模制变压器的制作方法

本发明涉及模制变压器。

背景技术：

作为公开本技术领域的背景技术的文献，例如有以下所示的专利文献1。专利文献1中，公开了进行了树脂模塑成形的筒状的高压绕组(一次线圈)和低压绕组(二次线圈)隔着由具有弹性的橡胶间隔物和固化了的间隔树脂部构成的绝缘间隔物，固定在变压器的框架上的结构的模制变压器。

一般而言，模制变压器设置在配备为外部气氛不能直接进入的配电室中运转。但是，近年来，期待扩大模制变压器的应用范围。所以，今后，存在设置在此前未设想作为模制变压器的设置场所的灰尘、水分、盐分等较多的特殊环境中的可能性。当然，在这样的环境下的运转中，也需要确保与配备为外部气氛不能直接进入的环境下同等的可靠性。

在灰尘、水分、盐分较多的环境中，需要考虑漏电起痕现象等引起的腐蚀现象。特别是绝缘间隔物的橡胶部分因附着灰尘、水分、盐分等杂质而耐蚀性降低，引起电场集中的增加。结果是，因橡胶部分的腐蚀进展，绝缘电阻降低，存在漏电起痕现象随绝缘物块一同进展而发生绝缘击穿的可能性。

为了提高变压器的绝缘性，需要确保线圈与线圈以外的金属之间的沿表面放电的最短距离(沿着配置在线圈与线圈以外的金属之间的绝缘部件的表面的距离)较大。例如以下所示的专利文献2中，公开了在油浸式变压器中，使配置在线圈与在线圈外周配置的线圈固定件之间的绝缘部件的形状采用比线圈轴方向长度长、并且比线圈的两端面位置向上下突出的形状，由此确保沿表面放电的最短距离的技术。

专利文献1：日本特开2000-252138

专利文献2：日本特开2009-283686

技术实现要素：

发明所要解决的技术课题

专利文献2中公开的方法是通过使绝缘部件的形状比线圈轴方向长度长，由此来确保线圈与位于线圈的外侧的金属之间的绝缘性的方法。另一方面，专利文献1中所示的模制变压器中，需要确保线圈与位于线圈的上下端的框架之间的沿表面放电的最短距离。所以，即使对模制变压器应用专利文献2中公开的方法，即采用在线圈外周设置绝缘体，并且使该绝缘部件的形状比线圈轴方向长度长的方法，也不能够增加线圈与位于线圈的上下端的框架之间的沿表面放电的最短距离。

本发明的目的在于提供一种在模制变压器中确保适当的绝缘性的方法。

用于解决课题的技术手段

本发明的一个实施方式的模制变压器采用具有筒状的一次线圈、以在一次线圈的内侧设置有规定的空间的状态配置的筒状的二次线圈、上部框架和下部框架，上述一次线圈和二次线圈被多个支承构件支承的结构。在上述一次线圈和二次线圈的上下端部与框架之间分别设置有多个支承构件，其由绝缘物块、和具有比该绝缘物块的底面积更大的面积的宽幅绝缘板构成。绝缘物块与一次线圈和二次线圈的端部抵接，在上述绝缘物块与上述框架之间配置宽幅绝缘板。

发明效果

根据本发明，能够使绝缘物块部的沿表面放电的最短距离较长，模制变压器的可靠性提高。

附图说明

图1是实施例1的模制变压器的正面图。

图2是实施例1的模制变压器的侧面图。

图3是实施例1的变压器线圈截面图和支承其的支承构件的截面图。

图4是实施例1的支承构件的立体图。

图5是位于实施例1的变压器线圈上端部的支承构件的截面图。

图6是实施例2的变压器线圈截面图和支承其的支承构件的截面图。

图7是实施例2的支承构件的立体图。

图8是表示将实施例2的变形例的支承构件配置在线圈下端的情况下的、宽幅绝缘板的形状的图。

图9是实施例3的变压器线圈截面图和支承其的支承构件的截面图。

图10是实施例3的支承构件的立体图。

图11是在宽幅绝缘板的下方配置了缓冲件的情况的截面图。

图12是实施例4的二次线圈的截面图。

图13是实施例5的变压器线圈的截面图和支承其的支承构件的截面图。

图14是实施例5的支承构件的立体图。

图15是实施例5的支承构件的结构图。

图16是实施例6的支承构件的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的变压器。另外，本发明不限定于以下说明的实施方式。

实施例1

以下，用附图说明第一实施例。图1是实施例1的模制变压器100的正面图，图2是该模制变压器100的侧面图。

在实施例1的模制变压器100中，筒形、例如圆筒形状的一次线圈1和二次线圈2通过多个绝缘物块5和金属件7被支承在金属制的框架20。其中，框架20具有位于模制变压器100的下部的框架20a、和位于模制变压器100的上部的框架20b。以下在不区分框架20a和框架20b地称呼的情况下，记作“框架20”。另外，本说明书中，将绝缘物块5、金属件7和框架20称为支承结构部。

图3表示出了模制变压器100中的线圈(一次线圈1、二次线圈2)和位于线圈的下端的支承结构部的截面。另外，图4是该支承结构部的立体图。一次线圈1、二次线圈2都用树脂3进行了模塑成形，在半径方向上同轴地配置。另外，图3中，左侧相当于圆筒的中心方向，右侧相当于圆筒的外周方向。一次线圈1、二次线圈2都用树脂3(参考图3)进行了模塑。另外，二次线圈2在一次线圈1的内侧同轴地配置，在一次线圈1、二次线圈2之间设置有空间部11(参考图3)。而且，在二次线圈2的内侧设置有铁芯13。另外，在实施例1的模制变压器中，一次线圈1是高压线圈，二次线圈2是低压线圈。

绝缘物块5在其上面具有支承一次线圈1的第一支承部5a、支承二次线圈2的第二支承部5b。绝缘物块5由玻璃层叠板等绝缘体构成。另外，在一次线圈1、二次线圈2与绝缘物块5之间，插入了硅橡胶(硅酮橡胶)等缓冲件4。在模制变压器100的框架20a上，安装有多个用于固定绝缘物块5的金属件7，绝缘物块5配置在位于变压器的框架20上的金属件7上。另外，为了防止绝缘物块5错位，绝缘物块5与金属件7通过位置保持销6固定。

另外，图3是表示位于实施例1的模制变压器100的一次线圈1、二次线圈2的下端部的一个支承结构部的截面图，而一次线圈1、二次线圈2的上端部也采用与图3大致上下对称的结构。图5表示出了位于实施例1的模制变压器100的一次线圈1、二次线圈2的上端部的支承结构部的截面图。该情况下，与图3所表示的方向上下相反地使用绝缘物块5。即，以第一支承部5a与一次线圈1的上端抵接，第二支承部5b与二次线圈2的上端抵接的方式配置。另外，位于一次线圈1、二次线圈2的上端的绝缘物块5通过螺栓15与位于上侧的金属件7、框架20b连接。

本发明人进行了以图3、图4为分析体系的电场分析，得知对缓冲件4的角部施加了电场。如果是模制变压器的通常配置环境下(配备为外部气氛不直接进入的配电室等环境)，则即使是现有的模制变压器的结构，耐蚀性也不会降低。但是，将模制变压器设置在灰尘、水分、盐分较多的特殊环境下的情况下，电场因附着在硅橡胶部上的灰尘、水分、盐分等的影响而增加，硅橡胶表面的耐蚀性因局部放电而降低。然后，在硅橡胶中发生的放电腐蚀逐渐向绝缘物块5进展，到达绝缘击穿。

一次线圈1与变压器的金属件7之间的距离越大，达到绝缘击穿的时间越长，所以能够通过增加绝缘物块5的高度、增大沿表面放电的最短距离来改善。因此，优选一定程度地确保绝缘物块5的高度。作为一例，将从绝缘物块5的底部到第一支承部5a的上面(顶面)的高度设为10cm程度即可。

在实施例1的变压器中，一次线圈1是高压线圈，二次线圈2是低压线圈。所以，增大一次线圈1与框架20(或金属件7)之间的沿表面放电的最短距离更重要。因此，使第一支承部5a的高度比第二支承部5b的高度更高。

另外，在绝缘物块5的第一支承部5a与第二支承部5b之间设置有凹部。由此，能够增大一次线圈与第二线圈之间的沿表面放电的最短距离。关于放置于灰尘、水分、盐分等较多的特殊环境下的模制变压器，定期进行清扫、检查是重要的。在一部分模制变压器中，采用了在一次线圈和二次线圈的空间部11单独配置了绝缘膜的结构，但是在空间部11配置膜的情况下，难以进行二次线圈的状态确认。通过采用该结构，能够通过目视容易地确认一次线圈1与缓冲件4的接触部4a、和二次线圈2与缓冲件4的接触部4b的状态，清扫等的维护性也会提高。

实施例2

接着，对于本发明的实施例2，用图6、图7进行说明。实施例2的模制变压器的结构中，支承结构部的结构以外的方面，是与实施例1的模制变压器相同的结构。因此，以下，以支承结构部为中心进行说明。图6是表示位于实施例2的模制变压器的一次线圈1、二次线圈2的下端部的一个支承结构部的截面图。实施例2的支承结构部中，在实施例1中所说明的结构的基础上，在绝缘物块部5的下部配置了具有比绝缘物块部5和金属件7的底面积大的面积的平板即宽幅绝缘板8。另外，与实施例1同样，位于一次线圈1、二次线圈2的上端的支承结构部也与图6大致对称地构成。但是，在绝缘物块5与金属件7之间不设置宽幅绝缘板8。以下，以位于线圈的下端部的支承结构部为中心进行说明。

为了防止绝缘物块5与宽幅绝缘板8错位，用位置保持销6’将绝缘物块5和宽幅绝缘板8固定在金属件7。宽幅绝缘板8是为了延长线圈与金属件7或框架20之间的沿表面放电的最短距离而设置的。所以宽幅绝缘板8采用至少与绝缘物块5和/或金属件7相比，宽度(圆周方向的长度)和长度(半径方向的长度)长的绝缘板。

宽幅绝缘板8与绝缘物块5不是一体的，是另外的构件，所以宽幅绝缘板8只要是绝缘体则能够使用各种材质的部件。例如可以使用绝缘物块部5所使用的玻璃层叠板等，相反也可以使用与绝缘物块部5不同材质的部件。

通过采用插入了宽幅绝缘板8的结构，延长了从线圈到金属件7(或者框架20)的沿表面放电的最短距离。从线圈到金属件7的沿表面放电的最短距离越长，达到绝缘击穿的时间越长。通过配置图7所示的宽幅绝缘板8，在绝缘物块5的高度尺寸的基础上，宽幅绝缘板8的表面距离也被加入沿表面放电的最短距离(图6的虚线表示出的区间L是沿表面放电的最短距离)。所以，能够延长到达绝缘击穿的时间。

另外，因为采用了能够将宽幅绝缘板8和绝缘物块5分离的结构，所以能够分别更换绝缘物块5和宽幅绝缘板8。另外，将绝缘物块5应用于各种大小的变压器变得容易。宽幅绝缘板8与绝缘物块5成为一体的情况下，在较小的变压器中配置绝缘物块5时，也存在宽幅绝缘板8与其他构件相干涉的可能性。通过准备多种大小的宽幅绝缘板8，与要配置的变压器的尺寸等相应地选择不同大小的宽幅绝缘板8，能够将绝缘物块5共通地应用于各种大小的变压器，能够降低绝缘物块5的制造成本。

[变形例]

用图8说明实施例2的模制变压器的支承结构部的变形例。实施例2中，说明了使用表面平坦的绝缘板作为宽幅绝缘板8的结构例。但宽幅绝缘板8的形状不限定于表面平坦的绝缘板。在变形例中，说明将在宽幅绝缘板8设置了倾斜的形状、即宽幅绝缘板8的端部与中心部相比降低的形状的宽幅绝缘板8应用于支承结构部的例子。

图8中表示出了设置有倾斜的宽幅绝缘板8’的结构的一例。图8是将绝缘物块5配置在线圈下端时，从变压器的外侧向中心部观察绝缘物块5、金属件7、宽幅绝缘板8’的情况下的结构图。这样，通过采用宽幅绝缘板8’的外侧与中央部相比降低的结构，能够防止水滴等滞留在宽幅绝缘板8’的表面。此外，宽幅绝缘板8’的形状不限定于图8所示的形状。只要是端部与中心部相比降低的结构，附着在上表面的水滴等难以滞留的结构，则能够使用各种形状的绝缘板。例如也可以使用梯形形状的宽幅绝缘板。

另外，采用在宽幅绝缘板8设置倾斜的结构的情况下，在线圈的下端部配置的宽倾斜板8，如图8所示，以宽幅绝缘板8’的端部成为在与中心部相比降低的位置的方式配置。

假设使宽幅绝缘板8与绝缘物块5一体成形的情况(以下，将使宽幅绝缘板8与绝缘物块5一体成形得到的部件称为“宽绝缘物块”)下，需要分别制作用于配置在下端部的宽绝缘物块、和用于配置在上端部的宽绝缘物块。如图8所示，用于配置在下端部的宽绝缘物块配置在下端部时，成为宽幅绝缘板部分的端部与中心部相比降低的结构。将其原样配置在上端部时，在上端部，宽幅绝缘板部分的端部朝向上方，易于蓄积水滴等，所以不优选。因此，配置在上端部的宽绝缘物块需要采用与配置在下端部的宽绝缘物块不同的结构(例如采用不存在宽幅绝缘板部分的绝缘物块等)。

如实施例2或本变形例那样，如果宽幅绝缘板与绝缘物块为分别的部件时，通过在上端部仅配置绝缘物块，不设置宽幅绝缘板，能够防止水滴等滞留在绝缘物块5的表面。因此，在上端部和下端部都能够使用相同的绝缘物块，无需分别制作用于配置在下端部的绝缘物块和用于配置在上端部的绝缘物块。

另外，以上说明了在上端部不设置宽幅绝缘板的结构，但也可以在上端部设置宽幅绝缘板。该情况下，使宽幅绝缘板8’以与配置在下端部的情况下相同的朝向设置即可。即，以成为宽幅绝缘板8’的外侧与中央部相比降低的结构的方式设置即可。这样，能够与在下端部设置宽幅绝缘板8’的情况同样，防止水滴等滞留在设置在上端部的绝缘物块附近。

实施例3

接着，用图9、图10说明本发明的第三实施例。实施例3的模制变压器的结构中，支承结构部的结构以外的方面是与实施例1的模制变压器相同的结构。图9表示出了实施例3的模制变压器中的、线圈(一次线圈1、二次线圈2)和支承它们的支承结构部(绝缘物块5、金属件7、框架20)的截面。图10是支承结构部的立体图。

在实施例1的模制变压器中，将缓冲件4配置在线圈与绝缘物块5之间。另一方面，在实施例3的模制变压器中，采用将缓冲件4配置在绝缘物块5的下方，使一次线圈1和二次线圈2被绝缘物块5直接支承的结构。除此以外的方面采用与实施例1的变压器相同的结构。

缓冲件4使用的硅橡胶与模塑成形线圈的树脂3和由玻璃层叠板等构成的绝缘物块5相比，相对介电常数低，易于引起绝缘击穿。于是，在实施例3的模制变压器中，通过将缓冲件4配置在远离线圈的部位，减轻电场的集中，使得难以引起绝缘击穿。

另外，以上基于用图3所说明的结构、即没有宽幅绝缘板8的结构进行了说明，但也能够对实施例2的变压器的结构应用实施例3的方法。图11表示出了该结构例。图11是将实施例2与实施例3组合而成的结构，在玻璃层叠板等的绝缘物块5下配置宽幅绝缘板8，进而在宽幅绝缘板8与金属件7之间设置了硅橡胶等的缓冲件4。通过采用这样的结构，能够延长线圈与金属件7之间的沿表面放电的最短距离，并且能够缓和对缓冲件4的电场集中。

进而，作为其他实施方式，也可以在绝缘物块5与宽幅绝缘板8之间设置缓冲件4。

实施例4

以下，用图12说明本发明的第四实施例。

图12是实施例4的模制变压器的二次线圈2的截面图。实施例4的模制变压器的结构中，除了在二次线圈2的外周部配置了由绝缘纸9和绝缘带10构成的绝缘膜这一点之外，与实施例1、2或3的模制变压器相同。

通过在二次线圈2的外周部粘贴绝缘纸9和绝缘带10，能够提高变压器的耐污染性和耐压性。另外，由此，绝缘性提高，所以也可以使一次线圈1与二次线圈2之间的空间(例如图3中的空间部11)变得更窄。该情况下，能够使一次线圈1小直径化，所以能够使变压器小型化。

关于在灰尘、水分、盐分等较多的特殊环境下的模制变压器的使用，维护也是重要的。如实施例1中所说明，在一次线圈1与二次线圈2的空间部11配置绝缘膜的方法也能够提高绝缘性能，缩小线圈间的绝缘距离而实现变压器的小型化。但是在灰尘、水分、盐分等较多的特殊环境下的模制变压器的使用中清扫也是重要的。如果在空间部配置绝缘物，难以再次进行线圈清扫，通过使用本结构，能够兼顾变压器的小型化和维护性的提高。

实施例5

接着，说明实施例5的模制变压器的结构。图13是实施例5的模制变压器的变压器线圈(一次线圈1、二次线圈2)和支承它们的支承构件的截面图。另外，图14是实施例5的支承构件的立体图，图15是实施例5的支承构件的结构图。

实施例2的模制变压器中，如图6所示，是宽幅绝缘板8配置在绝缘物块5与变压器金属件7之间，确保沿表面放电的最短距离L的结构。另一方面，实施例5的模制变压器中，如图13所示，通过将宽幅绝缘板8a和8b分别配置在绝缘物块5的上部和下部而实现了沿表面放电的最短距离的进一步延长。实施例5的模制变压器的除此以外的方面与实施例1～4的模制变压器相同。

其中，宽幅绝缘板8a和8b不是在绝缘物块5上通过机械加工等直接成形的结构。如图15所示，在绝缘物块5成形了用于嵌入宽幅绝缘板8a、8b的槽。并且，通过在该槽中嵌入宽幅绝缘板8a、8b，由此构成图14示出的支承构件。

在绝缘物块5与宽幅绝缘板8c、8d的嵌合部分，槽与宽幅绝缘板8a、8b之间产生间隙的情况下，用硅或绝缘性树脂等进行填缝。当然，也可以通过用机械加工成形为精密的嵌合尺寸，而使得在绝缘物块5所设置的槽与宽幅绝缘板8a、8b之间不产生间隙。但是，通过用硅或绝缘性树脂等进行填缝，更易于防止在发生漏电起痕现象时通过成形于绝缘物块5的槽部分形成电路的情况。如果是该结构，则因漏电起痕等而在绝缘物块5、宽幅绝缘板8a、8b中形成了电路的情况下，能够通过更换宽幅绝缘板8a、8b，而简单地恢复绝缘性能。另外，对于绝缘物块5，也能够通过对所形成的电路用锉等进行表面研磨，或者涂布绝缘涂料或清漆等，而恢复绝缘性。

其中，本实施例中说明了在绝缘物块5配置2个宽幅绝缘板的例子，但也可以仅在1处配置宽幅绝缘板。例如也可以仅配置宽幅绝缘板8b。

实施例6

图16是实施例6的模制变压器的支承构件的结构图。实施例6的模制变压器的结构中，除了以下说明的方面(支承构件的结构)之外，是与实施例1～5的模制变压器相同的结构。

实施例5中，说明了对于绝缘物块5，将宽幅绝缘板8a、8b从一个方向嵌入，从而延长沿表面放电的最短距离的例子。实施例6的模制变压器中，如图16所示，对于绝缘物块5将槽在周向上成形一周。然后，将宽幅绝缘板8c、8d插入在该成形的槽部分中。此时，宽幅绝缘板8c、8d以由宽幅绝缘板8c和8d夹着绝缘物块5的方式配置。对于绝缘物块5与宽幅绝缘板8c、8d的嵌合部分，与实施例5同样，也可以用硅或绝缘性树脂等实施填缝。

以上是本发明的实施例的说明。另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，以上说明的各实施例中，说明了线圈是圆筒形的情况的例子，但线圈的形状不限定于圆筒形。例如也可以是矩形形状。上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，不限定于必须具备说明的所有结构。

例如，在以上说明的各实施例中，说明了线圈是圆筒形的情况的例子，但线圈的形状不限定于圆筒形。例如也可以是矩形形状。另外，也能够使绝缘物块的第一支承部和第二支承部为分别的构件。另外，对于各实施例的结构的一部分，也能够追加、删除、置换其他构件。

符号说明

1：一次线圈

2：二次线圈

3：树脂

4：硅橡胶等缓冲件

5：绝缘物块

6：位置保持销

7：变压器金属件

8(8a、8b、8c、8d)：宽幅绝缘板

9：绝缘纸

10：绝缘带

11：空间部

13：铁芯

20：框架