JP2005045119A - チョークコイル及びトランス - Google Patents

Abstract

【課題】巻線を予め別工程で製作した後、ボビンと一体化するタイプのチョークコイル等において、巻線の固有のばね定数による共振を抑制することである。
【解決手段】チョークコイルは、円筒部１１を有する絶縁性のボビン１０と；ボビンの円筒部の中空孔１７に挿入されるコア部２３、２８を含むコア部材２０と；ボビンの円筒部の外周面の外側に位置しらせん状に巻かれた巻線３０、とから成る。円筒部の外周面に、巻線の隣接する巻線部３２間のらせん状のすき間３３に嵌入し、各巻線部の軸方向の相対移動を防止する移動防止部１２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はＤＣ−ＤＣコンバータ等で使用されるチョークコイル及びトランスに関する。

直流の電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータは、入力電圧を昇圧又は降圧するトランスや、出力電圧を平滑化するチョークコイルを含む。トランスもチョークコイルもコア部材、ボビン及び巻線を含む。

従来の上下２分割タイプのコンバータトランス（特許文献１参照）は、図４に示すように、上方のコア部材１００、ボビン１０１及び低圧巻線１０２と、下方のコア部材１０５、ボビン１０６及び低圧巻線１０７と、両者間に介在された絶縁部材１１０とを含む。なお、上方及び下方の高圧巻線はそれぞれボビン１０１及び１０６内に収納されている。

この従来例のように低圧巻線１０２及び１０７がエッジワイズコイルから成る場合、剛性が大きいためコア部材１００及び１０５に外周面に巻き付けることはできない。そこで、予め別工程でエッジワイズコイル１０２及び１０７を製作し、ボビン１０１及び１０６に収容した後、ボビン１０１及び１０６と、エッジワイズコイル１０２及び１０７とを一体としてコア部材１００及び１０５に嵌合する。
特開２００３−１７３３４号公報

エッジワイズコイル１０２及び１０７は一種のコイルバネを形成し、両端を支持され、隣接するターン部（円環部）間にはすき間が存在している。そのため、トランスに振動が加わったとき等に固有のバネ定数で共振することがある。共振により、エッジワイズコイル１０２及び１０７とこれに接続されたリード線との接続部等にストレスがかかり、接続部が損傷するおそれがある。また、振動によりエッジワイズコイル１０２及び１０７のターン部同士が衝突し、その絶縁被膜が剥離し、レアショートを引き起こすおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、巻線を予め別工程で製作した後、ボビンと一体化するタイプのチョークコイル及びトランスにおいて、巻線の固有のばね定数による共振を抑制することを目的とする。

本発明の技術思想は、予め別工程で製作された巻線の巻線部間にすき間が存在する場合に、ボビンの一部により、各巻線部の振動即ち巻線部の相対移動を防止することである。

（１）本願の第１発明によるチョークコイルは、請求項１に記載したように、円筒部を有する絶縁性のボビンと；ボビンの円筒部の中空孔に挿入されるコア部を含むコア部材と；ボビンの円筒部の外周面の外側に位置しらせん状に巻かれた巻線；とから成る。円筒部の外周面に、巻線の隣接する巻線部間のらせん状のすき間に嵌入し、各巻線部の軸方向の相対移動を防止する移動防止部が形成されている。

このチョークコイルにおいて、ボビンの円筒部の移動防止部が巻線部間の相対移動を防止する。つまり、各巻線部はその厚さ方、即ちチョークコイルの軸方向に移動できない。

請求項２のチョークコイルは、請求項１において、巻線は帯状の角形銅線から成るエッジワイズコイルである。請求項３のチョークコイルは、請求項２において、移動防止部は、巻線状のすき間と同じピッチで形成されたらせん状の突条である。請求項４のチョークコイルは、請求項３において、突条は円筒部の先端で不完全ねじ部となっている。

（２）本願の第２発明によるトランスは、請求項５に記載したように、円筒部を有する絶縁性のボビンと；ボビンの円筒部の中空孔に挿入されるコア部を含むコア部材と；ボビンの円筒部の外周面の第１軸部分にらせん状に巻かれた高圧巻線、及び第２軸部分の外側に位置しらせん状に巻かれた低圧巻線と；から成る。円筒部の外周面に、低圧巻線の隣接する巻線部間のすき間に嵌入し、各低圧巻線部の軸方向の相対移動を防止する移動防止部が形成されている。

このトランスにおいて、ボビンの円筒部の移動防止部が巻線部の相対を防止する。つまり、各巻線部はその厚さ方向即ちトランスの軸方向に移動できない。

請求項６のトランスは、請求項５において、低圧巻線は帯状の角形銅線から成るエッジワイズコイルである。請求項７のトランスは、請求項６において、移動防止部は、巻線状のすき間と同じピッチで形成されたらせん状の突条である。請求項８のトランスは、請求項７において、突条は円筒部の先端で不完全ねじ部となっている。

（１）第１発明にかかるチョークコイルによれば、移動防止部が各巻線部の相対移動即ち振動を阻止する。つまり、全ての巻線部は移動防止部により一体化される。隣接する巻線部間の衝突がなくなるので、巻線の両端とリード線との接続部等の損傷が防止される。

また、巻線部同士が衝突しないことによりこれらの間の絶縁が保たれ、場合によっては廃止することもできる。しかも、ボビンの円筒部の外周面に振動阻止部を形成するのみで達成され、コストの上昇は最低限に抑制できる。

請求項２のチョークコイルによれば、断面積が大きく相対移動が生じやすいエッジワイズコイルにおいてターン部間の衝突を防止できる。請求項３のチョークコイルによれば、巻線部相互の衝突が阻止されるのみならず、突条が雄ねじを巻線部間のすき間が雌ねじを形成し、ボビンと巻線との結合が容易になる。請求項４のチョークコイルによれば、ボビンと巻線との結合初期において、ボビンの巻線への螺合が容易になる。

（２）第２発明にかかるトランスによれば、移動防止部が各巻線部の相対移動即ち振動を阻止する。隣接する巻線部間の衝突がなくなるので、巻線の両端とリード線との接続部等の損傷が防止される。また、巻線部同士が衝突せず、これらの間の絶縁が保たれ留ので、表面の絶縁被膜の厚さを薄くすることもできる。しかも、ボビンの円筒部の外周面に振動阻止部を形成するのみ、コストの上昇は抑制しつつ達成できる。

請求項６のトランスによれば、断面積が大きく相対移動が生じやすいエッジワイズコイルにおいてターン部間の衝突を防止できる。請求項７のトランスによれば、巻線部相互の衝突が阻止されるのみならず、突条が雄ねじを巻線部間のすき間が雌ねじを形成し、ボビンと巻線との結合が容易になる。請求項８のトランスによれば、ボビンと巻線との結合初期において、ボビンの巻線への螺合が容易になる。

＜チョークコイル＞
チョークコイルはボビン、コア部材及び巻線から成る。その他、必要に応じてカバー等を含むことができる。このうち、ボビンは絶縁材から成り、少なくとも円筒部を含み、更につば部（フランジ部）を含むことができる。円筒部の外周面に形成された移動防止部は、らせん状の突条や、らせん状軌跡に沿って形成された複数の突起から成る。突条又は突起は巻線の巻線部間のすき間のピッチに対応して形成されている。

コア部材はボビンの円筒部の中空孔に挿入されるコア部を含み、更に底部や側壁を含むことができる。単一部材から成ることもできるが、一対の部材から成ることが望ましい。

巻線は複数の巻線部（ターン部）から成り、全体としてらせん状に延びている。隣接する巻線部間にその厚さ方向（巻線の軸方向）のすき間が形成され、全体としてらせん状に延びている。

各巻線部の断面形状、寸法に特別の制約はないが、帯状で角形銅線から成る、いわゆるエッジワイズコイルの場合、本発明は特に効果を発揮する。なお、巻線の名称がどうあれ、巻線部間にすき間が存在し、チョークコイルに振動が加わったときそれらが相互に衝突するようならせん状の巻線は本発明に含まれる。
＜トランス＞
トランスはボビンと、コア部材と、低圧巻線及び高圧巻線とから成る。その他、必要に応じてカバー等を含むことができる。ボビンの第１軸部分に巻かれる高圧巻線は巻数が多く、円形断面で細いワイヤをボビンに巻き付ける。よって、通常隣接する巻線部間にすき間はなく、振動による巻線部の衝突は問題にならない。

これに対して、ボビンの第２軸部分の半径方向外側に位置し巻線数の少ない低圧巻線は、上記チョークコイルの巻線と同様、エッジワイズコイル等から成ることが多い。よって、チョークコイルの巻線と同様の問題が発生し、本発明が適用される。なお、低圧巻線は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータでは１次側となり、降圧型では２次側となる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施例＞
（構成）
図１及び図２に第１実施例を示す。この実施例は本発明がＤＣ‐ＤＣコンバータのチョークコイルに適用された場合である。

チョークコイルはボビン１０、コア部材２０、巻線３０及びカバー４０から成る。このうちボビン１０は絶縁材からなり円筒部１１と、その上端に形成され半径方向外向きのつば部１５とを含む。円筒部１１の外周面にはらせん状の突条１２が形成されている。そのピッチは次述する巻線３０の巻線部３２のピッチと一致し、断面形状は三角形又は台形である（図２参照）。また、先端（下端）には、一般的なボルトの雄ねじの先端と同様の不完全ねじ部１２ａが形成されている。

コア部材２０はフェライト材から成り上方コア２１と下方コア２６とを含み、両者はほぼ対称形状を持つ。上方コア２１は矩形状の天井部２２と、その中央部から下方に延びた円柱状のコア部２３と、天井部２２の両側から下方に延びた一対の側壁部２４とを有する。端面方向から見るとＥ字形状を呈している。

下方コア２６は矩形状の底部２７と、その中央部から上方に延びた円柱状のコア部２８と、底部２７の両側から上方に延びた一対の側壁部２９とを有し、端面視でＥ字形状を呈している。コア部２３と２８とは空間ギャップを介して対向し、側壁部２４と２９とは接触して閉磁路を形成している。

巻線３０は帯状のコイルから成る、いわゆるエッジワイズコイルである。その断面形状は幅（半径方向寸法）に対して高さ（厚さ）が小さい扁平な矩形状を呈している。らせん状に巻かれた本体部３１と、その上端から接線方向に延びた入力端部３５と、その下端から接線方向に延びた出力端部３６とを有する。本体部３１を構成する各ターン部（円環部）３２間には高さ方向に所定のすき間３３が形成されている。カバー４０は中央部に孔４１を備えた底部４２と、その両側の一対の側部４４とを含む。

組立状態を示す図２から分かるように、ボビン１０の円筒部１１の中空孔１７に上方コア２１のコア部２３及び下方コア２６のコア部２８が挿入されている。ボビン１０の円筒部１１の外周面に形成したらせん状の突条１２がエッジワイズコイル３０の各ターン部３２間のすき間３３に嵌入している。本体部３１の上端面にボビン２０のつば部１５が当接し、その下端面にカバー４０の底部４２が当接している。これにより、各ターン部３２は上下方向の移動又は振動を阻止されている。

カバー４０の一対の側部４４がエッジワイズコイル３０の本体部３１の外周面の一部を覆い、開口部４３から入力端部３５及び出力端部３６が延びている。

このチョークコイルの組立時、別工程で製作したエッジワイズコイル３０の本体部３１を回転させてボビン１０の円筒部１１に螺合させる。または、円筒部１１を回転させて本体部３１に螺合させても良い。何れの場合も、らせん状の突条１２がらせん状のすき間３３内に螺合される。それらの下面側及び外周側をカバー４０で覆う。その後、ボビン１０，エッジワイズコイル３０及びカバー４０の一体物を下方コア２６に取り付け、上方コア２１を取り付ける。

（作用効果）
このチョークコイルの作用は公知であり、また本発明と直線関係しないので説明は割愛する。

この実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、チョークコイルに軸方向の振動が作用しても、エッジワイズコイル３０の本体部３１の各ターン部３２が相互に振動することが阻止される。その結果、コイルの共振によるリード線接続部へのストレスが低減され、各コイルのターン部３２同士間での接触が防止され被膜が保護され、又は被膜の廃止が可能となる。

例えばこのチョークコイルが自動車に搭載された場合、走行中に振動が加わり易い。しかし、すき間３３に突条１２が嵌入し、全てのターン部３２は突条１２により一体化されている。さらに、最上方のターン部３２にはボビン１０のつば部１５が、最下方のターン部３２にはカバー４０の底部４１が押圧されている。その結果、ボビン１０、エッジワイズコイル３０及びカバー４０が一体化されているので、ターン部３２は軸方向に振動できないからである。

第２に、ターン部３２の振動を阻止するためのチョークコイルの改変が少なくて済む。ボビン１０の円筒部１１にらせん状の突条１２を形成したのみである。しかも、突条１２を形成した部分は元々空間となっていたので、突条１２の形成によりエッジワイズコイル１０ひいてはチョークコイルの寸法（特に半径方向寸法）が大きくなる心配はない。

第３に、突条１２は下端に不完全ねじ部１２ａを備えるので、ボビン１０とエッジワイズコイル３０との結合初期における螺合が容易かつ確実になる。

＜第２実施例＞
図３に、本発明がＤＣ−ＤＣコンバータのトランスに適用された第２実施例を示す。
（構成）
トランス全体の構成は公知であるので、本発明に直接関連する構成を中心に説明する。ボビン５０は円筒部５１と、その軸方向中間部に形成された一対のつば部５２，５３とを含む。上方つば部５２及び下方つば部５３により３つの巻部が区画されている。中央巻部５５ａに断面円形状でワイヤ状の１次コイル６０がらせん状に巻かれ、その一端及び他端は外方に延びている。

上方巻部５５ｂに帯状の上方２次コイル６２が、下方巻部５５ｃに帯状の下方２次コイル６６がそれぞれ配置されている。上方２次コイル６２の一端及び下方２次コイル６６の他端（何れも不図示）は外方に延び、上方２次コイル６２の他端と下方２次コイル６４の一端（何れも不図示）と接続されている。

ボビン５０の円筒部５１の上方巻部５５ｂ及び下方巻部５５ｃには上方２次コイル６２及び下方２次コイル６６のピッチに合わせてらせん状の突条５７及び５８が形成されている。それらが、上方２次コイル６２のターン部６３間のすき間６４、及び下方２次コイル６６のターン部６７間のすき間６８にそれぞれ嵌入している。

なお、ボビン５０の円筒部５１の中空孔５９には上方コア部材及び下方コア部材（不図示）が挿入されている。また、ボビン５０や各コイル６０，６２及び６６はカバー（不図示）で覆われている。

組立て時、ワイヤ状の１次コイル６０を中央巻部５５ａに巻き付ける。２次コイル（エッジワイズコイル６２及び６６は別工程で製作しておき、回転させてボビン１０の上方巻部５５ｂ及び下方巻部５５ｃに螺合させる。
（作用効果）
第２実施例でも、基本的に第１実施例と同様の効果が得られる。即ち、上方２次コイル６２のターン部６３の振動が突条５７により防止され、下方２次コイル６６のターン部６７の振動が突条５８により防止される。その結果、２次コイル６２，６６の各コイルのターン部６３，６７同士間での接触が防止され被膜が保護され、又は被膜のは石が可能となる。

また、共振時、リード線接続部へのストレスが低減される。更に、ターン部６３，６７の振動防止のためにボビン５０の円筒部５１に突条５７及び５８を形成したのみであり、コストの上昇は最低限に抑制されている。

本発明の第１実施例を示す分解斜視図である。 第１実施例の縦断面図である。 第２実施例の要部縦断面図である。 従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１０：ボビン １１：円筒部
１２：突条 ２０：コア部材
２１：上方コア ２６：下方コア
３０：巻線（エッジワイズコイル） ３１：本体部
３２：ターン部 ３３：すき間

Claims (8)

1. 円筒部を有する絶縁性のボビンと、
   前記ボビンの円筒部の中空孔に挿入されるコア部を含むコア部材と、
   前記ボビンの円筒部の外周面の外側に位置しらせん状に巻かれた巻線、とから成るチョークコイルにおいて、
   前記円筒部の外周面に、前記巻線の隣接する巻線部間のらせん状のすき間に嵌入し、該各巻線部の軸方向の相対移動を防止する移動防止部が形成されていることを特徴とするチョークコイル。
2. 前記巻線は帯状の角形銅線から成るエッジワイズコイルである請求項１に記載のチョークコイル。
3. 前記移動防止部は、前記らせん状のすき間と同じピッチで形成されたらせん状の突条である請求項２に記載のチョークコイル。
4. 前記突条は前記円筒部の先端で不完全ねじ部となっている請求項３に記載のトランス。
5. 円筒部を有する絶縁性のボビンと、
   前記ボビンの円筒部の中空孔に挿入されるコア部を含むコア部材と、
   前記ボビンの円筒部の外周面の第１軸部分にせん状に巻かれた高圧巻線、及び第２軸部分の外側に位置しらせん状に巻かれた低圧巻線と、から成るトランスにおいて、
   前記円筒部の外周面に、前記低圧巻線の隣接する前記巻線部間のらせん状のすき間に嵌入し、各低圧巻線部の軸方向の相対移動を防止する移動防止部が形成されていることを特徴とするトランス。
6. 前記低圧巻線は帯状の角形銅線から成るエッジワイズコイルである請求項５に記載のトランス。
7. 前記移動防止部は、前記らせん状のすき間と同じピッチで形成されたらせん状の突条である請求項６に記載のトランス。
8. 前記突条は前記円筒部の先端で不完全ねじ部となっている請求項８に記載のトランス。

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