JP2007035690A

JP2007035690A - トランス

Info

Publication number: JP2007035690A
Application number: JP2005212496A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Miyakado; 正彦宮門; Wataru Tabata; 亘田畑; Kazuhiko Yamagami; 一彦山上; Shusuke Uematsu; 秀典植松
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-07-22
Also published as: JP4735098B2

Abstract

【課題】本発明は、鍔に複数の端子を設けるトランスにおいて、耐圧性の向上を目的とする。
【解決手段】本発明は、貫通孔９Ａを有する巻き軸９と、巻き軸９の一端の外周に設けた鍔１０Ｂと、貫通孔９Ａにその一部を挿入すると共にその他部を巻き軸９の外に設けた環状形磁心１００と、鍔１０Ａの巻き軸９と反対側の面に設けた２つの１次端子１４Ａ、１４Ｂ、１次補助端子１５Ａ、１５Ｂ、２次端子１３Ａ、１３Ｂと、巻き軸９に巻回した１次巻線、２次巻線と、１次補助巻線１６とを備え、鍔１０Ａの巻き軸９と反対側の面において環状形磁心１００に流れる磁束の向きと略垂直で且つ環状形磁心１００と交わらない辺に２次端子１３Ａ、１３Ｂを配置し、鍔１０Ａの巻き軸９と反対側の面において環状形磁心１００に流れる磁束の向きと略平行な２つの辺に１次端子１４Ａ、１４Ｂ及び１次補助端子１５Ａ、１５Ｂの内いずれか２つをそれぞれ配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビやオーディオ機器などの各種電気機器に用いられ、鍔に複数の端子を有し、それらを基板等に実装す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１７に示されるように、巻き軸１の下端には下鍔２が設けられ、この巻き軸１及び下鍔２とを貫通する孔（図示せず）に、３本の脚を有するＥ字磁心３の真ん中の脚（図示せず）を巻き軸１の上方から巻き軸１に設けた孔（図示せず）に挿入し、前記下鍔２の下方から３本の脚を有するＥ字磁心４の真ん中の脚（図示せず）を巻き軸１及び下鍔２に設けた孔（図示せず）に挿入すると共に、他の２本の脚４Ａ、４ＢをＥ字磁心３の他の２本の脚３Ａ、３Ｂと向かい合わせ、その下面図１８に示すごとく、Ｅ字磁心４を隔てて１次端子５Ａ、５Ｂ及び１次補助端子６Ａ、６Ｂと、２次端子７Ａ、７Ｂとをそれぞれ同一辺上に並べており、図１７に示すごとく、それぞれの端子に対応する巻線８が、巻き軸１に巻回されていた。

なお、この出願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２００４−３１１７５８号公報

このような従来のトランスは耐圧性の低さが問題となっていた。

すなわち、電気機器の小型化が進む中でトランス自体の小型化の要求も強くなっており、上記従来の構成においては、１次端子５Ａ、５Ｂ及び１次補助端子６Ａ、６Ｂと２次端子７Ａ、７ＢとをＥ字磁心４を隔てて対向する２辺に設ける構成となっているため、１次端子５Ａ、５Ｂと１次補助端子６Ａ、６Ｂとは同一辺上に配置せざるを得ず、そのためトランス自体の小型化に伴い１次端子５Ａ、５Ｂ及び１次補助端子６Ａ、６Ｂとが非常に接近してしまい、電位差の高い両端子の接近に伴う耐圧性の低下が問題となっていた。

そこで本発明は、下鍔に１次端子、１次補助端子、２次端子を有し、それらを基板等に実装するトランスにおいて、耐圧性の向上を目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、貫通孔を有する巻き軸と、この巻き軸の一端の外周に設けた第１の鍔と、前記巻き軸の他端の外周に設けた第２の鍔と、前記貫通孔にその一部を挿入すると共にその他部を前記巻き軸の外に設けた環状形磁心と、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面に設けた２つの１次端子と、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面に設けた２つの１次補助端子と、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面に設けた２つの２次端子と、前記１次端子に接続すると共に前記巻き軸に巻回した１次巻線と、前記２次端子に接続すると共に前記巻き軸に巻回した２次巻線と、前記１次補助端子に接続すると共に前記巻き軸に巻回した１次補助巻線とを備え、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面において前記環状形磁心に流れる磁束の向きと略垂直で且つ前記環状形磁心と交わらない辺に前記２つの２次端子を配置し、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面において前記環状形磁心に流れる磁束の向きと略平行な２つの辺に前記２つの１次端子及び前記２つの１次補助端子の内いずれか２つをそれぞれ配置したトランスとしたものである。

本発明のトランスは、コアには環状形磁心を用い、第１の鍔の巻き軸と反対側の面においてこの環状形磁心に流れる磁束の向きと略垂直で且つ前記環状形磁心と交わらない辺に前記２つの２次端子を配置し、第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面において環状形磁心に流れる磁束の向きと略平行な２つの辺に２つの１次端子及び２つの１次補助端子の内いずれか２つをそれぞれ配置したために、１次端子及び１次補助端子を下鍔の下面の２辺を用いて配置することができ、その結果として１次端子及び１次補助端子間の間隔を大きく取ることができるため、トランスの耐圧性を高くすることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるトランスについて図面を参照しながら説明する。

本実施の形態のトランスを模式的に表した図１において、巻き軸９には貫通孔９Ａを設けており、この巻き軸の下端（一端）の外周には下鍔１０Ａを、上端（他端）の外周には上鍔１０Ｂを設けている。そして、環状形磁心１００の一部１００Ａを孔９Ａに挿入するとともに、他部１００Ｂを軸９の外に設けている。そして、下鍔１０Ａの下面（巻き軸９と反対側の面）には２つの１次端子１４Ａ、１４Ｂと、２つの１次補助端子１５Ａ、１５Ｂ、そして２つの２次端子１３Ａ、１３Ｂを設け、巻き軸９には１次端子１４Ａ、１４Ｂに接続した１次巻線（図示せず）を巻回し、その上に２次端子１３Ａ、１３Ｂに接続した２次巻線（図示せず）を巻回し、さらにその上に１次補助端子１５Ａ、１５Ｂに接続した１次補助巻線１６を巻回している。

各端子の配置状態としては、下鍔１０Ａの下面において環状形磁心１００に流れる磁束の向きと略垂直で且つ環状形磁心１００に囲まれない辺に２つの２次端子１３Ａ、１３Ｂを配置し、下鍔１０Ａの下面において環状形磁心１００に流れる磁束の向きと略平行な一方の辺に２つの１次端子１４Ａ、１４Ｂを、他方の辺に２つの１次補助端子１５Ａ、１５Ｂを配置している。

次に、図２を用いて本実施の形態のトランスを具体的に示す。巻き軸（図示せず）は貫通孔（図示せず）を有し、巻き軸（図示せず）の下端（一端）外周には下鍔１０Ａを、上端（他端）外周には上鍔１０Ｂを設け、２本の脚を有するＵ字磁心１１の一方の脚（図示せず）を上鍔１０Ｂの上方から孔（図示せず）に挿入し、他方の脚１１Ａを巻き軸（図示せず）と平行に巻き軸（図示せず）の外部に設けておく。そして、下鍔１０Ａの下方から、２本の脚を有するＵ字磁心１２の一方の脚（図示せず）を孔（図示せず）に挿入すると共に、他方の脚１２ＡをＵ字磁心１１の脚１１Ａと向かい合わせになるよう設けておく。

そして、下鍔１０Ａの下面図３に示すごとく、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向き（矢印）と垂直で且つＵ字磁心１２に囲まれない辺に２次端子１３Ａ、１３Ｂを配置し、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向きと略平行な一方の辺に１次端子１４Ａ、１４Ｂ、他方の辺に１次補助端子１５Ａ、１５Ｂを設けている。

そして、図２に戻り、１次端子１４Ａ、１４Ｂに接続された１次巻線（図示せず）を巻き軸（図示せず）に巻回し、その上に２次端子１３Ａ、１３Ｂに接続された２次巻線（図示せず）を巻回し、さらにその上に１次補助端子１５Ａ、１５Ｂに接続された１次補助巻線１６を巻回している。

このような構成にしたため、１次端子１４Ａ、１４Ｂと１次補助端子１５Ａ、１５Ｂとを下鍔１０Ａの下面において、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向きと略平行な２辺に渉って配置することができるため、１次端子１４Ａ、１４Ｂ及び１次補助端子１５Ａ、１５Ｂの端子間隔を大きくとることができ、耐圧性の高い小型のトランスを実現することができる。

なお、１次端子１４Ａ、１４Ｂと１次補助端子１５Ａ、１５Ｂとをこの２辺に混在させた構成をとっても、端子間隔が広いため高い耐圧性を得ることができる。ただし、それぞれ異なる２辺に分けて配置した方が、電位差のある１次端子１４Ａ、１４Ｂと１次補助端子１５Ａ、１５Ｂとを、Ｕ字磁心１２を挟んで完全に離して配置することができるため、より耐圧性を高くすることができ望ましい。

また、Ｕ字磁心１２のような横長でないコアを用いることで、２次端子１３Ａ、１３Ｂの配置自由度を増し、この２次端子１３Ａ、１３Ｂを１次端子１４Ａ、１４Ｂ及び１次補助端子１５Ａ、１５Ｂから最も離れた位置に配置することを可能にしている。もし、Ｅ字磁心のような横長のコアを用いた場合、図４に示すごとく、２次端子１３Ａ、１３Ｂが１次端子１４Ａ、１４Ｂ及び１次補助端子１５Ａ、１５Ｂと近くなってしまい、ショート等の可能性を高め、耐圧性が低くなってしまう。あるいは耐圧性を確保するために、図５に示すごとく実装面積の大きなものとなってしまう。

なお、図３に示すごとくＵ字磁心１２とそれぞれの端子との間の絶縁性確保のため、下鍔１０Ａの下面に壁１７をＵ字磁心１２の外周に沿うように形成することが望ましい。このように形成することで、各端子とＵ字磁心１２との間の耐圧性を向上させることができる。しかも、壁１７を各端子の周りを覆う構造にするのではなく、Ｕ字磁心１２の外周に沿うように形成しているため、２次端子１３Ａ、１３Ｂの半田実装を容易に行うことができる構成としている。

また、図２におけるＵ字磁心１２の脚１２ＡとＵ字磁心１１の脚１１Ａ、及びＵ字磁心１２の巻き軸（図示せず）内に挿入した脚（図示せず）とＵ字磁心１１の巻き軸（図示せず）内に挿入した脚（図示せず）の間にフィルム（図示せず）や樹脂（図示せず）等を介在させることにより、Ｕ字磁心１１、１２間に介在する空気を減らすことができる。そのため、このトランスを備えた回路における負荷変動などの影響を受けた交流電流が、このトランスに流れる時に発生する磁力により、２つのＵ字磁心１１、１２が互いに引き付け合ったり、引き離し合ったりすることによる、空気の圧縮が原因となった唸り音を減少させることができる。

さらに、斜視図２のｘ−ｙ平面における断面図６に示すように、２次巻線１７の表面に第１層をナイロン、第２層及び第３層をポリエチレンとする三層絶縁膜１９を設けることにより、上鍔１０Ｂと２次巻線１７、１次巻線１６Ａ、１次補助巻線１６との間隔及び、下鍔１０Ａと２次巻線１７、１次巻線１６Ａ、１次補助巻線１６との間隔を無駄にあける必要が無いため望ましい。即ち、図７に示すように、２次巻線１７に三層絶縁膜を設けない場合、この２次巻線１７と１次巻線１６Ａとの間、及び２次巻線１７と１次補助巻線１６との間にはそれぞれ絶縁テープ１８Ａを設け、さらに横からの通電を防ぐため縁面距離ｄを取り、この縁面距離ｄには縁面テープ１８Ｂなどを入れる必要がある。しかし、図６に示すごとく２次巻線１７の表面に三層絶縁膜１９を設けることにより、縁面テープ１８Ｂを設ける必要がない上に、縁面距離ｄをとる必要がない。その結果、図２におけるｘ方向に各巻線の巻回数を多くすることができるため、図２におけるｙ方向の巻回数を少なくすることができ、更なる小型化を可能にすることができる。

なお、図６において、１次補助巻線１６を巻き軸９に巻回し、その上に２次巻線１７を巻回し、さらにその上に１次巻線１６Ａを巻回しても、三層絶縁膜１９を有する２次巻線１７を中間に介在させることができるため、縁面距離ｄ、及び縁面テープ１８Ｂを設ける必要がなく、小型化を図ることができるという効果を得ることができる。

ただし、１次巻線１６ＡをＵ字磁心１１、１２の最も近くに巻く方が、磁気結合が良いため望ましい。即ち１次巻線１６Ａに流れる電流から最大限の磁束をＵ字磁心１１、１２に伝えることができるため、１次巻線１６Ａを最内層に巻回することが望ましい。

また、２次巻線１７と１次補助巻線１６とを隣り合わせるように巻回して互いの磁気結合を強めることにより、１次補助巻線１６に接続された回路におけるノイズを低減することが望ましい。即ち、２次巻線１７に接続される回路には様々な負荷が存在しており、この負荷に大電流を流すことにより、２次巻線１７の両端に発生する電圧においてサージノイズを低減することができる。このような２次巻線１７と１次補助巻線１６との磁気結合を増すことにより、１次補助巻線１６に接続される回路においてノイズを低減することができる。従って、巻き軸９に１次巻線１６Ａを巻回し、その上に２次巻線を巻回し、さらにその上に１次補助巻線を巻回することが最も望ましい。

なお、図８に示すごとく、巻き軸（図示せず）の表面に、巻き軸（図示せず）に垂直な壁１８、１９を設けることにより、１次巻線１６Ａ、１次補助巻線１６、２次巻線１７をそれぞれ巻き軸（図示せず）表面における別の部分に巻回することができ、その結果、それぞれの巻線同士の絶縁を図るためのテープなどを設ける必要がなく、製造工程の効率を向上させることができる。さらに、それぞれの巻線間に静電容量を設けることがなく、ノイズを低減させることができる。

なお、巻き軸（図示せず）のどの部分にどの巻線を巻くかに関してはこの実施の形態に制限されないが、１次補助巻線１６と２次巻線１７とを隣り合うように巻回すると、１次補助巻線と２次巻線との磁気結合を強くすることができ、１次補助巻線１６に接続される回路においてノイズを低減させることができるため望ましい。

なお、巻き軸に垂直な壁を３枚以上に増やし、１次巻線１６Ａと２次巻線１７とを交互に巻回することで、１次巻線１６Ａと２次巻線１７との接触面積を増やし、より磁気結合を向上させることができる。

なお、本実施の形態では２つのＵ字磁心１１、１２を用いたが、その他、環状形磁心構成できるものであれば、図９に示すごとく、２つのＪ字磁心２０Ａ、２０Ｂを組み合わせたもの、図１０のごとく２つのＬ字磁心２１Ａ、２１Ｂを組み合わせたもの、図１１のごとくＪ字磁心２２とＬ字磁心２３とを組み合わせたもの、さらには、図１２に示すごとくＵ字磁心２４とＩ字磁心２５とを組み合わせたものでも、端子間隔を確保することができることにより、耐圧性を向上させるという効果は同様に得ることができる。

ただし、この中でも、図２に示す２つのＵ字磁心１１、１２を用いた場合、製造時において２つの脚１１Ａ、１１Ｂ（あるいは１２Ａ、１２Ｂ）を同時に研磨することができるため、長さの等しい２つの脚１１Ａ、１１Ｂ（あるいは１２Ａ、１２Ｂ）を得ることができ、２つのＵ字磁心１１、１２を組み合わせたときにずれが起こる可能性が低減することができ、Ｌ値のバラツキを少なくすることができるというメリットがある。

また、図１２に示すＵ字磁心２４とＩ字磁心２５を組み合わせた場合、二つの磁心の接合部分を巻き軸（図示せず）から外に出すことができるため、トランスの動作に伴う唸り音を低減するためのフィルム等（図示せず）を設けやすいというメリットがある。

なお、本実施の形態では、図３に示すごとく、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向き（矢印）と垂直で且つＵ字磁心１２に囲まれない辺に２次端子１３Ａ、１３Ｂを配置し、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向きと略平行な一方の辺に１次端子１４Ａ、１４Ｂ、他方の辺に１次補助端子１５Ａ、１５Ｂを設ける構成としたが、図１３に示すごとく、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向き（矢印）と垂直で且つＵ字磁心１２に囲まれない辺に１次補助端子１５Ａ、１５Ｂを配置し、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向きと略平行な一方の辺に１次端子１４Ａ、１４Ｂ、他方の辺に２次端子１３Ａ、１３Ｂを設ける構成、あるいは、図１４に示すごとく、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向き（矢印）と垂直で且つＵ字磁心１２に囲まれない辺に１次端子１４Ａ、１４Ｂを配置し、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向きと略平行な一方の辺に１次補助端子１５Ａ、１５Ｂ、他方の辺に２次端子１３Ａ、１３Ｂを設ける構成としても構わない。

ただし、三層絶縁膜を設けた２次巻線（図示せず）に２次端子１３Ａ、１３Ｂを接続する際には、半田の熱で三層絶縁膜を溶かして接続するため、むき出しとなった２次巻線と、巻き軸（図示せず）に巻回された他の巻線（図示せず）との距離を離すため、他の１次端子１４Ａ、１４Ｂ、１次補助端子１５Ａ、１５Ｂに比べて大きなブロック１３Ｃを設けて引き回し距離を大きくとる必要があるため、線対称な構造とならない。そのため、斜線部の面積が無駄となってしまい、結果としてトランスの小型化を図ることができない。

従って、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向き（矢印）と垂直で且つＵ字磁心１２に囲まれない辺に２次端子１３Ａ、１３Ｂを配置し、Ｕ字磁心１２に流れる磁束の向きと略平行な一方の辺に１次端子１４Ａ、１４Ｂ、他方の辺に１次補助端子１５Ａ、１５Ｂを設ける構成とした方が、線対称な構造となり、小型化を図りやすいというメリットがあり望ましい。

なお、２つのＵ字磁心１１、１２を互いに接着剤で接合するのではなく、図１５に示すごとく、バネ２６を用いて一体化しても良い。このようにバネ２６を用いて一体化した場合、接着工程の削減による生産効率の向上と、シールド効果によるＵ字磁心１１、１２間におけるもれ磁束の低減を図ることができる。さらに、図１６に示すごとく、バネ２６の一部をアースピン２６Ａとして用いることにより、バネ２６内で発生する渦電流を低減させることができ、その結果としてこのトランスを用いた回路の作動時におけるノイズの低減を図ることができる。

本発明のトランスは、耐圧性が高いという効果を有し、テレビやオーディオ機器など各種電気機器において有用である。

本発明の実施の形態１におけるトランスの模式図本発明の実施の形態１におけるトランスの斜視図本発明の実施の形態１におけるトランスの下面図トランスの下面図トランスの下面図本発明の実施の形態１におけるトランスの断面図本発明の実施の形態１におけるトランスの断面図本発明の実施の形態１におけるトランスの斜視図２つのＪ字コアの図２つのＬ字コアの図Ｊ字コアとＬ字コアの図Ｕ字コアとＩ字コアの図本発明の実施の形態１におけるトランスの下面図本発明の実施の形態１におけるトランスの下面図本発明の実施の形態１におけるトランスの斜視図本発明の実施の形態１におけるトランスの斜視図従来のトランスの図従来のトランスの図

符号の説明

９巻き軸
９Ａ貫通孔
１０Ａ鍔
１０Ｂ鍔
１３Ａ、１３Ｂ２次端子
１４Ａ、１４Ｂ１次端子
１５Ａ、１５Ｂ１次補助端子
１６１次補助巻線
１００環状形磁心

Claims

貫通孔を有する巻き軸と、この巻き軸の一端の外周に設けた第１の鍔と、前記巻き軸の他端の外周に設けた第２の鍔と、前記貫通孔にその一部を挿入すると共にその他部を前記巻き軸の外に設けた環状形磁心と、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面に設けた２つの１次端子と、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面に設けた２つの１次補助端子と、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面に設けた２つの２次端子と、前記１次端子に接続すると共に前記巻き軸に巻回した１次巻線と、前記２次端子に接続すると共に前記巻き軸に巻回した２次巻線と、前記１次補助端子に接続すると共に前記巻き軸に巻回した１次補助巻線とを備え、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面において前記環状形磁心に流れる磁束の向きと略垂直で且つ前記環状形磁心と交わらない辺に前記２つの２次端子を配置し、前記第１の鍔の前記巻き軸と反対側の面において前記環状形磁心に流れる磁束の向きと略平行な２つの辺に前記２つの１次端子及び前記２つの１次補助端子の内いずれか２つをそれぞれ配置したトランス。
２つの１次端子と２つの１次補助端子とを異なる辺に配置した請求項１に記載のトランス。
環状形磁心は分割構造とした請求項１に記載のトランス。
環状形磁心の分割部分に絶縁体を介在させた請求項３に記載のトランス。
巻き軸の表面にこの巻き軸に垂直な方向に２枚の壁を設け、この２枚の壁を隔てて１次巻線と１次補助巻線と２次巻線とを前記巻き軸表面上に別々に巻回した請求項１に記載のトランス。
２次巻線の表面には３層絶縁膜を設けた請求項１に記載のトランス。
巻き軸に１次巻線を巻回し、その上に２次巻線を巻回し、さらにその上に１次補助巻線を巻回した請求項１に記載のトランス。