JPS5911607A - 箔巻静止誘導電気機器 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、金属箔と絶縁シートを重ねて巻回して成る箔
巻線を有する箔巻静止誘導電気機器に関する。

［発明の技術的背景］ 箔巻線を有Ｊる箔巻静止誘導電気機器、例えば、箔巻変
圧器は占積率がよいので、小形・軽量化を実現できる特
徴がある。既に数ＫＶ、数１００ＫＶ八程度の比較的電
圧の低い小容量の変圧器では実用化されている。更に最
近に至り、その優れた長所に鑑み、より高電圧・大容量
の例えば２７５ＫＶ、３００ＭＶΔ変圧器に適用拡大が
研究されている。この様な箔巻線を用いた高電圧大容量
変圧器の実用化には種々の問題点があるが、既に公知で
あり研究されている箔巻変圧器としては、巻線内に冷却
ダクトを内蔵さけ、絶縁特性の優れた冷媒をポンプによ
り送り込み循環させて、巻線損失からＪｆｉ　ｌ　ｉる
熱を直接的に冷す、いわゆるヒートパイプ式のものがあ
る。

第１図にこのヒしドパイブ弐箭巻変圧器の構造を示す。

鉄心の脚部１の外周に金属箔２がシート状絶縁材３を介
して多数回巻付けられて、低圧巻線４と高ル巻線５とが
形成されている。これらの低高圧巻線４．５間には、中
空状の金属製冷却ダクト６が内蔵され°Ｃいる。この冷
月１ダクト６は、巻線の巻回方向に沿った円筒状或いは
分割された円筒状をしており、その中空部である薄い隙
間内にはフロンＲ−１１３やフロリナートＦＣ７５とい
った様な冷媒７が封入されている。この冷媒７は、変圧
器外部に設けられた冷却装置のポンプ８により冷却ダク
ト６に接続された絶縁パイプ９を介して循環されて、巻
線内の光熱を冷媒の蒸発潜熱で奪い、その然気を、絶縁
パイプ９を通して、集液管１０によって集め、巻線の上
方に設けられた冷７１１装置に導く。そして、冷却装置
の凝縮器１１内に４３いて水冷ｉｄｌ筑１２で冷却させ
、再び凝縮させる様になっている。凝縮されて液化され
た冷媒７は、巻線の下向きに設けられた冷媒タンク１３
に貯められ、更にポンプ８で再び巻線内の冷却ダク［−
６に送込まれる。

この様に１）で冷媒７の循環回路の設りられた箔巻変圧
器本体は、絶縁油或い４；Ｌ　Ｓ　Ｆ６ガスといった絶
縁媒体１４ど共に、タンク１５５内に収納密封されてい
る。この場合、スデンレス等の金属で造られた集液管１
０はタンク１５等の）ノース電位に、また冷却ダク１−
６は、巻線４．５間に組込まれている関係上、近接する
巻線と同電位に電気的に接続されている。

以−［説明した様な構造の変圧器は、冷却の為の冷媒７
と絶縁の為の絶縁媒体１４とが完全に液密的に分１１１
１（セパレート）されている。このことから、この方式
の箔巻変圧器は、特に、セパシー１〜弐箔巻変圧器と呼
ばれている。

［背景技術の問題点］ 本方式の変圧器は冷媒の蒸発潜熱を利用しているので、
優れた冷却特性を期待でき大容量変圧器には有望である
。

しかし、第１図に示す様な従来のセパレート式箔巻変斤
器には、次の問題点がある。

即ら、従来の巻線、例えば高圧巻線５を模式的に描くと
、第２図に示す様になり、巻回された金属箔２が中ｖ１
点リードＮ側から高圧点リード（）側までに至る間、金
属箔２の軸方向の長さｔよ一定で、切れ目なく連続し−
Ｃいる。子の為、漏れた磁束の巻線への影響のうら、電
磁力によっ又巻線組４ｊが揺動づ−るノリンジングは、
同電位の導体が軸方向に長く連続することとなり、少な
くて済む利点があるが、一方、大容量の変圧器になると
、第２図に示す様に、巻線の軸方向長さ斐が１５００〜
ｂの為に、箔巻線を形成する金属箔の」二下端部に電流
が集中して流れるという弊害が大きくなる。

イの様子の一例を第３図に示すが、箔巻線の軸り内申央
部に比べ（、上下端部の電流最大値は２〜ニー１．４）
３から大ぎい時には７〜９倍にもなることが明らかに４
Ｔつ−（いる。この様な端部電流集中は、金属箔２の厚
さが一般に数１０μｍ〜数１００μｍと極めて薄い為に
誘導電気としての効率低下・損失上昇の問題のみならず
、金属箔の端部の渇曵上昇をひき起し大きな問題となる
ことがあった。

なお、この問題は、通常運転時の他、短路電流が流れる
時に一層深刻どなり、その解決が望まれていた。

［発明の目的］ 本発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされるも
のＣ１大容量の誘導電気機器の場合においても、金属箔
の上下端部の電流集中を抑制Ｃき、この端部の熱的問題
を解決（・き、信頼性を向上Ｃきる箔巻静止誘導電気機
器を得ることにある。

１、発明の概要］ 本発明の箔巻静止誘導電気機器は、箔巻線を軸方向に輪
切り状に分割したもので、分割された各巻線を形成づ−
る各金属箔は、他の分割箔巻線と相互に転位されてその
箔巻線を椙成づるものであり、これにより一帯の金属箔
のみが箔巻線の端部を形成することがなく、箔巻線端部
への電流集中を防１１できるものである。

［発明の実施例］ 本発明の第１実施例を第４図をもって説明りる。

本実施例の箔巻線２１は、従来と同様に金属箔２どシー
ト状絶縁材３とを巻回して形成覆るものであるが、軸方
向に４等分に輪切りにした形状に分割されている。よっ
て、各々の輪切り形状をしｌこ分割箔巻線△、Ｂ、Ｃ，
ｌ）は、その軸方向に１／４１の長さをイ１りることに
なる。ここで、各分割箔巻線を形成する１／４１の幅を
右づる金属箔は４帯あって、中性点と高圧点の間で電気
的に並列に接続されている。

そして、各分割箔巻線△、１３．ｃ、Ｄを形成りる金属
箔は、上の二段の分割箔巻線相互間において、及び下の
二段の分割箔巻線相互間各々転位されていて、例えば、
上一段目の分割箔巻線△を形成りる金属箔ａｌ　、ａ２
は、十三段目の分割箔巻線Ｂを５形成するものである。

１１１１ら、まり゛、上一段［１の分割箔巻線Ａを金属
箔ａ＋により、７二段目の分割箔巻線Ｂを金属箔ａ２に
より、各々１／４まで巻回した後、両金属箔ａ１、ａ２
を相互に転位する。そしく、上一段目の分割箔巻線へを
金属箔ａ２により、二段目の分割箔巻線Ｂを金属箔ａ１
により、各々１／４から２／４まで巻回する。その後、
同様に転位と巻回作業とを繰り返して、全体として３回
の転位箇所２２を有する本実施例の箔巻線２１をｌｒ？
る。

以」二の通り、本実施例の箔巻線２１は、軸方向に４等
分されているものであるが、これ以上の偶数に等分する
ことも可能であり、これらの場合も、本実施例の場合と
同様に、上半分の各段の分割箔巻線相互、及び上半分の
各段の分割箔巻線相互において転位を行なう。

しかし、奇数に等分する場合には、例えば、第５図の様
に、転位は、他の分割箔巻線を越えて行なわれる。即ち
、箔巻線２１４．ｔ、軸方向に３等分されでいるが、−
Ｌ一段目の分割箔巻線Δを形成づる金属箔ａ１　、ａ２
　、ａ３は他の分割箔巻線Ｂ。

Ｃをも形成覆るものである。一つの金属ｍ　ａ　＋につ
いて述べると、この金属箔ａ１は、まず上一段目の分割
箔巻線へを１１５まで巻回した後に、二段目の分割箔巻
線［３を越えて三段目の分割箔巻線Ｃに転位され、この
分割箔巻線Ｃを１１５から２１５まで巻回し形成した後
、更に二段目の分割箔巻線［３に転位され、分割箔巻線
Ｂの２１５から３１５までを巻回し、次に一段目の分割
箔巻線△に転位され、分割箔巻線Δの３３１５から４１
５）までを形成している。

次に、金属箔の転位箇所２２の構造について、第６図及
び第７図において説明する。

金属箔ａｌが、それまで゛の分割箔巻線へから他の分割
箔巻線Ｂへ転位する為には、第６図（△）に示す様に金
属箔ａ１を９０°に折り曲げてから、転位する他殺の分
割箔巻線Ｂの位置までずらし、史に、イの分割箔巻線Ｂ
の位置で逆方向に９０゜折り曲げる。一方、他殺の分割
箔巻線Ｂの金属箔ａ２も、前記分割箔巻線△に対して同
様の折り曲げによって転位づる。このとき、両金属ｅａ
ｔ。

ａ２は、転位箇所２２において交差り−る為、ｎい（７
絶縁づる必要があり、絶縁の為の高分子材料シート２３
を介して交差づる。

この転位の為の折り曲げは必ずしも９０°とする必要は
なく、第６図（Ｂ）の様に９０°よりも浅い折り曲げと
し、あたかも捩った状態で転位することもできる。また
、転位の手段としては、この折り曲げによる以外にも、
第７図に示す別体の短い接続用金属箔３１を介して、転
位づべき両分側箔巻線へ、Ｂのそれぞれの金属箔ａ＋　
、ａ２を、接続する手段もある。この接続は、鑞イ」、
溶接、或いはプレス３２などによって行われる。

以上第４図〜第７図に示した分割箔巻線を右づ−る箔巻
静止誘導電気機器は、分割された箔巻線間において金属
箔２が中央部と端部とでｑいに転位されているので、巻
線の上下端部のみに電流の集中することはなく、はぼ平
等に平均化された電流が流れる。よって、箔巻線上下端
部の熱的問題も生ずることはない。この場合、転位の回
数は多いほど効果はあるが、一般にある回数を越えると
ほぼ一定となるので、それ以上の転位は小賢である。

また、この様に巻線をその軸方向に分割し転位した本発
明によれば、大容量器にｄ３いても幅広の金属箔を用い
る必要はなく、幅の狭いのもので並列に巻回できる上に
、＝１イルの巻回工程Ｊ３いて、金属箔にしわが生じた
りすることがなく、製作上の利点も生ずる。更に、第６
図、第７図で示した、転位の為交差する金属箔ａｌ　、
ａ２間の絶縁シー１〜２］よ、はと／υど同電位の金属
箔ａｌ　、ａ２の絶縁をする為のものであるので、極め
て薄い高分子材料シート３３１を用いることがでさ、ぞ
の部分のみコイルビルトが大きくなる様なことはない。

なＪ３、金属箔の転位は、第７図に示した鑞付、溶接プ
レスなどの他、第６図で示した様に単なる金属的の折り
曲げの１段によっても可能であり、誘導電気機器の製作
工程が簡便化される。

［発明の効果Ｊ 以上の様に本発明においては、箔巻線を軸方向に分割し
、且つ各分割箔巻線の金属箔を互いに転位きりだので、
箔巻線の上手端部の電流集中を抑制でき、熱的問題を解
決した信頼性の高い大容量的を静１１誘導電気機器を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセパレート式箔巻変圧器の右側断面図、第２図
は従来の箔巻線の右側断面模式図、第３図は第２図にお
１Ｊるスタック方向の電流分布図、第４図は本発明の第
１実施例に係る箔巻線の断面模式図、第５図は本発明の
第２実施例に係る箔巻線の断面模式図、第６図（Ａ）（
Ｂ）及び第７図は第４図及び第５図における転位箇所の
構造を示す斜視図である。 １・・・鉄心の脚部、２・・・金属的、３・・・シート
状絶縁材、４・・・低圧巻線、５・・・高圧巻線、６・
・・冷Ｎ１ダクト、７・・・冷媒、８・・・ポンプ、９
・・・絶縁パイプ、１０・・・集液管、１１・・・凝縮
器、１２・・・水冷却管、１３・・・冷媒タンク、１４
・・・絶縁媒体、１５・・・タンク、２１・・・箔巻線
、２２・・・転位箇所、２３・・・高分子材料シート、
３１・・・接続用金属箔、３２・・・プレス、△、Ｂ、
Ｃ，Ｄ・・・分割された箔巻線、ａｌ　、ａ２　、ａ３
・・・金属箔。 １３１１代理人弁理士則近憲佑（はが１名）第１図 ７　　　ｔ。 第　２　図 第３図 ０　　２　　４　　６　　８　１０ −　艷シ紀ｌＩ＠ｒ靭− 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　金属箔とシーミル状絶縁材を重ね巻回して箔巻
   線を形成した箔巻静止誘導電気機器において、箔巻線を
   軸方向に複数個に分割し、これら分割された各箔巻線を
   電気的には並列に接続すると共に、各分割箔巻線を形成
   でる各金属箔を他の分割箔巻線どの間で相互に転位し、
   この転位箇所を絶縁したことを特徴とＪる箔巻静止誘導
   電気機器。
2. （２）　各金属箔の転位を、金属箔を折り曲げることに
   より行なった特許請求の範囲第１項記載の箔巻静止誘導
   電気機器。
3. （３）　各金属箔の転位を、別体の接続用金属箔と転位
   づべき金属箔とを、鑞付、溶接またはプレスによって接
   続覆ることにＪ：り行なった特許請求の範囲第１項記載
   の箔巻静止誘導電気機器。
4. （４）　転位箇所の絶縁を、転位Ｊる金属箔間に高分子
   　＋Ａ　Ｉ１１シー１〜を介在させることによって行な
   つた特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   箔巻静止誘導電気機器。