JP2005303229A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】製造工数を増やすことなく簡単な構造でコアコーナ部の磁束集中を低減できる構造とする。
【解決手段】 スイッチング電源に用いるトランスであり、Ｅ型コア１の内周コーナ部を滑らかなアール部１ａの形状とし、磁束集中を起さないようにする。ボビン２は、アール部１ａをもつ特殊なＥ型コア１の形状に適合するように、コア装着穴３の両端をラッパ状開口部３ａとし、胴部４に複数の仕切壁６を設けて複数の巻線区画７を形成する。Ｅ型コアの内周コーナ部をテーパ形状とした多角形のコアとしても良い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボビン、コア、巻線で構成されるスイッチング電源のトランスに関する。

従来、スイッチング電源用にトランスとしては、例えば図１０に示すものがある。図１０において、トランスは一対のＥ型コア１０１、ボビン１０２、１次巻線１０３及び２次巻線１０４で構成される。トランス１００の組立は、まずボビン１０２に１次巻線１０３と２次巻線１０４を順に巻いてコイルアッセンブリィーを作り、続いてボビン１０２のコア装着穴１０５に一対のＥ型コア１０１の中足１０６を両側から嵌め入れて固定することで完成する。
特開平５−９００４７号公報 特開平９−２７５０１７号公報 特開平９−２３９５２０号公報 特開２００２−２８０２２７号公報 特開２００３−１０９８３１号公報 特開２００３−２３４２２０号公報

しかしながら、このような従来のトランスにあっては、ボビン１０２が両端に鍔部を形成した円筒形状をもつため、内部にボビン１０２を配置するコア１０１の内周のコーナ部は直角となる矩形形状となる。

このため図１１に取り出して示すように、コア１０１の直角となるコーナ部分を磁束１０６が通過する場合、破線で示すコーナ内周のエッジ部分に磁束１０７が集中して流れる。このためコーナ部分で磁束密度が上昇したりコア１０１が飽和したりするなどの現象が発生し、コア１０１の温度が上昇して周囲の部品温度を上昇させ、スイッチング電源の効率を悪化させるという問題がある。

コアのコーナ部内側部分に磁束を集中させないコアの理想形状としては図１２に示すトロイダル形状のコア１０８が考えられる。しかし、トロイダル形状のコア１０８にあっては、ボビンに巻線を巻いてからコアに固定するという製造工程が採用し難いため、コア１０８に絶縁用のボビンを固定した後にトロイダルコイルとして巻線を巻くことが多く、複数の巻線を必要とする複雑な巻線構成の場合には、製造工数が増加してコストアップになるという問題がある。

本発明は、製造工数を増やすことなく簡単な構造でコアコーナ部の磁束集中を低減できる構造を備えたトランスを提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明はスイッチング電源に用いるトランスであり、内周コーナ部を滑らかなアール形状としたコアと、両端にラッパ状に開口したコア装着穴を有し、胴部に複数の仕切壁を設けて複数の巻線区画を形成したボビンとを備えたことを特徴とする。

また本発明の別の形態にあっては、スイッチング電源に用いるトランスとして、内周コーナ部をテーパ形状としたコアと、両端に円錐状に開口したコア装着穴を有し、胴部に複数の仕切壁を設けて複数の巻線区画を形成したボビンとを備えたことを特徴とする。

更に本発明は、スイッチング電源に用いるトランスに於いて、両端にラッパ状又はテーパ状に開口したコア装着穴を有し、胴部に複数の仕切壁を設けて複数の巻線区画を形成したボビンを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、コアの内周コーナ部は滑かなアール曲面となっており、この部分を通過する磁束は直角に屈曲した場合に比べ磁束集中が現象して磁束密度が高くならず、磁束集中によって発生していたコアの損失を低減し、発熱を抑えることができる。

また内周コーナ部は滑かなアール曲面とした特殊な形状のコア、例えばＥＥコアを使用しても、コアに適合した形状を有するボビンを使用することで、コアに囲まれた窓枠面積を有効に使用して巻線を配置でき、またボビンに対する巻線もボビン胴部に複数の仕切壁を設けたことで容易にでき、巻線を巻いたボビンにＥＥコアを組み付ける工程をとることができるため、工程を増やすことなく生産でき、生産コストも安価で済む。

図１は本発明のトランスにおけるボビンとコアの組立構造の実施形態を示した説明図である。図１において、本発明によるトランスは、この実施形態にあっては一対のＥ型コア１とボビン２で構成されている。Ｅ型コア１は内周コーナを所定の曲率を持ったアール部１ａとしており、内周コーナのアール部１ａの形成に伴い、外周コーナについてもアール状に形成している。Ｅ型コア１はコア外足１ｂとコア中足１ｃを持ち、それぞれを突き合わせた状態でボビン２に組み込まれる。

ボビン２はコーナをアール部１ａとしたＥ型コア１の形状に伴い、コア中足１ｃを装着するコア装着穴３の外側の開口部をＥ型コア１のアール部１ａに合わせてラッパ状開口部３ａとしている。

またボビン２のコア装着穴３を備えた胴部４の両側には鍔部５が形成されているが、これに加えて鍔部５の間に複数の仕切壁６を設け、これによりボビン２の胴部４に複数の巻線区画７を形成し、巻線区画７ごとに１次巻線、２次巻線、３次巻線といった複数巻線を容易に巻けるようにしている。

図２は図１の側面図であり、Ｅ型コア１とボビン２の大きさの関係が明確になっている。図３は図１の上部のＥ型コア１を外した状態の平面図である。図３の平面図から明らかなように、ボビン２のコア装着穴に設けたラッパ状開口部３ａは、コア装着ア３がＥ型コア１の中足１ｃの矩形形状に対応した矩形穴であることから、Ｅ型コア１の方向にラッパ状に開いたラッパ状開口部３ａを形成している。このラッパ状開口部３ａを備えたコア装着穴３の矩形形状に対し、胴部４は破線のように矩形筒形状である。尚、中足１ｃが円柱形状の場合は、胴部４は円筒形状となる。

図４は図１のボビン２を取り出している。このボビン２に対しては巻線を必要に応じて巻くことになるが、Ｅ型コア１の内周コーナのアール部１ａに対応して、コア装着穴３の両側にラッパ状開口部３ａが形成されて胴部４の両側が外側に広がるように湾曲しており、そのままコイルを巻くと安定したコイル巻きができないことから、本発明にあっては仕切壁６を設けており、仕切壁６による巻線区画７の形成により、鍔部５側で胴部４が外側に大きく湾曲していても問題なく巻線をボビン２に容易に巻き付けることができる。

図５は図１のボビン２に巻線を装着した本発明によるトランスの実施形態の説明図である。図５のトランスの実施形態にあっては、ボビン２に形成された５つの巻線区画７の全てに巻き線８を巻き付けている。このようなボビン２に対する巻線８は、図４のようにボビン２を取り出した状態で別工程で行われ、巻線８が巻かれたボビン２に対しＥ型コア１を組み付けることで簡単にトランスを組み立てることができる。

この図１乃至図５に示す本発明のトランスにあっては、Ｅ型コア１の内周コーナが滑らかなアール部１ａとして形成されているため、内周コーナ部を図１１の従来コアのように直角としていた場合に比べ、コーナを通る磁束の内側への片寄りがほとんどなく、コーナ部において磁束集中を起こすことがなく、磁束集中に伴う磁束密度の増加でコア損失が増えて発熱を起こす問題を解消することができる。

図６は図１のボビン２を従来のＥＩコアに組み合わせた本発明の他の実施形態の説明図である。図６において、ボビン２は図１と同じものであり、コア装着穴３の両側にラッパ状開口部３ａを形成しており、胴部４の両側の鍔部５の間には複数の仕切壁６の形成により巻線区画７が形成されている。このようなボビン２に対し従来のＥ型コア９のコア中足９ｃをコア装着穴３に挿入し、コア外足９ｂ及び中足９ｃの先端にギャップ材１１を介してＩ型コア１０を配置している。

このように従来のＥＩコアに本発明のボビン２を組み合わせたトランスにあっては、ギャップ材１１の介在で形成されたギャップ部に対しボビン２の鍔部５側のラッパ状開口部３ａの形成により、鍔部５と仕切壁６の間の巻線区画７に巻いた巻線に対するコア中足９ｃのギャップからの距離が離されることとなり、これによってギャップ部からの漏れ磁束が巻線部分を横切る量を低減し、漏れ磁束による巻線の渦電流による損失を低減することができる。

図７は本発明のトランスにおけるボビンとコアの組立構造の他の実施形態の説明図である。図７において、この実施形態のＥ型コア１２にあっては、内周コーナを４５°の傾きを持ったテーパ部１２ａとしている。

Ｅ型コア１２の内周コーナのテーパ部１２ａの形成に伴い、ボビン１３のコア装着穴１４の両端の開口部はテーパ部１２ａに対応したテーパ状開口部１４ａとしている。またボビン１３は胴部２０の両側に鍔部１５を形成すると共に、その間に仕切壁１６を複数形成して巻線区画１７を形成している。

図８は図７のボビン１３を取り出して示しており、また図９は図７のボビン１３に巻線１８を巻いてＥ型コア１２を組み付けて本発明のトランスを構成したものである。

このような図７乃至図９の実施形態においても、Ｅ型コア１２の内周コーナはテーパ部１２ａが形成されているため、図１１の従来の直角のコーナ部に比べ、テーパ部１２ａを形成してことでコーナ部を通る磁束が集中を起こさず、コーナ部で磁束密度が高くならないことから、コア損失による発熱を防止することができる。

もちろん図１の実施形態のアール部とした場合に比べ、テーパ部１２ａの方が磁束集中の割合が大きくなるが、直角としている従来のコーナ部における磁束集中に比べると大幅に磁束集中が低減できる。

なお図７に示したコア側のテーパ部１２ａに対応したコア装着穴１４のテーパ状開口部１４ａを有するボビン１３についても、図６の実施形態と同様、従来のＥＩコアに組み合わせて使用することで、ギャップ部からの漏れ磁束による巻線の渦電流による損失を低減することができる。

また上記の実施形態におけるボビン２，１３に設ける仕切壁６，１６の数は、トランスに使用する巻線の数に応じて適宜に設けられる。また図７の実施形態におけるＥ型コア１２の組合せで内側にできる窓枠は八角形状であるが、更に大きな多角形状例えば十六角となるように内周コーナ部の形状を変更してもよい。

本発明のトランスにおけるボビンとコアの組立構造の実施形態を示した説明図 図１の側面図 図１の上部のＥ型コアを外した状態の平面図 図１のボビンを取り出して示した断面図 図１のボビンに巻線を装着した本発明の実施形態の説明図 図１のボビンを従来のＥＩコアに組合わせた本発明の他の実施形態の説明図 本発明のトランスにおけるボビンとコアの組立構造の他の実施形態の説明図 図７のボビンを取り出して示した断面図 図７のボビンに巻線を装着した本発明の他の実施形態の説明図 ＥＥコアを用いた従来のトランスの説明図 コアの内周コーナ部で発生する磁束集中の説明図 磁束集中を起さない理想的なトロイダル状のコアの説明図

符号の説明

１，９，１２：Ｅ型コア
１ａ：アール部
１ｂ，９ｂ，１２ｂ：コア外足
１ｃ，９ｃ，１２ｃ：コア中足
２，１３：ボビン
３，１４： コア装着穴
３ａ：ラッパ状開口部
４，２０：胴部
５，１５：鍔部
６，１６：仕切壁
７，１７：巻線区画
８，１８：巻線
１０：Ｉ型コア
１１：ギャップ材
１２ａ：テーパ部
１４ａ：テーパ状開口部

Claims (3)

1. スイッチング電源に用いるトランスに於いて、
   内周コーナ部を滑らかなアール形状としたコアと、
   両端にラッパ状に開口したコア装着穴を有し、胴部に複数の仕切壁を設けて複数の巻線区画を形成したボビンと、
   を備えたことを特徴とするトランス。
   
2. スイッチング電源に用いるトランスに於いて、
   内周コーナ部をテーパ形状としたコアと、
   両端に円錐状に開口したコア装着穴を有し、胴部に複数の仕切壁を設けて複数の巻線区画を形成したボビンと、
   を備えたことを特徴とするトランス。
   
3. スイッチング電源に用いるトランスに於いて、
   両端にラッパ状又はテーパ状に開口したコア装着穴を有し、胴部に複数の仕切壁を設けて複数の巻線区画を形成したボビンを備えたことを特徴とするトランス。

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