JPH08737Y2 - 変圧器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】本考案は変圧器の構成に関し、特に変圧器
巻線の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器は電気的性能や空間要件および製
造や加工コストなどの対立する要件の妥協の下に設計し
なければならない場合が多い。巻線の電気的性能要件は
合理的なコストで適切な幾何学的形状と機械的な保全性
と共に所望のコイルを巻回する困難性としばしば対立す
るものである。少なくとも、変圧器巻線は必要な巻数と
適切な電流処理能力、および電気的に誘起された機械的
応力に耐えるのに必要な構造上の強度を持っていなけれ
ばならない。更に、付加的ではあるが、巻線間で良好な
結合を得ること、巻心窓部を最大限利用することなどが
必要である。巻心を適切に配置したり、適度な張力を持
たせたり、巻心窓内に配置したり、巻心窓を充填したり
などの変圧器コイルを巻回する際に生じる実際上の問題
点との妥協の結果として最終的な電気的性能が制限され
ることが非常に多い。

【０００３】これなどの問題点を最小にしながら電気的
性能を改良する適切な手法として、予備成形巻線に他の
予備巻回巻線を機械的に挿入するチャネル断面を持たせ
る方法が考えられている。これによれば電気的性能に妥
協を求めずに上記の構成上の多くの欠点を克服すること
ができる、この方法は更に、カード式回路パックに適し
た低プロファイルの変圧器の設計を可能にする。このよ
うな変圧器の構成法は１９８４年８月１３日付け米国特
許出願第６３９，８５９号の「１つの巻線が第２の巻線
の支持体として用いられる低プロファイル磁気構造」と
題したエフ・テー・デイツケンス（F.T.Dickens） とダ
ブリュー・エ・ペーターソン（W.A.Peterson）による係
属中の特許出願に記載されている。これによる変圧器は
１回ターンの予備成形２次巻線とこの２次巻線のチャネ
ル断面内に閉鎖収容された１次巻線を持つように構成さ
れている。しかしながら、この変圧器は、予備成形巻線
を多数ターン巻回するという構成がないため単一ターン
巻線が適するという制限を有している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】従って、これなどの欠
点を解決するため、本考案は２回ターン変圧器巻線を設
計し、これを他の巻線に、互いに同軸上に巻回する構成
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案の２回ターン変圧
器巻線はそれぞれがチャネル断面を持つ個別のターンに
より形成される。個々のターンは、一実施例において
は、上記チャネルが閉路を形成するようにもう１方の上
に積重ねられる。上記２つのターンは２つのチャネルを
被覆する絶縁被覆により電気的に互いに分離される。こ
の絶縁被覆は２回ターン巻線を形成する個別ターンの端
部に用いられる直列接続部分を除いて隣接エッジを電気
的に隔離するものである。他方の変圧器巻線が上記閉路
内に挿入される。本考案の他の実施例によると、２回タ
ーンが用いられ、これ等のターンは１方の断面が他方の
断面より小さなチャネル断面を持ち、これにより１方の
ターンが他方のターン内に嵌合するように構成されてい
る。

【０００６】この多重ターン構成によると、許容された
全体のターン比が増加するので予備成形巻線の適用範囲
がより大きな電力領域に拡張される。さらに、この多重
ターン構成は、かかる構成が望まれるセンタタップ付多
重巻線を可能にする。

【０００７】上記の予備成形巻線の構成によれば、更
に、結合が緊密な巻線構成が可能になり、また巻心の窓
領域を完全に利用できるようになる。

【０００８】また、変圧器は、中央の磁心脚周囲の第１
及び第２窓を備えた磁心と、前記第１及び第２窓を貫通
した多重巻回導体からなりかつ前記中央磁心を囲繞する
第１巻線と、前記第１及び第２窓を貫通して中央磁心脚
を囲繞しかつチャネル状断面を有した第１導体と前記第
１及び第２窓を貫通して中央磁心脚を囲繞しかつチャネ
ル状断面を有した第２導体とからなる第２巻線とにより
構成され、前記第１巻線が前記第１導体のチャネル断面
内に位置づけられ、前記第２導体は前記第１巻線が該第
２導体のチャネル断面内に配置されるように位置づけら
れ、更に、前記第１及び第２導体を電気的に直列に接続
して連続する多重ターン第２巻線を形成する導電機構と
により構成されている。

【０００９】また、変圧器は、磁心と、該磁心と相互に
作用を及ぼすように巻回された第１および第２巻線とに
より構成され、前記第１巻線が第１および第２導電要素
を備え、各導電要素は前記磁心の一部を囲繞するように
巻回され、かつ細長い空所を有し、前記第１および第２
導電要素は互いに隣接する各々の空所に位置づけられて
その隣接する空所により形成された通路内に前記第２巻
線を含む閉路を形成している。

【００１０】

【実施例】図１に示した変圧器装置はボード固定形で、
非常に低いプロファイルを持つように設計され、従って
１回路ボードが他の回路ボートに近接してハウジング内
に装着される。上記変圧器は細長いＥ字形の磁心１０と
磁心キャップ２０を備える。このキャップ２０は磁心１
０に確保され、更に全アセンブリは４個のクリップ５
（１つだけ示してある。）により回路ボード１に確保さ
れ、これ等のクリップは各々キャップ２０の戻り止め２
１に接続され磁心１０の低面に配置された対応する戻り
止め（図示省略）にスナップ嵌めされる。上記クリップ
５の細長い端部６は回路ボード１の孔或いはレセプタク
ル４に嵌合する。

【００１１】変圧器巻線は予備巻回導線からなる１次巻
線３０と、２つのＵ字形チャネルの断面を持つ導電ター
ン或いはユニット４１と４２からなる２次巻線とを備え
る。これ等の導電ユニット４１と４２はそれぞれ、チャ
ネル断面の開放端部が互いに対向するように方向づけら
れる。個々の導電ユニットを液化絶縁材料に浸漬するこ
とにより絶縁膜或いは絶縁材料４９が塗布され、次にこ
の膜は、エッジ４３と４４が互いにほぼ当接された時、
２つのユニット４１と４２がこれ等のエッジに沿って電
気的に隔離されているように、固体膜へと硬化される。
上記ユニット４１と４２の側壁４５と４６の厚み、およ
び底部壁４７と４８の厚みは所望の電力範囲の変圧器を
収容するように必要に応じて変えることができる。Ｕ字
形チャネル断面を有する各導電性ユニット４１と４２は
１つの完全なターンを構成する。これ等のユニット４１
と４２は上記のように互いに電気的に絶縁された隣接エ
ッジ４３と４４により上面で積重ねられる。これ等は端
部で電気的に結合されて２つの完全なターンを形成す
る。

【００１２】下部導電ユニット４２の端部は拡張され、
チャネルの底部およびＬ字形エクステンションの端部で
孔５３と５４を有した各棚のなす平面上で２つのＬ字形
の棚状エクステンション５１と５２を形成する。棚状エ
クステンション５１と孔５３は上部導電ユニット４１と
の電気的接続を容易にするために用いられる。

【００１３】上部ユニット４１のチャネル底部のエクス
テンション５５と５６もＬ字形の棚をなしている。但
し、各棚は、この棚の面が底部棚状エクステンション５
１と５２とほぼ共面をなして位置づけられるようにステ
ップベンドを備えている。これ等の２つの棚状エクステ
ンション部は、２つの導電ユニット４１と４２を電気的
に接続し、更にボルトなどの固定装置により、或いは溶
融、或いは溶接或いは半田付けなどの結合により２回タ
ーン巻線を形成する。これ等の２つのユニット４１と４
２が電気的に接続されると、これ等は１次巻線３０を閉
鎖するように位置づけられる。その他の２つの自由な棚
５２と５５は２次巻線の端部端子として用いられ、更に
孔５７と５４を通してファスナにより回路ボード或いは
他の導電性媒体上の導電路２と３に確保される。変圧器
のバイアス巻線７と８は磁心の底部に位置づけられ、更
に図示のように緩やかな配線或いは印刷回路巻線を構成
する。

【００１４】変圧器の組付けは先ず、上記バイアス巻線
７と８を磁心の空所に配置する。１次巻線が下部導電ユ
ニット４２の空所に挿入され、さらに上部ユニット４１
はその上面に配置され、これにより１次巻線を上部およ
び下部ユニット４１と４２により形成された所望の通路
内に閉鎖している。次に、これ等２つの導電ユニット４
１と４２が孔５３と５８を通る適切な例えばネジとナッ
トからなる締付具により確保される。次に組付けられた
巻線が磁心１０内に適切に落とされ、次に磁心１０とキ
ャップ２０が、ユニットの回路ボード１への装着を容易
にするクリップ５により確保される。

【００１５】図２、３、４、５、６および図７には下部
導電ユニット４２と上部導電ユニット４１の詳細が直角
投影図としてそれぞれ示してある。下部ユニット４２は
図４に示したようなチャネル断面を有し、更にチャネル
ベースは図２に示したような２つのＬ字形棚上エクステ
ンション部５１と５２を有する。これ等の棚上エクステ
ンション部は、１方５２が巻線端子として用いられ、他
方５１が２回ターン巻線の中間巻線接続部として用いら
れるように、長さが異なっている。上部ユニット４１は
図７に示したようなチャネル断面と、図５に示したよう
な２つのＬ字形棚状エクステンション部５５と５６を有
する。各棚状エクステンション部はステップを備え、こ
のステップは下部ユニット４２の棚状エクステンション
部の嵌め合い面とほぼ共面をなしている。

【００１６】図８には本考案の原理を具体化する２次巻
線の変形が示してあり、これは２つの同等な導電ユニッ
ト１４１と１４２から構成されている。これ等の２つの
ユニットはそれ等のエッジに沿って接合され、１次巻線
が得られた閉路内に位置づけられる。上記ユニットを塗
被した絶縁膜１４４は２つの巻線を隣接するエッジ部位
で電気的に互いに隔離している。上記２本の巻線１４１
と１４２は、それぞれＬ字形棚状エクステンション部１
４８と１４９を導電的に接合する導電性スペーサ１５０
により電気的に直列に接続され、これにより２回ターン
巻線を形成している。外部のＬ字形棚１４６と１４７は
完成した２次巻線の始端並びに成端リード線を与えるた
めに用いられる。

【００１７】図９〜図１１の詳細な図面から明らかなよ
うに、２つの個別ユニット１４１と１４２は幾何学的形
状が同等であり、同じ構造である。これ等は、図８に示
したように、閉路と共に２回ターン巻線を形成する。

【００１８】図１２には第３の構成（別の変形例）の斜
視図が示してあり、そこでは２つの巻線ユニット２４１
と２４２は、上部導電ユニット２４１が下部導電ユニッ
ト２４２のチャネル断面内に嵌め合され、チャネルの開
口が両導電ユニットに対して同じ方向で対面するよう
に、大きさを異にしている。両導電ユニットの導電性断
面積は、両ユニットが同じ導電性断面積を有するように
選択される。従って、薄い方の導電性材料が下部の棚巻
線に用いられる。このように導電領域を整合させると、
各々の個別導電ユニットからのエネルギー消散が等しく
なる。２つのターンは２つのユニットの表面の絶縁層２
４４（エポキシ系が考えられる）により互いに隔離され
る。

【００１９】各ターンはＬ字形の棚２５１〜２５４に拡
張されたそのチャネルのベースを備えている。上部ユニ
ット２４１の棚状エクステンション部２５１〜２５２は
下部ユニット２４２の棚２５３と２５４の拡張方向と反
対方向に方向づけられる。棚２５２と２５３の孔は導電
ユニットのアタッチメントが２つの直列接続ターンを互
いに形成することを可能にする。棚２５１と２５４の孔
は２つのターンを成端させるために用いられる。

【００２０】予備巻回１次巻線がカバーされてない上部
ターン２４１の開放チャネル２４６に挿入される。この
構成によると、２つのターンの間の漏洩インダクタンス
は非常に小さくなり、更に、巻線がセンタタップを有
し、電流が２つのターンの間で切り換えられた時に２次
巻線の個々のターンが交互に導通した場合の用途に当面
は適している。

【００２１】上記２つの巻線ユニット２４１と２４２は
それぞれ図１３、１４、１５、１６、１７、および図１
８に示したように構造が異なっている。これにより棚状
エクステンション２５１と２５４は互いに離れた形にな
り、巻線成端接続部として用いられることになる。

【００２２】嵌め合わせを連続的に構成すると、図１２
の構成は２回ターンから多重ターンに拡張できる。この
ような構成は当業者には容易に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理を具体化する多重ターン巻線を利
用した変圧器の組立て前の各構成要素を示す斜視図あ
る。

【図２】図１に示した多重ターン巻線の構成要素の直角
投影図である。

【図３】図１に示した多重ターン巻線の構成要素の直角
投影図である。

【図４】図１に示した多重ターン巻線の構成要素の直角
投影図である。

【図５】図１に示した多重ターン巻線の他の構成要素の
直角投影図である。

【図６】図１に示した多重ターン巻線の他の構成要素の
直角投影図である。

【図７】図１に示した多重ターン巻線の他の構成要素の
直角投影図である。

【図８】本考案の原理を具体化する多重ターン巻線の他
の構成の斜視図である。

【図９】図８に示した多重ターン巻線の構成要素の直角
投影図である。

【図１０】図８に示した多重ターン巻線の構成要素の直
角投影図である。

【図１１】図８に示した多重ターン巻線の構成要素の直
角投影図である。

【図１２】本考案の原理を具体化する他の多重ターン変
成器巻線の展開斜視図である。

【図１３】図１２に示した多重ターン巻線の構成要素の
直角投影図である。

【図１４】図１２に示した多重ターン巻線の構成要素の
直角投影図である。

【図１５】図１２に示した多重ターン巻線の構成要素の
直角投影図である。

【図１６】図１２に示した多重ターン巻線の他の構成要
素の直角投影図である。

【図１７】図１２に示した多重ターン巻線の他の構成要
素の直角投影図である。

【図１８】図１２に示した多重ターン巻線の他の構成要
素の直角投影図である。

【符号の説明】

１０ 磁心 ３０ １次巻線 ４１、４２ 導電ユニット（ターン） ４３、４４ エッジ ５１、５２ 棚状エクステンション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭56−126828（ＪＰ，Ｕ) 国際公開86／1333（ＷＯ，Ａ)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 変圧器であって、 中央の磁心脚周囲の第１及び第２の窓を備えた磁心と、 前記第１及び第２の窓を貫通し、前記中央磁心を囲繞
   し、かつチャネル状断面を有した第１導体ユニットと、 前記第１及び第２の窓を貫通し、前記中央磁心を囲繞
   し、かつチャネル状断面を有した第２導体ユニットによ
   り構成され、 前記第１及び第２導体ユニットの各々のチャネル断面の
   開放エッジにより前記第１及び第２の導体ユニットは互
   いにほぼ隣接して位置しかつ該第１及び第２導体ユニッ
   トを互いから電気的に絶縁する手段を有し、更に、 前記第１及び第２導体ユニットを電気的に直列に接続す
   る導電機構と、 前記中央の磁心脚を囲繞し、かつ前記第１及び第２導体
   ユニットの各々のチャネル断面内に含まれる第３導体ユ
   ニットとにより構成された変圧器。
2. 【請求項２】 前記第１および第２導体ユニットは、第
   １導体ユニットが第２導体ユニット内に嵌め合わされる
   ように位置づけられた請求項１に記載の変圧器。
3. 【請求項３】 前記第１および第２導体ユニットは、チ
   ャネル断面が閉路を形成するように接合された請求項１
   に記載の変圧器。
4. 【請求項４】 各導体ユニットは該ユニットのチャネル
   断面を越えて延在する２つの棚状エクステンションを備
   え、各ユニットにおける１つの棚は前記ユニットを直列
   に接続して２回ターン巻線を形成するように動作する請
   求項２または３に記載の変圧器。