JP2005150195A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器の電源等に使用されるトランスに関するものであり、トランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性のばらつきを低減したトランスを提供するものである。
【解決手段】金属板よりなる１ターンのコイル部とそのコイル部から外方に導出する端子部を有する板状コイルと、複数の板状コイルで挟まれた絶縁被膜を有する導体から形成された空心コイルと、分割された磁心とを組み込んで構成されるトランスで、板状コイルの少なくとも端子部の一方は接続方向に屈折し、他の板状コイルの端子部と接続し、板状コイル間の間隔を一定にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器の電源等に使用されるトランスに関するものである。

従来、この種のトランスは、図１４、図１５に示されるような構成を有していた。

図１４は従来のトランスの分解斜視図である。図１５は従来のトランスの断面図である。

図のようにベース１と、２個の磁心２と、２個の空心コイル３と２個の板状コイル４と、４枚の絶縁体５で構成されている。

ベース１は絶縁樹脂で形成された平板で、その両端に空心コイル３と板状コイル４を接続する端子６が植設されている。また中央部には貫通孔７が設けられ、その回りにボビン８が形成されている。

磁心２は中脚９および外足１０をもつＥ型フェライトコアである。

空心コイル３は導体１１を平面状に巻き、中央部に空心が形成されたものである。

また板状コイル４は一端が開放された金属板で、１ターンのコイルである。

絶縁体５はポリエステル樹脂等のフィルムで上記空心に対応する位置に穴が設けられている。

従来のトランスは、空心コイル３と板状コイル４の間に絶縁体５を介在させて、組合わせ、ベース１のボビン８に積層し、空心コイル３と板状コイル４の引き出し部を端子６に接続固定し、その上下から磁心２を組み込んだ構造であった。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１０−１８９３５６号公報

しかし、図１６に示すように、空心コイル３に重ねた板状コイル４が傾き、また浮いた状態で固定されると位置寸法ａが変化しばらつきが発生し、トランスのコイル間の磁気特性が変動し、電気的特性がばらつくという問題があった。

本発明は上記の課題を解決するもので、トランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性のばらつきを低減したトランスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、金属板よりなる１ターンのコイル部とそのコイル部から外方に導出する端子部を有する板状コイルと、前記複数の板状コイルで挟まれた絶縁被膜を有する導体から形成された空心コイルと、分割された磁心を組み込んで構成されるトランスにおいて、前記板状コイルの少なくとも端子部の一方は接続方向に屈折し、他の板状コイルの端子部と接続するため、端子部に対する板状コイル位置を正確に決めることができ、板状コイル間および空心コイルの位置を一定にすることができるためトランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性のばらつきを低減できるという作用効果が得られる。

本発明の請求項２に記載の発明は、板状コイルの端子部と相反する側にコイル部から外方に突出面を設けたため、板状コイルの放熱を向上させ、トランスの温度上昇を低減できるという作用効果が得られる。

本発明の請求項３に記載の発明は、板状コイルの端子部と相反する側にコイル部から外方に突出面を設け、前記突出面に厚み方向に突起を設けたため、端子部に対する板状コイルの位置をより正確に決めることができ、板状コイル間および空心コイルの位置を一定にすることができるためトランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性のばらつきを低減できるという作用効果が得られる。

本発明の請求項４に記載の発明は、板状コイルと前記空心コイルとの間に絶縁体を介在させたことにより、板状コイルによる空心コイルの傷つきを防止でき、板状コイルと空心コイル間および板状コイル間の絶縁性を高めることができるという作用効果が得られる。

本発明の請求項５に記載の発明は、金属板よりなる１ターンのコイル部とそのコイル部から外方に導出する端子部を有する３枚以上の板状コイルと、絶縁被膜を有する導体から形成された空心コイルとを積層し、分割された磁心を組み込んで構成されるトランスにおいて、前記板状コイルの少なくとも端子部の一方は接続方向に屈折し、他の板状コイルの端子部と接続された接続部を複数箇所設けたことにより、端子部に対する板状コイルの位置を正確に決めることができ、各板状コイル間および空心コイルの位置を一定にすることができるためトランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性のばらつきを低減できるという作用効果が得られる。

本発明の請求項６に記載の発明は、接続部は超音波溶着・溶接・ロウ付けまたはカシメで接続されたことにより、板状コイルの端子部間接続の機械強度および寸法精度が安定でき、トランスの信頼性を高めるという作用効果が得られる。

本発明の請求項７に記載の発明は、各板状コイルの端子部と接続された接続部は積層方向から見て重なっていないため、溶接等による接続時に溶接の電極が他の端子と接触せずまた干渉しないため接続作業が簡単にでき、作業能率を向上できるという作用効果が得られる。

本発明の請求項８に記載の発明は、各板状コイルの端子部と接続された接続部は積層方向に対し同一高さに配置する構造により、接続時に接続作業が簡単にでき、作業能率を向上できるという作用効果が得られる。

本発明の請求項９に記載の発明は、空心コイルを三層絶縁電線で構成するため、空心コイルの形状を保持でき、また、板状コイルと空心コイル、空心コイルと磁心間の絶縁距離を小さくでき、トランスを小型化できるという作用効果が得られる。

金属板よりなる１ターンのコイル部とそのコイル部から外方に導出する端子部を有する板状コイルと、前記複数の板状コイルで挟まれた絶縁被膜を有する導体から形成された空心コイルと、分割された磁心を組み込んで構成されるトランスにおいて、前記板状コイルの少なくとも端子部の一方は接続方向に屈折し、他の板状コイルの端子部と接続するため、端子部に対する板状コイル位置を正確に決めることができ板状コイル間および空心コイルの位置を一定にすることができるためトランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性の安定した信頼性の高いトランスを実現できる。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１，４，６，９に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるトランスの分解斜視図、図２は同実施の形態におけるトランスの斜視図、図３は同実施の形態におけるトランスのＸ−Ｘ’断面図である。

図１〜図３において、２１はベースであり絶縁樹脂で形成された平板でその中央部に貫通孔２２が設けられその回りにボビン２３が形成されている。

２４は空心コイルで銅線、アルミ線等の導体２５にポリエステル等の絶縁被膜２６を施した自己融着三層絶縁電線を平面状に１層または複数層のスパイラル巻きにし、固着形成したもので、中央部に空心が形成されている。

２７は絶縁体であり絶縁体２７は、材厚０．０５ｍｍ程度のポリエステルフィルム、カプトンフィルム等で空心コイル２４の空心に対応する位置に穴が設けられている。

２８（ａ）は板状コイルで、一端が開放された銅・アルミ等の材厚０．２ｍｍ以上の金属板よりなる１ターンのコイル部２９（ａ）から外方に導出した端子部３０（ａ１）および３０（ａ２）で構成されている。

２８（ｂ）も板状コイルで、同様にコイル部２９（ｂ）から外方に導出した端子部３０（ｂ１）および３０（ｂ２）で構成されている。

板状コイル２８（ａ）の端子部３０（ａ１）は直線状に引出されている。また端子部３０（ａ２）および板状コイル２８（ｂ）の端子３０（ｂ１）は板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）を直列に接続するため、接続方向に屈折させ、段差寸法ＣおよびＤを形成している。

３１はケースであり、絶縁樹脂で形成され一端に空心コイル２４を接続する端子３２が植設されている。

３３は分割された磁心で、中脚３４と外足３５をもつＥ−Ｅ型フェライトコアである。

実施の形態１におけるトランスは端子部３０（ａ１）および端子部３０（ａ２）を有する板状コイル２８（ａ）と端子部３０（ｂ１）および端子部３０（ｂ２）を有する板状コイル２８（ｂ）で絶縁被膜２６を有する導体２５から形成された空心コイル２４を挟み、その板状コイル２８（ａ）、２８（ｂ）と空心コイル２４の間にそれぞれ絶縁体２７を介在させ、ベース２１のボビン２３に積層しケース３１をベース２１に嵌合させ、分割された磁心３３を組み込んで構成している。端子部３０（ａ２）および板状コイル２８（ｂ）の端子３０（ｂ１）は板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）を直列に接続するため図３のようにケース３１より引き出し、あらかじめ接続方向に屈折させた段差寸法ＣおよびＤを形成し重ね合わせて、超音波接合・カシメ・溶接等で機械的・電気的に接続部３６を設ける。段差寸法ＣとＤの合計寸法は空心コイル２４の厚み寸法Ｅ＝１．０ｍｍと絶縁体２７の厚みＦ＝０．０５ｍｍの２枚分の総合計寸法Ｇ＝１．１ｍｍと同等、もしくは空心コイル２４の変形を考慮して多少小さい１．０ｍｍ程度の寸法とした。

この構造により、空心コイル２４および絶縁体２７を挟んだ板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）の端子部３０（ａ２）と３０（ｂ１）を溶接し機械的および電気的に接続し接続部３６を設けることにより板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）間の間隔を寸法Ｇにすることができ、板状コイル２８の傾き、浮きの発生がなく、端子部３０に対する板状コイル２８の位置を正確に決めることができ、板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）間および空心コイルの位置を一定にすることができるためトランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性の安定したばらつきがないトランスを実現することができる。

また板状コイル２８と前記空心コイル２４との間に絶縁体２７を介在させたことにより、板状コイル２８のばり等による空心コイル２４の傷つきを防止でき、板状コイルと空心コイル間および板状コイル間の絶縁性を高めたトランスを実現できる。

また接続部３６は超音波溶着・溶接・ロウ付けまたはカシメで接続されたことにより、板状コイル２８（ａ）の端子部３０（ａ２）と板状コイル２８（ｂ）の端子部３０（ｂ１）間接続の機械強度および寸法精度が安定でき、トランスの信頼性を高めることができる。

また空心コイル２４を自己融着三層絶縁電線で巻線し固着しているため、空心コイル２４の形状を保持でき、板状コイル２８（ａ）と板状コイル２８（ｂ）、空心コイル３０（ａ）および３０（ｂ）と磁心３３の絶縁距離を小さくでき、トランスを小型化できる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２および３に記載の発明について説明する。

図４は本発明の実施の形態２におけるトランスの分解斜視図、図５は同実施の形態におけるトランスの断面図である。なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。

図４、図５において、実施の形態１と相違する点は、板状コイル３８（ａ）の端子部４０（ａ１）（ａ２）と相反する側にコイル部３９（ａ）から外方に突出面４１（ａ）を設け、その突出面４１（ａ）に厚み方向に突起４２を設けるとともに、他の板状コイル３８（ｂ）の端子部４０（ｂ１）（ｂ２）と相反する側にコイル部３９（ｂ）から外方に突出面４１（ｂ）を設け、前記板状コイル３８（ｂ）と空心コイル２４の間に介在させる絶縁体３７も板状コイル３８（ｂ）の突出面４１（ｂ）に対応する突出面４３を設けている。

板状コイル３８（ａ）の端子部４０（ａ２）および板状コイル３８（ｂ）の端子部４０（ｂ１）は板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）を直列に接続するため図５のようにケース３１より引き出し、接続方向に屈折させ、段差寸法ＣおよびＤを形成し、重ね合わせて、超音波接合・カシメ・溶接等で機械的・電気的に接続部３６を設ける。段差寸法ＣとＤの合計寸法は空心コイル２４の厚み寸法Ｅ＝１．０ｍｍと絶縁体２７および３７の厚みＦ＝０．０５ｍｍの２枚分の総合計寸法Ｇ＝１．１ｍｍと同等とし、板状コイル３９（ａ）の突起４２の高さをＨ＝Ｇ−Ｆ＝１．０５ｍｍとした。

この構造により板状コイル３８（ａ）の端子部４０（ａ１）（ａ２）と相反する側にコイル部３９（ａ）から外方に突出面４１（ａ）を設けることにより板状コイルの放熱を向上させ、トランスの温度上昇を低減できる。

この構造により空心コイル２４を挟んだ板状コイル３８（ａ）の突起４２が絶縁板３７を挟んで板状コイル３８（ｂ）を支え、板状コイル３８（ａ）と３８（ｂ）間の間隔を寸法Ｇにすることができ、板状コイル２８の傾き、浮きの発生がなく接続部３６に対する板状コイル３８の位置を正確に決めることができ、板状コイル３８（ａ）と３８（ｂ）間および空心コイル２４の位置を一定にすることができるためトランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性の安定したばらつきがないトランスを実現することができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項５，７に記載の発明について説明する。

図６は本発明の実施の形態３におけるトランスの分解斜視図、図７は同実施の形態におけるトランスの斜視図、図８は同実施の形態におけるトランスのＸ−Ｘ’断面図、図９は同実施の形態における端子部の位置および溶接作業を示すトランスの側面図である。なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。

図６〜図９において、実施の形態１と相違する点は、端子部３０（ａ１）および端子部３０（ａ２）を有する板状コイル２８（ａ）と端子部３０（ｂ１）および端子部３０（ｂ２）を有する板状コイル２８（ｂ）と端子部３０（ｃ１）および端子部３０（ｃ２）を有する板状コイル２８（ｃ）と端子部３０（ｄ１）および端子部３０（ｄ２）を有する板状コイル２８（ｄ）の４枚それぞれの間に、絶縁体２７を上下面に介在させた絶縁被膜２６を有する導体２５から形成された空心コイル２４をそれぞれ挟み、ベース２１のボビン２３に積層しケース３１をベース２１に嵌合させ、分割された磁心３３を組み込んで図７のトランスとなる。

端子部３０（ａ２）と端子部３０（ｂ１）、端子部３０（ｂ２）と端子部３０（ｃ１）、端子部３０（ｃ２）と端子部３０（ｄ１）をそれぞれ重ね接続するため図８のようにケース３１より引き出し、接続方向に屈折させ、段差寸法ＣおよびＤを形成し、重ね合わせて、超音波接合・カシメ・溶接等で機械的・電気的に接続部３６（ａ）、３６（ｂ）、３６（ｃ）を複数設ける。段差寸法ＣとＤの合計寸法は実施の形態１と同じで、空心コイル２４の厚み寸法Ｅ＝１．０ｍｍと絶縁体１７の厚みＦ＝０．０５ｍｍの２枚分の総合計寸法Ｇ＝１．１ｍｍと同等、もしくは空心コイル２４の変形を考慮して多少小さい１．０ｍｍ程度の寸法とした。

また端子部３０（ａ１）、３０（ｄ２）、接続部３６（ａ）、３６（ｂ）、３６（ｃ）それぞれの積層方向からみたピッチは寸法ｊとした。

この構造により、空心コイル２４および絶縁体２７を挟んだ板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）、２８（ｃ）、２８（ｄ）の接続部３６（ａ）、３６（ｂ）、３６（ｃ）を設けることにより板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）、２８（ｂ）と２８（ｃ）、２８（ｃ）と２８（ｄ）間の間隔をそれぞれ寸法Ｇにすることができ、板状コイル２８の傾き、浮きの発生がなく、端子部３０に対する板状コイル２８の位置を正確に決めることができ、板状コイル２８（ａ）と２８（ｂ）、２８（ｃ）、２８（ｄ）相互間および空心コイルの位置を一定にすることができるためトランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性の安定したばらつきがないトランスを実現することができる。

また端子部３０（ａ１）、３０（ｄ２）、接続部３６（ａ）、３６（ｂ）、３６（ｃ）それぞれの積層方向からみたピッチは寸法ｊは接続部３６より大きくし重ならない構造としたため図９のように溶接作業時に電気溶接等の電極４４が他の端子と干渉しないため作業が簡単にでき、作業能率を向上できる。

なお板状コイル２８（ｂ）と２８（ｃ１）間等にすべて空心コイル２４を挟む必要はなく、その場合の端子部３０（ｂ２）、３０（ｃ１）の段差寸法ＣおよびＤの合計は、板状コイル２８（ｂ）と２８（ｃ）間に挟まれた絶縁体２７の厚みＦと等しい寸法とすればよい。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項７に記載の発明について説明する。

図１０は本発明の実施の形態４におけるトランスの分解斜視図、図１１は同実施の形態におけるトランスの斜視図、図１２は同実施の形態におけるトランスのＸ２−Ｘ２’断面図、図１３は同実施の形態における端子部の位置および溶接作業を示すトランスの側面図である。なお、実施の形態３と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。

図１０〜図１３において、実施の形態３と相違する点は、板状コイル４８（ａ）〜（ｄ）の５０（ａ２）と５０（ｂ１）、５０（ｂ２）と５０（ｃ１）、５０（ｃ２）と５０（ｄ１）をケース３１より引出したのち、接続方向に屈折させ、重ね合わせて、電気溶接等で機械的・電気的に接続する接続部３６（ａ）、３６（ｂ）、３６（ｃ）および端子部５０（ａ１）、５０（ｄ２）の位置を図１３のように積層方向に対し高さ寸法Ｋにしたことである。

この構造により、図１３のように接続部３６（ａ）、３６（ｂ）、３６（ｃ）を溶接用電極４４で挟み通電して溶接する場合、端子部５０（ａ）〜５０（ｄ）が同一高さにあるため溶接用電極を積層方向に動かす必要がなく、水平方向のみの位置決めで溶接が可能となり、接続時に接続作業が簡単にでき、作業能率を向上できる。

本発明にかかるトランスは、端子部に対する板状コイルの位置を正確に決めることができ、板状コイル間および空心コイルの位置を一定にすることができるため、トランスコイル間の磁気特性変動を抑え電気的特性の安定した信頼性の高いトランスを実現できるという効果を有し、電子機器の電源等に使用されるトランス等に有用である。

本発明の実施の形態１におけるトランスの分解斜視図 同実施の形態におけるトランスの斜視図 同実施の形態におけるトランスのＸ−Ｘ’断面図 本発明の実施の形態２におけるトランスの分解斜視図 同実施の形態におけるトランスの断面図 本発明の実施の形態３におけるトランスの分解斜視図 同実施の形態におけるトランスの斜視図 同実施の形態におけるトランスのＸ−Ｘ’断面図 同実施の形態における端子部の位置および溶接作業を示すトランスの側面図 本発明の実施の形態４におけるトランスの分解斜視図 同実施の形態におけるトランスの斜視図 同実施の形態におけるトランスのＸ２−Ｘ２’断面図 同実施の形態における端子部の位置および溶接作業を示すトランスの側面図 従来のトランスの分解斜視図 従来のトランスの断面図 従来のトランスの課題を説明する断面図

符号の説明

２４ 空心コイル
２５ 導体
２６ 絶縁被膜
２７ 絶縁体
２８ 板状コイル
２９ コイル部
３０ 端子部
３３ 磁心
３６ 接続部

Claims (9)

1. 金属板よりなる１ターンのコイル部とそのコイル部から外方に導出する端子部を有する板状コイルと、前記複数の板状コイルで挟まれた絶縁被膜を有する導体から形成された空心コイルと、分割された磁心を組み込んで構成されるトランスにおいて、前記板状コイルの少なくとも端子部の一方は接続方向に屈折し、他の板状コイルの端子部と接続された接続部を有することを特徴とするトランス。
2. 前記板状コイルの端子部と相反する側にコイル部から外方に突出面を設けたことを特徴とする請求項１記載のトランス。
3. 前記板状コイルの端子部と相反する側にコイル部から外方に突出面を設け、前記突出面に厚み方向に突起を設けたことを特徴とする請求項１記載のトランス。
4. 前記板状コイルと前記空心コイルとの間に絶縁体を介在させたことを特徴とする請求項１記載のトランス。
5. 金属板よりなる１ターンのコイル部とそのコイル部から外方に導出する端子部を有する３枚以上の板状コイルと、絶縁被膜を有する導体から形成された空心コイルとを積層し、分割された磁心を組み込んで構成されるトランスにおいて、前記板状コイルの少なくとも端子部の一方は接続方向に屈折し、他の板状コイルの端子部と接続された接続部を複数箇所設けたことを特徴とするトランス。
6. 前記接続部は超音波溶着・溶接・ロウ付けまたはカシメで接続されたことを特徴とする請求項１または４記載のトランス。
7. 前記接続部は積層方向から見て重なっていないことを特徴とする請求項４記載のトランス。
8. 前記接続部は積層方向に対し同一高さに配置することを特徴とする請求項４記載のトランス。
9. 前記空心コイルは自己融着三層絶縁電線で構成されたことを特徴とする請求項１または４のトランス。

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