するレヤー巻線の共通
接続点側の一端端から他端側に向かって次第に高くなっ
ていく。

【００１４】

【作用】上記のように、絶縁テープを巻回することによ
り各レヤー絶縁層を形成するようにすると、幅が広い絶
縁シートを扱う必要がなく、また絶縁テープの巻回数に
より各絶縁層の幅寸法を調整できるため、種々の巻回幅
のレヤー巻線を能率よく巻回することができ、径方向の
外側に位置するレヤー巻線の巻回幅を内側に位置するレ
ヤー巻線の巻回幅よりも小さくして巻回するコイルをも
容易に得ることができる。

【００１５】更に、上記のように絶縁テープによりレヤ
ー絶縁層を形成するようにすると、各絶縁層の幅方向の
各部で絶縁テープの巻回数を異ならせることにより、レ
ヤー絶縁層の各部の厚み寸法を任意に調整できるため、
レヤー絶縁層の各部の厚み寸法を必要最小限の大きさと
して、コイルの小形化を図ることができる。

【００１６】また上記のように、絶縁テープを巻回する
ことにより各レヤー絶縁層を形成するようにすると、各
レヤー絶縁層を電線の巻回数と同一巻回数で形成できる
ように、絶縁テープの幅と厚さとを選定することによ
り、巻線機を停止させることなく巻線を連続的に巻回し
て完成することができる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
において、３０１は円筒状に形成された巻形、Ｃ1 〜Ｃ
n は、それぞれの内側にレヤー絶縁層３Ａ1 〜３Ａn を
位置させて、巻形３０１の上に同心的に巻回されたｎ層
のレヤー巻線、３Ｂは最外周絶縁層である。本発明にお
いては、図３に示したように、レヤー巻線の巻回幅より
も十分に小さい幅寸法を有する絶縁テープ３０を、幅方
向に９０％から２０％程度ラップさせながらスパイラル
状に巻回することにより、レヤー絶縁層３Ａ1 〜３Ａn
及び最外周絶縁層３Ｂを形成する。絶縁媒体としてガス
を用いる場合には、絶縁テープとしてポリエステル系樹
脂のテープを用いる。

【００１８】このように、絶縁テープを巻回することに
より各レヤー絶縁層を形成すると、幅が広い絶縁シート
を扱う必要がないため、巻線作業を能率よく進めること
ができる。一般に巻線機においては、絶縁被覆電線を巻
線機の主軸（巻形３０１を回転させる軸）と平行な方向
に移動させながら（トラバースさせながら）供給するト
ラバース機構を備えているが、この巻線機に絶縁テープ
用のトラバース機構を付加することにより、上記絶縁テ
ープの巻回を容易に行わせることができる。

【００１９】絶縁テープの巻回は、電線の巻回と同様の
方法で行うことができるため、絶縁テープの巻回作業と
巻線の巻回工程とを並行させて行うことにより、コイル
の製造能率を高めることができる。

【００２０】図１に示した実施例では、レヤー巻線Ｃ1
を図の左端から右側に巻回して図の右端で折り返し、続
いてレヤー巻線Ｃ2 を右側から左側に巻回して左端で折
り返し、以下同じ方法でレヤー巻線Ｃ3 ，Ｃ4 ，…Ｃn
を順次巻回するものとする。この場合、隣接する２つの
レヤー巻線の各部の電位差（レヤー絶縁層の各部に加わ
る電圧）を考えると、内側のレヤー巻線の巻き終わり端
部と外側のレヤー巻線の巻き始め端部との共通接続点
（折り返し部）では隣接する巻線間の電位差が小さく、
反対側の端部では隣接する巻線間の電位差が高くなって
いる。例えば図１において、レヤー巻線Ｃ1 ，Ｃ2 の左
側の端部では両巻線間の電位差が高いが、レヤー巻線Ｃ
1 ，Ｃ2 の右側の端部では両巻線間の電位差が低くなっ
ている。従って、図１において、レヤー絶縁層３Ａ2 の
厚さは、右端では薄くてよいが、左端では厚くする必要
がある。そのため、本実施例においては、レヤー絶縁層
３Ａ2 の厚さを右側から左側に向かって次第に厚くする
ように絶縁テープを巻回している。他のレヤー絶縁層に
ついても同様である。

【００２１】また最内周のレヤー絶縁層３Ａ1 の各部
は、最内周のレヤー巻線Ｃ1 の各部の電位に耐える必要
がある。そのため、最内周のレヤー絶縁層３Ａ1 は、レ
ヤー巻線Ｃ1 の巻始め側を薄くし、レヤー巻線Ｃ1 の巻
終わり側を厚くするように、その厚さを左端から右端に
向かって徐々に変化させている。

【００２２】最外周の絶縁層３Ｂは最外周のレヤー巻線
Ｃn の外周に絶縁テープを巻回することにより形成され
るが、この絶縁層３Ｂは、巻線の巻回軸方向に沿ってほ
ぼ均一な厚さを有するように形成されている。

【００２３】図２は絶縁層を形成する方法の一例とし
て、左端から右端に向かって次第に厚さが厚くなる最内
周のレヤー絶縁層３Ａ1 を形成する場合の絶縁テープの
巻回の仕方を示している。この例では、絶縁テープを一
部ラップさせながら左端ａ1 から右端ａ2 に巻回して巻
回幅Ｌo の絶縁層３a1を形成した後折り返して絶縁テー
プを右端ａ2 から左端ａ3 に巻回することにより巻回幅
Ｌ1 （＜Ｌo ）の絶縁層３a2を形成する。絶縁層３a2を
形成したところで再び折り返して絶縁テープを左側ａ3
から右側に巻回していくことにより巻回幅Ｌ1 の絶縁層
３a3を形成する。以下、右端で折り返す毎に巻回幅を短
くして、巻回幅Ｌ2 ，Ｌ3 ，…の絶縁層３a4，３a5，…
３a9を順次巻回し、左側から右側に向かって次第に厚さ
が厚くなるレヤー絶縁層３Ａ1 を形成する。他のレヤー
絶縁層も同様の方法で形成することができる。

【００２４】上記のように、絶縁テープを巻回すること
により各絶縁層を形成するようにすると、レヤー巻線Ｃ
1 〜Ｃn の巻回数とレヤー絶縁層を形成する絶縁テープ
の巻回数とを等しく設定して、電線のトラバース速度よ
りも絶縁テープのトラバース速度を速くすることによ
り、各巻線とその内側の絶縁層とを巻線機の主軸の同じ
回転で並行して巻回することができる。

【００２５】例えば第１層目の巻線Ｃ1 を巻回する際に
は、絶縁テープのトラバース速度を電線のトラバース速
度よりも速くして、巻線機の主軸の同じ回転で図２に示
したパターンで絶縁層３Ａ1 を巻回しながらその上に絶
縁被覆電線を巻回していくことにより、レヤー絶縁層３
Ａ1 と巻線Ｃ1 とを並行して巻回することができる。こ
の場合、絶縁層３Ａ1 の巻回と巻線Ｃ1 の巻回とを同時
に開始させて、同時に終了させるように、電線及び絶縁
テープのトラバース速度と、絶縁テープの幅寸法とを適
宜に設定しておく。同様にして他のレヤー巻線とその内
側のレヤー絶縁層とを並行して巻回することができ、ま
た巻回幅の調整は絶縁被覆電線及び絶縁テープの巻回数
を調整することにより行うことができるため、図１に示
すように台形状の断面を有する変圧器用コイルを、巻線
機を停止させることなく連続的に巻回することができ
る。

【００２６】ここで、レヤー巻線Ｃ1 とレヤー絶縁層３
Ａ1 とを巻回する過程を例にとって、レヤー巻線とレヤ
ー絶縁層とを並行して巻回する場合の、電線の送りピッ
チ、絶縁テープの送りピッチ及びレヤー絶縁層を巻回す
る間に絶縁テープが移動する距離との間の関係について
説明する。

【００２７】レヤー巻線Ｃ1 とレヤー絶縁層３Ａ1 とを
並行させて巻回する際の絶縁テープの移動の軌跡は、図
２において、ａ1 →ａ2 →ａ3 →…ａ9 →ａ10である。
この間に電線はａ1 からａ2 まで移動する。ここでａ1
〜ａ2 間の距離、ａ3 〜ａ4間の距離、ａ5 〜ａ6 間の
距離、ａ7 〜ａ8 間の距離及びａ9 〜ａ10間の距離をそ
れぞれＬo ，Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 及びＬ4 とし、電線の送
りピッチ（巻回ピッチ）をｄとすると、巻線Ｃ1 の巻回
数Ｎo は、次式で与えられる。

【００２８】 Ｎo ＝Ｌo ／ｄ［ターン］ …（１） 一方巻線Ｃ1 を巻回する間に絶縁テープが動く距離をＬ
とすると、 Ｌ＝Ｌo ＋（Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ＋Ｌ4 ）×２ …（２） コイルＣ1 と絶縁層３Ａ1 とを並行して巻回するために
は、コイルＣ1 の巻回数と絶縁層３Ａ1 を構成する絶縁
テープの巻回数とを等しくする必要がある。コイルＣ1
の巻回数と絶縁テープの巻回数とを等しくするために必
要な絶縁テープの送りピッチをＰｔとすると、 Ｐｔ＝Ｌ／Ｎo …（３） となる。従って、レヤー絶縁層を形成する際の絶縁テー
プの全移動距離Ｌを決めれば、絶縁テープの送りピッチ
を容易に決定することができる。

【００２９】また絶縁テープの送りピッチＰｔを一定と
すれば、絶縁テープの移動距離Ｌを増減させることによ
り、絶縁テープの巻終り位置と、巻線の巻終り位置とを
一致させたり、絶縁テープの巻終り位置と、巻線の巻終
り位置とを適宜に異ならせて、図１に示したようにレヤ
ー絶縁層の両端に電線が巻かれていない部分を形成した
りすることが自由にできる。

【００３０】上記の説明では、電線の送りピッチｄと絶
縁テープの移動距離Ｌとを先に決定したが、絶縁テープ
の移動距離Ｌ及び送りピッチＰｔを先に決め、電線の送
りピッチを後で決めるようにすることもできる。

【００３１】巻線機を途中で停止させることなく、レヤ
ー巻線とレヤー絶縁層とを並行して巻回する場合には、
絶縁テープのトラバース速度を電線のトラバース速度よ
りも速くする必要があるため、電線が各レヤー巻線の巻
終り位置に達する前に、絶縁テープが端で折り返して電
線と逆方向に移動する過程が必ず存在する。この過程で
絶縁テープが電線とすれ違う場合には、すれ違う位置で
電線と絶縁テープとを交差させる必要がある。

【００３２】また電線が１層のレヤー巻線の巻終り位置
に達した場合には、絶縁テープと電線とを一緒に巻回す
ることにより、電線を次の層の巻線の巻始め位置に移行
させる。図４はレヤー巻線の巻終り位置から次のレヤー
巻線の巻始め位置に電線を移行させた状態の一例を示し
たもので、同図において４はレヤー巻線Ｃ1 を構成する
絶縁被覆電線である。４ａはレヤー巻線の巻終り、４ｂ
は次のレヤー巻線Ｃ2の巻始めであり、巻線Ｃ1 の巻終
り４ａと巻線Ｃ2 の巻始め４ｂとは同電位である。また
５ａはレヤー絶縁層３Ａ1 の巻終り、５ｂはレヤー絶縁
層３Ａ2 の巻始めであり、電線がレヤー巻線Ｃ1 の巻終
り位置に達したところで、電線と絶縁テープとを一緒に
巻回することにより、電線を次のレヤー巻線Ｃ2 の巻始
め位置に移行させている。電線をレヤー巻線Ｃ2 の巻始
め位置に移行させた後、電線及び絶縁テープの送り方向
を逆転させて、レヤー巻線Ｃ2 と絶縁層３Ａ2 とを巻回
する。このようにして、一連のレヤー巻線とレヤー絶縁
層とを連続的に巻回していくことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、幅が広
い絶縁シートを扱う必要がなく、レヤー巻線の巻回と同
時にレヤー絶縁層を形成できるため、変圧器用コイルの
製造能率を大幅に向上させることができる。

【００３４】また本発明によれば、絶縁テープを巻回す
ることによりレヤー絶縁層を形成するので、絶縁テープ
の巻回と電線の巻回とを並行させて行なうことにより、
巻線機を停止させることなく巻線を完成することができ
る利点がある。

【００３５】更に本発明によれば、絶縁テープの巻回数
により各絶縁層の幅寸法を調整できるため、種々の巻回
幅のレヤー巻線を能率よく巻回することができ、径方向
の外側に位置するレヤー巻線の巻回幅を内側に位置する
レヤー巻線の巻回幅よりも小さくして巻回するコイルを
も容易に得ることができる。この場合、絶縁シートの余
分な部分をカットしたり、幅が異なる多種類の絶縁シー
トを用意しておいてコイルの巻回途中で絶縁シートを交
換したりする必要がないため、巻線作業能率を従来より
も大幅に向上させることができる。

【００３６】また本発明によれば、各レヤー絶縁層の幅
方向の各部で絶縁テープの巻回数を異ならせることによ
り、レヤー絶縁層の各部の厚み寸法を任意に調整できる
ため、レヤー絶縁層の各部の厚み寸法を必要最小限の大
きさとして、コイルの小形化を図ることができる上に、
絶縁材料の節約を図ることがてきる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す半部の断面図である。

【図２】本発明の実施例で用いるレヤー絶縁層の形成の
仕方を説明する説明図である。

【図３】本発明の実施例の巻線構造を示した要部の斜視
図である。

【図４】本発明の実施例において各層のコイルの最終タ
ーンの電線を次の層のコイルの１ターン目に移行させる
方法を説明する説明図である。

【図５】変圧器の一例を示した断面図である。

【図６】従来の変圧器用コイルの半部の断面図である。

【符号の説明】

３０１ 巻形 ３Ａ1 〜３Ａn レヤー絶縁層 Ｃ1 〜Ｃn レヤー巻線

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁被覆電線を密着させて円筒状に巻回
   した多数のレヤー巻線のそれぞれの内側にレヤー絶縁層
   を配置してなる変圧器用コイルにおいて、 各レヤー絶縁層は、レヤー巻線の巻回幅よりも幅が狭い
   絶縁テープを一部ラップさせてスパイラル状に巻回した
   ものからなっていることを特徴とする変圧器用コイル。
2. 【請求項２】 各レヤー絶縁層を構成する絶縁テープ
   は、レヤー電圧が低い側の軸線方向端部からレヤー電圧
   が高い側の軸線方向端部に向かって該レヤー絶縁層の厚
   さを次第に厚くするように巻回されていることを特徴と
   する請求項１に記載の変圧器用コイル。