JP2006310639A - フェライト磁心およびそれを用いたトランス - Google Patents

Abstract

【課題】磁心の外足部の片側の間隔を他側の間隔より大きく設定しても、磁束が部分的に集中することがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れると共に、巻線端末の外足部との絶縁確保も容易となるフェライト磁心とそれを用いたトランスを提供する。
【解決手段】外足部３および中足部４の先端側から見て、対をなす外足部３どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向としたとき、中足部４は、そのＹ軸方向の中心を原点Ｏとして、その正方向、負方向に等しく隔たった各点におけるＸ軸方向の幅Ｗ１，Ｗ２が異なる非対称形をなす。中足部４のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部３の端部間の間隔Ｇ２を、外足部３の他端側の間隔Ｇ１より大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に使用されるトランスおよびそのトランスに組み込まれるフェライト磁心に関する。

事務機器や家電製品等に組み込まれるトランスに用いられるフェライト磁心として、端面部と、その端面部の両端より突出して設けた一対の外足部と、一対の外足部の間に前記端面部より突出して設けた中足部とを有するものがある。このような従来のフェライト磁心の中足部は円形、角形、長円形をなし、この形をなす中足部を、巻線を施したボビンの巻胴部に嵌めてトランスが構成されていた。特許文献１，２においては、トランスの小型化、薄型化を図るため、図１３に示すように、フェライト磁心４０の中足部４１の断面形状を長円形または楕円形にしたものが開示されている。図１３において、４２は磁心４０の外足部、４３はボビン、４４はボビンの巻胴部、４５，４６はボビンの一次巻線用端子台、二次巻線用端子台、４７は巻胴部４４に巻かれた巻線、４９，５０は一次巻線、二次巻線をそれぞれ接続する端子、５１，５２はそれぞれ一次巻線端末、二次巻線端末である。

実公平３−５３４６２号公報 実開平５−８７９１８公報

図１３に示すように、中足部４１が長円形または楕円形である場合、中足部４１と外足部４２との間隔は、両者の間隔が中足部４１の全対向面で等しくなるように設けられているため、左右の外足部４２の一次巻線用端子台４５側の間隔Ｇ７と、二次巻線用端子台４６側の間隔Ｇ８は等しい（Ｇ７＝Ｇ８）。

ところで、近年、家庭電気等の電子機器は多機能化する傾向にあり、これに伴い、二次巻線の本数も増加している。このため、二次巻線を接続する端子５０の二次巻線用端子台４６側に引き出される二次巻線の端末の本数も増加している。このため、二次巻線の端末５２は、図面上、二次巻線用端子台４６の左右の端部側にした位置に引き出されることとなり、このため、磁心４０の外足部４２と二次巻線端末５２との絶縁距離ｄを確保することが困難となる傾向にある。このため、外足部４２側の二次巻線端末５２にはチューブやテープで被覆する等の特殊な絶縁構造を採用したり、複雑な端末の引き回し構造を採用したりしている。このため、巻線の端末の端子５０への接続作業に手間がかかり、能率低下を招いている。

このような不具合を解消するため、図１４に示すように、二次巻線用端子台４６側の外足部４２間の間隔Ｇ８を、一次巻線用端子台４５側の外足部４２間の間隔Ｇ７より大きくする（Ｇ７＜Ｇ８）と、外足部４２と中足部４１との対向面の間隔が一定でなくなり、中足部４１と外足部４２との間の距離が近い部分に磁束が集中する傾向となり、その結果、磁気飽和を起こし易くなり、コンバータトランスの場合、直流電流に交流電流を重畳した状態で作動する際の重畳特性が低下する。

上記の例は磁心４０の中足部４１や外足部４２の突出方向が取付け基板に対して直角をなす縦型のトランスついて示したが、フェライト磁心が取付け基板に対して平行に設置される横型のトランスについても同様の問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、磁心の外足部の片側の間隔を他側の間隔より大きく設定しても、磁束が部分的に集中することがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れると共に、巻線端末の外足部との絶縁確保も容易となるフェライト磁心とそれを用いたトランスを提供することを目的とする。

本発明のフェライト磁心は、端面部と、その端面部の両端より突出して設けた一対の外足部と、一対の外足部の間に前記端面部より突出して設けた中足部とを有するフェライト磁心であって、
前記外足部および前記中足部の先端側から見て、対をなす外足部どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向としたとき、前記中足部は、そのＹ軸方向の中心を原点として、その正方向、負方向に等しく隔たった各点におけるＸ軸方向の幅が異なる非対称形をなし、
前記中足部のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部の端部間の間隔を、外足部の他端側の間隔より大きくした
ことを特徴とする。

本発明のフェライト磁心の前記中足部の断面形状は、略卵形あるいは略蒲鉾形とすることが好ましい。

本発明のトランス（縦型トランス）は、断面形状が略卵形のフェライト磁心を一対備えると共に、そのフェライト磁心を組み合わせるボビンを備え、
前記ボビンは、前記中足部を挿入しかつ断面形状が筒状の略卵形をなすと共に巻線を巻回する巻胴部を有し、
前記ボビンの巻胴部の軸心方向の一端側に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを、前記巻胴部の幅広側に二次巻線用端子台を対応させ、狭幅側に一次巻線用端子台を対応させて設け、
前記巻胴部に前記一対のフェライト磁心の前記中足部を挿入すると共に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台との間に、一方のフェライト磁心の外足部を嵌めてボビンにフェライト磁心を組み合わせた
ことを特徴とする。

また、本発明のトランス（横型トランス）は、断面形状が略蒲鉾形のフェライト磁心を一対備えると共に、そのフェライト磁心を組み合わせるボビンを備え、
前記ボビンは、前記中足部を挿入しかつ断面形状が筒状の略蒲鉾形をなすと共に巻線を巻回する巻胴部を有し、
前記ボビンの巻胴部の軸心方向の両端における前記巻胴部の広幅側に一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを設け、
前記一対のフェライト磁心を、その各中足部を前記巻胴部に挿入すると共に、一方のフェライト磁心の２本の外足部の広幅間隔側を一次巻線用端子台上に位置させ、他方のフェライト磁心の２本の外足部の広幅間隔側を二次巻線用端子台上に位置させてボビンにフェライト磁心を組み合わせた
ことを特徴とする。

本発明のフェライト磁心は、中足部の断面形状を、略卵形や略蒲鉾形等のように、対をなす外足部の対向方向（Ｘ軸方向）の線であって、中足部のＹ軸方向の中心点を通る線に対して非対称形をなす形状とすることにより、Ｘ軸方向について広幅となる中足部の側面と対向する外足部の一端部どうしの間隔は、狭幅側に対向する外足部の他端部どうしの間隔より大きくすることができる。すなわち中足部の広幅側に対向する側の外足部の端部どうしの間隔を他側の間隔より大きく設定しても、中足部と外足部との間隔を中足部の側面全体について等間隔に設定できるので、トランスとして構成した場合にも、磁束が部分的に集中して磁気飽和を生じることがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れる。

また、少なくとも一方の外足部の端部の間隔が拡大されるので、その拡大された外足部間から引き出される巻線端末の数を増加させることができる。また、ワイヤ径を太くしたり、撚線を用いたり、本数を増やすことができるため、銅損を減らすことができ、効率の良いトランスを実現したり、大電流出力が可能なトランスを提供することができる。また、その増加した巻線端末または太線や撚線の引き出しを、外足部どうしの間隔が拡大された部分において行なうことにより、巻線端末と外足部との間の絶縁確保のためのチューブやテープ等が不要になる等、作業能率の向上にも貢献できる。

本発明の縦型トランスは、二次巻線用端子台側を、外足部間の間隔が大きい方の端部に対応させたので、本数の多い二次巻線端末の引き出し領域を広く確保することができ、前述のように、磁気飽和を生じることがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れる上、二次巻線に太線、撚線を使用して出力容量の増大を図ったり、本数を増やして新たな機器需要に容易に対応することができる上、巻線端末の引き出しが容易となる。

本発明の横型トランスは、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台の双方において、巻線端末の引き出し領域を広く確保することができ、前述の効果を奏することができる上、二次巻線端末のみならず、一次巻線端末の外足部との絶縁確保も容易となる。

図１は本発明のフェライト磁心の一実施の形態を示す平面図、図２はその背面図である。このフェライト磁心１は、端面部２と、その端面部２の両端より突出して設けた一対の外足部３，３と、一対の外足部３，３の間に端面部２より突出して設けた中足部４とを有する。ここで、外足部３および中足部４の先端側から見て、対をなす外足部３，３どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向としたとき、中足部４は、そのＹ軸方向の中心を原点Ｏとして、その正方向、負方向に等しく隔たった＋Δｙ、−Δｙの各点におけるＸ軸方向の幅Ｗ１、Ｗ２が異なる（Ｗ１＜Ｗ２）非対称形の略卵形に形成している。そして、中足部４のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部３、３の端部間の間隔Ｇ２を、外足部３、３の他端側の間隔Ｇ１より大きく形成する（Ｇ１＜Ｇ２）。

このように中足部４の断面形状を非対称形状に形成すれば、中足部４の広幅側に対向する側の外足部３の間隔Ｇ２を他側の間隔Ｇ１より大きく設定しても、中足部４と外足部３との間隔を中足部の側面全体について等間隔に設定できるので、トランスとして構成した場合にも、磁束が部分的に集中して磁気飽和を生じることがなく、特性の劣化が免れる。また、図１３に示したように中足部２１の断面形状を長円形や楕円形に形成した場合に比較し、外足部３の広幅側の先端部分の幅を薄くすることができるため、磁心１のＸ軸方向の幅を小さくすることができ、小型化が図れる。

また、少なくとも外足部３，３の一方の端部の間隔Ｇ２が拡大されるので、その拡大された外足部間から引き出される巻線端末の数を増加させることができる。また、ワイヤ径を太くしたり、撚線を用いたり、本数を増やすことができるため、銅損を減らすことができ、効率の良いトランスを実現したり、大電流出力の可能なトランスを提供することが可能となる。その増加した巻線端末または太線や撚線の引き出しを、外足部どうしの間隔が拡大された部分において行なうことにより、絶縁確保が容易となる。

図３はこのフェライト磁心１を用いて構成された縦型トランスの一実施の形態を示す正面図、図４、図５、図６はそれぞれその側面図、背面図、横断面図である。５はボビンであり、６はその巻胴部、７は一次巻線用端子台、８は二次巻線用端子台、９は巻胴部６の頂部に設けたフランジである。１０は前記巻胴部６に巻かれかつ外周にテープを巻いた巻線であり、一次巻線と二次巻線とが含まれる。１１は一次巻線端末、１２は二次巻線端末、１３は一次巻線用端子台７に固定された一次巻線用端子、１４は二次巻線用端子台８に固定された二次巻線用端子である。

図６に示すように、中足部４を挿入する巻胴部６は、中足部４の断面形状に対応した略卵形をなす非対称形の断面形状を有する。図３〜図５に示すように、一次巻線用端子台７と二次巻線用端子台８は、巻胴部６の軸心方向の一端側に形成される。図６に示すように、二次巻線用端子台８は巻胴部６の広幅側に形成し、一次巻線用端子台７は狭幅側に形成する。

磁心１のボビン５に対する組み合わせは、巻胴部６に一対の磁心１，１の各中足部４を挿入すると共に、一方の磁心１の外足部３、３は、一次巻線用端子台７と二次巻線用端子台８との間に嵌めて行ない、組み合わせた磁心１，１の外周にテープ（図示せず）を貼り付けて固定するか、あるいは接着等により固定する。

この構成によれば、図６に示すように、巻線の本数が多い二次巻線端末１２の引き出し側の外足部３，３の端部間の幅Ｇ２が、一次巻線端末１１の引き出し側の外足部３，３の端部間の幅Ｇ１より大きく形成されているので、一次巻線用端子台７に形成された引き出し部１５の幅ａより、二次巻線用端子台８に形成された引き出し部１６の幅ｂを広く（ａ＜ｂ）形成することができ、二次巻線端末１２の引き出しが容易となる。また、最も外側の二次巻線端末１２と外足部３との間の絶縁距離ｄも一次巻線端末１１と外足部３との絶縁距離ｃと同様に十分に確保することができる。このため、最も外側の二次巻線端末１２と外足部３との間の絶縁のためのチューブやテープを施す作業が必ずしも必要ではなくなり、二次巻線端末１２の端子１４への接続作業も容易となる。

また、二次巻線端末１２の引き出し部１６が拡大されるので、二次巻線端末１２の本数を増加させることができる。また、二次巻線のワイヤ径を太くしたり、撚線を用いたり、本数を増やすことができるため、銅損を減らすことができ、効率の良いトランスを実現したり、大電流出力の可能なトランスを提供することが可能となる。

図７は本発明による磁心の他の実施の形態を示す平面図であり、この実施の形態は、端面部２Ａより突出させて形成した中足部４Ａの断面形状を略三角形に形成したものである。この実施の形態によっても外足部３Ａ間の一方の端部間の間隔Ｇ４を他方の端部間の間隔Ｇ３より拡大することができ、前記と同様の効果をあげることができる。

図８は本発明による磁心の他の実施の形態を示す平面図である。この実施の形態の磁心２０は、横型トランスに用いた場合に好適なもので、中足部２１を、端面部２２の盤面から片側に寄せて形成したものである。この実施の形態の場合、外足部２３および中足部２１の先端側から見て、対をなす外足部２３，２３どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向としたとき、中足部２１は、そのＹ軸方向の中心を原点Ｏとして、その正方向、負方向に等しく隔たった＋Δｙ、−Δｙの各点におけるＸ軸方向の幅Ｗ３、Ｗ４が異なる（Ｗ３＜Ｗ４）非対称形の略蒲鉾形に形成している。そして、中足部２１のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部２３、２３の端部間の間隔Ｇ６を、外足部２３、２３の他端側の間隔Ｇ５より大きく形成する（Ｇ５＜Ｇ６）。

図９は図８の磁心２０と組み合わせて横型トランスを構成するボビンの正面図である。図１０はこのボビン２４と図８の磁心２０を用いて構成される横型トランスを示す平面図、図１１、図１２はそれぞれその側面図、底面図である。この横型トランスは低背の要求に応えるもので、ボビン２４は、中足部２１を挿入しかつ巻線２５を巻回する筒状の巻胴部２６を有し、その巻胴部２６は、前記中足部２１の断面形状に対応した略蒲鉾形の断面形状をなす。ボビン２４はその巻胴部２６の軸心方向の両端における巻胴部２６の広幅側に一次巻線用端子２７を有する一次巻線用端子台２８と二次巻線用端子２９を有する二次巻線用端子台３０とを設ける。そして、対をなす磁心２０の中足部２１を巻胴部２６に挿入すると共に、一方の磁心２０の２本の外足部２３、２３の広幅間隔側を一次巻線用端子台２８上に位置させ、他方の磁心２０の２本の外足部２３、２３の広幅間隔側を二次巻線用端子台３０上に位置させてボビン２４に磁心２０を組み合わせる。磁心２０の固定は全周に巻いたテープや接着剤等による。

この実施の形態においては、図面上下側になる一次巻線端末３１，二次巻線端末３２の引き出し側となる外足部の端部間の間隔Ｇ６を上側の間隔Ｇ５より広くすることができるので、一次巻線用端子台２８と二次巻線用端子台３０の双方において、巻線端末３１，３２の引き出し領域を広く確保することができる。この場合も、中足部２１と外足部２３との間隔を中足部２１の側面と外足部２３との間の間隔を等しくすることができ、その結果、磁気飽和を生じることがなく、特性の劣化が免れ、かつ小型化が図れる上、二次巻線に太線、撚線を使用して出力容量の増大を図ったり、本数を増やして新たな機器需要に容易に対応することができる上、巻線端末の引き出しが容易となる。

また、二次巻線のみならず、一次巻線側の本数を増加させる場合にも容易に対応させることができ、より多種の出力電圧が得られるトランスを構成しやすくなる。

本発明による磁心の一実施の形態を示す平面図である。 図１の背面図である。 図１，図２の磁心を用いて構成された縦型トランスの一実施の形態を示す正面図である。 図３にトランスの側面図である。 図３に示すトランスの背面図である。 図３に示すトランスの横断面図である。 本発明による磁心の他の実施の形態を示す平面図である。 本発明による磁心の他の実施の形態を示す平面図である。 図８に示す磁心を用いて横型トランスを構成するためのボビンの正面図である。 図８の磁心および図９のボビンを用いて構成された横型トランスの一実施の形態を示す平面図である。 図１０にトランスの側面図である。 図１０に示すトランスの底面図である。 従来のトランスの横断面図である。 従来の磁心の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１：磁心、２：端面部、３、３Ａ：外足部、４、４Ａ：中足部、５：ボビン、６：巻胴部、７：一次巻線用端子台、８：二次巻線用端子台、９：フランジ、１０：巻線、１１：一次巻線端末、１２：二次巻線端末、１３：一次巻線用端子、１４：二次巻線用端子、１５，１６：巻線の引き出し部、２０：磁心、２１：中足部、２２：端面部、２３：外足部、２４：ボビン、２５：巻線、２６：巻胴部、２７：一次巻線用端子、２８：一次巻線用端子台、２９：二次巻線用端子、３０：二次巻線用端子台、３１：一次巻線端末，３２：二次巻線端末

Claims (5)

1. 端面部と、その端面部の両端より突出して設けた一対の外足部と、一対の外足部の間に前記端面部より突出して設けた中足部とを有するフェライト磁心であって、
   前記外足部および前記中足部の先端側から見て、対をなす外足部どうしの対向方向をＸ軸方向、このＸ軸に対して直角をなす方向をＹ軸方向としたとき、前記中足部は、そのＹ軸方向の中心を原点として、その正方向、負方向に等しく隔たった各点におけるＸ軸方向の幅が異なる非対称形をなし、
   前記中足部のＸ軸方向の幅が大きい側に対向する外足部の端部間の間隔を、外足部の他端側の間隔より大きくした
   ことを特徴とするフェライト磁心。
2. 請求項１に記載のフェライト磁心において、
   前記中足部の断面形状が略卵形をなす
   ことを特徴とするフェライト磁心。
3. 請求項１に記載のフェライト磁心において、
   前記中足部の断面形状が略蒲鉾形をなす
   ことを特徴とするフェライト磁心。
4. 請求項２に記載の一対のフェライト磁心とそのフェライト磁心を組み合わせるボビンとを備え、
   前記ボビンは、前記中足部を挿入しかつ断面形状が筒状の略卵形をなすと共に巻線を巻回する巻胴部を有し、
   前記ボビンの巻胴部の軸心方向の一端側に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを、前記巻胴部の幅広側に二次巻線用端子台を対応させ、狭幅側に一次巻線用端子台を対応させて設け、
   前記巻胴部に前記一対のフェライト磁心の前記中足部を挿入すると共に、一次巻線用端子台と二次巻線用端子台との間に、一方のフェライト磁心の外足部を嵌めてボビンにフェライト磁心を組み合わせた
   ことを特徴とするトランス。
5. 請求項３に記載の一対のフェライト磁心とそのフェライト磁心を組み合わせるボビンとを備え、
   前記ボビンは、前記中足部を挿入しかつ断面形状が筒状の略蒲鉾形をなすと共に巻線を巻回する巻胴部を有し、
   前記ボビンの巻胴部の軸心方向の両端における前記巻胴部の広幅側に一次巻線用端子台と二次巻線用端子台とを設け、
   前記一対のフェライト磁心を、その各中足部を前記巻胴部に挿入すると共に、一方のフェライト磁心の２本の外足部の広幅間隔側を一次巻線用端子台上に位置させ、他方のフェライト磁心の２本の外足部の広幅間隔側を二次巻線用端子台上に位置させてボビンにフェライト磁心を組み合わせた
   ことを特徴とするトランス。
   

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