JP2002175922A - 高周波大電流変圧器 - Google Patents

高周波大電流変圧器

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JP2002175922A
JP2002175922A JP2000374552A JP2000374552A JP2002175922A JP 2002175922 A JP2002175922 A JP 2002175922A JP 2000374552 A JP2000374552 A JP 2000374552A JP 2000374552 A JP2000374552 A JP 2000374552A JP 2002175922 A JP2002175922 A JP 2002175922A
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Toshiichi Fujiyoshi
敏一 藤吉
Masao Katooka
正男 加藤岡
Tetsuro Ikeda
哲朗 池田
Kenji Morimoto
健次 森本
Hideo Ishii
秀雄 石井
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大電流用の薄型高周波変圧器を実現する。 【解決手段】 中央に窓１ａ〜６ａを有し、この窓から
周縁部へスリット１ｂ〜６ｂが設けられ、スリットの両
側に巻始め端子１ｃ〜６ｃ及び巻終り端子１ｄ〜６ｄが
形成されている金属板製の板コイル１〜６と、中央に窓
７ａ〜１７ａを有する絶縁シート７〜１７とを所要態様
で積重ね、上記板コイルの一部を直列接続して高圧側コ
イルを形成し、上記板コイルの残部を並列接続して低圧
側コイルを形成し、これにＥ字形の高周波磁芯１８、１
９を鎖交させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波大電流用の変
圧器にかかり、詳しく説明すれば電気溶接機、切断機、
メッキ製造などのインバータに使用される電力用の薄型
の変圧器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の高周波大電流用の変圧器
として、例えば図４に示すようなものがあった。図４に
おいて、ボビン４１にリボン状導体からなる１次コイル
及び２次コイルが巻回され、４２及び４３はそれぞれ１
次コイルの巻始め端子及び巻終り端子であり、４４及び
４５はそれぞれ２次コイルの巻始め端子及び巻終り端子
であり、これらによりコイルユニット４７が形成されて
いる。ボビン４１に両端からＥ字形の磁芯４８及び４９
を挿入して、その先端を突合わせることにより図４
（ｂ）に示す変圧器が完成する。
【０００３】このような変圧器は、磁芯の厚さＴにコイ
ルの巻厚Ｕ及びＶを加えた寸法が全体の厚さＨになる。
しかし、大電流用変圧器の場合はコイル断面積が大きく
なって巻厚Ｕ及びＶが増大する結果、変圧器の厚さＨを
小さくできなくなる。また、コイルの焼損を未然に防ぐ
ために、サーミスタ等の感温素子をコイルに密接して設
ける場合には、コイルの層間に隙間ができて巻厚Ｕ、Ｖ
が更に増大していた。
【０００４】図５は、コイルの巻線として平板状の導体
を使用することによって、コイルの巻厚を小さくしよう
とするものである。５１は中央に窓５２を有するプリン
ト基板で、その両面にプリント技術によるループ状のコ
イル導体５３、５４が設けられており、これら導体５
３、５４はスルーホール５５で直列に半田付けされてい
る。プリント基板５１は一方向に突出したタブ５６を有
し、ここにコイルの巻始め端子５７及び巻終り端子５８
が設けられている。基板５１の両面には、そのタブ５６
を除いた部分と同形でそれぞれ窓５９及び６０を有する
絶縁シート６１及び６２が重ねられる。
【０００５】６３は、このようにプリント基板と絶縁シ
ートとを交互に重ねた重積物である。重積物６３には更
に絶縁シート６２、基板５１及び絶縁シート６１が重ね
られてコイルユニット６４が作られる。コイルユニット
６４内では、各基板の巻始め端子５７及び巻終り端子５
８の間で所定の結線が半田付けによって行われて、所望
巻回数の１次コイル及び２次コイルが作られる。
【０００６】コイルユニット６４の両面には、それぞれ
フランジ６５及び６６を有する短角筒形のボビン６７及
び６８が嵌められ、更にＥ字形断面の高周波磁芯６９、
７０が嵌められて変圧器が完成する。ここで、プリント
基板５１及び絶縁シート５９、６０の窓５２、５９、６
０の寸法は短角筒形ボビン６７、６８の外部寸法に等し
く、ボビン６７、６８を突合わせたときのフランジ６
５、６６の間隔はコイルユニット６４の高さに等しい。
また、磁芯６９、７０の中央脚の断面寸法はボビン６
７、６８の内部寸法に等しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した変圧器に
おける電流容量はプリント基板５１上に形成された導体
の断面積に依存する。通常、プリント配線技術で得られ
る導体の厚さは最大０．１ｍｍで製造コストは導体の厚
さに比例する。そして、導体の厚さが０．１ｍｍ程度に
なると、導体の形成工程中に基板の彎曲や変形が発生す
るので、基板自体も厚さを１．０ｍｍ以下にできなくな
る。従って、厚さ１．０ｍｍの基板の両面に厚さの０．
１ｍｍの導体を設けた場合、コイル断面積中で導体が占
める割合は２０％以下になる。
【０００８】また、導体の形成時に起きる個々の基板の
歪が僅かであっても、これを必要枚数重ねてコイルユニ
ット６４を作った場合に膨れ上がるため、ボビン６７、
６８のフランジ６５、６６の間に計算通りに納まらなく
なる。このようにして基板相互間に隙間ができると、変
圧器の通電時に振動や騒音を発することになる。また、
各コイル導体相互間の半田付けによる接続も大電流を流
す場合に信頼性が低い。従ってこれらの理由により図５
に示した変圧器は、一次側入力が２００Ｖで２Ａ程度が
実用上の限界であった。よって、本願発明は大電流に耐
える薄型の高周波用変圧器を実現しようとするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属板によっ
て形成され、中央に窓を有しこの窓から周縁に向けてス
リットが設けられ、このスリットの両側に巻始め端子と
巻終り端子とが設けられている複数枚の板コイルを使用
する。これらの板コイルは、高圧側コイルでは相互間に
絶縁シートを挟んで重ねるか或いは予め片面または両面
に絶縁シートを貼付けた上で重ねられ、相隣る板コイル
の間では一方の巻終り端子と他方の巻始め端子を順次直
列に結合する。また、低圧側コイルでは１枚または複数
枚の板コイルを所望のターン数及び電流容量に応じて使
用する。
【００１０】即ち、低圧側コイルを１ターンとする場合
は、電流容量が足りていれば板コイルを１枚用いるが、
不足する場合は、複数枚を並列結合して使用する。ま
た、低圧側コイルも複数ターンが必要な場合は、高圧側
コイルと同様に板コイル相互間に絶縁シートを挟んで重
ね、一方の巻終り端子と他方の巻始め端子とを直列結合
して使用する。
【００１１】上述のようにして形成された電圧側コイル
と低圧側コイルとを重ねると、中央に窓を有する筒状の
コイルユニットが形成される。これを、上記窓を通過す
る部分を有する磁芯と鎖交させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】複数枚の板コイル相互間の直列ま
たは並列の結合は、ねじ止め、、リベットかしめ、溶
接、及びろう付けの何れかによって行う。リベットかし
めの場合は、端子相互間の結合が不確実なために電気抵
抗が大きくなり易いが、リベットかしめの上から半田付
けを実施することによって結合部分の電気抵抗を引下げ
ることができる。
【００１３】磁芯の形状としては、中央脚の両側にそれ
ぞれ窓を挟んで両脚が日字形に配置されたものが適し、
上記コイルユニットは上記中央脚を囲んで上記窓内に配
置される。この場合上記絶縁シートの幅は上記両脚間の
間隔にほぼ等しく、上記絶縁シートの窓の寸法は上記中
央脚の断面の寸法にほぼ等しい。そして上記板コイルの
幅は上記絶縁シートの幅より小さく、上記板コイルの窓
の幅及び長さは上記絶縁シートの窓の幅及び長さよりそ
れぞれ大きいことが望ましく、このように寸法を選ぶこ
とにより、板コイルが磁芯に接触するのを防ぐことがで
きる。
【００１４】板コイル及び絶縁シートの幅を上述のよう
に規定する代わりに、板コイル及び絶縁シートの外周縁
を囲んで絶縁枠を設け、この絶縁枠の内側面に形成した
突起を、上記板コイル及び絶縁シートの周縁上の対応す
る位置に設けた凹部に係合させてもよく、これにより絶
縁シートに対する板コイルの位置決めを行わせると同時
に、板コイルが磁芯の両脚部の内側面に接触するのを防
ぐことができる。
【００１５】また、板コイルの温度を測定するために
は、一部の板コイルに外方に張出した耳片を設け、これ
に感温素子を取付ければよく、これにより感温素子を設
けたためにコイルの厚味が増加するのを回避することが
できる。
【００１６】
【実施例】図１において、１〜６は厚さ０．５ｍｍの銅
板製の長方形の板コイルで、中央にそれぞれ長方形の窓
１ａ〜６ａを有し、その１辺がスリット１ｂ〜６ｂによ
り切割られ、スリット１ｂ〜６ｂの両側からそれぞれ耳
辺１ｃ〜６ｃ及び１ｄ〜６ｄが伸延している。これら耳
辺のうち、１ｃ〜６ｃは各板コイルの巻き始め端子であ
り、１ｄ〜６ｄは巻き終り端子である。また、７〜１７
は厚さ０．２ｍｍの耐熱性の絶縁シートで、中央に長方
形の窓７ａ〜１７ａを有する。１８及び１９は例えばフ
ェライトのような高周波磁芯で、中央脚１８ａ及び１９
ａの両側にそれぞれ凹溝１８ｂ、１８ｃ及び１９ｂ、１
９ｃを有し、更にその外側に外側脚１８ｄ、１８ｅ及び
１９ｄ、１９ｅを有している。
【００１７】図２は、図１における板コイル１及び２
と、絶縁シート９、１０、１１と磁芯１８及び１９とを
拡大して示す。各板コイルは、スリット１ｂ、２ｂの位
置及び耳片１ｃ、１ｄ及び２ｃ、２ｄの位置の違いを除
けば同寸法であり、各絶縁シート９、１０、１１はすべ
て同形である。
【００１８】板コイル１の長さＡ及び幅Ｂは、それぞれ
絶縁シート９の長さＣ及び幅Ｄよりそれぞれ若干小さ
く、板コイル１の窓１ａの長さＥ及び幅Ｆは絶縁シート
９の窓９ａの長さＧ及び幅Ｈよりそれぞれ若干大きい。
従って、板コイル１を絶縁シート９に重ねるときは、板
コイル１の外周から絶縁シート９の周縁部が外方にはみ
出し、かつ板コイル１の窓１ａの内方に絶縁シート９の
窓９ａの周縁部がはみ出すことになる。また、磁芯１８
の中央脚１８ａの長さＪ及び幅Ｋは絶縁シート９の窓９
ａの長さＧ及び幅Ｈにそれぞれ等しく、磁芯１８の外側
脚１８ｄと１８ｅの間隔Ｌは絶縁シート９の幅Ｄに等し
く、磁芯１９もこれと同形である。
【００１９】従って、図１に示すように、絶縁シート
７、８、９、板コイル１、絶縁シート１０、板コイル
２、絶縁シート１１、板コイル３、絶縁シート１２、１
３、１４、板コイル４、５、６、絶縁シート１５、１
６、１７の順でこれらを重ねるときは、四角筒形のコイ
ルブロックが形成される。そしてその上下から磁芯１８
及び１９を嵌挿するときは、絶縁シート７〜１７だけが
磁芯１８、１９に接触し、板コイル１〜６は磁芯１８、
１９から隔離される。
【００２０】或いは、板コイル１、２、３、４、６にそ
れぞれ絶縁シート９、１０、１１、１４、１５を予め接
着剤によって貼合わせ、その上で図１に示す順序で重ね
るか、または板コイル１、２、３は各両面に絶縁シート
を予め接着剤によって貼合わせておいてから積重ねても
よく、このようにすることによって、板コイルと絶縁シ
ートとの位置関係がずれて板コイルが磁芯１８に接触す
るのを防ぐことができる。
【００２１】磁芯１８、１９の凹溝１８ｂ、１８ｃ、１
９ｂ、１９ｃの深さＭは、四角筒形のコイルブロックの
高さの１／２に相当するよう定められるが、コイルブロ
ックの高さが高過ぎたり低過ぎたりした場合は、絶縁シ
ート７〜１７の枚数を調節する。
【００２２】組立を終わったら板コイル１の巻終り端子
１ｄと板コイル２の巻始め端子２ｃ及び板コイル２の巻
終り端子２ｄと板コイル３の巻始め端子３ｃとをそれぞ
れ接続し、板コイル１の巻始め端子１ｃと板コイル３の
巻終り端子３ｄに端子金具を取付けることによって高圧
の１次コイルが完成し、板コイル４、５、６の巻始め端
子４ｃ、５ｃ、６ｃ同士を互いに接続し、巻終り端子４
ｄ、５ｄ、６ｄ同士を互いに接続することによって低圧
の２次コイルが完成する。
【００２３】上述の板コイル同士間の接続は、大電流に
よって発熱し易いので、ねじ止め、リベット止め、溶
接、ろう付け等で確実に行う必要があり、リベット止め
には半田付けを併用して電気抵抗の低下を計ることが望
ましい。
【００２４】上述の実施例で、板コイルの幅を２０ｍ
ｍ、厚さを０．５ｍｍとすると、その断面積は１０ｍｍ
2 になるので、１次コイルは約５０Ａの通電が可能であ
る。また２次コイルは３枚の板コイルを並列結合してい
るので、約１５０Ａの通電が可能である。そしてコイル
ユニットの厚さを１０ｍｍ以内にとどめることができる
ので、これに磁芯を組合せた全高が２５ｍｍ程度に抑え
た薄型の変圧器を実現することができる。
【００２５】図１における板コイル５には耳片５ｅが突
設され、これに感温素子２０が設けられている。図面の
都合上、図２では板コイル１に耳片１ｅが形成され、こ
れに感温素子２０が設けられている。このようにコイル
導体に感温素子を設けた結果、コイルの温度を時間遅れ
なく正確に把握することが可能になり、しかもこれら耳
片はコイルユニットから外方へ突出しているので、コイ
ルユニットの厚さを全く増大させずにコイル温度の検出
が可能になる。
【００２６】図３はこの発明の別の実施例を示す。同図
（ａ）及び（ｂ）に示すように、板コイル１の幅Ｂ及び
絶縁シート９の幅Ｄは相等しく、板コイル１の窓１ａの
長さＥ及び幅Ｆはそれぞれ絶縁シート９の窓９ａの長さ
Ｇ及び幅Ｈよりも大きい。そして、板コイル１及び絶縁
シート９の長辺の外縁の所定位置に凹所３１、３２及び
３３、３４がそれぞれ形成されている。
【００２７】図３（ｃ）に示す３５は断面がコ字形の絶
縁枠で、その高さは図２に示した磁芯１８及び１９の凹
溝１８ｂ、１８ｃ及び１９ｂ、１９ｃの深さＭの２倍に
等しく、両袖３５ａ、３５ｂ間の間隔Ｎは板コイル１の
幅Ｂ及び絶縁シート９の幅Ｄに等しい。そしてその両袖
３５ａ、３５ｂの外面間の距離Ｏは磁芯１８の両脚１８
ｄ、１８ｅの間隔Ｌに等しい。両袖３５ａ、３５ｂの内
側面には、突状３６、３７がそれぞれ設けられている。
【００２８】このような板コイル及び絶縁シートを例え
ば図１に示すような態様で積重ねると、凹所３１、３２
及び３３、３４は１列に並び、この外側に絶縁枠３５を
嵌めると、その突状３６及び３７はそれぞれ凹所３１、
３３及び３２、３４に係合する。そして、これを図３
（ｄ）に示すように磁芯１８、１９に結合することがで
きる。この実施例では、凹所３１、３２及び３３、３４
と突状３６及び３７によって板コイルと絶縁シートとの
位置関係が規制されるので、板コイルの窓と絶縁シート
の窓の寸法差が小さくても、板コイルが磁芯に接触する
のを防ぐことができる。
【００２９】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明による高周波大電流用の変圧器は、金属板導体で形成
された所要枚数の板コイルと絶縁シートとを積重ねて所
要ターン数のコイルを形成したものであるから、コイル
断面中での導体の面積占有率を高めることができ、従っ
て、大電流用変圧器の小型化、薄型化に貢献することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した高周波大電流変圧器の分解斜
視図である。
【図２】図１における主要な一部の部品の拡大斜視図で
ある。
【図３】本発明の別の実施例の部品の平面図であり、
（ａ）は絶縁シート、（ｂ）は板コイル、（ｃ）は絶縁
枠、（ｄ）は組立状態をそれぞれ示す。
【図４】従来の高周波大電流変圧器の１例を示し、
（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図５】従来の高周波大電流変圧器の他の例を示す分解
斜視図である。
【符号の説明】
１〜６ 板コイル １ａ〜６ａ 窓 １ｂ〜６ｂ スリット １ｃ〜６ｃ 巻始め端子 １ｄ〜６ｄ 巻終り端子 ７〜１７ 絶縁シート ７ａ〜１７ａ 窓 １８、１９ 磁芯 １８ａ〜１９ａ 中央脚 １８ｂ、１８ｃ、１９ｂ、１９ｃ 凹溝 １８ｄ、１８ｅ、１９ｄ、１９ｅ 両側脚
フロントページの続き (72)発明者 池田 哲朗 大阪府大阪市東淀川区西淡路３丁目１番56 号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 森本 健次 大阪府大阪市東淀川区西淡路３丁目１番56 号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 石井 秀雄 大阪府大阪市東淀川区西淡路３丁目１番56 号 株式会社三社電機製作所内 Ｆターム(参考） 5E043 AA06 BA01 EA01 EA06

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属板によって形成され中央に窓を有し
    この窓から周縁に向けてスリットが設けられこのスリッ
    トの両側に巻始め端子と巻終り端子とが設けられている
    複数枚の板コイルを、相互間に絶縁シートを挟んで交互
    に重ね合わせるか或いは板コイルの片面または両面に絶
    縁シートを貼付けたものを重ね合わせ、相隣る板コイル
    の間で一方の巻終り端子と他方の巻始め端子とを順次直
    列結合して所要ターン数の高圧側コイルを形成し、上記
    と同様な板コイルの１枚または複数枚によって形成され
    た低圧側コイルと上記高圧側コイルとを重ね合わせ、こ
    れに両コイルの上記窓を通過する磁芯を鎖交させてなる
    高周波大電流変圧器。
  2. 【請求項２】 請求項１において、上記巻終り端子と上
    記巻始め端子との直列結合は、ねじ止め、リベットかし
    め、溶接及びろう付けの何れかによることを特徴とする
    高周波大電流変圧器。
  3. 【請求項３】 請求項１において、上記巻終り端子と上
    記巻始め端子の結合は、リベットかしめの上からはんだ
    付けを行なったものであることを特徴とする高周波大電
    流変圧器。
  4. 【請求項４】 請求項１において、上記磁芯は中央脚と
    その両側に位置する外側脚を有しかつ上記中央脚と両側
    脚との間にそれぞれ窓が存在する日字形をなし、上記両
    コイルは上記中央脚を囲んでその両側の上記窓内に配置
    されていることを特徴とする高周波大電流変圧器。
  5. 【請求項５】 請求項４において、上記絶縁シートの幅
    は上記磁芯の上記両側脚の間隔にほぼ等しく、上記絶縁
    シートの上記窓の寸法は上記中央脚の断面の寸法にほぼ
    等しいことを特徴とする高周波大電流変圧器。
  6. 【請求項６】 請求項５において、上記板コイルの幅は
    上記絶縁シートの幅より小さく、上記板コイルの窓の幅
    及び長さは上記絶縁シートの窓の幅及び長さよりそれぞ
    れ大きいことを特徴とする高周波大電流変圧器。
  7. 【請求項７】 請求項１において、上記板コイルの外周
    縁を囲む絶縁枠を設け、この絶縁枠の内側面に突起を形
    成し、上記板コイルの対応する位置にこの突起が係合す
    る凹部を形成し、上記絶縁枠の幅を上記磁芯の両側脚の
    間隔にほぼ等しく選んだことを特徴とする高周波大電流
    変圧器。
  8. 【請求項８】 請求項１において、上記板コイルの少な
    くとも１枚に外側へ向けて張出している耳片を設け、こ
    の耳片に感熱素子を取付けたことを特徴とする高周波大
    電流変圧器。
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