(57)【要約】【課題】  ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスにおいて、冷却効率がよく、絶縁強度が強いトランスを提供する。【解決手段】  トランス１は、巻軸方向から眺めた断面が円形のボビン３の周面に、銅線からなる巻線４を巻回して、その巻線部２が構成されている。その上で、ボビン−巻線間及び各巻線層間に、例えば空間距離ｄの絶縁油が対流できる絶縁油対流空間６が形成されている。トランス１が駆動されて巻線４が発熱すると、この発熱により加熱された絶縁油対流空間６内の絶縁油は、絶縁油対流空間６外の絶縁油との間で対流を起こし、絶縁油対流空間６には新たな絶縁油が流れ込み、巻線４が冷却される。【選択図】  図１
2005039042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスであって、
前記ボビン−巻線間及び各巻線層間に、冷却のために絶縁油が対流できる絶縁油対流空間を形成した
ことを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記空間は、前記ボビン−巻線間及び各巻線層間に介在され、両者間を離間させる絶縁物によって形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のトランス。
【請求項３】
前記絶縁物を、前記ボビンと巻線層とが軸方向に重ならない部分に位置させた
ことを特徴とする請求項２記載のトランス。
【請求項４】
ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスであって、
前記巻線は巻回長さ方向に沿って凹凸をつけて巻回してなる
ことを特徴とするトランス。
【請求項５】
ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスであって、
前記ボビン−巻線間及び各巻線層間に介在され、両者間を絶縁する絶縁シートが凹凸形状になっている
ことを特徴とするトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的にトランスは、１次−２次間の結合を良くするため巻線を密に巻くことが多い。そのためパルスパワーで使用して高圧のパルス波形を出力するトランスのような損失による発熱が大きい場合、通常の冷却ではトランス内部の急激な発熱を抑えるのは困難である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５７０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、高圧のパルス波形を出力するトランスの場合、通常の冷却では、内部の発熱が顕著になり、高出力化が困難である。解決策としてトランスをシリーズに繋ぎ、負荷を分担させて発熱を抑える方法や巻線の電流密度を極力下げる方法があるが、いずれの場合もトランスのスペースの大型化及びコストアップとなる。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスにおいて、冷却効率がよく、絶縁強度が強いトランスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のトランスは、ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスであって、前記ボビン−巻線間及び各巻線層間に、絶縁油が冷却のために対流できる絶縁油対流空間を形成したことを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明のトランスは、前記空間は、前記ボビン−巻線間及び各巻線層間に介在され、両者間を離間させる絶縁物によって形成されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明のトランスは、前記絶縁物を、前記ボビンと巻線層とが軸方向に重ならない部分に位置させたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のトランスは、ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスであって、前記巻線は巻回長さ方向に沿って凹凸をつけて巻回してなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のトランスは、ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスであって、前記ボビン−巻線間及び各巻線層間に介在され、両者間を絶縁する絶縁シートが凹凸形状になっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のトランスによれば、ボビンに巻線を巻回してなる巻線部を備え、該巻線部を絶縁油に浸漬する構成のトランスにおいて、ボビン-巻線間及び各巻線層間に空間が形成さ
れ、十分に絶縁油が巻線表面を対流する構造になり、冷却効率の向上をはかった、絶縁強
度が強いトランスを実現することができる。
【００１２】
本発明のトランスによれば、通常のトランスでは、１次−２次間の結合を良くするためにボビン−巻線間及び各巻線層間にはほとんどスペースがなく、絶縁油でトランスを冷却しようとしてもトランス表面の冷却が主であり、トランス内部の発熱を瞬時に抑えることは困難であったが、ボビン−巻線間及び各巻線層間に絶縁油が巻線表面を対流できるようなスペースが設けられているので、トランス内部も十分に冷却することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図を示す。
【００１５】
本実施の形態のトランス１-１は、巻軸方向から眺めた断面が円形で、その内方部分に
は図示省略した鉄心が巻軸と同軸に設けられているボビン３の周面に、銅線からなる巻線４を巻回して、その巻線部２が構成されている。この巻線４の巻回にあたっては、そのボビン−巻線間及び各巻線層間に、例えばポリエチレンナフタレートフィルムからなる絶縁シート５を介在させた構成になっている。その上で、ボビン−巻線間及び各巻線層間に、例えば空間距離ｄが０.５ｍｍ程度の冷却のために絶縁油が対流できる絶縁油対流空間６
が形成されている。
【００１６】
これにより、本実施形態のトランス１-１によれば、その巻線部２を絶縁油に浸漬した
状態にあっては、この絶縁油対流空間６にも絶縁油が入りこむことになる。
【００１７】
したがって、トランス１-１が駆動されて巻線４が発熱すると、この発熱により加熱さ
れた絶縁油対流空間６内の絶縁油は、絶縁油対流空間６外の絶縁油との間で対流を起こし、絶縁油対流空間６には新たな絶縁油が流れ込み、巻線４が冷却される。これにより、冷却効率がよく、絶縁強度が強いトランスを実現することができる。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、絶縁油対流空間６の空間距離ｄは０.５ｍｍ程度とし
て説明したが、これに限るものではない。また、ボビン３の巻軸方向から眺めた断面形状、すなわち巻線４の巻軸方向から眺めた巻回形状も、円形にかぎるものではない。
【００１９】
図２は、本発明の第２の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図を示す。
【００２０】
前述した第１の実施の形態によるトランス１-１と同様な構成部分については、同一符
号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
本実施の形態のトランス１-２は、ボビン−巻線間及び各巻線層間に、両者間を離間さ
せる絶縁物７を介在させ、ボビン−巻線間及び各巻線層間に絶縁油対流空間６を形成している。
【００２２】
絶縁物７は、絶縁シート５とその外層の巻線４間に、周方向に間隔を置いて配置介在され、図２においては、ボビン４の軸を中心として相互に点対称な２ヶ所の位置に配置されている。
【００２３】
そして、絶縁物７は、例えば、厚さが０.５ｍｍ程度のポリエステルフィルムを切断し
た長尺体によって構成され、その長さ方向をボビン３の軸方向に沿わせて巻装され、ボビ
ン−巻線間及び各巻線層間全てに配置されている。
【００２４】
本実施の形態のトランス１-２よっても、第１の実施の形態のトランス１-１の場合と同様に、冷却効率がよく、絶縁強度が強いトランスを実現することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、絶縁物７は厚さが０.５ｍｍ程度のポリエステルフィ
ルムとして説明したが、絶縁物７の材質、長さ、厚さ、形状、位置及び配置個数はこれに限るものではない。また、ボビン３の巻軸方向から眺めた断面形状、すなわち巻線４の巻軸方向から眺めた巻回形状も、円形にかぎるものではない。
【００２６】
図３は、本発明の第３の実施の形態によるトランスの、巻線の巻.軸方向から眺めた断
面構成図を示す。
【００２７】
前述した第１，第２の実施の形態によるトランス１-１，１-２と同様な構成部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態のトランス１-３は、ボビン３は、内部に鉄心が配置され、その外周部に
は巻線４が巻回される筒状形状になっており、さらにその筒状部分の端部には、巻回した巻線４の形状維持（例えば、ボビン３の各巻線層間のずれ防止）や保護（例えば、転倒防止）等をはかるフランジ部８を備えた構成になっている。
【００２９】
図３においては、フランジ部８は、巻回した巻線４の最大巻径とほぼ同じ直径を有する円板状部材の直径方向両端側部分を、当該直径方向と直交する弦方向に沿って切欠して基部８ａを形成し、ボビン３に巻回した巻線４の各巻線層がその巻軸方向から眺めて現われるようになっている。さらに、この基部８ａの各隅部分には、脚部８ｂが突出形成された構成になっており、この脚部８ｂにも、さらに巻線４の各巻線層を露呈させるための切欠部８ｃが形成されている。
【００３０】
その上で、本実施の形態のトランス１-３の巻線部２では、その巻軸方向から眺めてフ
ランジ部８によって遮られない、巻線４の各巻線層が現われている部分のボビン−巻線間及び各巻線層間に、絶縁物７が介在されている。
【００３１】
絶縁物７は、第２の実施の形態の場合と同様に、厚さが０.５ｍｍ程度のポリエステル
フィルムを切断した長尺体によって構成され、その長さ方向をボビン３の軸方向に沿わせて巻装され、ボビン−巻線間及び各巻線層間全てに配置され、絶縁油対流空間６を形成する。
【００３２】
これにより、本実施の形態のトランス１-３よっても、第１，２の実施の形態のトラン
ス１-１，１-２の場合と同様に、冷却効率がよく、絶縁強度が強いトランスを実現することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態の場合は、トランス１-３ボビン３の端部に、巻回した巻線４の
形状維持や保護等をはかるフランジ部８が形成されている場合であっても、各巻線層が露呈させられ、かつこの露呈した部分のボビン−巻線間及び各巻線層間に絶縁物７が介在しているので、フランジ部８によって隠れた部分のボビン−巻線間及び各巻線層間の絶縁油も、効率的に対流させることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、絶縁物７は厚さが０.５ｍｍ程度のポリエステルフィ
ルムとして説明したが、絶縁物７の材質、長さ、厚さ、形状、位置及び配置個数はこれに限るものではない。
【００３５】
図４は、本発明の第４の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図を示す。
【００３６】
前述した第１，第２の実施の形態によるトランス１-１，１-２と同様な構成部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態のトランス１-４では、巻線４をボビン３に巻回するに当たり、巻回方向
に沿って、すなわち巻線４の長さ方向に沿って、凹凸９をつけて巻回した構成になっている。
【００３８】
この場合、凹凸９は、ボビン３に巻回する前の巻線４に巻回長さ方向に沿って凸部９ａ又は凹部９ｂを所定又は任意長さ間隔で予め形成しておいても、巻線４をボビン３に巻回する過程において、所定又は任意巻回位置で巻線４を凸変形又は凹変形させて形成してもよい。
【００３９】
本実施の形態の場合は、凹凸９は、巻線４に高さ０.５ｍｍ程度の凸部９ａを形成し、
又は高さ０.５ｍｍ程度の凹変形を施して構成されている。
【００４０】
これにより、本実施の形態のトランス１-４では、巻線４に形成された凹凸９が、ボビ
ン−巻線間及び各巻線層間に絶縁油対流空間６を形成し、冷却効率がよく、絶縁強度が強いトランスを実現することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、凹凸９は各巻線層毎に周方向位置を合わせて２箇所形成されるように構成したが、凹凸９の形状，高さ，位置，及び個数は、図４に示した構成に限定されるものではない。
【００４２】
図５は、本発明の第５の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図を示す。
【００４３】
前述した第１，第２の実施の形態によるトランス１-１，１-２と同様な構成部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態のトランス１-５では、巻線４をボビン３に巻回するに当たり、ボビン−
巻線間及び各巻線層間に介在させるポリエチレンナフタレートフィルムからなる絶縁シート５が、巻回方向に沿って凹凸９を有する波形形状に構成されている。
【００４５】
この場合、絶縁シート５は、この波形形状を形成する凹凸９によって、巻線４の巻回軸方向に沿って延びる溝通路９’が形成され、この溝通路９’が絶縁油対流空間６を形成する。
【００４６】
本実施の形態の場合は、凹凸９は、絶縁シート５の波形形状は、その溝通路９’の溝深さが０.５ｍｍ程度になるように形成されている。
【００４７】
これにより、本実施の形態のトランス１-５では、絶縁シート５に形成された凹凸９が
、ボビン−巻線間及び各巻線層間に絶縁油対流空間６を形成し、冷却効率がよく、絶縁強度が強いトランスを実現することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、絶縁シート５の凹凸９は波形形状に構成したが、凹凸９の形状，高さ，位置，及び個数は、図５に示した構成に限定されるものではない。
【００４９】
また、絶縁シート５は、図５に示した構成では均一厚さの絶縁シート５を屈曲させて波形形状の凹凸９を形成する構成としたが、例えば、絶縁シート５の厚さを均一厚さとせず、厚肉部と薄肉部とが適宜間隔で形成された厚さ形状とし、これにより凹凸９を形成するようにしてもよい。
【００５０】
図６は、上述した実施の形態のトランスについての性能評価のための実施装置の構成図を示したものである。
【００５１】
図６において、実施装置２０は、インバータ２１，トランス収納ケース２２，及び負荷電極２３を備え、トランス収納ケース２２には絶縁油２４が貯留され、本発明によるトランス１（トランス１-１〜１-５）はトランス収納ケース２２内に収容されて絶縁油２４に浸漬される構成になっている。
【００５２】
そして、本実施装置２０の場合は、入力電圧１００Ｖ，スイッチング周波数１０ＫＨｚでインバータ２１を動作させ、トランス２次側に振幅値Ｖｐｐ＝１５ＫＶのパルス波形を出力し、電極間に放電を発生させた場合のトランス１の状況を確認した。
【００５３】
この結果、上述した実施の形態のトランス１-１〜１-５のいずれとも、絶縁油２４の油温は３０℃であることを確認し、トランスの焼損、破損がないことを確認した。
【００５４】
本発明によるトランスは、以上説明したとおりであるが、その構成は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、第１〜第３の実施の形態では、巻線部２の巻回にあたっては、そのボビン−巻線間及び各巻線層間に絶縁シート５を介在させた構成としたが、例えば巻線が絶縁被覆されている巻線であるならば、ボビン−巻線間及び各巻線層間に絶縁シート５を介在させなくてもよい。
【００５６】
なお、この場合、特に第４の実施の形態のトランス１-４においては、巻線層毎に凹凸
９の形成位置を周方向位置をずらすことにより、絶縁油対流空間６をより効果的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態によるトランスの、巻線の巻軸方向から眺めた断面構成図である。
【図６】本発明の実施の形態のトランスについての性能評価のための実施装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  トランス
２  巻線部
３  ボビン
４  巻線
５  絶縁シート
６  絶縁油対流空間
７  絶縁物
８  フランジ部
９  凹凸
【図１】
2005039042.tif 000003
【図２】
2005039042.tif 000004
【図３】
2005039042.tif 000005
【図４】
2005039042.tif 000006
【図５】
2005039042.tif 000007
【図６】
2005039042.tif 000008