本发明的实施方式涉及静止型模压设备所使用的模压线圈。
背景技术：
在电力用、工业用的静止型模压设备、例如模压变压器、模压电抗器等所使用的模压线圈中，以冷却用的空气在模压线圈内部通过的方式，在被分割成分段线圈的模压线圈的各分段间设置管道，由此，进行模压线圈的冷却、分段线圈间的绝缘。该管道例如通过以在各分段线圈间夹着波板状的支承物的方式配置而构成。支承物的端面通常被配置成与分段线圈的端面对齐。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-8121号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
在将现有的模压线圈例如用于受电电压(一次电压)较高的模压变压器的情况下，线圈端面的沿面绝缘性能降低、由于线圈分段间空气层的分担电压增加而空气层的绝缘性能降低、或者分段线圈间的冷却性能降低等的课题变得显著化。
因此，本发明的实施方式的目的在于，提供一种沿面绝缘性能、空气层的绝缘性能以及冷却性能优异的模压线圈。
用于解决课题的手段
本实施方式所涉及的模压线圈为，将具有绕组导体层且周围由树脂模压件覆盖的多个筒状的分段线圈呈同心圆状重叠设置，并且具备在上述分段线圈间夹设支承物而构成的管道。上述支承物的端部的位置存在于比上述树脂模压件端面以及上述绕组导体层端部后退的位置。
附图说明
图1是表示第1实施方式的模压线圈的概要构成例的局部立体截面图。
图2是表示第2实施方式的模压线圈的概要构成例的局部立体截面图。
图3是表示第3实施方式的模压线圈的概要构成例的局部立体截面图。
图4是表示第4实施方式的模压变压器的概要构成的纵截面图。
具体实施方式
以下，基于附图对实施方式进行说明。在实施方式的说明中，对于实质上相同的构成部位赋予相同的符号并省略说明。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的模压线圈10的概要构成例的局部立体截面图。模压线圈10是将筒状的分段线圈10a呈同心圆状重叠多层而形成的。另外，在以下的说明中，将与模压线圈10的径向正交的方向设为轴向，将轴向表现为上下方向。
绕组导体12具备的构成为，从模压线圈10的绕组导体入口12a起构成绕组导体层12d以及搭接线12c，并与绕组导体出口12b连接。这些绕组导体层12d通过搭接线12c进行u形连接。绕组导体层12d由绝缘物覆盖，构成树脂模压件18。
在内部包含绕组导体层12d的树脂模压件18如以下那样形成。通过无纺布等覆盖绕组导体层12d，将支承物16配置为在绕组导体层12d间设置规定的空间，在该状态下，例如在含浸了环氧树脂之后使其硬化。如此，形成在内部具备绕组导体层12d的树脂模压件18。即，分段线圈10a构成为，卷绕为筒状的绕组导体12(绕组导体层12d)的周围由绝缘物(例如环氧树脂)覆盖。
支承物16例如是波板状的树脂构造物。支承物16夹设于邻接的分段线圈10a间，由此在分段线圈10a间形成具备沿着模压线圈10的轴向延伸的通路的管道14。支承物16例如由环氧树脂形成，因此，支承物16的介电常数较高。
由管道14形成供空气流动的通路，通过在通路中流动空气，由此能够进行模压线圈10的冷却。分段线圈10a间的距离由支承物16规定。将分段线圈10a间的沿面绝缘性能、冷却性能以及空气层的绝缘性能考虑在内而制造分段线圈10a间的距离。另外，将支承物16的端部称为支承物端面16a。
在分段线圈10a的绕组导体层12d间具备搭接线12c，它们进行u形连接，即在截面中呈现使u形上下互不相同地结合的形状，并构成为其周围由树脂模压件18覆盖。此处，绕组导体层12d中的从搭接线12c所连接的一侧观察处于相反侧的端部，称为绕组导体层端部12e。将这些绕组导体层12d、搭接线12c以及树脂模压件18一体化而构成模压线圈10。
在上述u形连接的模压线圈10的与搭接线12c所连接的一侧相反的一侧，支承物16的支承物端面16a的位置存在于比树脂模压件端面18a朝模压线圈10的构造物的内部方向(使分段线圈10a在轴向上缩短的方向)后退了后退长度l1的位置。支承物端面16a的位置存在于比绕组导体层端部12e朝内部方向后退的位置。
端部绝缘部20从树脂模压件18中的树脂模压件端面18a起到绕组导体层端部12e为止，在从树脂模压件端面18a起朝向模压线圈10的构造物的内部方向为端部绝缘部长度l2的距离上，存在绕组导体层端部12e。如上所述，支承物端面16a的位置存在于比绕组导体层端部12e朝内部方向后退的位置，因此，后退长度l1与端部绝缘部长度l2具有“l1＞l2”的关系。
在模压线圈10的上下部，以与绕组导体层12d连接的方式设置有端部绝缘部20。在端部绝缘部20的端面上，模压线圈10(分段线圈10a)具有树脂模压件端面18a。
树脂模压件18在树脂模压件端面18a的角部具有树脂模压件角部18b。树脂模压件角部18b是与模压线圈10相关的电场集中的场所，当在树脂模压件角部18b的附近例如存在支承物端面16a等电气通路时，容易经由该电气通路产生放电。
此外，在绕组导体12的绕组导体层端部12e具有绕组导体角部12f。绕组导体角部12f是电场容易集中的场所，当在最接近绕组导体角部12f的树脂模压件18的表面即强电场部18c的附近例如存在支承物端面16a等电气通路时，容易经由该电气通路产生放电。
当将第1实施方式的模压线圈10的效果进行汇总时，成为如下那样。
根据第1实施方式的模压线圈10，支承物16的支承物端面16a的位置存在于从树脂模压件端面18a后退的位置。即，支承物端面16a与树脂模压件端面18a未形成同一平面。因此，产生电场集中的树脂模压件角部18b与支承物端面16a不接近，因此能够抑制分段线圈10a间的桥接，能够抑制分段线圈10a的端面的沿面绝缘性能的降低。此外，由此，在雷电冲击试验中，能够抑制以分段线圈10a间的沿面绝缘破坏为起点而产生超过雷电冲击波形的规格的变形。
此外，构成为，使支承物16的支承物端面16a的位置存在于比分段线圈10a的端面(即、树脂模压件端面18a)以及绕组导体层端部12e朝内部后退的位置。即，支承物端面16a存在于比树脂模压件端面18a朝内部后退了后退长度l1以上的距离的位置。由此，支承物端面16a不仅不接近树脂模压件角部18b，而且也不接近与电场集中的绕组导体角部12f最接近的树脂模压件18的表面的强电场部18c。通过采用该构成，能够抑制分段线圈10a间的桥接，能够抑制树脂模压件端面18a(树脂模压件角部18b)的沿面绝缘性能的降低。此外，由此，在雷电冲击试验中，能够抑制以分段线圈10a间的沿面绝缘破坏为起点而产生超过雷电冲击波形的规格的变形。
此外，以往由于存在介电常数较高的支承物16而使管道14的空气层分担的电压增加，而根据第1实施方式，构成为，支承物端面16a的位置成为从树脂模压件端面18a后退的位置。由此，能够提高树脂模压件角部18b的局部放电性能。
此外，根据该构成，在管道14中不存在支承物16的区域变多，能够使模压线圈10的冷却面积增加，能够减少在管道14中通过的空气的压力损失。由此，能够提高模压线圈10的冷却性能。
(第2实施方式)
接着，对第2实施方式进行说明。图2是表示第2实施方式的模压线圈10的概要构成例的局部立体截面图。在图2中，提取一个分段线圈10a以及支承物16进行表示。在图2中，表示出带型无纺布22、端部无纺布24以及夹持件26，以便能够理解使模压线圈10含浸于树脂而使其一体化之前的状态。
模压线圈10配置为，在卷绕为筒状的绕组导体12、即绕组导体层12d的上端部连接端部无纺布24，并通过带型无纺布22对它们进行卷绕而汇集到一起地固定。并且，为了防止所卷绕的带型无纺布22解开而汇集到一起地组装的形状损坏，通过夹持件26将端部无纺布24以及带型无纺布22重叠地夹持而将它们进行固定。此外，支承物16的支承物端面16a的位置存在于比树脂模压件端面18a以及绕组导体层端部12e朝内部后退的位置。
在第2实施方式中，端部无纺布24、对其进行卷绕的带型无纺布22以及夹持件26构成端部绝缘部20。支承物端面16a存在于比树脂模压件端面18a以及绕组导体层端部12e朝内部后退的位置的情况，即，从树脂模压件端面18a到支承物端面16a为止的距离即后退长度l1大于端部绝缘部长度l2的情况，与第1实施方式相同。
在第2实施方式中，如上所述，模压线圈10为，将由带型无纺布22卷绕并由夹持件26夹持固定的绕组导体12以及端部无纺布24，作为一体含浸于树脂并使其硬化，由此一体地构成。
接着，对第2实施方式的模压线圈10的制造方法进行说明。在未图示的模压模内，将支承物16与绕组导体层12d交替地配置成为同心圆状的筒状，并成为通过带型无纺布22卷绕了绕组导体层12d的状态。接着，在绕组导体层12d被带型无纺布22卷绕了的状态的部件的上下端部嵌合夹持件26，而以带型无纺布22不会松弛的方式进行固定。接着，在使其含浸于树脂之后使其硬化。由此，形成绕组导体层12d、带型无纺布22以及夹持件26通过树脂被一体地硬化而构成的模压线圈10。
如此，在通过夹持件26固定了卷绕于绕组导体层12d的带型无纺布22的状态下，使其含浸于树脂并硬化，因此，在通常情况下，即便不设置配置于支承物16的上部的间隔件，带型无纺布22也不会解开而松弛。
当将第2实施方式的模压线圈10的效果进行汇总时，成为以下那样。
根据第2实施方式的模压线圈10，起到与第1实施方式相同的效果。此外，通过采用这样的构成，即便将支承物端面16a配置于比树脂模压件端面18a后退的位置，也能够抑制带型无纺布22解开而所组装的形状损坏。由此，能够实现构成为支承物端面16a的位置存在于比树脂模压件端面18a后退的位置的模压线圈10。
(第3实施方式)
接着，对第3实施方式进行说明。图3是表示第3实施方式的模压线圈的概要构成例的局部立体截面图。图3提取一个分段线圈10a以及支承物16进行表示。与图2相同，在图3中，表示出片型无纺布32以及端部无纺布24，以便能够理解使模压线圈10含浸于树脂而使其一体化之前的状态。
在第3实施方式中，使用即便不通过夹持件26进行固定也不会解开的能够自立的片型无纺布32。
模压线圈10配置为，在卷绕为筒状的绕组导体12、即绕组导体层12d的上端部载放端部无纺布24，并通过片型无纺布32对这些进行卷绕而覆盖来对这些进行固定。片型无纺布32具有通过其本身能够保持形状那样的、具有所谓的腰劲的程度的强度。也可以进一步使用在第2实施方式中说明的夹持件26，将绕组导体层端部12e、端部绝缘部20以及片型无纺布32夹持固定。
在第2实施方式中，端部无纺布24以及对其进行卷绕的片型无纺布32构成端部绝缘部20。支承物端面16a的位置存在于比树脂模压件端面18a以及绕组导体层端部12e朝内部后退的位置的情况，即，从树脂模压件端面18a到支承物端面16a为止的距离即后退长度l1大于端部绝缘部长度l2的情况，与第1以及第2实施方式相同。
在第2实施方式中，如上所述，模压线圈10将由片型无纺布32卷绕的绕组导体12以及端部无纺布24，作为一体含浸于树脂而一体地构成。
当将第3实施方式的模压线圈10的效果进行汇总时，成为以下那样。
根据第3实施方式的模压线圈10，起到与第1实施方式相同的效果。此外，由于使用通过本身能够自立且能够保持形状的片型无纺布32来卷绕绕组导体12，因此即便将支承物端面16a配置于从树脂模压件端面18a朝模压线圈10的构造物的内部方向后退的位置，也能够保持汇集到一起地组装而成的形状，因此，起到生产率优异这样的作用效果。
(第4实施方式)
接着，对第4实施方式进行说明。图4中表示模压式静止感应设备即模压变压器100的概要构成。该模压变压器100具备：构成模压式静止感应设备器身的模压变压器器身32；收纳该模压变压器器身32的密闭容器33；以及设置于该密闭容器33外侧的侧面(图中左右)的热交换器34。
其中，模压变压器器身32通过组合表面由树脂或者含有树脂的绝缘材料覆盖的模压线圈10以及铁芯36而构成。模压线圈10具备：安装于铁芯36的外周的分段线圈10a；以及配置于该分段线圈10a的外周的分段线圈10a。此处，模压线圈10为第1、第2或者第3实施方式的模压线圈10。模压线圈10构成为，图4中未图示的支承物端面16a的位置成为从树脂模压件端面18a后退的位置。
在密闭容器33内，在收纳有模压变压器器身32的状态下，封入有超过大气压的压力的空气37。该密闭容器33与左右的各热交换器34分别通过上部连接路38以及下部连接路39连接。上部连接路38与密闭容器33的上部连接，下部连接路39与密闭容器33的下部连接。
如图4所示，在密闭容器33内，在比下部连接路39靠上方且比上部连接路38靠下方的位置，设置有分隔板40。该分隔板40以固定状态设置于密闭容器33的内表面。在分隔板40上，在与模压线圈10的外周部邻接的部位形成有沿着该模压线圈10的外周部的圆形的流通孔40a。
在上述构成中，当模压变压器100开始运转时，模压变压器器身32发热，与此相伴，密闭容器33内的空气37的温度上升。如图4中箭头所示那样，温度上升了的空气37在密闭容器33内上升之后，通过上部连接路38朝热交换器34侧流动而被冷却。
由热交换器34冷却后的空气37，以通过下部连接路39向密闭容器33内返回的方式进行循环。如此，密闭容器33内的空气37通过热交换器34而进行循环，由此密闭容器33内的空气37被冷却，进而模压变压器器身32被冷却。
在该情况下，在密闭容器33内循环的空气37的一部分，通过分隔板40的流通孔40a与模压线圈10的外周部之间的间隙，从外周部对模压线圈10进行冷却。此时，在模压线圈10的外周部流通的空气37在接近模压线圈10的场所流通，因此能够提高冷却效果。此外，在邻接的分段线圈10a之间，通过支承物16形成有管道14，因此在密闭容器33内循环的空气37的一部分也进入管道14，还从内部对模压线圈10进行冷却。由此，能够进一步提高模压线圈10的冷却效果。
此处，由于空气的绝缘强度与其绝对压力大致成正比例，因此，相对于大气压的空气，表压为1气压(绝对压力为2气压)的空气具有大致2倍的强度。此外，气体的密度越高则热传递能力越增加，如果将流速保持为恒定，则相对于大气压的空气，表压为1气压(绝对压力为2气压)的空气具有大约2倍的冷却能力。
根据上述实施方式的模压变压器100，通过将模压变压器器身32收纳在密闭有超过大气压的压力的空气37的密闭容器33内，由此能够提高与模压线圈10的分段线圈10a间、铁芯36等处于接地电位的部件与模压线圈10之间的绝缘相关的空气37的绝缘耐压。
在该情况下，将模压变压器器身32单独的绝缘耐压设为标准使用电压(常规电压)以上，将收纳在密闭有超过大气压的压力的空气37的密闭容器33内的情况下的整体的绝缘耐压设为根据规格等确定的试验电压(商用频率电压、冲击电压等)以上。通过如此设定绝缘耐压，由此即便在从密闭容器33中排出了空气的情况下，在正常时也能够比较安全地进行运用。
此外，在上述中，将模压变压器器身32单独的绝缘耐压设为标准使用电压以上，但是即使将收纳在密闭有大气压的空气37的密闭容器33内的情况下的绝缘耐压设定为标准使用电压以上，也能够得到相同的效果。
此外，由于设置有用于提高密闭容器33内的空气37的密度且对该空气37进行冷却的热交换器34，所以还能够提高冷却性能。该构成的结果，能够提供一种模压变压器100，超过绝缘功能、冷却功能依存于大气压的空气的现有的模压变压器的电压、容量的上限地进行高电压化以及大容量化。
此外，在模压线圈10中，将支承物16的支承物端面16a配置于比分段线圈10a的端面(即、树脂模压件端面18a)以及绕组导体层端部12e朝内部后退的位置。因此，模压线圈10将超过大气压的压力的空气37封入到密闭的密闭容器33内，因此，在该后退的部分，能够进一步提高冷却效果。此外，支承物16周边的送风阻力降低与该后退相对应的量，因此，能够提高在分段线圈10a间进行循环的空气37的冷却效果。
对本发明的几个实施方式进行了说明，这些实施方式作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他的各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于专利请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。
例如，分段线圈10a呈同心圆状地重叠配置有多层，但是即便不是同心圆状，只要通过支承物16以隔开规定间隔的方式支承并重叠即可。此外，模压线圈10的截面也可以不是圆形而是矩形、椭圆形。
另外，关于用于形成对分段线圈10a的间隔进行规定的管道14的支承物16，在上述实施方式中使用截面为波板状的支承物16进行了说明，但是并不意图限定于该形状。例如，也可以使用截面为矩形波形状的支承物16，还可以使用与多个棒状间隔件相当的支承物16。