JP2008010660A - 零相変流器 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡易に且つコスト安に製造可能で基板への取り付け作業性にも秀れる零相変流器の提供。
【解決手段】コア１と、コア挿入孔２を有するボビン３とから成り、このボビン３には、一次巻線４と、二次巻線５とが設けられ、前記一次巻線４は、負荷に対して＋側に設けられる上流側巻線部８と−側に設けられる下流側巻線部11とから成り、負荷上流側電流と負荷下流側電流とに差が生じた際に出力電圧を検出する零相変流器であって、前記一次巻線４の上流側巻線部８若しくは下流側巻線部11を、略コ字状や略Ｕ字状などの折り返し形状の棒状導体12で構成し、前記ボビン３に、前記棒状導体12の前記一端部６・９及び他端部７・10を夫々挿通し得る一対の導体挿通孔13を前記コア挿入孔２を挟むように設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、零相変流器に関するものである。

従来から、負荷の漏電を検知する、例えば特開平１１−１８６０２０号公報（特許文献１）に開示されるような零相変流器がある。

この零相変流器は、例えば図１，２に図示したように、パーマロイから成る環状コア41に、負荷と電源とを接続する一次巻線42を挿通せしめると共に、この環状コア41を介して一次巻線42と磁気的に接続される二次巻線43を環状コア41に巻回して成る構成であり、一次巻線42にして負荷の＋側（上流側）に設けられる（電源の＋側端子と負荷とを接続する）上流側巻線部44と負荷の−側（下流側）に設けられる（電源の−側端子と負荷とを接続する）下流側巻線部45とには、相反する方向に電流が流れることになる。即ち、負荷上流側電流と負荷下流側電流の大きさが等しい場合には、負荷上流側電流による磁束と負荷下流側電流による磁束とが相殺されて二次巻線端子46間に誘起電圧は生じないが、負荷上流側電流と負荷下流側電流の大きさが異なる場合には二次巻線端子46間に誘起電圧が生じることになり、この誘起電圧を検出することで漏電を検知できる。

尚、図中、符号47はコアケース、48は蓋体、49はコアケース内に充填されるモールド、50は被覆体である。

特開平１１−１８６０２０号公報

ところで、従来の零相変流器は、高価なパーマロイを用いており、また、環状コア41とコアケース47とのガタつきをなくすためにモールド50を充填する必要があるため、コスト高となるのは避けられない。

また、一次巻線42は、環状コア41に挿通され、端部（端子）を一側に集めるために折曲されており、一次巻線42を環状コア41に挿通した後、一々折曲する工程が必要となるのは勿論、積極のために柔らかいリード線形状（図１，２においては複数の細線を捩った形状）とする必要があり、基板に実装する際、屈曲して端子を基板の挿入孔に挿入しにくく、基板への取り付けがそれだけ厄介である。

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、極めて簡易に且つコスト安に製造可能で基板への取り付け作業性にも秀れる零相変流器を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

コア１と、このコア１の少なくとも一部が挿入されるコア挿入孔２を有するボビン３とから成り、このボビン３には、負荷と電源とを接続する一次巻線４と、この一次巻線４に前記コア１を介して磁気的に接続される二次巻線５とが設けられ、前記一次巻線４は、負荷に対して＋側に設けられる上流側巻線部８と負荷に対して−側に設けられる下流側巻線部11とから成り、この上流側巻線部８及び下流側巻線部11は、一端部６・９が負荷側に接続され他端部７・10が電源側に接続されるように構成され、この上流側巻線部８を流れる負荷上流側電流と下流側巻線部11を流れる負荷下流側電流とに差が生じた際に前記二次巻線５に生じる出力電圧を検出する零相変流器であって、前記一次巻線４の上流側巻線部８若しくは下流側巻線部11を、略コ字状若しくは略Ｕ字状などの折り返し形状に折り返し成形して成る棒状導体12で構成し、前記ボビン３に、前記棒状導体12の左右の遊離端部となる前記一端部６・９及び他端部７・10を夫々挿通し得る一対の導体挿通孔13をこのボビン３の前記コア挿入孔２を挟むように設けて、この導体挿通孔13に前記棒状導体12の左右の遊離端部を夫々挿通せしめることでボビン３に前記上流側巻線部８若しくは前記下流側巻線部11を設けられるように構成したことを特徴とする零相変流器に係るものである。

また、前記コア１は、少なくともいずれか一方が前記ボビン３のコア挿入孔２に挿入される挿入部14を有する一対のコア半体15・16を突き合わせ当接して成り、このコア半体15・16同士及びいずれか一方のコア半体15とボビン３とを接着剤17で接着せしめることでコア１とボビン３とを一体化せしめたことを特徴とする請求項１記載の零相変流器に係るものである。

また、前記ボビン３の前記いずれか一方のコア半体15との接着部に凹凸部18を形成したことを特徴とする請求項２記載の零相変流器に係るものである。

また、前記コア１は、少なくとも鉄，マンガン及び亜鉛を含むソフトフェライトで形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の零相変流器に係るものである。

本発明は、上述のように構成したから、極めて簡易に且つコスト安に製造可能で基板への取り付け作業性にも秀れる零相変流器となる。

好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

ボビン３に一次巻線４を取り付ける際、ボビン３に設けた挿通孔13に棒状導体12の遊離端部を挿通するだけで、一次巻線４（上流側巻線部８若しくは下流側巻線部11）をボビン３に取り付けることができる。

例えば、コア１を、少なくともいずれか一方が前記ボビン３のコア挿入孔２に挿入される挿入部14を有する一対のコア半体15・16を突き合わせ当接して成り、このコア半体15・16同士及びいずれか一方のコア半体15とボビン３とを接着剤17で接着せしめることでコア１とボビン３とを一体化せしめる構成とした場合には、二次巻線５が設けられたボビン３の挿入孔２にコア半体15・16の挿入部14を挿入して接着剤17により一体化せしめると共に、棒状導体12をボビン３の各挿通孔13に挿通せしめてボビン３に取り付けるだけで、製造可能となり、極めて量産性に秀れることになる。即ち、モールドを充填する必要や一次巻線を環状コアに挿通してから折曲させる必要がなく、極めて簡易に且つコスト安に製造可能となる。

しかも、一次巻線４（上流側巻線部８若しくは下流側巻線部11）を、略コ字状若しくは略Ｕ字状などの折り返し形状に折り返し成形して成る棒状導体12とすることで、この棒状体12の遊離端部、即ち、一端部６・９及び他端部７・10は十分な剛性を有し、基板の挿入孔への挿入時に屈曲したりせず簡単に挿入でき、それだけ基板への取り付け作業性に秀れることになる。

また、例えば、コア１を、少なくとも鉄，マンガン及び亜鉛を含むソフトフェライトで構成した場合には、パーマロイを用いる場合に比し大幅にコスト安となるのは勿論、温度変化に伴う出力電圧の変動もパーマロイと遜色がない程度に抑えることができる。

また、例えば、前記コア１を、少なくともいずれか一方が前記ボビン３のコア挿入孔２に挿入される挿入部14を有する一対のコア半体15・16を突き合わせ当接して成り、このコア半体15・16同士及びいずれか一方のコア半体15とボビン３とを接着剤17で接着せしめることでコア１とボビン３とを一体化せしめる構成とした場合には、ボビン３と一方のコア半体15だけが接着することで、コア１及び接着剤17の熱収縮率の差が原因で生じる応力を（ボビン３と接着していない他のコア半体16側に）逃がすことができ、このコア１にクラックが生じたり、接着剤17が剥離したりすることを可及的に阻止できることになる。更に、例えば、このボビン３の前記いずれか一方のコア半体15との接着部に凹凸部18を形成した場合には、この凹凸部18の存在により接着面積が増加し、一層良好にコア１とボビン３とを一体化できることになる。

本発明の具体的な実施例について図３〜７に基づいて説明する。

本実施例は、図３に図示したようにコア１と、このコア１の少なくとも一部が挿入されるコア挿入孔２を有するボビン３とから成り、このボビン３には、負荷と電源とを接続する一次巻線４と、この一次巻線４に前記コア１を介して磁気的に接続される二次巻線５とが設けられ、前記一次巻線４は、負荷に対して＋側に設けられる上流側巻線部８と負荷に対して−側に設けられる下流側巻線部11とから成り、この上流側巻線部８及び下流側巻線部11は、一端部６・９が負荷側に接続され他端部７・10が電源側に接続されるように構成され、この上流側巻線部８を流れる負荷上流側電流と下流側巻線部11を流れる負荷下流側電流とに差が生じた際に前記二次巻線５に生じる出力電圧を検出する零相変流器であって、前記一次巻線４の上流側巻線部８若しくは下流側巻線部11を、略コ字状に折り返し成形して成る棒状導体12で構成し、前記ボビン３に、前記棒状導体12の左右の遊離端部となる前記一端部６・９及び他端部７・10を夫々挿通し得る一対の導体挿通孔13をこのボビン３の前記コア挿入孔２を挟むように設けて、この導体挿通孔13に前記棒状導体12の左右の遊離端部を夫々挿通せしめることでボビン３に前記上流側巻線部８若しくは前記下流側巻線部11を設けられるように構成したものである。

各部を具体的に説明する。

コア１は、図４及び図７に図示したように、合成樹脂製のボビン３のコア挿入孔２に挿入される挿入部14となる中央突出部19と、ボビン３の外周面に添設される左突出部20と右突出部21とが所定間隔で連設辺部22に突設されて成る平面視略Ｅ字状の一対のコア半体15・16で構成されている。

具体的には、コア半体15及びコア半体16の中央突出部19同士、コア半体15の左突出部20とコア半体16の右突出部21及びコア半体15の右突出部21とコア半体16の左突出部20とを夫々突き合わせ当接して、図６に図示したように右突出部21と左突出部20との当接部を接着剤17により接着して一体化せしめて構成されている。

また、コア１は、少なくとも鉄，マンガン及び亜鉛を含むソフトフェライトで形成されている。具体的には、（ＭｎＺｎＦｅ）Ｆｅ_２Ｏ_４（鉄・マンガン・亜鉛の複合酸化物）で形成されている。各成分の含有割合は、Ｆｅ_２Ｏ_３：６９重量％，ＭｎＯ：１５重量％，ＺｎＯ：１５重量％，その他：１重量％未満に設定されている。このような鉄・マンガン・亜鉛の複合酸化物は、温度変化に伴う出力電圧の変動率が、−３０℃から＋８０℃の範囲内で１２％以内で且つ４０℃付近で略一定となり、パーマロイに比して遜色のない温度依存性を実現できる。

尚、本実施例においては、コア１を、平面視略Ｅ字状の一対のコア半体15・16を突き合わせ当接せしめて構成しているが、一方を平面視略Ｅ字状、他方を平面視略Ｉ字状とし両者を突き合わせ当接せしめて構成する等、他の形状による分割構造としても良い。

ボビン３は、図４に図示したように、前記コア１の挿入部14が挿入されるコア挿入孔２が水平方向に穿設され、このコア挿入孔２の外周を囲むように第二巻線５が巻回される巻線巻回部23が外周面略中央部に形成されている。この巻線巻回部23は、ボビン３の両端部に対し一回り径小となるように設定されている。従って、巻線巻回部23とボビン３の両端部との間の段差部26により第二巻線５が位置決めされることになる。

このボビン３の両端部には、前記コア挿入孔２を挟むように一対の導体挿通孔13がこのコア挿入孔２と直交する方向（垂直方向）に夫々穿設されている。この導体挿通孔13に棒状導体12が挿通され、接着剤等で固定される。この棒状導体12が第一巻線４、即ち、上流側巻線部８及び下流側巻線部11となる。

また、折り返し形状（略コ字状）の棒状導体12の折り返し部27の幅は前記一対の導体挿通孔13同士の間隔と略同じになるように設定されている。この棒状導体12の一端部６・９及び他端部７・10は、図５に図示したように基板等に接続される先端を除いて導体挿通孔13内に配設され、折り返し部27は、ボビン３の両端部の平坦な上面部28に添設される。この上流側巻線部８の一端部６と下流側巻線部11の一端部９との間に負荷が接続され、上流側巻線部８の他端部７と下流側巻線部10との間に電源が接続される。

尚、本実施例においては、棒状導体12として略コ字状に折り返し成形して成るものを採用しているが、略Ｕ字状等、他の折り返し形状のものを採用しても良い。

このボビン３とコア１とは、ボビン３の一端面24とコア１のコア半体15の上面とを接着剤17で接着することで一体化せしめられる。このボビン３の一端面24にして前記一方のコア半体15との接着部には凹凸部18が一体成形により設けられている。具体的には、コア挿入孔２の一端側開口部を挟むように、このコア挿入孔２と略平行な方向に水平突出する一対の庇部25を形成している。この庇部25の下面はコア挿入孔２の一端側開口部の上縁と略同じ高さとなるように設定すると良い。

従って、単にボビン３の一端面24にしてコア挿入孔２の一端側開口部の上方部分とコア半体15の中央突出部19の基端部上面とを接着剤17で接着する場合に比し、ボビン３の一端面24にしてコア挿入孔２の一端側開口部の上方部分、コア半体15の中央突出部19の基端部上面及び庇部25の夫々を接着するように接着剤17を塗布した場合には、水平突出する庇部25により接着面積が大幅に増加し、極めて良好にボビン３とコア１とを接着できる。

尚、図中、符号29はコア１の外周をコア半体同士が分離しないように被覆する接着テープ、30は二次巻線５を被覆する絶縁シート、31は二次巻線５の端部が接続される端子、32は端子31に接続される二次巻線５が巻回される突部である。

本実施例は上述のように構成したから、ボビン３に一次巻線４を取り付ける際、ボビン３に設けた挿通孔13に棒状導体12の遊離端部を挿通するだけで、一次巻線４（上流側巻線部８及び下流側巻線部11）をボビン３に取り付けることができる。

即ち、二次巻線５が設けられたボビン３のコア挿入孔２にコア半体15・16の挿入部14を挿入して接着剤17により一体化せしめると共に、棒状導体12をボビン３の各挿通孔13に挿通せしめてボビン３に取り付けるだけで製造可能であり、極めて量産性に秀れることになる。

しかも、一次巻線４（上流側巻線部８及び下流側巻線部11）を、略コ字状に折り返し成形して成る棒状導体12とすることで、この棒状体12の遊離端部、即ち、一端部６・９及び他端部７・10は十分な剛性を有し、基板の挿入孔への挿入時に屈曲したりせず簡単に挿入でき、それだけ基板への取り付け作業性に秀れることになる。

また、コア１を、少なくとも鉄，マンガン及び亜鉛を含むソフトフェライトで構成したから、パーマロイを用いる場合に比し大幅にコスト安となるのは勿論、温度変化に伴う出力電圧の変動もパーマロイと遜色がない程度に抑えることができる。

また、コア１をコア半体15・16を突き合わせて構成される分割構造とし、ボビン３と一方のコア半体15だけを接着することで、コア１及び接着剤17の熱収縮率の差が原因で生じる応力を（ボビン３と接着していない他のコア半体16側に）逃がすことができ、このコア１にクラックが生じたり、接着剤17が剥離したりすることを可及的に阻止できることになる。更に、このボビン３のコア半体15との接着部に凹凸部18を形成したから、この凹凸部18の存在により接着面積が増加し、一層良好にコア１とボビン３とを一体化できることになる。

従って、本実施例は、高価なパーマロイを用いること必要がなく、しかも、単に二次巻線を設けたボビンのコア挿入孔にコアを挿入すると共に一次巻線としての棒状導体を導体挿通孔に挿通するだけで、極めて簡易に且つコスト安に製造可能で、棒状導体が有する剛性により基板への取り付け作業性にも秀れる極めて実用性に秀れた零相変流器となる。

本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

従来例の概略説明斜視図である。 従来例の概略説明断面図である。 本実施例の概略説明斜視図である。 本実施例の分解説明斜視図である。 本実施例の概略説明斜視図である。 本実施例の概略説明平面図である。 本実施例の概略説明断面図である。

符号の説明

１ コア
２ コア挿入孔
３ ボビン
４ 一次巻線
５ 二次巻線
６・９ 一端部
７・10 他端部
８ 上流側巻線部
11 下流側巻線部
12 棒状導体
13 導体挿通孔
14 挿入部
15・16 コア半体
17 接着剤
18 凹凸部

Claims (4)

1. コアと、このコアの少なくとも一部が挿入されるコア挿入孔を有するボビンとから成り、このボビンには、負荷と電源とを接続する一次巻線と、この一次巻線に前記コアを介して磁気的に接続される二次巻線とが設けられ、前記一次巻線は、負荷に対して＋側に設けられる上流側巻線部と負荷に対して−側に設けられる下流側巻線部とから成り、この上流側巻線部及び下流側巻線部は、一端部が負荷側に接続され他端部が電源側に接続されるように構成され、この上流側巻線部を流れる負荷上流側電流と下流側巻線部を流れる負荷下流側電流とに差が生じた際に前記二次巻線に生じる出力電圧を検出する零相変流器であって、前記一次巻線の上流側巻線部若しくは下流側巻線部を、略コ字状若しくは略Ｕ字状などの折り返し形状に折り返し成形して成る棒状導体で構成し、前記ボビンに、前記棒状導体の左右の遊離端部となる前記一端部及び他端部を夫々挿通し得る一対の導体挿通孔をこのボビンの前記コア挿入孔を挟むように設けて、この導体挿通孔に前記棒状導体の左右の遊離端部を夫々挿通せしめることでボビンに前記上流側巻線部若しくは前記下流側巻線部を設けられるように構成したことを特徴とする零相変流器。
2. 前記コアは、少なくともいずれか一方が前記ボビンのコア挿入孔に挿入される挿入部を有する一対のコア半体を突き合わせ当接して成り、このコア半体同士及びいずれか一方のコア半体とボビンとを接着剤で接着せしめることでコアとボビンとを一体化せしめたことを特徴とする請求項１記載の零相変流器。
3. 前記ボビンの前記いずれか一方のコア半体との接着部に凹凸部を形成したことを特徴とする請求項２記載の零相変流器。
4. 前記コアは、少なくとも鉄，マンガン及び亜鉛を含むソフトフェライトで形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の零相変流器。

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