JP2014093378A - Electric power transformer and manufacturing method therefor - Google Patents

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Kunio Shimazu
邦男 島津
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power transformer that is reduced in size and weight and excellent in saving energy and stability by reducing magnetic leakage flux from a coil and by improving a magnetic flux bonding via a core, and to provide a manufacturing method therefor.SOLUTION: An electric power transformer 1 comprises a core 2, a primary coil 3 wound around the core 2, and a secondary coil 4 wound around the core 2. A line path forming the primary coil 3 connected to a power source 5 is a conductive wire, and a line path forming a secondary coil 4 connected to a load 6 is a conductive wire. A pair of line paths, which is a combination of the line path forming the primary coil 3 and the line path forming the secondary coil 4, are wound around the core 2 in a single layer or a plurality of layers, thereby forming a coil. Additionally, the primary coil 3 and the secondary coil 4 are arranged so that their currents are opposite to each other. In the case where the coil ratio of the primary coil 3 and the secondary coil 4 is 1:1, the transformer operates as an electric power balancer.

Description

本発明は、電力用トランス及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は電力用トランスや電力用バランサーに適用可能な電力用トランス及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a power transformer and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a power transformer applicable to a power transformer and a power balancer, and a method for manufacturing the power transformer.

従来の電力用トランスや電力用バランサーは、コアの脚部(磁性体)にそれぞれ、1次側コイル組立及び2次側コイル組立を個別に設ける形態が一般的である(特許文献1参照)。電力用バランサーは、巻線比が1:1の特殊な電力用トランスと見なせる。   Conventional power transformers and power balancers generally have a configuration in which a primary side coil assembly and a secondary side coil assembly are individually provided on a leg portion (magnetic body) of a core (see Patent Document 1). The power balancer can be regarded as a special power transformer having a turns ratio of 1: 1.

図11は、従来の電力用トランス100の一例を示す模式図である。図11に示すように、従来の電力用トランス100は、コア102に、1次巻線となるコイル103と2次巻線となるコイル104とが個別に巻回されている。   FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional power transformer 100. As shown in FIG. 11, in a conventional power transformer 100, a coil 103 serving as a primary winding and a coil 104 serving as a secondary winding are individually wound around a core 102.

従来の電力用トランス100や電力用バランサーでは、1次側コイル組立と2次側コイル組立との配置関係において、1次側コイル組立の外側に2次コイル組立をかぶせる形態のものもある。しかし、それは単に配置上の便宜であり、1次巻線103と2次巻線104との電磁気的な関係を考慮したものではなかった。   Some conventional power transformers 100 and power balancers have a configuration in which the secondary coil assembly is placed outside the primary coil assembly in the positional relationship between the primary coil assembly and the secondary coil assembly. However, this is merely for convenience of arrangement and does not consider the electromagnetic relationship between the primary winding 103 and the secondary winding 104.

以下に、単相3線式配電線路の問題点を解消する電力用バランサーの働きについて説明する。
配電線路として、単相3線式は、電線量の減少、つまり銅線使用量の経済性の点で、他の方式よりも優れたものである。さらに、単相2線式に比べて、平衡負荷の場合、電圧降下及び電力損失とも1/4となる。また、外線間は200Vとなり、配電電圧の上昇にもなり、電力需要の増加に対処することもできる。そのため、単相3線式用変圧器の使用により、単相3線式は、低圧電灯負荷に対する標準的な配電方式となっている。しかし、次のような問題点もある。
Below, the function of the electric power balancer which eliminates the problem of a single-phase three-wire type distribution line is demonstrated.
As a distribution line, the single-phase three-wire system is superior to other systems in terms of the reduction in the amount of wires, that is, the economical efficiency of the amount of copper wire used. Furthermore, compared to the single-phase two-wire system, in the case of a balanced load, both the voltage drop and the power loss are 1/4. In addition, the distance between external lines is 200 V, which increases the distribution voltage, and can cope with an increase in power demand. Therefore, the use of a single-phase three-wire transformer makes the single-phase three-wire system a standard power distribution system for low piezoelectric lamp loads. However, there are the following problems.

第1の問題点は、両側の負荷の端子電圧が非常な不均衡を生じ、時には致命的な損害を与える場合が挙げられる。例えば、負荷の電灯や電気機器が全て切れたり、故障してしまったのでは、大変な損失となる。
図12は、単相3線式配電線路120の中性線120cの切断が生じた場合の回路図である。図12に示すように、単相3線式配電線路120は、単相3線式用変圧器122に接続されている。単相3線式用変圧器122の1次巻線123は、交流電源124に接続されている。単相3線式配電線路120において、電圧線120aは単相3線式用変圧器122の2次巻線125の電圧端子125aに接続され、電圧線120bは、単相3線式用変圧器122の2次巻線125の電圧端子125bに接続され、中性線120cは、単相3線式用変圧器122の2次巻線125の中性線端子125cに接続されている。
The first problem is the case where the terminal voltages of the loads on both sides cause a very imbalance and sometimes cause fatal damage. For example, if all of the load lights and electrical devices are cut off or broken, it will be a serious loss.
FIG. 12 is a circuit diagram when the neutral wire 120c of the single-phase three-wire distribution line 120 is cut. As shown in FIG. 12, the single-phase three-wire distribution line 120 is connected to a single-phase three-wire transformer 122. The primary winding 123 of the single-phase three-wire transformer 122 is connected to an AC power source 124. In the single-phase three-wire distribution line 120, the voltage line 120a is connected to the voltage terminal 125a of the secondary winding 125 of the single-phase three-wire transformer 122, and the voltage line 120b is a single-phase three-wire transformer. The neutral wire 120c is connected to the neutral terminal 125c of the secondary winding 125 of the single-phase three-wire transformer 122.

電圧線120aと中性線120cとには、第1の負荷127が接続され、単相の例えば105Vが印加される。同様に、電圧線120bと中性線120cとには、第2の負荷128が接続され、単相の例えば105Vが印加される。電圧線120aはA外線、電圧線120bはB外線とも呼ぶ。   A first load 127 is connected to the voltage line 120a and the neutral line 120c, and a single phase of, for example, 105V is applied. Similarly, the second load 128 is connected to the voltage line 120b and the neutral line 120c, and a single phase of, for example, 105V is applied. The voltage line 120a is also called an A outer line, and the voltage line 120b is also called a B outer line.

図12において、AN間に第1の負荷127として100Wの電灯が10個、BN間に第2の負荷128として100Wの電灯が2個ついている時、中性線120cの切断が生じたとする。AN間の負荷抵抗=100/10=10[Ω]、BN間の負荷抵抗=100/2=50[Ω]なので、中性線120cが切れたことにより中性線電流IN=0となって、電流は両側の不均衡な負荷を直列に流れて、IA=IB=Iとなるため、I=210/(10+50)=3.5[A]となる。従って、AN間の負荷電圧=3.5×10=35[V]となり、、BN間の負荷電圧=3.5×50=175[V]となり、極めて不均衡になる。 In FIG. 12, it is assumed that the neutral wire 120c is disconnected when there are ten 100W lamps as the first load 127 between the ANs and two 100W lamps as the second load 128 between the BNs. Since the load resistance between AN = 100/10 = 10 [Ω] and the load resistance between BN = 100/2 = 50 [Ω], the neutral line current I N = 0 because the neutral line 120c is disconnected. Thus, since the current flows through the unbalanced loads on both sides in series and I A = I B = I, I = 210 / (10 + 50) = 3.5 [A]. Therefore, the load voltage between the ANs = 3.5 × 10 = 35 [V] and the load voltage between the BNs = 3.5 × 50 = 175 [V], which is extremely imbalanced.

この結果から明らかなように、負荷の少ないほう、つまり第2の負荷128の端子電圧が高くなる。両側の負荷の不平衡が大きいほど、電圧の配分には大きな差が生じて、危険度が増大する。そのため、3線式の中性線120cには配線用遮断器とか、ヒューズという類の回路を開放する装置を一切設けてはいけないことになっている。中性線120cの断線は極端な事故例であるが、中性線120cの断線でなくても、両側の負荷に不均衡があると、両側の電圧の配分に、相当の差が現れるという欠点が単相3線式にはある。現実にはどんな場合にも、時間的に負荷の不均衡が生じることがあるが、これは避けられない問題である。   As is clear from this result, the terminal voltage of the second load 128 becomes higher, that is, the one with less load. The greater the load imbalance between the two sides, the greater the difference in voltage distribution and the greater the risk. For this reason, the 3-wire neutral wire 120c must not be provided with any circuit breaker or device for opening a circuit such as a fuse. The disconnection of the neutral wire 120c is an extreme accident example. However, even if the neutral wire 120c is not disconnected, if there is an imbalance in the load on both sides, a considerable difference appears in the voltage distribution on both sides. Is in the single-phase three-wire system. In reality, in any case, a load imbalance may occur in time, which is an unavoidable problem.

次の問題点は、中性線120cとA外線120a又はB外線120bとの短絡(ショート)が起きた場合である。
図13は、単相3線式配電線路120の中性線120cとB外線120bとの短絡が生じた場合の回路図である。中性線120cとB外線120bとの間にショートが生じた場合に、健全なA外線120aと中性線120cとの間に発生する電圧を、図13を用いて求める。
単相3線式変圧器122の端子から故障点までのA外線120a、B外線120bの抵抗をrl、中性線120cのN'P間の抵抗をrnとする。A外線120aの電圧VAは、VA=V+rnS、B外線120bの電圧VBは、故障点の抵抗をrpとすると、VB=V−rnS=rpSとなる。rpが0の場合には、ISは前式より、IS=V/(rn+re)となる。よって、A外線120aの電圧VAは、VA=V[1+r/(rn+re)]となる。
The next problem is when a short circuit occurs between the neutral wire 120c and the A outer wire 120a or the B outer wire 120b.
FIG. 13 is a circuit diagram when a short circuit occurs between the neutral wire 120c of the single-phase three-wire distribution line 120 and the B outer wire 120b. When a short circuit occurs between the neutral wire 120c and the B outer wire 120b, the voltage generated between the healthy A outer wire 120a and the neutral wire 120c is obtained using FIG.
The resistance of the A outer line 120a and the B outer line 120b from the terminal of the single-phase three-wire transformer 122 to the failure point is r l , and the resistance between N′P of the neutral line 120c is r n . The voltage V A of the A outer line 120a is V A = V + r n I S , and the voltage V B of the B outer line 120b is V B = V−r n I S = r p I S , where r p is the resistance at the failure point. It becomes. When r p is 0, I S is I S = V / (r n + r e ) from the previous equation. Therefore, the voltage V A of the A outer line 120a is V A = V [1 + r / (rn + re)].

これにより、A外線120a及びB外線120bと中性線120cに同じ太さの線を用いた場合(rn=re)、A外線120a及びB外線120bの電圧は、単相3線式変圧器122の端子電圧の1.5倍、中性線120cに外線120a,120bの半分の断面積の導線を用いた場合には、1.7倍となる。 Thus, when a line of the same thickness to A line wire 120a and B outside line 120b and the neutral line 120c (r n = r e) , the voltage of A external 120a and B outside line 120b is a single-phase three-wire type transformer 1.5 times the terminal voltage of the capacitor 122 and 1.7 times when the neutral wire 120c has a conductor with a half cross-sectional area of the outer wires 120a and 120b.

次に、単相3線式配電線において、最も一般的な問題点を、図14を用いて説明する。
図14は、単相3線式配電路120に流れる電流が異なる第1の負荷127と第2の負荷128が接続された場合の回路図である。第1の負荷127と第2の負荷128は、例えば電灯である。単相3線式用変圧器122の1次電圧を3150V、2次電圧は210V及び105V、低圧側電線1線当りの抵抗0.05Ωとする。電灯負荷として、A外線120aに80A、中性線120cに20A、B外線120bに100Aの電流が流れている時、負荷点AN、NB及びAB間の電圧を求める。ただし、1次電圧は不変とし、単相3線式変圧器122のインピーダンス、低圧配電線のリアクタンスは無視する。
Next, the most common problem in the single-phase three-wire distribution line will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a circuit diagram when a first load 127 and a second load 128 having different currents flowing through the single-phase three-wire distribution path 120 are connected. The first load 127 and the second load 128 are, for example, electric lamps. The primary voltage of the single-phase three-wire transformer 122 is 3150V, the secondary voltages are 210V and 105V, and the resistance per low-voltage side wire is 0.05Ω. As a lamp load, when a current of 80A is flowing through the A external line 120a, 20A through the neutral line 120c, and 100A through the B external line 120b, the voltage between the load points AN, NB and AB is obtained. However, the primary voltage is not changed, and the impedance of the single-phase three-wire transformer 122 and the reactance of the low-voltage distribution line are ignored.

両側の負荷127、128の力率は同じであるから、所要のAN間の電圧をVan,NB間の電圧をVnbと表すと、上半分の回路では、105=(0.05×80)+Van−(0.05×20)よりVan=102[V]となる。
また、下半分の回路では、105=(0.05×20)+Vnb+(0.05×100)よりVnb=99[V]となる。
従って、AB間の電圧は、Vab=Van+Vnb=201[V]となる。このように、単相3線式配電路120では、負荷により負荷端の電圧が異なることが極めて一般的に生じることがわかる。
Since the power factors of the loads 127 and 128 on both sides are the same, if the voltage between the required AN is expressed as Van and the voltage between NB is expressed as Vnb, in the upper half circuit, 105 = (0.05 × 80) + Van From (0.05 × 20), Van = 102 [V].
In the lower half circuit, Vnb = 99 [V] from 105 = (0.05 × 20) + Vnb + (0.05 × 100).
Therefore, the voltage between AB is Vab = Van + Vnb = 201 [V]. Thus, it can be seen that in the single-phase three-wire distribution path 120, it is very common that the voltage at the load end varies depending on the load.

単相3線式配電線路120の上記した欠点を解消し得る電力用バランサー130(衡圧器とも呼ぶ)について説明する。
図15は、従来の電力用バランサー130の構成を示す模式図であり、図16は、従来の電力用バランサー130を単相3線式配電線路120に接続した場合の回路図である。
図15に示すように、従来の電力用バランサー130は、図11の電力用トランス100と同様にコア132と、コア132に巻回される1次巻線133及び2次巻線134とから構成されている。1次巻線133と2次巻線134は個別に巻回されている。1次巻線133の一端は、電力用バランサーのa端子130aとなる。2次巻線134の一端134aは、電力用バランサーのb端子130bとなる。1次巻線133の他端と2次巻線134の他端とが接続されて、電力用バランサーのn端子130cとなる。電力用バランサー130では、1次巻線133及び2次巻線134との巻線比が1:1である。つまり、電力用バランサー130は、図11の電力用トランス100における巻数比の特殊な変圧器に相当するものである。
A power balancer 130 (also referred to as a pressure balancer) that can eliminate the above-described drawbacks of the single-phase three-wire distribution line 120 will be described.
FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional power balancer 130, and FIG. 16 is a circuit diagram when the conventional power balancer 130 is connected to the single-phase three-wire distribution line 120.
As shown in FIG. 15, the conventional power balancer 130 includes a core 132, a primary winding 133 and a secondary winding 134 wound around the core 132, similar to the power transformer 100 of FIG. 11. Has been. The primary winding 133 and the secondary winding 134 are individually wound. One end of the primary winding 133 becomes an a terminal 130a of the power balancer. One end 134a of the secondary winding 134 serves as a b terminal 130b of the power balancer. The other end of the primary winding 133 and the other end of the secondary winding 134 are connected to serve as the n terminal 130c of the power balancer. In the power balancer 130, the winding ratio between the primary winding 133 and the secondary winding 134 is 1: 1. That is, the power balancer 130 corresponds to a special transformer having a turn ratio in the power transformer 100 of FIG.

図16に示すように、電力用バランサー130は、交流電源124側から最も離れた単相3線式配電線路120の末端に接続されている。電力用バランサー130のa端子は単相3線式配電線路のA外線120aに接続され、電力用バランサー130のn端子は単相3線式配電線路120の中性端子120cに接続され、電力用バランサー130のb端子は単相3線式配電路120のB外線120bに接続されている。電力用バランサー130は、単相3線式配電線路120の末端に配設するのが好適である。   As shown in FIG. 16, the power balancer 130 is connected to the end of the single-phase three-wire distribution line 120 farthest from the AC power supply 124 side. The a terminal of the power balancer 130 is connected to the A external line 120a of the single-phase three-wire distribution line, and the n terminal of the power balancer 130 is connected to the neutral terminal 120c of the single-phase three-wire distribution line 120. The b terminal of the balancer 130 is connected to the B outer line 120 b of the single-phase three-wire distribution path 120. The power balancer 130 is preferably disposed at the end of the single-phase three-wire distribution line 120.

従来の電力用バランサー130によれば、A外線120aに流れる電流がB外線120bに流れる電流より小さい場合には、a,b端子に補償電流ioが流入し、A外線120aに流れる電流がB外線120bに流れる電流より大きい場合には、a,b端子から補償電流ioが流出する。電力用バランサー130を設けると、両側の回路がいつも同じ電圧になるように、電力用バランサー130を通して誘導的に結合されるから、たとえ両側の負荷に不均衡があっても、また中性線120cが切れても、いつも両側の電圧はバランスして、負荷に働くように作用する。これは電力用バランサー130が、単相3線式配電線路120の両側の電圧がバランスするように、補償電流を流すからである。   According to the conventional power balancer 130, when the current flowing through the A external line 120a is smaller than the current flowing through the B external line 120b, the compensation current io flows into the terminals a and b, and the current flowing through the A external line 120a When it is larger than the current flowing through 120b, the compensation current io flows out from the terminals a and b. Providing the power balancer 130 is inductively coupled through the power balancer 130 so that the circuits on both sides are always at the same voltage, so even if there is an imbalance in the load on both sides, the neutral 120c Even if the power breaks, the voltages on both sides are always balanced and act to act on the load. This is because the power balancer 130 allows the compensation current to flow so that the voltages on both sides of the single-phase three-wire distribution line 120 are balanced.

次に、従来の電力用バランサー130の効果について説明する。
電力用バランサー130の効果を示すために、電力用バランサー130を設置した場合、両側の電圧にどんな効果が生じるか計算する。
図17は、本発明の電力用バランサー130の効果を説明する回路図である。
なお、計算を簡単にするために、電力用バランサー130による電圧降下は無視する。電力用バランサー130は変圧比が1:1の受圧器であって、図17に示すように、回路に補償電流ioを発生させ、循環させ、その結果として、末端の電圧の平衡を保つように動作してゆく。A外線120aの電流=80+io、中性線120cの電流=20−2io、B外線120bの電流=100−ioとなるから、上半分の回路では、105=0.05×(80+io)+V1−0.05×(20−2io)、下半分の回路では、105=0.05×(20−2io)+V2+0.05×(100−io)となる。よって、V1、V2は、V1=102−0.15io、V2=99+0.15ioとなる。
Next, the effect of the conventional power balancer 130 will be described.
In order to show the effect of the power balancer 130, when the power balancer 130 is installed, it is calculated what kind of effect is produced in the voltages on both sides.
FIG. 17 is a circuit diagram illustrating the effect of the power balancer 130 of the present invention.
In order to simplify the calculation, the voltage drop caused by the power balancer 130 is ignored. The power balancer 130 is a pressure receiver having a transformation ratio of 1: 1, and generates and circulates a compensation current io in the circuit as shown in FIG. 17, so that the voltage at the end is balanced. It will work. Since the current of the A outer line 120a = 80 + io, the current of the neutral line 120c = 20-2io, and the current of the B outer line 120b = 100−io, 105 = 0.05 × (80 + io) + V1-0 in the upper half circuit. .05 × (20−2io), in the lower half circuit, 105 = 0.05 × (20−2io) + V2 + 0.05 × (100−io). Therefore, V1 and V2 are V1 = 102−0.15io and V2 = 99 + 0.15io.

ここで、電力用バランサー130の変圧器としての性質より、V1=V2=Vとなるから、このときの補償電流はio=10[A]となる。このように、電力用バランサー130なしの場合に電圧降下が大きい側の電流を減らし、電圧降下の少ない側の電流を増して動作し、さらに中性線120cにおける電圧降下を0とするように働く。
また、電力用バランサー130がない時の中性線120cの電流の半分が、電力用バランサー130の電流となって流れることがわかる。即ち、この例の場合には、A外線120aの電流=B外線120bの電流=90[A]、V1=V2=100.5[V]、中性線120cの電流=0[A]である。
Here, because of the nature of the power balancer 130 as a transformer, V1 = V2 = V, so the compensation current at this time is io = 10 [A]. As described above, when the power balancer 130 is not provided, the current on the side with a large voltage drop is reduced, the current on the side with a small voltage drop is increased, and the voltage drop at the neutral line 120c is further reduced to zero. .
Further, it can be seen that half of the current of the neutral wire 120c when there is no power balancer 130 flows as the current of the power balancer 130. That is, in this example, the current of the A outer line 120a = the current of the B outer line 120b = 90 [A], V1 = V2 = 100.5 [V], and the current of the neutral line 120c = 0 [A]. .

(中性線が断線した場合)
図12の回路で、中性線120cが断線した場合の問題を、電力用バランサー130が設置された時には、どんな結果になるかということを検討する。電力用バランサー130のない時の中性線120cには、断線前には8.4[A]の電流が流れているので、電力用バランサー130が設置された時には、電力用バランサー130による循環電流は8.4/2=4.2[A]となる。A外線120aは、6.3[A]、B外線120bにも6.3[A]、中性線120cには電流は流れないことになる。よって、中性線120cが断線しても、両側の電圧には差が生じない。
(When the neutral wire is disconnected)
In the circuit of FIG. 12, the problem when the neutral wire 120c is disconnected will be examined as to what the result will be when the power balancer 130 is installed. Since a current of 8.4 [A] flows through the neutral wire 120c when there is no power balancer 130 before disconnection, when the power balancer 130 is installed, the circulating current generated by the power balancer 130 Is 8.4 / 2 = 4.2 [A]. The A outer line 120a is 6.3 [A], the B outer line 120b is also 6.3 [A], and no current flows through the neutral line 120c. Therefore, even if the neutral wire 120c is disconnected, there is no difference between the voltages on both sides.

以上のように、単相3線配電路120に、電力用バランサー130さえ設ければ、単相3線配電路120の両側の電圧は、たとえ中性線120cが断線しても差は生じない。単相3線配電路20に電力用バランサー130を設置することにより、単相3線配電路120にあった従来の欠点が解消されることになる。   As described above, as long as the power balancer 130 is provided in the single-phase three-wire distribution path 120, the voltage on both sides of the single-phase three-wire distribution path 120 does not differ even if the neutral line 120c is disconnected. . By installing the power balancer 130 in the single-phase three-wire distribution path 20, the conventional drawbacks that existed in the single-phase three-wire distribution path 120 are eliminated.

従来の電力用トランス100や電力用バランサー130では、1次巻線103,133と2次巻線104,134とが個別に巻回されたコイルが使用されていた。このような単巻コイルにおける磁束洩れは、その配置や電流値により変化する特徴が強い。   In the conventional power transformer 100 and power balancer 130, coils in which the primary windings 103 and 133 and the secondary windings 104 and 134 are individually wound are used. Magnetic flux leakage in such a single-wound coil has a strong feature that changes depending on its arrangement and current value.

特開平10−201097号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-201097

従来の電力用トランス100や電力用バランサー130で使用されていた単巻コイルにおける磁束洩れは、巻上げ数が多ければ多いほど、磁束結合の低下、漏洩磁束の増加が生じる。巻上げ数は、例えば、電力用のコイル組立における1次巻線103の積み重ね数や段数である。これは、従来の電力用トランス100や電力用バランサー130に用いる場合には避けられない本質的な問題であった。   As for the magnetic flux leakage in the single coil used in the conventional power transformer 100 and power balancer 130, the larger the number of windings, the lower the magnetic flux coupling and the higher the leakage magnetic flux. The number of windings is, for example, the number of stacked primary windings 103 or the number of stages in the coil assembly for electric power. This is an essential problem that cannot be avoided when used in the conventional power transformer 100 or the power balancer 130.

本発明者は、従来の電力用トランスに用いるコイル組立の構想を基本から再検討することで、漏洩磁束が少なく、磁路中の磁束とコイルの相互作用においてその結合率を向上させる構成として、電源に接続される1次巻線を形成する線路と負荷に接続される2次巻線を形成する線路とを組にした一対の線路を、コアに単層又は複層巻回することでコイルを形成し、かつ、1次巻線及び2次巻線における電流の向きが逆向きになるようにした。この電力用トランスの構成によれば、コイルからの漏洩磁束が減少し、コアを介した磁束結合が向上して、従来の電力用トランスに比べて、極めて漏洩磁束の少なく、磁路中の磁束変化に対して応答性、即ち結合性の良い電力用トランスに想到した。   The present inventors have reviewed the concept of coil assembly used in conventional power transformers from the basics, so that the amount of leakage magnetic flux is small and the coupling ratio is improved in the interaction between the magnetic flux in the magnetic path and the coil. A single line or multiple layers of a pair of lines that are a combination of a line that forms a primary winding connected to a power source and a line that forms a secondary winding connected to a load is wound around the core by a single layer or multiple layers. And the directions of the current in the primary winding and the secondary winding are reversed. According to the configuration of this power transformer, the magnetic flux leakage from the coil is reduced, the magnetic flux coupling through the core is improved, and the magnetic flux in the magnetic path is much less than the conventional power transformer. We have come up with a power transformer that is responsive to changes, that is, has good coupling.

本発明は、コイルからの漏洩磁束を減少させ、コアを介した磁束結合を向上させることで、小型軽量でありながら省エネ性と安定性に優れた電力用トランスを提供することを第1の目的とし、その製造方法を提供することを第2の目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a power transformer that is excellent in energy saving and stability while being small and light by reducing magnetic flux leakage from a coil and improving magnetic flux coupling through a core. The second object is to provide a manufacturing method thereof.

上記第1の目的を達成するため、本発明の電力用トランスは、コアと、コアに巻回される1次巻線と、コアに巻回される2次巻線とを備え、電源に接続される1次巻線を形成する線路は導線からなり、負荷に接続される2次巻線を形成する線路は導線からなり、1次巻線を形成する線路と2次巻線を形成する線路とを組にした一対の線路が、コアに単層又は複層巻回されることでコイルが形成され、かつ、1次巻線及び2次巻線における電流の向きが逆向きになるように配列されていることを特徴とする。   In order to achieve the first object, a power transformer of the present invention includes a core, a primary winding wound around the core, and a secondary winding wound around the core, and is connected to a power source. The line forming the primary winding is made of a conductive wire, the line forming the secondary winding connected to the load is made of a conductive wire, and the line forming the primary winding and the line forming the secondary winding A coil is formed by winding a pair of lines in a single layer or multiple layers around the core, and the direction of current in the primary and secondary windings is reversed. It is arranged.

上記構成において、好ましくは、1次巻線と2次巻線との巻線比が1:1であり、電力用バランサーとして動作する。
一対の線路は、好ましくは、単層又は複数の層からなる。電力用トランス又は電力用バランサーにおいて、好ましくは、一対の線路が、コアにバイファイラー巻きされている。
コアの端部には、好ましくは、洩れ磁束吸収部を備えている。
コアの端部とコイルとの間の空隙には、好ましくは、洩れ磁束吸収用磁性体を備えている。
In the above configuration, preferably, the winding ratio of the primary winding and the secondary winding is 1: 1, and the device operates as a power balancer.
The pair of lines is preferably composed of a single layer or a plurality of layers. In a power transformer or a power balancer, preferably, a pair of lines is wound around a core by a bifilar.
The end portion of the core is preferably provided with a leakage magnetic flux absorbing portion.
The gap between the end of the core and the coil is preferably provided with a magnetic material for absorbing leakage magnetic flux.

上記第2の目的を達成するため、本発明の電力用トランスの製造方法は、1次巻線と2次巻線とからなる一対の線路を作製する工程と、コアに一対の線路を巻回する工程と、巻き回した一対の線路をコアに固定する工程と、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the second object, a method for manufacturing a power transformer of the present invention includes a step of producing a pair of lines composed of a primary winding and a secondary winding, and winding a pair of lines around a core. And a step of fixing a pair of wound lines to a core.

本発明の電力用トランスによれば、1次巻線線路と2次巻線線路とによってペア線路が形成され、その1次巻線線路と2次巻線線路における電流の向きが逆向きなので、誘導作用により、コイルからの漏洩磁束が減少し、コアを介した磁束結合が向上し、小型軽量でありながら省エネ性と安定性に優れたコイルによる電力用トランスが得られる。   According to the power transformer of the present invention, a pair line is formed by the primary winding line and the secondary winding line, and the current direction in the primary winding line and the secondary winding line is opposite, Due to the inductive action, the magnetic flux leakage from the coil is reduced, the magnetic flux coupling through the core is improved, and a power transformer with a coil that is excellent in energy saving and stability while being small and light is obtained.

1次巻線と2次巻線との巻線比が1:1である電力用トランスでは、ペア線路の配置が、1次巻線を形成する線路と2次巻線を形成する線路とが交互に並べられる簡素な構成により、容易に電力用バランサーが得られる。コアの端部とコイルとの間の空隙に、洩れ磁束吸収用のペースト状磁性体が設けられるので、外部領域に対する影響が十分抑止される。   In a power transformer in which the turns ratio of the primary winding and the secondary winding is 1: 1, the arrangement of the pair lines includes a line that forms the primary winding and a line that forms the secondary winding. A power balancer can be easily obtained with a simple configuration that is alternately arranged. Since the paste-like magnetic material for absorbing leakage magnetic flux is provided in the gap between the end of the core and the coil, the influence on the external region is sufficiently suppressed.

本発明の電力用トランスの製造方法によれば、小型軽量でありながら省エネ性と安定性に優れた電力用トランスを低コストで製造することができる。   According to the method for manufacturing a power transformer of the present invention, it is possible to manufacture a power transformer excellent in energy saving and stability while being small and light at low cost.

本発明の第1の実施形態に係る電力用トランスの構成を示す図で、(a)は正面図、(b)は(a)のI−I線に沿う断面図である。It is a figure which shows the structure of the electric power transformer which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is a front view, (b) is sectional drawing which follows the II line | wire of (a). 本発明の電力用トランスの1次巻線及び2次巻線に使用されるコイルの巻回方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the winding method of the coil used for the primary winding and secondary winding of the electric power transformer of this invention. 電力用トランスの変形例を示す正面図である。It is a front view which shows the modification of a power transformer. 本発明の第2の実施形態に係る電力用バランサーの構成を示す図で、(a)は正面図、(b)は(a)のII−II線に沿う断面図である。It is a figure which shows the structure of the balancer for electric power which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, (a) is a front view, (b) is sectional drawing which follows the II-II line of (a). 電力用バランサーの第1の変形例を示す正面断面説明図である。It is front sectional explanatory drawing which shows the 1st modification of the balancer for electric power. 電力用バランサーの第2の変形例を示す正面断面説明図である。It is front sectional explanatory drawing which shows the 2nd modification of the balancer for electric power. 電力用バランサーの応用例1を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the application example 1 of the balancer for electric power. 電力用バランサーの応用例2を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the application example 2 of the balancer for electric power. 電力用バランサーの応用例3を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the application example 3 of the balancer for electric power. 本発明の電力用トランスの製造方法の工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of the manufacturing method of the electric power transformer of this invention. 従来の電力用トランスの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the conventional electric power transformer. 単相3線式配電線路の中性線の切断が生じた場合の回路図である。It is a circuit diagram at the time of the cutting | disconnection of the neutral line of a single phase 3 wire type distribution line way having arisen. 単相3線式配電線路の中性線とB外線との短絡が生じた場合の回路図である。It is a circuit diagram at the time of the short circuit with the neutral line and B outside line of a single phase 3 wire type distribution line way having arisen. 単相3線式配電路に流れる電流が異なる第1の負荷と第2の負荷が接続された場合の回路図である。It is a circuit diagram at the time of connecting the 1st load and the 2nd load from which the current which flows into a single phase 3 line type distribution line differs. 従来の電力用バランサーの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional power balancer. 従来の電力用バランサーを単相3線式配電線路に接続した回路図である。It is the circuit diagram which connected the conventional power balancer to the single-phase three-wire type distribution line. 本発明の電力用バランサーの効果を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the effect of the power balancer of this invention.

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
(電力用トランス)
本発明の第1の実施形態に係る電力用トランス1について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力用トランス1の構成を示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のI−I線に沿う断面図である。
図1(a)に示すように、電力用トランス1は、コア2と、コア2に巻回される1次巻線3及び2次巻線4とから構成されている。1次巻線3は、後述する交流電源に接続され、1次巻線3を形成する線路は導線からなる。後述する負荷に接続される2次巻線4を形成する線路は導線からなる。1次巻線3を形成する線路と2次巻線4を形成する線路とを組にした一対の線路が、コア2に単層又は複層巻回されることでコイルが形成され、かつ、一対の線路が、1次巻線3の線路及び2次巻線4の線路における電流の向きが逆向きになるように配列されている。一対の線路は、ペア線路とも呼ぶ。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
(Power transformer)
The power transformer 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
1A and 1B are diagrams showing a configuration of a power transformer 1 according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line I-I in FIG. is there.
As shown in FIG. 1A, the power transformer 1 includes a core 2, and a primary winding 3 and a secondary winding 4 that are wound around the core 2. The primary winding 3 is connected to an AC power source described later, and the line forming the primary winding 3 is a conductive wire. A line forming a secondary winding 4 connected to a load described later is composed of a conducting wire. A pair of lines formed by pairing a line forming the primary winding 3 and a line forming the secondary winding 4 is wound in a single layer or multiple layers around the core 2 to form a coil, and The pair of lines are arranged so that the directions of the currents in the lines of the primary winding 3 and the secondary winding 4 are reversed. The pair of lines is also called a pair line.

図1(b)に示すように、電力用トランス1は、コア2の脚部2aに、1次巻線3を形成する線路の層と、2次巻線4を形成する線路の層とを2層積層して、層状に形成されている。つまり、電力用トランス1において、コア2に対するペア線路の配置が、1次巻線3を形成する線路の層と、2次巻線4を形成する線路の層とによって層状になっている。   As shown in FIG. 1B, the power transformer 1 includes a line layer forming the primary winding 3 and a line layer forming the secondary winding 4 on the leg 2 a of the core 2. Two layers are laminated to form a layer. That is, in the power transformer 1, the arrangement of the pair lines with respect to the core 2 is layered by a line layer that forms the primary winding 3 and a line layer that forms the secondary winding 4.

図2は、本発明の電力用トランスの1次巻線3及び2次巻線4に使用されるコイルの巻回方法を示す模式図である。
図2に示すように、電力用トランス1は、電源5に接続される1次巻線3と、負荷6に接続される2次巻線4とからなる一対の線路から構成されている。1次巻線3の一端は電源5の一端に接続され、1次巻線3の他端は電源5の他端に接続されている。同様に2次巻線4の一端は負荷6の一端に接続され、2次巻線4の他端は負荷6の他端に接続されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a winding method of coils used in the primary winding 3 and the secondary winding 4 of the power transformer of the present invention.
As shown in FIG. 2, the power transformer 1 includes a pair of lines including a primary winding 3 connected to a power source 5 and a secondary winding 4 connected to a load 6. One end of the primary winding 3 is connected to one end of the power source 5, and the other end of the primary winding 3 is connected to the other end of the power source 5. Similarly, one end of the secondary winding 4 is connected to one end of the load 6, and the other end of the secondary winding 4 is connected to the other end of the load 6.

電源5に接続される1次巻線3は、1本又は複数本の導線からなるコイルで形成されている。同様に、負荷6に接続される2次巻線4は、1本又は複数本の導線からなるコイルで形成されている。1次巻線3及び2次巻線4に使用される導線は、例えば絶縁材料で被覆された銅線を用いることができる。絶縁被覆された銅線としては、エナメル銅線、ポリアミドイミド銅線等が挙げられる。   The primary winding 3 connected to the power source 5 is formed of a coil composed of one or a plurality of conductive wires. Similarly, the secondary winding 4 connected to the load 6 is formed of a coil composed of one or a plurality of conductive wires. For example, a copper wire coated with an insulating material can be used as the conductive wire used for the primary winding 3 and the secondary winding 4. Examples of the copper wire with insulation coating include enameled copper wire and polyamide-imide copper wire.

1次巻線3のコイルと、2次巻線4のコイルとは、ペアになっている。そして、ペア線路を構成する各1次巻線3及び2次巻線4における電流の向きが逆向きになるように設定されている。   The coil of the primary winding 3 and the coil of the secondary winding 4 are paired. And it sets so that the direction of the electric current in each primary winding 3 and secondary winding 4 which comprises a pair line may become reverse direction.

電力用トランス1では、電源5に接続された1次巻線3で構成された電源5側のループ導体の内側に、負荷6に接続された2次巻線4で構成された負荷6側にループ導体を配して、ペア線路を形成している。
このペア線路において、電流の流れる向きは、図示のように、1次巻線3の線路での向き(IS)と2次巻線4の線路での向き(IL)は逆向きである。そのため、電源5側のループ導体に電流が流れると、これによる磁場を打ち消すために負荷6側のループ導体に起電力が発生し、負荷6側のループ導体に逆向きの電流が流れる。この1次巻線3と2次巻線4との間の直接的な誘導作用は、広義の電力用トランス作用とみなせる。これによって、電源5側のループ導体より発生する電波ノイズが打ち消される。
In the power transformer 1, inside the loop conductor on the power source 5 side constituted by the primary winding 3 connected to the power source 5, on the load 6 side constituted by the secondary winding 4 connected to the load 6. A loop conductor is arranged to form a pair line.
In this pair line, the direction of current flow is opposite to the direction of the primary winding 3 in the line (IS) and the direction of the secondary winding 4 in the line (IL) as shown in the figure. Therefore, when a current flows through the loop conductor on the power supply 5 side, an electromotive force is generated in the loop conductor on the load 6 side in order to cancel the magnetic field caused thereby, and a reverse current flows in the loop conductor on the load 6 side. The direct inductive action between the primary winding 3 and the secondary winding 4 can be regarded as a power transformer action in a broad sense. Thereby, the radio noise generated from the loop conductor on the power source 5 side is canceled.

図1に示すコア2を用いた電力用トランス1では、図2で説明した1次巻線3と2次巻線4との間の直接的な誘導作用の他に、1次巻線3により生じたコア2中の磁束による間接的な誘導作用によっても、2次巻線4に起電力が発生する。つまり、電力用トランス1では、コア2を磁路とし、磁路中の磁束をも電力用トランスの作用に用いている。そのため、漏洩磁束やノイズ発生が極めて少なくなり、従来の単相電力用トランス100に比べて高効率となり、コア2中の磁束値も小さくなる。これに伴い、より小さな断面積のコアを用いることが可能となり、軽量化が図れる。これにより、電力用トランス1を低コストで製造することができる。   In the power transformer 1 using the core 2 shown in FIG. 1, in addition to the direct inductive action between the primary winding 3 and the secondary winding 4 described in FIG. An electromotive force is also generated in the secondary winding 4 due to the indirect induction effect by the magnetic flux in the core 2 generated. That is, in the power transformer 1, the core 2 is used as a magnetic path, and the magnetic flux in the magnetic path is also used for the action of the power transformer. Therefore, leakage magnetic flux and noise are extremely reduced, and the efficiency is higher than that of the conventional single-phase power transformer 100, and the magnetic flux value in the core 2 is also reduced. Accordingly, a core having a smaller cross-sectional area can be used, and the weight can be reduced. Thereby, the power transformer 1 can be manufactured at low cost.

図1に示す電力用トランス1では、ペア線路の組成を、1次巻線3と2次巻線4との巻線比を1:2〜10など適宜調節することで変圧率を調整でき、また、そのペア線路を2層など適宜積層してもよい。   In the power transformer 1 shown in FIG. 1, the transformation ratio can be adjusted by appropriately adjusting the composition of the pair line, such as 1: 2 to 10 such as the winding ratio of the primary winding 3 and the secondary winding 4, The paired lines may be appropriately laminated such as two layers.

(電力用トランスの変形例)
図3は、電力用トランスの変形例10を示す正面図である。
図3に示すように、電力用トランス10は、図1に示す電力用トランス1にさらに、洩れ磁束吸収用磁性体8を配設した構成を有している。電力用トランス10では、コア2に1次巻線3及び2次巻線4となる巻線が巻回され、洩れ磁束吸収用磁性体8が図示の場合には4箇所に配設されている。
(Modification of power transformer)
FIG. 3 is a front view showing Modification Example 10 of the power transformer.
As shown in FIG. 3, the power transformer 10 has a configuration in which a leakage flux absorbing magnetic body 8 is further provided in the power transformer 1 shown in FIG. In the power transformer 10, the primary winding 3 and the secondary winding 4 are wound around the core 2, and leakage magnetic flux absorbing magnetic bodies 8 are disposed at four locations in the illustrated case. .

洩れ磁束吸収用磁性体8は、コア2の上部左側の巻線の一端に設けられる洩れ磁束吸収用磁性体8aと、コア2の下部左側の巻線中央部に設けられる洩れ磁束吸収用磁性体88bと、コア2の下部右側の巻線中央部に設けられる洩れ磁束吸収用磁性体8cとコア2の上部右側の巻線端部に設けられる洩れ磁束吸収用磁性体8dである。洩れ磁束吸収用磁性体8は、磁性体からなる粉末をペースト状にした材料を塗布後、乾燥させることにより形成することができる。   The leakage flux absorbing magnetic body 8 includes a leakage flux absorbing magnetic body 8a provided at one end of the upper left winding of the core 2 and a leakage flux absorbing magnetic body provided in the center of the lower left winding of the core 2. 88 b, a leakage flux absorbing magnetic body 8 c provided at the winding center portion on the lower right side of the core 2, and a leakage flux absorbing magnetic body 8 d provided at the winding end portion on the upper right side of the core 2. The magnetic substance 8 for absorbing magnetic flux leakage can be formed by applying a material made of a magnetic substance in a paste form and then drying it.

従来の単巻コイルを用いた電力用トランス100では、磁束洩れは配置や電流値により変化する。本発明の電力用トランス10では、ペア線路を例えばバイファイラー巻きコイルで構成することができる。これにより、2つの隣り合う1次巻線3と2次巻線4との間で常に磁束を打ち消すことになる。このため、本発明の電力用トランス1、10では、磁束洩れは基本的に電流値に影響されることが極めて少なくなり、漏洩磁束の絶対量が従来の電力用トランス100で用いられている単巻コイルに比べ極めて小さくなる。   In the power transformer 100 using the conventional single coil, the magnetic flux leakage changes depending on the arrangement and the current value. In the power transformer 10 of the present invention, the pair line can be constituted by, for example, a bifilar winding coil. As a result, the magnetic flux is always canceled between two adjacent primary windings 3 and secondary windings 4. For this reason, in the power transformers 1 and 10 of the present invention, the magnetic flux leakage is basically hardly affected by the current value, and the absolute amount of the leakage magnetic flux is a single unit used in the conventional power transformer 100. Very small compared to a wound coil.

さらに、本発明の電力用トランス10では、コア2の端部とコイルとの間の空隙に、洩れ磁束吸収用のペースト状磁性体8を設けたので、外部領域に対する影響も殆ど無視できる程度に抑止できる。   Furthermore, in the power transformer 10 of the present invention, since the paste-like magnetic body 8 for absorbing the leakage magnetic flux is provided in the gap between the end of the core 2 and the coil, the influence on the external region is almost negligible. Can be suppressed.

(電力用バランサー)
次に、本発明の第2の実施形態に係る電力用バランサー20について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る電力用バランサー20の構成を示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のII−II線に沿う断面図である。
図4(a)に示すように、電力用バランサー20は、コア22と、コア22に巻回される1次巻線3及び2次巻線4とから構成されている。1次巻線3と2次巻線4との巻線比が、1:1である点以外は、図1の電力用トランス1と同じである。1次巻線3と2次巻線4は、同じ太さで絶縁被覆された所謂、平行2線ケーブルを用いてコア22に巻回する、所謂バイファイラー巻で巻回することができる。
(Power balancer)
Next, a power balancer 20 according to a second embodiment of the present invention will be described.
4A and 4B are diagrams showing a configuration of a power balancer 20 according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a front view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. is there.
As shown in FIG. 4A, the power balancer 20 includes a core 22, and a primary winding 3 and a secondary winding 4 that are wound around the core 22. 1 is the same as the power transformer 1 of FIG. 1 except that the winding ratio of the primary winding 3 and the secondary winding 4 is 1: 1. The primary winding 3 and the secondary winding 4 can be wound by a so-called bifilar winding, which is wound around the core 22 by using a so-called parallel two-wire cable having an insulation coating with the same thickness.

本発明の電力用バランサー20は、1次巻線3と2次巻線4との巻線比を1:1とし、コア22に対するペア線路の配置は、1次巻線3を形成する線路と2次巻線4を形成する線路とが交互に並んでいる。   In the power balancer 20 of the present invention, the winding ratio of the primary winding 3 and the secondary winding 4 is 1: 1, and the arrangement of the pair line with respect to the core 22 is the line that forms the primary winding 3. The lines forming the secondary winding 4 are alternately arranged.

本発明の電力用バランサー20では、ペア線路をバイファイラー巻きコイルで構成したので、2つの隣り合う巻線間同士で常に磁束を打ち消すことになる。そのため、基本的に電流値に影響されることが極めて少なくなり、漏洩磁束の絶対量が従来の単巻コイルを用いた電力用バランサー130に比べ極めて小さくなる。さらに、電力用トランス1と同様に、磁束吸収部8を設けることによりバイファイラー巻きコイルからの漏洩磁束が磁束吸収部で吸収されるので、外部領域に対する影響も殆ど無視できる程度に抑止できる。   In the power balancer 20 of the present invention, since the paired line is composed of a bifilar winding coil, the magnetic flux is always canceled between two adjacent windings. Therefore, basically, the influence of the current value is extremely small, and the absolute amount of the leakage magnetic flux is extremely small as compared with the power balancer 130 using the conventional single coil. Further, similarly to the power transformer 1, by providing the magnetic flux absorbing portion 8, the leakage magnetic flux from the bifilar winding coil is absorbed by the magnetic flux absorbing portion, so that the influence on the external region can be suppressed to a negligible level.

これにより、本発明の電力用バランサー20では、従来の電力用バランサー130と同様に、単相3線式配電線路における中性線の切断、短絡及び負荷の不均衡を防止できると共に、さらに、従来の電力用バランサー130の効率を低下させていた磁気的結合の不完全性や、漏洩磁束絶対量の変化による電力用バランサー130の能力の変動を、負荷電流の変化にかかわらず安定化することができ、省エネルギー性と共に電力配電システムの安定性が得られる。   Thereby, in the power balancer 20 of the present invention, as with the conventional power balancer 130, it is possible to prevent the neutral line from being cut, short-circuited, and load imbalance in the single-phase three-wire distribution line. Instability of the magnetic balancer 130 that has reduced the efficiency of the power balancer 130 and fluctuations in the capacity of the power balancer 130 due to changes in the absolute amount of leakage magnetic flux can be stabilized regardless of changes in load current. It is possible to obtain the stability of the power distribution system as well as energy saving.

(電力用バランサーの第1の変形例)
図5は、電力用バランサー30の第1の変形例を示す正面断面説明図である。
図5に示すように、電力用バランサー30は、図3に示す電力用バランサー20のコア22の形状を代えた構成を有しており、カットコア32に1次巻線3と2次巻線4とが、バイファイラー巻きで巻回されている。カットコア32は、巻線形成部32aと巻線形成部32の両端に接続される洩れ磁束吸収部32bとから構成されている。カットコア32は、例えば棒状であり、洩れ磁束吸収部32bの大きさは、巻線の外形よりも大きくしている。つまりカットコア32の端部の径を巻回されたコイルの厚みに相当する位置まで大きくしている。カットコア32の巻線形成部の形状は、円柱、楕円柱、角柱等とすることができる。カットコア32の巻線形成部の形状が円柱の場合には、カットコア32の断面形状は、略I字状の形状となる。
(First variation of power balancer)
FIG. 5 is an explanatory front sectional view showing a first modification of the power balancer 30.
As shown in FIG. 5, the power balancer 30 has a configuration in which the shape of the core 22 of the power balancer 20 shown in FIG. 3 is changed, and the primary winding 3 and the secondary winding are formed on the cut core 32. 4 is wound by bifilar winding. The cut core 32 includes a winding forming part 32a and a leakage magnetic flux absorbing part 32b connected to both ends of the winding forming part 32. The cut core 32 has, for example, a rod shape, and the size of the leakage magnetic flux absorbing portion 32b is larger than the outer shape of the winding. That is, the diameter of the end portion of the cut core 32 is increased to a position corresponding to the thickness of the wound coil. The shape of the winding forming part of the cut core 32 can be a cylinder, an elliptical cylinder, a prism, or the like. When the shape of the winding forming portion of the cut core 32 is a cylinder, the cross-sectional shape of the cut core 32 is a substantially I-shape.

バイファイラー巻きでは、平行2線ケーブルをカットコア32に巻回すればよい。巻回数は、電力用バランサー30の仕様に応じて、多層にしてもよく、図5では、巻線は3層になっている。   In bifilar winding, a parallel two-wire cable may be wound around the cut core 32. The number of windings may be multilayered according to the specifications of the power balancer 30, and in FIG. 5, the winding has three layers.

本発明の電力用バランサー30では、ペア線路をバイファイラー巻きコイルで構成したので、2つの隣り合う巻線間同士で常に磁束を打ち消すことになる。そのため、基本的に電流値に影響されることが極めて少なくなり、漏洩磁束の絶対量が従来の単巻コイルの電力用バランサー130に比べ極めて小さくなる。さらに、カットコア32の端部側に洩れ磁束吸収部32bを設けることにより、バイファイラー巻きコイルからの漏洩磁束が磁束吸収部32bで吸収されるので、外部領域に対する影響も殆ど無視できる程度に抑止できる。   In the power balancer 30 of the present invention, since the pair line is composed of a bifilar winding coil, the magnetic flux is always canceled between two adjacent windings. Therefore, basically, the influence of the current value is extremely small, and the absolute amount of leakage magnetic flux is extremely small as compared with the power balancer 130 of the conventional single coil. Further, by providing the leakage flux absorbing portion 32b on the end side of the cut core 32, the leakage flux from the bifilar winding coil is absorbed by the flux absorbing portion 32b, so that the influence on the external region is suppressed to a level that can be ignored. it can.

これにより、従来の電力用バランサー130の効率を低下させていた磁気的結合の不完全性や、漏洩磁束絶対量の変化による電力用バランサーの能力変動を、負荷電流の変化にかかわらず安定化することができ、省エネ性と共にシステムの安定性が得られる。   This stabilizes the imbalance of the magnetic coupling, which has reduced the efficiency of the conventional power balancer 130, and fluctuations in the capacity of the power balancer due to changes in the absolute amount of leakage magnetic flux regardless of changes in load current. System stability as well as energy savings.

(電力用バランサーの第2の変形例)
図6は、電力用バランサー35の第2の変形例を示す正面断面説明図である。
図6に示すように、電力用バランサー35は、図5に示す電力用バランサー30にさらに、洩れ磁束吸収用磁性体38を配設した構成を有している。電力用バランサー35は、カットコア32の巻線部32aに1次巻線3及び2次巻線4となる巻線がバイファイラー巻きで巻回され、カットコア32の巻線部32aの両端部には、洩れ磁束吸収用磁性体38が配設されている。洩れ磁束吸収用磁性体38は、磁性体からなる粉末をペースト状にした材料を塗布後、乾燥させることにより形成することができる。
(Second modification of power balancer)
FIG. 6 is an explanatory front sectional view showing a second modification of the power balancer 35.
As shown in FIG. 6, the power balancer 35 has a configuration in which a leakage flux absorbing magnetic body 38 is further provided in the power balancer 30 shown in FIG. 5. In the power balancer 35, the windings 32 a of the cut core 32 are wound by bifilar winding with the primary winding 3 and the secondary winding 4, and both ends of the winding portion 32 a of the cut core 32. Is provided with a magnetic substance 38 for leakage magnetic flux absorption. The magnetic substance 38 for absorbing magnetic flux leakage can be formed by applying a paste-like material made of a magnetic substance and then drying it.

本発明の電力用バランサー35では、さらに、コア32の巻線部32aの両端部とコイルとの間の空隙に、洩れ磁束吸収用のペースト状磁性体38を設けたので、外部領域に対する影響も殆ど無視できる程度に抑止できる。   In the power balancer 35 of the present invention, since the paste-like magnetic body 38 for absorbing leakage magnetic flux is provided in the gap between both ends of the winding portion 32a of the core 32 and the coil, the influence on the external region is also affected. It can be suppressed to a level that can be almost ignored.

次に、第2の実施形態に係る電力用バランサー20の応用例を示す。
図7乃至9は、このような電力用バランサー20の応用例を示す回路図であり、図7は、応用例1を、図8は応用例2を、図9は応用例3を示している。
図11に示す応用例1では、電力用バランサー20は、単相3線式配電線路50の末端に接続され、交流電源54,55が接続される負荷51〜53の内の一つの負荷53がR端子とT端子とに接続されている以外は、図16と同様の回路である。電力用バランサー20は、電力用バランサー30,35でもよい。以下の例でも同様である。
Next, an application example of the power balancer 20 according to the second embodiment will be described.
FIGS. 7 to 9 are circuit diagrams showing application examples of such a power balancer 20, FIG. 7 shows application example 1, FIG. 8 shows application example 2, and FIG. 9 shows application example 3. .
In the application example 1 shown in FIG. 11, the power balancer 20 is connected to the end of the single-phase three-wire distribution line 50, and one load 53 among the loads 51 to 53 to which the AC power supplies 54 and 55 are connected. The circuit is the same as that of FIG. 16 except that it is connected to the R terminal and the T terminal. The power balancer 20 may be power balancers 30 and 35. The same applies to the following examples.

図8に示す応用例2では、単相3線式配電線路50の中性線端子がフローティングされている以外は、図7と同様の回路である。   Application Example 2 shown in FIG. 8 is the same circuit as FIG. 7 except that the neutral wire terminal of the single-phase three-wire distribution line 50 is floating.

図9に示す応用例3では、図7と同様の回路であるが、電力用バランサー20が直接交流電源に接続される点で異なっている。   The application example 3 shown in FIG. 9 is the same circuit as that in FIG. 7 except that the power balancer 20 is directly connected to an AC power source.

(電力用トランスの製造方法)
次に、本発明の電力用トランスの製造方法について説明する。
図10は、本発明の電力用トランス1の製造方法の工程を示すフロー図である。
先ず、ステップST1において、1次巻線3と2次巻線4とのペア線を作製する。
ステップST2において、コア2又は巻枠に1次巻線3と2次巻線4とからなるペア線を巻回する。
(Manufacturing method of power transformer)
Next, a method for manufacturing the power transformer of the present invention will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing the steps of the method for manufacturing the power transformer 1 of the present invention.
First, in step ST1, a pair wire of the primary winding 3 and the secondary winding 4 is produced.
In step ST2, a pair of wires consisting of the primary winding 3 and the secondary winding 4 is wound around the core 2 or the winding frame.

ステップST3において、ペア線をコア2又は巻枠に固定する。ペア線のコア2又は巻枠の固定には、接着剤を用いることができる。
ステップST4において、1次巻線3及び2次巻線4の端部とコア2とに間に、洩れ磁束吸収用磁性体8を形成する。この工程は省略してもよい。
In step ST3, the pair wire is fixed to the core 2 or the winding frame. An adhesive can be used for fixing the core 2 or the winding frame of the pair wires.
In step ST <b> 4, the leakage flux absorbing magnetic body 8 is formed between the end portions of the primary winding 3 and the secondary winding 4 and the core 2. This step may be omitted.

次に、ステップST5において、1次巻線3及び2次巻線4の端部を、電力用トランス1の端子に接続する。1次巻線3及び2次巻線4の端部の導線を、直接電源5や負荷6に接続する場合には、この工程は省いてもよい。   Next, in step ST5, the ends of the primary winding 3 and the secondary winding 4 are connected to the terminals of the power transformer 1. This step may be omitted when the conducting wires at the ends of the primary winding 3 and the secondary winding 4 are directly connected to the power source 5 or the load 6.

(電力用バランサーの製造方法)
次に、本発明の電力用バランサー20,30,35の製造方法について説明する。
本発明の電力用バランサー20,30,35は、図10に示す1次巻線3と2次巻線4とのペア線を作製するステップST1において、1次巻線3と2次巻線4との巻線比が1となるようにペア線を作製する以外は、同様にして製造することができる。
(Method for manufacturing power balancer)
Next, a method for manufacturing the power balancers 20, 30, and 35 of the present invention will be described.
The power balancers 20, 30, and 35 of the present invention include the primary winding 3 and the secondary winding 4 in step ST <b> 1 for producing a paired wire of the primary winding 3 and the secondary winding 4 shown in FIG. 10. Can be manufactured in the same manner except that the pair wire is manufactured so that the winding ratio is 1.

本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。上記説明では、本発明の基本原理を詳しく説明するために、その使用例として単相電力用トランスを用いた。さらに、本発明は、電力用バランサーを含め、従来の各種電力用トランスのコイル組立に適宜用いることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention. In the above description, in order to explain the basic principle of the present invention in detail, a single-phase power transformer is used as an example of its use. Furthermore, the present invention can be appropriately used for coil assembly of various conventional power transformers, including power balancers.

1,10:電力用トランス
2:コア
3:1次巻線
4:2次巻線
5:電源
6:負荷
8,38:洩れ磁束吸収用磁性体
20,30,35:電力用バランサー
22:コア
22a:コアの脚部
32:カットコア
32a:巻線形成部32a
32b:洩れ磁束吸収部32b
50:単相3線式配電線路
51〜53:負荷
54,55:交流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10: Power transformer 2: Core 3: Primary winding 4: Secondary winding 5: Power supply 6: Load 8, 38: Magnetic substance 20, 30, 35 for leakage magnetic flux absorption: Power balancer 22: Core 22a: Leg part 32 of core: Cut core 32a: Winding forming part 32a
32b: Leakage magnetic flux absorber 32b
50: Single-phase three-wire distribution line 51-53: Loads 54, 55: AC power supply

Claims (7)

コアと、該コアに巻回される1次巻線と、該コアに巻回される2次巻線と、
を備え、
電源に接続される1次巻線を形成する線路は導線からなり、
負荷に接続される2次巻線を形成する線路は導線からなり、
上記1次巻線を形成する線路と上記2次巻線を形成する線路とを組にした一対の線路が、上記コアに単層又は複層巻回されることでコイルが形成され、かつ、上記1次巻線及び2次巻線における電流の向きが逆向きになるように配列されていることを特徴とする、電力用トランス。
A core, a primary winding wound around the core, and a secondary winding wound around the core;
With
The line that forms the primary winding connected to the power supply consists of a conductor,
The line forming the secondary winding connected to the load consists of a conducting wire,
A pair of lines formed by pairing a line forming the primary winding and a line forming the secondary winding is wound in a single layer or multiple layers around the core to form a coil, and A power transformer, wherein the currents in the primary winding and the secondary winding are arranged in opposite directions.
前記1次巻線と前記2次巻線との巻線比が1:1であり、電力用バランサーとして動作することを特徴とする、請求項1に記載の電力用トランス。   2. The power transformer according to claim 1, wherein a winding ratio of the primary winding to the secondary winding is 1: 1 and operates as a power balancer. 前記一対の線路が、単層又は複数の層からなることを特徴とする、請求項1又は2に記載の電力用トランス。   The power transformer according to claim 1, wherein the pair of lines includes a single layer or a plurality of layers. 前記電力用トランス又は電力用バランサーにおいて、前記一対の線路が、前記コアにバイファイラー巻きされていることを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載の電力用トランス。   The power transformer according to any one of claims 1 to 3, wherein in the power transformer or the power balancer, the pair of lines are bifilar wound around the core. 前記コアの端部には、洩れ磁束吸収部を備えていることを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載の電力用トランス。   The power transformer according to any one of claims 1 to 4, wherein an end portion of the core includes a leakage magnetic flux absorption portion. 前記コアの端部と前記コイルとの間の空隙に、洩れ磁束吸収用磁性体を備えていることを特徴とする、請求項1〜5の何れかに記載の電力用トランス。   The power transformer according to any one of claims 1 to 5, wherein a magnetic material for absorbing leakage magnetic flux is provided in a gap between an end of the core and the coil. 請求項1〜6の何れかに記載の電力用トランスの製造方法であって、
1次巻線と2次巻線とからなる一対の線路を作製する工程と、
コアに前記一対の線路を巻回する工程と、
上記巻き回した一対の線路をコアに固定する工程と、
を含むことを特徴とする、電力用トランスの製造方法。
A method for manufacturing a power transformer according to any one of claims 1 to 6,
Producing a pair of lines composed of a primary winding and a secondary winding;
Winding the pair of lines around a core;
Fixing the pair of wound lines to the core;
The manufacturing method of the transformer for electric power characterized by including.
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