JP4325673B2 - 絶縁シートを有するコアとそれを備えた電気機器 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に絶縁シートを有するコアとそれを備えた変圧器等の電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコアの一例である鉄心の構成とそれを備えた変圧器の構成について、図１２から図１４を参照しながら説明する。図１２において、変圧器を構成するＥ字型鉄心９のエアーギャップ１０（以下、ギャップ１０という）を形成する場合、１組のＥ字型鉄心９を突き合わせた時に両者が接触する部分である中央部を切削加工し、その中央部同士が接触しない構成とすることでギャップ１０を形成する。
【０００３】
また、別の例として、図１３に示すように、Ｕ字型鉄心１を使用する場合では、互いに向かい合う一組のＵ字型鉄心１の突き合わせ部分にギャップ材料１１を挿入し、このギャップ材料１１を両方のＵ字型鉄心１に貼り付けることでギャップを形成する。なお、挿入するギャップ材料１１の厚みを変更すること、あるいはギャップ材料１１とは異なる特性を有するギャップ材料１２を使用することで、変圧器としての特性を変更できる。
【０００４】
さらに別の例として、図１４に示すように、円形鉄心１３の間隙部分に数枚のギャップ材料１４または１５を挿入する構成とし、そのギャップ材料１４，１５の組み合わせで変圧器の特性を変更するものが知られている（例えば、特開２００２−７５７４７号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、上記した従来の鉄心とそれを備えた変圧器では、ギャップの形成において以下のような問題点を有する。
【０００６】
図１２において、Ｅ字型鉄心９を切削加工することにより、１組のＥ字型鉄心９を組み合わせたときにギャップ１０が形成される。従って、変圧器を組み立てる際に鉄心を切削加工してギャップ１０の大きさを変更することは極めて困難である。そして、小ロット生産の変圧器でギャップ１０の種類を変更する場合には、Ｅ字型鉄心９の設計自体を様々なギャップ１０に合わせるように各々設計変更する必要がある。そのため共用化やコストの面で問題がある。
【０００７】
また、図１３に示すＵ字型鉄心１を用いる例では、変圧器作成時にＵ字型鉄心１同士の接触面にギャップ材料１１、１２を入れ替えて配置することで、Ｕ字型鉄心１間のギャップの厚みを変更できる。しかし、ギャップ材料１１の厚みを変更するには材料の厚み自体を変更したギャップ材料１２を複数種類用意しておかなければならない。
【０００８】
また、図１４に示す円形鉄心１３を用いる例では、挿入する数枚のギャップ材料１４、１５の材質を変更することで、変圧器の特性を変更可能としている。しかし、変圧器の特性を変更するには、特性が異なる数種類のギャプ材料を用意しておかなければならない。
【０００９】
上記のように、従来の鉄心と変圧器では、ギャップ材料の部品点数や種類が増加する上に、複数のギャップ材料を固定するための貼り付け作業を必要とする等、組立工数や部品コストが増加してしまう。
【００１０】
さらに、図１３に示すＵ字型鉄心１や図１４に示す円形鉄心１３の例において、変圧器を組み立てる際に、コイルを形成するボビンのような部品で各ギャップ材料の周囲が覆われた場合、変圧器組立後にギャップ材料が挿入されているかどうかを外観上確認することができない。従って、変圧器組立完成後にこの変圧器を製品へ組み込み、製品の特性を確認して初めてギャップ材料が入っていないことが確認できる。また、製品の特性でギャップ材料の入れ忘れを発見できない場合には、そのまま製品が市場に流通する可能性がある。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の絶縁シートを有するコアは、少なくとも２つの部分からなるコアであって、絶縁シートの折り曲げた部分（以下、折り曲げ部という）をコア間で挟んでコア間のギャップを形成し、絶縁シートの折り曲げていない部分（以下、非折り曲げ部という）をコアの表面に沿わせる。なお、絶縁シートは略Ｔ字形状あるいは略Ｌ字形状に折り曲げた略帯状あるいは少なくとも２つの向かい合う略Ｌ字形状に折り曲げた略帯状である。
【００１２】
本発明の絶縁シートを有するコアによれば、電気機器の種類によってコアの形状を変更することなく、さらにギャップ材料の厚みや材質でギャップ自体を変更する必要がない。またギャップ材料の入れ忘れ防止の確認が可能で、組立工数、部品コストが抑えられ、品質安定性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の絶縁シートを有するコアおよび電気機器は、ギャップの貼り付け作業がなく、貼り付け作業工数を抑え、ギャップ入れ忘れを防止することができ、例えば、機器組み込み用のコアおよび電気機器として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１から図４を用いて説明する。図１はコアの一例である鉄心を構成する１組のＵ字型鉄心１の外観図である。図２はＵ字型鉄心１と、後述する帯状シート２と、この帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａと、帯状シート２の折り曲げていない部分（Ｖ字型折り曲げ部３Ａ以外の部分、以下、非折り曲げ部３Ｂという）と、ボビン４とからなる鉄心のギャップ形成を説明するための説明図である。図３は帯状シート２の外観図である。図４は帯状シート２とＵ字型鉄心１とボビン４とを組み立てた状態を示す外観図である。
【００１５】
以下、本実施の形態１における鉄心のギャップ形成について説明する。
【００１６】
図１と図２に示すように、例えば、１対のＵ字型鉄心１が互いに向かい合う形で構成されている。また、図２と図３に示すように、絶縁材料からなる帯状シート２の中央付近にはＶ字型折り曲げ部３Ａが形成されている。そして、後述するように、Ｕ字型鉄心１間でＶ字型折り曲げ部３Ａを挟むと、帯状シート２の全体形状は略Ｔ字型となる。また、図２に示すように、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａの深さはＵ字型鉄心１の厚みとほぼ同等となっている。なお、このＶ字型折り曲げ部３ＡのＵ字型鉄心１の断面と対向する部分の面積は、Ｕ字型鉄心１の断面積と同等以上であればよい。なお、帯状シート２としては、磁気的には非磁性であり、電気的には絶縁性を有する材料を使用している。
【００１７】
次に、鉄心を備えた電気機器の一例である変圧器の組み立てに関して説明する。
【００１８】
変圧器を組み立てる際、例えば、図２に示すように、コイルを形成するために巻線を巻回するためのボビン４を用意する。図２において下方に位置するＵ字型鉄心１にボビン４を挿入し、あわせて帯状シート２も挿入する。この際、Ｖ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１の断面の位置になるように配置する。帯状シート２の非折り曲げ部３Ｂを下方にあるＵ字型鉄心１の外形表面部分に沿わせる。そして、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａを図２における下方と上方に位置するＵ字型鉄心１の突き合わせ部分で挟み込むように上方のＵ字型鉄心１をボビン４内に挿入する。
【００１９】
その後、図４に示すように、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａ（図示せず）が１対のＵ字型鉄心１に挟み込まれた状態で、２つのキャク６を２つのねじ７で締結することで１対のＵ字型鉄心１を固定する。そして、ボビン４に巻線を行うことでコイルを形成し、変圧器が構成される。
【００２０】
なお、ここでは、ボビン４に１対のＵ字型鉄心１と帯状シート２を挿入する例を示したが、ボビン４に巻線を行ってコイルを形成し、このコイルにＵ字型鉄心１と帯状シート２を挿入するようにしてもよい。
【００２１】
また、帯状シート２の長さは、Ｕ字型鉄心１で挟み込んだ際に、非折り曲げ部３Ｂの全長がボビン４およびコイルよりも長く、外部から帯状シート２が視認できる長さであればよい。
【００２２】
以上のように構成された変圧器について、その作用を説明する。
【００２３】
図２に示すように、１対のＵ字型鉄心１と、ボビン４と、帯状シート２を組み立てる場合、短冊状の帯状シート２の一部を折り曲げて形成した帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａは、１対のＵ字型鉄心１の間に挟み込まれる。そのため、帯状シート２をＵ字型鉄心１に貼り付ける作業は必要がなく、１対のＵ字型鉄心１間に自然に固定される。さらに、ボビン４の内部に帯状シート２が存在する。そのため、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれても、ボビン４の内部形状が筒型であるため、ボビン４により帯状シート２がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれないように保持される。
【００２４】
また、図４に示すように、１対のＵ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てた際に、帯状シート２の非折り曲げ部３Ｂがボビン４の外側にはみ出す構造となっている。ここで、ボビン４から外部に露出しているコイル（図示せず）からの引き出し線の役割を持つコイル端子５に対して、外部からの機械的な力が加わると、コイル端子５とＵ字型鉄心１とが触れる可能性がある。しかし、本実施の形態１のように、帯状シート２の非折り曲げ部３ＢがＵ字型鉄心１とコイル端子５との間に位置する構成により、帯状シート２がコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することが可能となる。
【００２５】
さらに、図４に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート２が存在することで、変圧器を製品に組み込む際等に、帯状シート２の一部であるＶ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１間に正しく挿入されてＵ字型鉄心１間にギャップが形成されているか否かを視覚的に確認することができる。
【００２６】
なお、図４に示す一対のＵ字型鉄心１を固定する方法は一例であり、キャク６とねじ７とを使用せず、直接テープやひも状のものでＵ字型鉄心１を固定するようにしてもよい。あるいは、Ｕ字型鉄心１の外形部分に沿ったバンド状の部品で締結するようにしてもよい。
【００２７】
以上のように、本実施の形態１によれば、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａを１対のＵ字型鉄心１で挟み込む構成とすることで帯状シート２を固定することができる。そのため、従来のようにＵ字型鉄心１にＵ字型鉄心１間のギャップを形成するための部材を貼り付けるための作業が不要となり、作業性が向上する。また、ギャップを形成するための部材をＵ字型鉄心１に貼り付ける必要がないため、帯状シート２を交換する等してギャップの寸法を比較的容易に変更することができる。
【００２８】
また、図２に示すように、ボビン４の内部に帯状シート２が存在するため、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれるような状態になった場合でも、帯状シート２がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることはない。これは、ボビン４の内部形状が筒型であり、帯状シート２とボビン４との間の空間はそれ程大きくないためである。したがって、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａであるギャップの厚みを安定して保つことができる。
【００２９】
また、図４に示すように、１対のＵ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てた際に、帯状シート２の非折り曲げ部３Ｂがボビン４の外側にはみ出す構成となっているので、帯状シート２によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することが可能である。その結果、漏電などが防止され、より安全な変圧器が構成できる。さらに、帯状シート２のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認できる構造であるため、ギャップ入れ忘れを防止することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
本実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
実施の形態１と異なるのは、図５に示すように、絶縁材料からなる帯状シート２の一部を折り曲げて連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａを作成し、この連続Ｖ字型折り曲げ部８ＡをＵ字型鉄心１間のギャップ形成に用いるようにした点である。このように、連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａを作成した帯状シート２を使用することで、図３の帯状シート２と比較すると、ギャップの厚みを２倍にすることができる。なお、さらにＶ字型折り曲げ部を追加していけば、ギャップ厚みの変更を容易に行うことができる。
【００３２】
以下、本実施の形態２の変圧器について説明する。
【００３３】
帯状シート２の折り曲げ部の形状は異なるが、図２に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てる時には、帯状シート２の連続Ｖ字型折り曲げ部８ＡはＵ字型鉄心１に挟み込まれ、帯状シート２は貼り付け作業をすることなく自然に固定される。さらに、内部形状が筒型であるボビン４の内部に帯状シート２が存在するため、帯状シート２がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることはない。
【００３４】
また、図４に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てるときに、帯状シート２の非折り曲げ部８Ｂがボビン４の外側にはみ出すような構造となる。このような構造により、ボビン４から外部に露出しているコイル端子５に外部からの機械的な力が加わった場合にコイル端子５とＵ字型鉄心１が触れる可能性があるが、帯状シート２によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することができる。
【００３５】
さらに、図４に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート２が存在することで、変圧器を製品に組み込む際に帯状シート２の連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａがギャップとして挿入されているかどうかを視覚的に確認することができる。
【００３６】
なお、連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａの折り曲げ回数を増やすことでギャップ厚みの変更を容易に行うことができるが、少なくとも、帯状シート２がボビン４から外部に露出するように考慮して、折り曲げ回数を増やすことが望ましい。
【００３７】
以上のように、本実施の形態２によれば、帯状シート２は貼り付け作業をすることなく自然に固定されるので、帯状シート２の連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａであるギャップの貼り付け作業をする必要がない。そして、帯状シート２のＶ字型折り曲げの回数を変更すれば様々な厚みのギャップの形成に対応することができる。
【００３８】
（実施の形態３）
本実施の形態３において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１と異なるのは、図６に示すように、絶縁材料からなる帯状シート１６としてシートの一部を折り曲げてＬ字型折り曲げ部１７Ａを形成し、Ｌ字形状の帯状シート１６にした点である。このＬ字型折り曲げ部１７ＡをＵ字型鉄心１間のギャップ形成に用いるようにしている。このように、Ｌ字型折り曲げ部１７Ａを形成した帯状シート１６を使用することで、図３で示す帯状シート２と比較すると、帯状シート２の長さを半分にすることができる。
【００４０】
以下、本実施の形態３の変圧器について説明する。
【００４１】
図７に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てる時には、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡはＵ字型鉄心１に挟み込まれ、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定される。さらに、内部形状が筒型であるボビン４の内部に帯状シート１６が存在するため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれた場合にも、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることがない。
【００４２】
また、図８に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てたときに、帯状シート１６の非折り曲げ部１７Ｂがボビン４の外側にはみ出すような構造となっている。このような構造により、ボビン４から外部に露出しているコイル端子５に外部からの機械的な力が加わった場合にコイル端子５とＵ字型鉄心１が触れる可能性があるが、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することができる。
【００４３】
さらに、図８に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート１６が存在することで、変圧器を製品に組み込む際に帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態３によれば、図７に示すように、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定されるので、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの貼り付け作業をする必要がない。
【００４５】
また、図７に示すように、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれないよう保持されるため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの厚みを安定して保つことができる。
【００４６】
また、図８に示すように、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１を電気的に絶縁することができるため、漏電などを防止してより安全な変圧器を構成できる。
【００４７】
また、図８に示すように、帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認できる構造であるため、ギャップ入れ忘れを防止することができる。
【００４８】
（実施の形態４）
本実施の形態４において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
実施の形態１と異なるのは、図９に示すように、帯状シート１６として帯状シート１６の一部を折り曲げてＬ字型折り曲げ部１７Ａを作成したものを向かい合わせて使用するようにした点である。このように、Ｌ字型折り曲げ部１７Ａを作成した帯状シート１６を向かい合わせて使用することで、図３の帯状シート２と比較すると、組立時に帯状シート１６を分割したままの状態で組み立てることができる。
【００５０】
以下、本実施の形態４の変圧器について説明する。
【００５１】
図１０に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てる時には、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡはＵ字型鉄心１に挟み込まれ、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定される。さらに、内部形状が筒型であるボビン４の内部に帯状シート１６が存在するため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれた場合にも、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることがない。
【００５２】
また、図１１に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てたときに、帯状シート１６の非折り曲げ部１７Ｂがボビン４の外側にはみ出すような構造となる。このような構造により、ボビン４から外部に露出しているコイル端子５に外部からの機械的な力が加わった場合にコイル端子５とＵ字型鉄心１が触れる可能性があるが、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することができる。
【００５３】
さらに、図１１に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート１６が存在することで、変圧器を製品に組み込む際に帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認することができる。
【００５４】
以上のように、本実施の形態４によれば、図１０に示すように、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定されるので、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの貼り付け作業をする必要がない。
【００５５】
また、図１０に示すように、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれないよう保持されるため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの厚みを安定して保つことができる。
【００５６】
また、図１１に示すように、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１を電気的に絶縁することができるため、漏電などを防止してより安全な変圧器を構成できる。
【００５７】
また、図１１に示すように、帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認できる構造であるため、ギャップ入れ忘れを防止することができる。
【００５８】
なお、上記した実施の形態３および実施の形態４において、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａを連続Ｖ字型に折り曲げるようにしても良い。このようにすることで、折り曲げの回数を変更すれば様々な厚みのギャップを形成することが可能となる。
【００５９】
また、上記した実施の形態１から実施の形態４において、帯状シート２あるいは帯状シート１６を複数枚積層して使用するようにしてもよい。このようにすると、積層枚数を変えることでギャップの寸法を容易に変更することができる。また、各々厚さの異なる帯状シート２あるいは帯状シート１６を用いることで、形成するギャップ寸法の自由度を増すことができる。
【００６０】
また、上記した実施の形態１から実施の形態４において、コアの一例である鉄心を用いて説明したが、コアは鉄心に限るものではなく、一般に知られているフェライトコア等、磁性を有するものを用いれば良い。
【００６１】
また、上記した実施の形態１から実施の形態４では、電気機器の一例である変圧器を用いて説明したが、電気機器は変圧器に限るものではなく、例えばリアクトル等、コアとコイルを有する機器に適応することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の絶縁シートを有するコアおよび電気機器は、ギャップの貼り付け作業がなく、貼り付け作業工数を抑え、ギャップ入れ忘れを防止することができ、例えば、機器組み込み用のコアおよび電気機器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＵ字型鉄心の外観図
【図２】本発明の実施の形態１における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンの組立図
【図３】本発明の実施の形態１における帯状シートの外観図
【図４】本発明の実施の形態１における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンを組み立てた状態を示す外観図
【図５】本発明の実施の形態２における帯状シートを２回折り曲げた状態を示す外観図
【図６】本発明の実施の形態３における帯状シートの外観図
【図７】本発明の実施の形態３における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンの組立図
【図８】本発明の実施の形態３における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンを組み立てた状態を示す外観図
【図９】本発明の実施の形態４における帯状シートの外観図
【図１０】本発明の実施の形態４における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンの組立図
【図１１】本発明の実施の形態４における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンを組み立てた状態を示す外観図
【図１２】従来のＥ字型鉄心の外観図
【図１３】従来のＵ字型鉄心のギャップ厚み変更を説明するための概略図
【図１４】従来の円形鉄心のギャップ材料変更を説明するための概略図
【符号の説明】
【００６４】
１ Ｕ字型鉄心
２ 帯状シート
３Ａ Ｖ字型折り曲げ部
３Ｂ 非折り曲げ部
４ ボビン
５ コイル端子
６ キャク
７ ねじ
８Ａ 連続Ｖ字型折り曲げ部
８Ｂ 非折り曲げ部
９ Ｅ字型鉄心
１０ エアーギャップ
１１，１２ ギャップ材料
１３ 円形鉄心
１４，１５ ギャップ材料
１６ 帯状シート
１７Ａ Ｌ字型折り曲げ部
１７Ｂ 非折り曲げ部
【０００１】
本発明は、主に絶縁シートを有するコアとそれを備えた変圧器等の電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコアの一例である鉄心の構成とそれを備えた変圧器の構成について、図１２から図１４を参照しながら説明する。図１２において、変圧器を構成するＥ字型鉄心９のエアーギャップ１０（以下、ギャップ１０という）を形成する場合、１組のＥ字型鉄心９を突き合わせた時に両者が接触する部分である中央部を切削加工し、その中央部同士が接触しない構成とすることでギャップ１０を形成する。
【０００３】
また、別の例として、図１３に示すように、Ｕ字型鉄心１を使用する場合では、互いに向かい合う一組のＵ字型鉄心１の突き合わせ部分にギャップ材料１１を挿入し、このギャップ材料１１を両方のＵ字型鉄心１に貼り付けることでギャップを形成する。なお、挿入するギャップ材料１１の厚みを変更すること、あるいはギャップ材料１１とは異なる特性を有するギャップ材料１２を使用することで、変圧器としての特性を変更できる。
【０００４】
さらに別の例として、図１４に示すように、円形鉄心１３の間隙部分に数枚のギャップ材料１４または１５を挿入する構成とし、そのギャップ材料１４，１５の組み合わせで変圧器の特性を変更するものが知られている（例えば、特開２００２−７５７４７号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、上記した従来の鉄心とそれを備えた変圧器では、ギャップの形成において以下のような問題点を有する。
【０００６】
図１２において、Ｅ字型鉄心９を切削加工することにより、１組のＥ字型鉄心９を組み合わせたときにギャップ１０が形成される。従って、変圧器を組み立てる際に鉄心を切削加工してギャップ１０の大きさを変更することは極めて困難である。そして、小ロット生産の変圧器でギャップ１０の種類を変更する場合には、Ｅ字型鉄心９の設計自体を様々なギャップ１０に合わせるように各々設計変更する必要がある。そのため共用化やコストの面で問題がある。
【０００７】
また、図１３に示すＵ字型鉄心１を用いる例では、変圧器作成時にＵ字型鉄心１同士の接触面にギャップ材料１１、１２を入れ替えて配置することで、Ｕ字型鉄心１間のギャップの厚みを変更できる。しかし、ギャップ材料１１の厚みを変更するには材料の厚み自体を変更したギャップ材料１２を複数種類用意しておかなければならない。
【０００８】
また、図１４に示す円形鉄心１３を用いる例では、挿入する数枚のギャップ材料１４、１５の材質を変更することで、変圧器の特性を変更可能としている。しかし、変圧器の特性を変更するには、特性が異なる数種類のギャプ材料を用意しておかなければならない。
【０００９】
上記のように、従来の鉄心と変圧器では、ギャップ材料の部品点数や種類が増加する上に、複数のギャップ材料を固定するための貼り付け作業を必要とする等、組立工数や部品コストが増加してしまう。
【００１０】
さらに、図１３に示すＵ字型鉄心１や図１４に示す円形鉄心１３の例において、変圧器を組み立てる際に、コイルを形成するボビンのような部品で各ギャップ材料の周囲が覆われた場合、変圧器組立後にギャップ材料が挿入されているかどうかを外観上確認することができない。従って、変圧器組立完成後にこの変圧器を製品へ組み込み、製品の特性を確認して初めてギャップ材料が入っていないことが確認できる。また、製品の特性でギャップ材料の入れ忘れを発見できない場合には、そのまま製品が市場に流通する可能性がある。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の絶縁シートを有するコアは、少なくとも２つの部分からなるコアであって、絶縁シートの折り曲げた部分（以下、折り曲げ部という）をコア間で挟んでコア間のギャップを形成し、絶縁シートの折り曲げていない部分（以下、非折り曲げ部という）をコアの表面に沿わせる。なお、絶縁シートは略Ｔ字形状あるいは略Ｌ字形状に折り曲げた略帯状あるいは少なくとも２つの向かい合う略Ｌ字形状に折り曲げた略帯状である。
【００１２】
本発明の絶縁シートを有するコアによれば、電気機器の種類によってコアの形状を変更することなく、さらにギャップ材料の厚みや材質でギャップ自体を変更する必要がない。またギャップ材料の入れ忘れ防止の確認が可能で、組立工数、部品コストが抑えられ、品質安定性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の絶縁シートを有するコアおよび電気機器は、ギャップの貼り付け作業がなく、貼り付け作業工数を抑え、ギャップ入れ忘れを防止することができ、例えば、機器組み込み用のコアおよび電気機器として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１から図４を用いて説明する。図１はコアの一例である鉄心を構成する１組のＵ字型鉄心１の外観図である。図２はＵ字型鉄心１と、後述する帯状シート２と、この帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａと、帯状シート２の折り曲げていない部分（Ｖ字型折り曲げ部３Ａ以外の部分、以下、非折り曲げ部３Ｂという）と、ボビン４とからなる鉄心のギャップ形成を説明するための説明図である。図３は帯状シート２の外観図である。図４は帯状シート２とＵ字型鉄心１とボビン４とを組み立てた状態を示す外観図である。
【００１５】
以下、本実施の形態１における鉄心のギャップ形成について説明する。
【００１６】
図１と図２に示すように、例えば、１対のＵ字型鉄心１が互いに向かい合う形で構成されている。また、図２と図３に示すように、絶縁材料からなる帯状シート２の中央付近にはＶ字型折り曲げ部３Ａが形成されている。そして、後述するように、Ｕ字型鉄心１間でＶ字型折り曲げ部３Ａを挟むと、帯状シート２の全体形状は略Ｔ字型となる。また、図２に示すように、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａの深さはＵ字型鉄心１の厚みとほぼ同等となっている。なお、このＶ字型折り曲げ部３ＡのＵ字型鉄心１の断面と対向する部分の面積は、Ｕ字型鉄心１の断面積と同等以上であればよい。なお、帯状シート２としては、磁気的には非磁性であり、電気的には絶縁性を有する材料を使用している。
【００１７】
次に、鉄心を備えた電気機器の一例である変圧器の組み立てに関して説明する。
【００１８】
変圧器を組み立てる際、例えば、図２に示すように、コイルを形成するために巻線を巻回するためのボビン４を用意する。図２において下方に位置するＵ字型鉄心１にボビン４を挿入し、あわせて帯状シート２も挿入する。この際、Ｖ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１の断面の位置になるように配置する。帯状シート２の非折り曲げ部３Ｂを下方にあるＵ字型鉄心１の外形表面部分に沿わせる。そして、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａを図２における下方と上方に位置するＵ字型鉄心１の突き合わせ部分で挟み込むように上方のＵ字型鉄心１をボビン４内に挿入する。
【００１９】
その後、図４に示すように、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａ（図示せず）が１対のＵ字型鉄心１に挟み込まれた状態で、２つのキャク６を２つのねじ７で締結することで１対のＵ字型鉄心１を固定する。そして、ボビン４に巻線を行うことでコイルを形成し、変圧器が構成される。
【００２０】
なお、ここでは、ボビン４に１対のＵ字型鉄心１と帯状シート２を挿入する例を示したが、ボビン４に巻線を行ってコイルを形成し、このコイルにＵ字型鉄心１と帯状シート２を挿入するようにしてもよい。
【００２１】
また、帯状シート２の長さは、Ｕ字型鉄心１で挟み込んだ際に、非折り曲げ部３Ｂの全長がボビン４およびコイルよりも長く、外部から帯状シート２が視認できる長さであればよい。
【００２２】
以上のように構成された変圧器について、その作用を説明する。
【００２３】
図２に示すように、１対のＵ字型鉄心１と、ボビン４と、帯状シート２を組み立てる場合、短冊状の帯状シート２の一部を折り曲げて形成した帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａは、１対のＵ字型鉄心１の間に挟み込まれる。そのため、帯状シート２をＵ字型鉄心１に貼り付ける作業は必要がなく、１対のＵ字型鉄心１間に自然に固定される。さらに、ボビン４の内部に帯状シート２が存在する。そのため、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれても、ボビン４の内部形状が筒型であるため、ボビン４により帯状シート２がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれないように保持される。
【００２４】
また、図４に示すように、１対のＵ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てた際に、帯状シート２の非折り曲げ部３Ｂがボビン４の外側にはみ出す構造となっている。ここで、ボビン４から外部に露出しているコイル（図示せず）からの引き出し線の役割を持つコイル端子５に対して、外部からの機械的な力が加わると、コイル端子５とＵ字型鉄心１とが触れる可能性がある。しかし、本実施の形態１のように、帯状シート２の非折り曲げ部３ＢがＵ字型鉄心１とコイル端子５との間に位置する構成により、帯状シート２がコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することが可能となる。
【００２５】
さらに、図４に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート２が存在することで、変圧器を製品に組み込む際等に、帯状シート２の一部であるＶ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１間に正しく挿入されてＵ字型鉄心１間にギャップが形成されているか否かを視覚的に確認することができる。
【００２６】
なお、図４に示す一対のＵ字型鉄心１を固定する方法は一例であり、キャク６とねじ７とを使用せず、直接テープやひも状のものでＵ字型鉄心１を固定するようにしてもよい。あるいは、Ｕ字型鉄心１の外形部分に沿ったバンド状の部品で締結するようにしてもよい。
【００２７】
以上のように、本実施の形態１によれば、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａを１対のＵ字型鉄心１で挟み込む構成とすることで帯状シート２を固定することができる。そのため、従来のようにＵ字型鉄心１にＵ字型鉄心１間のギャップを形成するための部材を貼り付けるための作業が不要となり、作業性が向上する。また、ギャップを形成するための部材をＵ字型鉄心１に貼り付ける必要がないため、帯状シート２を交換する等してギャップの寸法を比較的容易に変更することができる。
【００２８】
また、図２に示すように、ボビン４の内部に帯状シート２が存在するため、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれるような状態になった場合でも、帯状シート２がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることはない。これは、ボビン４の内部形状が筒型であり、帯状シート２とボビン４との間の空間はそれ程大きくないためである。したがって、帯状シート２のＶ字型折り曲げ部３Ａであるギャップの厚みを安定して保つことができる。
【００２９】
また、図４に示すように、１対のＵ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てた際に、帯状シート２の非折り曲げ部３Ｂがボビン４の外側にはみ出す構成となっているので、帯状シート２によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することが可能である。その結果、漏電などが防止され、より安全な変圧器が構成できる。さらに、帯状シート２のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認できる構造であるため、ギャップ入れ忘れを防止することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
本実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
実施の形態１と異なるのは、図５に示すように、絶縁材料からなる帯状シート２の一部を折り曲げて連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａを作成し、この連続Ｖ字型折り曲げ部８ＡをＵ字型鉄心１間のギャップ形成に用いるようにした点である。このように、連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａを作成した帯状シート２を使用することで、図３の帯状シート２と比較すると、ギャップの厚みを２倍にすることができる。なお、さらにＶ字型折り曲げ部を追加していけば、ギャップ厚みの変更を容易に行うことができる。
【００３２】
以下、本実施の形態２の変圧器について説明する。
【００３３】
帯状シート２の折り曲げ部の形状は異なるが、図２に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てる時には、帯状シート２の連続Ｖ字型折り曲げ部８ＡはＵ字型鉄心１に挟み込まれ、帯状シート２は貼り付け作業をすることなく自然に固定される。さらに、内部形状が筒型であるボビン４の内部に帯状シート２が存在するため、帯状シート２がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることはない。
【００３４】
また、図４に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート２を組み立てるときに、帯状シート２の非折り曲げ部８Ｂがボビン４の外側にはみ出すような構造となる。このような構造により、ボビン４から外部に露出しているコイル端子５に外部からの機械的な力が加わった場合にコイル端子５とＵ字型鉄心１が触れる可能性があるが、帯状シート２によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することができる。
【００３５】
さらに、図４に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート２が存在することで、変圧器を製品に組み込む際に帯状シート２の連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａがギャップとして挿入されているかどうかを視覚的に確認することができる。
【００３６】
なお、連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａの折り曲げ回数を増やすことでギャップ厚みの変更を容易に行うことができるが、少なくとも、帯状シート２がボビン４から外部に露出するように考慮して、折り曲げ回数を増やすことが望ましい。
【００３７】
以上のように、本実施の形態２によれば、帯状シート２は貼り付け作業をすることなく自然に固定されるので、帯状シート２の連続Ｖ字型折り曲げ部８Ａであるギャップの貼り付け作業をする必要がない。そして、帯状シート２のＶ字型折り曲げの回数を変更すれば様々な厚みのギャップの形成に対応することができる。
【００３８】
（実施の形態３）
本実施の形態３において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１と異なるのは、図６に示すように、絶縁材料からなる帯状シート１６としてシートの一部を折り曲げてＬ字型折り曲げ部１７Ａを形成し、Ｌ字形状の帯状シート１６にした点である。このＬ字型折り曲げ部１７ＡをＵ字型鉄心１間のギャップ形成に用いるようにしている。このように、Ｌ字型折り曲げ部１７Ａを形成した帯状シート１６を使用することで、図３で示す帯状シート２と比較すると、帯状シート２の長さを半分にすることができる。
【００４０】
以下、本実施の形態３の変圧器について説明する。
【００４１】
図７に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てる時には、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡはＵ字型鉄心１に挟み込まれ、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定される。さらに、内部形状が筒型であるボビン４の内部に帯状シート１６が存在するため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれた場合にも、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることがない。
【００４２】
また、図８に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てたときに、帯状シート１６の非折り曲げ部１７Ｂがボビン４の外側にはみ出すような構造となっている。このような構造により、ボビン４から外部に露出しているコイル端子５に外部からの機械的な力が加わった場合にコイル端子５とＵ字型鉄心１が触れる可能性があるが、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することができる。
【００４３】
さらに、図８に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート１６が存在することで、変圧器を製品に組み込む際に帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態３によれば、図７に示すように、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定されるので、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの貼り付け作業をする必要がない。
【００４５】
また、図７に示すように、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれないよう保持されるため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの厚みを安定して保つことができる。
【００４６】
また、図８に示すように、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１を電気的に絶縁することができるため、漏電などを防止してより安全な変圧器を構成できる。
【００４７】
また、図８に示すように、帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認できる構造であるため、ギャップ入れ忘れを防止することができる。
【００４８】
（実施の形態４）
本実施の形態４において、実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
実施の形態１と異なるのは、図９に示すように、帯状シート１６として帯状シート１６の一部を折り曲げてＬ字型折り曲げ部１７Ａを作成したものを向かい合わせて使用するようにした点である。このように、Ｌ字型折り曲げ部１７Ａを作成した帯状シート１６を向かい合わせて使用することで、図３の帯状シート２と比較すると、組立時に帯状シート１６を分割したままの状態で組み立てることができる。
【００５０】
以下、本実施の形態４の変圧器について説明する。
【００５１】
図１０に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てる時には、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡはＵ字型鉄心１に挟み込まれ、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定される。さらに、内部形状が筒型であるボビン４の内部に帯状シート１６が存在するため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７ＡがＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれた場合にも、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれることがない。
【００５２】
また、図１１に示すように、Ｕ字型鉄心１とボビン４と帯状シート１６を組み立てたときに、帯状シート１６の非折り曲げ部１７Ｂがボビン４の外側にはみ出すような構造となる。このような構造により、ボビン４から外部に露出しているコイル端子５に外部からの機械的な力が加わった場合にコイル端子５とＵ字型鉄心１が触れる可能性があるが、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１との間を電気的に絶縁することができる。
【００５３】
さらに、図１１に示すように、ボビン４の外側にはみ出した帯状シート１６が存在することで、変圧器を製品に組み込む際に帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認することができる。
【００５４】
以上のように、本実施の形態４によれば、図１０に示すように、帯状シート１６は貼り付け作業をすることなく自然に固定されるので、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの貼り付け作業をする必要がない。
【００５５】
また、図１０に示すように、帯状シート１６がＵ字型鉄心１の突き合わせ部分からはずれないよう保持されるため、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａであるギャップの厚みを安定して保つことができる。
【００５６】
また、図１１に示すように、帯状シート１６によりコイル端子５とＵ字型鉄心１を電気的に絶縁することができるため、漏電などを防止してより安全な変圧器を構成できる。
【００５７】
また、図１１に示すように、帯状シート１６のギャップが挿入されているかどうかを視覚的に確認できる構造であるため、ギャップ入れ忘れを防止することができる。
【００５８】
なお、上記した実施の形態３および実施の形態４において、帯状シート１６のＬ字型折り曲げ部１７Ａを連続Ｖ字型に折り曲げるようにしても良い。このようにすることで、折り曲げの回数を変更すれば様々な厚みのギャップを形成することが可能となる。
【００５９】
また、上記した実施の形態１から実施の形態４において、帯状シート２あるいは帯状シート１６を複数枚積層して使用するようにしてもよい。このようにすると、積層枚数を変えることでギャップの寸法を容易に変更することができる。また、各々厚さの異なる帯状シート２あるいは帯状シート１６を用いることで、形成するギャップ寸法の自由度を増すことができる。
【００６０】
また、上記した実施の形態１から実施の形態４において、コアの一例である鉄心を用いて説明したが、コアは鉄心に限るものではなく、一般に知られているフェライトコア等、磁性を有するものを用いれば良い。
【００６１】
また、上記した実施の形態１から実施の形態４では、電気機器の一例である変圧器を用いて説明したが、電気機器は変圧器に限るものではなく、例えばリアクトル等、コアとコイルを有する機器に適応することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の絶縁シートを有するコアおよび電気機器は、ギャップの貼り付け作業がなく、貼り付け作業工数を抑え、ギャップ入れ忘れを防止することができ、例えば、機器組み込み用のコアおよび電気機器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＵ字型鉄心の外観図
【図２】本発明の実施の形態１における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンの組立図
【図３】本発明の実施の形態１における帯状シートの外観図
【図４】本発明の実施の形態１における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンを組み立てた状態を示す外観図
【図５】本発明の実施の形態２における帯状シートを２回折り曲げた状態を示す外観図
【図６】本発明の実施の形態３における帯状シートの外観図
【図７】本発明の実施の形態３における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンの組立図
【図８】本発明の実施の形態３における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンを組み立てた状態を示す外観図
【図９】本発明の実施の形態４における帯状シートの外観図
【図１０】本発明の実施の形態４における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンの組立図
【図１１】本発明の実施の形態４における帯状シートとＵ字型鉄心とボビンを組み立てた状態を示す外観図
【図１２】従来のＥ字型鉄心の外観図
【図１３】従来のＵ字型鉄心のギャップ厚み変更を説明するための概略図
【図１４】従来の円形鉄心のギャップ材料変更を説明するための概略図
【符号の説明】
【００６４】
１ Ｕ字型鉄心
２ 帯状シート
３Ａ Ｖ字型折り曲げ部
３Ｂ 非折り曲げ部
４ ボビン
５ コイル端子
６ キャク
７ ねじ
８Ａ 連続Ｖ字型折り曲げ部
８Ｂ 非折り曲げ部
９ Ｅ字型鉄心
１０ エアーギャップ
１１，１２ ギャップ材料
１３ 円形鉄心
１４，１５ ギャップ材料
１６ 帯状シート
１７Ａ Ｌ字型折り曲げ部
１７Ｂ 非折り曲げ部
Claims (11)
- 少なくとも２つの部分からなるコアであって、
帯状の絶縁シートと、
前記絶縁シートの折り曲げ部を前記コア間で挟んで形成されるギャップとを有し、
前記絶縁シートの非折り曲げ部は前記コアの表面に沿って構成され、
前記絶縁シートはＴ字形状に折り曲げた帯状である絶縁シートを有するコア。 - 少なくとも２つの部分からなるコアであって、
帯状の絶縁シートと、
前記絶縁シートの折り曲げ部を前記コア間で挟んで形成されるギャップとを有し、
前記絶縁シートの非折り曲げ部は前記コアの表面に沿って構成され、
前記絶縁シートは少なくとも２つの向かい合うＬ字形状に折り曲げた帯状である絶縁シートを有するコア。 - 少なくとも２つの部分からなるコアであって、
帯状の絶縁シートと、
前記絶縁シートの折り曲げ部を前記コア間で挟んで形成されるギャップとを有し、
前記絶縁シートの非折り曲げ部は前記コアの表面に沿って構成され、
前記絶縁シートの折り曲げ部は連続的に折り曲げられている絶縁シートを有するコア。 - 少なくとも２つの部分からなるコアであって、
帯状の絶縁シートと、
前記絶縁シートの折り曲げ部を前記コア間で挟んで形成されるギャップとを有し、
前記絶縁シートの非折り曲げ部は前記コアの表面に沿って構成され、
前記ギャップは、前記絶縁シートを複数枚積層して前記コア間に挟んで形成される絶縁シートを有するコア。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁シートを有するコアと、
前記コアの脚に対して同心状に配置されるコイルとを備えた電気機器であって、
前記絶縁シートの非折り曲げ部の少なくとも一部は、前記コイルと前記コアの表面との間に沿って構成される電気機器。 - 前記絶縁シートの折り曲げ部は連続的に折り曲げられている請求項５記載の電気機器。
- 前記ギャップは、前記絶縁シートを複数枚積層して前記コア間に挟んで形成される請求項５記載の電気機器。
- 前記ギャップは、前記絶縁シートを複数枚積層して前記コア間に挟んで形成される請求項６記載の電気機器。
- 前記絶縁シートの非折り曲げ部の全長をコイルの長さよりも長くした請求項５記載の電気機器。
- 前記コイルを構成するボビンを備え、前記絶縁シートの非折り曲げ部の全長を前記ボビンの長さよりも長くした請求項５記載の電気機器。
- 前記コアと前記コイルとの間を絶縁する位置に、前記絶縁シートの非折り曲げ部を配置した請求項５記載の電気機器。
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