June 28, 2026
配電変圧器の内部を見たことがある人なら、そこには導電性材料のコイルが含まれていることをご存知でしょう。従来、これらのコイルは、コアの周りに丸い銅線を巻くことによって作られていました。しかし、街路柱のユニットから風力タービン内のユニットに至るまで、ほとんどすべての最新の変圧器の低電圧巻線を見てみると、まったく異なることがわかります。何百もの細いワイヤーの代わりに、しっかりとした、きちんと層になった銅またはアルミ箔のブロックが表示されます。このコイルはワイヤーで巻かれていません。まるでペーパータオルのロールのように、層ごとに構築されます。この精密でコンパクトなコイルを作る専用の機械を「コイル」といいます。変圧器箔巻線機。
では、なぜ業界はワイヤーからフォイルに移行したのでしょうか?
答えは変圧器の基本的な物理学にあります。低電圧側では電圧が降圧されるため、電流が非常に大きくなります。一般的な 1000 kVA の配電変圧器では、低電圧電流が 1500 アンペアを容易に超えます。この電流を丸い銅線に通そうとすると、重大な問題に直面します。過熱せずにアンペア数を処理するには、非常に大きな断面積が必要です。これは、個々の丸線を数十本 (場合によっては 50 本以上) 並列に巻くことを意味します。この多線並列巻線プロセスは多大な労力とリスクを伴います。ワイヤが互いに交差し、ホットスポットが発生する可能性があります。完成したコイルには多くの空隙があり、熱伝導率が大幅に低下します。機械的には、コイルはそれほど強力ではないため、短絡時に発生する巨大な電磁力に対してより脆弱になります。
銅またはアルミ箔はこれらの問題をエレガントに解決します。箔導体は、薄くて幅の広い金属シートです。このフォイルの単一層で、平行な丸線の列全体を置き換えることができます。箔を層間絶縁紙と一緒に巻くと、緻密で一体的なコイルが得られます。空気の隙間がほとんどないので、熱は直接外部に逃げます。箔の広い表面積は、高周波または大電流の交流が導体の表面にのみ流れる傾向がある現象である「表皮効果」にも対抗します。箔導体は基本的に全面が表面であり、銅をより有効に利用できます。
ここは、変圧器箔巻線機が登場します。これらの優れたフォイルコイルを製造するには、幅広で繊細な金属シートを極めて正確に処理できる機械が必要です。絶縁体が挟まれ、端子が溶接された、完璧にきつくシワのないコイルを手作業で巻くことは不可能です。機械はこの複雑なタスクを自動化します。
標準的なフォイル巻取機は、いくつかの主要なセクションで構成されています。入口側には、重さが 500 kg を超えることもある巨大な銅箔ロールを保持するデコイリング ユニットがあります。そのすぐ隣に別のマンドレルが絶縁紙ロールを保持しています。絶縁紙ロールは通常、Nomex や DMD 複合紙などの高性能素材です。フォイルは矯正およびバリ取りユニットを通過する必要があります。金属は自然な曲線を描いてロールから取り出され、スリットプロセスでエッジに微細なバリが残ります。これらのバリを除去しないと、薄い絶縁紙に穴が開き、変圧器が通電されて電圧が低下すると、致命的な短絡が発生する可能性があります。この機械は精密ローラーを使用して箔を平らにし、バリ取り装置を使用してエッジを優しく丸くします。
機械に組み込まれている最も重要な作業の 1 つは、端子リードの溶接です。フォイルコイルは単純にワイヤーが突き出ているわけにはいきません。変圧器の残りの部分に接続するには、固体の銅またはアルミニウムの棒が必要です。巻線プロセス中、コイルの開始点と終了点で機械は停止し、オペレーターは統合されたタングステン不活性ガス (TIG) 溶接機または超音波冷間溶接機を使用して、これらのリードアウト バーをフォイルに直接取り付けます。溶接は完全に平らで滑らかでなければならず、後で絶縁体を突き破る可能性のある鋭い突起がないものでなければなりません。
最後に、巻き取りスピンドルが成形金型とともに回転し、同時に箔と紙を正確な張力制御の下で引っ張ります。プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) は、フォイルの張力、紙の張力、速度、正確な回転数など、あらゆるパラメーターを管理します。カウンターが事前に設定された値に達すると、機械が箔と紙の両方を自動的に切断し、コイルが完成します。
今日、変圧器箔巻線機は、乾式、油入、および特殊用途の変圧器の低電圧巻線を製造するための誰もが認める標準です。これらは、私たちの電力網が信頼性があり、効率的で、耐久性のある基盤の上に構築されていることを保証する、静かな主力です。
