(57)【要約】【課題】例えば、より磁気飽和が抑制されやすい新規な構成のＥＩコアおよびトランスを得る。【解決手段】実施形態のＥＩコアは、例えば、第一コアと、第二コアと、第三コアと、第四コアと、を備える。第一コアは、第一方向に積層された複数のＥ字状の鋼板を有し、それぞれの開放側の第一端面が第一方向と交差した第二方向の一方を向く。第二コアは、第一方向に積層された複数のＩ字状の鋼板を有し、第一方向に並んだ複数の第一端面に沿って延びる第一ギャップを介して第一コアと面する。第三コアは、第一方向に積層された複数のＥ字状の鋼板を有し、それぞれの開放側の第二端面が第二方向の他方を向き、第一コアと第一方向に並ぶ。第四コアは、第一方向に積層された複数のＩ字状の鋼板を有し、第一方向に並んだ複数の第二端面に沿って延びる第二ギャップを介して第三コアと面する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に積層された複数のＥ字状の鋼板を有し、それぞれの開放側の第一端面が前記第一方向と交差した第二方向の一方を向いた第一コアと、
前記第一方向に積層された複数のＩ字状の鋼板を有し、前記第一方向に並んだ複数の前記第一端面に沿って延びる第一ギャップを介して前記第一コアと面した第二コアと、
前記第一方向に積層された複数のＥ字状の鋼板を有し、それぞれの開放側の第二端面が前記第二方向の他方を向き、前記第一コアと前記第一方向に並んだ第三コアと、
前記第一方向に積層された複数のＩ字状の鋼板を有し、前記第一方向に並んだ複数の前記第二端面に沿って延びる第二ギャップを介して前記第三コアと面した第四コアと、
を備えた、ＥＩコア。
【請求項２】
前記第一コアおよび前記第二コアは、前記第一方向に分割された複数の第一分割体を有し、
前記第三コアおよび前記第四コアは、前記第一方向に分割された複数の第二分割体を有し、
前記第一分割体と前記第二分割体とが、前記第一方向に交互に設けられた、請求項１に記載のＥＩコア。
【請求項３】
第一方向に積層された複数のＥ字状の鋼板を有し、それぞれの開放側の第一端面が前記第一方向と交差した第二方向の一方を向いた第一コアと、
前記第一方向に積層された複数のＩ字状の鋼板を有し、前記第一方向に並んだ複数の前記第一端面に沿って延びる第一ギャップを介して前記第一コアと面した第二コアと、
を備えた、ＥＩコア。
【請求項４】
前記第一ギャップおよび前記第二ギャップのうち少なくとも一方に、非磁性体で構成された介在部材が設けられた、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のＥＩコア。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のＥＩコアを備えた、トランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＥＩコアおよびトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＥ字状の鋼板と、複数のＩ字状の鋼板と、を有したＥＩコアが、知られている。
【０００３】
一般的に、ＥＩコアでは、Ｅ字状の鋼板の開放側の端面が互いに反対方向を向くように一枚ずつ交互に積層されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３６２４０号公報
【特許文献２】特開２００７−３０２９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のＥＩコアでは、例えば、より磁気飽和が抑制されやすい新規な構成が得られれば、好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のＥＩコアは、例えば、第一コアと、第二コアと、第三コアと、第四コアと、を備える。第一コアは、第一方向に積層された複数のＥ字状の鋼板を有し、それぞれの開放側の第一端面が第一方向と交差した第二方向の一方を向く。第二コアは、第一方向に積層された複数のＩ字状の鋼板を有し、第一方向に並んだ複数の第一端面に沿って延びる第一ギャップを介して第一コアと面する。第三コアは、第一方向に積層された複数のＥ字状の鋼板を有し、それぞれの開放側の第二端面が第二方向の他方を向き、第一コアと第一方向に並ぶ。第四コアは、第一方向に積層された複数のＩ字状の鋼板を有し、第一方向に並んだ複数の第二端面に沿って延びる第二ギャップを介して第三コアと面する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態のＥＩコアの例示的かつ模式的な斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態の変形例のＥＩコアの例示的かつ模式的な斜視図である。
【図３】図３は、第２実施形態のＥＩコアの例示的かつ模式的な斜視図である。
【図４】図４は、第３実施形態のＥＩコアの例示的かつ模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
【０００９】
また、以下に開示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、ＥＩコア１の斜視図である。なお、以下の説明では、便宜上、互いに直交する三方向が定義されている。Ｘ方向は、ＥＩコア１の短手方向（左右方向、幅方向）に沿い、Ｙ方向は、ＥＩコア１の長手方向（前後方向）に沿い、Ｚ方向は、ＥＩコア１の高さ方向（厚さ方向、上下方向）に沿う。Ｚ方向は、第一方向の一例であり、Ｘ方向は、第二方向の一例である。なお、以下の説明では、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のそれぞれの正側（矢印の先端側）を一方と称し、負側を他方と称する。
【００１１】
ＥＩコア１は、例えば、ディジタル形保護継電器の入力変換器に用いられる計器用変圧器や変流器等のトランス１０に適用されている。トランス１０は、ＥＩコア１、不図示の一次巻線および二次巻線等を有している。
【００１２】
ディジタル形保護継電器は、電力系統に発生した事故等の異常を、トランス１０を介して入力される電圧、電流の大きさ、位相条件等により検出し、遮断器に対してトリップ指令を出力することで、事故区間を電力系統から迅速に切り離し、事故の波及を防止、局限するものである。そのため、トランス１０には、事故時に流れる大きな過度直流分でも磁気飽和しない性能が求められている。
【００１３】
そこで、本実施形態では、ＥＩコア１に、複数の鋼板１１，１２の間に亘ってＺ方向に延びる（連なる）ギャップＧ１，Ｇ２を設けている。これにより、ギャップＧ１，Ｇ２による磁気抵抗および漏れ磁束が増大し、トランス１０の磁気飽和が抑制されている。また、ギャップＧ１，Ｇ２により残留磁束密度がより小さくなるため、例えば、電力系統に連続して事故等の異常が発生した場合にも磁気飽和が抑制されやすくなるという利点もある。
【００１４】
図１に示されるように、ＥＩコア１は、例えば、複数のＥ型コア２，４と、複数のＩ型コア３，５と、を備えている。二つのＥ型コア２，４は、互いにＺ方向に並んで積層されている。Ｅ型コア２，４は、それぞれの開放側の端面１１ｄ，１１ｅが互いにＸ方向の反対側を向く状態に、設けられている。Ｅ型コア２は、第一コアの一例であり、Ｅ型コア４は、第三コアの一例である。
【００１５】
Ｉ型コア３は、Ｅ型コア２の端面１１ｄと面し、Ｉ型コア５は、Ｅ型コア４の端面１１ｅと面している。二つのＩ型コア３，５は、端面１１ｄ，１１ｅに対応して互いにＸ方向の反対側に位置されている。Ｉ型コア３は、第二コアの一例であり、Ｉ型コア５は、第四コアの一例である。また、端面１１ｄは、第一端面の一例であり、端面１１ｅは、第二端面の一例である。
【００１６】
Ｅ型コア２，４は、それぞれ、Ｚ方向に積層された複数の鋼板１１を有している。鋼板１１は、Ｚ方向の視線で、Ｅ字状に構成されている。鋼板１１は、基部１１ａと、一対の端脚部１１ｂと、中脚部１１ｃと、を有している。
【００１７】
基部１１ａは、Ｘ方向に所定の幅を有し、Ｙ方向に沿って細長く延びた帯板状に構成されている。基部１１ａは、一対の端脚部１１ｂおよび中脚部１１ｃのそれぞれの基端側、すなわち端面１１ｄ，１１ｅとは反対側と接続されている。
【００１８】
一対の端脚部１１ｂは、基部１１ａのＹ方向の両端部に設けられ、中脚部１１ｃは、基部１１ａのＹ方向の中央部に設けられている。一対の端脚部１１ｂおよび中脚部１１ｃは、それぞれ、Ｙ方向に所定の幅を有し、Ｘ方向に沿って細長く延びた帯板状に構成されている。一対の端脚部１１ｂおよび中脚部１１ｃは、Ｙ方向に互いに間隔をあけて並んでいる。
【００１９】
Ｉ型コア３，５は、それぞれ、Ｚ方向に積層された複数の鋼板１２を有している。鋼板１２は、Ｚ方向の視線で、Ｉ字状に構成されている。鋼板１２は、Ｘ方向に所定の幅を有し、Ｙ方向に沿って細長く延びた帯板状に構成されている。
【００２０】
鋼板１２のＸ方向の幅は、端脚部１１ｂと中脚部１１ｃとの間の隙間におけるＹ方向の幅と同じである。また、鋼板１２のＹ方向の長さは、端面１１ｄと端面１１ｅとが突き合わされた状態における二つの鋼板１１の端脚部１１ｂと中脚部１１ｃとの間の隙間のＸ方向の長さと同じである。すなわち、鋼板１１，１２は、材料の歩留率が高く経済的な打抜加工によって製造されている。
【００２１】
Ｅ型コア２とＩ型コア３との間には、ギャップＧ１が設けられている。ギャップＧ１は、Ｚ方向に並んだ複数の端面１１ｄに沿って延びている。ギャップＧ１は、中脚部１１ｃの端面１１ｄとＩ型コア３との間、および一対の端脚部１１ｂの端面１１ｄとＩ型コア３との間のうち、少なくとも一つに設けられている。なお、中脚部１１ｃと一対の端脚部１１ｂとは、例えば、ギャップＧ１を確保するためにＸ方向の長さが互いに異なるように構成されてもよい。ギャップＧ１は、第一ギャップの一例である。
【００２２】
また、Ｅ型コア４とＩ型コア５との間には、ギャップＧ２が設けられている。ギャップＧ２は、Ｚ方向に並んだ複数の端面１１ｅに沿って延びている。ギャップＧ２は、ギャップＧ１と同様に、中脚部１１ｃの端面１１ｅとＩ型コア５との間、および一対の端脚部１１ｂの端面１１ｅとＩ型コア５との間のうち、少なくとも一つに設けられている。ギャップＧ２は、第二ギャップの一例である。
【００２３】
また、Ｅ型コア２は、Ｚ方向に分割された複数の分割体２Ａ，２Ｂを有し、Ｉ型コア３は、Ｚ方向に分割された複数の分割体３Ａ，３Ｂを有している。同様に、Ｅ型コア４は、Ｚ方向に分割された複数の分割体４Ａ，４Ｂを有し、Ｉ型コア５は、Ｚ方向に分割された複数の分割体５Ａ，５Ｂを有している。なお、図１では、便宜上、Ｅ型コア２，４の分割体２Ｂの一部および分割体４Ｂ、ならびにＩ型コア３，５の分割体３Ｂの一部および分割体５Ｂは、図示省略されている。
【００２４】
そして、本実施形態では、Ｅ型コア２，４の分割体２Ａ，２Ｂと分割体４Ａ，４Ｂ、およびＩ型コア３，５の分割体３Ａ，３Ｂと分割体５Ａ，５ＢがＺ方向に交互に積層されている。よって、ＥＩコア１には、ギャップＧ１とギャップＧ２とがＺ方向に交互に設けられている。分割体２Ａ，２Ｂおよび分割体３Ａ，３Ｂは、第一分割体の一例であり、分割体４Ａ，４Ｂおよび分割体５Ａ，５Ｂは、第二分割体の一例である。なお、Ｅ型コア２，４およびＩ型コア３，５の分割数は、二つには限定されず、例えば、三つ以上であってもよいし、一つであってもよい。
【００２５】
ＥＩコア１では、Ｅ型コア２，４およびＩ型コア３，５の分割数が少ないほど、端面１１ｄ，１１ｅに沿って延びる（連なる）ギャップＧ１，Ｇ２のＺ方向の長さがより長くなる。よって、分割数が少ないほどギャップＧ１，Ｇ２による磁気抵抗および漏れ磁束が増大し、ひいてはトランス１０の磁気飽和が抑制されやすくなる。
【００２６】
一方で、分割数が増えるほど、鋼板１１における基部１１ａの積層枚数を減らすことができる。これにより、例えば、鋼板１１，１２が方向性電磁鋼板で構成された場合等に、磁束の流れが圧延直角方向となる基部１１ａの断面積が減るため、ＥＩコア１の鉄損特性が改善されやすいという利点がある。
【００２７】
鋼板１１，１２は、例えば、珪素鋼板とパーマロイとの組み合わせ等の磁気特性の異なる複数の材料によって構成されうる。本実施形態では、パーマロイで構成された鋼板１１，１２がＥＩコア１のＺ方向の両端部に設けられ、珪素鋼板で構成された鋼板１１，１２を間に挟んでいる。なお、鋼板１１，１２は、この例には限定されず、その他の磁性材料によって構成されてもよい。
【００２８】
以上のように、本実施形態では、例えば、Ｅ型コア２（第一コア）とＩ型コア３（第二コア）との間に、Ｚ方向に並んだ複数の端面１１ｄ（第一端面）に沿って延びるギャップＧ１（第一ギャップ）が設けられ、Ｅ型コア４（第三コア）とＩ型コア５（第四コア）との間に、Ｚ方向に並んだ複数の端面１１ｅ（第二端面）に沿って延びるギャップＧ２（第二ギャップ）が設けられている。このような構成によれば、例えば、ギャップＧ１，Ｇ２による磁気抵抗および漏れ磁束が増大し、ひいては磁気飽和がより抑制されやすいトランス１０が得られやすい。
【００２９】
また、本実施形態では、例えば、Ｅ型コア２およびＩ型コア３は、Ｚ方向に分割された複数の分割体２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ（第一分割体）を有し、Ｅ型コア４およびＩ型コア５は、Ｚ方向に分割された複数の分割体４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ（第二分割体）を有し、分割体２Ａ，２Ｂ（３Ａ，３Ｂ）と分割体４Ａ，４Ｂ（５Ａ，５Ｂ）とが、Ｚ方向に交互に設けられている。このような構成によれば、例えば、ギャップＧ１，Ｇ２による利点と鉄損特性による利点との双方が得られやすい。
【００３０】
［第１実施形態の変形例］
図２は、本変形例のＥＩコア１Ａの斜視図である。ＥＩコア１Ａは、上記第１実施形態のＥＩコア１と同様の構成を備えている。よって、ＥＩコア１Ａは、当該同様の構成に基づく上記第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００３１】
ただし、本変形例では、図２に示されるように、Ｅ型コア２の分割体２Ａ，２ＢがＺ方向の両端部に設けられ、Ｅ型コア４が分割体２Ａ，２Ｂの間に設けられている点が、上記第１実施形態と相違している。Ｉ型コア３の分割体３Ａ，３Ｂは、分割体２Ａ，２Ｂに対応してＺ方向の両端部に設けられ、Ｉ型コア５は、Ｅ型コア４に対応してＺ方向の中央部に設けられている。なお、図２では、便宜上、Ｅ型コア４の一部および分割体２Ｂ、ならびにＩ型コア５の一部および分割体３Ｂは、図示省略されている。
【００３２】
分割体２Ａと分割体３Ａとの間、および分割体２Ｂと分割体３Ｂとの間には、それぞれギャップＧ１が設けられている。ギャップＧ１は、それぞれＺ方向に並んだ複数の端面１１ｄに沿って延び、Ｚ方向に互いに間隔をあけて並んでいる。Ｅ型コア４とＩ型コア５との間には、ギャップＧ２が設けられている。ギャップＧ２は、Ｚ方向に並んだ複数の端面１１ｅに沿って延びている。ギャップＧ２のＺ方向の長さは、ギャップＧ１のうち一つのＺ方向の長さよりも長い。
【００３３】
このように、本変形例によっても、ギャップＧ１，Ｇ２による磁気抵抗および漏れ磁束が増大し、ひいては磁気飽和がより抑制されやすいトランス１０が得られやすい。
【００３４】
［第２実施形態］
図３は、本実施形態のＥＩコア１Ｂの斜視図である。ＥＩコア１Ｂは、上記第１実施形態のＥＩコア１と同様の構成を備えている。よって、ＥＩコア１Ｂは、当該同様の構成に基づく上記第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００３５】
ただし、本実施形態では、例えば、図３に示されるように、ギャップＧ１，Ｇ２のそれぞれにギャップシート７が設けられている点が、上記第１実施形態と相違している。ギャップシート７は、例えば、樹脂等の空気よりも透磁率が小さい非磁性体（絶縁体）によって構成されている。ギャップシート７は、介在部材の一例である。
【００３６】
ギャップシート７は、例えば、一対の端脚部１１ｂの間に亘ってＹ方向に延び、中脚部１１ｃとＩ型コア３，５との間、および一対の端脚部１１ｂとＩ型コア３，５の間のそれぞれに介在している。なお、ギャップシート７は、この例には限定されず、例えば、中脚部１１ｃとＩ型コア３，５との間、および一対の端脚部１１ｂとＩ型コア３，５との間に対応してＹ方向に間欠的（部分的）に設けられてもよい。
【００３７】
このように、本実施形態では、ＥＩコア１Ｂにギャップシート７が設けられているため、例えば、当該ギャップシート７によってＥ型コア２，４とＩ型コア３，５との間にギャップＧ１，Ｇ２がより確実に確保されうる。よって、例えば、ギャップＧ１，Ｇ２によるトランス１０の磁気飽和の抑制効果がより一層得られやすい。
【００３８】
［第３実施形態］
図４は、本実施形態のＥＩコア１Ｃの斜視図である。ＥＩコア１Ｃは、上記第１実施形態のＥＩコア１と同様の構成を備えている。よって、ＥＩコア１Ｃは、当該同様の構成に基づく上記第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００３９】
ただし、本実施形態では、例えば、図４に示されるように、Ｅ型コア２とＩ型コア３とによってＥＩコア１Ｃが構成されている点が、上記第１実施形態と相違している。すなわち、本実施形態では、Ｅ型コア２とは反対側を向いたＥ型コア４およびＩ型コア５を有していない。Ｅ型コア２とＩ型コア３との間には、ギャップＧ１が設けられ、Ｚ方向に並んだ複数の端面１１ｄに沿って延びている。ギャップＧ１は、ＥＩコア１ＣのＺ方向の一端部と他端部との間に亘り、Ｚ方向の両側に開放されている。
【００４０】
このように、本実施形態では、ＥＩコア１ＣがＥ型コア２とＩ型コア３とによる所謂バット積みによって構成されているため、例えば、端面１１ｄに沿って延びる（連なる）ギャップＧ１のＺ方向の長さをより長くすることができる。よって、例えば、ギャップＧ１による磁気抵抗および漏れ磁束が増大し、磁気飽和がより一層抑制されやすいトランス１０が得られやすい。
【００４１】
なお、ＥＩコア１Ｃは、上記実施形態の交互積みのＥＩコア１，１Ａ，１Ｂと比べて、ギャップＧ１による磁気飽和の抑制効果が得られやすいが、トランス１０の位相誤差および鉄損が比較的大きくなり得る。別の言い方をすると、上記実施形態のＥＩコア１，１Ａ，１Ｂによれば、位相特性および鉄損特性を改善しながら磁気飽和を抑制できるトランス１０が得られやすい。
【００４２】
以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ〜１Ｃ…ＥＩコア、２…Ｅ型コア（第一コア）、２Ａ，２Ｂ…分割体（第一分割体）、３…Ｉ型コア（第二コア）、３Ａ，３Ｂ…分割体（第一分割体）、４…Ｅ型コア（第三コア）、４Ａ，４Ｂ…分割体（第二分割体）、５…Ｉ型コア（第四コア）、５Ａ，５Ｂ…分割体（第二分割体）、７…ギャップシート（介在部材）、１０…トランス、１１…鋼板、１１ｄ…端面（第一端面）、１１ｅ…端面（第二端面）、１２…鋼板、Ｇ１…ギャップ（第一ギャップ）、Ｇ２…ギャップ（第二ギャップ）、Ｘ…第二方向、Ｚ…第一方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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