JP3189670U

JP3189670U - 変圧器鉄芯の改良構成

Info

Publication number: JP3189670U
Application number: JP2014000085U
Authority: JP
Inventors: 森泰楊
Original assignee: ▲りつ▼京科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2024-01-10
Also published as: EP2779184A2; TW201331963A; EP2779184A3; TWI438791B; US20140266559A1

Abstract

【課題】主芯部と各コイルとが同じスペースにあるという前提の下、磁束面積を有効的に増加させる変圧器鉄芯の改良構造を提供する。【解決手段】主に、鉄芯１本体の中央部分に四角形形状の断面を有する四角柱である主芯部１１が凸設され、主芯部の両側辺外側に相対する側翼部１２がそれぞれ設けられ、且つ主芯部と側翼部との間には外部にある既定のボビンを収容できる収容環状溝１３が形成され、主芯部のその他の両側辺外側には中空を呈する側面開口１４，１５がそれぞれ設けられる。収容環状溝は二つの側面開口によって外部に通じることで、四角形形状の断面を有する四角柱である主芯部が同じスペースにあるという前提の下、磁束面積を有効的に増加させると同時に、大きな側面開口と合わせることで、収容環状溝内にあるボビンを外部にある大きな接続バスに接続し、ピンを多く有する規格に対応している。【選択図】図５

Description

本考案は、変圧器鉄芯の改良構成であって、特に大きな側面開口を有し、各コイルとの間で大きな磁束面積を発生させる鉄芯構成に関するものである。

現在、広く応用されている変圧器鉄芯及びそれに関わるコンポーネントの構成は、図１及び図二のとおり、主にボビン８、鉄芯９及びコイル８２１等から構成しており、そのうち、ボビン８の中央には中間孔８１が設けられ、中間孔８１の外周縁にはコイル８２１を巻き付けるためのコイル溝８２が設けられ、コイル８２１は一次コイル及び二次コイルを包括し、必要に応じて制御コイルをさらに包括し、且つボビン８の中間孔８１に近接する一端の両側面にはそれぞれ延出部８３及び延出部８３１が設けられ、延出部８３及び延出部８３１はそれぞれ接続バス８４及び接続バス８４１の中間部分に接続し、接続バス８４及び接続バス８４１はそれぞれコイル８２１よりコイルを引出した接続ピン８５及び接続ピン８５１が設けられおり、鉄芯９の中央には円柱状の主芯部９１が設けられ、主芯部９１の外周縁には環状収容空間９３が設けられ、環状収容空間９３の外周縁には対向し合うするように外部に通じる二つの側面開口９４及び側面開口９４１が設けられることで、その環状収容空間９３の外周縁の他の部分を、自然に二つの対応した側壁９２に形成しており、組合わせる際、二つの鉄芯９の主芯部９１をそれぞれボビン８の中間孔８１の両端から挿入して接触し合い、環状収容空間９３にボビン８を収容し、このとき、二つの延出部８３及び延出部８３１はそれぞれ鉄芯９の側面開口９４及び側面開口９４１より外部に伸出することで、各接続バス８４及び接続バス８４１と、各接続ピン８５及び接続ピン８５１とを鉄芯９外部の位置に保持され、鉄芯９の側壁９２は主芯部９１と合わせることで、コイル溝８２内のコイル８２１の外周縁に磁気回路を形成している。

上述の構成は、比較的大きい側面開口９４及び側面開口９４１を有するため、ボビン８は側面開口９４及び側面開口９４１によって接続バス８４及び接続バス８４１に接続することで、多くの接続ピン８５及び接続ピン８５１をさらに収容しており、そのため、このような構成は、ピンが多い変圧器のニーズを満たしている。しかし、主芯部９１が円柱状であるため、円柱横方向の周長が短く、主芯部９１とコイル８２１との対応面積が限られ、磁束面積が小さくなるうえ、横方向の磁束の長さの増加により、磁気抵抗が増幅し、磁束漏れの増加となり、電源全体の転換効率に影響を及ぼしている。

また、さまざまな大電流及び小型化の商品ニーズを満たすため、且つ材料及び加工技術の進歩に伴い、金属片を利用して変圧器（二次側）コイルとすることが徐々に普及し、その一例として図３及び図４のような変圧器構成があり、主に、ボビン５と、相対して結合する二つの鉄芯７及び複数の金属片６を包括しており、二つの鉄芯７はそれぞれ中央とその周縁とに主芯部７１及び複数の側壁７２を設け、主芯部７１と各側壁７２との間に収容スペース７３を形成し、且つ収容スペース７３は側壁７２の傍らに設けられた中空の欠け口７４より外部に通じており、ボビン５は鉄芯７の収容スペース７３内に設置され、その中央には主芯部７１に嵌合することができる貫通孔５１が設けられ、ボビン５の側面中間部分には一次コイル５２（巻線）を巻き付けるためのコイル溝が設けられ、コイル溝の上下両方にはそれぞれ仕切板５３によって仕切られた位置決め部５３１があり、この二つの仕切板５３にはそれぞれ同じ一端において欠け口７４から鉄芯７の外部に突出する接続バス５４が設けられ、各接続バス５４上には一次コイル５２の二つの末端と接続する接続ピン５４１がそれぞれ設けられており、各金属片６には、二つの位置決め部５３１に嵌合することができる中空部６１が設けられ、中空部６１は金属片６の一端に設けられている間隔溝６２によって外部に通じることで、各金属片６は間隔溝６２において二つに分離して欠け口７４から鉄芯７の外部に突出する極端子６３を形成しており、これ等を組合わせる際、各金属片６の間に金属片６同士を絶縁する環状絶縁片６４を設けることで、各金属片６を二次コイルに形成している。このような構成では、各金属片６が鉄芯７の主芯部７１の延在方向に垂直し合うようにそれぞれ重なり合っており、実際の応用の際、金属片６が主芯部７１の磁気回路に垂直になっているため、磁束漏れの面積が増加しており、確かに複数の金属片６を積み重ねることでエディ（Ｅｄｄｙ）損失を低減できるものの、厳密に金属片の厚さを制御しなければならず、組合わせる際の難易度及びその費用を増加させている。

また、上述のような構成において、鉄芯７は四角形形状の主芯部７１を有して周縁の一次コイル５２（巻線）との接触面積を有効的に増加させているものの、金属片６をボビン５に設置するという技術的制限が克服できず、各金属片６が鉄芯７の主芯部７１の延在方向に垂直し合うようにそれぞれ重なり合い、その結果、応用上、以下のような問題が発生してしまう。第一に、各金属片６は、鉄芯７の主芯部７１と垂直方向に呈して延在しているため、多くの磁束漏れを有し、少ない磁束漏れを求めるニーズにこたえることができない。第二に、金属片６の鉄芯７の外部に突出する極端子６３は、主芯部７１と垂直し合って延在するため、回路基板と組合わせると、鉄芯７の主芯部７１は回路基板と平行し合って延在し、鉄芯７の主芯部７１と回路基板とを垂直にするというニーズにこたえることができない。第三に、各接続バス５４と各極端子６３を外部に通じさせるために、鉄芯７の側壁７２の傍らに中空の欠け口７４を設けているが、このような欠け口７４は多くて４つしか形成できず、ピンを多く有する変圧器構成に用いる場合、そのニーズにこたえることができないこともある。

そのため、上述のような四角形形状の主芯部７１を有する鉄芯７には、実際の応用上、まだ改良の余地がある。

従来の変圧器鉄芯が有する上述の問題を鑑み、考案者はこの問題に対して研究、改良を加え、本考案を創作するものである。

本考案の主な目的は、主芯部と各コイルとが同じスペースにあるという前提の下、磁束面積を有効的に増加させる変圧器鉄芯の改良構成を提供することにある。

本考案のもう一つの目的は、ボビンに幅の広い接続バスを接続するための大きな側面開口を提供し、ピンが多い変圧器構成のニーズを満たすことにある。

本考案は、上述の目的及び効果を達せうするため、鉄芯本体には以下のような技術手段を包括する。鉄芯本体の中央には四角柱形状の主芯部が凸設され、主芯部で相対する二つの側辺の外側には相対する側翼部がそれぞれ設けられ、主芯部と側翼部との間に収容環状溝を形成し、且つ主芯部で相対するもう二つの側辺の外側には中空を形成する側面開口がそれぞれ設けられることで、収容環状溝は二つの側面開口によって外部に通じている。

また、上述の構成において、主芯部は、正方形の断面形状を呈している。

また、上述の構成において、側面開口の幅は収容環状溝の相対する側辺の幅より小さく、側翼部はその二端に突出する凸部をそれぞれ形成し、且つ凸部は各側面開口の両側の一部位置を係止している。

また、上述の構成において、主芯部及び収容環状溝の四隅は丸い角部をそれぞれ設けている。

また、上述の構成において、鉄芯本体は、主芯部の相対する二つの側面に、一端に鉤部を設けた挟持具を掛着するための固定凹部をそれぞれ設けている。

本考案の詳細な構造、応用する原理及びこれによって発生する効果については、以下の図面に基づく説明を参照すれば、明瞭とすることができる。

従来の変圧器を示す構成分解図である。従来の変圧器を示す組合外観図である。従来の金属片を二次側とする変圧器を示す構成分解図である。図３の従来の変圧器を示す組合外観図である。本考案及びこれに関わる実施コンポーネントを示す構成分解図である。。本考案及びこれに関わる実施コンポーネントを示す全体組合外観図である。

図５及び図６のとおり、本考案は主に、鉄芯１を包括しており、鉄芯１の中央部分には四角形形状或いは正方形形状の断面を有する四角柱である主芯部１１が凸設しており、主芯部１１の外側には相対する二つの側翼部１２が設けられ、且つ主芯部１１と側翼部１２との間には相対して中空を呈する二つの側面開口１４及び側面開口１５を有する収容環状溝１３が形成され、収容環状溝１３は二つの側面開口１４及び側面開口１５によって外部に通じており、側面開口１４及び１５の幅は収容環状溝１３の相対する側辺の幅より小さく、側翼部１２はその二端に突出する凸部１２１をそれぞれ形成し、且つ凸部１２１は各側面開口１４及び各側面開口１５の両側の一部位置を係止しており、主芯部１１及び収容環状溝１３の四隅に丸い角部をそれぞれ設けることで、コイルを巻き付ける際、鉄芯の鋭角によってコイルが損傷することを低減し、また、丸い角部は鉄芯１が間隔を開けてマシーンで生産し易いように主芯部１１を外部の積み重ね箇所から遠ざけ、鉄芯１は主芯部１１の相対する二つの側面に固定凹部１６がそれぞれ設けられている。

本考案の図面で図示する実施例において、鉄芯１は、ボビンモジュール２に合わせ、金属片３を利用してコイルとする変圧器構成を構成しており、そのうち、該ボビンモジュール２はボビン本体２１及びボビンカバー２２から構成しており、ボビン本体２１は中央に貫通孔２１１を有する管状であって、貫通孔２１１の外周にはコイル槽２１２が形成しており、ボビン本体２１の貫通孔２１１の一端周辺には相対する二つの接続バス２１３及び接続バス２１４が設けられ、接続バス２１３には複数の一次側導電ピン２１３１が設けられ、接続バス２１４には複数の予備導電ピン２１４３と二つの凹欠け口２１４１及び凹欠け口２１４２とが設けられており、ボビン本体２１の貫通孔２１１のもう一端周辺には少なくとも二つの相対する結合部２１５が設けられており、結合部２１５は鉤部であってもよい。

ボビンカバー２２は薄片状であって、その中央には貫通孔２１１に対応して貫通される中空孔２２１が設けられており、中空孔２２１の内周縁には結合部２１５に対応する少なくとも二つの被結合部２２２が設けられており、被結合部２２２は鉤部であってもよく、また、ボビンカバー２２は各接続バス１３及び各接続バス１４に対応する二つの側辺に間隔をおいて複数の挟持溝２２３及び挟持溝２２４をそれぞれ設けている。

金属片３は長い薄片状であって、屈折によって中央にコイル溝２１２を嵌合するための中空部３１を形成しており、金属片３の二端には中空部３１の垂直方向に屈折して平行に延在する屈折部３２及び屈折部３３がそれぞれ設けられ、屈折部３２及び屈折部３３の末端にはさらに屈折して中空部３１に平行する接続端３２１及び接続端３３１が形成されている。

組合わせる際、まず、金属片３の中空部３１をボビン本体２１のコイル溝２１２の周囲に嵌合し、接続端３２１及び接続端３３１をそれぞれ二つの凹欠け口２１４１及び凹欠け口２１４２より、予備導電ピン２１４３及び一次側導電ピン２１３１と同じ方向に延在した後、ボビンカバー２２でボビン本体２１を嵌合して接続バス２１３及び接続バス２１４の一端を離し、結合部２１５を利用して被結合部２２２に結合することで、ボビンカバー２２とボビン本体２１とを強固な結合に形成し、金属片３を外れないように制限することで、金属片３の外周に導線（エナメル線）を利用して一次コイルを巻き付け易くし、必要に応じて少なくとも一つの制御コイルをさらに巻き付けることができ、且つ一次コイルの両端と制御コイルの両端とは異なる挟持溝２２３及び挟持溝２２４内にそれぞれ嵌合して一時的なポジションを形成し、さらに二つの鉄芯１を用い、それぞれの主芯部１１によってボビン本体２１の貫通孔２１１の両端から挿入して接触し合い、ボビン本体２１の接続バス２１３及び接続バス２１４もそれぞれ側面開口１４及び側面開口１５より外部に延在し、さらに二つの挟持具１７を利用してそれぞれ鉄芯１の固定凹部１６に掛着することで、二つの鉄芯１は互いに密着した結合状態を保持することができ、また、挟持具１７は鉄芯１に接地機能を提供しており、容易に接地を実施できる以外にも、ＥＭＩ電磁障害を有効的に低減することができ、最後に一次コイルの両端を一次側導電ピン２１３１に半田付けし、制御コイルの両端を予備導電ピン２１４３に半田付けすることで、変圧器全体の組合せを完成している。

本考案に係る上述の鉄芯１の構成は、四角形形状或いは正方形形状の断面を有する四角柱である主芯部１１が設けられているから、従来の円柱状の主芯部９１に比べ、長い外周長を形成することができるため、同じスペースにあるという前提の下、磁束面積を有効的に増加させると同時に、本考案の鉄芯構成において、四角形形状或いは正方形形状の断面を有する四角柱である主芯部１１を、相対する大きな二つの側面開口１４及び側面開口１５を有する鉄芯１に設けることは、今まで考案されたことがないものである。

以上のことから、本考案の変圧器鉄芯の改良構成は、確かに各コイルと主芯部との間の接触面積を増加させ、側面開口の幅を広げることで、大きな接続バスを接続できるという効果を有しており、産業上の利用、新規性及び進歩性を確実に備えていることは明白である。

なお、上述で述べているものは、本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案の請求の範囲を限定するものではない。本考案の請求の範囲に基づいて行った変更及び修正は、本考案が請求する範囲に含まれている。

１鉄芯
１１主芯部
１２側翼部
１２１凸部
１３収容環状溝
１４側面開口
１５側面開口
１６固定凹部
１７挟持具
２ボビンモジュール
２１ボビン本体
２１１貫通孔
２１２コイル溝
２１３接続バス
２１４接続バス
２１３１一次側導電ピン
２１４１凹欠け口
２１４２凹欠け口
２１４３予備導電ピン
２１５結合部
２２ボビンカバー
２２１中空孔
２２２被結合部
２２３挟持溝
２２４挟持溝
３金属片
３１中空部
３２屈折部
３２１接続端
３３屈折部
３３１接続端
５ボビン
５１貫通孔
５２一次コイル
５３仕切板
５３１位置決め部
５４接続バス
５４１接続ピン
６金属片
６１中空部
６２間隔溝
６３極端子
６４環状絶縁片
７鉄芯
７１主芯部
７２側壁
７３収容スペース
７４欠け口
８ボビン
８１中間孔
８２コイル溝
８２１コイル
８３延出部
８３１延出部
８４接続バス
８４１接続バス
８５接続ピン
８５１接続ピン
９鉄芯
９１主芯部
９２側壁
９３環状収容空間
９４側面開口
９４１側面開口

Claims

鉄芯本体を包括する変圧器鉄芯の改良構成であって、
鉄芯本体の中央部分には正方形形状の断面を有する四角柱である主芯部が凸設され、主芯部の両側辺外側には相対する側翼部がそれぞれ設けられ、且つ主芯部と側翼部との間には収容環状溝が形成され、主芯部のその他の両側辺外側には中空を呈する側面開口がそれぞれ設けられ、側面開口の幅は収容環状溝の相対する側辺の幅より小さく、側翼部はその二端に突出する凸部をそれぞれ形成し、且つ凸部は各側面開口の両側の一部位置を係止し、収容環状溝は二つの側面開口によって外部に通じ、主芯部及び収容環状溝の四隅に丸い角部をそれぞれ設けることを特徴とする変圧器鉄芯の改良構成。
鉄芯本体は、主芯部より離れ且つ相対する二つの側面に、一端に鉤部を設けた挟持具を掛着するための固定凹部をそれぞれ設けることを特徴とする請求項１に記載の変圧器鉄芯の改良構成。