JP3441734B2

JP3441734B2 - コイル巻線、及びそれを用いた変圧器、並びにコイル巻線の製作方法

Info

Publication number: JP3441734B2
Application number: JP52613296A
Authority: JP
Inventors: 慶滋福士; 良三武内; 利男清水; 修哉萩原; 具己伊豆名
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: WO1996027200A1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はコイル巻線、及びそれを用いた変圧器、並び
にコイル巻線の製作方法に係り、特に、熱放散を容易に
して良好に冷却でき高電圧まで使用できるコイル巻線、
及びそれを用いた変圧器、並びにコイル巻線の製作方法
に関する。

背景技術導体巻線をエポキシ樹脂などでモールドしてなるモー
ルドコイルは、機械的強度，絶縁性能，耐湿性能が優れ
ており、かつ、難燃性であるなどの防災面の利点も多い
ため、その需要は増加している。このモールドコイルを
用いたモールド変圧器も、最近ではより小型でより価格
の安いものが求められてきている。この要求に応えるた
めには、より放熱特性の優れた構造が不可欠である。

従来のモールドコイルの巻線構造は、大まかに次の構
造に分けられる。一つは、例えば特開昭63−72106号公
報（以下、公知例とする）に記載されているように丸
線、あるいは平角線を軸方向に円筒状に巻回し、その外
周側に絶縁材を巻き、更にこの上に巻線導体を巻回す
る。これを所定数繰り返して巻線単位が構成され、この
巻線単位を必要な個数を軸方向に直列に接続してコイル
巻線が形成される。

もう一つは、例えば特開昭54−104529号公報（以下、
公知例とする）に記載されているように、帯状導体を
絶縁材を介在させながら筒状に巻回して巻線単位を形成
し、これを必要な個数、軸方向に配置し直列接続してコ
イル巻線が形成される。

コイル内で発生した熱（主に巻線の抵抗で発生するジ
ュール熱）は、最終的にはコイルの外表面、即ち内外周
面、及び軸方向端部から放散されるが、通常のモールド
コイルは、公知例，等にも見られるように軸方向に
長い筒状であるため、多くの熱は軸方向端部に比較し面
積が格段に大きい内外周表面からコイル外に放出され
る。

このため、コイル内部で発生した熱は、主に径方向に
流れることになるが、前記のような従来のコイル構造に
おいては、熱伝導の小さい絶縁物（導体の熱伝導に比較
し３桁程度小さい）が多数径方向を分割するように配置
されている。そのため、これらのコイル構造において
は、径方向への熱の流れが阻止されコイル内部の温度と
コイル表面の温度差の大きい熱放散特性の悪いコイルと
なっている。

このような従来のコイル構造の熱放散特性を改善する
提案として、実開昭56−63030号公報（以下、公知例
とする）がある。

これは、帯状導体を絶縁物を介しながら軸方向に積み
重ねながら巻回するもので、帯状導体が内周側から外周
側まで径方向を分断する絶縁物を介在せず連続している
ことから、コイル内部で発生した熱を内外周の表面まで
効率良く伝達する利点を有している。その結果として、
放熱特性の優れたコイルが得られる。

また、上記したモールドコイルの製造方法に関して
は、例えば公知例、及び特開昭56−161625号公報（以
下、公知例とする）等に記載されているように、前記
のようにして形成されたコイル巻線を金型内の所定の位
置に固定した後、熱硬化性樹脂を注入し、これを加熱硬
化しモールドコイルとする方法が有力な成形手段として
用いられてきた。

しかしながら、公知例においては、その巻線構造に
起因して低圧コイルと高圧コイル間に発生する漏れ磁束
と鎖交して、コイル端部の渦電流損失が増加する欠点が
あった。

また、これら公知例，，及びは、いずれも導
体巻線をエポキシ樹脂などでモールドしているため、装
置全体が大型になることは勿論、樹脂注入等の作業が必
要となり、コイル製作等に時間がかかり面倒であると共
に、形状、或いは寸法の異なるコイル毎に新たな型が必
要になるため、金型の数が増え、その保管、及び保守に
手間を要するなどの問題があった。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その第１の
目的とするところは、熱放散特性が優れていることは勿
論、製作が簡単で、かつ、小型なコイル巻線、及びそれ
を用いた変圧器、並びにコイル巻線の製作方法を提供す
るにある。

また、その第２の目的とするところは、熱放散特性が
優れていることは勿論、コイル端部の渦電流損失を低減
することのできるコイル巻線、及びそれを用いた変圧器
を提供するにある。

発明の開示上記第１の目的は、帯状導体に絶縁処理を施すか、若
しくは帯状導体間に介在されて相互を絶縁する絶縁物を
プリプレグテープとし、該プリプレグテープを介して前
記帯状導体間が固着され一体化されているコイル巻線、鉄心の周囲に配置されている低圧コイル、若しくはこ
の低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイルが、帯状
導体とプリプレグテープとが軸方向に積み重ねられなが
ら所定数巻回され、かつ、該プリプレグテープを介して
帯状導体間が固着され一体に構成されている変圧器、絶縁筒に第１の端部絶縁物を嵌めた後、プリプレグテ
ープを巻いた帯状導体を波状に加工し、それを前記絶縁
筒に巻き付け、それが軸方向中心まで巻進んだ時点で中
間絶縁物を設け、その後、前記帯状導体の波状凸部の突
き出す方向を変えて更に所定数巻き上げて前記第１の端
部絶縁物とは反対側に第２の端部絶縁物を取付けた後外
層絶縁を施し、しかる後、上下から加圧しながら全体を
加熱して硬化させて形成するコイル巻線の製作方法とす
ることにより達成される。

上記第２の目的は、コイル軸方向端部の各々で、帯状
導体の断面内径側端部が外径側端部に比較し軸方向中心
側となるように傾いているか、コイル軸方向両端におけ
る帯状導体の断面が、コイル軸方向両端それぞれにおけ
る漏れ磁束の方向と略平行となるように傾いているか、
若しくは帯状導体の折り曲げ凸部が、コイル軸方向両端
部で軸方向中心側になるように構成されていることを特
徴とするコイル巻線、コイル軸方向端部の各々で、高圧コイルの帯状導体の
断面内径側端部が、外径側端部に比較し軸方向中心側と
なるように傾いているか、高圧コイルの軸方向両端にお
ける帯状導体の断面が、低圧コイルと高圧コイル間で発
生するコイル軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の方
向と略平行となるように傾いているか、高圧コイルの帯
状導体の折り曲げ凸部が、コイル軸方向両端部で軸方向
中心側になるように構成されているか、コイル軸方向端
部の各々で、低圧コイルの帯状導体の断面外径側端部
が、内径側端部に比較し軸方向中心側となるように傾い
ているか、若しくは低圧コイルの軸方向両端における帯
状導体の断面が、低圧コイルと高圧コイル間で発生する
コイル軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の方向と略
平行となるように傾いている変圧器とすることにより達
成される。

本発明では、帯状導体をプリプレグテープを介しなが
ら軸方向に積み重ねて巻回するものであるから、帯状導
体が内周側から外周側まで径方向を分断する絶縁物が介
在せず連続しているので、コイル内部で発生した熱を内
外周の表面まで効率良く伝達するので熱放散特性が優れ
ていることは勿論、プリプレグテープを用いているの
で、従来のような熱硬化性樹脂を充填硬化させるような
ことを行わずに済み、前記プリプレグテープから流れで
た樹脂で帯状導体同士は勿論のこと、他の絶縁物をも固
着一体化できるので上記第１の目的が達成される。

又、本発明では、上記と同様な理由で熱放散特性が優
れていることは勿論、低圧コイルと高圧コイルとの間に
発生する漏れ磁束と帯状導体とが平行に近い状態になる
ため、巻線導体内部で発生する渦電流損が低減できるの
で上記第２の目的が達成される。

図面の簡単な説明第１図は本発明のコイル巻線の一実施例を示す断面
図、第２図は第１図に採用される帯状導体を示す部分斜
視図、第３図は本発明に用られる帯状導体の折り曲げ状
態を示す平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ′線に沿う断
面図、第５図は第３図のＢ−Ｂ′線に沿う断面図、第６
図は本発明のコイル巻線の他の実施例を示す断面図、第
７図は本発明のコイル巻線の製作方法を示す概略斜視
図、第８図は本発明のコイル巻線の加圧状態を示す斜視
図、第９図は本発明のコイル巻線の更に別の実施例を示
す断面図、第10図は本発明に用いる帯状導体の別の例を
示す部分斜視図、第11図は本発明に用られる帯状導体の
他の例の折り曲げ状態を示す部分平面図、第12図は本発
明に用いられる帯状導体の更に他の例の折り曲げ状態を
示す部分平面図、第13図は本発明を角形コイルに適用す
る場合の帯状導体の折り曲げ方を示す平面図、第14図は
本発明の変圧器の低圧、及び高圧コイルにおける漏れ磁
束の分布を示す変圧器の概略構成図、第15図は本発明に
おける帯状導体と漏れ磁束との鎖交の仕方の一例を示す
説明図、第16図は第15図における渦電流の流れ方を示す
説明図、第17図は従来の帯状導体と漏れ磁束との鎖交の
仕方の一例を示す説明図、第18図は第17図における渦電
流の流れ方を示す説明図、第19図は本発明のコイル巻線
の別の実施例に用いる導体形状を示す部分斜視図、第20
図は本発明のコイル巻線の別の実施例を示す断面図、第
21図は本発明に採用される帯状導体にスリットを設けた
例を示す部分斜視図、第22図は本発明のプリプレグテー
プを用いて構成されたコイル巻線の一例を示す断面図で
ある。

発明を実施するための最良の形態以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。

第１図は、本発明のコイル巻線の一実施例を示し、こ
れは、第14図に示す変圧器構成の高圧コイル22に本発明
を適用した場合の例である。

第14図に示すごとく、変圧器は、鉄心23の周囲に低圧
コイル21、その周囲に高圧コイル22が配置されて概略構
成されている。低圧コイル21、及び高圧コイル22は、銅
やアルミニウムなどの金属条や金属箔などの帯状導体を
絶縁物を介在させながら巻回して構成され、これを電気
的に直列接続して形成されている。

第１図に示すごとく、本実施例のコイル巻線における
導体としては、例えば第２図に示すように、帯状導体１
に絶縁物としてプリプレグテープ２を巻回したものが用
いられる。プリプレグテープ２は、例えばガラステープ
基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸し、ある
程度硬化反応を進め、半硬化状にしたものである。この
プリプレグテープとしては、ガラステープを基材とし
て、これにマイカ片を貼り合わせて絶縁性の向上、ある
いは含浸樹脂に無機質粉などを加えて熱伝導率の向上を
図ったものを使用することもできる。また、後述するよ
うに導体近傍に出来る隙間を埋めるため、ガラス不織布
などポーラスな基材を用いて、樹脂分の多く含んだプリ
プレグテープを用いるのも有望な一手段である。要は、
ガラス繊維，高分子繊維，或いは天然繊維の織布を基材
として、これに熱硬化性樹脂を含浸し、ある程度硬化反
応を進め半硬化状にしたプリプレグテープ，ガラス繊
維，高分子繊維、或いは天然繊維の不織布を基材とし、
これに熱硬化性樹脂を含浸し、ある程度硬化反応を進め
半硬化状にしたプリプレグテープ、或いはフィルム材料
を基材とし、この表面に熱硬化性樹脂を塗布し、ある程
度硬化反応を進め半硬化状にしたプリプレグテープとす
ればよい。

このような帯状導体１を円盤状に巻くための一方法と
しては、前記公知例に記載されている方法があり、こ
れを第３図に示す。これは第３図に示すごとく、帯状導
体１を折り目７で折り曲げ凸部８（紙面に対し垂直に出
張らせるか、或いはへこませる）を形成しながら巻き上
げる方法である。この場合、第３図のＡ−Ａ′断面は第
４図の様に、またＢ−Ｂ′を断面して水平に見た図は第
５図のようになり、巻線の各ターンの折り曲げ凸部８が
きっちり重なるようにすることで、軸方向にコンパクト
な巻線が可能になる。

本発明の一実施例を示す第１図においては、その右側
の断面がＡ−Ａ′断面を、その左側がＢ−Ｂ′断面を示
している。第１図の左側の断面図から分かるように、本
発明においては折り曲げで生じる折り曲げ凸部８を、そ
の両端において軸方向中心側になる様に構成している。

第６図は、第１図の特殊な場合で、第３図のＡ−Ａ′
断面を示す第４図が、水平（第１図は内周側が落ちこむ
ように傾いている）の場合の例である。

このようにすると、巻線の負荷電流によって生じる漏
れ磁束の方向と帯状導体１の幅方向とが平行に近くなる
ため、帯状導体１内で生じる渦電流損を低減することが
できる。

この効果を図面を用いて説明する。第14図は、本発明
の変圧器を構成する鉄心23,低圧コイル21,高圧コイル22
の配置、及び漏れ磁束24の概略の方向を示す。第14図か
ら明らかなように、高圧コイル22の軸方向端部では、高
圧コイル22と漏れ磁束24とは斜めに鎖交することにな
る。

今、厚みに対しかなり幅の広い高圧コイル22を構成す
る帯状導体に漏れ磁束24が鎖交した場合として第15図、
及び第17図のケースを考え、その渦電流損を比較する。
第16図は、第15図の漏れ磁束24に垂直な面での導体断面
を示している。

第15図のように、漏れ磁束24と帯状導体１がほぼ平行
になっている場合には、渦電流25は、第16図に見られる
ように、薄い導体厚みによって、その流れが制限され限
られた断面内を流れることになる。それに対して、第17
図のように、帯状導体１の面に直角に近い状態で漏れ磁
束24が鎖交する場合には、漏れ磁束24に直角な導体断面
は、第18図に示すように広いため、渦電流25が帯状導体
１の面内全体に流れ、渦電流損は大きくなってしまう。
今、帯状導体１の厚みを0.5mm、幅を40mmとして渦電流
損を比較すると、第15図は、第17図の場合の1/50〜1/10
0程度に小さくなる。

即ち、本発明では、この関係を利用したもので、コイ
ル軸方向両端における帯状導体断面が、漏れ磁束24の方
向と平行に近くなるよう傾けてコイル巻線を形成してい
ることが特徴である。このことは、前記の第15図に相当
しているため、前記の説明と同様、大幅な渦電流損の低
減効果が得られる。

また、第６図の右側断面のように、帯状導体１が水平
な部分においては、漏れ磁束24は、帯状導体１と斜めに
鎖交することになるため、第15図と第17図の中間の値に
なるが、折り曲げた部分の形状は、第６図の左側に示す
漏れ磁束24の方向と近くなる。そのため、何等の考慮も
されない場合に比較し渦電流損の値を小さくできる。

また、第１図の如く、巻線全体を傾ける（折り曲げ加
工をするため、右側と左側の傾きの角度は異なる）こと
によって、帯状導体１の幅方向と漏れ磁束の方向とのず
れをより小さくできるため、更に渦電流損を小さくでき
る効果がある。

次に、本発明における主な成形手段であるプリプレグ
テープ用いたコイルの成形方法について、第22図を用い
て説明する。

第22図に示すごとく、絶縁筒３の周囲にプリプレグテ
ープ２を巻き付けた帯状導体１を図示のように軸方向に
巻き上げ、軸方向端部に端部絶縁リング５を取付けた
後、外層絶縁層４を巻き付ける。絶縁筒３は帯状導体１
を巻き上げた後、その内周側に差し込んでもよい。プリ
プレグテープ２は巻き付けるのではなく、帯状導体１間
に挾み込みながら巻き上げてもよい。また、外層絶縁層
４としては、プリプレグテープを用いてもよい。

このように巻き上げられたコイル巻線を加熱すると共
に、図示のように上下から加圧力Ｐで加圧する。プリプ
レグ成形においては、加熱すると共にプリプレグテープ
２に圧力を加え、プリプレグテープ２内のレジンを流動
させることによって導体周囲に残存していた空気層など
の欠陥を押し出し、欠陥の少ない絶縁層を得るものであ
る。また、これによってプリプレグ材と導体とが密着さ
れるため、これらの間の接着力の向上が図れる。もし、
プリプレグテープ２へ加圧力が十分伝わらない場合は、
絶縁層内に欠陥を生じる懸念がある。

しかしながら、第22図に示すような本発明の構造は、
プリプレグテープ２の施された帯状導体１が軸方向にス
パイラル状に巻かれているのみであるため、軸方向への
圧力の伝達は容易で、上下からの加圧力はコイル内部ま
で十分伝達される。また、加圧によって押し出されたレ
ジンは、帯状導体１間の隙間を埋めると共に、内周側の
絶縁筒３、及び端部絶縁リング５との間にも侵入し、硬
化するため、これらは一体に固着される。

このように本発明の構造では、プリプレグテープ２を
用いて欠陥の少ない絶縁層と機械的に丈夫なコイルの成
形が可能になる。

次に、本発明のコイル巻線の製作方法について具体的
に説明する。

本発明のコイル巻線は、例えば第７図にその概略を示
すような手順で製作される。即ち、絶縁筒３に端部の絶
縁材である端部絶縁リング５を嵌めた後、プリプレグテ
ープ２を巻いた帯状導体１を波状に加工するため、歯車
9,10の間を通して帯状導体１に変形（第３図に示す折り
曲げ凸部８を形成）を与え、それを第７図に示す如く、
ターンテーブル11上にセットされた絶縁筒３の周囲に巻
き付ける。軸方向中心（必ずしも中心でなくても良い）
まで巻き進んだところで中間絶縁リング６を設け、ここ
で折り曲げ凸部８の突き出す方向を変えて（軸方向端部
側に突き出すように巻回）更に所定回数巻き上げ、その
後、逆側の端部絶縁リング５を取付ける。このように複
数の絶縁リングを取付けながら巻線を巻き上げた後、外
層絶縁層４を巻き付ける。絶縁筒３は、別途用意したマ
ンドレル（巻き枠）にプリプレグを巻き付け、加熱硬化
してもよく、フィラー入りエポキシ樹脂を用いて別途注
型で製作したものの外表面をショットブラストしたもの
を用いてもよい。また、第１図，第６図、或いは第７図
において、別途マンドレルを用意し、その上にプリプレ
グを巻き付け、後述する巻線部分の硬化過程に同時に硬
化しても良い。

端部絶縁リング５の片面（軸方向巻線側）、及び中間
絶縁リング６の軸方向両面は、巻線の折り曲げ凸部８に
対応した形状にする必要がある。そのためには、第７図
に示す歯車装置等を用いて、適当な厚みの型材を巻線と
同一の形状，ピッチに折り曲げたものとして、例えばフ
ィラー入りエポキシ樹脂などを注型して作ることができ
る。この場合は、表面は接着力の向上のためにショット
ブラスト処理をなどを施すのがよい。もちろん他の方
法、例えば機械加工などで製作してもよい。

外層絶縁層４としては、巻線の層間絶縁材に用いたと
同様のプリプレグ材を用いてもよく、接着剤を施したフ
ィルム材を巻き付けてもよい。また、樹脂を含浸してい
ないガラステープなどを巻き付け、後述の硬化過程にお
いてプリプレグから流れ出る樹脂をこの部分に吸収し
て、絶縁層を形成することもできる。この場合は、プリ
プレグから流れ出る樹脂の量と外層絶縁層４に吸収され
る量とを充分把握した上で実施する必要がある。

このように巻き上げられた巻線は、第１図に示す如
く、上下から加圧力Ｐで加圧しながら全体を加熱し巻線
の硬化が行われる。この温度昇温過程において、プリプ
レグ材の半硬化状樹脂は、再び流動状態となり、且つ上
下から加圧力が加えられているためプリプレグ材から流
れ出し巻線の上下，巻線と端部絶縁リング5,巻線と絶縁
筒３、及び巻線と外層絶縁層４間に残っていた隙間を埋
める。

この状態を実現する最も簡便な方法を第８図に示す。
外図に示すボルト13,ナット14は、上下から加圧するた
めのもので、これを締めると端部押え板12を介して巻線
に圧力が加えられる。加圧力は、温度がプリプレグの軟
化する適当な温度に昇温された時点で加えられ（ナット
14を締める）、所定の寸法（設計コイル高さ）まで圧縮
（コイル高さの減少）し、その状態で硬化終了まで保持
される。実際にコイルを量産する場合においては、加圧
力及びコイル変形量などを制御できるプレス機構のある
装置を用いることができる。また、外層絶縁層４にもプ
リプレグ材を用いる場合には、外周側からも外型を設け
て加圧するか、あるいは熱収縮性のテープを巻いて加圧
する必要がある。

このような成型法においては、プリプレグから流れ出
た樹脂分で端部絶縁リング5,内周側の絶縁筒３等との接
着、及び巻線部分に生ずる隙間の充填が行われる。その
ため、プリプレグ内に含有する樹脂量が通常よりも多い
方が適当な場合もある。その場合は、前にも若干触れた
ようにガラス不織布などのポーラスな基材を用いてプリ
プレグを構成すればよい。これらの中間の樹脂量のもの
を得たい場合は、ガラス不織布，ガラス織布等の基材を
適宜組み合わせて用いればよい。さらに、これらプリプ
レグ材に含浸する樹脂に、無機質のフィラーを添加する
ことで、この部分の熱伝導率を増加することもできる。

このようにすることによって、巻線導体（帯状導体
１），端部絶縁リング5,絶縁筒１、及び外層絶縁層４が
一体化されるため堅牢で、且つコンパクトなコイル巻線
を得ることができる。また、この構造のコイル巻線で
は、熱伝導率の高い帯状導体１が内周側から外周側まで
連続していることから、極めて良好な熱放散特性が得ら
れる。

更に、前にも説明したように帯状導体１をコイル軸方
向両端部分で傾けていることにより、漏れ磁束と鎖交す
ることによって生じる渦電流損を大幅に低減することが
できる。また、この製作方法では、巻線工程と樹脂を硬
化するための加熱加圧工程のみで樹脂注入等の工程が不
要である等コイル製作を容易にする効果もある。

これまでは、外層絶縁層にプリプレグテープ２を用い
て、加圧しながら昇温して硬化する製作方法について説
明したが、第９図に示すように、内周型15,外周型16、
及び底板17で容器を構成し、その中に第１図で説明した
巻線ブロックを入れ、その周囲にフェラー等の無機質粉
を混入したエポキシ樹脂18を充填し、加熱硬化してもよ
い。

この場合は、端部絶縁リングは必ずしも必要でなく、
適宜のスペーサで巻線を所定の位置に浮かすようにして
もよい。また、第９図では第１図と同様層間絶縁材を巻
線の周囲に巻き付ける構造になっているが、第10図に示
すように、帯状導体１よりも幅の広い絶縁材（プリプレ
グテープ２）とを重ね合わせたものを用いてもよい。た
だし、この場合には、これまでに述べた帯状導体１の折
り曲げ加工等を容易にするため、絶縁剤と帯状導体１と
を接着剤、あるいは粘着剤を用いて予め一体化しておく
のが良い。

これらは、帯状導体を折り曲げながらスパイラル状に
巻く場合の帯状導体の折り曲げ方として、第３図で説明
した方法を示したが、必ずしも第３図のような折り曲げ
凸部８の折り目の頂点を一点に集中させない第11図、或
いは第12図のような折り曲げ方でもよい。

また、コイル巻線では、鉄心の断面形状に合わせた角
形のコイルが用いられる場合が多いが、この場合は、第
13図に示すように、帯状導体の曲がりの部分に折り曲げ
凸部が位置するように加工を施せばよい。

第20図は、本発明の別の実施例で、帯状導体１を傾け
ながらスパイラル状に巻き上げコイル巻線を形成する例
を示している。第19図は、これに用いるための絶縁（プ
リプレグテープ２）が施されている帯状導体１を示す。

この実施例は、帯状導体１をある程度までエッジワイ
ズ（外周側を伸ばしながら）曲げた状態で使用する例を
示している。通常、帯状導体をエッジワイズに巻く場合
には、外周側を伸ばしながら曲げ、帯状導体の内周側半
径が巻線の半径と同じになるまで曲げ平らな円盤状にし
て巻き上げる。第20図の場合は、曲げた後の帯状導体１
の内周側半径をコイル巻線の半径よりも大きい半径にし
ておく。それを、第20図に示すように帯状導体１の断面
を傾けながら、巻回することで所定の半径のコイル巻線
が得られる。

このような巻方でも、第14図〜第18図を用いて説明し
たような理由で、漏れ磁束との鎖交で生じる渦電流損を
低減できることは言うまでもない。

今までの説明は、第14図における高圧コイル22を対称
に行ってきたが、低圧コイルに適用する場合には、第14
図に示す低圧コイル21における漏れ磁束の方向を考え
て、高圧コイル22と逆の方向に傾ければよい。

第21図は、上述の手段に加えて更に渦電流損の低減が
必要な場合の例を示している。即ち、更に渦電流損の低
減が必要な場合には、帯状導体１の長さ方向に平行に複
数のスリット26を帯状導体１の幅方向に互い違いに設
け、帯状導体１の表面積を実質的に分散するとよい。

このようにすることによって、渦電流の流れる経路を
より制限できるため、渦電流の低減に効果がある。

尚、第21図においては、完全なスリットの形状を示し
ているが、必ずしも導体を切断している必要はなく、例
えばＶ字状の溝を型押しして厚みを制限（例えば1/10程
度）しても効果が得られる。完全なスリットを設ける場
合には、それによって径方向の熱伝導が若干阻害される
が、厚みを制限する方法によれば、熱伝導低下の問題は
軽減できる。

以上種々本発明の実施例を説明したが、それによる効
果をまとめると、先ず径方向の熱伝導率が高くできるた
め、それによって小型，軽量化が図れ、且つ渦電流損の
増加を小さくしたコイル巻線、これを使用した変圧器が
提供できる。

また、本発明のコイル巻線構造では、軸方向に巻かれ
た巻線上下間の電圧は、１ターン分のみであるため（通
常数十ボルト程度）、コイル巻線内部における部分放電
の発生は殆ど考えられないなど、絶縁特性も優れる効果
がある。

産業上の利用可能性以上説明した本発明のコイル巻線、及びそれを用いた
変圧器、並びにコイル巻線の製作方法によれば、帯状導体に絶縁処理を施すか、若しくは帯状導体間に
介在されて相互を絶縁する絶縁物をプリプレグテープと
し、該プリプレグテープを介して前記帯状導体間が固着
され一体化されているコイル巻線、鉄心の周囲に配置されている低圧コイル、若しくはこ
の低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイルが、帯状
導体とプリプレグテープとが軸方向に積み重ねられなが
ら所定数巻回され、かつ、該プリプレグテープを介して
帯状導体間が固着され一体に構成されている変圧器、絶縁筒に第１の端部絶縁物を嵌めた後、プリプレグテ
ープを巻いた帯状導体を波状に加工し、それを前記絶縁
筒に巻き付け、それが軸方向中心まで巻き進んだ時点で
中間絶縁物を設け、その後、前記帯状導体の波状凸部の
突き出す方向を変えて更に所定数巻き上げて前記第１の
端部絶縁物とは反対側に第２の端部絶縁物を取付けた後
外層絶縁を施し、しかる後、上下から加圧しながら全体
を加熱して硬化させて形成するコイル巻線の製作方法と
したものであるから、帯状導体が内周側から外周側まで径方向を分断する絶
縁物が介在せず連続しているので、コイル内部で発生し
た熱を内外周の表面まで効率良く伝達するので熱放散特
性が優れていることは勿論、プリプレグテープを用いて
いるので、従来のような熱硬化性樹脂を充填硬化させる
ようなことを行わずに済み、前記プリプレグテープから
流れでた樹脂で帯状導体同士は勿論のこと、他の絶縁物
をも固着一体化できるので、熱放散特性が優れているこ
とは勿論、製作が簡単で、かつ、小型な装置が得られる
と言う効果がある。

また、コイル軸方向端部の各々で、帯状導体の断面内
径側端部が外径側端部に比較し軸方向中心側となるよう
に傾いているか、コイル軸方向両端における帯状導体の
断面が、コイル軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の
方向と略平行となるように傾いているか、若しくは帯状
導体の折り曲げ凸部が、コイル軸方向両端部で軸方向中
心側になるように構成されていることを特徴とするコイ
ル巻線、コイル軸方向端部の各々で、高圧コイルの帯状導体の
断面内径側端部が、外径側端部に比較し軸方向中心側と
なるように傾いているか、高圧コイルの軸方向両端にお
ける帯状導体の断面が、低圧コイルと高圧コイル間で発
生するコイル軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の方
向と略平行となるように傾いているか、高圧コイルの帯
状導体の折り曲げ凸部が、コイル軸方向両端部で軸方向
中心側になるように構成されているか、コイル軸方向端
部の各々で、低圧コイルの帯状導体の断面外径側端部
が、内径側端部に比較し軸方向中心側となるように傾い
ているか、若しくは低圧コイルの軸方向両端における帯
状導体の断面が、低圧コイルと高圧コイル間で発生する
コイル軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の方向と略
平行となるように傾いている変圧器としたものであるか
ら、上記と同様な理由で熱放散特性が優れていることは勿
論、低圧コイルと高圧コイルとの間に発生する漏れ磁束
と帯状導体とが平行に近い状態になるため、巻線導体内
部で発生する渦電流損が低減できるので、熱放散特性が
優れていることは勿論、コイル端部の渦電流損失を低減
することができると言う効果がある。

フロントページの続き (72)発明者伊豆名具己新潟県新発田市豊町４丁目６番24号 (56)参考文献特開昭55−50924（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−149702（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−35403（ＪＰ，Ａ) 特開平１−309309（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 27/28 H01F 27/32 H01F 41/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁筒と、該絶縁筒に所定数巻回される帯
状導体と、該帯状導体に絶縁処理を施すか、若しくは帯
状導体間に介在されて相互を絶縁する絶縁物と、前記所
定数巻回される帯状導体の軸方向両端部に設けられる端
部絶縁物と、前記所定数巻回される帯状導体の軸方向略
中心部に設けられる中間絶縁物と、前記所定数巻回され
る帯状導体の外側に設けられる外層絶縁物とを備え、前
記帯状導体と絶縁物とを軸方向に積み重ねながら所定数
巻回して形成されるコイル巻線において、前記絶縁物を
プリプレグテープとし、該プリプレグテープを介して前
記帯状導体間を固着すると共に、前記端部絶縁物，中間
絶縁物、及び外層絶縁物をも固着し一体化して構成され
ていることを特徴とするコイル巻線。
【請求項２】帯状導体と、該帯状導体に絶縁処理を施す
か、若しくは帯状導体間に介在されて相互を絶縁する絶
縁物と、所定数巻回された前記帯状導体の内周側、及び
外周側に配置された絶縁物とを備え、その帯状導体の幅
方向端部がそれぞれ内周側絶縁物、及び外周側絶縁物ま
で達するように軸方向に所定数巻回してなる巻線におい
て、前記帯状導体は、コイル軸方向端部の各々で、該帯
状導体の断面内径側端部が外径側端部に比較し軸方向中
心側となるように傾いていることを特徴とするコイル巻
線。
【請求項３】帯状導体と、該帯状導体に絶縁処理を施す
か、若しくは帯状導体間に介在されて相互を絶縁する絶
縁物と、所定数巻回された前記帯状導体の内周側、及び
外周側に配置された絶縁物とを備え、その帯状導体の幅
方向端部がそれぞれ内周側絶縁物、及び外周側絶縁物ま
で達するように軸方向に所定数巻回してなるコイル巻線
において、コイル軸方向両端における帯状導体の断面
が、コイル軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の方向
と略平行となるように傾いていることを特徴とするコイ
ル巻線。
【請求項４】帯状導体と、該帯状導体に絶縁処理を施す
か、若しくは帯状導体間に介在されて相互を絶縁する絶
縁物とを備え、前記帯状導体に折り目で折り曲げ凸部を
形成し、かつ、各ターン間の前記折り曲げ凸部が重なる
ように軸方向に所定数巻回してなるコイル巻線におい
て、前記帯状導体の折り曲げ凸部が、コイル軸方向両端
部で軸方向中心側になるように構成されていることを特
徴とするコイル巻線。
【請求項５】前記絶縁物がプリプレグテープで形成さ
れ、該プリプレグテープを介して前記帯状導体間が固着
され一体化されていることを特徴とする請求項2,3、又
は４記載のコイル巻線。
【請求項６】鉄心と、該鉄心の周囲に置かれる低圧コイ
ルと、該低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイルと
を備えた変圧器において、前記高圧コイルは、帯状導体
とプリプレグテープとが軸方向に積み重ねられながら所
定数巻回され、かつ、該プリプレグテープを介して帯状
導体間が固着され一体に構成されていることを特徴とす
る変圧器。
【請求項７】鉄心と、該鉄心の周囲に置かれる低圧コイ
ルと、該低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイルと
を備えた変圧器において、前記低圧コイルは、帯状導体
とプリプレグテープとが軸方向に積み重ねられながら所
定数巻回され、かつ、該プリプレグテープを介して帯状
導体間が固着され一体に構成されていることを特徴とす
る変圧器。
【請求項８】鉄心と、該鉄心の周囲に置かれる低圧コイ
ルと、該低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイルと
を備え、前記高圧コイルは、絶縁処理を施すか、若しく
は絶縁物を介在して所定数巻回される帯状導体の軸方向
端部がそれぞれ内周側絶縁物、及び外周側絶縁物まで達
するように軸方向に所定数巻回してなる変圧器におい
て、前記高圧コイルの帯状導体は、コイル軸方向端部の
各々で、該帯状導体の断面内径側端部が外径側端部に比
較し軸方向中心側となるように傾いていることを特徴と
する変圧器。
【請求項９】鉄心と、該鉄心の周囲に置かれる低圧コイ
ルと、該低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイルと
を備え、前記高圧コイルは、絶縁処理を施すか、若しく
は絶縁物を介在して所定数巻回される帯状導体の軸方向
端部がそれぞれ内周側絶縁物、及び外周側絶縁物まで達
するように軸方向に所定数巻回してなる変圧器におい
て、前記高圧コイルの軸方向両端における帯状導体の断
面が、前記低圧コイルと高圧コイル間で発生するコイル
軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の方向と略平行と
なるように傾いていることを特徴とする変圧器。
【請求項１０】鉄心と、該鉄心の周囲に置かれる低圧コ
イルと、該低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイル
とを備え、前記高圧コイルは、絶縁処理を施すか、若し
くは絶縁物を介在して所定数巻回される帯状導体が折り
目で折り曲げ凸部を形成し、かつ、各ターン間の前記折
り曲げ凸部が重なるように軸方向に所定数巻回してなる
変圧器において、前記高圧コイルの帯状導体の折り曲げ
凸部が、コイル軸方向両端部で軸方向中心側になるよう
に構成されていることを特徴とする変圧器。
【請求項１１】鉄心と、該鉄心の周囲に置かれる低圧コ
イルと、該低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイル
とを備え、前記低圧コイルは、絶縁処理を施すか、若し
くは絶縁物を介在して所定数巻回される帯状導体の軸方
向端部がそれぞれ内周側絶縁物、及び外周側絶縁物まで
達するように軸方向に所定数巻回してなる変圧器におい
て、前記低圧コイルの帯状導体は、コイル軸方向端部の
各々で、該帯状導体の断面外径側端部が内径側端部に比
較し軸方向中心側となるように傾いていることを特徴と
する変圧器。
【請求項１２】鉄心と、該鉄心の周囲に置かれる低圧コ
イルと、該低圧コイルの周囲に取付けられる高圧コイル
とを備え、前記低圧コイルは、絶縁処理を施すか、若し
くは絶縁物を介在して所定数巻回される帯状導体の軸方
向端部がそれぞれ内周側絶縁物、及び外周側絶縁物まで
達するように軸方向に所定数巻回してなる変圧器におい
て、前記低圧コイルの軸方向両端における帯状導体の断
面が、前記低圧コイルと高圧コイル間で発生するコイル
軸方向両端それぞれにおける漏れ磁束の方向と略平行と
なるように傾いていることを特徴とする変圧器。
【請求項１３】絶縁筒に第１の端部絶縁物を嵌めた後、
プリプレグテープを巻いた帯状導体を波状に加工し、そ
れを前記絶縁筒に巻き付け、それが軸方向中心まで巻き
進んだ時点で中間絶縁物を設け、その後、前記帯状導体
の波状凸部の突き出す方向を変えて更に所定数巻き上げ
て前記第１の端部絶縁物とは反対側に第２の端部絶縁物
を取付けた後外層絶縁を施し、しかる後、上下から加圧
しながら全体を加熱して硬化させて形成することを特徴
とするコイル巻線の製作方法。