JPH05152139A - 高周波変圧器用絶縁電線及びそれを用いた高周波用変成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変圧器にコイルとは別に設けられる一次，二
次コイル間の相間絶縁機能と沿面絶縁距離機能を絶縁電
線自体にもたせることにより、これらの絶縁処理を省略
でき、変圧器の大幅な小形化と自動コイル巻化による製
造生産性の向上によるコスト低減を達成することが可能
な高周波用変圧器用絶縁電線及びそれを用いた高周波用
変成器を提供する。 【構成】 導体１２ａ上に絶縁層１２ｂを有する絶縁電
線に離形層１２ｃ，１２ｅを介して押出被覆絶縁層１２
ｄ，１２ｆを設けた高周波用変圧器用絶縁電線１２とこ
の電線１２をコイル線材に用いた高周波用変成器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】電子回路の電源として使用される
周波数が１００〜５００ｋＨｚの高周波変圧器等の絶縁
電線とそれをコイルに用いた高周波用変成器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路の電源として多く使用されるス
イッチング電源に使用する変圧器のコイルには、ポリウ
レタン電線のようなエナメル電線が使用されている。こ
こにおいて、かかるスイッチング電源用変圧器は、でき
るだけ小型化するために、動作周波数が１００〜５００
ｋＨｚといった高周波である。

【０００３】しかし、通常このような高周波変圧器のコ
イルに使用されるエナメル電線は、導体上に被覆する絶
縁皮膜が数μｍから数十μｍと薄いうえに、絶縁皮膜の
形成方法が絶縁樹脂及び変性剤を有機溶剤に溶解してな
るワニスを導体上に塗布・乾燥・焼付けする方法である
ため、かかるエナメル電線は、機械的強度及び被覆力が
高分子量の絶縁樹脂を導体上に押出被覆してなる絶縁電
線に比べて低く、その絶縁均一性の信頼性が劣ってい
る。

【０００４】このような理由から、上記エナメル電線を
用いた変圧器では安全性を高めるために、構造上特別の
配慮がなされている。例えば、ＩＥＣ−９５０等の規格
では、変圧器の二次側（低圧側）における出力電圧が３
０Ｖ以下であっても、それがオペレータに直結するもの
（ＳＥＬＶと分類されている）にあっては、一次コイ
ルと二次コイルの相間絶縁には、基礎絶縁２層＋補助絶
縁１層の計３層を設けるか、または0.４mm以上の厚さの
絶縁層を設けること、コイルのエナメル皮膜は絶縁皮
膜と見做さず、一次，二次コイル間の絶縁沿面距離をコ
イル間の相間電圧に応じて数mm以上（実用上は、５mm程
度以上が多い）設けること等、を規定している。

【０００５】その他高周波変圧器では、高周波であるこ
とによる損失が商用周波数のそれに比べて著しく大きく
なる。このため、一次，二次コイル間の電磁結合をより
向上させて、少しでも損失が小さくなるよう、一次コイ
ルと二次コイルとを一層ずつ交互に巻くことが行われて
いる。例えば、図９は、スイッチング電源等の変圧器に
おいて一般に多く採用されている同心巻型小型変圧器１
の縦断面図で、絶縁ボビン２に一次コイル３と二次コイ
ル４を一層ずつ交互に巻回し、これらをフェライト磁心
５内に収容したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スイッチン
グ電源等の高周波変圧器では、二次側出力電圧が３０Ｖ
以下であっても、それがオペレータに直結するものにあ
っては、前述の通り、コイルがエナメル電線の場合に
は、一次コイルと二次コイルの相間に３層の絶縁層また
は0.４mm以上の絶縁と、相間沿面距離を相間電圧に応じ
て数mm−通常５mm程度以上設けることが、ＩＥＣ規格に
より必要である。

【０００７】このため、図９に示したように絶縁電線を
絶縁ボビンに巻いてコイルをつくるとき、一層毎に相間
絶縁層と沿面絶縁層を設けなければならない。したがっ
て、変圧器が著しく大きくなると共に、コイルの自動巻
線化が困難になり変圧器製造の生産性を下げ、コストが
商用周波数の場合に比べて著しく高くなるという欠点が
あった。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、変圧器にコイルとは別に設けられる一次，二次コイ
ル間の相間絶縁機能と沿面絶縁距離機能を絶縁電線自体
にもたせることにより、これらの絶縁処理を省略でき、
変圧器の大幅な小形化と自動コイル巻化による製造生産
性の向上によるコスト低減を達成することが可能な高周
波変圧器用絶縁電線及びそれを用いた高周波用変成器を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれば
上記目的を達成するため、本発明の高周波変圧器用絶縁
電線においては、導体上に絶縁層を有する絶縁電線に離
形層を介して押出被覆絶縁層を設けた構成としたのであ
る。また、本発明の高周波用変成器においては、導体上
に絶縁層を有する絶縁電線に離形層を介して押出被覆絶
縁層を設けた高周波変圧器用絶縁電線をコイル線材に用
いたのである。

【００１０】導体上に絶縁層を有する絶縁電線に離形層
を介して押出被覆絶縁層を設けたのは、例えば、同一樹
脂を多層押出被覆した場合に、押出し後層間が接着して
一体化することを防止するためである。このように絶縁
層を多層としたことにより、表面の最初の絶縁の破壊が
絶縁層全体に及ぶことを避けることができるので、絶縁
層を薄くできる。ＩＥＣ−９５０等でも三層絶縁の場合
には、確保すべき最小厚さというようなことは規定して
いない。更に絶縁層が多層で、厚さが薄くできることか
ら、コイルが小型になると共に、この用途の電線に必要
な可撓性が向上し、このコイルを使用した高周波用変成
器を小型化できる。

【００１１】また、導体上に絶縁層を有する絶縁電線と
しては、導体上にエナメル塗料を塗布焼付けした通常の
エナメル被覆電線や各種樹脂を溶融させ押出機を用いて
導体上に押出被覆した押出被覆電線等がある。押出被覆
に用い得る樹脂としては、耐熱性がＥ種以上のエナメル
電線用ポリウレタン以上に絶縁性のある押出被覆可能な
エンジニアリング樹脂を使用する。このようなエンジニ
アリング樹脂としては、例えば、ポリエステル，ポリフ
ェニレンオキサイド，ポリエーテルイミド，ポリエーテ
ルスルホン等の樹脂がある。

【００１２】離形層に用い得る離形材としては、押出し
樹脂層間の接着を防止し、且つ、絶縁の障害にならない
ものであれば液体，固体を問わず何でも良く、例えば、
絶縁鉱油，合成絶縁油，パラフィン，ワックス，テフロ
ンディスパージョン等が使用できる。ここで、テフロン
ディスパージョンのように揮発性分散剤を有するもの
は、塗布後上層絶縁樹脂を被覆する前に蒸発乾燥してお
くことが必要である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図８に基づ
き、以下に詳細に説明する。尚、高周波用変成器は、図
９に示す変圧器と構造が同じである。従って、以下の説
明においては、変成器用コイルを高周波用変成器と呼ん
で説明する。実施例１ 押出ヘッドとして３口のヘッドを有する１台の樹脂押出
機で、３層の絶縁被覆を有する絶縁電線を製造した。

【００１４】即ち、直径1.０mmの電気機器巻線用軟銅線
１２ａを、まず第１の押出ヘッドを通過させて、厚さ３
０μｍのポリエステル樹脂１２ｂを押出被覆した後、冷
却固化させた。次いで、ポリエステル樹脂を押出被覆し
たこの軟銅線１２ａを、第２の押出ヘッド入口側にリタ
ーンさせ離形層１２ｃとして、絶縁性鉱油を塗布し、第
２の押出ヘッドを通過させて、この上に厚さ３０μｍの
ポリエステル樹脂１２ｄを更に被覆し、同様に冷却処理
した。

【００１５】次に、このポリエステル樹脂被覆銅線を、
第３の押出ヘッドに導き、再度、前記ポリエステル樹脂
押出被覆層上に離形層１２ｅを形成した後、厚さ４０μ
ｍのポリエステル樹脂１２ｆを押出被覆して、図１に示
す外径1.２mmの３層絶縁被覆電線１２（以下、1.０φ押
出絶縁電線という）を製造した。この押出絶縁電線１２
の長手方向に絶縁層にナイフで切り込みを入れ、絶縁被
覆層を剥がしたところ絶縁被覆層は容易に３層に分かれ
た。

【００１６】次に、この１φ押出絶縁電線（外径1.２m
m）１２を二次コイル，0.１６φ２種ポリウレタンエナ
メル銅線（外径0.１８mm，導体径0.１６mm）を一次コイ
ルとして、図２に示す断面形状の高周波用変成器１０を
製造した。即ち、絶縁ボビン１３に、内側から順に二次
コイル１２を１層（３ターン）、次いで、一次コイル１
１をおよそ１層（２６ターン）交互に巻いて図２に示す
高周波用変成器１０を製造した。

【００１７】ここで、一次，二次コイル１１，１２は、
各層の巻き始め端末と巻き終わり端末は、ボビン１３の
左右の鍔１３ａ，１３ａの外側へ出し、上下の一次，二
次コイル１１，１２相互を並列に接続した。また、変成
器１０最上層の絶縁層１４は、厚さ５０μｍの片面接着
のポリエステルテープ３枚を重ねたもの（合計厚さ0.１
５mm）である。得られた変成器１０は、図中Ａ，Ｂで示
す断面寸法が、夫々Ａ≒2.８，Ｂ≒3.６mmであった。

【００１８】比較例１ 実施例１で用いた１φ押出絶縁電線１２と同一導体径
（＝1.０mm）のポリウレタンエナメル電線を用いて、従
来の方法で断面が図３に示す高周波用変成器２０を製造
した。即ち、一次コイル２１に実施例１と同じ0.１６φ
２種のポリウレタンエナメル銅線（外径0.１８mm），二
次コイル２２に1.０φ１種ポリウレタンエナメル銅線
（外径1.０７mm）を用い、絶縁ボビン２３の内側から順
に一次コイル２１を１層（２６ターン），厚さ５０μｍ
の片面接着のポリエステルテープからなる絶縁層２４を
３層，二次コイル２２を１層（３ターン）夫々交互に巻
いていき、各層のコイル両側には、沿面距離絶縁層２５
として0.１８×2.３mm，1.０７×3.０mmのガラスフェノ
ール製スペーサ（ボビン軸方向に２分割されている）を
配置した。ここで、各コイル２１，２２の端末は実施例
１と同様に処理した。また、得られた高周波用変成器２
０は、図中Ａ，Ｂで示す断面寸法が、夫々Ａ≒3.０，Ｂ
≒9.３mmであった。

【００１９】実施例２ ２口の押出ヘッドを有する１台の樹脂押出機で、導体径
が夫々0.３７mm，1.８mmの２層の絶縁層を有する二種類
の絶縁被覆電線を、実施例１と同様にして製造した。但
し、離形剤には固形パラフィンを用い、各押出絶縁電線
の外径は、夫々0.５mm（絶縁厚さ：下層３０μｍ，上層
３５μｍ）と2.０mm（絶縁厚さ：下層上層共に５５μ
ｍ）であった（以下、夫々0.３７φ押出絶縁電線，1.８
φ押出絶縁電線という）。絶縁層は、いずれの導体径の
押出絶縁電線も２層の絶縁層間が接着しておらず分離し
ていた。

【００２０】これら二種類の押出絶縁電線を用いて、1.
８φ押出絶縁電線（外径2.０mm）を二次コイル，0.３７
φの押出絶縁電線（外径0.５mm）を一次コイルとして、
図４に示す断面形状の高周波用変成器３０を製造した。
即ち、絶縁ボビン３３に、内側から順に二次コイル３２
を１層（３ターン），次いで一次コイル３１をおよそ１
層（１２ターン）交互に巻き、最上層に絶縁層３４とし
て、厚さ５０μｍの片面接着のポリエステルテープから
なる絶縁層を３層配置して図４に示す変成器３０を得
た。ここで、各コイル３１，３２の端末は、実施例１と
同様に処理した。また、得られた高周波用変成器３０
は、図中Ａ，Ｂで示す断面寸法が、夫々Ａ≒5.０，Ｂ≒
6.０mmであった。

【００２１】比較例２ 実施例２で用いた各押出絶縁電線と同一導体径の２種類
のエナメル被覆電線を用いて、従来の方法で、図５に示
す高周波用変成器４０を製造した。即ち、一次コイル４
１に0.３７φ２種ポリウレタンエナメル銅線（外径0.４
０mm），二次コイル４２に1.８φ１種ポリエステルエナ
メル銅線（外径1.８８mm）を用い、絶縁ボビン４３に内
側から順に一次コイル４１を１層（１２ターン），厚さ
５０μｍの片面接着のポリエステルテープからなる絶縁
層４４を３層，二次コイル４２を１層（３ターン）夫々
交互に巻いていき、各層のコイル両側には、比較例１と
同様に沿面距離絶縁層４５として、0.４０×2.７mm，1.
８８×2.３mmのガラスフェノール製スペーサを配置し
た。

【００２２】ここで、コイル４１，４２の端末は実施例
１と同様に処理した。得られた高周波用変成器４０は、
図中Ａ，Ｂで示す断面寸法が、夫々Ａ≒5.１，Ｂ≒１0.
３mmであった。実施例３ 厚さ３５μｍのポリウレタン樹脂を被覆した外径1.０７
mmの１種ポリウレタンエナメル銅線（導体径1.０mm）５
２ａに、離形層５２ｂとして絶縁性鉱油を塗布し、樹脂
押出機の押出ヘッドを通過させて、厚さ３０μｍのポリ
エステル樹脂５２ｃを更に被覆し、冷却固化させて、図
６に示す外径1.１３mmの押出絶縁電線(以下、1.０φ押
出絶縁電線という) ５２を製造した。

【００２３】次に、この1.０φ押出絶縁電線５２の絶縁
層に長手方向にナイフで切り込みを入れ、押出絶縁被覆
層を剥がしたところ押出絶縁被覆層は容易に剥離した。
次に、この1.０φ押出絶縁電線（外径1.１３mm）５２を
二次コイル，0.１６φ２種ポリウレタンエナメル銅線
（外径0.１８mm，導体径0.１６mm）を一次コイルとし
て、図７に示す断面形状の高周波用変成器５０を製造し
た。

【００２４】即ち、絶縁ボビン５３に、内側から順に二
次コイル５２を１層（３ターン）、次いで、一次コイル
１１をおよそ１層（２６ターン）交互に巻いて図８に示
す高周波用変成器５０を製造した。ここで、一次，二次
コイル５１，５２は、各層の巻き始め端末と巻き終わり
端末は、実施例１と同様に処理した。また、変成器５０
最上層の絶縁層５４は、厚さ５０μｍの片面接着のポリ
エステルテープ３枚を重ねたもの（合計厚さ0.１５mm）
である。得られた変成器５０は、図中Ａ，Ｂで示す断面
寸法が、夫々Ａ≒2.６，Ｂ≒3.４mmであった。

【００２５】比較例３ 実施例３で用いた1.０φ押出絶縁電線５２と同一導体径
（＝1.０mm）のポリウレタンエナメル電線を用いて、従
来の方法で図８に示す高周波用変成器６０を製造した。

【００２６】即ち、一次コイル６１に実施例３と同じ0.
１６φ２種ポリウレタンエナメル銅線（外径0.１８m
m），二次コイル６２に1.０φ１種ポリウレタンエナメ
ル銅線（外径1.０７mm）を用い、絶縁ボビン６３の内側
から順に一次コイル６１を１層（２６ターン），厚さ５
０μｍの片面接着のポリエステルテープからなる絶縁層
６４を３層，二次コイル６２を１層（３ターン）夫々交
互に巻いてゆき、各層のコイル両側には、沿面距離絶縁
層６５として0.１８×2.３mm，1.０７×3.０mmのガラス
繊維／フェノール樹脂製スペーサ（ボビン軸方向に２分
割されている）を配置した。ここで、各コイル６１，６
２の端末は実施例１と同様に処理した。また、得られた
高周波用変成器６０は、図中Ａ，Ｂで示す断面寸法が、
夫々Ａ≒4.０，Ｂ≒9.５mmであった。

【００２７】尚、前述の実施例１，２と比較例１，２に
おいては、一次コイルと二次コイルの巻き順が逆になっ
ているが、必ずしもこの順である必要はなく、一次コイ
ルと二次コイルの磁気結合効率を高くするために、それ
らが単に交互に配置されておれば良い。応用例では一次
コイルの上，下のコイル巻きの状態を同じにするために
二次コイルを内側に配置したものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明の高周波変圧器用絶縁電線の外側
押出絶縁被覆は、機械的強度がエナメル皮膜より大きい
高分子量の絶縁性エンジニアリング樹脂の押出被覆であ
るので、エナメル電線よりも絶縁層としての信頼性が高
い。また、絶縁層は離形層を介して多層の複合絶縁層と
なっているので、一体化したエナメル絶縁層よりも薄く
ても充分な絶縁の信頼性を確保でき、かつ電線の可撓性
が向上する。

【００２９】更に、押出被覆層はエナメル皮膜ではない
ので、絶縁層の各層はＩＥＣ−９５０等に定める絶縁層
と見做し得る。従って、上記押出絶縁電線を用いた本発
明の高周波用変成器は、一次，二次コイル間の相間絶縁
としての役割、例えば３層のポリエステルテープを、本
発明の押出絶縁電線自体の複合絶縁層に持たせることが
でき、また一次，二次コイル間の沿面絶縁距離もコイル
の絶縁ボビン内側では無限大となるので、ＩＥＣ−９５
０等に規定する絶縁スペーサを必要としない。

【００３０】従って、本発明の高周波変圧器用絶縁電線
を使用した小型高周波変圧器は、従来のエナメル線を用
いたそれに比べ著しく小型化できると共に、一次，二次
コイル間の絶縁テープ巻きやスペーサ挿入の工程がなく
なるので、従来困難であったコイルの自動巻きができる
ようになり、大幅な製造生産性の向上によるコストの低
減が可能となる等、工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波変圧器用絶縁電線の第一の実施
例を示し、１φ押出絶縁電線の斜視図である。

【図２】本発明の高周波用変成器の第一の実施例を示
し、図１の１φ押出絶縁電線を用いた高周波用変成器の
上半分を示す縦断面図である。

【図３】上記実施例との比較例を示し、従来の方法で製
造した高周波用変成器の上半分を示す縦断面図である。

【図４】本発明の第二の実施例を示し、高周波用変成器
の上半分を示す縦断面図である。

【図５】上記第二の実施例に対する比較例に係る高周波
用変成器の上半分を示す縦断面図である。

【図６】本発明の高周波変圧器用絶縁電線の第三の実施
例を示し、1.０φ押出絶縁電線の斜視図である。

【図７】図６の絶縁電線を用いた高周波用変成器の上半
分を示す縦断面図である。

【図８】上記第三の実施例に対する比較例に係る高周波
用変成器の上半分を示す縦断面図である。

【図９】従来の同心巻型小型変圧器を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 高周波用変成器 １２ 高周波変圧器用絶縁電線 １２ａ 導体 １２ｂ，１２ｄ，１２ｆ 押出被覆絶縁層 １２ｃ，１２ｅ 離形層 ３０ 高周波用変成器 ３１，３２ 高周波変圧器用絶縁電線 ５０ 高周波用変成器 ５２ 高周波変圧器用絶縁電線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体上に絶縁層を有する絶縁電線に離形
   層を介して押出被覆絶縁層を設けたことを特徴とする高
   周波変圧器用絶縁電線。
2. 【請求項２】 導体上に絶縁層を有する絶縁電線に離形
   層を介して押出被覆絶縁層を設けた高周波変圧器用絶縁
   電線をコイル線材に用いたことを特徴とする高周波用変
   成器。