JP2001307931A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 別途、支持構造物を設けなくても混触防止板
を配置することができ、且つこの混触防止板と低圧コイ
ル間の耐電圧試験時における対コロナ放電特性を向上さ
せる。 【解決手段】 低圧コイル２の外周に中空絶縁体４を設
け、この中空絶縁体４の外周に混触防止板７を設ける。
中空絶縁体４は、多数の短冊状のガラスチョップドスト
ランド５で相互間に空隙が形成されるよう、ガラスチョ
ップドストランド相互を絶縁性接着剤６で接着したもの
で、多数の空隙の総体積は、ガラスチョップドストラン
ド自体の総体積の９倍以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低圧コイルと高圧
コイルとの間に混触防止板が配置されている変圧器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】負荷としてコンピュータや半導体素子等
が接続される変圧器では、高圧コイルと低圧コイルとの
間に、導電材で形成された混触防止板を設けているもの
がある。この混触防止板は、高圧線路から外雷サージや
同一母線上でのスイッチングサージなどの異常電圧が高
圧コイルに侵入した時、これらサージが高周波であるた
めに、静電誘導によって低圧コイル側に高電圧を誘起し
て、負荷として接続された各種電子機器などに絶縁破壊
などの害を及ぼすのを防ぐために設けられている。すな
わち、混触防止板は、高周波のサージ電圧に対して、コ
イル間のインピーダンス（＝１／（ω・ｃ））を高め
て、静電誘導を緩和するために設けられている。

【０００３】従来このようなモールド変圧器は、図６に
示すように、低圧コイル２の外周上に、絶縁体４ｂを巻
回した後、その外周に混触防止板７ｂを巻付けている。
低圧コイル２の外周に巻回する絶縁体４ｂは、一般的
に、絶縁フィルムや、エポキシ樹脂を含浸したガラス基
材等が用いられている。

【０００４】この他、図７に示すように、低圧コイル２
と高圧コイル３との間に、それぞれから、一定の間隔を
離して、プリプレグ絶縁体４ｃ，４ｃで挟み込んだ混触
防止板７ｃを配置し、低圧コイル２〜混触防止板７ｃ
間、及び混触防止板７ｃ〜高圧コイル３間を空気で絶縁
確保しようというものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
従来技術において、例えば、混触防止板（アース）〜低
圧コイル間の耐電圧試験で通常２〜４kVをかけるところ
を、同試験電圧が１０〜２２kVを要求される仕様のた
め、混触防止板〜低圧コイル間に１０〜２２kVをかける
と、試験電圧課電中にコロナ放電による可聴音が発生す
ることがあるという問題点がある。このような非常に高
い電圧による試験は、設置現場でユーザが行うことがあ
り、放電音の発生自体は、変圧器の性能を低下させるも
のでなく、実際の使用に際して何ら問題が無いものの、
ユーザは、この放電音が発生すると、性能が劣っている
のではないかと誤認してまうことがある。

【０００６】また、後者の従来技術では、混触防止板〜
低圧コイル間に、誘電率が低い空気が介在するため、前
述したような非常に高い電圧による試験が行われても、
放電音を抑えることができるものの、高圧コイルと低圧
コイルとの間に、混触防止板を固定しておくために、混
触防止板の支持構造物が別途必要になり、その結果、変
圧器が大型化する上に、製造コストも高くなってしまう
という問題点がある。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点を踏ま
え、大型化及びコスト高を抑えつつ、非常に高い電圧で
耐圧試験を行っても放電音の発生を抑えることができる
変圧器を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の変圧器は、低圧コイルの外周面に、絶縁材で形成され
た中空絶縁体が設けられ、該中空絶縁体の外周に混触防
止板が設けられ、前記中空絶縁体は、前記絶縁材で多数
の空隙を有する構造物として形成されたものであり、多
数の該空隙の総体積が該絶縁材自体の体積以上である、
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る変圧器の実施
形態について、図面を用いて説明する。

【００１０】本実施形態の変圧器は、図１に示すよう
に、鉄心１を中心として、その外側に低圧コイル２、さ
らにその外側に高圧コイル３が配置されているものであ
る。

【００１１】低圧コイル２と高圧コイル３との間には、
図２に示すように、中空絶縁体４と、銅板で形成された
混触防止板７とが配置されている。低圧コイル２は、積
層された複数の導体２ａと、この導体２ａの積層方向の
両端に配されている絶縁体２ｂ，２ｂと、コイル２の端
面を形成する絶縁性樹脂２ｃと、を有して形成されてい
る。また、高圧コイル３も、積層された複数の導体３ａ
と、この導体３ａの積層方向の両端に配されている絶縁
体３ｂ，３ｂと、コイル３の端面を形成する絶縁性樹脂
３ｃと、を有して形成されている。中空絶縁体４は、こ
の低圧コイル２の外周に巻回され、混触防止板７は、こ
の中空絶縁体４の外周に巻回されている。

【００１２】中空絶縁体４は、図３に示すように、多数
の短冊状のガラスチョップドストランド５で、相互間に
空隙が形成されるよう、ガラスチョップドストランド相
互を絶縁性接着剤６で接着したものである。

【００１３】この中空絶縁体４を形成するガラスチョッ
プドストランド５は、その平均長さが２０〜５０mmであ
り、その平均径が５〜２０μmである。また、絶縁性接
着剤としては、飽和ポリエステル樹脂あるいはビスフェ
ノール系エポキシ樹脂を用いている。ガラスチョップド
ストランド５で形成される構造物中の多数の空隙の総体
積は、ガラスチョップドストランド自体の総体積の９倍
以上である。

【００１４】混触防止板７は、図３及び図４に示すよう
に、その端辺８が１８０°折り曲げられており、且つ端
辺８と混触防止板本体部分との段差部に、ハンダ９が盛
られ、そこがグラインダ等で滑らかに仕上げられてい
る。すなわち、混触防止板７の端部は、鋭角な部分が存
在せず、一定以上の曲率を有するように形成されてい
る。

【００１５】以上のように、本実施形態では、低圧コイ
ル２の外周に中空絶縁体４を巻回し、その外周に混触防
止板７を巻回しているので、別途、特別な支持構造物を
設けなくても、簡単に混触防止板７を設けることがで
き、変圧器の大型化及びコスト高を抑えることができ
る。また、中空絶縁体４は、全体の体積に占める空隙量
が非常に多いので、この中空絶縁体４の誘電率は、ほぼ
空気と同じで１に近い小さな値なので、低圧コイル２〜
混触防止板７間のインピーダンスが大きくなる上に、混
触防止板７の端部にコロナ放電を起し易い鋭角なエッジ
がないため、電界集中の緩和が図られ、耐電圧試験時に
おける対コロナ放電特性が向上する。この結果、非常に
高い電圧で耐電圧試験を行っても、コロナ放電の発生を
抑えることができる。

【００１６】なお、ＣＡＥ（Computer Aided Enginee
ring）による電界解析によれば、図６に示す従来の変圧
器の混触防止板７ｂの端部の電界強度を１００％とする
と、本実施形態において、混触防止板７の端辺８を折り
曲げない状態でも、混触防止板７の端部における電界強
度は７０％に緩和され、混触防止板７の端辺８を折り曲
げると、当該部位における電界強度は２５％に緩和され
ることが確認されている。

【００１７】次に、中空絶縁体の第二の実施形態につい
て、図５を用いて説明する。

【００１８】この実施形態の中空絶縁体４aは、ガラス
繊維の立体織物、あるいはポリエチレンテレフタレート
樹脂やポリアミド樹脂等の成形加工品で形成されている
絶縁シートで、ハニカム構造に形成したものである。こ
のように、ハニカム構造にしても、混触防止板を巻回さ
せるための強度を確保できると共に、内部に多数の空隙
が形成されるので、誘電率を小さくすることができ、第
一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００１９】なお、ここでは、多数の正六角筒の側面相
互を隣り合わせた構造であるが、角筒の形状は、正六角
筒形状である必要はなく、例えば、正三角筒形状であっ
ても、菱形筒形状等であってもよい。これら角筒構造で
は、角筒の高さ方向が、コイルを形成する導体の積層方
向に向き、この積層方向にかかる荷重に対する強度を確
保している。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、低
圧コイルの外周に中空絶縁体を巻回し、その外周に混触
防止板を巻回しているので、別途、特別な支持構造物を
設けなくても、簡単に混触防止板を設けることができ、
変圧器の大型化及びコスト高を抑えることができる。し
かも、中空絶縁体は、全体の体積に占める空隙量が多い
ので、この中空絶縁体の誘電率は、ほぼ空気と同じで１
に近い小さな値になり、低圧コイル〜混触防止板間のイ
ンピーダンスが大きくなるため、電界集中の緩和が図ら
れ、非常に高い電圧で耐電圧試験を行ってもコロナ放電
現象を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施形態における変圧器の
要部切欠き斜視図図である。

【図２】本発明に係る第一の実施形態における変圧器の
高圧コイルと低圧コイル間の断面図である。

【図３】図２におけるIII部の拡大図である。

【図４】本発明に係る第一の実施形態における混触防止
板の展開平面図である。

【図５】本発明に係る第二の実施形態における中空絶縁
体の斜視図である。

【図６】従来の変圧器の高圧コイルと低圧コイル間の断
面図（その１）である。

【図７】従来の変圧器のの高圧コイルと低圧コイル間の
断面図（その２）である。

【符号の説明】

１…鉄心、２…低圧コイル、３…高圧コイル、４，４ａ
…中空絶縁体、５…ガラスチョップドストランド、６…
絶縁性接着剤、７，７ｂ，７ｃ…混触防止板、８…端
辺。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低圧コイルと高圧コイルとの間に、混触防
   止板が配置されている変圧器において、 前記低圧コイルの外周面に、絶縁材で形成された中空絶
   縁体が設けられ、該中空絶縁体の外周に前記混触防止板
   が設けられ、 前記中空絶縁体は、前記絶縁材で多数の空隙を有する構
   造物として形成されたものであり、多数の該空隙の総体
   積が該絶縁材自体の体積以上である、 ことを特徴とする変圧器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の変圧器において、 前記中空絶縁体の前記絶縁材は、多数の短冊状のガラス
   チョップドストランドと、多数の該ガラスチョップドス
   トランド相互間に空隙が形成されるよう、相互を接着す
   る絶縁性接着剤と、を有し、 多数の前記ガラスチョップドストランド相互間に形成さ
   れる多数の空隙の総体積は、前記絶縁材自体の体積の９
   倍以上である、 ことを特徴とする変圧器。
3. 【請求項３】請求項１に記載の変圧器において、 前記中空絶縁体の前記構造物は、前記絶縁材としての絶
   縁シートで、同じ高さの多数の角筒の互いの側面を隣り
   合わせた構造に形成されたものであり、 多数の前記角筒内の空隙の総体積は、前記絶縁シート自
   体の体積の９倍以上である、 ことを特徴とする変圧器。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の変
   圧器において、 前記混触防止板の端辺は、それぞれ、１８０°折り返さ
   れている、 ことを特徴とする変圧器。