JPH05175059A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻線工数と電磁的結合が改善され省スペース
化されスイッチング電源等に好適な変圧器を提供する。 【構成】 導体１の外周上に一次絶縁層２ａを設け、次
にこの外周上に二次絶縁層２ｂを設け、更にこの外周上
に三次絶縁層２ｃを設けて多層絶縁電線３を製造する。
次にこの多層絶縁電線３の２本を平行配置し、塗料で接
着して並列多層絶縁電線５を製造する。次にこの並列多
層絶縁電線５を巻枠８に整列状に巻線し、一方の多層絶
縁電線３ａを一次側巻線６、また他方の多層絶縁電線３
ｂを二次側巻線７としてコイルを形成する。このコイル
にコア９を装着して変圧器１０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器のスイッチング
電源等に用いられる変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にスイッチング電源に用いる変圧器
にあっては、一次側及び二次側とも、コイル電線として
銅線等の単線導体上にポリウレタン，ポリエステル等の
絶縁塗料を塗布焼付したマグネットワイヤが用いられて
いる。

【０００３】近時、電子機器等の安全変圧器について
は、ＩＥＣ（International Electro-technical Commis
sion ），あるいはＵＬ（Underwriter's Laboratories,
Inc.,）等の各種安全規格により （１）一次側，二次側巻線間に必要な絶縁または空間距
離が確保されていること。 （２）二次側巻線は絶縁隔壁により他のすべての巻線か
ら絶縁されていること。 （３）絶縁部の動作電圧が250V以下のものにあっては、
一次側，二次側巻線間が強化絶縁の場合は３枚以上の絶
縁物を使用して、そのうちの２枚で3.00KV以上の絶縁耐
圧を有すること。 という規定を受けるようになった。この結果、 （１）巻線，コア間の沿面距離を確保するため、巻線，
コア間を絶縁物でスペース絶縁を行う必要がある。 （２）ピン端子へリード線を引出す際、絶縁チューブ等
を用いて絶縁処理を施す必要がある。 という制約を受けている。このような制約事項は、従来
から用いられているポリウレタン，ポリエステル等の皮
膜を有するマグネットワイヤを巻線した変圧器にあって
は、安全規格上、図２に示すように、一次側巻線１２と
二次側巻線１３の間には所定の絶縁物ｑを配置し、また
沿面距離確保のための絶縁隔壁ｒを設ける必要があっ
た。このため所定巻数のコイル巻線を行うには、巻線ス
ペースを拡大せざるを得ず、従って変圧器は大型化して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように安全規格上
の制約から、マグネットワイヤを巻線した従来の安全変
圧器では小型化が困難であり、各種絶縁処理を施すため
の部品点数と工数が必要となるためコストアップの要因
となっていた。

【０００５】更に変圧器の巻線を行う場合、マグネット
ワイヤを巻線した従来の安全変圧器では一次側巻線と二
次側巻線との耐圧上の問題から一次側巻線と二次側巻線
とを層間絶縁紙を介在させながら交互に整列積層して巻
線する所謂サンドイッチ巻き方式を採用するしかなく、
このため巻線が煩雑なうえ工数を多く要していた。ま
た、このように一次側巻線と二次側巻線とをサンドイッ
チ巻きした変圧器は、構造的に一次側と二次側との電磁
的結合を最大限には活用し得ないという課題が残されて
いた。

【０００６】本発明は上記従来技術が有する問題点を解
決した小型で高性能の安全変圧器を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、導体１の外周にそれぞれ独立した少なくと
も３層の絶縁層２ａ，２ｂ及び２ｃを設け、該少なくと
も３層のうちの２層の絶縁層で規定の耐電圧特性を保持
せしめるべく形成した多層絶縁電線３の２本の多層絶縁
電線３ａ及び３ｂを並列化して並列多層絶縁電線５と
し、この並列多層絶縁電線５を整列状に巻線し、一方の
多層絶縁電線３ａを一次側巻線６、また他方の多層絶縁
電線３ｂを二次側巻線７としてコイルを形成し、このコ
イルにコア９を装着してなる変圧器１０にある。”それ
ぞれ独立した少なくとも３層の絶縁層”の意味は、各層
の絶縁層が個別に分離又は剥離が可能であり、かつ独立
した１層として存在するものを言う。各層の絶縁層を個
別に分離又は剥離する方法としては、被覆剥離器（スト
リッパー）を用いる方法、絶縁層にスリット傷を入れて
除去する方法、熱刃で絶縁層を焼切って除去する方法、
或は耐熱性プラスチックフィルムの巻回層にあっては巻
回したフィルムを巻き戻すことによって分離する方法等
がある。

【０００８】前記多層絶縁電線３の各絶縁層２ａ，２ｂ
及び２ｃは、耐熱性プラスチックフィルムの巻回層，耐
熱性樹脂の押出層，或はそれぞれの各層が耐熱性プラス
チックフィルムの巻回層，耐熱性樹脂の押出層又は耐熱
性塗料の塗装皮膜層の何れかの組み合わせから形成され
る。前記耐熱性プラスチックフィルムの巻回層として
は、例えばポリエチレンナフタレートフィルム，ポリイ
ミドフィルム，芳香族ポリアミドフィルム，ポリエーテ
ルエーテルケトンフィルム，ポリエステルフィルム等を
導体上に一定の重なり部を設けて巻回して形成される。
また、耐熱性プラスチックフィルムに感熱性接着層を設
け、当該フィルムを感熱性接着層を内側にして巻回した
後、熱処理を施して重なり部を融着することにより耐熱
特性を向上させることができる。前記耐熱性樹脂の押出
層としては、パーフロロ・アルコキシ（ＰＦＡ）樹脂、
フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）樹脂，エチルテト
ラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）樹脂等の各種フッ素樹
脂、或は芳香族ポリアミド樹脂，ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂，ポリエステル樹脂等の各種エンジニアリン
グプラスチックが用いられる。また、耐熱性塗料の塗装
皮膜層としては、フッ素樹脂ディスパージョン塗料，シ
リコンアクリル塗料，或はフッ素樹脂−アクリル系共重
合体樹脂塗料等の耐熱性樹脂塗料を導体上に複数回塗
布，焼結したものが用いられる。これら何れの絶縁層を
施す場合にも、絶縁層の各層をそれぞれ異なる色相に着
色すれば、各絶縁層間の識別が容易になるという利点が
ある。多層絶縁電線の導体１には、銅線，銅合金線，或
はこれらの金属線にはんだ，錫，銀等をめっきしためっ
き線が用いられる。

【０００９】多層絶縁電線３の２本を並列化する方法と
しては、図１（ｂ）に示すように２本の多層絶縁電線３
ａ及び３ｂを密接して平行配置し、これに塗料又は接着
剤４を塗布，乾燥して２本を接着する方法、密接して平
行配置した２本の多層絶縁電線にテープ又はひもを巻き
付けて並列に保持させる方法或は密接して平行に並べた
２本の多層絶縁電線の外周に薄膜の耐熱性樹脂押出層を
設ける方法等が用いられる。

【００１０】変圧器の製造方法としては、図１（ｃ）に
示すように前記並列多層絶縁電線５を耐熱性プラスチッ
ク製の巻枠８に整列状に巻線し、一方の多層絶縁電線３
ａを一次側巻線６に、また他方の多層絶縁電線３ｂを二
次側巻線７として形成する。そして巻枠８にコア９を装
着することにより変圧器１０が形成される。この変圧器
１０は従来の変圧器のように絶縁物，絶縁隔壁及び絶縁
チューブ等は用いる必要がない。また、図１（ｃ）は外
鉄形の変圧器を示しているが、前記並列多層絶縁電線５
は内鉄形の変圧器等にももちろん使用可能であり、また
巻枠８を使用せずコア９に直接巻線することも可能であ
る。

【００１１】

【作用】本発明の変圧器１０は、そのコイル電線にそれ
ぞれ独立した少なくとも３層の絶縁層からなる多層絶縁
電線３を使用し、その少なくとも３層の絶縁層のうちの
何れかの２層で規定の耐電圧特性を保持する構成とする
ものであるので、変圧器１０に層間絶縁物，絶縁隔壁，
絶縁チューブ等の絶縁構造を設ける必要がなくなる。更
にこの多層絶縁電線３の２本を並列化して並列多層絶縁
電線５とし、これを整列状に巻線し、一方の多層絶縁電
線３ａを一次側巻線６、他方の多層絶縁電線３ｂを二次
側巻線７とするものであるので、一次側巻線６の多層絶
縁電線３ａと二次側巻線７の多層絶縁電線３ｂとは各巻
回層にて隣接して配置されることになり一次巻線と二次
巻線の電磁的結合が極めて良好となる。

【００１２】

【実施例】本発明の変圧器の実施例について図を用いて
説明する。なお本発明は本実施例に限定されるものでは
ない。図１（ａ）は本発明の一実施例を示す多層絶縁電
線の断面図、図１（ｂ）は本発明の一実施例を示す並列
多層絶縁電線の断面図、また図１（ｃ）は本発明の一実
施例を示す変圧器の断面図である。

【００１３】（１）多層絶縁電線の製造 導体１として外径0.32mmの錫めっき銅線を使用し、該導
体１上に自然色のポリエーテルエーテルケトン樹脂を0.
040mmの厚さで押出しして一次絶縁層２ａを設け、次に
この一次絶縁層２ａの外周上に赤色の感熱接着層を有す
るポリエチレンナフタレートフィルム（全厚さ0.010m
m）を２分の１ラップで巻回し二次絶縁層２ｂを設け、
更にこの外周上にＥＴＦＥ樹脂を0.05mmの厚さで押出し
して三次絶縁層３ｂを設けて多層絶縁電線３を製造し
た。該多層絶縁電線３の各絶縁層２ａ，２ｂ及び２ｃは
それぞれ分離が可能であった。また該多層絶縁電線３の
特性について試験した結果表１の通りであった。

【００１４】

【表１】

【００１５】上記の表に於いて、（注１）は10ｍｍφマ
ンドレルに15ターン巻付けた状態での巻付破壊電圧であ
る。表１から明らかなように上記構造の絶縁電線はＩＥ
Ｃ９５０規格の耐電圧特性、すなわち3.00KV×１分間に
十分耐えるものであった。

【００１６】（２）並列多層絶縁電線の製造 上記に製造された多層絶縁電線３の２本（３ａ及び３ｂ
とする）を密接して平行配置し、変性フッ素樹脂塗料４
を塗布，乾燥して２本を接着し図１（ｂ）に示す構造の
並列多層絶縁電線５を製造した。

【００１７】（３）変圧器の製造 前記並列多層絶縁電線５を一方の多層絶縁電線３ａを一
次側巻線６、他方の多層絶縁電線３ｂを二次側巻線７と
して耐熱性プラスチック製巻枠８に２層整列巻線し、第
３層目において、並列多層絶縁電線５の多層絶縁電線３
ａと多層絶縁電線３ｂとに分離し、一方の多層絶縁電線
３ａを一次側巻線６として第３層目に巻線し、巻終りリ
ードを第３層目から導出した（図示せず）。また並列多
層絶縁電線５から分離された他方の多層絶縁電線３ｂは
巻終りリードを第２層目から導出した（図示せず）。そ
して巻枠８をコア９に装着し、変圧器10を製造した。こ
の変圧器10の構造を図１（ｃ）に示す。

【００１８】比較例 比較例について図２を用いて説明する。一次側巻線１２
及び二次側巻線１３として０種ポリエステル銅線0.32mm
を用い、一次側巻線１２と二次側巻線１３の間には絶縁
物ｑとしてポリエステルテープを３枚配置し、また沿面
距離確保のための絶縁隔壁ｒを設け、また巻始め及び巻
終りリード線には絶縁チューブを被せて外へ引き出し
（図示せず）、耐電圧特性が実施例とほぼ同一特性を有
する変圧器１４を製造した。

【００１９】変圧器比較試験 実施例及び比較例の変圧器について体積及び重量を測定
した結果、本発明の変圧器は体積及び重量とも大幅に低
減された。その結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】 また変圧器の電磁結合度を試験した結果、実施例のもの
は比較例のものに較べ８％改善された。

【００２１】

【発明の効果】本発明の変圧器は、それぞれ独立した少
なくとも３層の絶縁層からなる多層絶縁電線を用いてい
るので、少なくとも３層の絶縁層のうちの何れかの２層
で規定の耐電圧特性が保持され、マグネットワイヤを用
いた従来変圧器で使用していた絶縁物，絶縁隔壁及び絶
縁チューブ等が不要となり、従来変圧器と比較して絶縁
構造の分小型化することが出来、巻線工数が大幅に削減
される。更に本発明の変圧器は、多層絶縁電線の２本を
並列化して並列多層絶縁電線としてから整列状に巻線
し、一方の多層絶縁電線を一次側巻線にまた他方の多層
絶縁電線を二次側巻線として形成することにより、一次
側巻線の多層絶縁電線と二次側巻線の多層絶縁電線とは
各巻回層にて隣接して配置されることになり、一次巻線
と二次巻線の電磁的結合が極めて良好となる。従って本
発明の変圧器は、変圧器の特性が大幅に向上するうえに
省スペース化が計れ、スイッチング電源等に用いられる
変圧器の小型化，高性能化に大きく寄与するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例を示す多層絶縁電線の
断面図である。 （ｂ）本発明の一実施例を示す並列多層絶縁電線の断面
図である。 （ｃ）本発明の一実施例を示す変圧器の断面図である。

【図２】マグネットワイヤを用いた従来の変圧器の断面
図である。

【符号の説明】

１ 導体 ２ 絶縁層 ２ａ 一次絶縁層 ２ｂ 二次絶縁層 ２ｃ 三次絶縁層 ３ ３ａ ３ｂ 多層絶縁電線 ４ 塗料又は接着剤 ５ 並列多層絶縁電線 ６ 一次側巻線 ７ 二次側巻線 ８ 巻枠 ９ コア １０ 変圧器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体の外周にそれぞれ独立した少なくと
   も３層の絶縁層を設け、該少なくとも３層のうちの２層
   の絶縁層で規定の耐電圧特性を保持せしめるべく形成し
   た多層絶縁電線の２本を並列化して並列多層絶縁電線と
   し、この並列多層絶縁電線を整列状に巻線し、一方の多
   層絶縁電線を一次側巻線、また他方の多層絶縁電線を二
   次側巻線としてコイルを形成し、このコイルにコアを装
   着してなることを特徴とする変圧器。
2. 【請求項２】 前記多層絶縁電線の各絶縁層が、耐熱性
   プラスチックフィルムの巻回層からなることを特徴とす
   る請求項１記載の変圧器。
3. 【請求項３】 前記多層絶縁電線の各絶縁層が、耐熱性
   樹脂の押出層からなることを特徴とする請求項１記載の
   変圧器。
4. 【請求項４】 前記多層絶縁電線の少なくとも３層の絶
   縁層が、耐熱性プラスチックフィルムの巻回層，耐熱性
   樹脂の押出層或は耐熱性塗料の塗装皮膜層の何れかの組
   み合わせからなることを特徴とする請求項１記載の変圧
   器。