(57)【要約】【課題】  磁気抵抗を小さくすることを可能にするトランス用磁心を提供する。【解決手段】  Ｉ型コア１と、このＩ型コア１の先端を両側から挟んで設けられるとともに、Ｃ型をした２つのＣ型コア２、３とによって形成されるトランス用磁心において、Ｉ型コア１の先端が曲線形状に形成され、２つのＣ型コア２、３の先端がＩ型コア１の先端と嵌合する形状に形成されて、Ｉ型コア１とＣ型コア２、３との接合部が曲線形状に形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉ型コア（１）と、このＩ型コア（１）の両側にそれぞれ配置される２つのＣ型コア（２、３）とを備えたトランス用磁心において、
前記Ｉ型コア（１）の各先端部の両側部分とこれと対向する前記Ｃ型コア（２、３）の対向部分の形状を一部をほぼ直線状、大半を曲線との組み合わせで形成し曲線形状により両者の接合面積を大にしたことを特徴とするトランス用磁心。
【請求項２】
前記Ｉ型コア（１）の先端部分（１１Ａ１、１１Ｂ１）をほぼ凸形の形状にし、このほぼ凸状の内側部分（１１Ａ４、１１Ａ５、１１Ｂ４、１１Ｂ５）を弧状とし、さらにその内側であって前記Ｃ型コア（２、３）の内面に向う部分（１１Ａ６、１１Ａ７、１１Ｂ６、１１Ｂ７）を逆向きの弧状としほぼＳ字状の曲線に湾曲形成したことを特徴とする請求項１に記載のトランス用磁心。
【請求項３】
前記Ｉ型コア（１）のほぼ凸状の内側部分（１１Ａ４、１１Ａ５、１１Ｂ４、１１Ｂ５）の円弧とさらにその内側の逆向きの円弧の半径がほぼ同じであることを特徴とする請求項２に記載のトランス用磁心。
【請求項４】
前記ほぼ凸状の先端部分（１１Ａ１、１１Ｂ１）の先端形状を弧状または平坦部とし、この先端は前記Ｃ型コア（２、３）の外面から外部に突出せず、かつＣ型コア（２、３）と非接触としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトランス用磁心。
【請求項５】
前記Ｉ型コア（１）の先端部分（１１Ａ１、１１Ｂ１）の先端より内側の両側部に、先端が湾曲形状をした突起を設けて係止部（１１Ａ２、１１Ａ３、１１Ｂ２、１１Ｂ３）を形成し、前記Ｃ型コア（２、３）の対応する先端部分（２１Ａ１）にも前記Ｉ型コア（１）の係止部（１１Ａ２、１１Ａ３、１１Ｂ２、１１Ｂ３）と係止する係止部を形成したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のトランス用磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルが装着されるトランス用磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源トランス用磁心には、Ｅ型をしたコア（Ｅ型コア）とＩ型をしたコア（Ｉ型コア）とからなるものがある。これら２つのコアによって形成されるＥＩ型コアは、図１６に示されるように、Ｅ型コア１０１の３つの脚部にＩ型コア１０２が取り付けられている。そして、周知のように、Ｅ型コア１０１の中脚部１０１Ａにコイル（図示を省略）が挿入されて、ＥＩ型コアの窓１０３にコイルが装着されるなどしてトランスが構成される。こうした構造の磁心には、そのＥＩ型コアの接合面１０１Ｂの形状が直線状であり、かつ、中脚部１０１Ａの端面が接しているために、コイルが発生する磁束に対する磁気的な抵抗が大きく、磁束が流れにくくなるという問題点がある。この結果、励磁電流や磁歪が大きくなり、振動や漏洩磁束が増大する。これにより、このトランスを搭載するユニットに対して悪影響を与えるおそれがある。
【０００３】
こうした点を解決した磁心に次のものがある（特許文献１）。この磁心は、I型コアの両側にＣ型コアを設けたものである。さらに、Ｃ型コアがI型コアに接合する部分（以下、接合部という）では、Ｉ型コアの両先端を直線の組み合わせからなるくさび状に形成し、Ｃ型コアの両先端が、このくさび状のＩ型コアに嵌合する形状に形成されている。こうした磁心により、接合部でのＩ型コアとＣ型コアとの接合面積が増して、磁気抵抗が小さくなる。
【特許文献１】特開平６−９６９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した磁心を備えるトランスのような電磁装置が取り付けられるユニットの軽薄化に伴い、特許文献１に記載されている従来技術に比較して、磁心の低発熱化、磁束の低外部放射などが一層要求されている。つまり、磁心の磁気抵抗を小さくすることが要求されている。
【０００５】
本発明は、前記の課題を解決し、磁気抵抗を小さくすることを可能にするトランス用磁心を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、Ｉ型コア１と、このＩ型コア１の両側にそれぞれ配置される２つのＣ型コア２、３とを備えたトランス用磁心において、前記Ｉ型コア１の各先端部の両側部分とこれと対向する前記Ｃ型コア２、３の対向部分の形状を一部をほぼ直線状、大半を曲線との組み合わせで形成し曲線形状により両者の接合面積を大にしたことを特徴とするトランス用磁心である。
請求項２の発明は、請求項１に記載のトランス用磁心において、前記Ｉ型コア１の先端部分１１Ａ１、１１Ｂ１をほぼ凸形の形状にし、このほぼ凸状の内側部分１１Ａ４、１１Ａ５、１１Ｂ４、１１Ｂ５を弧状とし、さらにその内側であって前記Ｃ型コア２、３の内面に向う部分１１Ａ６、１１Ａ７、１１Ｂ６、１１Ｂ７を逆向きの弧状としほぼＳ字状の曲線に湾曲形成したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載のトランス用磁心において、前記Ｉ型コア１のほぼ凸状の内側部分１１Ａ４、１１Ａ５、１１Ｂ４、１１Ｂ５の円弧とさらにその内側の逆向きの円弧の半径がほぼ同じであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランス用磁心において、前記ほぼ凸状の先端部分１１Ａ１、１１Ｂ１の先端形状を弧状または平坦部とし、この先端は前記Ｃ型コア２、３の外面から外部に突出せず、かつＣ型コア２、３と非接触としたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載のトランス用磁心において、前記Ｉ型コア１の先端部分１１Ａ１、１１Ｂ１の先端より内側の両側部に、先端が湾曲形状をした突起を設けて係止部１１Ａ２、１１Ａ３、１１Ｂ２、１１Ｂ３を形成し、前記Ｃ型コア２、３の対応する先端部分２１Ａ１にも前記Ｉ型コア１の係止部１１Ａ２、１１Ａ３、１１Ｂ２、１１Ｂ３と係止する係止部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１および請求項２の発明によれば、Ｉ型コアと２つのＣ型コアとが接合される接合部を曲線形状にしたため、２つのコアの接触面積が大きくなるので、接合部での磁気抵抗を小さくすることができる。この結果、接合部での磁束の流れが良くなり、高効率なトランスを実現することができる。特に、磁化力が小さくなるので、振動を抑制することができ、唸りの発生も抑えることができる。また、低漏洩磁束により防磁対策を不要にすることができる。
請求項３の発明によれば、Ｉ型コアの湾曲形状を円弧とし、また、各円弧の半径をほぼ同じとしたので、Ｉ型コアおよび各Ｃ型コアの先端部の加工を容易にすることができる。
請求項４の発明は、Ｉ型コアのほぼ凸状の先端部分はＣ型コアと非接触として隙間を設け、Ｉ型コア、Ｃ型コア双方の一体化の際、両者を嵌合、係止しやすくし組立性を良好にしている。
請求項５の発明により、接合部に係止部を設けたので、Ｉ型コアと各Ｃ型コアとの接合を強固にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
つぎに、本発明の実施形態について図面を用いて詳しく説明する。本実施形態によるトランス用磁心を図１に示す。このトランス用磁心は、中央に配置されるＩ型コア１、その両側にそれぞれ配置される第１のＣ型コア２、および第２のＣ型コア３とで構成されている。なお、図１中符号４はカシメである。
【０００９】
本発明におけるＩ型コア形状はＩ型形状そのものではなく、図２に示すように、棒状の本体１１の各先端部の両側のほんの一部をほぼ直線状、大半を曲線形状にし、この部分と接合される第１、第２のＣ型コア２、３を対応形状に形成したことに特徴を有している。つまり、本体１１の一方の先端がほぼ凸状に形成された形状をしている。この凸部１１Ａは先端に向かって狭くなるように形成されている。さらに、詳しくは図３に示すように、その凸部１１Ａの先端部分１１Ａ１が湾曲している。凸部１１Ａの両側の根本部分には、略三角形状の係止部１１Ａ２、１１Ａ３が形成されている。係止部１１Ａ２は第１のＣ型コア２を係り止めるものであり、係止部１１Ａ３は第２のＣ型コア３を係り止めるものである。これらの係止部１１Ａ２、１１Ａ３の先端も湾曲している。おなじく、凸部１１Ａの内側の隅部分１１Ａ４、１１Ａ５も湾曲し、さらにその内側の凸部１１Ａの角部分１１Ａ６、１１Ａ７も湾曲している。なお、凸部１１Ａの先端部分を平坦状にしても良い。
【００１０】
このように、本体１１の一方の先端は曲線形状をしている。同様に、本体１１の他方の先端も曲線形状をしている。つまり、他方の先端の凸部１１Ｂ、先端部分１１Ｂ１、係止部１１Ｂ２、１１Ｂ３、隅部分１１Ｂ４、１１Ｂ５、および角部分１１Ｂ６、１１Ｂ７が、一方の先端の凸部１１Ａ、先端部分１１Ａ１、係止部１１Ａ２、１１Ａ３、隅部分１１Ａ４、１１Ａ５、および角部分１１Ａ６、１１Ａ７にそれぞれ対応している。
【００１１】
本実施形態では、本体１１の各先端部の両側を、それぞれ逆向きの円弧を結合し全体としてほぼＳ字状をなす曲線形状にすることにより、Ｉ型コア１が第１のＣ型コア２および第２のＣ型コア３と接触する部分である接合部の接触面積を大きくすることができる。
【００１２】
第１のＣ型コア２の両先端は、図４に示すように、Ｉ型コア１の両先端と嵌合する形状に形成されている。つまり、詳しくは図５に示すように、第１のＣ型コア２の先端部分２１Ａ１がＩ型コア１の先端部分１１Ａ１と嵌合する突部状の形状であり、先端部分２１Ａ１の内側に位置する第１のＣ型コア２の凹状の係止部２１Ａ２が、図１、図３等に示すＩ型コア１の突部状の係止部１１Ａ２と嵌合する形状である。第１のＣ型コア２の係止部２１Ａ２とＩ型コア１の係止部１１Ａ２とにより、２つのコア同士の機械的嵌合を行う。つまり、Ｉ型コア１の係止部１１Ａ２は爪形状の構造で第１のＣ型コア２の係止部２１Ａ２に圧入する方法と、これら２つの係止部を先端で溶接する方法との２通りの方法を可能にする。これらの係止部により、接合部の接合を強固にすることが可能となる。
【００１３】
また、係止部２１Ａ２より内側の第１のＣ型コア２の湾曲した凸部分２１Ａ３が対応して形成されたＩ型コア１の隅部分１１Ａ４と嵌合する形状であり、第１のＣ型コア２の湾曲した凹部分２１Ａ４がＩ型コア１の角部分１１Ａ６と嵌合する形状である。
【００１４】
おなじく、第１のＣ型コア２の先端部分２１Ｂ１がＩ型コア１の先端部分１１Ｂ１と嵌合する形状であり、第１のＣ型コア２の凹状の係止部２１Ｂ２がＩ型コア１の係止部１１Ｂ２と嵌合する形状である。
【００１５】
また、第１のＣ型コア２の湾曲した凸部分２１Ｂ３がＩ型コア１の隅部分１１Ｂ４と嵌合する形状であり、第１のＣ型コア２の湾曲した凹部分２１Ｂ４がＩ型コア１の角部分１１Ｂ６と嵌合する形状である。
【００１６】
第２のＣ型コア３は第１のＣ型コア２と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００１７】
こうして、本実施形態によれば、第１のＣ型コア２および第２のＣ型コア３に対してＩ型コア１が嵌合されて、両者は一体化され、トランス用磁心が形成される。この場合、Ｉ型コア１のほぼ凸状の先端部分１１Ａ１、１１Ｂ１の先端は前記Ｃ型コア２、３の外面から外部に突出しない寸法になっている。また、Ｃ型コア２、３と非接触とし、嵌合しやすいようにしている。隙間がないと若干の寸法誤差があっても嵌合させづらく組立性が悪いが、本発明ではそのようなことはない。なお、Ｉ型コア１の凸部１１Ａに対する各寸法、隅部分１１Ａ４、１１Ａ５、１１Ｂ４、１１Ｂ５を円弧で形成した場合の半径Ｒ、角部分１１Ａ６、１１Ａ７、１１Ｂ６、１１Ｂ７を円弧で形成した場合の半径Ｒは図６に示すような値が適切である。つまり、凸部１１Ａの幅を値Ａとし、Ｉ型コア１の幅を値Ｂとする。幅Ａはコアサイズによって５〜１０［ｍｍ］まで可変する値、幅Ｂはコアサイズから決定される値、距離Ｃはコアサイズによって１.５〜３［ｍｍ］まで可変する値である。
【００１８】
これらの幅Ａ、Ｂにより、コアサイズごとに求められる半径Ｒの大きさＲmaxは、
Ｒmax＝（Ｂ−Ａ）／４
で与えられ、第１のＣ型コア２および第２のＣ型コア３の幅Ｅは、
Ｅ＝Ｂ／２
で与えられる。そして、前記の式から大きさＲmaxを割り出し、仮の曲線の中心とする。Ｉ型コア１の中心線から斜めに引かれた直線長Ｄを最短距離とした場合、
大きさＲmaxで割り出した曲線長の範囲は直線長Ｄ×１.０１〜Ｄ×２.１５倍とする。さらに、Ｉ型コア１の凸部１１Ａは先端に向かって狭くなるように形成されている。なお、係止部１１Ａ２および係止部１１Ａ３の先端から第１のＣ型コア２および第２のＣ型コア３の端面までの距離を値Ｃとする。
【００１９】
こうして、本実施形態によれば、Ｉ型コア１の凸部１１Ａの先端部分１１Ａ１の両側部とこれと対応するＣ型コア２の先端部分２１Ａ１をほぼ直線状にし、第１のＣ型コア２および第２のＣ型コア３とＩ型コア１との他の接合部を曲線で形成し、大半を曲線で接合させたので、Ｉ型コア１と第１のＣ型コア２との接触面積と、Ｉ型コア１と第２のＣ型コア３との接触面積とを、従来の技術（特許文献１）に比べて大きくすることができ、接合部での磁気抵抗を小さくすることができる。この結果、接合部での磁束の流れが良くなり、高効率なトランス、つまり低漏洩磁束、低振動、低発熱、低損失なトランスを実現することができる。特に、磁化力が小さくなるので、振動を抑制することができ、唸りの発生も抑えることができる。また、低漏洩磁束により、ＳＲ、ＨＰＢといった防磁対策も不要になり、シンプルで作りやすいトランスを実現することができる。
【００２０】
また、第１のＣ型コア２および第２のＣ型コア３とＩ型コア１との接合部の曲線形状を円弧とした場合には、第１のＣ型コア２および第２のＣ型コア３とＩ型コア１との接合部の加工を容易にすることができる。
【実施例１】
【００２１】
本実施例では、本実施形態によるトランス用磁心のＩ型コア１の先端、つまり、図３に示される各部分の大きさを図７に示されるようにしている。また、本実施例では、第１のＣ型コア２の先端（図５）および第２のＣ型コア３の先端の大きさを図８に示されるようにしている。本実施例では、Ｉ型コア１の係止部１１Ａ２、１１Ａ３の湾曲が円弧で形成され、その半径が値Ｒ０.３である。また、この係止部１１Ａ２に係り止められる、第１のＣ型コア２の係止部２１Ａ２の湾曲が円弧で形成され、その半径が値Ｒ０.２５である。第２のＣ型コア３も同様である。
【００２２】
つまり、本実施例では、Ｉ型コア１の係止部１１Ａ２、１１Ａ３と第１のＣ型コア２の係止部２１Ａ２および第２のＣ型コア３の係止部の大きさを異なるようにしている。つまり、２つの係止部が略嵌合する場合でも、本発明の範囲内である。
【実施例２】
【００２３】
本実施例では、Ｉ型コア１の角部分と隅部分との半径をＲ３.０とした場合について説明する。図９は本実施例によるトランス用磁心の磁束密度分布図である。なお、図９および以下の図では、Ｉ型コア１と第２のＣ型コア３との嵌合の一部分を例としているが、他の嵌合部分も同様である。また、図９および以下の図では、領域が青色に近づく程、磁束が疎であることを示し、赤色に近づく程、磁束が蜜であることを示している。図９の矢印Ｐ１で示すように、Ｉ型コア１と第２のＣ型コア３との嵌合時の特性の維持（低磁気抵抗化等）とコア同士の機械的嵌合の目的で、先端を中心線で交差するとともに、幅１.５〜３.０［ｍｍ］のロック機構を設けている。
【００２４】
また、矢印Ｐ２で示すように、磁束の集中が若干あるものの、全体として磁束が疎になる領域が発生している。
【００２５】
図９の磁束線の様子を図１０に示す。図１０の矢印Ｐ１１に示すように、磁束が有効にコアの磁路を渡っている。また、半径Ｒ３.０では、矢印Ｐ１２、Ｐ１３に示すように、若干磁束の集中する部分が発生している。
【００２６】
図９の外部空間の磁束密度分布を図１１に示す。図１１の矢印Ｐ２１に示すように、Ｉ型コア１の先端の部分で漏洩磁束が若干大きくなっている。
【実施例３】
【００２７】
本実施例では、Ｉ型コア１の角部分と隅部分との半径をＲ５.０とした場合について説明する。図１２は本実施例によるトランス用磁心の磁束密度分布図である。図１２の矢印Ｐ３１に示すように、Ｉ型コア１の先端の形状は実施例２と同じであるが、矢印Ｐ３２に示すように、半径を大きくすると、実施例２に比べて若干集中していた磁束密度が無くなり、磁路全体に理想的な、緑色の磁束密度領域が増加している。また、半径を大きくすると、図１３の矢印Ｐ４１に示すように、実施例２に比べてＩ型コア１の先端の部分で漏洩磁束が減少している。
【００２８】
一方、図１４の矢印Ｐ５１に示すように、Ｉ型コアの先端が三角形状の従来技術（特許文献１）によれば、磁束密度分布は黄色の領域が多く、本実施例に比べると、磁束分布が全体で高くなっている。また、図１５の矢印Ｐ６１に示すように、従来技術は漏洩磁束も本実施例に比べて高くなっている。これは、従来技術に比べて、本実施例は接合部の長さが１１.５［％］長いため、磁路が広がったことに起因する。
【００２９】
以上、本発明の実施形態および実施例を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態および各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれる。たとえば、トランス用磁心について説明したが、リアクターに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態によるトランス用磁心を示す平面図である。
【図２】図１のＩ型コアを示す平面図である。
【図３】図２の先端を拡大した拡大図である。
【図４】図１の第１のＣ型コアを示す平面図である。
【図５】図４の先端を拡大した拡大図である。
【図６】図１の接合部の大きさを説明するための説明図である。
【図７】実施例１によるＩ型コア先端の具体例を説明するための説明図である。
【図８】実施例１による第１のＣ型コアおよび第２のＣ型コア先端の具体例を説明するための説明図である。
【図９】実施例２によるトランス用磁心の磁束密度分布図である。
【図１０】実施例２によるトランス用磁心の磁束線図である。
【図１１】実施例２による外部空間の磁束密度分布図である。
【図１２】実施例３による磁束密度と磁束線との重畳図である。
【図１３】実施例３による外部空間の磁束密度分布図である。
【図１４】従来技術による磁束密度と磁束線との重畳図である。
【図１５】従来技術による外部空間の磁束密度分布図である。
【図１６】従来のＥＩ型コアを示す正面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  Ｉ型コア
１１  本体
１１Ａ、１１Ｂ  凸部
１１Ａ１、１１Ｂ１  先端部分
１１Ａ２、１１Ａ３、１１Ｂ２、１１Ｂ３  係止部
１１Ａ４、１１Ａ５、１１Ｂ４、１１Ｂ５  隅部分
１１Ａ６、１１Ａ７、１１Ｂ６、１１Ｂ７  角部分
２  第１のＣ型コア
２１Ａ１  先端部分
２１Ａ２  係止部
２１Ａ３  凸部分
２１Ａ４  凹部分
３  第２のＣ型コア
４  カシメ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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