JP3016713U

JP3016713U - 漏れ磁束型変圧器

Info

Publication number: JP3016713U
Application number: JP1995002994U
Authority: JP
Inventors: 染治井上; 実百瀬
Original assignee: 信濃電気株式会社
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2001-04-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】漏れ磁束型変圧器の一次巻線と二次巻線間の
空隙の幅を減少させ、変圧器の小型化を図ると共に、騒
音の減少、製造コストの低減を目的する。【構成】漏れ磁束型変圧器の一次巻線１１と二次巻線
１２間の空隙に少なくとも一つ高透磁率材料の透磁性支
柱片１４を磁束方向に沿って設ける。透磁性支柱片１４
は、例えば、巻線枠の長さと同等以上とする。また、透
磁性支柱片１４の端部を任意の方向に折り曲げる。透磁
性支柱片１４の材質は、例えば、フェライトコア、ある
いはアモルファス磁性体を用いる。【効果】変圧器の小型化と低騒音化を実現することが
できる。また、製作が容易になるため、製造コストが安
価になる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、変圧器の一次巻線と二次巻線間の漏れ磁束により変圧器二次側回路に等価的に生じるインダクタンスを利用した漏れ磁束型変圧器に関する。この変圧器は、ＰＷＭ高周波スイッチング方式のインバータの主変圧器に利用される。

【０００２】

【従来の技術】

ＰＷＭインバータの出力回路に接続される変圧器の二次側回路には、出力電圧の正弦波化のためにリアクトルやコンデンサ等が設けられる。ＰＷＭ高周波スイッチング方式のインバータの出力回路の一例を図１に示す。図に示すようにリアクトル１６とコンデンサが変圧器二次側回路に接続されている。ここで、ＰＷＭインバータのキャリア周波数は通常２０ｋＨｚ以上で制御されており、リアクトル１６の定数は小さくてよく、装置の小型化と低価格化のためインバータ用変圧器１とリアクトル１６を一体化して製作するのが一般的である。このようなリアクトルを実現するものとして、変圧器の一次巻線と二次巻線との間に空隙を設け、この空隙が形成する漏れ磁束を用いる方法がある。

【０００３】図２は、このような空隙を用いる漏れ磁束型変圧器であって、ＰＷＭインバータの出力回路に接続される変圧器の外観を示す図である。また、図２の中央付近の水平断面が図３である。図３において、一次巻線と二次巻線との間には非磁性体の支柱片１５が設置されている。この支柱片は、一次巻線と二次巻線との空隙をつくると共に、二次巻線の巻き付けの際の固定や支柱としての役割をはたしている。

【０００４】また、リアクトルのインダクタンスは空隙の面積と一次巻線の巻数、および、二次巻線の巻数との関係で決定される。従って、漏れ磁束型の変圧器の製作では、要求されるインダクタンスに基づき、一次巻線と二次巻線の巻線数および空隙の面積を算出しその結果により変圧器の製作を行っていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述したように、漏れ磁束型変圧器では一次巻線と二次巻線間の空隙の面積が、該変圧器の寸法を決める一つの大きな要素となる。しかし、空気の透磁率は非常に小さいため、必要とされるインダクタンスを作るために空隙の面積が非常に大きくなる場合があり、かかる場合には一次巻線、あるいは、二次巻線の巻線数を増加したり、鉄心の寸法をランクアップすること等が必要となる。これは、巻線とのバランスの悪い変圧器を製作することにつながる。

【０００６】また、空隙の外側の巻線（二次側巻線）は強度的に弱く、一次巻線と二次巻線との空隙が大きくなると変圧器の強度や騒音の問題が生じる。

【０００７】さらに、変圧器の面積が大きくなると製作に時間がかかると共に、値段も高価になる欠点がある。

【０００８】本考案の目的は、このような従来技術の問題を解決するもので、所望のインダクタンスを大きな空隙を形成せずに得ることができ、小型でかつ安価な変圧器を提供することにある。また本考案は、騒音を低減した変圧器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、変圧器の一次巻線と二次巻線との間に少なくとも一つの高透磁率の材料からなる支柱片を設けたことを特徴とする。

【００１０】即ち、本考案は一次巻線と二次巻線間の漏れ磁束を利用した漏れ磁束型変圧器において、一次巻線と二次巻線の空隙に高透磁率材料からなる支柱片を磁束方向に沿って設けた構造であることを特徴とする。

【００１１】前記支柱片は、任意の形状（任意の高さ及び幅）であってよいが、巻線の巻線枠と同じ長さ、あるいは、巻線枠より長い支柱片とする構造は好ましい実施例の一つである。さらに、前記支柱片は、巻線の巻線枠よりも長い場合であって、該支柱片の両端部分を任意の方向に折り曲げた構造とした場合、あるいは、前記両端部分を二次巻線方向に折り曲げた構造は特に好ましい。

【００１２】また、本考案の前記支柱片は、高透磁率材料のものであれば如何なるものでもよいが、特に、前記支柱片を高周波特性のよいフェライトコアまたはアモルファス磁性体とした構造は特に好ましい。

【００１３】

【作用】

変圧器の一次巻線と二次巻線間に高透磁率材料の支柱片を設ける。該支柱片には一次巻線と二次巻線との漏れ磁束が通過する。ここで、本考案で用いる支柱片は高透磁率であると共に鉄損の小さいものが好ましい。その結果、一次巻線と二次巻線間の漏れ磁束の多くが該支柱片を通過し、変圧器二次側回路に等価的に所望のインダクタンスを得ることができ、また、損失を抑えることができる。また、前記インダクタンスはその形状により変化するため、インダクタンスの調整は支柱片の形状を調整することで可能となる。この結果、従来一次巻線と二次巻線間の空隙面積や巻線数の調整により所望のインダクタンスを得ていたのを、高透磁率の支柱片の材質や形状によりその値が決定できる。また、薄い支柱片により所望のインダクタンスを得ることができるため変圧器の寸法を小さくできる。また、変圧器の寸法を小さくすることにより価格を安価にできる。さらに、一次巻線と二次巻線の空隙を小さくすることによって、変圧器の騒音を低減できるとともに、二次巻線の膨らみが小さくできるので、変圧器製作の効率を上げることができる。

【００１４】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１５】図４は、図２に示す漏れ磁束型変圧器のほぼ中央部の水平断面図である。図４は外鉄型変圧器であるが、本考案は外鉄型以外の変圧器にも基本的に適用される。

【００１６】図に示すとおり、漏れ磁束型変圧器１は一次巻線１１、二次巻線１２、鉄心１３、そして、一次巻線１１と二次巻線１２との間に磁束方向に沿って挿入された高透磁率の材料からなる支柱片１４から構成されている。従来の変圧器の水平断面図である図３との違いは、支柱片１４が高透磁率であること、および、支柱片１４が薄くなっている点である。これは、本来、一次巻線１１と二次巻線１２との漏れ磁束によりインダクタンスをつくる場合、その値は空隙面積と一次巻線１１と二次巻線１２との巻線数により決定されることにある。即ち、従来技術においては、図３に示すように一定の空隙面積をとるために一次巻線と二次巻線との間を一定間隔以上には狭めることができなかった。しかし、本考案によれば図１に示すように極めて空隙を狭めた構造としても所望のインダクタンスを得ることができる。

【００１７】従来構造である図３と本考案の構造である図４を例にとり実際に得られるインダクタンスを測定してみた。

【００１８】図４に示すように透磁性の支柱片１４（フェライトコアを使用）を空隙に設け、空隙の間隔を５mm、空隙面積が62.5mm²×２箇所とした場合のインダクタンスの値は、図３に示す従来構造の変圧器の一次巻線と二次巻線の空隙が15mm、空隙面積が750 mm²×2 箇所の場合で得られたインダクタンスの値と同等以上であった。即ち、空隙間隔は約１／３、空隙面積は約１／１２で同一のインダクタンスの値を得ることができた。また、これに伴い巻線方向の寸法を20mm小さくすることができた。本実施例では、図５に示すように巻線枠の長さよりやや長いものを使用したが、所望のインダクタンスによりその長さ・形状は任意である。

【００１９】図６は空隙に設置した透磁性の支柱片の両端を二次巻線方向（外側）に折り曲げた場合を示す。図５に示すように単に巻線支持枠よりも長い支柱片を巻線間の空隙に設置するよりも、本構造の方が効果的に所望のインダクタンスを得ることができる。また、端部を折り曲げるだけでなく、Ｔ型に加工した場合も所望のインダクタンスを得ることができる。なお、この支柱片の端部は、二次巻線を巻き付けた後に接着することもできるし、端部を折り曲げた状態で二次巻線を巻き付けることもできる。

【００２０】さらに、本実施例では高透磁性の支柱片としてフェライトコア使用したが、これをアモルファス磁性材料とすることも好ましい。これは、ＰＷＭインバータのキャリア周波数は通常20ｋＨｚ以上であるため、このような高いキャリア周波数の場合は鉄損が大きな問題となるためである。なお、本考案に使用する高透磁性の支柱片は、本実施例に限定されるものではなく、高透磁性と一定の鉄損を防止できるものであれば基本的に適用される。

【００２１】図７は、本考案を単巻き変圧器に実施したときの回路図を示すもので、本考案も一次巻線と二次巻線とを接続した単巻型の変圧器に同様に適用できる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案によれば、所望のインダクタンスを得るのに、空隙面積や巻線数を調整しなくても、空隙に設置する支柱片の形状を変えることによりそのインダクタンスを変化できる。この結果、小型の漏れ磁束型変圧器の製作が可能となる。また、効率的な製作が可能となり、納期の短縮化や製造コストの低下が実現できる。また、変圧器の騒音も低下できる特有の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】漏れ磁束型変圧器の回路図。

【図２】従来の変圧器の構成を示す斜視図。

【図３】従来の変圧器の水平断面図。

【図４】本考案一実施例の構成を示す水平断面図。

【図５】本考案一実施例の構成を示す垂直断面図。

【図６】本考案実施例の構成の支柱片の端部を二次巻線
方向に折り曲げた場合の垂直断面図。

【図７】漏れ磁束型単巻変圧器の回路図。

【符号の説明】

１変圧器１１一次巻線１２二次巻線１３鉄心１４透磁性支柱片１５非磁性体支柱片１６リアクトル

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】変圧器の一次巻線と二次巻線との間に少
なくとも一つの高透磁率材料からなる支柱片を変圧器の
磁束方向に沿って設けたことを特徴とする漏れ磁束型変
圧器。
【請求項２】前記変圧器はＰＷＭ高周波スイッチング
方式の主変圧器である請求項１記載の漏れ磁束型変圧
器。
【請求項３】前記支柱片は、巻線の巻線枠より長い支
柱片であることを特徴とする請求項１または２記載の漏
れ磁束型変圧器。
【請求項４】前記支柱片は、巻線の巻線枠と同じ長さ
であることを特徴とする請求項１または２記載の漏れ磁
束型変圧器。
【請求項５】前記支柱片は、巻線の巻線枠よりも長
く、該支柱片の両端部分が任意の方向に折り曲げられた
形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か記載の漏れ磁束型変圧器。
【請求項６】前記支柱片は、巻線の巻線枠よりも長
く、該支柱片の両端部分が２次側巻線方向に折り曲げら
れた形状であることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか記載の漏れ磁束型変圧器。
【請求項７】前記支柱片は、巻線の巻線枠よりも長
く、該支柱片の両端部分がＴ字状を呈することを特徴と
する請求項１ないし３のいずれか記載の漏れ磁束型変圧
器。
【請求項８】前記支柱片はフェライトコアであること
を特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載の漏れ磁
束型変圧器。
【請求項９】前記支柱片はアモルファス磁性体である
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載の漏
れ磁束型変圧器。