(57)【要約】【課題】  本発明は、小電流領域での励磁電圧値の測定誤差を改善した変流器及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】  絶縁樹脂部材をプレスにより押圧力が内部ケース１３に印加され、内部ケース１３は鉄心５側に変形する。この変形力により鉄心５が空間部１３を移動し圧力を吸収し、圧力は鉄心５に印加され難くなり、鉄心５に磁気応力,磁気歪などが生じ難くなると共に、鉄心焼きなまし温度で絶縁樹脂部材を押圧して絶縁層２を形成したので、鉄心５は磁気応力,磁気歪がなど改善され、鉄心磁気特性が向上し、励磁特性が良くなり、小電流領域で測定誤差が少なくなった。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、前記鉄心に巻回されたクッション材と、前記クッション材に巻回された巻線と、前記巻線に応力緩衝手段を介して被覆された絶縁層を備えた変流器において、前記応力緩衝手段として使用されたケースに絶縁層形成時の押圧力により巻線が移動する空間部を設けることを特徴とする変流器。
【請求項２】
鉄心と、前記鉄心に巻回されたクッション材を設け、前記クッション材に巻線を巻回し、前記巻線に応力緩衝手段を介して絶縁層を被覆する変流器の製造方法において、前記応力緩衝手段として使用されたケースに設けられた絶縁層形成時の押圧力により巻線が移動する空間部に巻線を収納し、前記ケースに鉄心焼きなまし温度で絶縁樹脂部材を押圧成形して絶縁層を被覆することを特徴とする変流器の製造方法。  
【請求項３】
鉄心と、前記鉄心にクッション材を巻回し、前記クッション材に巻線を巻回し、巻線に応力緩衝手段を介して絶縁層を被覆する変流器の製造方法において、前記応力緩衝手段として絶縁層被覆後に高温度つまり鉄心に焼きなまし温度を与えることを特徴とする変流器の製造方法。  
【請求項４】
前記ケースは分割ケースを使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変流器及びその製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄心及び巻線などを被覆する絶縁層を有する変流器及びその製造方法に関する。
【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、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次端子から計測器や保護継電器に接続して使用する。
【０００３】
従来の変流器による計測や保護継電器を動作などの使用範囲は、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の鉄心の大型化および変流器の大型化となる。
【０００４】
また、中電流領域の下にある小電流領域は誤差が大きく使用できないので測定使用範囲が狭い。このために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。
【０００５】
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℃の加熱を加えた二次硬化工程による絶縁層を形成し、変流器を製造していた。鉄心には、記環状鉄心以外に短冊状鉄心があるが、鉄心の形が変化しただけで、他の構成、動作は同じである。
【０００６】
一般に絶縁樹脂部材の製造法として上記真空注型以外に、より安価に製造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時の圧力により鉄心に大きな残留応力を与え、変流器としての所定の特性が得られなくなるために使用していない。
【０００７】
尚、変流器として、特許文献１及び特許文献２を挙げることが出きる。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、真空注型し、その後約８０℃の加熱を加えた二次硬化する製造方法では、絶縁樹脂部材約８０℃の冷却時の収縮による押圧力をスポンジで緩衝しても、どうしても環状鉄心に圧力が印加されてしまい、図３に示す様に絶縁層をモールドする前の環状鉄心の励磁特性Ａより、絶縁層をモールドした時の励磁特性Ｂの特性が下回る。この結果、励磁特性Ｂの小電流領域で励磁電圧値Ｖが励磁特性Ａの励磁電圧値Ｖより小さくなることにより、小電流領域における変流器の出力が減少することになり、小電流領域での測定誤差が大きくなる原因となっていた。
【０００９】
本発明の目的は、小電流領域での測定誤差精度を向上した変流器及びその製造方法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、鉄心と、前記鉄心に巻回されたクッション材と、前記クッション材に巻回された巻線と、前記巻線に応力緩衝手段を介して被覆された絶縁層を備えた変流器において、前記応力緩衝手段として使用したケースに絶縁層形成時の押圧力により巻線が移動する空間部を設けることを特徴としたものである。
【００１１】
本発明の第２は、鉄心と、前記鉄心に巻回されたクッション材を設け、前記クッション材に巻線を巻回し、前記巻線に応力緩衝手段を介して絶縁層を被覆する変流器の製造方法において、前記応力緩衝手段として使用したケースに設けた絶縁層形成時の押圧力により巻線が移動する空間部に巻線を収納し、前記ケースに鉄心焼きなまし温度で絶縁樹脂部材を押圧成形して絶縁層を被覆することを特徴としたものである。  
【００１２】
本発明の第３は、鉄心と、前記鉄心にクッション材を巻回し、前記クッション材に巻線を巻回し、前記内部ケースおよび応力緩衝強化手段を介して、注型法で絶縁層を被覆した製造方法において、前記絶縁層被覆後に高温度つまり鉄心に焼きなまし温度を与えることを特徴としたものである。
【００１３】
本発明の第４は、前記内部ケースに分割ケースを使用する請求項１又は請求項２に記載を特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の変流器によれば、絶縁樹脂部材を高温押圧注型法により押圧する時の圧力がケースに印加されると、ケースは鉄心側に変形する。この変形力により鉄心が空間部を移動して圧力を吸収し、圧力は鉄心に印加され難くなり、鉄心に磁気歪みが生じ難くなり、励磁電流特性Ａ（図３を参照）を維持できるので、励磁特性Ａの小電流領域で励磁電圧値Ｖが励磁特性Ｂの励磁電圧値Ｖより大きくなることにより、小電流領域における変流器の出力が増加することになり、小電流領域での測定誤差が少なくなる。
【００１５】
又、本発明の変流器の製造方法によれば、絶縁層を形成時に高温押圧したとき、鉄心焼きなまし温度に鉄心が加熱されるので、鉄心に巻線を巻回するときに与えた残留応力による巻線鉄心の磁気歪みが改善され、鉄心磁気特性が向上し、励磁電流特性Ｃ（図３を参照）にできる。励磁電流特性Ｃの小電流領域では、励磁電圧値Ｖが励磁特性Ａ,Ｂの励磁電圧値Ｖより大きくなることにより、小電流領域における変流器の出力が更に増加することになり、小電流領域での測定誤差をより一層少なくすることが出来る。
【００１６】
これらの小電流領域の更なる測定誤差減少は、大型化することなく変流器の測定使用範囲を広げることになり、また、定格電流に応じて変流器を交換する必要も減少することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施例１）
本発明に係わる実施形態について、図１及び図２，図３を用いて説明する。
【００１８】
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。図３は図１及び図２の貫通型変流器１から得られた励磁特性図である。
【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。この中空穴３に１次導体４を挿入する。１次導体４の流れる電流により生じる磁束を検出する環状形状の鉄心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、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k２及び負荷側２次端子l２に接続している。
【００２０】
これらの電源側２次端子k２及び負荷側２次端子l２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k２, 負荷側２次端子l２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、複数の珪素鋼板を積層して環状形状に鉄心５を形成し、この鉄心５には図２に示す様にクッション材例えば絶縁テープ,樹脂（たとえばエポキシ樹脂）コーテングを被覆する。例えば絶縁テープ１１の場合には、鉄心５に絶縁テープ１１を巻回して被覆する。絶縁テープ１１に２次コイル６を巻回し、２次コイル６を鉄心５に固定する。
【００２２】
この２次コイル６は内部ケース１２に包囲されるように気密収納されている。内部ケース１２は絶縁部材で環状形状に形成している。環状形状の内部ケース１２は分割ケース１２Ａ,１２Ｂを形成し、２次コイル６を内部に収納し易いようにしている。また収納し易い内部ケース１２として内部ケース１２を上側と下側とに分割して分割片ケースを形成し、下側分割片ケース内に２次コイル６を配置した後、上側分割片ケースを下側分割片ケースに当接し、内部に２次コイルを密閉したケースを構成しても良い。
【００２３】
内部ケース１２内に空間部１３を形成し、この空間部１３内を２次コイル６が自由に移動出来るように形成している。内部ケース１２は絶縁層２により被覆されている。絶縁層２は絶縁耐圧を得るために使用されている。
【００２４】
絶縁層２を内部ケース１２に高温押圧注型するためには、高温押圧注型法用の約１５０℃に加熱した下側プレスの金型に内部ケース１２をセットし、約１５０℃に加熱した上側プレス及び柔軟性の絶縁樹脂部材を下側プレスに押圧した状態で金型を約１５０℃で数分間維持し、絶縁樹脂部材を内部ケース１２に押圧成形することにより、内部ケース１２に強制的に絶縁層２及び下部絶縁層２Ａを形成する。加熱時の温度はばらつきを考慮して１４０℃以上であれば良い。要は鉄心５が焼なましされ、鉄心に巻線を巻回するときに与えた残留応力による巻線鉄心の磁気歪みが改善される温度であれば良い。
【００２５】
このように、この実施例１では絶縁樹脂部材を高温押圧注型により押圧する時の圧力及び加熱時の圧力が内部ケース１２に印加されると、内部ケース１２は鉄心５側に変形する。この変形力により鉄心５及び２次コイル６が空間部１３を移動して圧力を吸収し、圧力が鉄心５に印加され難くなり、鉄心５における熱収縮の応力による磁気歪が緩和され、図３のように励磁電流特性Ａを維持できる。励磁特性Ａの小電流領域で励磁電圧値Ｖが励磁特性Ｂの励磁電圧値Ｖより大きくなることにより、小電流領域における変流器の出力が増加することになり、小電流領域での測定誤差が少なくなる。又、この変形力により鉄心５及び２次コイル６が空間部１３を移動するので、内部ケースに保護され鉄心５及び２次コイル６が押圧力及び圧力による引張などの破損もなくなった。
【００２６】
更に、内部ケース１２を分割ケース１２Ａ,１２Ｂにて使用することにより、１側分割ケース片内に２次コイル６を配置した後、他側分割ケース片を１側分割ケース片に当接し、内部ケースを構成し、内部ケース内に２次コイル６を内部ケース内に収納することが出来るので、内部ケース内に２次コイル６を配置する配置作業が容易に出来る利点がある。
（実施例２）
又、本発明の変流器の製造方法によれば、絶縁層を形成時に高温押圧した時の圧力が内部ケース１２に印加されると、内部ケース１２は鉄心５側に変形する。この変形力により鉄心５及び２次コイル６が空間部１３を移動して圧力を吸収し、圧力が鉄心５に印加され難くなり、鉄心５に生じる磁気応力を緩和することができる。
【００２７】
更に、高温度の型に絶縁樹脂部材を押圧して絶縁層２を形成したので、鉄心５は高温度で加熱されるため、焼きなましがなされる。これにより鉄心に巻線を巻回するときに与えた残留応力による巻線鉄心の磁気歪みが改善され、鉄心磁気特性が向上する。
【００２８】
これらの結果、図３のように本発明の励磁特性Ｃが励磁特性Ａ,Ｂより良くなり、励磁電流特性Ｃの小電流領域では、励磁電圧値Ｖが励磁特性Ａ,Ｂの励磁電圧値Ｖより大きくなることにより、小電流領域における変流器の出力が更に増加することになり、小電流領域での測定誤差をより一層少なくすることが出来る。云い返れば、測定使用範囲が広がったことになる。
（実施例３）
更に、公知の圧力緩和手段を強化使用し、本発明の高温度つまり鉄心５に焼きなましが出来る温度で絶縁樹脂部材を押圧成形して絶縁層２を形成した場合にも図３の励磁電流特性Ｃを得ることができることは云うまでもない。
【００２９】
また、内部ケースを使用して従来の注型法で変流器を製造したのち、高温度つまり鉄心５に焼きなましを行う場合にも図３の励磁電流特性Ｃを得ることができることは云うまでもない。
尚、前述では貫通型変流器について説明したが、貫通型でない他の変流器例えば巻線型,棒型,窓型にも使用できる。  
【００３０】
以上のように、本発明の変流器及びその製造方法によれば、小電流領域での励磁電圧値の測定誤差を少なくすることができるようになった。これらの小電流領域の更なる測定誤差減少は、大型化することなく変流器の測定使用範囲を広げることになり、また、定格電流に応じて変流器を交換する必要も減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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の貫通型変流器の励磁特性を示す特性図。
【符号の説明】
【００３２】
１…貫通型変流器、２…絶縁層、３…中空穴、４…１次導体、５…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…内部ケース、１３…空間部、k２…電源側２次端子、L２…負荷側２次端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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