JPH02138712A - 変成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種の音響機器、映像機器、産業機器などに使
用する変成器に関するものである。

従来の技術 第６図は従来の変成器のラミネート鉄心の組立図を示し
、第７図は従来のラミネート鉄心を使用した変成器の横
からみた断面図を示す。又第８図＆　−６は従来のフェ
ライトコアの組立方法の参考例を示し、第９図ａ　−ａ
は従来のラミネート鉄心の組立方法の一実施例を示す。

更に第１０図は変成器に直流を流した時の自己インピー
ダンス、自己インダクタンスの変化カーブを示す。

変成器は使用する用途、目的によ一〕で多種多様な使わ
れ方をしている。−例を挙げると商用電力を変換する商
用電源変成器、回路間に信号を伝達するインピーダンス
整合変成器、あるいは回路の直流的な分離、及び電圧電
流の変換を目的とする低周波変成器、更に高周波パルス
電力を変換するスイッチング変成器等枚挙にいとまがな
い程、多くの使われ方をしているのが実態である。

当然要求される電気性能も用途目的に応じて異なり、そ
の中で最も電気性能に影響を及ぼすものが鉄心材料と鉄
心組立方法である。酉用電源変成器では磁束飽和密度の
高いケイ素鋼を用い第９図ａのようにＥ型鉄心２と工型
鉄心５を交互に挿入組立される。又前記インピーダンス
整合変成器では、主に２０〜２０　ＫＨｚの可聴周波数
帯域で用いられると共に一次側に直流を重畳するものが
多い。

そのため鉄心材質はケイ素鋼、パーマロイ等が多く使用
され鉄心組立は第９図すのようにＥ型鉄心積層板２とＩ
型鉄心積層板５と突合せて挿入組立される方法が採用さ
れる。更に大きな直流が重畳されるものは第９図Ｃのよ
うに前記Ｅ型鉄心積層板２と工型鉄心積層板５の間にギ
ャップ紙９を挟み込む形で挿入組立されている。

又数ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの高い周波数のパルス電力を変
換するスイッチングトランスは、鉄心材料は高周波損失
の少ないフェライトコアが使用される、コアの組立方法
を第８図ａ　−ｅを用いて説明する。

第８図ａはＥ型コア１１と１型コア１２との間にギャッ
プ紙９を挟み込む構造であり、第８図すはＥ型コア１２
の中央磁脚３を研磨してギャップ１３を設けて１型コア
１１に突合せる構造である。又第８図Ｃは一対のＥ型コ
ア１１０片方の中央磁脚３にギャップ１３を設けて、他
片方のＥ型コア１１′に突合せる構造である。更に第８
図ｄは１型コア１２の両面に段差１４　、１４’を設け
てギャップ１３及び１３′を構成しＥ型コア１１に突合
した構造である。そして第８図θは１型コア１２の一方
に段差１４を設けてギャップ１３を構成しＥ型コア１１
を突合した構造である。これらは変成器の一次側に印加
される電圧、電流値及びその波形、更には回路に与える
リーケージ等の電気性能そして鉄心を組立する設備及び
コアの部品コスト等によってどの方法にするか選定され
るのが一般である。しかし第８図ｂ　、ｃ　、ｄ　、θ
のようにＥ型コア１１、又はＩ型コア１２を研磨してギ
ャップ１３を設ける方法については研＠設備、研磨材の
バラツキによりギャップの寸法精度を確保することが困
難でギャップ寸法の大きさは最小で２００ミクロン以上
でかつ公差は±２０ミクロン以上の値しか保証できない
のが現在の実力である。従って数１０ミクロンのギャッ
プ寸法の時の性能が必要なものは公差自体が大きいため
、ギャップ寸法は数１００ミフロン±２ミクロンとなり
結果として自己インダクタンスのバラツキが犬きぐなる
ことにつながり、変成器として使用できないことになる
。又第８図ｂ　、ｃ　、ｄ、θに示すものはコアの突合
せ面を研磨してからギャップ１３を設けるため再度研磨
する工程を要し、加えて第８図ｄは１型コアの両面にギ
ャップ１３　、１３’を設ける構造のため、段差１４を
研磨してから再度裏返して段差１４′を研磨する３つの
研、寄工程を要している。従って、以上のように研磨工
程に多く時間を要するためコアのコストが高くなる等の
欠点を有している。以上のような電気性能及びコストに
おける問題点を解消する方法としては第８Ｎａのように
Ｅ型コア１１と１型コア１２の間に前記第８図ｂ　、　
ｃ　、　ｄ。

θのギャップ寸法１３に相当する厚みのギャップ紙９を
挟み込んでギャップを設ける方法が採用されているのが
現状である。

以上各種の変成器の概略の特徴と鉄心挿入方法について
述べた。その中で本発明の変成器は一次巻線に直流が重
畳され、低い周波数帯域で使用されるインピーダンス整
合を目的とする低周波変成器等について適用するもので
あり、ここでその低周波変成器に要求される電気性能に
ついて説明する。この種の変成器は使用周波数帯域内で
一次入力を二次出力に効率よく変換することを目的とし
、その効率は一次側インピーダンスに大きく影響され、
値が高い程有利になる。従って、磁性材は磁束飽和密度
の高いケイ素鋼又は透磁率の高いパーマロイ等の積層板
が使用される。その自己インピーダンスについて第９図
の鉄心挿入方法及び第１０図の自己インピーダンスまた
は自己インタソタンスー直流電流カーブのグラフを用い
て説明する。仮ンこセットの回路条件により変成器の一
次側に直流電流工が重畳され、その時の変成器の効率を
満足するだめの自己インピーダンスＪが必要である場合
、第９Ｎａの１枚交互では直流電流工時点でＪ＆の自己
インピーダンス値しか得られない。又第９図すのように
Ｅ型債、響板２と工型積層板６と突合せ組立する方法に
ついてはＪａの（直となる。そして第９図Ｃの如くＥ鉄
心２と工鉄心５の間にギヤツブ紙９厚みｂを設けた場合
はＨｂのカーブでＪｂＯ値となり又、同じようにギャッ
プ厚みＣにしだ場合ＨａのカーブでインピーダンスはＪ
ｃＯ値となる。

以上の方法では目的とする自己インピーダンスＪが得ら
れない。そこで第９図Ｃのギャップ紙の厚みを更に厚く
してギャップ寸法ｄとした場合直流電流Ｉ時点での自己
インピーダンスはＨｄのカーブでインピーダンスの値は
Ｊｄとなり要求する値Ｊを満足することができる。尚こ
のギャップ紙の厚みは変成器の一次巻数、重畳される直
流電流の値、鉄心の材質によって異なり、最大自己イン
ピーダンスが確保できる値を最適ギャップ寸法として設
定する。

次に変成器の組立方法の概略について第６図及び第７図
を用いて説明する。ボビン１０に一次巻線、二次巻線を
巻回してコイル１を形成する。そのようなコイル１をＥ
型鉄心積層板２の中央磁脚３に挿入する。そして前記要
求電気性能より決定された最適ギャップ厚のギャップ紙
９を上記Ｅ型鉄心積層板２の中央磁脚３と両端外磁膜４
の上の中央部に載せる。尚その幅の寸法は鉄心の積厚方
向の寸法より若干大きく設定かつ略コの字形状とし端面
の工型鉄心５′とＥ型鉄心２′とが直接接触しない構造
とする。次に規定枚数積層された工型鉄心積層板５を前
記ギャップ紙９の上にギャップ紙９が動かないように静
かに載せて、ギャップ紙９をＥ型鉄心°積層板２と工型
鉄心積層板５によって挟み込む、。そのような組立済み
鉄心の外周を、絶縁テープで硬く縛って固定する。もし
くは金属金具等によりＥ型鉄心積層板２と工型鉄心積層
板６の上下方向より押えて固着する。更にワックス等の
防湿処理をして、この変成器を完成する。この変成器は
第７図に示すようにコイル１の一次巻線に電流を流すこ
とによって発生する磁束８は、Ｅ型鉄心積り板２と工型
鉄心積層板６と更に前鉄心の間に介在したギャップ紙９
によって構成された磁気回路を通過することになる。す
なわち第１０図に示した直流電流に対しての自己インピ
ーダンスのカーブＨｄを得ることができ要求性能である
直流電流工時点での自己インピーダンスＪを満足するこ
とができる。

発明が解決しようとする課題 この変成器はＥ型鉄心積層板と工型鉄心積層板との間に
ギャップ紙を挟み込んで磁気回路にギャップを設ける構
成とすることで電気的性能を満足するものである。

その鉄心組立工法は第６図に示すようにＥ型鉄心積層板
２の中央磁脚３をコイル１に挿入してからＥ型鉄心積層
板２の中央磁脚３と両端外磁膜４の端面に略コの字状の
ギャップ紙９を載せ、更にその上に工型鉄心積層板５を
載せて挟みつける構造である。従ってＥ型鉄心積層板２
の上にギャップ紙９を載せてもギャップ紙９は薄くて軽
い形状であるため少しの衝撃により移動したり又中央に
載せるだめの位置合せに時間を要する。又１鉄心積層板
５をギャップ紙９の上に載せる場合でもギャップ紙９が
移動しＥ型鉄心積層板２との位置合せに時間を要する。

更にギヤツブ紙９自体も数ミクロン−数十ミクロンの厚
みでかつ軽い形状であり、ギャップ紙挿入作業において
１枚ずつ取り出すことが困難で２枚又は３枚くっ付いて
取り出され、１枚にひきはがす作業等に多くの時間を要
していた。以上のように人手でないとできない作業のた
め組立自動化が困難で工程はハンド工程が主体となり結
果として組立時間を多く要しコスト面では高いものにな
っていた。

その上作業自体にバラツキが出やすくギャップ紙９がＥ
型鉄心積層板２の中央磁脚３、あるいは外磁膜４からは
み出したり、ギャップ紙９が重なって挿入されたりする
ことによりＥ型鉄心積層板２と工型鉄心積層板５の間の
ギャップ寸法がバラツキ、結果として変成器の自己イン
ピーダンスの値がバラツクことにつながり、自己インピ
ーダンス不良率が高くなる原因とされている等多くの欠
点を有していた。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決する本発明の技術的手段はＥ型鉄心積層
板と工型鉄心積層板との突合せ而においてＥ型鉄心＠層
板の中央磁脚に対向しかつ中央磁脚の幅より大きい開口
幅を有する凹部を設けたＩ型鉄心積層板を前記２型鉄心
積層板に突合せて磁路を形成する構成としたものである
。

作用 この技術的手段による作用はＥ型鉄心積層板の中央磁脚
の突合せ部分に対向する工型鉄心積層板に四部を設けＥ
型鉄心積層板の中央磁脚と前記工型鉄心積層板の間に適
当なギャップ空隙を設けた構造とすることで従来のギャ
ップ紙を挿入する方法と同じ自己インピーダンスを得る
ことが可能となる。

実施例 本発明は従来例の項で述べたように一次巻線に直流が重
畳され、低い周波数帯域で使用されるインピーダンス整
合を目的とする低周波変成器等について適用するもので
ある。従って磁性材は磁束飽和密度の高いケイ素鋼、透
磁率の高いパーマロイの積層板が使用される。本発明と
略凹−形状のフェライトコアが第８図ｄ、ｅに記載しで
あるがこの変成器に使用するとフェライトコアは磁束飽
和密度がケイ素鋼の殆の値しかないため低周波帯域では
低い磁束密度で飽和してしまい、規定の自己インピーダ
ンスを満足することが不可能である。

又ギャップ寸法１３の最小値は２００ミクロンで公差は
±２０ミクロンが最小精度である。

この変成器は直流重畳電流が百εリアンペア以下で、ギ
ャップ寸法は１ｏ〜１００εクロンの範囲内で使用され
る小容量の低周波変成器であるだめ、第８図ｄ、ｅのフ
ェライトコアのギャップ寸法と精度の実力では、値自体
も小さくバラツキも大きくて電気性能を満足することが
不可能である。

本発明ではケイ素鋼、パーマロイ鉄心積、習板よりなる
ＥＩ型形状の鉄心の丁型鉄心にギャップを設けるための
凹部を有し、プレス金型により打抜いて作成したもので
ある。

以下本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明の変成器のラミネート鉄心の組立図を示
し第２図は本発明の変成器のうｉネート鉄心を使用した
変成器の横からみた断面図を示す。

又第３図は本発明の鉄心の形状を示す。

まず鉄心の形状について第３図を用いて説明する。Ｅ型
鉄心２は中央に中央磁脚３、両端に一対の外磁脚４を設
けた一般に良く知られているＥ型形状の鉄心である。そ
の両列磁脚４と中央磁脚３の先端に、両面に凹部６，７
を有したエヤ形状の鉄心５を突合せて磁路を構成するも
のである。次に丁型鉄心５の形状について述べると、丁
型鉄心５の片面にはＥ型鉄心２の中央磁脚３に対応する
四部６を設け、その開口部の寸法すは中央磁脚３のｉ陥
ａより若干大きく設定され、かつ端面までの寸法ｇはＥ
型鉄心２の外磁脚４の幅りより大きく設定される。又そ
の深さ寸法１３ｄは電気性能を満足する適正ギャップ寸
法に設定される。

更に丁型鉄心６の背面側には前記６凹部の開口幅、深さ
等の寸法を全く同一寸法とした凹部７を設け、四部６と
四部アのどちらでも使用できる構成としたり、あるいは
凹部７の深さ１３１５を凹部６の深さ１３ｄと異なる寸
法とし、異なる要求の自己インピーダンス性能を同じ丁
型鉄心６にて満足できる構成とする。尚その場合、凹部
７の開口幅Ｃの寸法は凹部６の開口幅すと異なる寸法と
して目視で方向を判別できる寸法設定とする。

次に第４図を用いてその造り方について説明するとラミ
ネート鉄心はプレス金型にて磁性鋼板を一ト部より打ち
抜くことによって作成される。丑ず凹部６，７．６，７
′金有した丁型鉄心５，５′を打ち抜いて丁型鉄心５，
５′を作成する。更に次の工程で鉄心２，２′の窓部１
５　、１５’を打抜く。そＩ−で次の工程で接続した鉄
心２と２′の脚部３，４及び鉄心２と２′の背部を切断
して、分離したＥ型鉄心２，２′を作成する。そうして
プレス加工されたＥ型鉄心２，２′とＩ型鉄心６，６′
を箱に収納し、更に高温度条件下において焼鈍しＥ型鉄
心２、丁型鉄心５を完成する。尚本発明の丁型鉄心の形
状については第５図ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅについても適用
する。

次に本発明の変成器の組立方法の概略について第１図及
び第２図を用いて説明する。巻線工程は従来と全く同様
でポビン１０に−次巻線、二次巻線を巻回してコイル１
を形成し、そのようなコイル１をＥ型鉄心積層板２の中
央磁脚３に挿入する。

そして凹部６，７を有した工型鉄心積層板６を前記Ｅ型
鉄心積層板２の中央磁脚３と一対の両端外磁膜４に突合
せて接合する。その後１．絶縁テープにて組立済み鉄心
２外周を硬く縛って固定する、もしくは金属金具等によ
りＥ型鉄心積層板２とＩ型鉄心積層板５の上下方向より
押えて固着する。

そしてワックス等の防湿処理をして変成器を完成させる
。第２図の変成器の断面図に示すように１鉄心積層板６
に設けた凹部６によりＥ型鉄心２の中央磁脚３との間に
ギャップ寸法１３が設定され、磁束８はこの空隙を通過
することになる。すなわち凹部を有する工鉄心によりギ
ャップを設けることで従来のギャップ紙を挿入する方法
と同一性能を満足することが可能となり第１０図に示し
た直流電流に対しての自己インピーダンス及び自己イン
ダクタンスのカーブＨｄが得られインピーダンスはＪｄ
Ｏ値となり従来と同等の値を満足することができる。

発明の詳細 な説明したように本発明はＥ型鉄心積層板の中央磁脚に
対応する工型鉄心積層板に前記中央磁脚の幅より若干広
い開口部を有した凹部を設けそれぞれ突合せ接合するこ
とにＥ型鉄心積層板の中央磁脚と工型鉄心積層板との間
に適当なギャップを設けたことを特徴とするものである
。上記形状にすることにより従来使用していたギャップ
紙が不要となり゛、ギャップ紙挿入作業時におけるギャ
ップ紙取り出し作業、枚数選別、位置合せに要する時間
が全く不要となる上、組立作業もＥ型鉄心積層板に工型
鉄心積層板を単純に突合せ接合するだけで電気性能を満
足することができ、組立作業時間の短縮化につながると
共に組立の自動化が容易になる等の効果がある。又工型
鉄心の凹部の深さ部のギャップを工型鉄心と一体化した
素型抜きプレス金型で打抜いて形成する構造のため、ギ
ャップ寸法の精度が極めて高く、電気性能のバラツキが
小さくなり、更に従来発生していた、ギャップ紙の位置
ずれ、ギヤツブ紙２〜３枚挿入εスによる電気性能不良
が皆無になる等、品質面においても大きな改善が図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変成器の一実施例でラミネート鉄心の
組立図、第２図は本発明のラミネート鉄心を使用した変
成器の横からみた断面図、第３図は本発明の鉄心形状図
、第４図は同ラミネート鉄心を作成するブレス工程図、
第５図ａ　−ｄは工型鉄心積層板の他の例を示す上面図
、第６図は従来の変成器で鉄心の組立図、第７図は従来
の変成器の横からみた断面図、第８図ａ〜０は従来のフ
ェライトコアの組立方法の一参考例を示す図、第９図は
ａ　−ｃ従来のラミネート鉄心の組立方法の実施例を示
す図、第１０図は直流電流を流した時の自己インピーダ
ンス又は自己インダクタンスの変化カーブを示す図であ
る。 １・・・・・・コイル、２・・・・・・Ｅ型鉄心積層板
、３・・・・・・中央磁脚、４・・・・・・外部磁脚、
６・・・・・・工型鉄心積層板、ｅ・・・・・・凹部、
７・・・・・・凹部。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名帰 図 図 弔 図 第 図 第１０図 ■ 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示 昭和６３年特許願第２９２７４６　Ｑ ２発明の名称 変Ｆｙ、器 補正をする者 事件との関係　　　　　　特　　許　　出　　願　　大
佐　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　
（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　谷　　
井　　昭　　雄

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｅ型ラミネート鉄心とＩ型ラミネート鉄心により
   積層鉄心を構成し、上記Ｅ型ラミネート鉄心の中央磁脚
   にコイルを巻装すると共に、Ｅ型ラミネート鉄心の中央
   磁脚部に対向した位置に中央磁脚より大きい開口部を有
   した凹部を設けたＩ型ラミネート鉄心を前記Ｅ型ラミネ
   ート鉄心に突合せ接合した変成器。
2. （２）Ｉ型ラミネート鉄心には前記突合せ面と対向する
   背面側に突合せ面と同形状の凹部、又は異なる形状の凹
   部を設けた請求項１の記載の変成器。