JP2008205211A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトに作製することができるトランスを得ることを目的とする。
【解決手段】トランス８０は、導体が巻回されて形成された複数のコイル２１〜２８と、複数のコイルが積層されて巻装されるコア１０と、隣接するコイル間に挟まれて両コイル間を絶縁する絶縁紙（絶縁部材）５１〜５７と、コア１０の周囲に配置され導体が接続される端子４０（Ｔ１〜Ｔ１１）とを備えている。絶縁紙５３，５５は、コイル２３，２６の外周部を覆って折り曲げられて配置され、積層された複数のコイル間を連続して絶縁するともにコイル２３，２６と端子４０との間の絶縁をする。
【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、特にトランスのコアに積層して巻装された複数のコイル間の絶縁構造に関するものである。

従来、１次巻線と２次巻線とを形成する複数のコイルがコアに重ねて巻装されるような、複数のコイルがコアに巻装されるトランスにおいて、積層するコイルとコイルとの間に絶縁紙等の絶縁部材を挟み込むことにより、コイル間の絶縁を実現することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−６４０１７号公報

上記従来の技術によれば、コアに重ねて巻装されるコイル間の絶縁は良好に行われる。しかしながら、コアの周囲に配置されコイルの引き出し部が接続される端子とコイルとの間の絶縁に関しては、従来、特に絶縁部材が設けられるものではなく空気絶縁によって行われていた。そのため、端子とコイルとの間には、確実に絶縁が行われるための所定の長さの距離を確保する必要があり、小型化の障害となるものであるため改善が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子とコイルとの間の距離を短くすることができ、コンパクトに作製す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複数のコイルと、複数のコイルが積層されて巻装されるコアと、隣接するコイル間に挟まれて両コイル間を絶縁する絶縁部材と、コアの周囲に配置され導体が接続される端子とを備え、絶縁部材は、コイルの外周部を覆って折り曲げられて配置され、積層された複数のコイル間を連続して絶縁するとともにコイルと端子間の絶縁をすることを特徴とする。

この発明によれば、絶縁するために所定の距離離さなければならなかったコイルと端子との距離を、部品点数を増やすことなく小さなものとすることができる。

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、絶縁部材は、絶縁紙であることを特徴とする。

この発明によれば、絶縁部材が比較的安価で可撓性に富む絶縁紙である。

さらに、本発明の第三のトランスは、第二のトランスにおいて、絶縁紙は、中心穴を開けられて、中心穴にコアの脚部を挿入してコアに保持されていることを特徴とする。

この発明によれば、絶縁紙は、中心穴にコアの脚部を挿入されてコアに保持されるので、簡単な方法で絶縁紙を配設できるとともに、絶縁紙の脱落が防止される。

さらにまた、本発明の第四のトランスは、第一から第三のいずれか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、コアとコイルの絶縁を空気絶縁とすることができ、ボビンを必要とすることがない。

本発明の第一のトランスによれば、コイルと端子との距離を部品点数を増やすことなく小さなものとすることができ、コストを維持したままトランスをコンパクトに作製することができる。

本発明の第二のトランスによれば、絶縁部材として安価な可撓性に富む絶縁紙を用いるので、作製が容易でコストが増大しない。

本発明の第三のトランスによれば、簡単な方法で絶縁紙を配設でき更なるコスト削減が図られ、また絶縁紙の脱落を防止され信頼性が向上する。

本発明の第四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。

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。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を中脚部１１ａを挿入することによりコア１０に嵌合している。端子台座３０は、コア１０に嵌合された後、両端部を接着剤１８にて固定される。

端子台座３０のコア１０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。

このような構成のトランス８０においては、外部にて環状に形成された複数コイル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。

図３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４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５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３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４）。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を介して相互に結線される。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５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。これら絶縁紙５１〜５７のうち、絶縁紙５２〜５６は積層方向に隣接する２つのコイル間の絶縁をしている。また、絶縁紙５１，５７はコイルとコア１０との間の絶縁をしている。

特に、絶縁紙５３と絶縁紙５５は、他の絶縁紙の２つ分の大きさを有している。そして、絶縁紙５３は、コイル２３の外周部を覆うように折り曲げられて、コイル２３を包み込むように配置され、コイル２２とコイル２３との間及びコイル２３とコイル２４との間に連続して配置されている。そして、絶縁紙５３は、コイル２２，２３間、コイル２３，２４間を絶縁するとともに、コイル２３と端子４０との間の絶縁もする。同じように絶縁紙５５は、コイル２６の外周部を覆うように折り曲げられて配置され、コイル２５とコイル２６との間及びコイル２６とコイル２７との間を連続して絶縁するとともに、コイル２６と端子４０との間の絶縁もしている。

このような構成のトランスにおいては、従来、絶縁するために所定の距離離さなければならなかったコイルと端子との距離、すなわち、コイル２３，２６と端子４０との距離を小さなものとすることができる。その結果、トランスをコンパクトに作製することができる。

なお、本実施の形態の絶縁紙５３,５５は、積層方向に隣接する２つのコイル間の絶縁をしているが、絶縁紙をさらに大きなものとするとともに各コイルの外周部で各々折り曲げるようにして、１枚の絶縁紙でさらに多くのコイル間の絶縁をしてもよい。つまり、絶縁紙５２と絶縁紙５３と絶縁紙５４とが、それぞれ端子Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１側で接続されて１枚の絶縁紙となるように形成されてもよいし、絶縁紙５４と絶縁紙５５と絶縁紙５６とが、それぞれ端子Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１側で接続されて１枚の絶縁紙となるように形成されてもよい。

また、折り曲げられて２組のコイル間を絶縁する絶縁紙は、線材巻線型コイル２３，２６とそれに隣接するコイルとの間に限らず、金属板巻線型コイルと金属板巻線型コイルとの間、及び金属板巻線型コイルとコア１０との間に挟まれるものが連続するものとして形成されてもよい。つまり、図３の絶縁紙５１と絶縁紙５２とが、それぞれ端子Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１側で接続されて１枚の絶縁紙となるように形成されてもよいし、絶縁紙５６と絶縁紙５７とが、それぞれ端子Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１側で接続されて１枚の絶縁紙となるように形成されてもよい。

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。 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
１１ｂ 側脚部（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
２３，２６ 線材巻線型コイル
３０ 端子台座
３０ａ 係合穴
４０ 端子
５１〜５７ 絶縁紙（絶縁部材）
７９ 中間組立体
８０ トランス

Claims (4)

1. 導体が巻回されて形成された複数のコイルと、
   前記複数のコイルが積層されて巻装されるコアと、
   隣接する前記コイル間に挟まれて両コイル間を絶縁する絶縁部材と、
   前記コアの周囲に配置され前記導体が接続される端子とを備え、
   前記絶縁部材は、前記コイルの外周部を覆って折り曲げられて配置され、前記積層された前記複数のコイル間を連続して絶縁するとともに前記コイルと前記端子との間の絶縁をすることを特徴とするトランス。
2. 前記絶縁部材は、絶縁紙である
   ことを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記絶縁紙は、中心穴を開けられて、該中心穴に前記コアの脚部を挿入して前記コアに保持されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のトランス。
4. 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から３のいずれか１に記載のトランス。

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