JP2005101640A

JP2005101640A - 変成器およびその製造方法

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Publication number: JP2005101640A
Application number: JP2004328342A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Akita; 裕之秋田; Yuji Nakahara; 裕治中原; Kenichi Azuma; 健一東; Takashi Matsuda; 隆視松田; Shiro Murata; 士郎村田; Kenzo Gomi; 賢三五味
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】二次巻線の巻線作業が容易で、一次導体の鉄心に対する姿勢のばらつきが少なく安価な変流器を提供することを目的とする。
【解決手段】コア片６ａ、６ｂが薄肉部６ｃを介して連結された磁性材料を積層してなり薄肉部６ｃを折曲させることにより環状で且つこの環状部の中心をその対称の中心となるように形成された鉄心６と、各コア片６ａ、６ｂに順次巻回された二次巻線７と、鉄心６の環状部の中心をその対称の中心となるように配設される一次導体４とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば漏電遮断器に内臓され、地絡電流を検出する零相変流器等のような変成器に関するものである。

この種の従来の例えば零相変流器は、例えば三菱漏電遮断器、技術資料集（Ｙ−０２０７−Ｅ）（１９８８年３月発行）で図１７に示すように、環状の鉄心１にトロイダル状に二次巻線２が巻回され、その中心に３相の一次導体３が配置されている。そして、この一次導体３に流れる電流にアンバランスが生じると、鉄心１に磁束が発生し二次巻線２に電流が流れ、これを検知することにより漏電が検出される。

三菱漏電遮断器、技術資料集（Ｙ−０２０７−Ｅ）（１９８８年３月発行）、（図１７）

従来の零相変流器は以上のように構成されているので、二次巻線２をトロイダル状に巻回するための特殊な巻線機を必要とし、巻線作業に多くの時間を要するという問題点があった。また、３本の一次導体３の姿勢が鉄心１に対して対称でなく、両者の組立性悪に起因して平衡特性に影響するほどの位置のアンバランスと誤差を生じ、平衡特性を出すのが困難であるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、二次巻線の巻線作業が容易で、一次導体の鉄心に対する姿勢のばらつきが少なく安価な変流器を提供することを目的とするものである。

この出願に係る変成器の発明は、コア片が薄肉部を介して連結された磁性材料を積層してなり薄肉部を折曲させることにより環状で且つこの環状部の中心がその対称の中心となるように形成された鉄心と、各コア片に順次巻回された二次巻線と、鉄心の環状部の中心がその対称の中心となるように配設される一次導体とを備えたものである。

また、この出願に係る変成器の製造方法の発明は、磁性材料でなり薄肉部を介して連結される複数のコア片でなる鉄心部材を形成し所定の枚数積層する工程と、各コア片に二次巻線を順次巻回する工程と、積層された鉄心部材の薄肉部を折曲させることにより隣接するコア片の端面が当接して環状とし、この環状部の中心をその対称の中心となるように鉄心を形成する工程と、上記鉄心の環状部を貫通させて一次導体を配設する工程とを包含したものである。

また、この出願に係る変成器の製造方法の発明は、磁性材料でなり薄肉部を介して連結される複数のコア片でなる鉄心部材を形成し所定の枚数積層する工程と、各コア片に二次巻線を順次巻回する工程と、積層された鉄心部材の薄肉部を一次導体を取り囲むように折曲させることにより隣接するコア片の端面が当接して環状とし、この環状部の中心をその対称の中心となるように鉄心を形成する工程とを包含したものである。

以上のように、この出願の変成器の発明によれば、コア片が薄肉部を介して連結された磁性材料を積層してなり薄肉部を折曲させることにより環状で且つこの環状部の中心をその対称の中心となるように形成された鉄心と、各コア片に順次巻回された二次巻線と、鉄心の環状部の中心をその対称の中心となるように配設される一次導体とを備えたので、二次巻線の巻線作業が容易で、安価な変成器を提供することができる。また、一次導体の鉄心に対する姿勢のばらつきを少なくして感度を向上させることができる。

また、この出願の変成器の製造方法の発明によれば、磁性材料でなり薄肉部を介して連結される複数のコア片でなる鉄心部材を形成し所定の枚数積層する工程と、各コア片に二次巻線を順次巻回する工程と、積層された鉄心部材の薄肉部を折曲させることにより隣接するコア片の端面が当接して環状とし、この環状部の中心をその対称の中心となるように鉄心を形成する工程と、上記鉄心の環状部を貫通させて一次導体を配設する工程とを包含したので、二次巻線の巻線作業が容易で、安価な変成器を得ることが可能な変成器の製造方法を提供することができる。

また、この発明の変成器の発明によれば、磁性材料でなり薄肉部を介して連結される複数のコア片でなる鉄心部材を形成し所定の枚数積層する工程と、各コア片に二次巻線を順次巻回する工程と、積層された鉄心部材の薄肉部を一次導体を取り囲むように折曲させることにより隣接するコア片の端面が当接して環状とし、この環状部の中心をその対称の中心となるように鉄心を形成する工程とを包含したので、二次巻線の巻線作業が容易で、安価な変成器を得ることが可能な変成器の製造方法を提供することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を零相変流器を例に図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１における零相変流器の構成を示す正面断面図、図２は図１における零相変流器の構成を示す側面断面図、図３は図１における零相変流器の構成を展開して示す展開斜視図、図４は図１における零相変流器の外観を示す斜視図、図５は図１に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図６は図１に示す鉄心と二次巻線および一次導体の構成を示す正面図である。

図において、４は一端側に負荷回路と接続するための接続穴４ａが設けられ、他端側がお互い３角状に配置され端部にリレー部（図示せず）と接続するための接続ネジ穴４ｂが設けられた３本の一次導体、５は一端側にフランジ部５ａが設けられ、中心部に各一次導体４の他端側がそれぞれ嵌合して貫通する貫通穴５ｂが設けられた絶縁支持部材、６は図５に示すように長寸コア片６ａおよび短寸コア片６ｂが交互に３片ずつ薄肉部６ｃを介して連結された磁性部材で、所定の枚数積層され、各長、短寸コア片６ａ、６ｂに順次二次巻線７が巻回された後、図６に示すように薄肉部６ｃを折曲させることにより環状に形成して鉄心８が構成され、後述の第１のシールドブロック９の外周面に沿って嵌挿される。

９は一端側にフランジ部９ａが設けられ、中央部に絶縁支持部材５の外周面が嵌合される嵌合穴９ｂが設けられた筒状の第１のシールドブロック、１０はこの第１のシールドブロック９の外周部に嵌挿された鉄心８を覆うように配設される第２のシールドブロックで、外径は絶縁支持部材５のフランジ部５ａおよび第１のシールドブロック９のフランジ部９ａの各外形と同一形状に形成されている。１１は開口端１１ａが絶縁支持部材５のフランジ部５ａ、第１のシールドブロック９のフランジ部９ａおよび第２のシールドブロック１０の各外周面と嵌合し、閉塞端側には各一次導体４の他端側がそれぞれ嵌合して貫通する貫通穴１１ｂが設けられた絶縁カバー部材である。

次に、上記のように構成された変流器の製造方法について説明する。
まず、図５に示すように長寸コア片６ａおよび短寸コア片６ｂが交互に３片ずつ薄肉部６ｃを介して連結された磁性部材６をプレス打ち抜きにより形成する。次いで、この磁性部材６を所定の枚数積層し例えば抜きかしめ等により一体化する。そして、各長、短寸コア片６ａ、６ｂに順次巻線を施して二次巻線７が形成される。その後、図６に示すように各薄肉部６ｃを折曲させることにより環状として鉄心８が形成される。

次に、図３に示すように各一次導体４を他端側がお互い３角状となるように配置し、絶縁支持部材５を矢印Ａ方向から押し込んで各一次導体４の他端側を絶縁支持部材５の各貫通穴５ｂに嵌合させる。次いで、第１のシールドブロック９を矢印Ｂ方向から押し込んで第１のシールドブロック９の嵌合穴９ｂに絶縁支持部材５の外周面を嵌合させる。次いで、上記二次巻線７が巻回された鉄心８を第１のシールドブロック９の外周面に嵌合させる。次いで、第２のシールドブロック１０を矢印Ｃ方向から端面が第１のシールドブロック９のフランジ部９ａに当接するまで押し込む。

この時点で、二次巻線７および鉄心８は第１および第２のシールドブロック９、１０により周囲が完全にシールドされた状態となる。そして、最後に絶縁カバー部材１１を図中矢印Ｄ方向に押し込んで、絶縁カバー部材１１の開口端１１ａを絶縁支持部材５のフランジ部５ａ、第１のシールドブロック９のフランジ部９ａおよび第２のシールドブロック１０の各外周面に嵌合させ、各一次導体４の他端側を貫通穴１１ｂを貫通させて他方に突出させることにより変流器が完成する。

このように上記実施の形態１によれば、薄肉部６ｃを介して連結された各長、短寸コア片６ａ、６ｂに順次二次巻線７を巻回した後、各薄肉部６ｃを折曲させることにより環状に形成して鉄心８を構成するようにしているので、トロイダル巻線機等の特殊な巻線機を用いることなく容易に巻線を施すことができるようになり、ひいてはコストの低減が可能になる。

また、各一次導体４の他端側がそれぞれ各長寸コア片６ａに対応し且つ平行に配置されているので、各一次導体４近傍を占める鉄心８の割合が大きくなるので、各一次導体４周りの磁路長が短くなって感度が向上するため、鉄心８を構成する磁性部材６として透磁率の低い安価な材料を用いることができ、ひいてはコストの低減が可能になる。さらにまた、絶縁支持部材５の各貫通穴５ｂで各一次導体４の他端側を支持し、外周側で第１のシールドブロック９を介して鉄心８を支持するようにしているので、各一次導体４と鉄心８の位置決めを容易に行うことができ、組立作業時間の短縮化が可能になる。

なお、上記実施の形態１においては、鉄心８の環状部を３片の一次導体４が貫通する構成の零相変流器について説明したが、鉄心の環状部を一片の一次導体が貫通する通常一般的に用いられる変流器や計器用変圧器等の変成器全般に適用しても良く、上記と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
また、上記鉄心の製造方法では、各薄肉部６ｃを折曲させることにより環状にして鉄心８を形成した後、各一次導体の他端側を鉄心８の環状部を貫通させて配置する場合について説明したが、予め配置された一次導体の周囲に、薄肉部を折曲させて環状とし鉄心を形成するようにしても良く、このようにすれば、一次導体の配置された現場に即した組立が可能になるという効果を得ることができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における零相変流器の鉄心の構成を示す正面図、図８は図７に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図９はこの発明の実施の形態２における零相変流器の鉄心の図７とは異なる構成を示す正面図、図１０は図９に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図１１はこの発明の実施の形態２における零相変流器の鉄心の図７とはさらに異なる構成を示す正面図、図１２は図１１に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。

上記実施の形態１では、薄肉部６ｃを介して連結された各長、短寸コア片６ａ、６ｂに順次二次巻線７を巻回した後、各薄肉部６ｃを折曲させることによりダイヤ型の環状に形成して鉄心８を構成するようにしているが、この実施の形態２においては、磁性部材１２を図８に示すように薄肉部１２ａを介して連結される６片の同一寸法のコア片１２ｂで構成し、各コア片１２ｂに順次二次巻線１３を巻回した後、各薄肉部１２ｂを折曲させることにより図７に示すような六角型の環状に形成して鉄心１４を構成し、各一次導体１５を１２０°対称で且つ対応するコア片１２ｂと平行に配置したものである。

また、磁性部材１６を図１０に示すように薄肉部１６ａを介して連結される多数のコア片１６ｂで構成し、各コア片１６ｂに順次二次巻線１７を巻回した後、各薄肉部１６ａを折曲させることにより図９に示すような多角型の環状に形成して鉄心１８を構成し、各一次導体１５を１２０°対称に配置するようにしても良い。

さらにまた、磁性部材１９を図１２に示すように薄肉部１９ａを介して連結される多数の弧状のコア片１９ｂで構成し、各コア片１９ｂに順次二次巻線２０を巻回した後、各薄肉部１９ａを折曲させることにより図１１に示すような丸型の環状に形成して鉄心２１を構成し、各一次導体１５を１２０°対称に配置するようにしても良い。

このように上記実施の形態２によれば、各鉄心１４、１８、２１をそれぞれ１２０°対称に構成するとともに、各一次導体１５をそれぞれ１２０°対称に配置するようにしているので、図７においては、３片の各一次導体１５に対する鉄心１４の位置関係が、図９においては、３片の各一次導体１５に対する鉄心１８の位置関係が、図１１においては、３片の各一次導体１５に対する鉄心２１の位置関係がそれぞれ同等になるので、各一次導体１５を流れる各相の電流によって、各鉄心１４、１８、２１に発生する各磁束数のばらつきが小さくなり、各一次導体１５を各鉄心１４、１８、２１に接近させて感度を向上させることができるようになるため、透磁率の低い安価な材料を用いることができ、ひいてはコストの低減が可能になる。なお、上記各構成によれば、各一次導体４、１５を△配置にした場合について示しているが、Ｙ配置にしても同様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。

また、上記各構成によれば、環状鉄心の各コーナ部に薄肉部が位置するものについて説明したが、図１３に示すように、鉄心２２の直線部分に薄肉部２２ａが位置するような構成としても良い。

実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３における零相変流器の鉄心の構成を示す平面図、図１５は図１４に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図１６は図１５における磁性部材の要部の構成を詳細に示す平面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。

２３は図１５に示すように６片のコア片２３ａが薄肉部２３ｂを介して連結された磁性部材で、図１６に示すようにコア片２３ａの内外側に、後述の二次巻線の巻厚よりも高い突起部２３ｃが形成されている。そして、磁性部材２３は所定の枚数積層され、各コア片２３ａに順次二次巻線２４が巻回された後、図１４に示すように薄肉部２３ｂを折曲させることにより環状に形成して鉄心２５が構成され、第１のシールドブロック９の外周面に沿って嵌挿される。

このように上記実施の形態３によれば、各コア片２３ａの両端の内外側に二次巻線２４の巻厚より高い突起部２３ｃを形成しているので、鉄心２５を第１のシールドブロック９の外周面に嵌合する場合、鉄心２５と第１のシールドブロック９の外周面が各突起部２３ｃにより確実に当接するようになるので、位置決め精度が向上する。

この発明の実施の形態１における零相変流器の構成を示す正面断面図である。図１における零相変流器の構成を示す側面断面図である。図１における零相変流器の構成を展開して示す展開斜視図である。図１における零相変流器の外観を示す斜視図である。図１に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。図１に示す鉄心と二次巻線の構成を示す正面図である。この発明の実施の形態２における零相変流器の鉄心の構成を示す正面図である。図７に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。この発明の実施の形態２における零相変流器の鉄心の図７とは異なる構成を示す正面図である。図９に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。この発明の実施の形態２における零相変流器の鉄心の図７とはさらに異なる構成を示す正面図である。図１１に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。この発明の実施の形態２における零相変流器の鉄心の図７とはさらにまた異なる構成を示す正面図である。この発明の実施の形態３における零相変流器の鉄心の構成を示す平面図である。図１４に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。図１５における磁性部材の要部の構成を詳細に示す平面図である。従来の零相変流器の構成を一部を破断して示す斜視図である。

符号の説明

４，１５一次導体、５絶縁支持部材、５ｂ貫通穴、
６，１２，１６，１９，２３磁性部材（磁性材料）、６ａ長寸コア片、
６ｂ短寸コア片、６ｃ，１２ａ，１６ａ，１９ａ，２２ａ薄肉部、
１２ｂ，１６ｂ，１９ｂ，２３ａコア片、２３ｃ突起部、
７，１３，１７，２０，２４二次巻線、
８，１４，１８，２１，２２，２４，２９鉄心、
９第１のシールドブロック、１０第２のシールドブロック、
１１絶縁カバー部材。

Claims

コア片が薄肉部を介して連結された磁性材料を積層してなり上記薄肉部を折曲させることにより環状で且つこの環状部の中心がその対称の中心となるように形成された鉄心と、上記各コア片に順次巻回された二次巻線と、上記鉄心の環状部の中心がその対称の中心となるように配設される一次導体とを備えたことを特徴とする変成器。
一次導体が嵌合される貫通穴および鉄心の環状部がシールド部材を介して嵌合される外周面を有し絶縁部材でなる絶縁支持部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の変成器。
各コア片両端の内外側に二次巻線の巻厚より高い突起部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の変成器。
磁性材料でなり薄肉部を介して連結される複数のコア片でなる鉄心部材を形成し所定の枚数積層する工程と、上記各コア片に二次巻線を順次巻回する工程と、上記積層された鉄心部材の薄肉部を折曲させることにより隣接する上記コア片の端面が当接して環状とし、この環状部の中心をその対称の中心となるように鉄心を形成する工程と、上記鉄心の環状部を貫通させて一次導体を配設する工程とを包含したことを特徴とする変成器の製造方法。
磁性材料でなり薄肉部を介して連結される複数のコア片でなる鉄心部材を形成し所定の枚数積層する工程と、上記各コア片に二次巻線を順次巻回する工程と、上記積層された鉄心部材の薄肉部を一次導体を取り囲むように折曲させることにより隣接する上記コア片の端面が当接して環状とし、この環状部の中心をその対称の中心となるように鉄心を形成する工程とを包含したことを特徴とする変成器の製造方法。