静止誘導電器
【課題】地震などの振動による巻線の位置ずれを防止できると共に、製造コストを低く抑えることができる新規な静止誘導電器の巻線の提供。
【解決手段】絶縁筒１０の外周に直線スペーサ２０を挟んで絶縁被覆電線４０からなるコイル３０を多段に積み上げると共に、当該各コイル３０間に前記各直線スペーサ２０から延びるコイル間スペーサ５０を挟んだ構造の巻線１００を有する静止誘導電器であって、前記直線スペーサ２０およびコイル間スペーサ５０をクラフト材から構成すると共に、当該直線スペーサ２０およびコイル間スペーサ５０のコイル接触面に、アラミド材からなる低誘電率層５２を設ける。
【解決手段】絶縁筒１０の外周に直線スペーサ２０を挟んで絶縁被覆電線４０からなるコイル３０を多段に積み上げると共に、当該各コイル３０間に前記各直線スペーサ２０から延びるコイル間スペーサ５０を挟んだ構造の巻線１００を有する静止誘導電器であって、前記直線スペーサ２０およびコイル間スペーサ５０をクラフト材から構成すると共に、当該直線スペーサ２０およびコイル間スペーサ５０のコイル接触面に、アラミド材からなる低誘電率層５２を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器に係り、特に電器本体を構成する巻線の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に従来の静止誘導電器は、鉄心と巻線からなる電器本体をタンク内に収容し、そのタンク内を絶縁油などの絶縁冷却媒体で満たした構造となっている。この電器本体の巻線は複数のコイルを絶縁物からなるスペーサを介して多段に積層したものであるが、このスペーサとしてクラフト材からなるプレスボードなどを用いた場合、そのコイルとスペーサ間の微小油隙部分で絶縁破壊が生じることがある。
【０００３】
これは、絶縁冷却媒体である絶縁油の誘電率がスペーサを構成するクラフト材の誘電率よりも低いため、その微小油隙部分の電界強度が高くなり、その微小油隙部分から絶縁破壊が生じるものと考えられている。このため、以下の特許文献１では、コイルとスペーサとの間に、クラフト材よりも低誘電率でかつ柔らかい誘電材料である多孔性高分子材料を使用することでその油隙部分を埋めると同時に巻線外部の電界を緩和する方法が提案されている。
【０００４】
また、以下の特許文献２では、巻線の絶縁紙や直線スペーサ、コイル間スペーサの全てに低誘電率のアラミド材を使用し、絶縁油との誘電率の差を小さくすることによって絶縁耐力を向上させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２６１６６号公報
【特許文献２】特開平６−７７０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、多孔性高分子材料のような柔らかい材料が使用されているため、機械的強度が低下する他に、巻線締付力および経年劣化によって多孔性高分子材料の弾性が低下するために、地震などの振動によって巻線の位置ずれが発生することが予想される。
【０００７】
また、特許文献２の方法では、巻線の絶縁紙や直線スペーサおよびコイル間スペーサの全てにアラミド材を使用しているため、これらをクラフト材で構成する場合に比べてコストが高くなってしまうといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、地震などの振動による巻線の位置ずれを防止できると共に、製造コストを低く抑えることができる新規な静止誘導電器の巻線を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明は、絶縁筒の外周に直線スペーサを挟んで絶縁被覆電線からなるコイルを多段に積み上げると共に、当該各コイル間に前記各直線スペーサから延びるコイル間スペーサを挟んだ構造の巻線を有する静止誘導電器であって、前記コイル間スペーサを、クラフト材からなる芯材と、当該芯材のコイル接触面に積層されたアラミド材からなる低誘電率層とから構成したことを特徴とする静止誘導電器である。
【００１０】
このような構成によれば、コイル間スペーサの表面と絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上するため、コイル間スペーサとコイルとの間に発生する微小油隙部分における絶縁破壊を防止できる。この結果、微小油隙部分を埋めるための多孔性高分子材料のような柔らかい材料を使用する必要がないため、地震などの振動による巻線の位置ずれなどを防止できる。また、一般にクラフト材よりも高価なアラミド材（全芳香族ポリアミド繊維）からなる低誘電率層をコイル間スペーサのコイル接触面に設けた構造となっているため、これらスペーサの全てをアラミド材で構成する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記直線スペーサをクラフト材から構成すると共に、当該直線スペーサのコイル接触面にアラミド材からなる低誘電率層を設けたことを特徴とする静止誘導電器である。
【００１２】
このような構成によれば、直線スペーサの表面と絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上するため、直線スペーサとコイルとの間に発生する微小油隙部分の絶縁破壊を防止できる。この結果、第１の発明と同様な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スペーサと絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上するため、スペーサとコイルとの間に発生する微小油隙部分における絶縁破壊を防止できる。これによって、コイルとスペーサの間に多孔性高分子材料のような柔らかい材料を設ける必要がないため、地震などの振動による巻線の位置ずれなどを防止できる。また、クラフト材よりも高価なアラミド材を直線スペーサおよびコイル間スペーサのコイル接触面にのみ使用したため、製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る静止誘導電器の巻線１００の実施の一形態を示す部分破断斜視図である。
【図２】図１中Ａ部を示す部分拡大図である。
【図３】図２中Ａ部を示す部分拡大図である。
【図４】図３中Ａ部を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る静止誘導電器の巻線１００の実施の一形態を示したものである。図において符号１０は鉄心（図示せず）が挿入される絶縁筒１０であり、この絶縁筒１０の外周面には、直線スペーサ２０がその周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。この直線スペーサ２０は、クラフト材などの絶縁物から形成されており、絶縁筒１０の軸方向に沿って延びるように帯状に形成されている。
【００１６】
この絶縁筒１０の周囲には、これらの直線スペーサ２０を介してコイル３０が複数上下多段に積み上げるようにして設けられている。このコイル３０は、図２に示すように平角絶縁被覆電線（銅線）４０を絶縁筒１０の半径方向に積層するように複数回巻回して構成されている。この平角絶縁被覆電線４０は、図３に示すように断面平角銅線４１の外側に絶縁紙（クラフト紙）からなる絶縁層４２を備えた構成をしている。
【００１７】
また、図１及び図２に示すようにこれら各コイル３０、３０間には、短冊状のコイル間スペーサ５０がその周方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられている。これら各コイル間スペーサ５０、５０…は、それぞれその一端が直線スペーサ２０に接続されており、１つの直線スペーサ２０に対して複数のコイル間スペーサ５０、５０…が梯子状に設けられている。このコイル間スペーサ５０は、図３に示すようにクラフト材からなる芯材５１の表面（コイル接触面）にアラミド材からなる低誘電率層５２，５２を積層したサンドイッチ構造となっている。
【００１８】
さらに、図３に示すように、各コイル３０，３０…の内周面と接触する直線スペーサ２０の外面（コイル接触面）にも同様にアラミド材からなる低誘電率層２１が設けられている。ここで、この静止誘導電器の巻線１００の作成方法としては、例えば、先ずクラフト材からなる絶縁筒１０の外周面に複数の直線スペーサ２０、２０…をその周方向に沿って等間隔に接着し、それら各直線スペーサ２０、２０…にコイル間スペーサ５０を上下多段に取り付ける。その後、最下段のコイル間スペーサ５０に接するように絶縁筒１０の外周面に平角絶縁被覆電線４０を複数回巻き回してコイル３０を構成する。そして、そのコイル３０上の他のコイル間スペーサ５０上に同様にしてコイル３０を順次作成し、巻線仕様に合わせて複数段積み上げることで作成することができる。
【００１９】
そして、このような構成をした本発明に係る静止誘導電器の巻線１００にあっては、絶縁筒１０の外表面に設けられた直線スペーサ２０、２０…によって絶縁筒１０とコイル３０，３０…との間には一定の間隙が形成される。また、この直線スペーサ２０，２０…から半径方向に延びるコイル間スペーサ５０，５０…によってコイル３０間にも一定の間隙が形成される。これによって、その周囲の絶縁冷却媒体である絶縁油がそれらの隙間に容易に流れ込むことができるため、効果的な冷却が実現される。また、コイル間スペーサ５０、５０…によってコイル３０間に一定の絶縁距離が確保されるため、コイル３０間における絶縁破壊を防止することができる。
【００２０】
また、本発明では、コイル３０と接するコイル間スペーサ５０が、クラフト材からなる芯材５１の表面（コイル接触面）にアラミド材からなる低誘電率層５２を設けた構造となっているため、コイル間スペーサ５０の表面と絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上する。この結果、図４に示すようにコイル３０とコイル間スペーサ５０との間に形成される微小油隙部分Ｓにおける絶縁破壊を防止することができる。また、同様にコイル３０の内周面と接する直線スペーサ２０の外面（コイル接触面）にもアラミド材からなる低誘電率層２１が設けられているため、コイル３０の内周面と直線スペーサ２０との間（特にその角部）における絶縁破壊を防止することができる。
【００２１】
以下の表１は、絶縁油中における絶縁物の比誘電率の例として、鉱油中の各種絶縁物の比誘電率を示したものである。変圧器用絶縁油として一般的に使用されている鉱油は、比誘電率が２．２であるのに対し、プレスボードは４．７であり、鉱油の２．１４倍である。また、クラフト材は３．５であり、鉱油の１．５９倍となっている。これに対し、アラミド材（全芳香族ポリアミド繊維）は、２．４７であり、鉱油の１．１２倍となっている。
【００２２】
【表１】
【００２３】
このようにアラミド材は、プレスボードやクラフト材と比べて誘電率が低いため、コイル３０と接するスペーサのコイル接触面にこのアラミド材からなる低誘電率層５２および２１を積層すれば、図４に示すようなくさび状の微小油隙部分Ｓの電界強度も低下して絶縁性能が大幅に向上する。
【００２４】
この結果、この微小油隙部分Ｓを埋めるためにコイル３０とコイル間スペーサ５０との間に多孔性高分子材料のような柔らかい材料を使用する必要がなくなり、地震などの振動による巻線の位置ずれが起こり難くなる。
【００２５】
また、一般にクラフト材よりも高価なアラミド材からなる低誘電率層２１，５２を直線スペーサ２０およびコイル間スペーサ５０のコイル接触面にのみ設けた構造とすることにより、これらスペーサ２０，５０の全てをアラミド材で構成する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１００…静止誘導電器の巻線
１０…絶縁筒
２０…直線スペーサ
２１…低誘電率層（直線スペーサ側）
３０…コイル
４０…絶縁被覆電線
５０…コイル間スペーサ
５１…芯材
５２…低誘電率層（コイル間スペーサ側）
Ｓ…微小油隙部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器に係り、特に電器本体を構成する巻線の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に従来の静止誘導電器は、鉄心と巻線からなる電器本体をタンク内に収容し、そのタンク内を絶縁油などの絶縁冷却媒体で満たした構造となっている。この電器本体の巻線は複数のコイルを絶縁物からなるスペーサを介して多段に積層したものであるが、このスペーサとしてクラフト材からなるプレスボードなどを用いた場合、そのコイルとスペーサ間の微小油隙部分で絶縁破壊が生じることがある。
【０００３】
これは、絶縁冷却媒体である絶縁油の誘電率がスペーサを構成するクラフト材の誘電率よりも低いため、その微小油隙部分の電界強度が高くなり、その微小油隙部分から絶縁破壊が生じるものと考えられている。このため、以下の特許文献１では、コイルとスペーサとの間に、クラフト材よりも低誘電率でかつ柔らかい誘電材料である多孔性高分子材料を使用することでその油隙部分を埋めると同時に巻線外部の電界を緩和する方法が提案されている。
【０００４】
また、以下の特許文献２では、巻線の絶縁紙や直線スペーサ、コイル間スペーサの全てに低誘電率のアラミド材を使用し、絶縁油との誘電率の差を小さくすることによって絶縁耐力を向上させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２６１６６号公報
【特許文献２】特開平６−７７０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、多孔性高分子材料のような柔らかい材料が使用されているため、機械的強度が低下する他に、巻線締付力および経年劣化によって多孔性高分子材料の弾性が低下するために、地震などの振動によって巻線の位置ずれが発生することが予想される。
【０００７】
また、特許文献２の方法では、巻線の絶縁紙や直線スペーサおよびコイル間スペーサの全てにアラミド材を使用しているため、これらをクラフト材で構成する場合に比べてコストが高くなってしまうといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、地震などの振動による巻線の位置ずれを防止できると共に、製造コストを低く抑えることができる新規な静止誘導電器の巻線を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明は、絶縁筒の外周に直線スペーサを挟んで絶縁被覆電線からなるコイルを多段に積み上げると共に、当該各コイル間に前記各直線スペーサから延びるコイル間スペーサを挟んだ構造の巻線を有する静止誘導電器であって、前記コイル間スペーサを、クラフト材からなる芯材と、当該芯材のコイル接触面に積層されたアラミド材からなる低誘電率層とから構成したことを特徴とする静止誘導電器である。
【００１０】
このような構成によれば、コイル間スペーサの表面と絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上するため、コイル間スペーサとコイルとの間に発生する微小油隙部分における絶縁破壊を防止できる。この結果、微小油隙部分を埋めるための多孔性高分子材料のような柔らかい材料を使用する必要がないため、地震などの振動による巻線の位置ずれなどを防止できる。また、一般にクラフト材よりも高価なアラミド材（全芳香族ポリアミド繊維）からなる低誘電率層をコイル間スペーサのコイル接触面に設けた構造となっているため、これらスペーサの全てをアラミド材で構成する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記直線スペーサをクラフト材から構成すると共に、当該直線スペーサのコイル接触面にアラミド材からなる低誘電率層を設けたことを特徴とする静止誘導電器である。
【００１２】
このような構成によれば、直線スペーサの表面と絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上するため、直線スペーサとコイルとの間に発生する微小油隙部分の絶縁破壊を防止できる。この結果、第１の発明と同様な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スペーサと絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上するため、スペーサとコイルとの間に発生する微小油隙部分における絶縁破壊を防止できる。これによって、コイルとスペーサの間に多孔性高分子材料のような柔らかい材料を設ける必要がないため、地震などの振動による巻線の位置ずれなどを防止できる。また、クラフト材よりも高価なアラミド材を直線スペーサおよびコイル間スペーサのコイル接触面にのみ使用したため、製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る静止誘導電器の巻線１００の実施の一形態を示す部分破断斜視図である。
【図２】図１中Ａ部を示す部分拡大図である。
【図３】図２中Ａ部を示す部分拡大図である。
【図４】図３中Ａ部を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る静止誘導電器の巻線１００の実施の一形態を示したものである。図において符号１０は鉄心（図示せず）が挿入される絶縁筒１０であり、この絶縁筒１０の外周面には、直線スペーサ２０がその周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。この直線スペーサ２０は、クラフト材などの絶縁物から形成されており、絶縁筒１０の軸方向に沿って延びるように帯状に形成されている。
【００１６】
この絶縁筒１０の周囲には、これらの直線スペーサ２０を介してコイル３０が複数上下多段に積み上げるようにして設けられている。このコイル３０は、図２に示すように平角絶縁被覆電線（銅線）４０を絶縁筒１０の半径方向に積層するように複数回巻回して構成されている。この平角絶縁被覆電線４０は、図３に示すように断面平角銅線４１の外側に絶縁紙（クラフト紙）からなる絶縁層４２を備えた構成をしている。
【００１７】
また、図１及び図２に示すようにこれら各コイル３０、３０間には、短冊状のコイル間スペーサ５０がその周方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられている。これら各コイル間スペーサ５０、５０…は、それぞれその一端が直線スペーサ２０に接続されており、１つの直線スペーサ２０に対して複数のコイル間スペーサ５０、５０…が梯子状に設けられている。このコイル間スペーサ５０は、図３に示すようにクラフト材からなる芯材５１の表面（コイル接触面）にアラミド材からなる低誘電率層５２，５２を積層したサンドイッチ構造となっている。
【００１８】
さらに、図３に示すように、各コイル３０，３０…の内周面と接触する直線スペーサ２０の外面（コイル接触面）にも同様にアラミド材からなる低誘電率層２１が設けられている。ここで、この静止誘導電器の巻線１００の作成方法としては、例えば、先ずクラフト材からなる絶縁筒１０の外周面に複数の直線スペーサ２０、２０…をその周方向に沿って等間隔に接着し、それら各直線スペーサ２０、２０…にコイル間スペーサ５０を上下多段に取り付ける。その後、最下段のコイル間スペーサ５０に接するように絶縁筒１０の外周面に平角絶縁被覆電線４０を複数回巻き回してコイル３０を構成する。そして、そのコイル３０上の他のコイル間スペーサ５０上に同様にしてコイル３０を順次作成し、巻線仕様に合わせて複数段積み上げることで作成することができる。
【００１９】
そして、このような構成をした本発明に係る静止誘導電器の巻線１００にあっては、絶縁筒１０の外表面に設けられた直線スペーサ２０、２０…によって絶縁筒１０とコイル３０，３０…との間には一定の間隙が形成される。また、この直線スペーサ２０，２０…から半径方向に延びるコイル間スペーサ５０，５０…によってコイル３０間にも一定の間隙が形成される。これによって、その周囲の絶縁冷却媒体である絶縁油がそれらの隙間に容易に流れ込むことができるため、効果的な冷却が実現される。また、コイル間スペーサ５０、５０…によってコイル３０間に一定の絶縁距離が確保されるため、コイル３０間における絶縁破壊を防止することができる。
【００２０】
また、本発明では、コイル３０と接するコイル間スペーサ５０が、クラフト材からなる芯材５１の表面（コイル接触面）にアラミド材からなる低誘電率層５２を設けた構造となっているため、コイル間スペーサ５０の表面と絶縁油との誘電率の差が小さくなって絶縁耐力が向上する。この結果、図４に示すようにコイル３０とコイル間スペーサ５０との間に形成される微小油隙部分Ｓにおける絶縁破壊を防止することができる。また、同様にコイル３０の内周面と接する直線スペーサ２０の外面（コイル接触面）にもアラミド材からなる低誘電率層２１が設けられているため、コイル３０の内周面と直線スペーサ２０との間（特にその角部）における絶縁破壊を防止することができる。
【００２１】
以下の表１は、絶縁油中における絶縁物の比誘電率の例として、鉱油中の各種絶縁物の比誘電率を示したものである。変圧器用絶縁油として一般的に使用されている鉱油は、比誘電率が２．２であるのに対し、プレスボードは４．７であり、鉱油の２．１４倍である。また、クラフト材は３．５であり、鉱油の１．５９倍となっている。これに対し、アラミド材（全芳香族ポリアミド繊維）は、２．４７であり、鉱油の１．１２倍となっている。
【００２２】
【表１】
【００２３】
このようにアラミド材は、プレスボードやクラフト材と比べて誘電率が低いため、コイル３０と接するスペーサのコイル接触面にこのアラミド材からなる低誘電率層５２および２１を積層すれば、図４に示すようなくさび状の微小油隙部分Ｓの電界強度も低下して絶縁性能が大幅に向上する。
【００２４】
この結果、この微小油隙部分Ｓを埋めるためにコイル３０とコイル間スペーサ５０との間に多孔性高分子材料のような柔らかい材料を使用する必要がなくなり、地震などの振動による巻線の位置ずれが起こり難くなる。
【００２５】
また、一般にクラフト材よりも高価なアラミド材からなる低誘電率層２１，５２を直線スペーサ２０およびコイル間スペーサ５０のコイル接触面にのみ設けた構造とすることにより、これらスペーサ２０，５０の全てをアラミド材で構成する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１００…静止誘導電器の巻線
１０…絶縁筒
２０…直線スペーサ
２１…低誘電率層（直線スペーサ側）
３０…コイル
４０…絶縁被覆電線
５０…コイル間スペーサ
５１…芯材
５２…低誘電率層（コイル間スペーサ側）
Ｓ…微小油隙部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒の外周に直線スペーサを挟んで絶縁被覆電線からなるコイルを多段に積み上げると共に、当該各コイル間に前記各直線スペーサから延びるコイル間スペーサを挟んだ構造の巻線を有する静止誘導電器であって、
前記コイル間スペーサを、クラフト材からなる芯材と、当該芯材のコイル接触面に積層されたアラミド材からなる低誘電率層とから構成したことを特徴とする静止誘導電器の巻線。
【請求項２】
前記直線スペーサをクラフト材から構成すると共に、当該直線スペーサのコイル接触面にアラミド材からなる低誘電率層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電器。
【請求項１】
絶縁筒の外周に直線スペーサを挟んで絶縁被覆電線からなるコイルを多段に積み上げると共に、当該各コイル間に前記各直線スペーサから延びるコイル間スペーサを挟んだ構造の巻線を有する静止誘導電器であって、
前記コイル間スペーサを、クラフト材からなる芯材と、当該芯材のコイル接触面に積層されたアラミド材からなる低誘電率層とから構成したことを特徴とする静止誘導電器の巻線。
【請求項２】
前記直線スペーサをクラフト材から構成すると共に、当該直線スペーサのコイル接触面にアラミド材からなる低誘電率層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５５２７９（Ｐ２０１３−５５２７９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３６９９（Ｐ２０１１−１９３６９９）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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