JP3986660B2 - 変成器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば漏電遮断器に内蔵され、地絡電流を検出する零相変流器等のような変成器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来の例えば零相変流器は、例えば三菱漏電遮断器、技術資料集(Y−0207−E)(1988年3月発行)で図17に示すように、環状の鉄心1にトロイダル状に二次巻線2が巻回され、その中心に3相の一次導体3が配置されている。そして、この一次導体3に流れる電流にアンバランスが生じると、鉄心1に磁束が発生し二次巻線2に電流が流れ、これを検知することにより漏電が検出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の零相変流器は以上のように構成されているので、二次巻線2をトロイダル状に巻回するための特殊な巻線機を必要とし、巻線作業に多くの時間を要するという問題点があった。また、3本の一次導体3の姿勢が鉄心1に対して対称でなく、両者の組立性悪に起因して平衡特性に影響するほどの位置のアンバランスと誤差を生じ、平衡特性を出すのが困難であるという問題点があった。
【0004】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、二次巻線の巻線作業が容易で、一次導体の鉄心に対する姿勢のばらつきが少なく安価な変流器を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る変成器は、コア片が薄肉部を介して連結された磁性材料を積層してなり薄肉部を折曲させることにより長寸コア部と短寸コア部が交互に配置される六角環状に形成された鉄心と、各コア片に順次巻回された二次巻線と、鉄心の環状部を貫通しそれぞれ長寸コア片に位置するコア片に平行で且つ所定の間隔を介して120°対称に配設される3片の一次導体とを備えたものである。
【0006】
また、この発明の請求項2に係る変成器は、請求項1において、一次導体が嵌合される貫通穴および鉄心の環状部がシールド部材を介して嵌合される外周面を有し絶縁部材でなる絶縁支持部材を備えたものである。
【0007】
また、この発明の請求項3に係る変成器は、請求項2において、各コア片両端の内外側に二次巻線の巻厚より高い突起部を形成したものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態を零相変流器を例に図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1における零相変流器の構成を示す正面断面図、図2は図1における零相変流器の構成を示す側面断面図、図3は図1における零相変流器の構成を展開して示す展開斜視図、図4は図1における零相変流器の外観を示す斜視図、図5は図1に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図6は図1に示す鉄心と二次巻線および一次導体の構成を示す正面図である。
【0009】
図において、4は一端側に負荷回路と接続するための接続穴4aが設けられ、他端側がお互い3角状に配置され端部にリレー部(図示せず)と接続するための接続ネジ穴4bが設けられた3本の一次導体、5は一端側にフランジ部5aが設けられ、中心部に各一次導体4の他端側がそれぞれ嵌合して貫通する貫通穴5bが設けられた絶縁支持部材、6は図5に示すように長寸コア片6aおよび短寸コア片6bが交互に3片ずつ薄肉部6cを介して連結された磁性部材で、所定の枚数積層され、各長、短寸コア片6a、6bに順次二次巻線7が巻回された後、図6に示すように薄肉部6cを折曲させることにより環状に形成して鉄心8が構成され、後述の第1のシールドブロック9の外周面に沿って嵌挿される。
【0010】
9は一端側にフランジ部9aが設けられ、中央部に絶縁支持部材5の外周面が嵌合される嵌合穴9bが設けられた筒状の第1のシールドブロック、10はこの第1のシールドブロック9の外周部に嵌挿された鉄心8を覆うように配設される第2のシールドブロックで、外径は絶縁支持部材5のフランジ部5aおよび第1のシールドブロック9のフランジ部9aの各外形と同一形状に形成されている。11は開口端11aが絶縁支持部材5のフランジ部5a、第1のシールドブロック9のフランジ部9aおよび第2のシールドブロック10の各外周面と嵌合し、閉塞端側には各一次導体4の他端側がそれぞれ嵌合して貫通する貫通穴11bが設けられた絶縁カバー部材である。
【0011】
次に、上記のように構成された変流器の製造方法について説明する。
まず、図5に示すように長寸コア片6aおよび短寸コア片6bが交互に3片ずつ薄肉部6cを介して連結された磁性部材6をプレス打ち抜きにより形成する。次いで、この磁性部材6を所定の枚数積層し例えば抜きかしめ等により一体化する。そして、各長、短寸コア片6a、6bに順次巻線を施して二次巻線7が形成される。その後、図6に示すように各薄肉部6cを折曲させることにより環状として鉄心8が形成される。
【0012】
次に、図3に示すように各一次導体4を他端側がお互い3角状となるように配置し、絶縁支持部材5を矢印A方向から押し込んで各一次導体4の他端側を絶縁支持部材5の各貫通穴5bに嵌合させる。次いで、第1のシールドブロック9を矢印B方向から押し込んで第1のシールドブロック9の嵌合穴9bに絶縁支持部材5の外周面を嵌合させる。次いで、上記二次巻線7が巻回された鉄心8を第1のシールドブロック9の外周面に嵌合させる。次いで、第2のシールドブロック10を矢印C方向から端面が第1のシールドブロック9のフランジ部9aに当接するまで押し込む。
【0013】
この時点で、二次巻線7および鉄心8は第1および第2のシールドブロック9、10により周囲が完全にシールドされた状態となる。そして、最後に絶縁カバー部材11を図中矢印D方向に押し込んで、絶縁カバー部材11の開口端11aを絶縁支持部材5のフランジ部5a、第1のシールドブロック9のフランジ部9aおよび第2のシールドブロック10の各外周面に嵌合させ、各一次導体4の他端側を貫通穴11bを貫通させて他方に突出させることにより変流器が完成する。
【0014】
このように上記実施の形態1によれば、薄肉部6cを介して連結された各長、短寸コア片6a、6bに順次二次巻線7を巻回した後、各薄肉部6cを折曲させることにより環状に形成して鉄心8を構成するようにしているので、トロイダル巻線機等の特殊な巻線機を用いることなく容易に巻線を施すことができるようになり、ひいてはコストの低減が可能になる。
【0015】
また、各一次導体4の他端側がそれぞれ各長寸コア片6aに対応し且つ平行に配置されているので、各一次導体4近傍を占める鉄心8の割合が大きくなるので、各一次導体4周りの磁路長が短くなって感度が向上するため、鉄心8を構成する磁性部材6として透磁率の低い安価な材料を用いることができ、ひいてはコストの低減が可能になる。さらにまた、絶縁支持部材5の各貫通穴5bで各一次導体4の他端側を支持し、外周側で第1のシールドブロック9を介して鉄心8を支持するようにしているので、各一次導体4と鉄心8の位置決めを容易に行うことができ、組立作業時間の短縮化が可能になる。
【0016】
なお、上記実施の形態1においては、鉄心8の環状部を3片の一次導体4が貫通する構成の零相変流器について説明したが、鉄心の環状部を一片の一次導体が貫通する通常一般的に用いられる変流器や計器用変圧器等の変成器全般に適用しても良く、上記と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
また、上記鉄心の製造方法では、各薄肉部6cを折曲させることにより環状にして鉄心8を形成した後、各一次導体の他端側を鉄心8の環状部を貫通させて配置する場合について説明したが、予め配置された一次導体の周囲に、薄肉部を折曲させて環状とし鉄心を形成するようにしても良く、このようにすれば、一次導体の配置された現場に即した組立が可能になるという効果を得ることができる。
【0017】
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2における零相変流器の鉄心の構成を示す正面図、図8は図7に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図9はこの発明の実施の形態2における零相変流器の鉄心の図7とは異なる構成を示す正面図、図10は図9に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図11はこの発明の実施の形態2における零相変流器の鉄心の図7とはさらに異なる構成を示す正面図、図12は図11に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。
【0018】
上記実施の形態1では、薄肉部6cを介して連結された各長、短寸コア片6a、6bに順次二次巻線7を巻回した後、各薄肉部6cを折曲させることによりダイヤ型の環状に形成して鉄心8を構成するようにしているが、この実施の形態2においては、磁性部材12を図8に示すように薄肉部12aを介して連結される6片の同一寸法のコア片12bで構成し、各コア片12bに順次二次巻線13を巻回した後、各薄肉部12bを折曲させることにより図7に示すような六角型の環状に形成して鉄心14を構成し、各一次導体15を120°対称で且つ対応するコア片12bと平行に配置したものである。
【0019】
また、磁性部材16を図10に示すように薄肉部16aを介して連結される多数のコア片16bで構成し、各コア片16bに順次二次巻線17を巻回した後、各薄肉部16aを折曲させることにより図9に示すような多角型の環状に形成して鉄心18を構成し、各一次導体15を120°対称に配置するようにしても良い。
【0020】
さらにまた、磁性部材19を図12に示すように薄肉部19aを介して連結される多数の弧状のコア片19bで構成し、各コア片19bに順次二次巻線20を巻回した後、各薄肉部19aを折曲させることにより図11に示すような丸型の環状に形成して鉄心21を構成し、各一次導体15を120°対称に配置するようにしても良い。
【0021】
このように上記実施の形態2によれば、各鉄心14、18、21をそれぞれ120°対称に構成するとともに、各一次導体15をそれぞれ120°対称に配置するようにしているので、図7においては、3片の各一次導体15に対する鉄心14の位置関係が、図9においては、3片の各一次導体15に対する鉄心18の位置関係が、図11においては、3片の各一次導体15に対する鉄心21の位置関係がそれぞれ同等になるので、各一次導体15を流れる各相の電流によって、各鉄心14、18、21に発生する各磁束数のばらつきが小さくなり、各一次導体15を各鉄心14、18、21に接近させて感度を向上させることができるようになるため、透磁率の低い安価な材料を用いることができ、ひいてはコストの低減が可能になる。なお、上記各構成によれば、各一次導体4、15を△配置にした場合について示しているが、Y配置にしても同様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。
【0022】
また、上記各構成によれば、環状鉄心の各コーナ部に薄肉部が位置するものについて説明したが、図13に示すように、鉄心22の直線部分に薄肉部22aが位置するような構成としても良い。
【0023】
実施の形態3.
図14はこの発明の実施の形態3における零相変流器の鉄心の構成を示す平面図、図15は図14に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図、図16は図15における磁性部材の要部の構成を詳細に示す平面図である。
図において、上記実施の形態1におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【0024】
23は図15に示すように6片のコア片23aが薄肉部23bを介して連結された磁性部材で、図16に示すようにコア片23aの内外側に、後述の二次巻線の巻厚よりも高い突起部23cが形成されている。そして、磁性部材23は所定の枚数積層され、各コア片23aに順次二次巻線24が巻回された後、図14に示すように薄肉部23bを折曲させることにより環状に形成して鉄心25が構成され、第1のシールドブロック9の外周面に沿って嵌挿される。
【0025】
このように上記実施の形態3によれば、各コア片23aの両端の内外側に二次巻線24の巻厚より高い突起部23cを形成しているので、鉄心25を第1のシールドブロック9の外周面に嵌合する場合、鉄心25と第1のシールドブロック9の外周面が各突起部23cにより確実に当接するようになるので、位置決め精度が向上する。
【0026】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項1によれば、コア片が薄肉部を介して連結された磁性材料を積層してなり薄肉部を折曲させることにより長寸コア部と短寸コア部が交互に配置される六角環状に形成された鉄心と、各コア片に順次巻回された二次巻線と、鉄心の環状部を貫通しそれぞれ長寸コア片に位置するコア片に平行で且つ所定の間隔を介して120°対称に配設される3片の一次導体とを備えたので、二次巻線の巻線作業が容易であることは勿論のこと、一次導体の鉄心に対する姿勢のばらつきを少なく且つ接近して配置して感度をさらに向上させ、安価な零相変流器を提供することができる。
【0027】
また、この発明の請求項2によれば、請求項1において、一次導体が嵌合される貫通穴および鉄心の環状部がシールド部材を介して嵌合される外周面を有し絶縁部材でなる絶縁支持部材を備えたので、一次導体と鉄心の位置決めが容易となり、組立時間の短縮化が可能な変成器を提供することができる。
【0028】
また、この発明の請求項3によれば、請求項2において、各コア片両端の内外側に二次巻線の巻厚より高い突起部を形成したので、位置決め精度の向上を図ることが可能な変成器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における零相変流器の構成を示す正面断面図である。
【図2】 図1における零相変流器の構成を示す側面断面図である。
【図3】 図1における零相変流器の構成を展開して示す展開斜視図である。
【図4】 図1における零相変流器の外観を示す斜視図である。
【図5】 図1に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。
【図6】 図1に示す鉄心と二次巻線の構成を示す正面図である。
【図7】 この発明の実施の形態2における零相変流器の鉄心の構成を示す正面図である。
【図8】 図7に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。
【図9】 この発明の実施の形態2における零相変流器の鉄心の図7とは異なる構成を示す正面図である。
【図10】 図9に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。
【図11】 この発明の実施の形態2における零相変流器の鉄心の図7とはさらに異なる構成を示す正面図である。
【図12】 図11に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。
【図13】 この発明の実施の形態2における零相変流器の鉄心の図7とはさらにまた異なる構成を示す正面図である。
【図14】 この発明の実施の形態3における零相変流器の鉄心の構成を示す平面図である。
【図15】 図14に示す鉄心を構成する磁性部材の構成を示す平面図である。
【図16】 図15における磁性部材の要部の構成を詳細に示す平面図である。
【図17】 従来の零相変流器の構成を一部を破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
4,15 一次導体、5 絶縁支持部材、5b 貫通穴、
6,12,16,19,23 磁性部材(磁性材料)、6a 長寸コア片、
6b 短寸コア片、6c,12a,16a,19a,22a 薄肉部、
12b,16b,19b,23a コア片、23c 突起部、
7,13,17,20,24 二次巻線、
8,14,18,21,22,24,29 鉄心、
9 第1のシールドブロック、10 第2のシールドブロック、
11 絶縁カバー部材。
Claims (3)
- コア片が薄肉部を介して連結された磁性材料を積層してなり上記薄肉部を折曲させることにより長寸コア部と短寸コア部が交互に配置される六角環状に形成された鉄心と、上記各コア片に順次巻回された二次巻線と、上記鉄心の環状部を貫通しそれぞれ長寸コア片に位置するコア片に平行で且つ所定の間隔を介して120°対称に配設される3片の一次導体とを備えたことを特徴とする変成器。
- 一次導体が嵌合される貫通穴および鉄心の環状部がシールド部材を介して嵌合される外周面を有し絶縁部材でなる絶縁支持部材を備えたことを特徴とする請求項1に記載の変成器。
- 各コア片両端の内外側に二次巻線の巻厚より高い突起部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の変成器。
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