(57)【要約】【課題】比透磁率が１０００以上の主コアに比透磁率が数十程度のパスコアを用いると丁度良い磁気漏洩が得られることに着目し、パスコアにフェライト粉モールド板を用いることで、漏洩磁束の微調整に優れ、適度な漏洩磁束を簡単にかつ的確に実現でき、また、その成形が簡易型に流し込んで固化させるだけで、任意の形状に簡単に、容易に、迅速に、安価に、そして、少量でも支障なく得ることができるようにしようとするものである。【解決手段】主コア１に一次巻線２と二次巻線３を所要の間隔を隔てて配置するとともに、両巻線間で主コア１に透磁率の低いフェライト粉モールド板４をパスコアとして介装し、また、そのフェライト粉モールド板４は、溶融した電気絶縁性合成樹脂とフェライト粉とを均一に攪拌混合して簡易型に流し込み、固化させて、所要の形状に成形して成る。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主コアに一次巻線と二次巻線を所要の間隔を隔てて配置するとともに、両巻線間で主コアに透磁率の低いフェライト粉モールド板をパスコアとして介装したことを特徴とする高周波磁気漏洩変圧器。
【請求項２】
上記フェライト粉モールド板を、溶融した電気絶縁性合成樹脂とフェライト粉とを均一に攪拌混合して簡易型に流し込み、固化させて、所要の形状に成形した請求項１に記載の高周波磁気漏洩変圧器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型ガスタービン発電機を用いた大型放電灯照明システムおける安定器等に利用する高周波磁気漏洩変圧器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、送配電系統における地域分散型の電源システムの一つとして小型ガスタービン発電機が用いられるようになってきているが、この発電機で発生する電力が１ｋＨｚ〜４ｋＨｚ程度の高周波電力であることから、これを一旦５０Ｈｚ／６０Ｈｚの低周波電力に変換しており、そのために、その小型ガスタービン発電機には、スタビライザ、整流回路、チョッパ、インバータ、ノイズ防止手段等から成る複雑な周波変換器を接続している。殊に、メタルハライドランプ等の大型放電灯を点灯させる場合は、更に始動パルス高電圧を発生させる始動用電子装置と点灯を持続させる低周波用安定器とを要している。したがって、その小型ガスタービン発電機に接続される一連の設備は、極めて大型で、大重量で、高価なものと成っており、設置スペース上も設置作業上も著しく制約を受けている。また、その始動用電子装置及び低周波用安定器では、始動時のパルス高電圧でノイズや高調波が発生している。
【０００３】
一方、本発明者らの実験研究によれば、メタルハライドランプ等の大型放電灯の場合、小型ガスタービン発電機からの高周波電力で直接点灯させると、従来のように５０Ｈｚ／６０Ｈｚの低周波電力で点灯させる場合に比べて、光束が３０％以上に増加し、発光管内のプラズマが太くなり、照度が大きく増加し、エネルギー効率が大きく高まることが判明した。このことからすると、大型放電灯を小型ガスタービン発電機の高周波電力で直接的に点灯させることができれば、上述のような周波数変換器、始動用電子装置、低周波用安定器等の一連の設備は必要なく、甚だ好都合であるが、小型ガスタービン発電機からの出力を直に使用するには、安定性の面で問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この点については、高周波用の簡単な磁気漏洩変圧器を得ることができれば、これを安定器として利用することにより設備を格段に簡素化でき、上述の各種の不具合を一掃できるものと考えられるが、従来の手法で高周波トランスに磁気漏洩構造を持たせるには、主コアに装着する一次巻線と二次巻線を分離させて、距離を隔てて配置するか、一次巻線と二次巻線の間で主コアと同材質のパスコアを挿入するか、或いは、パスコアの役目を果たす部分をあらかじめ組み込んだコアに一次巻線と二次巻線を配置するかの何れかとなるが、距離を隔てるだけで所定の磁気漏洩を得るにはかなり大きな距離が必要となるため、主コアに巻線のできないデッドスペースが増大して、小型化の障害になり、また、そのようなパスコアやパスコアの役目を果たす部分を設ければ、必要以上の磁気漏洩をもたらしてしまう不具合を生じるか、或いは、設計、製作が面倒なものとなってコスト高を招き、一定の性能を期待できない等の不具合を生じる。特に、小型ガスタービン発電機の発生する電力の周波数が１ｋＨｚ〜４ｋＨｚ程度であれば、大型放電灯に必要な磁気漏洩特性が、小さすぎても、大きすぎても問題が発生する。つまり、磁気漏洩が小さすぎると、定常時に電圧が上がりすぎて放電灯に必要以上の電力を送り込むことになり、寿命を著しく短くしてしまう不具合をもたらし、磁気漏洩が大きすぎると定常時の電圧が下がりすぎて放電灯に所定の電力を送り込むことができない不都合を生じるからである。その上、フェライトコアは、特殊形状のものを作ろうとすると、通常、極めて高価な金型代と、ロットをまとめて発注することが必要となる。
【０００５】
本発明は、比透磁率が１０００以上の主コアに比透磁率が数十程度のパスコアを用いると丁度良い磁気漏洩が得られることに着目し、パスコアにフェライト粉モールド板を用いることで、それらの問題点を解決しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
斯かる観点から、本発明は、主コアに一次巻線と二次巻線を所要の間隔を隔てて配置するとともに、両巻線間で主コアに透磁率の低いフェライト粉モールド板をパスコアとして介装したことを特徴とする。
【０００７】
また、上記フェライト粉モールド板を、溶融した電気絶縁性合成樹脂とフェライト粉とを均一に攪拌混合して簡易型に流し込み、固化させて、所要の形状に成形して成る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高周波磁気漏洩変圧器を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１乃至図３は、本発明に係る高周波磁気漏洩変圧器の具体例を示しており、図示のものは、主コア１を一対のＥ形フェライトコア１１，１１を突き合わせて構成し、その主磁路の中央路１２に各々独立に巻回した一次巻線２と二次巻線３とを配置し、両巻線間で主コア１に透磁率の低いフェライト粉モールド板４をパスコアとしてギャップ無く介装することにより、主コア１の主磁路の中央路１２と側路１３とを中間部分で磁気的に結ぶ漏洩磁路４１を形成している。
【００１０】
主コア１の主磁路の中央路１２は円柱状に、側路１３はその内面を中央路１２と同軸線の凹面状に形成しており、一次巻線２と二次巻線３の内周面及び外周面をそれらの円弧に適合させて、密嵌させている。また、フェライト粉モールド板４の両端もそれらの円弧に適合させて、密接させている。なお、主コア１の一対のＥ形フェライトコア１１，１１は既存のものでよく、主磁路の中央路１２が角柱状、側路１３の内面がフラット状のものでもよい。各Ｅ形フェライトコア１１，１１の両側面には長手方向に凹溝１４を設けて、それぞれボルト１５を挿入し、ナット１６で締め付けることにより、両Ｅ形フェライトコア１１，１１を締結しているが、この締結手段はバンドや補助板を用いた他の既存の締結手段でもよい。
【００１１】
主コア１の各Ｅ形フェライトコア１１，１１は、例えば、比透磁率２５００相当のものを使用すればよく。フェライト粉モールド板４は、電気絶縁性合成樹脂であるエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等の汎用の２液性硬化樹脂に、その溶融段階において、各Ｅ形フェライトコア１１，１１と同じ材料のフェライト粉を所要の混合比率で均一に攪拌混合し、簡易型に流し込んで固化させることにより、所定の形状に成形する。混合比率は、樹脂対フェライト粉の重量比で１対３程度がよいが、この割合に限るものではなく、任意に設定、変更でき、フェライト粉の混合比率が多いほど漏洩磁束は増大する。巻線の励磁インダクタンスは、放電灯の容量で変わるが、一例としては３５０ｍＨ程度にするとよい。
【００１２】
外形寸法的には、図１乃至図３の形態において、例えば、主コア１は、横幅１２０ｍｍ程度、高さ１０１ｍｍ程度、奥行き３０ｍｍ程度、主磁路の中央路１２で直径３０ｍｍ程度、高さ７１ｍｍ程度、主磁路の両側路１３，１３間で最大間隔９５ｍｍ程度に形成し、フェライト粉モールド板４は、その主コア１の寸法に適合させるとともに、厚さ５ｍｍ程度に形成する。また、一次巻線２と二次巻線３もそれぞれ内径及び外径を主コア１の寸法に適合させるとともに、巻幅３１ｍｍ程度に形成するとよい。
【００１３】
フェライト粉モールド板４は、漏れインダクタンス係数（漏れインダクタンス／励磁インダクタンス）が３％〜６％程度になることを目安にして製作するが、このことは上述のように電気絶縁性合成樹脂とフェライト粉の混合比率を変えることで漏洩磁束を任意に調整できて、漏洩磁束の微調整に優れ、適度な漏洩磁束を簡単にかつ的確に実現でき、容易に製作することができる。混合比率の具体的な選定や変更は、製品の設計上製作上頗る簡単にかつ的確に行えるからであり、主コア１への介装には面倒なギャップを設ける必要がないからである。また、その成形が簡易型に流し込んで固化させるだけで容易に行えるからでもある。
【００１４】
因に、このフェライト粉モールド板４を用いずに、同じ形状のフェライトパスコアを用いて従来型の磁気漏洩変圧器を形成すると、その漏れインダクタンス係数が７％〜１０％程度乃至それ以上になり、定常時の電圧が下がりすぎて放電灯に所定の電力を供給できないと考えられる。この磁気漏洩変圧器においてパスコアを無しにすれば、その漏れインダクタンス係数が１％〜３％程度となり、十分な安定化を図れず、定常時の電圧が上がりすぎて放電灯に必要以上の電力を送り込むことになって放電灯の寿命を著しく短くしてしまう不具合があると考えられる。フェライトパスコアを用いた上記従来型の磁気漏洩変圧器において、本体のフェライトコアに対しフェライトパスコアをギャップを隔てて介入させることも考えられるが、ギャップの設定が設計上も製作上も難しく、製品に一定の性能を確保し難い。その点、パスコアにフェライト粉モールド板４を用いれば、それらの不都合はなく、格段に優れた電圧、電流特性を発揮させることができ、製品に一定の性能を確保できるのである。
【００１５】
パスコアとしてフェライト粉モールド板４を用いた場合と、パスコアを用いない場合と、パスコアとして主コア１と同材質のフェライト板５を用いた場合とについて、比較試験を行ったところ、次の結果を得た。但し、主コア１の主磁路の中央路１２が円柱状、両側路１３，１３内面が円弧の凹面状ではあるが、ここでは比較の都合上、パスコアとしてのフェライト粉モールド板４及びフェライト板５をそれぞれ共通の長方形の板に形成して、両端面が円弧ではないものとした。また、フェライト粉モールド板４の混合比率を樹脂対フェライト粉の重量比で１対３に選定した。主コア１の比透磁率は２５００相当で共通のものとし、巻線の励磁インダクタンスは３５０ｍＨで共通のものとした。なお、図４乃至図６はそれぞれの構成要領を示している。
【００１６】
［試験結果］
１．　パスコアとしてフェライト粉モールド板４を用いた場合（図４）
板厚　　　　　漏れインダクタンス　　漏れインダクタンス係数
２ｍｍ　　　　　８．５ｍＨ　　　　　　２．４％
３ｍｍ　　　　　９．１ｍＨ　　　　　　２．６％
４ｍｍ　　　　　９．７ｍＨ　　　　　　２．７％
５ｍｍ　　　　１０．４ｍＨ　　　　　　３．０％
２．　パスコア用いない場合（図５）
巻線間距離　　漏れインダクタンス　　漏れインダクタンス係数
０ｍｍ　　　　　６．１ｍＨ　　　　　　１．７％
５ｍｍ　　　　　７．３ｍＨ　　　　　　２．１％
３．　パスコアとしてフェライト板５を用いた場合（図６）
板厚　　　　　漏れインダクタンス　　漏れインダクタンス係数
５ｍｍ　　　　３１．０ｍＨ　　　　　　８．６％
【００１７】
この試験結果によると、主磁路の中央路１２が円柱状、両側路１３，１３内面が円弧の凹面状であるため、長方形のパスコアでは漏れインダクタンスがそれほど増大していない。しかし、パスコアを用いない空間だけのものと比較すると、パスコアとしてフェライト板５を用いた場合にはパスコア用いない場合の４倍以上にまで大きくなってしまうが、パスコアとしてフェライト粉モールド板４を用いた場合では１．４倍程度にとどまっている。但し、フェライト粉モールド板４及びフェライト板５を長方形としているので、両端面を主コア１の主磁路の中央路１２及び側路１３内面の円弧に適合させてギャップ無く介装すれば、更に漏れインダクタンス及び漏れインダクタンス係数が増大するが、上記の目安値の範囲に収めることができるものと推測できる。そして、漏洩磁束は上記混合比率だけでなくその板厚でも微調整でき、最適条件に設定し易いことがわかる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、比透磁率１０００以上の主コアに比透磁率が数十程度のフェライト粉モールド板によるパスコアを用いることができて、漏洩磁路に１ｋＨｚ〜４ｋＨｚ程度の高周波電力で直接的にメタルハライドランプ等の大型放電灯を点灯させるに丁度良い磁気漏洩を得ることができ、そして、そのフェライト粉モールド板は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂のような汎用のモールド材にフェライトコアの母材であるフェライト粉を任意の混合比率で混合して成形できるから、その混合比率を適宜に選定するだけで漏洩磁束を自由に設定、変更でき、勿論、厚さの選定でも設定、変更できて、漏洩磁束の微調整に優れ、適度な漏洩磁束を簡単にかつ的確に実現でき、また、その成形が簡易型に流し込んで固化させるだけで、任意の形状に簡単に、容易に、迅速に、安価に、しかも、少量でも支障なく得ることができて、フェライトコア専門メーカーに依頼する必要もフェライトコアで特殊形状のものを作る場合のような高価な金型代もロットをまとめて発注する必要もない。
【００１９】
したがって、所要の高周波磁気漏洩変圧器を極めて簡単に、容易に、迅速に、小型軽量に、的確にかつ廉価に設計、製作できて、短納期で顧客の要求に対応できる。その結果、小型軽量で安価な格段に優れた高周波電力用の安定器を無理なく得ることもでき、小型ガスタービン発電機を用いた大型放電灯照明システムにおいて小型ガスタービン発電機からの高周波電力をほとんど直接的に大型放電灯へと供給できて、従来必要とされていた周波数変換器も始動用電子装置及び低周波用安定器も必要なく、よって、その小型ガスタービン発電機に接続される一連の設備を簡素化、小型軽量化、低廉化でき、また、設置スペースを縮小でき、設置作業を容易にでき、更に、ノイズや高調波の発生はなく、画期的に優れた小型ガスタービン発電機を用いた大型放電灯照明システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波磁気漏洩変圧器に係る実施の形態を示す斜視図である。
【図２】同実施の形態の一部截断断面図である。
【図３】図２のＡ―Ａ線の断面図である。
【図４】同実施の形態の構成要領説明図である。
【図５】比較例の構成要領説明図である。
【図６】他の比較例の構成要領説明図である。
【符号の説明】
１…主コア
２…一次巻線
３…二次巻線
４…フェライト粉モールド板
５…フェライト板
１１…Ｅ形フェライトコア
１２…主磁路の中央路
１３…主磁路の側路
１４…凹溝
１５…ボルト
１６…ナット
４１…漏洩磁路
【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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