JP2005101244A

JP2005101244A - プリント基板型変成器

Info

Publication number: JP2005101244A
Application number: JP2003332699A
Authority: JP
Inventors: Hideki Masuhara; 秀樹増原; Youzou Shibata; 昜蔵柴田; Mitsuyasu Kido; 三安城戸; Toshiaki Rokunohe; 敏明六戸; Shunsuke Kato; 俊介加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】
本発明の目的は、製作効率を向上させて任意容量に簡単に対応することができるプリント基板型変成器を提供することにある。
【解決手段】
プリント基板４内に閉磁路を形成するコアを埋め込み、基板４の両面に形成した複数の線状金属箔１１をスルーホール１２により電気的に接続しコアに巻回されている出力巻線６が形成されるプリント基板型変成器１，２，３を構成する。複数台のプリント基板型変成器１，２，３の出力巻線端子ｕ、ｖを接続ピン７ａ、７ｂによって電気的に接続する。
計測器のデジタル化による計器用変成器の小型・軽量化・品質の安定化を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は受配電設備等において電圧や電流の大きさを測定に使用されるプリント基板型変成器に関する。

受配電設備等において電圧や電流の大きさの測定には計器用変圧器や計器用変流器が用いられている。以後、計器用変圧器や計器用変流器を計器用変成器と称する。計器用変成器はコアとなる鉄心に巻線を巻回した構造であり小型化に限界がある。特に、近年受配電設備等の計測機器はデジタル化され計器用変成器の軽負担化による小型、軽量化が求められるようになっている。

計器用変成器を小型、軽量化するためにプリント基板を用いて変成器を構成することが考えられている。具体的には、プリント基板内にコアを埋め込み、基板の両面に形成した複数の線状金属箔をスルーホールにより電気的に接続してコアに巻線を巻回してプリント基板型変成器を構成する。

プリント基板内にコアを埋め込み、基板の両面に形成した複数の線状金属箔をスルーホールにより電気的に接続してコアに巻線を巻回する構成は電気的スイッチとして知られている。このことは、例えば、下記の特許文献１、２に記載されている。

特開平８−２４０６１９号公報特開平８−３０４４７５号公報

受配電設備等の電圧、電流容量は種々異なり多くあり、また、検出値もユーザの仕様により異なる。プリント基板を用いて計器用変成器を構成する場合、電圧、電流容量ごとに作成したのでは製作効率が低下し歩留まりも悪くなる虞があるという問題点を有する。

本発明の目的は、製作効率を向上させて任意容量に簡単に対応することができるプリント基板型変成器を提供することにある。

本発明の特徴とするところは、基板内に閉磁路を形成するコアを埋め込み、基板の両面に形成した複数の線状金属箔をスルーホールにより電気的に接続してコアに巻回されている出力巻線が形成されるプリント基板型変成器であって、複数台のプリント基板型変成器の出力巻線端子がピンによって接続されるように構成したことにある。

本発明は、複数台のプリント基板型変成器の出力巻線端子がピンによって接続されるように構成しているので出力巻線の直並列接続を簡単行え、製作効率を向上させて任意容量に簡単に対応することができる。

プリント基板型変成器は基板内に閉磁路を形成するコアが埋め込まれている。基板の両面に形成した複数の線状金属箔はスルーホールにより電気的に接続されコアに巻回した出力巻線を形成する。プリント基板型変成器は出力巻線端子が他のプリント基板型変成器の出力巻線端子にピンによって接続されるように構成されている。

図１に本発明による計器用変圧器の一実施例を示す。図1は３台のプリント基板型計器用変圧器の出力巻線（２次巻線）を直列接続する例を示している。

図１において、３台のプリント基板型計器用変圧器１、２、３は１次巻線５の巻始めと巻終わりが入力端子Ｕ、Ｖとして引き出され、２次巻線６の巻始めと巻終わりが端子ｕ，ｖとして引き出されている。図１では計器用変圧器１の入力端子（１次巻線端子）をＵ１、Ｖ１、出力端子（２次巻線端子）をｕ１，ｖ１、計器用変圧器２の入力端子をＵ２、Ｖ２、出力端子をｕ２，ｖ２、計器用変圧器３の入力端子をＵ３、Ｖ３、出力端子をｕ３、ｖ３として示している。

計器用変圧器１、２、３の出力端子（２次巻線端子）ｕ、ｖはプリント基板４にメッキを施して構成されている。計器用変圧器１、２、３の入力端子Ｕは基板４の表面に引き出され、また、入力端子Ｖは基板４の裏面に引き出される。計器用変圧器１、２、３の１次巻線５と２次巻線６は、実線部分の線状金属箔が基板４の表面に形成され、点線部分が線状金属箔を基板４の裏面に形成されていることを示している。計器用変圧器２の出力端子ｕ２に上向きの接続ピン７ａが装着され、出力端子ｖ２に下向きの接続ピン７ｂが装着されている。

図２、３に計器用変圧器１の一例詳細構成図を示す。図２は平面図、図３は図２のＡ−Ａ拡大断面図である。なお、計器用変圧器２，３も計器用変圧器１と同様な構成である。

図２、３において、プリント基板４は矩形状に形成され、２枚の基板４ａ、４ｂを積層して構成されている。プリント基板４（４ａ、４ｂ）には閉磁路を形成する矩形状の鉄心（コア）８が埋め込まれている。基板４は表面に実線で示す１次巻線５の線状金属箔９ａが形成され、裏面に点線で示す１次巻線５の線状金属箔９ｂが形成されている。線状金属箔９ａと線状金属箔９ｂは千鳥状に配置されている。

プリント基板４の両面に形成された１次巻線５の線状金属箔９ａと９ｂはスルーホール１０により電気的に接続されている。線状金属箔９ａと９ｂはスルーホール１０により電気的に接続されてコア８に巻回される１次巻線（入力巻線）５を形成する。１次巻線５の入力端子Ｕは基板４の表面に引き出され、また、入力端子Ｖは基板４の裏面に引き出される。

また、基板４は表面に実線で示す２次巻線６の線状金属箔１１ａが形成され、裏面に点線で示す２次巻線６の線状金属箔１１ｂが形成されている。線状金属箔１１ａと線状金属箔１１ｂは千鳥状に配置されている。プリント基板４の両面に形成された２次巻線６の線状金属箔１１ａと１１ｂはスルーホール１２により電気的に接続されている。

線状金属箔１１ａと１１ｂはスルーホール１２により電気的に接続されてコア８に巻回される２次巻線（出力巻線）６を形成する。線状金属箔１１ａの巻始め端は基板４の表面側で出力端子ｕに接続され、線状金属箔１１ｂの巻終わり端は基板４の裏面側で出力端子ｖに接続される。

なお、１次巻線（入力巻線）５の線状金属箔９ａ、９ｂと２次巻線（出力巻線）６の線状金属箔１１ａ、１１ｂは、通常、プリント基板４に設けられている溝に形成される。

この構成において、計器用変圧器１、２、３の１次巻線５に印加される電圧は１次巻線５と２次巻線６の巻線比に応じて変圧され２次巻線６から出力される。本発明は計器用変圧器２の出力端子ｕ２に上向きの接続ピン７ａを装着し、出力端子ｖ２に下向きの接続ピン７ｂを装着している。接続ピン７ａは計器用変圧器１の出力端子ｖ１に挿入され、接続ピン７ｂは計器用変圧器３の出力端子ｕ３に挿入される。

計器用変圧器１、２、３を接続ピン７ａと接続ピン７ｂで接続すると、２次巻線（出力巻線）６は直列接続され、図４に示すような回路が形成される。２次巻線電圧（検出電圧）は出力端子ｕ１とｖ３から出力される。なお、計器用変圧器１、２、３の１次巻線５は並列接続されている。

このようにして電圧を検出するのであるが、複数台のプリント基板型変成器（計器用変圧器）の出力巻線端子がピンによって接続されるように構成しているので出力巻線の直並列接続を簡単に行え、製作効率を向上させて任意容量に簡単に対応することができる。

なお、図１の実施例は２次巻線を直列接続する例を示したが、２次巻線を並列接続することもできることは明らかなことである。また、コアは矩形状でなく楕円形や円形などの形状でもよく、プリント基板を２層の構成でなく１層あるいは多層にしてもよいことは勿論のことである。

図５に本発明の他の実施例を示す。図５は本発明を計器用変流器に用いた実施例で、３台のプリント基板型計器用変流器の出力巻線（２次巻線）を並列接続する例を示している。

図５において、３台のプリント基板型計器用変流器２０、２１、２２はプリント基板４に被電流検出導体３１を通す貫通孔２４が穿設されている。また、基板４には２次巻線（出力巻線）２５の出力端子Ｋ、Ｌが設けられている。計器用変流器２０、２１、２２の出力端子（２次巻線端子）Ｋ、Ｌはプリント基板４の厚み方向の貫通孔にメッキを施したスルーホールとして構成されている。図５では計器用変流器２０の出力端子をＫ１、Ｌ１、計器用変流器２１の出力端子をＫ２、Ｌ２、計器用変流器２２の出力端子をＫ３、Ｌ３として示している。

計器用変流器２１の出力端子（スルーホール）Ｋ２に上下方向向きの接続ピン２６ａが装着され、出力端子Ｌ２にも上下方向向きの接続ピン２６ｂが装着されている。接続ピン２６ａの上部分は計器用変流器２０の出力端子（スルーホール）Ｋ１に挿入され、下部分２は計器用変流器２２の出力端子（スルーホール）Ｋ３に挿入される。また、接続ピン２６ｂの上部分は計器用変流器２０の出力端子（スルーホール）Ｌ１に挿入され、下部分２は計器用変流器２２の出力端子（スルーホール）L３に挿入される。

図６、７に計器用変流器２０の一例詳細構成図を示す。図６は平面図、図７は図６のＢ−Ｂ拡大断面図である。なお、計器用変流器２１，２２も計器用変流器２０と同様な構成である。

図６、７において、プリント基板４は矩形状に形成され、２枚の基板４ａ、４ｂを積層して構成されている。プリント基板４（４ａ、４ｂ）には閉磁路を形成する環状コア２７が埋め込まれている。基板４は表面に実線で示す２次巻線２５の線状金属箔２８ａが形成され、裏面に点線で示す２次巻線２５の線状金属箔２８ｂが形成されている。線状金属箔２８ａと線状金属箔２８ｂは千鳥状に配置されている。

プリント基板４の両面に形成された線状金属箔２８ａと２８ｂはスルーホール２９により電気的に接続されている。線状金属箔２８ａと２８ｂはスルーホール２９により電気的に接続されて環状コア２７に巻回される２次巻線（出力巻線）２５を形成する。

なお、２次巻線（出力巻線）２５の線状金属箔２８ａ、２８ｂは、通常、プリント基板４に設けられている溝に形成される。

この構成において、被電流検出導体３１に流れる電流は２次巻線２５の巻回数の逆数に変換される端子Ｋ、Ｌから出力される。本発明は計器用変流器２１の出力端子（スルーホール）Ｋ２は装着した接続ピン１６ａにより計器用変流器２０の出力端子（スルーホール）Ｋ１と計器用変流器２２の出力端子（スルーホール）Ｋ３に接続される。また、計器用変流器２１の出力端子（スルーホール）Ｌ２は接続ピン１６ｂによって計器用変流器２０の出力端子（スルーホール）Ｌ１と計器用変流器２２の出力端子（スルーホール）L３に接続される。

計器用変流器２０、２１、２２の２次巻線（出力巻線）２５は並列接続され、図８に示すような回路が形成される。２次巻線電流は出力端子Ｋ１とＬ３に出力される。

このようにして被電流検出導体３１に流れる電流を検出するのであるが、複数台のプリント基板型変成器（計器用変流器）の出力巻線端子がピンによって接続されるように構成しているので出力巻線の直並列接続を簡単に行え、製作効率を向上させて任意容量に簡単に対応することができる。

なお、図５の実施例は２次巻線２５を並列接続する例を示したが、直列接続することもできることは明らかなことである。また、プリント基板を２層構成にしているが、１層あるいは多層にしてもよいことは勿論のことである。

図９に本発明の他の実施例を示す。図９が図６と異なるところは基板と環状コアを分割構造にして被電流検出導体を貫通孔に導くようにしたことである。

図９では基板４と環状コア２７は貫通孔２４と基板４の外側面の間が分割部３２で分割されている。被電流検出導体３１を貫通孔２4に導く場合には図１０に示すように基板４を分割部３２のところで上下方向に反らすようにする。基板４の分割部３２に空間ができ、この空間から被電流検出導体３１を貫通孔２4に案内する。

分割部３２から被電流検出導体３２を通した後に分割部３２を元通りに合わせてプリント基板４の両面に基板固定板３４ａ、３４ｂを当てボルト３５で固定する。分割部３２における線状金属箔２８ａと２８ｂのリード線３３ａと３３ｂを設けて電気的に接続するようにしている。

このような構成にすることにより、被電流検出導体３１が比較的薄い平板や線状の場合には被電流検出導体３１の接続を取り外すことなく本発明によるプリント基板型変成器を取り付けることができる。

なお、２次巻線２５の引き出し端子Ｋ，Ｌ間に分割部３２を設けるとリード線３３ａ、３３ｂを省略することができる。また、分割部３２を複数箇所に設けることもできる。

本発明の一実施例を示す分解斜視図である。計器用変圧器の一例詳細構成図である。図２のＡ−Ａ拡大断面図である。本発明を説明するための回路図である。本発明の他の実施例を示す分解斜視図である。計器用変流器の一例詳細構成図である。図６のＢ−Ｂ拡大断面図である。本発明を説明するための回路図である。本発明に用いる計器用変流器の他の一例詳細構成図である。図９の分割説明図である。

符号の説明

１、２，３…計器用変圧器、４…プリント基板、５…１次巻線、６…２次巻線（出力巻線）、７、２６…接続ピン、９、１１…線状金属箔、１０、１２、２９…スルーホール、ｕ、ｖ…出力巻線端子（２次巻線端子）２０、２１、２２…計器用変流器、３１…被電流検出導体。

Claims

基板内に閉磁路を形成するコアを埋め込み、前記基板の両面に形成した複数の線状金属箔をスルーホールにより電気的に接続して前記コアに巻回されている出力巻線が形成されるプリント基板型変成器であって、複数台のプリント基板型変成器の前記出力巻線端子がピンによって接続されるように構成したことを特徴とするプリント基板型変成器。
基板内に埋め込まれた閉磁路を形成するコアと、前記基板の両面に形成した複数の線状金属箔をスルーホールにより電気的に接続して前記コアに巻回されている1次巻線と、前記基板の両面に形成した複数の線状金属箔をスルーホールにより電気的に接続して前記コアに巻回されている２次巻線とを有するプリント基板型変成器であって、前記プリント基板型変成器は前記2次巻線端子が他のプリント基板型変成器の２次巻線端子にピンによって接続されるように構成したことを特徴とするプリント基板型変成器。
基板内に埋め込まれた閉磁路を形成する環状コアと、前記環状コアの内側の前記基板に穿設されている被電流検出導体の貫通孔と、前記基板の両面に形成した複数の線状金属箔をスルーホールにより電気的に接続して前記環状コアに巻回されている２次巻線とを有するプリント基板型変成器であって、前記プリント基板型変成器は前記2次巻線端子が他のプリント基板型変成器の2次巻線端子にピンによって接続されるように構成したことを特徴とするプリント基板型変成器。
請求項３において、前記基板と前記環状コアは前記貫通孔と基板の外側面の間が１個所以上で分割されていることを特徴とするプリント基板型変成器。