ナセル内設置型 風力発電用昇圧モールド変圧器(PDF

Products News 172
Step-up transformer for nacelle installation of Wind generation
ＪＰＣＡショー 40回連続出展表彰
ナセル内設置
日本電子回路工業会様より
風力発電用 昇圧モールド変圧器
Plaque of appreciation was presented by
JPCA ,citing continuous exhibition to JPCA
show for 40 years.
小型・軽量化に加え、耐震性・寒冷地対策も
利昌工業（株）開発本部 電気技術研究所
黒井 斉
RISHO KOGYO CO.,LTD.
Electrical R&D Laboratory
Hitoshi Kuroi
昭和50年7月発行の社内報
開催場所は、東京・晴海国際
貿易センター。テーマは「信頼
性・省力化のための電子総合
資機材展」となっています。
積層板各社はUL規格-77年規
制（フェーズ II）対応品を競って
出展しています。
■コイルをガラス繊維で強化
■多くの採用実績
リショーモールド変圧器のコイルは、ガラス繊維で
このため、難燃性、小形軽量、メンテナンス
絶縁構成された巻線を金型内に納め、低粘度エポ
フリー、さらには耐湿性、耐水性、耐汚損性に
キシ樹脂を高真空下で含浸する「金型方式真空
優れるという特長から、リショーモールド変圧
含 浸 法 」 で製 造さ
日中電子回路産業交流化促進功労賞
受賞
コイルをガラス繊
共施設などに採用され、現在までに9000台以上
維で強化する独自の
の納入実績があります。
モールド構 造を持っ
また地球環境保護、CO2削減対策として、低損
た 変 圧 器は、 利 昌
失のトップランナー変圧器に加え、アモルファ
先日、日中電子回路友好促進協議会様より、
工業が 1973 年にわ
ス鉄芯を採用した超高効率トップランナー変圧
日中電子回路産業交
が 国 で 初 めて 国 産
流化促進功労賞を賜
化しました。
日中電子回路友好促進協議会様より
りました。 ▲ＪＰＣＡショー連続40回出展表彰盾
器は、信頼性が要求される高層ビル、病院、公
れます。
この賞は、日中両
▲モールドコイル Molded coil
器をラインナップしております。
ガラス繊維で強化
■風力発電用モールド昇圧変圧器
されたモールドコイル
この度開発したモールド変圧器は、環境にや
は 耐クラック性に 優
さしいクリーンなエネルギーとして注目される
先日、日本電子回路工業会(JPCA)様よりJPCA
国の電子回路産業の
ショー40回連続出展の感謝状盾（写真）を賜り
発展に顕著な貢献を
ました。
した法人または個人
この盾をいただいたのは加盟433社中わずか８
に贈られたもので、
下記にナセル内設置のイメージを示します。
社であるとの事で大変光栄に存じます。
大変光栄に存じま
社内報のバックナンバーを調べたところ、
ナセルは地上から数十メートルの高所に設置さ
す。
れる訳ですが、ここに変圧器を設置する理由
1971年の初回出展から4回目まではパネル出展
れており、厳しい環境下でも安心してご使用いただ
風力発電で得られた電力を変換するもので、風
けます。
車のナセル内に設置されます。
▲日中電子回路産業交流化促進功労
は、つばさの長さが何十メートルにもなる、
で、第5回の1975年（昭和50年）よりブース展示
を行っているようです。この時の出展数は84社
（本年の第40回は454社）でした。
阪西末 は退任いたしました
利昌工業からは紙フェノール銅張積層板のCS-
去る6月28日付けで、常務取締役生産本部長
1131(HB)やCS-1153（FR-1・現行品番はCS-
阪西末 は退任いたしましたのでご報告申しあ
1251）をメインに、このほか「パンチグラス」
げます。
と称するオール不織布ベースの銅張積層板も出
なお、同日付けで、生産技術顧問
展するなど、当時の業界の様子が伺えます。
（非常勤）に就任しております。倍
旧のご指導・ご鞭撻を賜りたくお願
今回の受賞を励みに、今後も微力ながらJPCAの
い申しあげます。
発展に資するよう精進を重ねたいと存じます。
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▲モールドコイルの断面 巻線をガラス繊維で強化した、堅牢な構造です。
ここに、低粘度エポキシ樹脂を高真空下で含浸させておりますので、
気泡が入らず、高い絶縁信頼性があります
Fig.1:Cross-section of molded coil
Winding is reinforced by glass fabric. And low-viscosity epoxy
resin is impregnated under vacuum condition
▲ナセル内設置のイメージ Image of nacelle installation
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Products News 173
出力の大きい風車の場合、発電と同時にナセ
ロックやコイル締付金具の強化を図りました。
ル内で昇圧して送電する方が、効率が良いた
これにより、水平X,Y方向、鉛直Z方向の３方
めです。
向について0.5∼1.0Gで5∼100Hzの振動試験を実
Black colored FPC stiffener
フレキシブルプリント配線板補強板
黒色タイプを追加
機にて実施し、問題がないことを確認しました。
■小型軽量化
表2に振動試験の結果を示します。
意匠性、視認性、パターン情報保護、遮光性、乱反射防止
ナセル内部には、発電機や増速機（ギヤボック
利昌工業（株）開発本部
化学技術研究所
ス）など様々な機器が設置されておりますので、
■耐クラック性
変圧器を設置するスペースにも自ずと制約があり
寒冷地での設置を想定して、リショーモール
ます。さらに、重量物である変圧器を風車タワー
ド変圧器の特長であるガラス繊維強化構造に加
の上部に設置しますので、タワーの耐震面から軽
え、熱応力解析に基づくモールド構造を採用し
量化の要求が出てまいりました。
ました。
■FPC補強板とは
そこで、変圧器を軽量化するため、巻線にアル
そして、下記のごとく冷熱サイクル試験を行い
フレキシブルプリント配線板（以下FPC）は柔
ミニュームを採用することにより、従来設計に比
ました。
軟性に優れるため、リジッド配線板では提供でき
べ600kgの軽量化を達成しました。
Heat cycle test condition for Crack resistance
1.−20℃∼120℃
2.−40℃∼120℃
3.−50℃∼120℃
表1.仕様 Table1.Specifications
定格容量
2700 ｋVA
Rated Capacity
一次電圧
690 V
Rated primary voltage
二次電圧
定格周波数
結線
モールド変 圧 器には、さらなる小 型 軽 量 化や環
境 対 応 性 の 要 求 が 高まっています 。 今 後も、リ
Dyn11
Connection
Each 3-cycle
Total 216 hours
確認しました。
60 Hz
Rated frequency
各３サイクル
トータル216時間
この結果、モールドコイルに問題がないことを
F36000/R34500
/F33000/F31500 V
Rated secondary voltage
F
強化型モールド構造を生かした用途の拡大に向け
IEC 60076-11
て、新たな技術を取り入れニーズにあったモールド
2390（W）×1100（D）×2100（H）
変圧器の開発に取り組んでまいりたいと存じます。
6500kg
RISHO Cast resin transformer has a unique structure
Thermal class
適用規格
Standard
概略寸法
Approximate dimension
概略質量
Approximate mass
ナセル内では発電機や変圧器自体から発生する
have developed a step-up transformer which is
振動、あるいは地震や台風などによるタワーの揺
installed in a nacelle of wind generation. It is designed
れが起こることから、モールドコイル位置決めブ
to be compact for narrow space installation in nacelle.
And also to be light considering quake resistance of a
表2.振動試験結果 Table.2 Vibration test result
加速度
Acceleration
加振周波数
Vibration frequency
wind tower (Table.1). Furthermore it is designed to be
（ポリイミドフィルム等）、導体材料（銅箔
等）、接着剤、カバーレイ材料などで構成されて
いますが、剛性がないために電子部品搭載部やコ
▲ガラス布
▲ガラス不織布
ガラス繊維を撚り上げたガラス糸 ガラス糸を単繊維に分散させ、
の織物です。
紙のように抄き上げます。
ネクタ接続部に剛性付加目的で補強板が貼り付け
られ実装されます(Fig.1)。
当社がご提供する補強板の基材はガラス布とガ
Fig.1 補強板の使用構成例（層間の接着剤は省略）
ラス不織布(Fig.2)があり、さらにこれらを組み合
Application image of FPC stiffener(Adhesive layer ellipsis)
電子部品
Electric component
わせたタイプがあります。今回は「打ち抜き加工
性」、「ハロゲンフリー」、「低価格化」,「黒
カバーレイ
（ポリイミド等）
Cover lay
色化」をキーワードにして開発した、ニューライ
ンナップを中心にご紹介します(Table.1)。
導体材料（銅箔）
Conductor material
(Cu foil)
補強板(ガラスエポキシ樹脂積層板等)
FPC stiffener
(Glass/Epoxy laminates and others)
■粉落ち量（打ち抜き加工後）Resin fall
ベース材料
（ポリイミド等）
Base material
(PI film and others)
Fig.3 粉落ち量 Resin powder fall
0.050
generator , Transformer itself, Earthquake or Typhoon
5∼100Hz
Vibration direction
外観構造試験
合格 OK
Acceptance
Table.1 材料構成 Composition
ANSI グレード
FR-4
CEM-3
ハロゲンフリー
○
○
黒色
ES-3551SF
ES-3755SP
原色
ES-3351SF
ES-3754SP
Halogen free
品番
Product
code
Black color
Natural color
ガラス布0.1mm厚
材料構成図
Composition
ガラス布
Glass fabric
ガラス不織布
Glass nonwoven fabric
機械的強度に非常に
優 れます 機械的強度を維持し
つつ、打ち抜き加工時
の粉落ち低減を実現
しました。
to check crack resistance when installed in a cold
district is also good. We wish newly-developed stepup transformer could be some help for CO2 reduction.
合格 OK
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特長
Property
Excellent in mechanical
strength
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
ES-3551SF
（3351SF）
ガラス布0.1mm厚
(Table.2). Result of thermal cycle test which was run
Appearance and Structure （但し、塗装の剥がれあり）
受渡試験
■新ラインナップ
tough against vibration which is generated from Power
0.5∼1.0G
水平X,Y方向
鉛直Z方向
加振方向
Test result
Fig.2 ガラス布とガラス不織布の外観
粉落ち量(％) Powder fall
taking advantage of this solid winding structure, we
振動試験後の
変圧器の試験結果
▲黒色プリント配線板補強板
which winding is reinforced by glass fabric(Fig.1).By
■振動試験
Test condition
Chemical Science
R&D Laboratory
堀居 篤
Atsushi Horii
ショーモールド変 圧 器の特 長である、ガラス繊 維
耐熱クラス
加振条件
奥村裕紀
Hiroki Okumura
ない立体配線方式が可能な材料です。ベース材料
冷熱試験の条件
変圧器の仕様を表1に示します。
RISHO KOGYO CO.,LTD.
ES-3755SP
（3754SP）
粉落ち量(％)＝(初期重量−シェイク後重量)／初期重量×100
試料サイズ（打ち抜き後）=0.4mm×90mm×50mm×12-sheet
※上記の試料をガラス容器に入れ、500回シェイクした前後の重量
変化率を粉落ち量としました。
Less resin powder fall in
punching process with
enough mechanical
strength
Test piece size (Punched) =0.4mm×90mm×50mm×12-sheet
※Powder fall(%) is defined as weight change ratio Before and After the
treatment that punched-test pieces are shaken 500-times in a glass bottle.
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