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技術 変流器

出願人 富士電機機器制御株式会社
発明者 渡邉和幸佐藤佑高
出願日 2015年1月26日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-012764
公開日 2016年8月4日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2016-139672
状態 特許登録済
技術分野 計器用変成器
主要キーワード 空隙形成部材 多角環状 空隙幅 ソレノイド形状 磁性体片 コアユニット 半円環状 切断材料
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年8月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

変流比をより大きく設定することのできる変流器を提供する。

解決手段

磁性体コア2に二次巻線が巻かれた変流器において、磁性体コア2は、複数の磁性体片4と、各磁性体片4の端面に設けた連結部材5とを備え、連結部材5を互いに連結することによって環状に形成される。

概要

背景

従来、磁性体を材料とする磁性体コア二次巻線が巻かれた変流器が知られている。磁性体コアとしては、環状の形状、つまり円環状や多角環状など無端状の形状を有するものがある。このような無端状の形状を有する磁性体コアには、二次巻線を巻きつけることは容易ではない。そこで特許文献1では、磁性体コアの材料として変形しやすい材料を用いて、次のようにして変流器を得ている。すなわち、まず、図7に示すように無端状の形状を有する磁性体コア11の一箇所を切断線13に沿って切断する。次いで、一方の切断端部と他方の切断端部とが離間するように、切断した磁性体コア11(以下、「切断した磁性体コア」を「切断材料」と称する)を変形させる。次いで、予め巻かれた二次巻線12を切断材料のいずれかの切断端部から切断材料に挿入する。次いで、切断材料を元の形状に変形させる。その後、切断材料の一方の切断端部と他方の切断端部とを溶接して無端状の磁性体コア11とし、磁性体コア11に二次巻線12が巻かれた変流器10を得る。

このように特許文献1では、切断材料の切断端部から予め巻かれた二次巻線を挿入しているので、無端状のものに二次巻線に巻きつけることに比べて、磁性体コアに二次巻線が巻かれた変流器をより簡単に得ることができる。

概要

変流比をより大きく設定することのできる変流器を提供する。磁性体コア2に二次巻線が巻かれた変流器において、磁性体コア2は、複数の磁性体片4と、各磁性体片4の端面に設けた連結部材5とを備え、連結部材5を互いに連結することによって環状に形成される。

目的

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、変流比をより大きく設定することのできる変流器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

磁性体コア二次巻線が巻かれた変流器において、前記磁性体コアは、複数の磁性体片と、各磁性体片の端面に設けた連結部材とを備え、前記連結部材を互いに連結することによって環状に形成されることを特徴とする変流器。

請求項2

前記磁性体片の端面を覆う態様で形成した前記磁性体片を保持するケースを備え、前記磁性体片の端面に対向する前記ケースの部分が前記連結部材を形成することを特徴とする請求項1に記載の変流器。

請求項3

連結により隣接する連結部材のうち一方の連結部材は、他方の連結部材に向かって突出する係合片を有し、他方の連結部材は、前記係合片と係合する係合凹部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の変流器。

技術分野

0001

本発明は、変流器に関する。より詳細には、磁性体コア二次巻線が巻かれた変流器に関する。

背景技術

0002

従来、磁性体を材料とする磁性体コアに二次巻線が巻かれた変流器が知られている。磁性体コアとしては、環状の形状、つまり円環状や多角環状など無端状の形状を有するものがある。このような無端状の形状を有する磁性体コアには、二次巻線を巻きつけることは容易ではない。そこで特許文献1では、磁性体コアの材料として変形しやすい材料を用いて、次のようにして変流器を得ている。すなわち、まず、図7に示すように無端状の形状を有する磁性体コア11の一箇所を切断線13に沿って切断する。次いで、一方の切断端部と他方の切断端部とが離間するように、切断した磁性体コア11(以下、「切断した磁性体コア」を「切断材料」と称する)を変形させる。次いで、予め巻かれた二次巻線12を切断材料のいずれかの切断端部から切断材料に挿入する。次いで、切断材料を元の形状に変形させる。その後、切断材料の一方の切断端部と他方の切断端部とを溶接して無端状の磁性体コア11とし、磁性体コア11に二次巻線12が巻かれた変流器10を得る。

0003

このように特許文献1では、切断材料の切断端部から予め巻かれた二次巻線を挿入しているので、無端状のものに二次巻線に巻きつけることに比べて、磁性体コアに二次巻線が巻かれた変流器をより簡単に得ることができる。

先行技術

0004

米国特許第6335673号明細書

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1において、切断材料の一方の切断端部と他方の切断端部とを溶接しているのは、切断材料が変形しやすい材料故に、切断材料の一方の切断端部と他方の切断端部との間の空隙幅を所望の値に維持することができず、これによって変流器の性能にばらつきが生じるからである。

0006

しかしながら、切断材料の一方の切断端部と他方の切断端部とを溶接するにあたっては、溶接しようとする箇所の周辺部を大きく露出させておく必要がある。このため、二次巻線を切断材料の全長にわたって設けることが困難となり、より大きな変流比の変流器を構成することも難しくなる。

0007

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、変流比をより大きく設定することのできる変流器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明に係る変流器は、磁性体コアに二次巻線が巻かれた変流器において、前記磁性体コアは、複数の磁性体片と、各磁性体片の端面に設けた連結部材とを備え、前記連結部材を互いに連結することによって環状に形成されることを特徴とする。

0009

また本発明は、上記の変流器において、前記磁性体片の端面を覆う態様で形成した前記磁性体片を保持するケースを備え、前記磁性体片の端面に対向する前記ケースの部分が前記連結部材を形成することを特徴とする。

0010

また本発明は、上記の変流器において、連結により隣接する連結部材のうち一方の連結部材は、他方の連結部材に向かって突出する係合片を有し、他方の連結部材は、前記係合片と係合する係合凹部を有することを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明によれば、磁性体片の端面に設けた連結部材で複数の磁性体片が環状に連結された磁性体コアが得られる。このため、複数の磁性体片それぞれについて、各磁性体片の略全長にわたって二次巻線が巻かれた磁性体片を作製し、これら複数の磁性体片を連結することで、磁性体コアに二次巻線がより多く巻かれた変流器を得ることができる。これによって、変流比をより大きく設定することができる。

図面の簡単な説明

0012

図1は、本発明の実施の形態である変流器の斜視図である。
図2は、図1の変流器において二次巻線が巻かれていない変流器の分解斜視図である。
図3は、図1の変流器において二次巻線が巻かれていない変流器の要部拡大斜視図である。
図4は、図1の変流器において磁性体片の連結状態を説明するための模式図である。
図5は、磁性体片を連結する前の状態を示した変流器の斜視図である。
図6は、本発明の別の実施の形態である変流器におけるケースの斜視図である。
図7は、従来の変流器の模式図である。

実施例

0013

以下に添付図面を参照して、本発明に係る変流器の実施の形態について詳細に説明する。

0014

図1は、本発明の実施の形態である変流器を示したものである。この変流器1は、円環状の磁性体コア2と、磁性体コア2の周囲に巻かれるように配設した二次巻線3とを備えて構成してある。磁性体コア2は、二つの半円環状を成す磁性体片4(図2参照)を連結部材5(図2参照)によって連結することにより円環状に構成したものである。

0015

図2に示すように、磁性体片4は、複数の磁性体4aを積層することによって構成してある。それぞれの磁性体4aは、鉄等の磁性材料によって成形したもので、半円環状の板状に形成されている。

0016

連結部材5は、磁性体片4の端面を覆う大きさの板状部材であり、磁性体片4を収納するケース6の一部分として構成してある。すなわち、ケース6は、磁性体片4の周方向両側端面、内周面外周面及び底面を覆う態様で形成されており、周方向両側端面を覆うケース6の端面部6a,6aがそれぞれ、連結部材5となっている。ケース6は、端面部6a,6aに加えて、内周面、外周面及び底面をそれぞれ覆う内側面部6b、外側面部6c及び底面部6dを有する。端面部6a,6a、内側面部6b、外側面部6c及び底面部6dとで囲まれる領域は磁性体片4の外形形状と略一致し、その領域は磁性体片4の収納空間を形成する。ケース6の天面部は開口しており、磁性体片4はこの開口からケース6に収納される。

0017

ケース6の天面部には、カバー7が設けられている。このカバー7は、円環状の磁性体コア2の中心を軸とすると、ケース6に収納した磁性体片4が軸方向の位置ずれを防止するものである。カバー7は、天面部の開口を覆うように半円環状の形状を有している。このようなカバー7は、ケース6の天面部に接着剤で固定される。

0018

連結部材5は、図3及び図4に示すように、係合片8と係合凹部9とを有する。係合片8は、板状部材からなり、ケース6の端面部6aの内環側に一体に形成されている。係合片8は、連結により隣接するケース6の端面部6aに向かって突出しており、突出先端外環側に向かって屈曲している。係合凹部9は、係合片8よりも底面側の位置に、ケース6の端面部6aの内環側に形成されている。係合凹部9は、端面部6aが直方体形状に切り欠かれた切欠き部である。この切欠き部には、直方体形状に窪んだ凹部が形成されている。

0019

ケース6の端面部6aの外環側にも、係合片8及び係合凹部9が形成されている。この外環側の係合片8の突出先端は内環側に向かって屈曲している。係合凹部9は、係合片8よりも上面側の位置に形成されている。図3に示す連結部材5と隣接する連結部材には、図3の連結部材5の係合片8及び係合凹部9それぞれに対応する位置に、係合凹部9及び係合片8が形成されている。

0020

次に本実施の形態の変流器1の組み立て手順について説明する。まず、磁性体片4、ケース6及びカバー7を準備する。次いで、ケース6の中に磁性体片4を収納して、ケース6の天面部にカバー7を被せてカバー7を固定する。次いで、磁性体片4の周囲にケース6及びカバー7の上から巻線機によって二次巻線3を巻きつける。こうして二次巻線が巻かれた磁性体片4を得る。同じ手順で二次巻線が巻かれた磁性体片4を作製する。次いで、二次巻線3が巻かれた磁性体片4,4を、図5に示すように互いの端面が対向するように配置する。次いで、磁性体片4,4の端面同士を突き合わせる。そうすると、一方の磁性体片4に設けた連結部材5の係合片8が他方の磁性体片4に設けた連結部材5の係合凹部9に差し込まれる。係合凹部9に差し込まれた係合片8は、先端の屈曲した部分が係合凹部9の凹部に引っ掛かる。これによって、係合片8が係合凹部9と係合して、磁性体片4,4が連結部材5によって連結され、図1に示すような変流器1を得る。

0021

上記したように、本実施の形態の変流器1が備える磁性体コア2は、二つの半円環状を成す磁性体片4を連結部材5によって連結することにより構成される。このため、磁性体片4の連結前に各磁性体片4の略全長にわたって二次巻線3を巻きつけ、次いでこの磁性体片4を連結することで、磁性体コア2の連結部近傍にも二次巻線3を巻きつけることができる。これによって、磁性体コア2の略全周にわたって二次巻線3がトロイダル形状に巻かれた変流器1を得ることができる。

0022

上記したような変流器1を組み立てるにあたっては従来技術のように溶接を要せずに環状の磁性体コア2を作製することができる。また、二次巻線3が巻かれた磁性体片4を作製するにあたり、ソレノイド形状コイルの巻き方と同様の巻き方で二次巻線3を磁性体片4に巻きつけるため、環状のものに二次巻線を巻きつけることに比べて、巻線機の構造をより簡易なものにできる。小型の変流器1を作製する場合でも巻線機を用いて磁性体片4に二次巻線3を巻きつけることができる。したがって、低コスト、短時間で変流器1の生産が可能となり、生産性を向上させることができる。

0023

また、本実施の形態の変流器1においては、磁性体片4の端面を覆う態様で形成した磁性体片4を保持するケース6を備えており、磁性体片4の端面に対向するケース6の部分が連結部材5を形成している。磁性体片4がケース6で保持されているので、磁性体片4を連結して作製される磁性体コアの形状はより安定化したものとなる。また、磁性体片4の外形形状と略一致する領域を磁性体片4の収納空間として有したケース6を使用することで、磁性体片4の位置ずれが生じにくくなり、磁性体片4を連結して作製される磁性体コアの形状はより一層安定化したものとなる。

0024

また、本実施の形態の変流器1においては、連結部材5の構成部材であるケース6の端面部6aは、略一定の厚みを有して板状に形成されており、その内側面及び外側面は平坦な面に加工されている。このため、図4に示すように、磁性体片4の端面とケース6の端面部6aの内側面とが面接触すると共に、連結により隣接するケース6の端面部6aの外側面同士が面接触して、磁性体片4,4が連結される。これによって、より安定した連結状態が実現される。

0025

連結部材5の材料として、磁性体片4をなす磁性体よりも透磁率が小さい材料を選択することで、連結部材5は空隙形成部材として構成することができる。空隙形成部材は、磁性体コア2の磁路中の空隙として形成される。この空隙は、変流器の機能が失われないように磁性体コア2の磁気飽和緩和するものである。連結部材5によって面接触で磁性体片4,4が連結されて磁性体コアが作製されるものにあっては、図4に示すように、空隙の幅Lは実質的にはケース6の端面部6aの厚みによって規定され、ケース6の端面部6aの厚み以外の要因による空隙の幅Lのばらつきは軽減したものになる。したがって、空隙の幅Lを設定するにあたっては、その幅Lの半分の長さなるようにケース6の端面部6aの厚みを設定することで、空隙の幅Lをより正確に実現できる。しかも、面接触で磁性体片4,4が連結されるので、空隙の幅Lをより高精度に保つことができる。

0026

また、本実施の形態の変流器1においては、連結により隣接する連結部材5,5のうち一方の連結部材5は他方の連結部材5に向かって突出する係合片8を有しており、他方の連結部材5は係合片8と係合する係合凹部9を有している。係合片8の突出先端の屈曲した部分が係合凹部9の凹部に引っ掛かって係合片8が係合凹部9に係止されるので、より強固な連結状態が実現される。

0027

図6は、本発明の別の実施の形態である変流器におけるコアユニットの斜視図である。なお、図6において、図1図5に示した実施の形態と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明を省略する。

0028

図6に示した実施の形態では、連結部材5が有する係合片及び係合凹部の形状、配置が上述した実施の形態のものと異なっている。本実施の形態では、ケース6の一方の端面部6aには、円柱状に突出した係合片18がその端面上の4箇所に一体に設けてあり、ケース6の他方の端面部6aには、係合凹部19がその端面上の4箇所に設けてある。係合片18は、その外形形状が円柱状の形状を有しており、係合凹部19は、係合片18の外形形状と合致する形状の穴部を有する。

0029

図6に示したコアユニットと連結されるもう一つのコアユニットにおけるケース6においても、図6に示したケース6の一方の端面部6aに設けた係合片18と対応する位置に係合凹部19が設けてあり、図6に示したケース6の他方の端面部6aに設けた係合凹部19に対応する位置に係合片18が設けてある。

0030

この実施の形態においては、係合片18が係合凹部19に差し込まれて係合片18が係合凹部19に篏合するので、より強固な連結状態が実現される。

0031

以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記した実施の形態では、二つの半円環状の磁性体片が連結部材で連結されて円環状の磁性体コアが形成されているが、磁性体コアの形状としては円環状に限らず、多角環状のものであってよい。これに伴い、磁性体コアが多角環状に形成されるように、磁性体片の形状を半円環状以外の形状とすることができる。磁性体片の数も二つに限らず三つ以上であってよい。連結部材が空隙形成部材として構成される場合、磁性体片の数の増加に伴って連結部材の数が増加し、その結果、磁路中の空隙の数も増加するが、このように空隙の数が増加しても空隙形成部材の厚みを調整するなどして空隙の幅の合計が一致するように設計することで、同等な性能を有する変流器を得ることができる。

0032

上記の実施の形態では、磁性体片に巻線機を用いて二次巻線を巻きつけているが、予め巻かれた空芯巻きの二次巻線を準備しこの空芯巻きの二次巻線の内側に磁性体片を挿入することで、二次巻線が巻かれた磁性体片を作製することもできる。連結部材が有する係合片及び係合凹部の形状及び配置についても上記した実施の形態に限らず、各種の設計変更が可能である。

0033

1変流器
2磁性体コア
3二次巻線
4磁性体片
5連結部材
8,18係合片
9,19係合凹部
6ケース
6a 端面部

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