专利名称：单元结构的线圈变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及单元结构的线圈变压器。本发明特征在于，准备多个(η个)线圈单元， 将这些线圈单元的外部连接端子彼此连接来构成所要求的容量的变压器。
背景技术：
根据日本节能法的新修改，根据至今为止各工厂、企业机构的能源管理，如果企业整体年间能源使用量合计为1500kl以上，则必须将其能源使用量按企业单位向国家申报， 接受特定企业的指定。此外，由于2006年开始实行的变压器的特性改善法的制定，减少线圈内产生的损失(以下称为负载损失)变得必要起来。线圈内的负载损失主要分为由于流过电流而在绕线的电阻产生的电阻损失和因来自铁芯的泄漏磁通与绕线交链而产生的涡电流损失(杂散损失)。此外，绕线方式存在各种方式，在扩展到大容量机器时，扁立绕线(edgewise winding 扁绕绕组)作为能够抵抗短路时的电磁机械力的绕线方式是有利的。但是，扁立绕线由于与磁通交链的面积较大，杂散损失较大。因此，伴随负载损失的增大、绕线温度的上升，需要增大电线截面积，导致变压器大型化，再加上原材料价格上涨的影响，致使材料费增加。像这样的扁立绕线的变压器，一直以来广为人知。专利文献1中，公开了具备卷绕导体而形成的线圈、在线圈的内周和外周形成的绝缘层的树脂模塑线圈，其在轴方向叠层将线料从直径方向的外周朝向内周卷绕数圈而形成的线圈部分和从内周朝向外周卷绕数圈而形成的线圈部分以形成线圈，将线圈的周围用树脂覆盖实施绝缘。由此，提供散热性、 绝缘特性、制造时的作业性方面均优良的，小型并且能够抵抗短路时的电磁机械力的模塑线圈。此外，在专利文献2中，公开了一种变压器，其具备作为串联并联切换线圈的例如高压线圈作为一次线圈或者二次线圈，其中，该串联并联切换线圈通过将两个线圈串联连接或者并联连接，得到大致2 :1的匝数比，该变压器中，抽头线圈设置在上述高压线圈的外侧。由此，因为不需要引出抽头线圈的抽头线圈引线的空间，所以能够减小线圈整体的外径尺寸。进而，在专利文献3中，公开了能够在变压器内部容易地对分割为三部分的变压器线圈的串联和并联的连接进行切换的无电压抽头切换器。由此，操作引出至变压器箱外的驱动轴来使可动触头转动，切换各固定触头之间的连接，从而对分割为三部分的变压器线圈的串联和并联的连接进行切换。专利文献1 日本特开2005-158857号公报专利文献2 日本特开平9-1860 号公报专利文献3 日本特开平7-220955号公报
发明内容
本发明中，准备多个(η个)线圈单元，将这些线圈单元的外部连接端子彼此连接来构成所要求的容量的变压器。此时，通过以使各线圈单元的接触面电位相同的方式进行绕线，由于不需要确保线圈单元之间的绝缘距离，所以也会带来线圈的小型化。绕线方式存在各种方式。其中，通过在线圈半径方向上卷绕绕线的扁立绕线方式形成的线圈，如图1所示，因为电线2和直角方向的磁通1的交链面积增大，绕线2内的杂散损失增大，会产生绕线损失的增大和与此相伴的温度上升。但是，由于扁立绕线的半径方向的面积较大，所以是能够抵抗短路时产生的半径方向的电磁机械力的绕线方式，对于扩展到大容量机种是有效的。但是，变压器的容量越大，使用电线越大，因此杂散损失也增大。 此外，由于每个绕线的质量较大，在为了用一个线圈制作变压器，层间不使用加固绝缘物的扁立绕线方式中，发生伴随电线的覆膜损伤的绝缘破坏的可能性也增大。因此，需要消除杂散损失的增加和发生电线覆膜损伤的可能性。为了减少该杂散损失，需要使电线缩小，以减小与磁通交链的截面积。为此，考虑使用能够缩小电线的圆柱形绕线，或者变更扁立绕线的电线尺寸。由于圆柱形绕线的半径方向上的电线尺寸较小，难以抵抗短路时的半径方向上的电磁机械力。因此，容量越大，电磁机械力越大，难以用圆柱形绕线对应。此外，因为扁立绕线的电线尺寸的变更会增大电线截面积，导致变压器大型化，制作费用提高。对此，本发明的目的在于，在使用扁立绕线的同时，不增大电线尺寸地实现大容量的变压器。本发明的单元结构的线圈变压器的特征在于，准备多个匝数为η匝的由扁立绕线形成的线圈单元，各线圈单元在一个端面(绕线开始侧端面)附近设置有绕线开始端子， 在另一个端面(绕线结束侧端面)附近具备绕线结束端子，在该绕线结束端子的附近具备至少一个匝数比线圈数(η匝)少若干匝的抽头引出端子，以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式将端面彼此相对配置，将在该相对配置的状态下选择的绕线结束端子彼此连接，令位于最上方的端面附近的绕线开始端子和位于最下方的端面附近的绕线开始端子中的一个为绕线开始端子，并令另一个为绕线结束端子，由此能够构成匝数为2η匝的变压器。本发明的单元结构的线圈变压器的特征在于，准备多个匝数为η匝的由扁立绕线形成的线圈单元，各线圈单元在一个端面(绕线开始侧端面)附近设置有绕线开始端子，在另一个端面(绕线结束侧端面)附近具备绕线结束端子，在该绕线结束端子的附近具备至少一个匝数比线圈数(η匝)少若干匝的抽头引出端子，以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式将端面彼此相对配置，将从配置于在该相对配置的状态下对接的端面附近的端子中选择的端子彼此连接，令位于最上方的端面附近的绕线开始端子和位于最下方的端面附近的绕线开始端子中的一个为绕线开始端子，并令另一个为绕线结束端子，由此能够构成所要求的匝数的变压器。此外，本发明的单元结构的线圈变压器的特征在于，制作多个线圈单元，以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式进行配置。另外，本发明的单元结构的线圈变压器的特征在于，制作多个线圈单元，在各线圈单元之间配置能够调整高度的橡胶，设置冷却用的空间。再者，本发明的单元结构的线圈变压器的特征在于，制作多个线圈单元，在绕线结束端子的附近具备至少一个匝数比线圈数(η匝)少若干匝的抽头引出端子，将连接各线圈单元的连接端子兼用作在将线圈数从η匝变更的情况下的各线圈单元的抽头切换端子。根据本发明，能够减少杂散损失和抑制温度上升，不需要增大电线截面积，带来变压器的小型化。此外，因为能够减少线圈的质量，所以能够消除电线覆膜损伤导致绝缘破坏的可能性。制作η个以上的线圈，利用外部连接端子进行线圈的连接。此时，通过以使线圈的各接触面电位相同的方式进行绕线，不需要确保线圈之间的绝缘距离，因此也会带来线圈的小型化。此外，在各线圈设置抽头，并如上所述地以使之电位相同的方式进行配置，能够将外部连接端子兼用作抽头切换端子。
图1是说明杂散损失发生的原理的图。图2是表示本发明的单元结构的线圈变压器的线圈串联连接状态的图。图3是表示本发明的单元结构的线圈变压器的线圈并联连接状态的图。图4是构成本发明的单元结构的线圈变压器的线圈单元的立体图。附图标记说明1……泄漏磁通2......电线3……绕线方向4……端子间连接接线5......No. 1线圈单元6......No. 2线圈单元7……No. 1线圈单元的绕线(扁立绕线)8……No. 2线圈单元的绕线(扁立绕线)9……线圈单元的绕线开始端子11……线圈单元的绕线结束端子12……线圈单元的抽头引出端子13……线圈单元的抽头引出端子14……线圈单元的抽头引出端子
具体实施例方式(实施例1)制作两个(5和6)匝数为对总匝数N匝进行Ν/2( = η匝)的模塑线圈单元。两个线圈单元5和6的结构是相同的。即，匝数为η匝，作为线圈单元具备绕线开始端子9和绕线结束端子11 (匝数η匝)。此处，未图示具体的接合状态，使No. 1线圈单元5的绕线结束端子11 一侧的端面与No. 2线圈单元6的绕线结束端子11 一侧的端面对接，将No. 1线圈单元5的绕线结束端子11 (匝数η匝)和No. 2线圈单元6的绕线结束端子11 (匝数η匝)引出至外部连接部， 用外部连接端子连接。由此，形成串联(连续)连接，总匝数为On = N)匝。
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因为该连接为串联连接，No. 1线圈单元5和No. 2线圈单元6的相对的端部彼此为相同电位，所以可以不设置绝缘距离。不过，通过在线圈之间铺设用于调整线圈的高度的橡胶，能够确保冷却用路，提高冷却性。由此，因为能够减少每个线圈的匝数，所以能够实现线圈的质量减少和温度上升的减少。(实施例2)制作两个(5和6)匝数为对总匝数N匝进行Ν/2( = η匝)的模塑线圈单元。两个线圈单元5和6的结构是相同的。即，匝数为η匝，作为线圈单元具备绕线开始端子9和绕线结束端子11 (匝数η匝)。在该绕线结束端子11 (匝数η匝)的附近，具备匝数少若干匝的抽头引出端子12(匝数n-a匝)和13(匝数n-b匝)。此处，作为实施例，η = 300， a = 15,b = 30左右。从本实施例可以理解，本发明中所说的“若干”指的是对于匝数η来说10%程度以下的匝数的差异。此处如图2所示，使No. 1线圈单元5的绕线结束端子11 一侧的端面与No. 2线圈单元6的绕线结束端子11 一侧的端面对接，将No. 1线圈单元5的抽头引出端子13(匝数 n-b匝)和No. 2线圈单元6的抽头引出端子12 (匝数n-a匝)引出至外部连接部，由外部连接端子连接。该情况下，形成串联(连续)连接，总匝数为(2n-a-b)匝。即通过选择要连接的端子，能够在2n = N到2n-2b的范围内选择总匝数。此时，串联连接用端子采用能够兼用作抽头切换器端子的结构，因此不需要另外设置抽头切换器。如上所述，本连接为串联连接，因此No. 1线圈单元和No. 2线圈单元的连接部位为相同电位，可以不设置绝缘距离。不过，通过在线圈之间铺设用于调整线圈的高度的橡胶， 能够确保冷却用路，提高冷却性。由此，因为能够减少每个线圈的匝数，所以能够实现线圈的质量减少和温度上升的减少。(参照图2)(实施例3)制作两个总匝数为η匝的模塑线圈单元5和6。在No. 1线圈单元5和No. 2线圈单元6的各线圈均设置抽头。此时，No. 1线圈单元5上部为绕线开始侧，下部为绕线结束侧且在附近设置抽头引出端子12、13、14。No. 2线圈单元6上下颠倒，上部为绕线结束侧， 在附近设置抽头引出端子12、13、14。由此，通过将No. 1线圈单元5的抽头引出端子14和 No. 2线圈单元6的抽头引出端子14连接，将抽头切换器兼用作并联连接端子。该情况下，通过将No. 1线圈单元5的抽头引出端子14和No. 2线圈单元6的抽头引出端子14连接，输出端子间连接接线4，形成并联连接。由此，能够将电流值减半，所以能够减小线圈内的电线尺寸，并带来杂散损失的减少。此外，本实施例的连接中，No. 1线圈单元5和No. 2线圈单元6的对接面同为结束绕线侧的端面，为相同电位，因此可以不设置绝缘距离。不过，通过在线圈之间铺设用于调整线圈的高度的橡胶，能够确保冷却用路，提高冷却性。(参照图3)图4是构成本发明的单元结构的线圈变压器的线圈单元的立体图，表示了两种线圈单元。线圈单元A与上述No. 1线圈单元5和No. 2线圈单元6相同，匝数为η匝，作为线圈单元具备绕线开始端子9和绕线结束端子11 (匝数η匝)。在该绕线结束端子11 (匝数η 匝)的附近具备抽头引出端子12 (匝数n-a匝)和13 (匝数n-b匝)。此处，作为实施例， η = 300，a = 15，b = 30左右。由3级线圈单元构成变压器的情况下，线圈单元B为插入 No. 1线圈单元5和No. 2线圈单元6之间的No. 3线圈单元，具备绕线开始端子9和绕线结束端子11 (匝数η匝)。在绕线开始端子9的附近具备抽头引出端子12 (匝数n-a匝)和 13 (匝数n-b匝)，在绕线结束端子11 (匝数η匝)的附近具备抽头引出端子12 (匝数n-a 匝)和13(匝数n-b匝)。本发明如上所述，研究了制作多个线圈单元，将各线圈单元的各端子之间用外部连接端子连接的方法。此时，通过以使线圈单元的各接触面电位相同的方式进行绕线，不需要确保线圈之间的绝缘距离(90mm以上)，因此带来线圈单元的小型化。由此，能够减少各线圈单元的质量。通过在各线圈单元设置抽头，如上所述地以使之为相同电位部位的方式进行配置，能够将外部连接端子兼用作抽头切换端子，不需要另外设置抽头切换器。通过外部连接端子能够容易地将连接方式变更为串联或者并联连接。通过使用并联连接，能够使电流值减半，所以能够减小电线尺寸，带来杂散损失的减少。此外，通过在线圈接触部设置间隙，设置冷却通路，能够提高冷却性。本发明制作多个线圈单元，将线圈单元通过外部连接端子连接。此时，通过以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式进行绕线，不需要确保线圈单元之间的绝缘距离，因此带来线圈整体的小型化。此外，通过在各线圈单元设置抽头，如上所述地以使之成为相同电位部的方式进行配置，能够将外部连接端子兼用作抽头切换端子。此外，通过外部连接端子能够容易地将连接方式变更为串联或者并联连接方式，通过使用并联连接，能够将电流值减半，减小电线尺寸，所以能够带来杂散损失的减少。此外，通过采用在线圈单元接触部设置间隙，设置冷却通路的结构，还能够提高冷却性。本发明能够通过外部连接端子来容易地变更连接方式，通过使用并联连接，能够将电流值减半，减小电线尺寸，所以能够带来杂散损失的减少。不过，也可以在线圈之间设置间隙，提高冷却性。本发明为单元结构的线圈变压器，其特征在于制作多个线圈单元，通过各线圈单元的连接，能够容易地将绕线方式变更为串联连接或者并联连接。本发明为单元结构的线圈变压器，其特征在于制作多个线圈单元，将各线圈单元的连接端子兼用作能够变更匝数的抽头切换器。本发明为单元结构的线圈变压器，其特征在于制作多个线圈单元，通过以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式进行绕线、配置，抑制线圈高度。本发明为单元结构的线圈变压器，其特征在于制作多个线圈单元，在各线圈单元之间配置可调整高度的橡胶，设置冷却用的空间。
权利要求
1.一种单元结构的线圈变压器，其特征在于准备多个匝数为η匝的由扁立绕线形成的线圈单元，各线圈单元在一个端面(绕线开始侧端面)附近设置有绕线开始端子，在另一个端面(绕线结束侧端面)附近具备绕线结束端子，在该绕线结束端子的附近具备至少一个匝数比线圈数(η匝)少若干匝的抽头引出端子，以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式将端面彼此相对配置，将在该相对配置的状态下选择的绕线结束端子彼此连接，令位于最上方的端面附近的绕线开始端子和位于最下方的端面附近的绕线开始端子中的一个为绕线开始端子，并令另一个为绕线结束端子，由此能够构成匝数为2η匝的变压器。
2.—种单元结构的线圈变压器，其特征在于准备多个匝数为η匝的由扁立绕线形成的线圈单元，各线圈单元在一个端面(绕线开始侧端面)附近设置有绕线开始端子，在另一个端面(绕线结束侧端面)附近具备绕线结束端子，在该绕线结束端子的附近具备至少一个匝数比线圈数(η匝)少若干匝的抽头引出端子，以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式将端面彼此相对配置，将从配置于在该相对配置的状态下对接的端面附近的端子中选择的端子彼此连接，令位于最上方的端面附近的绕线开始端子和位于最下方的端面附近的绕线开始端子中的一个为绕线开始端子，并令另一个为绕线结束端子，由此能够构成所要求的匝数的变压器。
3.如权利要求1或2所述的单元结构的线圈变压器，其特征在于制作多个线圈单元，以使各线圈单元的接触面成为相同电位部的方式进行配置。
4.如权利要求1 3中任一项所述的单元结构的线圈变压器，其特征在于制作多个线圈单元，在各线圈单元之间配置能够调整高度的橡胶，设置冷却用的空间。
5.如权利要求1或2所述的单元结构的线圈变压器，其特征在于制作多个线圈单元，在绕线结束端子的附近具备至少一个匝数比线圈数(η匝)少若干匝的抽头引出端子，将连接各线圈单元的连接端子兼用作在将线圈数从η匝变更的情况下的各线圈单元的抽头切换端子。
全文摘要
本发明提供单元结构的线圈变压器。研究了制作多个线圈单元，将线圈单元用外部连接端子连接的方法。此时，通过以使各线圈单元的接触面电位相同的方式进行绕线，不需要确保线圈之间的绝缘距离，因此带来线圈单元的小型化。由此，能够减少各线圈单元的质量。通过在各线圈单元设置抽头，如上所述地以使之为相同电位部位的方式进行配置，能够将外部连接端子兼用作抽头切换端子，不需要另外设置抽头切换器。
文档编号H01F27/28GK102201282SQ201110034940
公开日2011年9月28日 申请日期2011年1月30日 优先权日2010年3月26日
发明者畔上达人, 竹内正树, 铃木敦 申请人:株式会社日立产机系统