JP2007149797A

JP2007149797A - トランス

Info

Publication number: JP2007149797A
Application number: JP2005339607A
Authority: JP
Inventors: Takumi Watanabe; 巧渡辺
Original assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】
従来のトランスでは、１次コイルと２次コイルの結合が悪く、それぞれのコイル間の分布容量とリーケージインダクタンスが大きく効率の良い出力が得られにくい。また、特に高圧を発生させるトランスでは１次コイルと２次コイルの巻数比が大きいため分布容量とリーケージインダクタンスによる高調波成分の影響で出力変動、電流ピークの増大等さまざまな弊害が発生するおそれがあった。
【解決手段】
本発明は、コイルを巻回する巻回部を備えるコイルボビンと、コイルボビンの巻回部に巻回される２次コイル部と、２次コイルを覆う絶縁部材の内部に１次コイルとしての導線を備える１次コイル部と、コイルボビンに挿入される磁心と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、１次コイル及び２次コイルを備えるトランスに関する。

従来、コイルボビンに１次コイルと２次コイルとをそれぞれ並べて分巻するトランス構造が知られている。また、１次ボビンに１次コイルを巻回し、その上に重ねた２次ボビンに２次コイルを巻回するトランス構造が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−２１６５３号公報

近年の電子機器製品においては、高性能化、小型薄型化、低コスト化が併せ要求されており、特に携帯機器等に適合した形態として様々な電気部品とも薄型化が切望されている。なかでも、トランスは磁性材料等よりなる磁心に巻線を行うことにより構成されるのが一般的であり、他の電子部品に比較して低背化が困難で、電子機器の薄型に最も関わる部品である。また、特に高圧トランスにおいてはトランスの性能が電子機器の性能、効率、コストに関与するところが大である。

しかしながら、図２に示すように、コイルボビンに１次コイルと２次コイルとをそれぞれ並べて分巻するトランス構造には以下に述べるような課題がある。

図２はコイルボビンに１次コイルと２次コイルとをそれぞれ並べて巻回するトランスの構造を示す図である。図２において、７は磁心、８は端子、９はコイルボビン、１０は１次コイル、１１は２次コイル、１２はテープである。コイルボビン９に１次コイル１０及び２次コイル１１を巻回した後、ボビンに植立された複数の端子８に各巻線を絡げはんだ付けし、外装をテープ１２で巻回し、コイルボビン９の中心に設けられた孔に磁心７を挿入することで構成される。

このような構造ではボビン９に１次コイル１０と２次コイル１１が磁心に対して並べて巻線されることになるため、１次コイル１０と２次コイル１１の結合が悪く、それぞれのコイル間の分布容量とリーケージインダクタンスが大きく効率の良い出力が得られにくい。また、特に高圧を発生させるトランスでは１次コイル１０と２次コイル１１の巻数比が大きいため分布容量とリーケージインダクタンスによる高調波成分の影響による出力変動、電流ピークの増大等さまざまな弊害が発生するおそれがある。

一方、１次ボビンに１次コイルを巻回し、その上に重ねた２次ボビンに２次コイルを巻回するトランス構造の場合には、１次コイルと２次コイルの間の分布容量とリーケージインダクタンスを小さくし、結合を改善することはできるが以下に述べるような課題がある。

図３は１次ボビンに１次コイルを巻回し、その上に重ねた２次ボビンに２次コイルを巻回するトランスの構造を示す図である。図３において、１３は磁心、１４は端子、１５は１次コイルボビン、１６は１次コイル、１７は２次コイルボビン、１８は２次コイル、１９はテープである。１次コイルボビン１５に１次コイル１６を巻回し、その上に重ねて２次コイルボビン１７を配置して２次コイル１８を巻回した後、ボビンに植立された複数の端子１４に各巻線を絡げはんだ付けし、外装をテープ１９で捲回し、１次コイルボビン１５の中心に設けられた孔に磁心１３を挿入することで構成される。

このような構造では結合を改善することはできるが、１次コイルボビン１５と２次コイルボビン１７の２つのボビンが必要となるためコスト低減が困難であり、また、それぞれのボビンの勘合作業が必要となるため組立効率の向上およびこれに伴うコスト低減の実現は困難である。

本発明は、以上のような課題を解決し、コスト低減可能なトランスを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、コイルを巻回する巻回部を備えるコイルボビンと、コイルボビンの巻回部に巻回される２次コイル部と、２次コイルを覆う絶縁部材の内部に１次コイルとしての導線を備える１次コイル部と、コイルボビンに挿入される磁心と、を備える。

また、巻線が巻回されるボビンに、２次コイルを巻回すると共にボビンに磁芯を挿入して成るトランスの巻線構造において、２次コイルをボビン巻鍔に分巻すると共に、1次コイルとし平行ビニール線等を２次コイル部を覆い被せ、平行ビニール線等の芯線を基板へ挿入しはんだ付けする構造を備える。

本発明によれば、コスト低減可能なトランスを提供することが可能になる。

本発明を実施するための形態について以下説明する。図１は本発明の実施の形態に係るトランスの構造を示している。

図１は本発明の実施の形態を示すトランスの構造を示す図であり、トランスの側面から眺めた様子を示している。図の左側はトランスの内部構造が明らかになるように断面図として示しており、右側は外部構造を示している。

図１において、１は磁心、２は端子、３はコイルボビン、４は２次コイル、５は１次コイルを内部に有する平行ビニール線、６は平行ビニール線の芯線、２０は２次コイルの巻き鍔である。図１に示されるように、磁心１はコイルボビン３の中心部に空けられた孔に挿入されている。コイルボビン３には１次コイル及び２次コイルが巻回されているが、ここで特徴的なのは１次コイルと２次コイルがそれぞれ重ねて配置されていることである。即ち、コイルボビン３の巻回部に２次コイルを巻回しておき、その上に１次コイルに相当する平行ビニール線に覆われた芯線６を配置する構造となっている。つまり、コイルボビン３の巻回部において、内側に２次コイル、外側に１次コイルを重ねて配置するような構成になっている。コイルボビン３に植立された端子２には、２次コイル４の捲回された電線の両端を絡げはんだ付けされる。

以上のような構成により、１次コイルボビンが不要になるとともに1次コイルを巻線する必要がなくなり、２次コイルの巻線高さを低くする事が出来る。また、１次コイルボビンを不要にすることによるコスト低減、１次コイルの巻回作業、端子への絡げ、はんだ付け等の作業コスト低減を実現することができる。

平行ビニール線は２次コイルの巻き鍔の上、即ち２次コイルの外側に巻き鍔を介して配置されるように構成されている。この巻き鍔２０は１次コイルと２次コイルの距離を確保して電気的な絶縁を図る役割を果たす。なお、ここでは巻き鍔２０の高さを確保することで絶縁を確保する構成を示したが、ビニール線の被覆厚や被覆材質により絶縁を確保するように構成してもよく、この場合には巻き鍔２０の高さを低く押さえて更にトランスの薄型化を図ることができるようになる。

平行ビニール線は隣接する線同士を接続する基板パターンにより接続され、芯線６が磁心１に対して巻回された１次コイルの役目を果たすような構成になっている。図４はこの平行ビニール線についてトランス上方から眺めたときの模式図を示したものである。図４からも明らかなように、それぞれの平行ビニール線は隣接する線と接続されており、トランスを覆うように上から被せたときに１次コイルとしての役割を果たすような構成となっている。平行ビニール線の端部には芯線が露出しており、基板に嵌め込むことができる構造を備えている。スイッチング電源用のトランスとして使用する場合、その末端部をそれぞれトランジスタのコレクタと入力電圧ラインに接続する事により、従来の１次コイルを絡げはんだ付けされた端子を有するトランスを基板へ搭載し、それぞれの端子をパターンでトランジスタのコレクタと入力電源ラインにはんだ付け接続するのと同様の役割となる。

１次コイルとしての役割を果たす芯線が平行ビニール線に覆われているのは、第１の理由として２次コイルは絶縁を取るためである。また、第２の理由として、平行ビニール線には一定の剛性があるため、平行ビニール線を上から纏めて覆い被せるだけで１次コイルの巻回作業と実質的に同じ作業を完了することができる。このような構成とすることで、１次コイルと２次コイルの結合を改善することが可能になる。なお、ここでは平行ビニール線を例に説明したが、１次コイルと２次コイルの絶縁を取ることができるようなものであればこれに限られず、他の材質、他の構成であっても構わないことはもちろんである。

また、図５に示すように、平行ビニール線５は、１次コイルとしての役割のほかに、芯線を挿入する基板のパターンによりベース巻線や出力検出巻線の役割も果たせる。図５では、一部の端部を出力検出、ベース、ＧＮＤに接続するように構成が示されている。このような構成とすることで、１次巻線としての役割だけでなく他の各種の巻線としての役割を兼用することができるようになり、トランスの小型化・薄型化等を図ることが可能になる。

さて、ここで本実施例に係るトランスの組立工程について説明する。組立は以下に説明する順序で行われる。

（１）コイルボビン３に２次巻線を巻回する。

（２）コイルボビン３に植立された端子２に２次コイルの巻回された電線の両端を絡げはんだ付けする。

（３）磁心１をコイルボビン３に挿入する。

（４）トランスを基板に搭載する。

（５）基板に搭載されたトランスの上から、１次コイルに相当する芯線を内部に有する平行ビニール線５を覆い被せる。

（６）平行ビニール線等の芯線６を基板へ搭載しはんだ付けする。

以上に説明した本実施例のトランスの構造およびトランスの組立工程によれば、以下に示すような効果を奏することが可能になる。

（１）１次コイルと２次コイルの重ね巻き構造のトランスが出来る為分布容量・リーケージインダクタンスが小さい結合が良く、出力効率がよく高調波成分による弊害の少ないトランスが可能となる。

（２）２次コイルの巻高さの薄型化、１次コイル用ボビンの削除を可能となり、トランスの薄型化が可能となる。

（３）１次ボビンの削除、巻回作業、絡げ、はんだ付け２次ボビンとの勘合作業等がなくなり作業コストの低減が可能となる。

（４）並行ビニール線等の被覆がトランスの外装テープの役目を兼ねる為、外装テープの削除および外装テープの捲回作業を低減出来る。

本実施例に係わるトランスの構造断面図および一部側面図図。従来例におけるトランスの巻線構造の断面図および一部側面図。従来例における1次コイルおよび2次コイルを重ね巻き構造の断面図および一部側面図。本実施例のトランスを搭載する基板のパターン図例。本実施例のトランスを搭載する基板のパターン図別実施例。

符号の説明

１…磁心、２…ボビン端子、３…コイルボビン、４…２次コイル、５…平行ビニール線、６…平行ビニール線等芯線、７…磁心、８…ボビン端子、９…コイルボビン、１０…１次コイル、１１…２次コイル、１２…外装テープ、１３…磁心、１４…ボビン端子、１５…1次コイルボビン、１６…1次コイル、１７…２次コイルボビン、１８…２次コイル、１９…外装テープ、２０…巻き鍔。

Claims

コイルを巻回する巻回部を備えるコイルボビンと、
前記コイルボビンの巻回部に巻回される２次コイル部と、
前記２次コイルを覆う絶縁部材の内部に１次コイルとしての導線を備える１次コイル部と、
前記コイルボビンに挿入される磁心と、を備えることを特徴とするトランス。
請求項１記載のトランスにおいて、
前記１次コイル部の絶縁部材はビニール線であり、前記ビニール線の内部に１次コイルとしての芯線を備えることを特徴とするトランス。
請求項１記載のトランスにおいて、
前記１次コイル部の絶縁部材は複数のビニール線を平行に並べることにより構成され、前記複数のビニール線のそれぞれに１次コイルとしての芯線を内部に備えることを特徴とするトランス。
請求項１記載のトランスにおいて、
前記巻回部は、前記２次コイルを分巻するボビン鍔部を備え、
前記１次コイル部は、前記ボビン鍔部の上に重ねて配置されることを特徴とするトランス。
請求項２又は３記載のトランスにおいて、
前記芯線は前記複数のビニール線の端部において外部に露出しており、前記芯線を固定する基板を備えることを特徴とするトランス。
巻線が巻回されるボビンに、２次コイルを巻回すると共にボビンに磁芯を挿入して成るトランスの巻線構造において、２次コイルをボビン巻鍔に分巻すると共に、1次コイルとし平行ビニール線を２次コイル部を覆い被せ、平行ビニール線の芯線を基板へ挿入しはんだ付けした構造のトランス。
請求項６記載のトランスにおいて、
上記の1次コイルとした平行ビニール線を、芯線部を基板のパターンと接続する事により、一部をベース巻線や出力検出用巻線にしたことを特徴としたトランス。