JPS6366911A - トランス - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えばトロイダル形のコア等を用いたトラ
ンスに関し、小形化および軽量化を図ったものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に、高耐電圧を要求されるトランスにおいては、巻
線間の絶縁、成形にエポキシ樹脂を含浸、固化させる方
法が採られる。

この方法は、高耐電圧とともに、小形化および軽量化を
図るのに適しており、例えばトロイダル形のコアを用い
たトランスのように小形化に適した構造のトランスにお
いては、有効な成形法である。

ところで、エポキシ樹脂は、８０℃程度で硬化し、注型
硬化時における収縮率およびその後の環ＪＲ湯温度変化
による収縮・膨張の度合が比較的大きく、その収縮・膨
張によりトランスに内部応力を発生させる。一方、コア
材として用いられるフェライト等の磁性体は、内部応力
等による圧縮が生じると、磁歪により透磁率の低下およ
び鉄損の増加を沼き、これによりトランスの効率が低下
することが知られている。

したがって、絶縁・成形用樹脂としてエポキシ樹脂を用
いた従来のトランスでは、コアにかかる内部応力を避け
るために、コアの表面を強固で且つ厚い部材で形成した
ケース体で覆っていた。そしてこのようなケース体を装
着すると、コアとケース体との間に隙間が生じるので、
これを埋めるために別の成形材の充填も行なっていた。

このため従来のトランスにあっては、十分に小形化およ
び軽量化を図ることができないという問題点があった。

また、エポキシ樹脂は、硬化後樹脂中からのアウトガス
ｍが比較的多い。アウトガス量が多いと、トランスを例
えば衛星搭載用等として使用した場合に、そのアウトガ
スで他の光学機器等を汚染してシステムの橢能低下を生
じる。

このため、絶縁・成形用樹脂としてエポキシ樹脂を用い
た従来のトランスでは、外部へのアウトガスの発生を防
ぐために、トランス全体をアウトガス量の少ない樹脂で
ボッティングする方法がとられていた。

しかしながらトランス全体をボッティング材で覆うと、
その分だけトランスの体積および重量が増して、小形化
および軽量化を図ることが一層困難になるという問題点
があった。

［発明の目的］ この発明は、上記事情に基づいてなされたもので、十分
に小形化および軽量化を図ることのできるトランスを提
供することを目的とする。

［発明の概要］ この発明は、上記目的を達成するために、磁性体からな
るコアに一次巻線および二次巻線を巻回し、一次巻線お
よび二次巻線の巻回部に絶縁・成形用樹脂を含浸させ固
化させたトランスであって、前記絶縁・成形用樹脂とし
て硬化温度から一２０℃までの温度範囲で熱収縮による
内部応力が１０ｋｇ／Ｃｍ２以下である樹脂を用いるこ
とにより、絶縁・成形用樹脂の注型硬化時における収縮
率およびその後の環境温度の変化による収縮・膨張の度
合を小さくして内部応力の発生を極小に抑え、従来必要
とされたコアを覆うための厚い部材からなるケース体を
、不要としたものである。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を第１図〜第６図に基づいて説
明する。

この実施例は、トロイダル形のコアを用いたトランスに
適用したものである。

第１図は縦断面図、第２図は横断面図、第３図はトロイ
ダル形のコア部分の拡大縦断面図、第４図は鉄損の温度
特性を示す特性図で比較例も併せ示す図、第５図は内部
応力の温度特性を示す特性図で比較例も併せ示す図、第
６図の（Ａ）、（Ｂ）は絶縁・成形用樹脂による内部応
力特性を測定するための試験片を示す図である。

まず構成を説明すると、第１図および第２図中、１はフ
ェライト等の磁性体からなるトロイダル形のコアで、コ
ア１には図示省略のポリエステルテープ等の絶縁テープ
が巻付けられ、その上に一次巻線２１および二次巻線２
２が巻回されている。

二次巻線２２は、一次巻線２１と電気的に絶縁されてお
り、必要に応じて複数個設けられる。

なお、第１図および第２図中には、一次巻線２１および
二次巻１！１ｉ２２ともに、その巻き始めおよび巻き終
り端は、図示省略されている。

一次巻線２１および二次巻線２２からなる巻線２の巻回
部には、絶縁・成形材３が、絶縁・成形用樹脂の注型硬
化により含浸され固化されている。

第１図および第２図においては、絶縁・成形材３は、巻
Ｉ！ｉ１２の外周部分のみについて示しである。

絶縁・成形材３に用いられる絶縁・成形用樹脂は、その
硬化温度から一２０℃までの温度範囲で、熱収縮により
発生する内部応力が１０ｋａ／ｃｍ２以下の低収縮率の
樹脂が使用されている。

また絶縁・成形用樹脂は、上記の低収縮率特性に加えて
、精製により硬化後の全揮発成分量が１％以下で揮発凝
結成分量が０．１％以下の低アウトガス特性を有するも
のが用いられている。

次に作用を説明する。

絶縁・成形材３として用いられる絶縁・成形用樹脂は、
所要の温度範囲で、熱収縮による内部応力が１０ｋＣＩ
／Ｃｍ２以下の低熱収縮率の樹脂が使用されている。

このため絶縁・成形用樹脂の注型硬化時における収縮率
およびその後の環境温度の変化による収縮・膨張の度合
が小さくなって内部応力の発生が極小に抑えられる。こ
の結果、磁歪によって生じるコア１の透磁率の低下およ
び鉄損の増加が極めて小さくなり、トランスの効率低下
が防止される。

したがって、コア１にかかる内部応力を避けるために、
強固で且つ厚い部材で形成したケース体を装着すること
が不要となるので、トラーンスの小形化および軽量化が
十分に図られる。

また、絶縁・成形用樹脂は、精製により、所要の低アウ
トガス特性を有するものが使用されている。

したがって外部へのアウトガス発生を防止するため、ト
ランス全体をアウトガス母の少ない樹脂でボッティング
することが不要とされるので、この点においても、一層
の小形化および軽量化が図られる。

次いで具体的数値例を述べる。

具体例 第３図には、使用したトロイダル形のフェライト類のコ
ア１の外形寸法等を示す。コア１は透磁率μ＝５０００
で、外径ａ＝４７ｍｍ、内径ｂ＝２７ｍｍ、幅Ｃ−１０
ｍｍ、高さｄ＝１５ｍｍのものを使用した。

上記のコア１にポリエステルチーブを適宜に巻回し、そ
の上に一次コイルおよび二次コイルとして、０．２８ｍ
ｍφ×２本並列の巻線を１２３ターン巻付け、さらにポ
リエステルチーブを巻回して巻回部を形成した。

次いで巻線の巻回部に、低熱収縮率の絶縁・成形用樹脂
としてシリコーン樹脂（例えばダウコーニング社製、Ｄ
Ｃ９３−５０（１）　、またはウレタン樹脂（例えばチ
オコール社製、ソリタン１１３）を注型硬化により含浸
させ固化させた。

第４図は、固化成形後のトランスの鉄損の温度特性の実
測結果を示すものである。

第４図中、（イ）はシリコーン樹脂を用いたときの特性
、（ロ）はウレタン樹脂を用いたときの特性、（ハ）は
比較例として従来のエポキシ樹脂を用いたときの特性で
ある。

この実測結果から、低熱収縮率のシリコーン樹脂および
ウレタン樹脂を用いたものは、エポキシ樹脂を用いたも
のと比べると、低温になっても鉄損の増加は極めて少な
く、したがって高いトランス効率が得られる。

特に、シリコーン樹脂を用いたものは、樹脂含浸のない
トランスの場合と、特性がほぼ一致しており、−２０℃
〜＋８０℃（はぼ硬化温度）の温度範囲において、コア
１そのものの有する特性が１００％発揮される。

次いで第５図は、樹脂による固化成形後の内部応力の温
度特性を実測した結果を示すものである。

第６図の（Ａ＞、（Ｂ）は、この内部応力の測定に使用
した測定用試験片を示すもので、内径ｅ＝２３ｍｍ、外
径ｆ＝５５ｍｍ、高さｏ＝１５ｍｍのスチールリング４
の外周部に樹脂５をリング状に形成固化し、スチールリ
ング４の内側には応力（収縮力）測定用の歪みゲージ６
を取付けたものである。

第５図中、（イ）、（ロ）、（ハ）の各特性は、前記第
４図の場合と同様にシリコーン樹脂を用いたもの、ウレ
タン樹脂を用いたもの、および比較例としてエポキシ樹
脂を用いたものをそれぞれ示している。

測定結果は、シリコーン樹脂を用いたものは、−２０℃
〜＋８０℃（はぼ硬化温度）の温度範囲において内部応
力の発生は殆んど認められなかった。

ウレタン樹脂を用いたものは、−２０℃の温度付近で若
干の内部応力が生じているが、エポキシ樹脂を用いた比
較例と比べると、その発生量は極めて少ない。

したがって内部応力の温度特性についても、低熱収縮率
のシリコーン樹脂およびウレタン樹脂を用いたものは、
比較例であるエポキシ樹脂を用いたものと比べると顕著
に優れた特性を示している。

なお第５図の内部応力の温度特性における（イ）、（ロ
）、（ハ）の各特性線および前記第４図の鉄損の温度特
性における各特性線は、その増減傾向がほぼ一致してい
る。したがってこの両特性から熱収縮による内部応力の
小さい樹脂をトランスの絶縁・成形用樹脂として用いる
と、コア１を覆うための厚い部材からなるケース体を装
着しなくても、トランスの鉄損の増加が抑えられて高い
トランス効率を得られることが分る。

第　　１　　表 次に、第１表は精製により低アウトガス特性も有するシ
リコーン樹脂（例えば前記のダウコーニング社製、ＤＣ
９３−５０（１）　、またはウレタン樹脂（例えば前記
のチオコール社製、ソリタン１１３）を絶縁・成形用樹
脂として使用したときのアウトガス量の測定結果を、従
来のエポキシ樹脂（＃２１２＞を用いた比較例とともに
表示したものである。

試験条件は、ＡＳＴＭＥ５９５　（アメリカ材料試験協
会規格）に基づき、高真空中で試料を１２５℃の温度に
保持し、揮発するガスの成分ｍをｍ石（％）で求めると
ともに、揮発したガス成分を２５℃の温度条件に導いて
凝結成分の重石（％）を求めた。

試験結果は、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂は、エ
ポキシ樹脂と比べると、全揮発成分量および揮発凝結成
分量ともに顕著に少ない、したがってトランスを衛星搭
載用とするような場合など、そのアウトガス量の少ない
ものが求められる場合においても、絶縁・成形用樹脂と
して低アウトガス特性を有するシリコーン樹脂またはウ
レタン樹脂を用いたものは、トランス全体をアウトガス
ｌの少ない樹脂でボッティングする必要かない。

第１表の測定数値と、そのアウトガスによって光学礪器
等が汚染を受ける程度を考慮したとき、全揮発成分量は
１％以下で、揮発凝結成分量は０゜１％以下であれば、
その汚染によって光学機器等は、実用上支障を生じるま
でには至らない。

なお上述の実施例では、トロイダル形のコアを用いたト
ランスに適用した場合について述べたが、この発明は、
Ｅ、Ｉ形等その他の形状のコアを用いたものにも適用で
きる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明の構成によれば、絶縁・成
形用樹脂の注型硬化時における収縮率およびその後の環
境温度の変化による収縮・膨張の度合が小さくなって発
生する内部応力が極小に抑えられる。したがってコアを
覆うための厚い部材からなるケース体の装着が不要とな
って、十分に小形化および軽量化を図ることができると
いう利点がある。

また、絶縁・成形用樹脂を、硬化後の全揮発成分量が１
％以下で揮発凝固成分量が０．１％以下の低アウトガス
の樹脂とした実施例によれば、アウトガス量の少ないト
ランスが求められる場合においても、トランス全体をア
ウトガス量の少ない樹脂でボッティングすることが不要
となるので、上記共通の効果に加えて、一層小形化およ
び軽量化を図ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明に係るトランスの実施例を示
すもので、第１図は縦断面図、第２図は横断面図、第３
図はコア部分の拡大縦断面図、第４図は鉄損の温度特性
を示す特性図で比較例も併せ示す図、第５図は内部応力
の温度特性を示す特性図で比較例も併せ示す図、第６図
は絶縁・成形用樹脂による内部応力特性を測定するため
の試験片を示す図である。 １：コア、　　　　　　　２：巻線、 ２１ニ一次巻線、 ２２：二次巻線、 ３：絶縁・成形材（絶縁・成形用樹脂）。 代理人弁理＋＝ｉＪＴ、イ皐　亜 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体からなるコアに一次巻線および二次巻線を
   巻回し、該一次巻線および二次巻線の巻回部に絶縁・成
   形用樹脂を含浸させ固化させたトランスであつて、 前記絶縁・成形用樹脂として硬化湿度から −２０℃までの温度範囲で熱収縮による内部応力が１０
   ｋｇ／ｃｍ＾２以下である樹脂を用いたことを特徴とす
   るトランス。
2. （２）前記絶縁・成形用樹脂は、硬化後の全揮発成分量
   が１％以下で揮発凝結成分量が０．１％以下の低アウト
   ガスの樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のトランス。