JPH10256055A - 低電圧大電流変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧で大電流を流すにもかかわらず、
製作が容易で製造コストが安く、特殊な変圧器メーカー
でなくても製作可能であると共に、効率および放熱性が
良い低電圧大電流変圧器を提供する。 【解決手段】 複数のコア４と、各コア４にそれぞれ巻
かれた一次巻線２と、これら一次巻線２を挟み込むよう
に折り返された二次巻線３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば抵抗加熱ある
いは高周波誘導加熱に用いられる低電圧大電流変圧器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は低電圧大電流変圧器１０の従来構
造を示している。この図において、低電圧大電流変圧器
１０は大型の外鉄型のフェライトコア１１と、このコア
１１に巻かれた一次巻線１２と、この一次巻線１２の外
側に巻かれた二次巻線１３とからなっている。そして、
一般に抵抗加熱（例えばカーボンるつぼ加熱）に用いら
れる電源装置に組み込まれる低電圧大電流変圧器１０
は、例えば７Ｖほどの低い二次電圧で１０００Ａほどの
二次電流を流す電力、つまり７ｋＶＡ程度の電力を供給
する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した低
電圧大電流変圧器１０では、所望の出力電力と二次電圧
を得るために、例えば重さ６０ｋｇもあるような大型の
コア１１に巻線１２，１３を巻く必要があった。つま
り、大電力を得るためには、特殊コア１１を使用しなけ
ればならず入手が困難であり、また、高価であるという
欠点があった。

【０００４】また、二次側に大電流を流すためには、二
次巻線１３を例えば幅８０ｍｍで厚さ２〜３ｍｍの銅板
１３ａと、その長さ方向の両端に銀ロウ付けにより引出
し加工されたリード線１３ｂとから形成し、この二次巻
線１３を前記大型のコア１１に一次巻線１２の上から数
回巻く必要があった。したがって、二次巻線１３を一次
巻線１２の上から隙間なく巻くことは難しく、かつその
作業は煩わしいものであった。さらに、銅板１３ａに対
するリード線１３ｂの引出し加工の作業性は非常に悪か
った。また、巻線１２，１３間に生じた隙間は磁束の漏
れを生じさせて効率が低下する原因となっていた。加え
て、銅板１３ａは重ねて巻かれているので、内側の銅板
１３ａで発生した熱が放熱できないという欠点もあっ
た。

【０００５】本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなさ
れたものであって、低電圧で大電流を流すにもかかわら
ず、製作が容易で製造コストが安く、効率および放熱性
が良い低電圧大電流変圧器を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の低電圧大電流変圧器は、複数のコアと、各
コアにそれぞれ巻かれた一次巻線と、これら一次巻線を
挟み込むように折り返された二次巻線とからなることを
特徴としている。前記二次巻線は一次巻線を各別に収容
できる円弧状部分を有するように構成されていてもよ
く、あるいは前記二次巻線がＵ字状に折り返されていて
もよい。

【０００７】上記低電圧大電流変圧器によれば、低電圧
で大電流の変圧器であるにも関わらず、高度の製造技術
を必要としない。つまり、出力電力量に関わらず、入手
が容易で安価なコアを使用でき、二次電圧は、単一のコ
アと一次巻線を有する変圧器に二次巻線を１回巻きした
場合の二次電圧の複数倍を得ることができる。したがっ
て、一次巻線は二次電圧の大きさに関わらず使用周波数
とコア材質によって最適のものを用いることができる。
加えて、二次巻線を重ねてコアに巻く場合に比べて、二
次巻線の空気に接する面積が広くなるので、二次巻線の
冷却が良好に行える。

【０００８】また、前記二次巻線を帯状の導体をプレス
加工して形成することにより、二次巻線からのリード線
の引出し作業が不要となる。つまり、二次巻線があらか
じめ形成されているので組立ての作業性が非常によい。
さらに、前記コアをそれぞれ分離できる二部材で形成し
た場合には、低電圧大電流変圧器の組立て作業は、一体
化された二次巻線に、独立して巻線された一次巻線を挿
入し、さらにその中心に分割されたコアを挿入すること
のみであり、極めて容易に組み立てることができる。

【０００９】なお、前記一次巻線は各々並列に接続され
ていても、各々直列に接続されていても、並列と直列を
組み合わせて接続されていてもよい。一次巻線の接続は
一次側に供給される電圧および電流の大きさによって任
意に選択可能である。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１，２は本発明の第１実施例を
示す図であり、まず、図１において、低電圧大電流変圧
器１は例えば３個の一次巻線２と、１個の二次巻線３
と、前記一次巻線２の数に合わせて３個設けられたコア
４とからなっている。

【００１１】一次巻線２は、一般的な変圧器の一次巻線
と同様に、低電圧大電流変圧器１を動作させるときの周
波数とコア４の材質などから決まる各コア４の特性に合
わせて最適の線材２ａを用いることができる。また、こ
の一次巻線２の中心部には後述するコア４を挿入するた
めのほぼ正方形の孔２ｂが形成されている。

【００１２】二次巻線３は帯状の導体として、例えば厚
さ３ｍｍ、幅８０ｍｍの銅板３ａをプレス加工によって
屈曲し、前記３個の一次巻線２の外周に沿う円弧状部分
３ｂと、間に絶縁シート５を挟んで重ね合わせる平坦部
分３ｃとを形成している。すなわち、言わば前記３個の
一次巻線２に対応する二次巻線３を半巻き数ずつ直列に
接続した形状となるように板金加工する。上述のよう
に、二次巻線３が前記複数の一次巻線２を銅板３ａによ
って挟み込むように間に挿入できる円弧状部分３ｂを形
成するように屈曲されることにより、二次巻線３と一次
巻線２との隙間が最小となるように形成されている。

【００１３】また、前記二次巻線３の円弧状部分３ｂお
よび平坦部分３ｃは絶縁性の塗料により絶縁性をもたせ
ており、その両端部にのみ銅板３ａを剥き出しにした端
子３ｄを形成している。そして、この端子３ｄを介し
て、例えば加熱装置の負荷９（図５，６参照）などに電
力を供給する。なお、前記銅板３ａは絶縁被覆を被せる
ことによって絶縁性をもたせてもよいことはいうまでも
ない。また、前記絶縁シート５を省略してもよい。

【００１４】前記コア４は分離できる二部材で形成し、
本実施例では特にＥＥ型である。つまり、コア４は三本
の脚４ａ〜４ｃを有しており、接合時にはほぼ「日」の
字状となるように、ちょうど真ん中部分で左右に分離で
きる形状である。各コア４は、必要に応じてその密着状
態をバンドで固定してもよく接着剤で固定してもよい。

【００１５】上記実施例における低電圧大電流変圧器１
を組み立てるときは、一体化された二次巻線３の各円弧
状部分３ｂにそれぞれ一次巻線２を挿入し、各一次巻線
２の中心部に形成された孔２ｂに対して分割されたコア
４の断面ほぼ正方形の第一脚４ａを挿入するだけでよ
く、二次巻線を一次巻線に対して密着するように巻く作
業や、二次巻線３の両端からリード線を引出す煩わしい
作業が一切不要となる。つまり、二次巻線３が予め形成
されているので組立ての作業性が非常によい。

【００１６】図２は第１実施例の低電圧大電流変圧器１
の組み立てた状態を示す平面図であり、二次側におい
て、例えば電圧７Ｖ，電流１０００Ａの出力を得るため
に、一次側を３個に分けている。したがって、上述のよ
うに二次側の出力電力を７ｋＶＡとした場合、各コア４
の容量は２．３ｋＶＡ程度でよい。各コア４に巻かれる
一次巻線２の線材２ａは例えば被覆付きのリード線２ｃ
により並列接続されており、全体として一個の複合型の
低電圧大電流変圧器１を形成する。

【００１７】上記第１実施例によれば、入手しやすい安
価なコア４を用いて高容量の低電圧大電流変圧器１を簡
単に形成することができ、高度の製造技術を必要としな
いので、低電圧大電流変圧器１を容易に製作することが
できる。

【００１８】また、二次巻線３のほとんどすべての部分
が外部に露出しているので、従来のように二次巻線３を
重ねて巻く場合に比べて、二次巻線３の冷却を極めて良
好に行える。したがって、この低電圧大電流変圧器１に
大電流を流して発熱しても、放熱が確実に行われ、それ
だけ効率がよくなる。なお、この二次巻線３の外側に冷
却補助用のフィンを設けたり、水冷用ホース等を取り付
けることにより冷却効率をさらに向上させてもよい。も
ちろん、ファンにより強制空冷してもよい。

【００１９】さらに、上記実施例の二次巻線３は帯状の
銅板３ａをプレス加工することにより一体形成している
が、本発明はこれに限られるものではなく、二次巻線３
はプレス加工によって形成した上下一対の銅板３ａをビ
ス止めまたは銀ロウ付けすることにより接合して形成し
てもよい。すなわち、本発明は二次巻線３の形状を限定
するものではなく、二次巻線３はたとえ間に接合部分を
介していても、複数の一次巻線２を間に挟み込むように
折り返されておればよい。

【００２０】図３および図４は本発明の低電圧大電流変
圧器１の第２実施例を示している。図３，４において図
１，２と同一の符号が付された部材は、同一または同等
の部材であるので、その詳細な説明を省略する。

【００２１】図３において、二次巻線６は帯状の導体と
して、例えば厚さ３ｍｍ，幅８０ｍｍの銅板６ａをＵ字
状に屈曲して形成しており、絶縁性の塗料による絶縁部
分６ｂと、銅板６ａを剥き出しにした端子６ｃとを形成
している。

【００２２】本実施例のコア７の形状はＥＩ型である。
つまり、コア７は三本の脚７ａ〜７ｃを有するＥ字状の
部材７ｄと、これに接続されるＩ字状の部材７ｅとから
なり接合時にはほぼ「日」の字状になると共に、両部材
７ｄ，７ｅを分離できるように構成している。

【００２３】したがって、前記低電圧大電流変圧器１を
組み立てるときは、一体化されたＵ字状の二次巻線６の
間に挟み込まれるように一次巻線２を挿入する。その
後、各一次巻線２の中心部に形成された孔２ｂに対して
Ｅ字状の断面ほぼ正方形の部材７ｄの第一脚７ａを挿入
し、このＥ字状の部材７ｄに対してＩ字状の部材７ｅを
接合するだけでよい。

【００２４】あるいは、各一次巻線２の孔２ｂに対して
前記第一脚７ａを挿入し、このＥ字状の部材７ｄとＩ字
状の部材７ｅを接続してコア７を接合する。その後に、
前記コア７の第一脚７ａと第二脚７ｂとの間、および第
一脚７ａと第三脚７ｃとの間にＵ字状の二次巻線６の端
子６ｃを挿入して、一次巻線２を挟み込むように低電圧
大電流変圧器１を組み立ててもよい。いずれにしても、
二次巻線７が予め形成されているので組立ての作業性が
非常によい。

【００２５】前記低電圧大電流変圧器１の二次巻線７
は、Ｕ字状に屈曲された銅板６ａであるので、その屈曲
作業が容易であり、板金加工をする必要もなく、低電圧
大電流変圧器１の製造コストをさらに引き下げることが
できる。

【００２６】図４は本実施例の低電圧大電流変圧器１の
組み立てた状態を示す平面図であり、本実施例では、例
えば７ｋＶＡの出力を得るために三個のコア７を用いて
いる。したがって、各コア７の容量は２．３ｋＶＡ程度
でよく、入手しやすいコア７を用いているので、低電圧
大電流変圧器１を容易に製作することができる。また、
一次巻線２の各線材２ａは、本実施例では並列に接続さ
れており、全体として一個の複合型の低電圧大電流変圧
器１を形成する。

【００２７】図４を見ると分かるように、二次巻線６の
ほとんどすべての部分が外部に露出している。したがっ
て、それだけ二次巻線６の冷却を良好に行うことがで
き、低電圧大電流変圧器１の効率がよくなる。なお、こ
の二次巻線６の外側に冷却補助用のフィンを設けたり、
水冷用ホース等を取り付けることにより冷却効率をさら
に向上してもよいことはいうまでもない。もちろん、フ
ァンにより強制空冷してもよい。

【００２８】なお、上述の各実施例ではコア４、７の一
例としてＥＥ型およびＥＩ型を例示しているが、本発明
はこれに限られるものではなく、ＥＩＲ型、ＥＥＲ型な
どその他の形状のコアを用いてもよいことは言うまでも
ない。また、コア４、７を重ねて用いて各一次巻線２か
ら供給される電力の容量を調整してもよい。

【００２９】さらには、本発明の低電圧大電流変圧器１
に用いられるコアは上述した三脚鉄心に限られず、二脚
鉄心であってもよい。また、本発明はコアが外鉄型であ
っても内鉄型であっても実施できる。

【００３０】加えて、上述の各実施例における二次巻線
３、６の厚さおよび幅は、一例を示すものであり、これ
らの数値に限定されるものではなく、出力電流の大きさ
に従って任意に設定できる。また、その材質について
も、一例として帯状の銅を用いているが、本発明はこれ
に限られず、例えば帯状に並べられたリッツ線、すなわ
ち、各々が絶縁された複数の線材を束ねて形成した線を
二次巻線として用いて、高周波電流を流すときに二次巻
線に抵抗が生じることを防止してもよい。

【００３１】また、上述の各実施例では、各一次巻線２
の線材２ａはリード線２ｃにより並列接続されている例
を示しているが、本発明はこれに限られるものではな
く、各線材２ａを直列に接続されていてもよいことは言
うまでもない。この点について、以下に説明する。

【００３２】図５，６は前記各実施例の低電圧大電流変
圧器１を用いた加熱装置の電源回路の一部を示してい
る。これらの図において、図１〜４と同一の符号が付さ
れた部材は同一または同等の部材を示すものであるの
で、その詳細な説明を省略する。

【００３３】図５，６において、８は加熱に必要な電源
となるインバータであり、このインバータ８の出力側に
上述した各実施例の低電圧大電流変圧器１の一次巻線２
を接続している。また、低電圧大電流変圧器１の二次巻
線３（図３，４の実施例の場合は二次巻線６）は、例え
ば負荷（例えばカーボンるつぼ）９に接続している。し
たがって、インバータの出力電力を本発明の低電圧大電
流変圧器１によって低電圧でかつ大電流の電力に変換し
て負荷９に供給することにより、加熱を行うことができ
る。

【００３４】図５に示した実施例では低電圧大電流変圧
器１の各一次巻線２の全てを各々インバータ８に並列に
接続している。これは、図２，４に図示したようにリー
ド線２ｃによって各線材２ａを並列に接続した例であ
り、インバータ８の出力電圧が低く、出力電流を多く流
すことができる場合に有効である。

【００３５】一方、図６に示した実施例では低電圧大電
流変圧器１の各一次巻線２の全てをインバータ８に直列
に接続している。これは、図２，４に図示したリード線
２ｃを各線材２ａが直列に接続されるように組み換えた
状態を示している。このように直列に接続することは、
インバータ８の出力電流が少なく、出力電圧が高い場合
に有効である。

【００３６】なお、図示は省略するが、前記一次巻線２
を部分的に直列に接続し、部分的に並列に接続すること
により、インバータ８の出力電圧および出力電流に合わ
せた接続をすることができることはいうまでもない。

【００３７】また、上述の各実施例では複数個の一次巻
線２の一例として３個の一次巻線２を用いているが、本
発明はこれに限られるものではなく、一次巻線２の数は
必要とする容量に合わせて任意に選択できることは言う
までもない。例えば、７ｋＶＡの容量を得るために、安
価な５００ＶＡ用のコアおよび一次巻線２を１４個用い
ることも可能である。この場合、単一のコアと一次巻線
２によって得られる出力電力および出力電圧の１４倍を
二次側に得ることができる。

【００３８】さらに、本発明の低電圧大電流変圧器１
は、その一次巻線２を複数のインバータによってドライ
ブすることにより出力電力を上げることも可能である。
図７は本発明の低電圧大電流変圧器１を複数のインバー
タによってドライブする例を示すブロック図である。本
実施例では一枚のプリント基盤にＮ個のインバータ８
ａ，ドライブ回路８ｂおよびこれらを制御するオシレー
タ８ｃ，パルス幅制御部８ｄを形成し、各インバータ８
ａに対応する一次巻線２をＮ個接続することにより、Ｎ
倍の出力電圧および出力電力を負荷９に供給できるよう
に構成している。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の低電圧大
電流変圧器によれば、低電圧で大電流の変圧器であるに
も関わらず、高度の製造技術を必要としないので、低電
圧大電流変圧器を容易に製作することができる。つま
り、出力電力量に関わらず、入手が容易でかつ安価なコ
アを使用でき、二次電圧は単一のコアと一次巻線を用い
て形成した変圧器に二次巻線を１回巻きした時の二次電
圧の整数倍を得ることができる。したがって、一次巻線
は、二次電圧の大きさに関わらず使用周波数とコア材質
によって最適のものを容易に用いることができる。加え
て、二次巻線を重ねてコアに巻く場合に比べて、二次巻
線の空気に接する面積が広くなるので、二次巻線の冷却
が良好に行える。

【００４０】また、前記二次巻線が帯状の導体をプレス
加工して形成したものである場合には、二次巻線があら
かじめ形成されているので組み立て作業が極めて容易に
なる。さらに、前記コアをそれぞれ分離できる二部材で
形成した場合には、低電圧大電流変圧器の組立て作業
は、二次巻線に対して一次巻線を挿入し、さらにその中
心に分割されたコアを挿入することだけであるから、低
電圧大電流変圧器をさらに容易に組み立てることができ
る。

【００４１】前記一次巻線を各々並列に接続した場合に
は、一次電圧が低い場合にも十分の二次電圧を得ること
ができ、一次巻線を各々直列に接続した場合には一次電
流が小さい場合にも十分の二次電流を得ることができ
る。つまり、一次巻線の接続方法によって一次側の電圧
および電流の大きさに対応させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す低電圧大電流変圧器
の分解斜視図ある。

【図２】前記低電圧大電流変圧器の平面図である。

【図３】本発明の第二実施例を示す低電圧大電流変圧器
の分解斜視図である。

【図４】前記低電圧大電流変圧器の平面図である。

【図５】上述の低電圧大電流変圧器を用いた加熱装置の
電源回路を示す図である。

【図６】上述の低電圧大電流変圧器を用いた加熱装置の
別の電源回路を示す図である。

【図７】上述の低電圧大電流変圧器を用いた電源回路の
別の実施例を示す図である。

【図８】従来の低電圧大電流変圧器の一例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１…低電圧大電流変圧器、２…一次巻線、３，６…二次
巻線、３ｂ…円弧状部分、４，７…コア。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のコアと、各コアにそれぞれ巻かれ
   た一次巻線と、これら一次巻線を挟み込むように折り返
   された二次巻線とからなることを特徴とする低電圧大電
   流変圧器。
2. 【請求項２】 前記二次巻線が一次巻線を各別に収容で
   きる円弧状部分を有する請求項１に記載の低電圧大電流
   変圧器。
3. 【請求項３】 前記二次巻線がＵ字状に折り返されてい
   る請求項１に記載の低電圧大電流変圧器。
4. 【請求項４】 前記二次巻線が帯状の導体をプレス加工
   して形成したものである請求項１〜３の何れかに記載の
   低電圧大電流変圧器。
5. 【請求項５】 前記コアをそれぞれ分離できる二部材で
   形成した請求項１〜４の何れかに記載の低電圧大電流変
   圧器。
6. 【請求項６】 前記一次巻線が各々並列に接続された請
   求項１〜５の何れかに記載の低電圧大電流変圧器。
7. 【請求項７】 前記一次巻線が各々直列に接続された請
   求項１〜５の何れかに記載の低電圧大電流変圧器。