JPS605206B2 - 電気機器コイルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電気機器コイルおよびその製造方法に関する
。

従来変圧器等の樹脂モールドコイルの製造方法として、
コイル秦体を金型内に収納し、この内部にシリカ粉末等
の充填剤が混入されたモールド樹脂を真空注形する方法
と、コイル素体の周囲に繊維質の絶縁材料を巻回した状
態で鋳型を用いることなくその繊維質の絶縁材料にモー
ルド樹脂を真空含浸する方法とがある。

第１図は前者の方法で製造された樹脂モールドコィルの
一部を断面した図で、１０はモールド樹脂層「 ２１，
２２，２３，２４はコイル素体、３１，３２は端子、４
０‘ま層間絶縁物である。

各コイル素体２１〜２４は絶縁された素線５０を層間絶
縁物４０を介して数層巻回されている。各コイル黍体２
１〜２４は互に所定間隔を存して上下に配置され、かつ
各コイル素体２１〜２４は直列に接続され、上部および
下部のコイル素体２１の巻終り２４の巻始めには端子３
１，３２が接続されており、この状態のコイル素体２１
〜２４は図示しない鋳型内に収納される。そして鋳型内
にシリカ等の充填剤入のモールド樹脂が真空荘形され、
モールド樹脂の硬化によってコイル素体２１〜２４の外
周にモ−ルド樹脂層１０が形成されている。この場合モ
ールド樹脂は充填剤入であるので、注形時の粘度は約１
００００センチポィズと高くモールド樹脂の含浸性が悪
くなる。このようなことから従来モールド樹脂の含浸性
を高めるため各コイル秦体２１〜２４の巻幅ｈを１０物
肌程度に制限する必要があった。またコイル素体２１〜
２４の角部におけるモールド樹脂層１川こ発生する熱応
力を小さくするためにも、従来コイル秦体２１〜２４の
巻取ｈを制限する必要があった。この両条件を満足させ
るために、コイル黍体を図のように２１〜２４と複数個
に分割していた。このためコイル素体２１〜２４を巻回
する時間、コイル素体２１〜２４相互を接続する時間、
鋳型内に収納する時間が多くかかる欠点があった。また
以上述べた前者の方法ではコイル秦体２１〜２４と分割
しているためにコイル内にコイル素体冷却用の冷却ダク
トを設けることが困難であり、温度上昇を所定限度にお
さえるにはコイル素体２１〜２４を構成している絶縁素
線５０の電流密度を小さくする必要があり、経済的にも
好し〈ない。第２図は後者の方法で製造された樹脂モー
ルドコィルの一部を断面した図で、第１図と同様に外周
が絶縁された絶縁素線５０を層間絶縁物４０を介して数
層巻回してコイル素体２１〜２４を得る。

このコイル秦体２１〜２４の外周に、それぞれトロイダ
ル状に含浸性の良い繊維質の絶縁材料６０を１〜２肋の
厚さに巻回し、このコイル素体２１〜２４を粘度の低い
モールド樹脂槽内に収納して真空合浸してその後絶縁材
料６０の含浸したモールド樹脂を硬化させる。このよう
に絶縁材料６０‘こモールド樹脂を含浸硬化したコイル
素体（以下樹脂硬化コイル素体２１Ａ〜２４Ａと称す）
を絶縁筒７０の外周に挿入し、樹脂硬化コイル素体２１
Ａ〜２４Ａ相互間にスベーサ８０を介在させてある。な
お樹脂硬化コイル秦体２１Ａ〜２４Ａ相互は直列に接続
され、樹脂硬化コイル秦体２１Ａの巻終り、２４Ａの巻
始めに端子３１，３２が接続されている。このような製
造方法において含浸‘性をよくするために、モールド樹
脂としては粘度の低いものを用いている。

このためコイル素体２１〜２４をモールド樹脂槽から引
き上げ加熱硬化する間に、モールド樹脂が滴下してコイ
ル素体２１〜２４の内部に空隙ができないようにシール
樹脂を塗布したり、あるいはコイル素体２１〜２４を回
転しながら引き上げ硬化していく必要がある。又前者の
製造方法と同様にコイル素体２１〜２４を容易に製造す
るために、複数個に分割しているので、この冷却ダクト
を設けることの困難性がある。この発明はこのような事
情にかんがみてなされたもので、金型やシール樹脂を塗
布する必要なく、冷却ダクトを容易に設けることができ
るとともに複雑なコイル形状でも容易に製作でき経済的
にも有利な電気機器コイルおよびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

以下この発明について図面を参照して説明するが、はじ
めに電気機器コイルの構造について説明する。

第３図ａ，ｂに示すようにコイル素体２１，２２が同０
的に配置され、コイル素体２１，２２の相互間に複数個
（図では８個）のダクトピース９０が軸万向に等間隔に
配設され、これによつて絶縁上および冷却上必要な空間
９５が形成されている。コイル秦体２１，２２は大きさ
の大小の差があるだけで、構成は同じであるのでここで
はコイル黍体２２について説明する。すなわち第４図の
ように多数の穴１００ａを有する剛性の円筒状絶縁物１
００が配設され、この円筒状絶縁物１００の外周には多
孔質絶縁物１１１を介して絶縁素線６０が１層巻回され
ている。この絶縁素線５０の外周に、フィルム状絶縁物
１１２の内外周を多孔質絶縁物ｌｉｌではさんだ層間絶
縁物１１０が配設されている。この層間絶縁物１１０の
外周に、前記内周側に配設された絶縁素線５０と直列に
接続された絶縁秦線５０が１層巻回され、この絶縁素線
５０の外周には多孔質絶縁物１１１が配設されている。
また各層の絶縁素線５０の端部と多孔質絶縁物１１１の
端部間には、それぞれ多孔質絶縁物からなる端部絶縁物
１１３が配設されている。この織部絶縁物１１３の幅は
、絶縁素線５０の厚さとほぼ等しくし、例えば２仇肋と
する。前記多孔質絶縁物１ １ １および端部絶縁物１
１３はモールド樹脂や真空含浸され硬化されている。
なおコイル秦体２１，２２は例えば直列に接続され、織
部に従来と同様に端子が設けられることはいうまでもな
い。このような構成のコイルは以下のようにして製造さ
れる。

例えば第４図のように直径５肋の穴１００ａが等間隔に
穿設され厚さが例えば０．２５肋の剛性絶縁物を円筒状
に形成して円筒状絶縁物１００ａを得る。この円筒状絶
縁物の外周に、含浸性の良好な多孔質絶縁物１１１を例
えば厚さ０．５側に巻き、この多孔質絶縁物１１１の外
周に絶縁素線５０を１層巻回する。この絶縁素線５０の
外周に、多孔質絶縁物１ １ １を例えば厚さ０．５肌
に巻き、この上に絶縁耐力の高い例えば長さ０．２５側
のフィルム状絶縁物１１２を巻き、この上にさらに多孔
質絶縁物１１ １を例えば厚さ０．５肋に巻き、この外
周に絶縁秦線５０を１層巻く。このようにしてコイル素
体２２を得、同様にコイル素体２１を得、このコイル素
体２１，２２を第３図のように同心的に配置しこのコイ
ル素体２１，２２相互間にダクトピース９０を複数個等
間隔に挿入する。なお絶縁素線５０を巻くときコイル素
体２１，２２の両端部に絶縁素線５０と厚さがほぼ等し
くなるように多孔質絶縁物からなる端部絶縁物１ １３
を例えば幅２仇肌こ巻く。このように形成されたコイル
全体を真空乾燥し、この後多孔質絶縁物１１１と端部絶
縁物１１３にモールド樹脂を含浸洋形させ、これを加熱
硬化してモールドコイルが完成する。モールド樹脂を含
浸荘形する場合、コイルからモールド樹脂がたれてコイ
ル秦体２１，２２の内部に空隙ができることがあるので
、これを防ぐにはモールド樹脂の含浸時の粘度が５００
０〜２００００センチポィズであるとき最適であること
が実験結果から明らかである。なお高粘度のモールド樹
脂を得るためにはモールド樹脂そのをのを高粘度のもの
を用いるかあるいは、低粘度のモールド樹脂に充填剤を
加えて高粘度に調節したモールド樹脂を用いてもよい。
第５図は前述したモールド樹脂がコイル素体２１，２２
に合浸していく状態を示す図で、矢印はその経路を示し
ている。

コイル秦体２１，２２の外周から多孔質絶縁物１ １
１を通してフィルム状絶縁物１１２まで含浸する経路は
大きくみても１０柳程度で、内側から円筒状絶縁物１０
０の穴１００ａを通してフィルム状絶縁物１１２まで含
浸する経路は穴１００ａのピッチにもよるが、例えば穴
１００ａピッチを２０肌とすれば含浸経路は大きくみて
も肋十鱗＝物となる。こ似う蛤浸経路が短いので、２０
０００センチポィズの粘度までモールド樹脂が含浸する
ことが実験により確認されている。

高粘度のモールド樹脂を合浸したコイルを、モールド樹
脂槽から取り出すと表面に余分なモールド樹脂が付着し
ているので、硬化工程に入るまえに一度硬化温度より高
い温度例えばモールド樹脂の粘度−温度特性硬化温度に
よって異るが、１３０午０の熱風をコイルの表面に吹き
つけて余分のモールド樹脂を滴下させ例えば１００午０
の温度で硬化させる。このようにしてできた樹脂モール
ドコィルの多孔質絶縁物１１１および端部絶縁物１１３
の中にモールド樹脂が含浸されているので、耐クラツク
性がすぐれている。

さらに前述の方法でできた樹脂モールドコィルは絶縁層
が薄いために、モールドコィル内部と表面の温度差がほ
とんどないので熱発生応力も４・し、。なおモールド樹
脂のかたまりの大きい部分の耐クラツク性が悪いので、
これを防ぐために、シリカ粉末等の充填剤をモールド樹
脂に入れればよい。前述したこの発明方法は含浸注形法
であるために金型が不要であり、又シール樹脂を塗布し
てモールド樹脂の漏れを防止する必要もないことから例
えばコイル内部に冷却ダクトを設けることができるなど
複雑な形状に注型できる。さらにコイル素体２１，２２
の層間絶縁物１１川ま、絶縁耐力の高いフィルム状絶縁
物１１２の両側にモールド樹脂を合浸した多孔質絶縁物
１１１を配置したので、その肉厚を薄くすることができ
る。またコイル素体２１，２２間の絶縁は、コイル黍体
２２の外周にあるモールド樹脂を含浸した多孔質絶縁物
１１１と空間９５およびコイル素体２１の内周にある円
筒状絶縁物１００とモ−ルド樹脂を含浸した多孔質絶縁
物１１１より構成されているので、電圧は殆ど空間９５
に印加されるが、多孔質絶縁物１１１が両電極間（絶縁
素線５０）にあるため、部分放電電圧が高く、又インパ
ルス耐電圧も高くなる。この発明は前述の実施例に限定
されず、次のように変形できる。

すなわち電気機器の定格によってフィルム状絶縁物１１
２を省略することができる。この場合円筒状絶縁物１０
０の穴１００ａが形成されなくてもモールド樹脂は最外
層の多孔質絶縁物１１１、層間に介在する多孔質絶縁物
１１１を通して完全に含浸できる。又、電気機器の定格
によっては層数を奇数に設計した方が経済的な場合があ
る。

その場合には第６図のごとく、コイル素体を配置しても
よい。すなわち、コイル秦体２２の層数を１個にすると
、モールド樹脂は外周から含浸できるので、円筒状絶縁
物１００の穴１００ａをなくすことができる。さらに前
述したモールドコィルは多孔質絶縁物１１１や薄い剛性
のある円筒絶縁物１００を使用しているので、モールド
樹脂を含浸硬化するまで、機械的強度が弱いことから運
搬用捨具を必要とする難点がある。

これを解決するために第７図のように絶縁素線が太く機
械的強度の強い、二次コイル１１４の上にダクトピース
１１５を複数個等間隔に配置して冷却および絶縁に必要
な空間１１６を設けて直接コイル素体２１，２２を巻く
と特別な治具なしで運搬できる。また二次コイル１１４
とともにモールド樹脂を含浸注形することにより、前述
のモールドコィル１１７（一次コィル）と二次コイル１
１４がダクトピース９０を介して一体に強固に接着でき
るので、例えば変圧器の二次短絡によって生じる軸方向
の機械力が一次コイル、二次コイルを綿付けているコイ
ル押え、ワランプ（いずれも図示しない）に作用しない
ので、コイル押え、ワランプを簡素化できる利点を有し
ている。また二次コイル１１４の上に直接コイル素体２
２を巻くことができるので、第８図のようにモールドコ
ィルを円筒形以外の角筒形にすることができる。従来の
角筒形モールドコィルの場合は、この内部に挿入する鉄
心の断面が矩形なので、段付鉄心に比して重量が軽く、
加工費が安いなどの利点をもっているが、半径方向の機
械力が弱いために小容量の例えば変圧器にしか適用でき
なかった。ところがこの発明では、同心状に配設されて
いる一次コイル、二次コイル共にモールド樹脂を含浸狂
形できるので、半径方向の機械力が向上し、例えば２０
００ＫＶＡ程度の変圧器の製作が可能である。以上述べ
たこの発明によれば金型やシール樹脂の塗布の必要挫か
なく、冷却ダクト（実施例で空間と称した）を容易に設
けることができ、複雑な形状であっても容易に製作でき
、経済的にも有利な電気機器コイルおよびその製造方法
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ異る従来のモールドコィ
ルの一部を断面した正面図、第３図ａおよびｂはこの発
明による電気機器コイルの一実施例の一部を断面した正
面図および平面図、第４図は同実施例に用いる剛性絶縁
物の正面図、第５図は同実施例においてモールド樹脂が
含浸する状態・を説明するための図、第６図、第７図お
よび第８図はそれぞれ異るこの発明の変形例の一部を断
面した正面図、平面図および平面図である。 ２１〜２４・・・・・・コイル素体、ＩＱ０・・・・・
・円筒状絶縁物、１００ａ・…・・穴、１１０・・・・
・・層間絶縁物、１１１・・・・・・多孔質絶縁物、１
１２・・・・・・フィルム状絶縁物、１１３・・・・・
・端部絶縁物、１１４・・・・・・二次コイル、１１５
・・・・・・ダクトピース、１１６・・・・・・空間、
１１７…・・・一次コイル。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の筒状コイル素体が同心状に配設され、かつコ
   イル素体相互間に複数個のダクトピースにより空間が形
   成され、前記各コイル素体の内周、外周および層間に少
   なくとも多孔質絶縁物を有し、この多孔質絶縁物にモー
   ルド樹脂が含浸硬化された電気機器コイル。 ２ 複数の筒状のコイル素体の内周、外周および層間に
   少なくとも多孔質絶縁物を有し、前記各コイル素体を互
   いに空間を存して同心状に配置した状態で、前記多孔質
   絶縁物に粘度が５０００センチポイズ以上のモールド樹
   脂又は充填剤入のモールド樹脂を前記空間を経て含浸注
   形し、これを硬化する電気機器コイルの製造方法。