JP2008205210A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】コアに巻装されたコイルから延びる引き出し部の接続容易性を損なうことなく高価な材料を不要としコスト削減を図ることができるトランスを得ること。
【解決手段】トランス８０は、導体が巻回されて形成されたコイル２０と、このコイル２０が巻装されるコア１０と、前記コアが嵌合する穴を中央部に有する端子台座３０と、端子台座３０に立設され導体が接続される複数の端子４０とを備えている。また、前記穴は貫通穴であり、前記端子台座は貫通穴に前記コアを貫通させてコアと嵌合している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えばスイッチング電源に適するトランスに関し、特にトランスのコイルから延びる引き出し部を接続する端子構造に関するものである。

コアの巻線部に被覆された銅線を巻回することによりコイルを形成するタイプのトランスにおいては、一般にコア巻線部の周囲に樹脂製のボビンを配置してこのボビンに銅線を巻回する。一方、巻線部の側方には、巻線部に巻回されたコイルから延びる引き出し部（引き出し線）を接続するための棒状の端子が配置される。

このような構造のトランスにおいて、従来、ボビンの一端部をコア巻線部に対して直交する方向に延長して、この延長部の外縁部に、コイルの引き出し部を接続する棒状の端子を立設する提案がされている。このような構成とすることにより、部品点数を増やすことなく容易に端子を立設することができ、また、このように立設された端子はコア巻線部と平行となるのでコイルから延びる引き出し部を接続し易く作業性が向上する（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６６５５８５号公報

しかしながら、上記のような構成のトランスにおいては、ボビンはコア内に納められており、巻線とコアとの間を絶縁する部材として働く。そのため、ボビンは規則で定められている絶縁性に優れた高価な材料にて作製する必要があった。また、このような構成のトランスにおいては、ボビンがコア内にあることで低背化が難しかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コアに巻装されたコイルから延びる引き出し部の接続容易性を損なうことなく高価な材料を不要としコスト削減を図ることができるとともに、ボビンレス構造として低背化を図ることができるトランスを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第一のトランスは、導体が巻回されて形成されたコイルと、前記コイルが巻装されるコアと、前記コアが嵌合する穴を中央部に有する端子台座と、前記端子台座に立設され前記導体が接続される複数の端子とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、端子台座は、コアが嵌合する穴の周囲に配置されており、コアの内部に入り込むことがない。そして、端子台座は巻線とコアとの間の絶縁に関与しない。

また、本発明の第二のトランスは、第一のトランスにおいて、前記穴は貫通穴であり、端子台座は貫通穴に前記コアを貫通させてコアと嵌合していることを特徴とする。

この発明によれば、端子台座は穴にコアを貫通させるという簡単な構造にてコアに確実に支持される。

また、本発明の第三のトランスは、第一または第二のトランスにおいて、導体を巻回することにより中心穴を有する環状に形成されたコイルが、中心穴にコアの脚部を挿入して端子すなわち端子台座に保持されていることを特徴とする。

この発明によれば、環状に形成されたコイルが、中心穴にコアの脚部を挿入して端子に保持されるので、中心穴をコアより所定量大きくすることにより、コアとコイルの間に空気絶縁層を形成することができ、ボビンを必要とすることがない。

さらにまた、本発明の第四のトランスは、第一〜第三のトランスにおいて、端子は、コアの脚部の軸線方向に延びていることを特徴とする。

この発明によれば、脚部に巻装されたコイルから延びる引き出し部を、コイルの巻回平面と同一平面上に引き出して端子に接続することができる。

さらに、本発明の第五のトランスは、第一〜第四のトランスにおいて、コアは脚部を中央に有するＥ型部を有し、端子台座は平板状をなし中央部に形成された穴にＥ型部を挿入してコアと嵌合していることを特徴とする。

この発明によれば、端子台座はコアに簡単な構造にて確実に支持されるとともに、コアと嵌合しコアの周囲に形成される端子台座を容易に構成することができる。

さらにまた、本発明の第六のトランスは、第一〜第五のトランスにおいて、コイルは、線状の導体を巻回することにより中心穴を有する環状に形成された第一のコイルと、板状の導体が中心穴を開けられて１回巻構造に形成された第二のコイルとを含むことを特徴とする。

この発明によれば、線状の導体で成る第一のコイルと板状の導体で成る第二のコイルが、コアに巻装されている。

本発明の第一のトランスによれば、端子台座は、巻線とコアとの間の絶縁に関与しないので、規格で定められているような絶縁性の高い材料を用いる必要がなく、安価な材料で作製することができるのでコスト削減を図ることができる。

本発明の第二のトランスによれば、端子台座はコアに簡単な構造にて確実に支持されるとともに、両者を固定するための接着剤を塗布する箇所およびその量を削減することができるのでコスト削減を図ることができる。

本発明の第三のトランスによれば、ボビンレス構造とすることができるので低背化を図ることが可能となる。

本発明の第四のトランスによれば、コイルの引き出し部を端子に接続し易く作業性が向上する。

本発明の第五のトランスによれば、コアの脚部に平行に立設する端子の設置場所を容易に確保することができる。

本発明の第六のトランスによれば、線状の導体で成る第一のコイルと板状の導体で成る第二のコイルのいずれのコイルにおいても引き出し部を端子に接続し易い。

以下に、本発明にかかるトランスの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は本発明にかかるトランスの実施の形態の外観を示す斜視図である。トランス８０は、Ｅ型部１１及びＩ型部１２を突き合わせて構成されるＥＩ型のコア１０と、このコア１０のＥ型部１１の中央に形成された中脚部に巻装された複数のコイル２０（後述する線材巻線型コイル及び金属板巻線型コイル）と、概略平板状を成しコア１０の周囲に配置された端子台座３０と、端子台座３０の縁部に複数立設された棒状の端子４０とを有している。

図２はコア１０と端子台座３０と端子４０とから成る中間組立体７９の斜視図である。図３は図２の中間組立体７９を組み立てる様子を示す斜視図である。コア１０は、概略Ｅ字型を成すＥ型部１１と平板状のＩ型部１２とから構成され、フェライトや圧粉磁芯等の磁性部材で形成されている。Ｅ型部１１は、円柱状の中脚部１１ａと、矩形状の一対の側脚部１１ｂと、これら中脚部１１ａと２つの側脚部１１ｂとを繋ぐ連結部１１ｃとから成る。そしてこのＥ型部１１とＩ型部１２とを対向させて合わせることで、側脚部１１ｂと連結部１１ｃとＩ型部１２とで構成される矩形枠状部の内側に中脚部１１ａを備えたコア１０が構成されている。

端子台座３０は、ガラスエポキシ板等の安価な材料にて作製され、概略矩形平板状を成し中央部に矩形の係合穴３０ａが開口されている。この係合穴３０ａはＥ型部１１の外周形状と同形状を成している。そして、端子台座３０は、この係合穴３０ａにＥ型部１１を挿入することによりコア１０と嵌合している。このとき、Ｅ型部１１は係合穴３０ａに図３の矢印にて示すように中脚部１１ａの軸線方向に侵入してコア１０に嵌合している。端子台座３０は、このようにしてコア１０に嵌合された後、両端部を側脚部１１ｂの外面に接着剤１８にて固定される。そして、コア１０に取り付けられた端子台座３０は、コア１０の矩形枠状部に形成された対向する両開口部を横切るようにしてコア１０を囲繞する。なお、係合穴３０ａの四隅にはコア１０を挿入し易いように逃がし３０ｂが設けられている。

端子台座３０のコア１０の開口部に対向する２辺の縁部に複数の端子４０が立設されている。一側の縁部には、辺に沿って８本の端子４０（Ｔ１〜Ｔ８）が立設されている。対向する他側の縁部には、辺に沿って３本の端子４０（Ｔ９〜Ｔ１１）が立設されている。このように構成された中間組立体７９に、外部にて環状に予め形成された複数のコイル２０（図１）が、中心穴を中脚部１１ａに挿入してボビンレス構造にて巻装される。中脚部１１ａと各コイル２０との間には絶縁のための空気層が形成される。そして、各端子４０には、各コイル２０から引き出された引き出し部（引き出し線）が接続される。

図４はコア１０にコイルが巻装される様子を示す斜視図である。図５は本実施の形態の線材巻線型のコイルの正面図である。図６は本実施の形態のトランス８０の等価回路である。先に説明した図１の複数のコイル２０は、図４にて示される８個のコイル２１〜２８によって構成されている。この８個のコイルのうち、コイル２３，２６の２つのコイルは、エナメル絶縁層で被覆された銅線（導体）が帯状に形成された平行２芯線が、複数回α巻きされて環状に形成された線材巻線型のコイル（第一のコイル）である。一方、８個のコイルのうち、残る６個のコイル２１，２２，２４，２５，２７，２８は、板状の導体が中心穴を開けられて１回巻構造に形成された金属板巻線型のコイル（第二のコイル）である。各々のコイル２１〜２８は、それぞれ中心穴をコア１０の中脚部１１ａに挿入して積層されるように巻装されている。

線材巻線型コイル２３，２６は、銅線を例えば所定の巻枠に巻回した後、当該巻枠から外すことにより形成される（図５）。金属板巻線型コイル２１，２２，２４，２５，２７，２８は、例えば、薄板金属をプレス加工により打ち抜いて形成される。このとき、両タイプのコイルは、ともに中心穴径を中脚部１１ａの直径より大きく形成される。このようにして形成された各コイルは、コア１０に装着（巻装）された際、中脚部１１ａとの間に絶縁のための所定幅の間隙を形成する。

コア１０に巻装された各コイル２１〜２８は、各々引き出し部（引き出し線）を端子４０に接続されて、端子４０を介して結線される。金属板巻線型コイル２１は、２つの引き出し部を端子Ｔ６，Ｔ７に接続される。金属板巻線型コイル２２は、引き出し部を端子Ｔ１，Ｔ２に接続される。線材巻線型コイル２３は、巻き始めの２本の引き出し線を端子Ｔ１０，Ｔ１１に接続され、巻き終わりの２本の引き出し線を端子Ｔ９，Ｔ１０に接続されている。

さらに、金属板巻線型コイル２４は、２つの引き出し部を端子Ｔ５，Ｔ６に接続される。金属板巻線型コイル２５は、引き出し部を端子Ｔ２，Ｔ３に接続される。線材巻線型コイル２６は、巻き始めの２本の引き出し線を端子Ｔ１０，Ｔ１１に接続され、巻き終わりの２本の引き出し線を端子Ｔ９，Ｔ１０に接続されている。金属板巻線型コイル２７は、２つの引き出し部を端子Ｔ４，Ｔ５に接続される。金属板巻線型コイル２８は、引き出し部を端子Ｔ３，Ｔ４に接続される。コイル２１〜２８は、このように結線されて図６に示される等価回路となる。

積層された複数のコイル２１〜２８に挟まれて、各コイル間を絶縁する絶縁紙（絶縁部材）５１〜５７が設けられている。絶縁紙５１〜５７は、矩形シート状を成し、樹脂にて作製されて柔軟性に富み中央部に中脚部１１ａの断面と同形状の中央穴を有している。そして、中央穴に中脚部１１ａを挿入させて積層方向に隣接する２つのコイル間に各々挟まれて配置される。

以上のような構成の本実施の形態のトランス８０においては、平板状を成しコア１０の周囲に配置されたコイル２０の巻回される面に平行に外方に向かって延びる端子台座３０と、この端子台座３０の縁部に複数立設された棒状の端子４０とを有している。そして、端子台座３０は、コア１０に嵌合することによりコア１０の周囲に配置されコア１０の内部に入り込むことがない。そのため、規格で定められている絶縁性の高い材料を用いる必要がなく、ガラスエポキシ等の安価な材料にて作製することができるので、コストを削減することができる。

また、端子台座３０は、係合穴３０ａにコア１０を貫通させてコア１０に嵌合しているので、簡単な構造及び容易な方法にて安定してコア１０に支持される。

さらにまた、外部にて環状に形成されたコイル２０が、中心穴に中脚部１１ａを挿入してコア１０に保持されているので、コア１０とコイル２０の絶縁を空気絶縁とすることができ、ボビンレス構造が構成され低背化が可能となる。また、端子４０は中脚部１１ａの軸線方向に延びているので、コイル２０から延びる引き出し部を、コイル２０の巻回平面と同一平面上に引き出して端子４０に接続することができ、引き出し部を接続し易く、端子４０上でのコイル２０間の渡り結線が容易となる。さらに、コイル２０は引き出し部を介して端子４０に支持されるので、空気絶縁層を保ちながら中脚部１１ａに接触することなく安定して位置決めされ、中脚部１１ａとの絶縁が確実となり信頼性が向上する。

なお、本実施の形態のコア１０はＥＩ型であるが、ＥＥ型であっても概略同様の効果を得ることができる。また、上記実施の形態においては、端子台座３０に形成される係合穴３０ａを貫通穴としたが、係合孔３０ａを穴底面を有する凹部とし、この凹部にコア１０を挿入することによってコア１０を端子台座３０に嵌合するようにしてもよい。

本発明にかかるトランスは、パワーモジュール電源、オンボード電源などのスイッチング電源に搭載されるトランスに適している。

本発明にかかるトランスの実施の形態の外観を示す斜視図である。 コアと端子台座と端子とから成る中間組立体の斜視図である。 図２の中間組立体を組み立てる様子を示す斜視図である。 コアにコイルが巻装される様子を示す斜視図である。 本実施の形態の線材巻線型のコイルの正面図である。 本実施の形態のトランスの等価回路を示す図である。

符号の説明

１０ コア
１１ Ｅ型部
１１ａ 中脚部（脚部）
１１ｂ 側脚部
１１ｃ 連結部
１２ Ｉ型部
１８ 接着剤
２０ 複数のコイル
２１，２２，２４，２５，２７，２８ 金属板巻線型コイル（第二のコイル）
２３，２６ 線材巻線型コイル（第一のコイル）
３０ 端子台座
３０ａ 係合穴
３０ｂ 逃がし
４０ 端子
５１〜５７ 絶縁紙
７９ 中間組立体
８０ トランス

Claims (6)

1. 導体が巻回されて形成されたコイルと、
   前記コイルが巻装されるコアと、
   前記コアが嵌合する穴を中央部に有する端子台座と、
   前記端子台座に立設され前記導体が接続される複数の端子と、
   を備えることを特徴とするトランス。
2. 前記穴は貫通穴であり、前記端子台座は貫通穴に前記コアを貫通させてコアと嵌合している
   ことを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記導体を巻回することにより中心穴を有する環状に形成された前記コイルが、前記中心穴に前記コアの脚部を挿入して前記端子に保持されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のトランス。
4. 前記端子は、前記コアの脚部の軸線方向に延びている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のトランス。
5. 前記コアは、脚部を中央に有するＥ型部を有し、
   前記端子台座は、平板状をなし中央部に形成された前記穴に前記Ｅ型部を挿入して前記コアと嵌合している
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトランス。
6. 前記コイルは、線状の前記導体を巻回することにより中心穴を有する環状に形成された第一のコイルと、板状の前記導体が中心穴を開けられて１回巻構造に形成された前記第二のコイルとを含む
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のトランス。

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