JPH0666203B2 - 樹脂モ−ルドコイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、１次コイルと２次コイルとを一体に形成して
成る樹脂モールドコイルに係り、特に１次コイルと２次
コイル間の絶縁性能の向上およびコイルの小形化に好適
な１次コイル２次コイル間の間隔片の構成に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は実公昭５０−３３６２１号に記載のよう
に、高低圧両巻線間に挿入される高誘電率材料により形
成された絶縁間隔片による絶縁特性の劣化を防止するた
め、外側に巻回された高圧巻線の外側に絶縁材料より成
る円筒を配置し、高圧巻線と円筒との間に絶縁材料から
成る間隔片を挿入して高圧巻線を固定するとともに、高
圧巻線の内側には支持部材を配置しないようにしてい
た。また、他に関連するものとして特開昭５８−１２３
７０４号、実公昭４１−１９４２５号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は１次コイルと２次コイルとの間隔を正確
に維持することについては配慮されておらず、特に、小
形化のため１次コイルと２次コイルとの間隔を小さくし
た場合には、１次コイル、２次コイル間の間隔が正確に
保たれないと絶縁距離が十分に確保できず絶縁性能の確
保が困難であるという問題があった。

また、第２３図に示すように一次コイル２と二次コイル
３との間に芳香族アラミッド紙または樹脂を波形状に成
形した波形ダクト５０を設けることも従来行われてい
た。この波形ダクト５０は二次コイル３巻回後に配置
し、この上に一次コイル２を巻回する。そのため、この
ように構成されたモールドコイル６０においては一次コ
イル巻線時の機械力によって変形を起こす。特に、曲線
部分の変形が大きくなってこの部分の絶縁距離が短くな
り、絶縁性能が劣化するという問題がある。

本発明の目的は、１次コイルと２次コイル間の絶縁性能
に優れ、かつ、コイルの小形化を図ることが可能な樹脂
モールドコイルを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、１次コイルと、該１次コイルと同心に巻回
された２次コイルとを備えて成る樹脂モールドコイルに
おいて、前記１次コイルと前記２次コイルとの中間に間
隔片を備え、該間隔片は空気の誘電率に近い誘電率を有
する絶縁材により形成して、この間隔片に１次コイルと
２次コイル間の間隔を維持する複数個のスペーサ部と、
これらのスペーサ部を連結する薄肉部を設けることによ
り達成される。

〔作用〕

１次コイルと２次コイルとの間に設けられた間隔片は１
次コイルと２次コイルとの間隔を正確に保持するので、
組立時の位置決め作業を容易に行えるとともに、所定の
絶縁距離を保持することができる。また、間隔片は空気
の誘電率に近い誘電率を有する絶縁材により形成されて
いるので、間隔片とコイルとの間に空隙が発生してもそ
の空隙への電界の集中を防止でき、また、間隔片に設け
られた１次コイルと２次コイル間の間隔を維持する複数
個のスペーサ部と、これらのスペーサ部を連結する薄肉
部は１次コイル、２次コイル間の凹凸を吸収してコイル
表面とスペーサ部との間に発生するボイドを減少させる
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第９図〜第２２図により説明す
る。

本発明の第１実施例に至る過程で検討された樹脂モール
ドコイルを第１図〜第８図により説明する。

本発明の第１実施例に至る過程で検討された樹脂モール
ドコイル１は、低圧コイルとして用いられる２次コイル
３の外側に高圧コイルとして用いられる１次コイル２を
巻回し、１次コイル２と２次コイル３との間に間隔片と
して棒ダクト４を設け、棒ダクト４を空気の誘電率に近
い誘電率を有する絶縁材により形成したものである。こ
の樹脂モールドコイルでは２次コイル３は略矩形断面を
有する巻心（図示せず）上に巻回されたプリプレグ上に
巻回され、その外周にはプリプレグ６が巻回される。２
次コイル３の外周のプリプレグ６の表面には所定の間隔
で間隔片４が配置される。間隔片４の上にはさらにプリ
プレグ６が巻回されてその上に１次コイル２が巻回さ
れ、１次コイル２の外周にはプリプレグ６が巻回され
る。プリプレグ６は半硬化状態で巻回され、２次コイル
３および１次コイル２のそれぞれの上下端面より突出す
るよう巻回される。１次コイル２、２次コイル３のそれ
ぞれの上下端面のプリプレグ６により形成さた溝状の部
分にはパテ状樹脂５が充填され各コイル内の圧力をほぼ
大気圧に保つ。棒ダクト４は矩形断面を有する棒状に形
成され、コイルの高さにコイル両端面に塗布されるパテ
５の厚さを加えた高さとほぼ等しい寸法に形成され１次
コイル２と２次コイル３との間に所定個数配設される。

このように構成することにより、半硬化状態のプリプレ
グ上に棒ダクト４が配設されるので、プリプレグ６に含
浸された樹脂の粘着力により棒ダクト４が保持されて巻
回時における棒ダクト４の脱落を防止できる。

１次コイルと２次コイル間に設けられる間隔片は絶縁性
が要求されるので、一般的にレジンで形成される。

従来のレジンは、１例としてエポキシ樹脂、硬化剤、充
填材、着色材から成る。樹脂の誘電率は３〜４であり、
一般に用いられる充填材の誘電率は３．５〜４．５であ
る。従って、従来のレジンの誘電率は一般に３．３〜
４．３程度である。

この充填材として一般に用いられるものには、シリカ
（石英）の粉末の他、アルミナ、酸化マグネシウム等が
ある。これらの中でコスト的に最も有利な充填材はシリ
カであるが、誘電率が空気に比べて大きいため、従来の
レジンの誘電率も空気に比べて大きくなる。

そのため、従来のレジンを用いた間隔片を単に用いた場
合には、間隔片の表面の曲率と、これに接するコイル内
外周の面の曲率とが必ずしも等しくないので、間隔片の
表面とコイル表面との間に発生する微小な空隙（以下ボ
イド）に電界が集中し、１次コイル２と２次コイル３の
間の電位差が大きいときには、ボイド内でコロナが発生
し易く、１次コイル、２次コイル間の絶縁劣化が起こり
やすい。

上記の本発明に至る過程で検討された樹脂モールドコイ
ルは、充填材として誘電率の小さいものを混入して誘電
率を空気の誘電率に近づけたレジンを用いて間隔片を形
成したものであり、具体的には、エポキシ樹脂１０にガ
ラスで作られ略球状をした微小中空体１２を第４図に示
すように充填材として混入したレジン１４を用いたもの
である。微小中空体１２の１例としては日本板硝子株式
会社製のガラス微小球形中空体（商品名：カルーン）が
用いられる。これは、ガラスを発泡させて粒径１５〜７
０μｍ、比重０．２〜０．４の球形の中空体としたもの
であり、中空の内部はほぼ真空となっている。ガラスで
作られた微小中空体１２の誘電率は１．１〜１．５と非
常に低いため、これを充填材としてエポキシ樹脂１０に
４０〜７０体積％混入することにより、レジン１４全体
の誘電率を１．８〜２．５程度にまで下げることが可能
であり、このような樹脂を用いて図５〜図８の形状の棒
ダクトを形成することが本発明に至る過程で検討され
た。

このような樹脂１４を用いて形成された棒ダクト４は、
その内部に微小中空体１２により形成される空隙が多数
存在するため、棒ダクト４と１次コイル２および２次コ
イル３との間の接触面にボイドが発生しても、微小中空
体１２により形成される多数の間隙とこのボイドとでそ
れぞれほぼ均等に電界を分担するのでこのボイドへの電
界集中を防止できる。

棒ダクト４は、棒状の型に上記レジン１４を流し込んで
形成してもよく、さらには上記レジン１４を所定の厚さ
で板状にし、これを所定幅に切断して形成してもよい。
さらには、ポリエステル繊維又はガラス繊維に上記レジ
ン１４を含浸させて棒ダクト４を形成してもよい。

なお、レジンの誘電率を空気の誘電率に近づける方法は
上記のものに限ることなく、硬質ウレタン樹脂あるい
は、硬質ウレタン樹脂にエポキシ樹脂を混合したものを
発泡させて棒ダクトを形成してもよい。

発泡した樹脂により形成された棒ダクトは気泡が単独気
泡であるため、１次コイル２と２次コイル３との間の絶
縁距離も確保できる。

単独気泡の内部にはウレタンの原料のイソシアネートと
水との反応で発生した二酸化炭素ガスが封入される。な
お、発泡させる樹脂は上記の他にフェノール樹脂等であ
ってもよい。

このような樹脂１４を用いることにより、棒ダクト４と
１次コイル２および２次コイル３との間にボイドが発生
してもこのボイドへの電界集中を防止できるので、第５
図に示すように曲線部に矩形断面の棒ダクト４を設けて
も、棒ダクト４と１次コイル２および２次コイル３との
間に発生するボイド１６への電界の集中を防止できる。
そのため、棒ダクトの断面形状を単純なものとすること
ができ、棒ダクトの製作工数を低減することができる。
このような棒ダクトの形状とし検討されたものの例を第
６図〜第８図に示す。第６図は棒ダクトを円形断面を有
する棒ダクト３０としたものである。棒ダクト３０は外
周にエッジがないので、これに接するプリプレグ等を傷
つけることがない。第７図、第８図はそれぞれ中空に形
成された矩形断面および円形断面の棒ダクト３１、棒ダ
クト３２を示す。これらは中空であるため棒ダクトの重
量を軽くできるとともに、内部に空気層が存在するた
め、棒ダクト全体としての誘電率をより空気の誘電率を
より空気の誘電率に近づけることができる。しかし、こ
れらの棒ダクトが曲線部に設けられた場合、電界集中は
防止できても曲線部の表面に沿う形状にはならないため
コイル巻回時に棒ダクトの位置ずれが生じて１次コイル
と２次コイル間の間隔を安定して保てないという問題が
ある。

以下、本発明の第１実施例を第９図〜第１２図により説
明する。第９図は本実施例の樹脂モールドコイルに用い
られる断面をＨ形にした棒ダクト３３を示す。Ｈ字の横
棒部分に薄肉部３３ａが形成されているので、この薄肉
部を弾性変形あるいは塑性変形させることにより、２次
コイル３の外周の凹凸を吸収でき、コイル表面とスペー
サ部３３ａとの間に発生するボイドを少なくすることが
できる。また、この棒ダクト３３を本実施例に至る過程
で検討された棒ダクト４に代えて１次コイル２と２次コ
イル３の間に用いると、コイルの曲線部でもの表面に沿
って棒ダクト３３を設けることができる。

第１０図に本実施例の第１の変形例として「王」の字を
横にした形の断面を有する棒ダクト３４を示す。

棒ダクト３４は３本のスペーサ部分３４ａとそれらの中
間に設けられてそれらをつなぐ２ケ所の薄肉部３４ａと
より成る。棒ダクト３４はスペーサ部分が３本あるの
で、第１２図に示すようにコイルの曲線部に設けられた
場合でもコイル巻回時に棒ダクトの位置ずれを防止で
き、安定して１次コイル２と２次コイル３との間隔を保
つことができる。第１１図に本実施例の第２の変形例と
して棒ダクト３４の両側面にも薄肉部を突出させるよう
構成した棒ダクト３５を示す。棒ダクト３５は３本のス
ペーサ部分３５ａとそれらの間に形成された薄肉部３５
ｂとより成り、さらに、その両外側面にも薄肉部３５ｂ
が突出するよう構成したものである。この突出した薄肉
部３５ｂにより沿面距離を増加させることができる。

また、これらの棒ダクトを形成するに当り、中空体がダ
クト内に均一に拡散するようダクトを回転させながら凝
固させてもよい。

本実施例を１例として１次電圧６．６ｋｖの１次２次一
体形樹脂モールドコイルに適用した場合には、１次コイ
ル、２次コイル間の間隔を従来約２５mmであったものを
約１５mmにまで狭めることができる。

本発明の第２実施例を第１３図〜第２２図により説明す
る。

本実施例における樹脂モールドコイル２０は、１次コイ
ル２と２次コイル３との間の絶縁耐力を向上させるため
に、空気の誘電率に近い誘電率を有する間隔片ととも
に、絶縁層を１次コイル、２次コイル間を設けたもので
ある。本実施例においては、第１３図、第１４図に示す
ように２次コイル３が巻回された後、その外周に棒ダク
ト２４が設けられ、棒ダクト２４の外周に絶縁層２６が
形成され、さらに絶縁層２６の外側で、２次コイル３の
外周に設けられた棒ダクト２４に対向する位置に棒ダク
ト２４が設けられ、その外側に１次コイル２が巻回され
る。

本実施例においても、第１実施例の樹脂モールドコイル
と同様に、１次コイル２、２次コイル３の内外周にはそ
れぞれプリプレグ６が巻回されて絶縁層が形成され、１
次コイル２、２次コイル３の上下両端面にはそれぞれパ
テ状樹脂５が充填されて各コイル内の圧力がほぼ大気圧
に保たれる。

棒ダクト２４は第１実施例と同様にエポキシ樹脂にガラ
スの微小中空体を４０〜７０体積％混入したレジン１４
により形成され、１．８〜２．５程度の誘電率を有する
とともにその厚さは第１実施例における棒ダクト４の約
１／２またはそれ以下に設定される。１次コイル２と２
次コイル３との間の絶縁層２６はシート状の芳香族アラ
ミッド紙またはシート状のポリエステル等の樹脂により
形成される。絶縁層２６の絶縁耐力を向上させるには絶
縁物としてポリイミド系耐熱性ナイロンのシートが巻回
される。ポリイミド系耐熱性ナイロンは誘電率が１．８
であるため、絶縁層２６の誘電率を低く抑えることがで
きる。さらに絶縁耐力を向上させる場合には、ポリイミ
ド系耐熱性ナイロンとマイカ又はポリエステルフィルム
を組合せて巻回してもよい。絶縁層２６は第１５図に示
すように、その両側の相対向する位置に棒ダクト２４が
設けられる。棒ダクト２４はコイルの形状に合せて所定
の間隔で配設される。絶縁層２６へ取付ける棒ダクトは
第１５図のようにあらかじめ固定してあってもよいが、
第１６図に示すような周方向のスリット２８ａを有する
棒ダクト２８であってもよい。このような形状とするこ
とにより、スリット２８ａ内に絶縁層２６を挿入するだ
けで棒ダクト２８を容易に装着することができる。棒ダ
クトおよび絶縁層の変形例を第１７図〜第２２図により
説明する。第１７図は第１の変形例を示し、絶縁層２６
を棒ダクト２５で挟持するよう構成したものである。棒
ダクト２５はその上下端に狭幅部２５ａが形成され、１
対の棒ダクト２５で絶縁層２６をはさみ、狭幅部２５ａ
にキャップ２６ｂを嵌挿することにより絶縁層２６への
固定を行うようにしたものである。第１８図は第２の実
施例を示す。

本変形例は棒ダクト４０をそれぞれ弾性的に係合するよ
う構成された棒ダクト４０ａと棒ダクト４０ｂとにより
構成し、棒ダクト４０ａと棒ダクト４０ｂとの間に絶縁
層２６を巻込むようにしてはさみ込み、弾性的に固定し
たものである。

第１９図は第３の変形例を示す。本変形例は絶縁層２６
を２枚のシート状絶縁物により構成し、熱溶着又は接着
等により接合部２６ａを形成し、この接合部２６ａによ
り形成された袋状部２６ｂに棒ダクト４２を挿入するよ
う構成したものである。棒ダクト４２が矩形断面を有す
るときは角部に面取りを行うか、Ｒを設け、挿入時に絶
縁層の破損を防止する。本変形例にれば棒ダクト４２の
位置決めおよび取付を容易にできる。

第２０図は第４の実施例を示す。本変形例は絶縁層２６
を２枚のシート状絶縁物により構成し、熱溶着又は、接
着等により接合部２６ａを形成し、この接合部２６ａに
より形成された袋状部２６ｂにガラス微小中空体が混入
されたレジン４４を直接流し込み、この袋状部２６ｂ内
部でレジン４４を硬化させたものである。この硬化部分
の厚さを厳密に管理するには袋状部２６ｂの外側に、所
定の間隔で対向するよう設けられた金型等（図示せず）
を設け、レジン４４を充填後の袋状部２６ｂの厚みが一
定になるようにしてもよい。袋状部２６ｂの厚みの管理
が必要でない場合は、袋状部２６ｂを金型代用としてそ
のまま硬化させてもよい。なお、レジン４４は、第１実
施例で用いられたレジン１４と同様の組成を有すること
が望ましい。

第２１図、第２２図は第５の変形例を示す。本変形例
は、３本のスペーサ部分３６ａとそれらの間に形成され
た薄肉部３６ｂとより成り、さらにその両外側面にも突
出するよう形成された薄肉部の先端部分に連結部３６ｃ
を有する棒ダクト３６を連続して１次コイル２と２次コ
イル３との中間に絶縁層を形成するようにしたものであ
る。

棒ダクト３６は第２２図に示すように連結され、薄肉部
３６ｂと連結部３６ｃとが絶縁層として機能する。棒ダ
クト３６は連結されて全周に設けられるが、第２２図は
その一部のみを示す。

なお、以上の変形例において用いられた棒ダクトはいず
れも空気の誘電率に近い誘電率を有する絶縁材により形
成され、このような絶縁材の１例として、第１実施例で
延べられた微小中空体が充填されたレジン１４が用いら
れる。

本実施例によれば、コイル間の絶縁層により棒ダクトを
経由してのクリープが起き難くなり、絶縁耐力の向上を
図ることができる。

以上の実施例によれば、１次コイル、２次コイルを一体
に製作でき、製作工数を低減することができる。また、
１次コイルの巻型が不要となり、経費を低減することが
できる。さらに、硬化炉の占積率が向上し、炉の回転率
が向上するとともに、電気等のエネルギーを節約するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、曲線部においても１次コイルと２次コ
イルの間の絶縁距離を保持することができて絶縁性能に
優れ、かつコイルの小形化を図ることが可能な樹脂モー
ルドコイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に至る過程で検討された樹
脂モールドコイルの平面図、第２図は第１図の樹脂モー
ルドコイルの側面およびＡＡ′断面を示す側断面図、第
３図は第１図の樹脂モールドコイルに用いられる間隔片
の形状を示す斜視図、第４図は本発明各実施例における
間隔片に用いられる樹脂中に微小中空体が充填された状
態を示す拡大図、第５図は第３図のスペーサを用いた場
合のコイル内外周と間隔片との間の空隙発生状況を示す
平面図、第６図〜第８図は第３図に示す間隔片の変形例
を示し、それぞれ断面が円形で中実のもの、矩形で中空
のもの、円形で中空のものを示す断面図、第９図は本発
明の第１実施例におけるＨ形間隔片を示す断面図、第１
０図は本発明の第１実施例の第１の変形例における
「王」字形間隔片を示す断面図、第１１図は本発明の第
１実施例の第２の変形例における両側面に薄肉部を有す
る「王」字形間隔片を示す断面図、第１２図は「王」字
形断面の間隔片を１次コイル、２次コイル間に設けた例
を示す平面図、第１３図は本発明の第２実施例における
樹脂モールドコイルの平面図、第１４図は本発明の第２
実施例における樹脂モールドコイルの側面およびＢＢ′
断面を示す側断面図、第１５図（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ本実施例において絶縁層に間隔片が固定された状態を
示す平面図および側面図、第１６図は本実施例における
間隔片の１例を示す斜視図、第１７図は本実施例におけ
る間隔片および絶縁層の第１の変形例を示す斜視図、第
１８図〜第２１図はそれぞれ本実施例における間隔片お
よび絶縁層の第２の変形例、第３の変形例、第４の変形
例、第５の変形例を示す側断面図、第２２図は第５の変
形例における間隔片および絶縁層が１次コイルおよび２
次コイル間に設けられた状態を示す平面図、第２３図は
従来の樹脂モールドコイルの平面図である。 ２：１次コイル、３：２次コイル、４，２４，２５，２
８，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，４
０，４２，４４：間隔片、１２：微小中空体、２６，３
６ｂ，３６ｃ：絶縁層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次コイルと、該１次コイルと同心に巻回
   された２次コイルとを備えて成る樹脂モールドコイルに
   おいて、前記１次コイルと前記２次コイルとの中間に間
   隔片を備え、該間隔片は空気の誘電率に近い誘電率を有
   する絶縁材により形成されて、前記１次コイルと前記２
   次コイル間の間隔を維持する複数個のスペーサ部と、こ
   れらのスペーサ部を連結する薄肉部を有することを特徴
   とする樹脂モールドコイル。
2. 【請求項２】前記間隔片はＨ形断面を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂モールドコイ
   ル。
3. 【請求項３】前記薄肉部はシート状絶縁物であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂モールドコ
   イル。