(57)【要約】【課題】  変流器の小電流領域での一次電流と二次電流の誤差を改善することにある。【解決手段】  巻回珪素鉄心５を被覆した絶縁層２の絶縁層形成時の応力が、保護ケース１２により巻回珪素鉄心５に印加されるのを緩和し、一次電流と二次電流の誤差は保護ケース１３を使用した分だけ、測定誤差が少なくなり、小電流領域までの測定範囲を広くできる。【選択図】図２
2010263173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪素鉄心と珪素鉄心を被覆した絶縁層と、前記絶縁層形成時の応力が珪素鉄心に印加されるのを緩和する珪素鉄心を収納する保護ケースとを備えていることを特徴とする変流器。
【請求項２】
巻回珪素鉄心と巻回珪素鉄心を被覆した絶縁層と、前記絶縁層形成時の応力が巻回珪素鉄心に印加されるのを緩和する巻回珪素鉄心を収納する保護ケースとを備え、前記保護ケースは、内部に形成された中空穴と、この中空穴の外周側に形成された巻回珪素鉄心を収納する内周側壁と外周側壁との一端を面板で連結し他方端に開放口を有するＵ字型形状の収納部とから成るドーナス形状の第１ケース片と第２ケース片とを有し、開放口を介して第１ケース片と第２ケース片とを当接し、第１ケース片と第２ケース片と間に巻回珪素鉄心を気密に保護することを特徴とする変流器。
【請求項３】
巻回珪素鉄心と巻回珪素鉄心を被覆した絶縁層と、前記絶縁層形成時の応力が巻回珪素鉄心に印加されるのを緩和する巻回珪素鉄心を収納する分割型保護ケースとを備え、前記分割型保護ケースは、内周側壁と外周側壁との一端を面板で連結し他方端に開放口を有するＵ字型形状の内部に巻回珪素鉄心を収納する収納部とから成るドーナス形状の第１ケース片と第２ケース片とを有し、開放口を介して第２ケース片と当接する第１ケース片の内周側壁当接面及び外周側当接面はこの内周側部分の一部に形成された当接面より突出する第１突起部及び第２突起部と、この反対側の外周側部分の一部に形成された当接面より突出する第３突起部及び第４突起部とを備え、第１ケース片と同種のケース片を反転し、このケース片の第１突起部及び第２突起部の外周側当接面を、第１ケース片の第３突起部及び第４突起部に当接してなる第２ケース片であることを特徴とする変流器。
【請求項４】
前記第１突起部と第３突起部及び第２突起部と第４突起部との間に当接面からの接着剤漏れを溜める溜り部を設けることを特徴とする請求項３に記載の変流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は巻回珪素鉄心に絶縁層を形成時に巻回珪素鉄心に加わる応力を緩和する技術に係わる変流器に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般に、変流器は高圧回路，低圧回路の大電流をそれに比例した小電流に変成して、計測や保護継電器を動作させるために使用される。変流器は１次導体からの磁束を検出する巻回珪素鉄心と、磁束を２次電流に変換する巻線である２次コイルと、巻回珪素鉄心及び２次コイルを被覆する絶縁層と、絶縁層の一部に設けた２次コイルから引出された２次端子とを備えている。２次端子により計測器や保護継電器を接続して使用する。【０００３】  従来の変流器による計測や保護継電器を動作させる使用範囲は、定格電流を１００％として１００〜２０００％程度の高電流領域と５〜１００％の中電流領域であった。この高電流領域の更なる拡大は変流器巻回珪素鉄心が大型化し、変流器も大型化となる。また、中電流領域の下におる小電流領域の更なる拡大は、誤差が大きくなり、変流器巻回珪素鉄心が大型化し、変流器も大型化にしないと使用できないため、従来の変流器は常に負荷電流状況に応じて定格電流を選定し、定格電流に応じて変流器を交換していた。【０００４】  更に、変流器の構成を説明すると、複数の珪素鋼板を環状形状に形成した環状巻回珪素鉄心にクッション材例えば絶縁テープを巻回し、絶縁テープに２次側コイルを巻回し、この２次側コイルに応力緩衝手段例えばスポンジを介して絶縁樹脂部材を真空注型し、その後約８０℃の加熱による二次硬化工程で絶縁層を形成し、変流器を製作していた。巻回珪素鉄心は上記環状巻回珪素鉄心以外に短冊状巻回珪素鉄心があるが、巻回珪素鉄心の形が変化しただけで、他の構成、動作は同じである。【０００５】  一般に絶縁樹脂部材の製作法として真空注型以外に、より安価に製作可能な押圧注型法があるが、変流器では応力緩衝手段例えばスポンジだけでは、押圧注型の圧力により巻回珪素鉄心に大きな残留応力を与え、変流器として所定の特性が得られなくなるために使用していない。より安価に製作可能にするためには、絶縁樹脂部材をプレスにより押圧する時の圧力が環状巻回珪素鉄心に印加されるのを緩和すること、環状巻回珪素鉄心及び２次側コイルなどの熱伸縮を吸収することなどをスポンジにより行なっていた。尚、変流器として、特許文献１及び特許文献２を挙げることができる。【０００６】  一方、変流器とは異なる使用条件の零相変流器では、珪素鉄心より１０倍以上高価なニッケル合金鉄心を保護ケースに収納しているものがある。ニッケル合金鉄心は磁束透磁率が高く珪素鉄心より高感度にできるが、形状変形を生じやすいので、保護ケースを使用し、残留磁気が大きいので、近傍に磁気シールドを必要としていた。【０００７】  本発明は残留磁気が小さく安価な珪素鉄心を保護ケースに収納すれば、ニッケル合金鉄心に近い特性が得られ、磁気シールドも不要できることに着目し、加えて保護ケースの気密について工夫したものである。
【特許文献１】  特許公開２００１−２６７１５８号公報
【特許文献２】  特許公開２００３−５１４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、この製作方法では、スポンジを介して押圧力がどうしても環状巻回珪素鉄心に印加されてしまい、図３に示す様に絶縁層をモールドする前の環状巻回珪素鉄心の誤差特性図により説明する。図３は横軸の定格電流値Ｉ（Ａ）と、縦軸に一次電流と二次電流との誤差ε（％）との関係を示す特性図である。従来の特性図Ａに示すように小電流領域は誤差ε（％）が大きく、更なる小電流領域には使用できない。【０００９】  本発明の目的は、珪素鉄心を用いて小電流領域での測定誤差を向上した変流器を提供することにより、商品管理を容易にした変流器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の第１は、珪素鉄心と珪素鉄心を被覆した絶縁層と、前記絶縁層形成時の応力が巻回珪素鉄心に印加されるのを緩和する巻回珪素鉄心を収納する保護ケースとを備えていることを特徴とするものである。【００１１】  本発明の第２は、珪素鉄心部材を巻回した巻回珪素鉄心と巻回珪素鉄心を被覆した絶縁層と、前記絶縁層形成時の応力が巻回珪素鉄心に印加されるのを緩和する巻回珪素鉄心を収納する保護ケースとを備え、前記保護ケースは、内部に形成された中空穴と、この中空穴の外周側に形成された巻回珪素鉄心を収納する内周側壁と外周側壁との一端を面板で連結し他方端に開放口を有するＵ字型形状の収納部とから成るドーナス形状の第１ケース片と第２ケース片とを有し、開放口を介して第１ケース片と第２ケース片とを当接し、第１ケース片と第２ケース片と間に巻回珪素鉄心を気密に保護することを特徴としたものである。【００１２】  本発明の第３は、珪素鉄心部材を巻回した巻回珪素鉄心と巻回珪素鉄心を被覆した絶縁層と、前記絶縁層形成時の応力が巻回珪素鉄心に印加されるのを緩和する巻回珪素鉄心を収納する分割型保護ケースとを備え、前記分割型保護ケースは、内周側壁と外周側壁との一端を面板で連結し他方端に開放口を有するＵ字型形状の内部に巻回珪素鉄心を収納する収納部とから成るドーナス形状の第１ケース片と第２ケース片とを有し、開放口を介して第２ケース片と当接する第１ケース片の内周側壁当接面及び外周側当接面はこの内周側部分の一部に形成された当接面より突出する第１突起部及び第２突起部と、この反対側の外周側部分の一部に形成された当接面より突出する第３突起部及び第４突起部とを備え、第１ケース片と同種のケース片を反転してなした第２ケース片の第１突起部及び第２突起部の外周側当接面を、第１ケース片の第３突起部及び第４突起部に当接し、分割型保護ケースをなすことを特徴とするものである。【００１３】  本発明の第４は、前記第１突起部と第３突起部及び第２突起部と第４突起部との間に当接面からの接着剤漏れを溜める溜り部を設ける請求項３に記載であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】  本発明の変流器によれば、巻回珪素鉄心は絶縁層形成時の応力と二次巻線の巻線作業時の応力が保護ケースに印加され、保護ケースを使用した分だけ巻回珪素鉄心の応力は緩和されるので、巻回珪素鉄心に磁気歪みを生じ難くなり、図３に示す誤差特性図は従来の絶縁層をモールドする前の環状巻回珪素鉄心の誤差特性図Ａであり、また特性図Ｂは巻回珪素鉄心と二次巻線を保護ケース内に収納した時の特性図である。これらの特性図Ａ，Ｂに比べて、本発明の特性図Ｃは巻回珪素鉄心を保護ケース内に収納した時の特性図で、小電流領域において大幅に誤差ε（％）を改善でき、小電流値での測定誤差が少なく、小電流値での測定が可能になった。
このため、これらの小電流領域の更なる測定誤差の減少は、大型化することなく変流器の測定範囲を広げることに成り、定格電流に応じて変流器を交換する回数も減少することができた。
さらに、高価なニッケル合金鉄心を使用することなく、安価な珪素鉄心で必要な特性を得ることができ、磁気シールドも不要にできた。【００１５】  又、開放口を介して第２ケース片と当接する第１ケース片の内周側壁当接面及び外周側当接面の内周側部分の一部に形成された当接面より突出する第１突起部及び第２突起部と、この反対側の外周側部分の一部に形成された当接面より突出する第３突起部及び第４突起部とを備え、第１ケース片と同種のケース片を反転してなした第２ケース片の第１突起部及び第２突起部の外周側当接面を、第１ケース片の第３突起部及び第４突起部に当接し、分割型保護ケースにすることができるから、１種類の第１ケース片のみでよく、生産及び商品管理がし易い。【００１６】  更に、溜り部は外側接着面に当接した外側突起部と内側突起部との間に形成された溜り部に外側接着面とからの接着剤が流れ、巻回珪素鉄心内に流れないから、巻回珪素鉄心が保護ケース内に付着される恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  本発明の実施形態に係わる貫通型変流器の正面図。
【図２】  図１のＡ−Ａ線からの部分断面図。
【図３】  図１及び図２の貫通型変流器の誤差特性を示す特性図。
【図４】  図２の使用した下側ケース片の断面図。
【図５】  図４に使用した保護ケースのＢ−Ｂ線からの下側ケース片の部分断面図。
【図６】  図４の下側ケース片を上側ケース片に使用した分割型保護ケースの部分断面図。
【図７】  図６の分割型保護ケースの部分断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１８】  本発明に係わる実施形態について、図１及び図２を用いて説明する。
図１は貫通型変流器１の全体を示す正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線から断面した図である。【００１９】  図１及び図２は貫通型変流器１であり、環状形状の絶縁層２は内部に中空穴３を形成している。中空穴３に１次導体４を挿入する。１次導体４からの磁束を検出する環状形状の巻回珪素鉄心５と、磁束を２次電流に変換する巻線である２次コイル６と、巻回珪素鉄心５及び２次コイル６を絶縁層２により被覆する。絶縁層２の一部から引出された２次コイル６は下部絶縁層２Ａの電源側２次端子Ｋ及び負荷側２次端子Ｌに接続している。【００２０】  これらの電源側２次端子Ｋ及び負荷側２次端子Ｌは、ケーブル７を介して計測器や保護継電器に接続して使用する。取付金具８は取付ネジ９により下部絶縁層２Ａに支持されている。下部絶縁層２Ａは電源側２次端子ｋ，負荷側２次端子Ｌを絶縁層２に設けることもできるので、必ずしも必要としない。【００２１】  更に、貫通型変流器１の詳細構造を図２により説明する。
即ち、珪素鉄心部材例えば複数珪素鋼板を巻回して積層して環状形状の巻回珪素鉄心５を形成する。巻回珪素鉄心５は保護ケース１２に収納されている。巻回珪素鉄心５と保護ケース１２との間には保持部１３例えばスポンジを配置し、巻回珪素鉄心５の振動を小さくする。保護ケース１２は下側ケース片１２Ｂと上側ケース片１２Ａとを当接して構成されているが、詳細は後述する。上側ケース片１２Ａと下側ケース片１２Ｂと間に巻回珪素鉄心５を気密に配置している。【００２２】  保護ケース１２の外周は封止絶縁テープ１４により保護ケース内を気密に保持し、保護ケース内の空気が保護ケース内から外部に漏れるのを防止している。保護ケース１２内で気密が保持できる場合には、封止絶縁テープ１４を省略できる。封止絶縁テープ１４の外周側には第１段目の２次コイル６Ａを巻回している。２次コイル６Ａにはコイル間絶縁テープ１６を設け、更にコイル間絶縁テープ１６には第２段目の２次コイル６Ｂを巻回している。保護ケース１２及び２次コイル６等は絶縁樹脂部材を真空注型モールド法や高温押圧注型モールド法により保護ケース１２及び２次コイル６等を絶縁層２により被覆する。【００２３】  絶縁層２をモールドする高温押圧注型モールド法では、真空引き時の保護ケース１２内部の空気を排出する膨張力が働き、真空排気した後、絶縁材を注入すると、絶縁層は硬化時に縮小する。この縮小により保護ケース１２及び２次コイル６に縮小応力が生じる。絶縁層２をモールドする高温押圧注型モールド法では、絶縁層を高温押圧で絶縁部材を注入するとき、保護ケース１２及び２次コイル６に縮小応力が生じる。絶縁層形成時の応力は保護ケース１２に印加され、保護ケース１２を使用した分だけ巻回珪素鉄心５の応力は緩和されるので、巻回珪素鉄心５に磁気歪みを生じ難くなる。【００２４】  図３に示す誤差特性図は従来の絶縁層をモールドする前の環状巻回珪素鉄心の誤差特性図Ａであり、また特性図Ｂは巻回珪素鉄心と二次コイルを保護ケース内に収納した時の特性図である。これらの特性図Ａ，Ｂに比べて本発明の特性図Ｃは小電流領域において大幅に誤差ε（％）を改善でき、小電流値での測定誤差が少なく、小電流値での測定が可能になった。このため、これらの小電流領域の更なる測定誤差の減少は、大型化することなく変流器の測定範囲を広げることに成り、定格電流に応じて変流器を交換する回数も減少することができる。【００２５】  さらに、高価なニッケル合金鉄心を使用することなく、安価な珪素鉄心で必要な特性を得ることができ、磁気シールドも不要にできるなどの原価低減もできる。
【実施例２】
【００２６】  次ぎに、保護ケース１２の構造について図２，図４ないし図７により説明する。
保護ケース１２は、図４ないし図７の内部に形成された中空穴３と、この中空穴３の外周側に形成された巻回珪素鉄心５を挿入する開放口２０を一端に有し、且つ巻回珪素鉄心５を収納する収納部２１とから成るドーナス形状の第１例えば下側ケース片１２Ｂと第２例えば上側ケース片１２Ａとを有し、開放口２０を介して下側ケース片１２Ｂに上側ケース片１２Ａを当接し、接着することにより下側ケース片１２Ｂと上側ケース片１２Ａと間に巻回珪素鉄心５を気密に保護している。【００２７】  ドーナス形状の下側ケース片１２Ｂと上側ケース片１２Ａとは、構造が同じなので下側ケース片１２Ｂのみ説明し、上側ケース片１２Ａの構造についての説明は省略する。下側ケース片１２Ｂの収納部２１は、図４，５の一端に形成した開放口２０を介し内周側壁２３と外周側壁２４とが対向し、これらの下方端は面板２５により内周側壁２３と外周側壁２４とを連結し、Ｕ字型形状を成している。【００２８】  上側ケース片１２Ａと下側ケース片１２Ｂとが当接する図４，６，７の収納部２１は、内周側壁当接面２６及び外周側壁当接面２７とから成り、内周側壁当接面２６及び外周側壁当接面２７との内周側部分の一部に当接面例えば２６，２７より突出する第１突起部３１及び第２突起部３２とを形成している。これを第１部分Ａと称する。【００２９】  第１部分Ａと反対側の内周側壁当接面２６Ａ及び外周側壁当接面２７Ａとの外周側部分の一部に当接面例えば２６Ａ，２７Ａより突出する第３突起部３３及び第４突起部３４とを形成する。これを第２部分Ｂと称する。第２突起部３２の外周側である外周側当接面２７には図示していないが、接着剤を付着する。【００３０】  図６の下側ケース片１２Ｂの第１部分Ａ及び第２部分Ｂと当接するように下側ケース片１２Ｂを反転し、上側ケース１２Ａとなし、上側ケース１２Ａを下側ケース片１２Ｂに当接し、下側ケース片１２Ｂの第１部分Ａ及び第２部分Ｂに上側ケース１２Ａの第２部分Ｂ及び第１部分Ａを対向配置し、分割型保護ケース１２にする。【００３１】  つまり、第１例えば下側ケース片１２Ｂと同類のケース片を反転してなした第２例えば上側ケース片１２Ａの第１突起部及び第２突起部の外周側当接面２６，２７を、下側ケース片１２Ｂの第３突起部３３及び第４突起部３４に当接し、分割型保護ケース１２をなすことができるから、１種類の第１ケース片１２Ｂのみで分割型保護ケースをなすことができ、生産及び商品管理がし易い。【００３２】  また図７の第２突起部３２と隣接する外周側当接面２７にのみ接着剤を付着すれば、下側ケース片１２Ｂを反転して上側ケース１２Ａとして使用できるから、上側ケース１２Ａの第２突起部３２と隣接する外周側当接面２７を第４突起部３４に当接し、接着剤を付着できる。従って、約一方側半周当接面例えば第１部分Ａと反対側半周当接面例えば第２部分Ｂとに接着剤を付着したことなる。従って、外周側当接面２７の１箇所のみに接着剤を付着すれば良いから、接着剤付着作業を効率良く行うことが出来る。接着剤の他に両面に接着剤を付着した両面テープを使用しても良い。【００３３】  第１突起部３１と第３突起部３３及び第２突起部３２と第４突起部３４との間に設けた溜り部３５には外周���当接面２７からの接着剤の漏れを溜める。この溜り部３５により接着剤が分割型保護ケース１２内に流入するのを防止し、分割型保護ケース１２内で接着剤から安全に巻回珪素鉄心５を保護できる。【００３４】  また第１突起部３１と第３突起部３３及び第２突起部３２と第４突起部３４を設けることにより、下側ケース片１２Ｂを反転した上側ケースＡを当接する時に、下側ケース片１２Ｂと上側ケース片１２Ａとの位置ずれを防止することができる。【００３５】  更に、下側ケース片１２Ｂに上側ケース片１２Ａを当接した保護ケース１２は、当接面例えば２７から保護ケース１２の面板２５に行くに従い順次外周寸法を縮小した傾斜面３６を形成し、２次コイル６を巻回する時の巻回距離を縮小し、電気的な損失を少なくしている。また傾斜面３６により絶縁層２を形成時の応力を緩和することがでる。尚、前述した巻回珪素鉄心以外に通常の珪素鉄心にも分割型保護ケスを使用できることは云うまでもない。【００３６】    以上のように、本発明の変流器によれば、保護ケースを使用した分だけ一次電流と二次電流との測定誤差ε（％）が少なくなり、小電流値での測定が可能となり、小電流領域の更なる測定誤差の減少は、大型化することなく変流器の測定範囲を広げることに成り、定格電流に応じて変流器を交換する回数も減少することができる。【００３７】  また第１ケース片と同類のケース片を反転してなした第２ケース片の第１突起部及び第２突起部の外周側当接面を、第１ケース片の第３突起部及び第４突起部に当接し、分割型保護ケース１２を製作することができるため、１種類の第１ケース片のみで分割型保護ケースを生産することが出来るから生産及び商品管理がし易い。
【符号の説明】
【００３８】  １…貫通型変流器、２…絶縁層、３…中空穴、４…１次導体、５…巻回珪素鉄心、６…２次コイル、７…ケーブル、８…取付金具、９…取付ネジ、１１…絶縁テープ、１２…保護ケース、１２Ａ…上側ケース片、１２Ｂ…下側ケース片、１２Ｃ…保持部、１２Ｄ…穴、１３…空間部、１４…封止絶縁テープ、１６…コイル間絶縁テープ、２０…開放端、２１…収納部、２３…内周側壁、２４…外周側壁、２５…面板、２６…内周側壁当接面、２７…外周側壁当接面、３１…第１突起部、３２…第２突起部、３３…第３突起部、３４…第４突起部、３５…溜り部、３６…傾斜面、ｋ２…電源側２次端子、Ｌ２…負荷側２次端子。
【図１】
2010263173.tif 000003
【図２】
2010263173.tif 000004
【図３】
2010263173.tif 000005
【図４】
2010263173.tif 000006
【図５】
2010263173.tif 000007
【図６】
2010263173.tif 000008
【図７】
2010263173.tif 000009