JP2007027216A - 小型大電力カレントトランス - Google Patents

Abstract

【課題】 大電流で使用することのできる小型カレントトランスを提供すること。
【解決手段】 カレントトランス１は、外筒部１７とその内部に配置される内筒部１６と、外筒部１７および内筒部１６の一端にそれぞれ取り付けられた冷却水ホース１５ａ、１５ｂおよび１５ｃを有する。カレントトランス１に電流を流すときには、冷却水ホース１５ａ、１５ｂおよび１５ｃのいずれかからカレントトランス１の内部に冷却水を導入し、いずれかからこの冷却水を排出する。フェライトコア１４に巻回される一次巻線１１は被覆され、漏電を未然に防止する。外筒部１７と内筒部１６とは接合され、加熱コイルに電流を流すための出力端子を有する二次巻線１２として機能する。
【選択図】 図１

Description

本発明は誘導加熱に使用するカレントトランスに係り、より詳細には、ロボット等に取り付けて移動しながらの焼入れやロー付け等の加熱処理に利用することのできる小型大電力カレントトランスに関する。

図３に示すのは、従来のカレントトランスの一般的な回路である。このカレントトランスにおいて、一次側の巻き数をＮターン、二次側の巻き数を１ターンとすると、一次側にＩ（Ａ）の電流を流したとき、二次側の電流はＮ×Ｉ（Ａ）となる。すなわち、二次側には一次側に流した電流の巻き数倍の大きさの電流を流すことができる。したがって、二次側に加熱コイルを接続した場合、大電流による誘導加熱が可能となる。こうしたカレントトランス２の一例を図２に示す。

図２（ａ）はカレントトランス２の概略斜視図、図２（ｂ）は概略断面図、図２（ｃ）はカレントトランス２の側部を示す概略平面図である。図示するように、このカレントトランス２は、ドーナツ形状のフェライトコア２４と、フェライトコア２４に巻回された一次巻線２１と、フェライトコア２４と一次巻線２１との間に設置された銅材の二次巻線２２とからなり、一次巻線２１の一端は入力端子２０、二次巻線２２の一端は出力端子２３である（図２（ａ）には二次巻線２２および出力端子２３は示されていない。また、図２（ｃ）においてはカレントトランス２の外側がカバーで覆われている）。

ところで、こうしたカレントトランスは動作時に発熱するため、一次巻線、フェライトコア、および二次巻線（以下トランス部という）を冷却する必要が生じる。図２に示すカレントトランス２の場合には、トランス部に空気を送り込むことによりトランス部の冷却を行うことができる。あるいは、例えば特許文献１のように、二次側導体を銅製パイプから構成し、この銅製パイプ内に冷却水を流すことにより発熱を抑えることのできる水冷式のトランスもある。
特開２０００−１２３４０号公報

カレントトランス２のように空気によりトランス部の冷却を行うと、効率的に熱を逃がすことが困難である。そのため、大きな電流を流すと過熱により破損してしまうおそれがある。このため、従来のカレントトランスに大きな電流を流して利用することは難しかった。これに対し、特許文献１に記載の水冷トランスによれば、トランス部の発熱を水により効率的に冷却し、問題をある程度解決することができる。
そこで、本発明は、トランス部をさらに効率的に冷却することができ、過熱を抑えて大きな電流でも使用可能な小型カレントトランスを提供することを目的とする。

前述した課題を解決するために本発明が提供するのは、外筒部と、外筒部の内部に配置され通水孔を有する内筒部と、外筒部および内筒部の一端にそれぞれ取り付けられた複数の冷却水ホースとを有し、外筒部と内筒部との間に配置された磁性材と、冷却水ホースを通して外筒部の内部に導入され、磁性材に巻回される被覆された一次巻線と、外筒部と内筒部とを接合して形成され、磁性材および一次巻線を包囲する二次巻線とから構成されるカレントトランスである。このカレントトランスにおいては、内筒部および外筒部は銅から作成され、複数の冷却水ホースのうちいずれかの冷却水ホースより導入された冷却水が複数の冷却水ホースのうち別の冷却水ホースより排出される。

このカレントトランスにおいて、内筒部および外筒部は円筒形であってもよい。また、内筒部および外筒部は角筒形であってもよい。
さらに、このカレントトランスにおいて、電線の耐圧は１，０００ボルト以上である。

本発明のカレントトランスによれば、冷却水がトランス部を通過することにより、一次巻線、フェライトコア、および二次巻線を効率よく冷却することができる。また、一次側と二次側との結合係数が極めて良好になり、カレントロスを削減することができる。

以下、図１を参照して本発明の好適な実施例を説明する。
図１（ａ）は本発明による水冷式のカレントトランス１の概略斜視図、図１（ｂ）は概略断面図、図１（ｃ）は側部の概略平面図である。図示するように、このカレントトランス１においては、外筒部１７の内部中央に内筒部１６が配置される。また、内筒部１６と外筒部１７との間には一次巻線１１およびドーナツ形状のフェライトコア１４が設置される。図１（ａ）には図示しないが、先に図２で参照したカレントトランス２と同様、フェライトコア１４には一次巻線１１が巻かれているものとする。

図２（ｂ）から分かるように、内筒部１６の一部には、冷却水を通過させるための２つの通水孔１６１および１６２が設けられている。外筒部１７および内筒部１６は、冷却水を導入および排出するために、それぞれ少なくとも１つのホース取付口を備え、各ホース取付口にはその大きさに適合する冷却水ホース１５ａ、１５ｂおよび１５ｃが取り付けられる。

本発明のカレントトランス１において、内筒部１６および外筒部１７はともに銅から作成され、二次巻線１２として機能する。すなわち、外筒部１７と内筒部１６とは接合され、外筒部１７からホース取付口を経て内筒部１６に至る部分が１ターンの二次巻線１２となる。外筒部１７の両端部のうち、一端には前述したようにホース取付口が設けられ、他端には図１（ｂ）および（ｃ）に示すように加熱コイル取付用ネジ穴１９が設けられている。ネジ穴１９を有する端部は二次巻線１２の出力端子１３であり、このネジ穴１９に加熱コイル（図示しない）を取り付けると、図示しない入力端子からの電流を加熱コイルに流すことができる。

また、本実施例においては、冷却水ホース１５ｂおよび１５ｃを通して導入した電線をフェライトコア１４に巻回し、一次巻線１１とする。冷却水を通して漏電することを防止するために、一次巻線１１には、例えば高耐電圧テフロン（登録商標）線のように１，０００Ｖ以上の高耐電圧を有する被覆された電線を用いる。一次巻線１１は多数の細い高耐電圧電線を束にすることで高周波抵抗を下げて使用する。

カレントトランス１においては、一次巻線１１およびフェライトコア１４を包含するように外筒部１７と内筒部１６とを接合したとき、外筒部１７の出力端子１３の周辺には空隙がある。したがって、図示するように絶縁材１８を用いてこれを埋め合わせ、冷却水を導入したときに漏れ出すことのないように密閉する。

本実施例において、カレントトランス１に電流を流して動作させるときには、同時に冷却水ホース１５ａより内筒部１６に冷却水が導入される。図１（ｂ）に矢印で示すように、冷却水は、内筒部１６に設けられた通水孔１６１および１６２を通過して内筒部１６と外筒部１７との間にあるトランス部に入り、冷却水ホース取付口を通って冷却水ホース１５ｂおよび１５ｃから排出される。発熱した箇所を通って熱を帯びた冷却水は外部に排出され、新たな冷却水が導入されるので、カレントトランス１は過熱することなく作動することができる。

本実施例においては、冷却水ホース１５ａ、１５ｂおよび１５ｃの長さは特に指定しないが、これらの冷却水ホースは例えば１０ｍ以上の長さであってもよい。また、本実施例においては内筒部１６に２つの通水孔１６１および１６２を設けたが、通水孔の数はこれに制限されない。さらに、内筒部１６および外筒部１７の形状は、図示するように円筒形であってもよいし、角筒形であってもよい。

本発明の別の実施例においては、カレントトランス１の動作時に、冷却水ホース１５ｂおよび１５ｃより内筒部１６に冷却水を導入してもよい。その場合、冷却水は図１（ｂ）に示す矢印を逆方向に辿り、外筒部１７と内筒部１６との間のトランス部を抜け、内筒部１６の通水孔１６１および１６２を通過して内筒部１６から冷却水ホース１５ａにより排出される。

カレントトランスの回路図。 （ａ）は従来のカレントトランスを説明する斜視図、（ｂ）は断面図（ｃ）は側部平面図。 （ａ）は本発明のカレントトランスを説明する斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は側部平面図。

符号の説明

１ 小型カレントトランス
１１ 一次巻線
１２ 二次巻線
１３ 出力端子
１４ フェライトコア
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 冷却水ホース
１６ 内筒部
１６１，１６２ 孔
１７ 外筒部
１８ 絶縁材
１９ 加熱コイル取付用ネジ穴
２ 従来のカレントトランス
２０ 入力端子
２１ 一次巻線
２２ 二次巻線
２３ 出力端子
２４ フェライトコア

Claims (4)

1. 外筒部と、前記外筒部の内部に配置され通水孔を有する内筒部と、前記外筒部および前記内筒部の一端にそれぞれ取り付けられた複数の冷却水ホースとを有し、
   前記外筒部と前記内筒部との間に配置された磁性材と、
   前記冷却水ホースを通して前記外筒部の内部に導入され、前記磁性材に巻回される被覆された一次巻線と、
   前記外筒部と前記内筒部とを接合して形成され、前記磁性材および前記一次巻線を包囲する二次巻線とから構成されるカレントトランスであって、
   前記内筒部および前記外筒部は銅から作成され、
   前記複数の冷却水ホースのうちいずれかの冷却水ホースより導入された冷却水が前記複数の冷却水ホースのうち別の冷却水ホースより排出されることを特徴とするカレントトランス。
2. 前記内筒部および前記外筒部は円筒形であることを特徴とする請求項１に記載のカレントトランス。
3. 前記内筒部および前記外筒部は角筒形であることを特徴とする請求項１に記載のカレントトランス。
4. 前記電線の耐圧は１，０００ボルト以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカレントトランス。

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