JP2009105164A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波の周囲への影響を削減し小型化することができるトランスを得る。
【解決手段】コア１１と、コア１１に巻装された巻線１３と、良導電性の材料で作製され巻線１３を覆うとともに表面に冷却用のフィン１５ｂが形成されたキャップ１５Ａ，１５Ｂとを備えており、巻線１３に電流が流れることにより発生した渦電流は、巻線１３を覆うキャップ１５Ａ，１５Ｂにより損失して周囲に電磁波を伝搬しない。キャップ１５Ａ，１５Ｂの表面に形成されたフィン１５ｂは、損失した渦電流の発生する熱を効率的に発散すると共に、コア１１や巻線１３に発生する熱を効果的に放熱する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばスイッチング電源に用いられるトランスに関するものである。

例えばスイッチング電源の構成部品としてトランスが用いられる。このトランスにおいては、従来、ＥＥ型若しくはＥＩ型のコアを持つものが知られている。このようなトランスは、予め導体である線材を円筒状に整形しながら巻回してコイル（巻線）を作製し、フェライトなどの磁性材料でなるＥＥ型若しくはＥＩ型のコアを突き合わせる際に、その中央鉄心に円筒状の巻線を巻装することにより作製する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２１６６３４号公報

一般に、上記のような従来のトランスによれば、巻線に電流が流れるとその磁束により渦電流が発生する。そして、この渦電流はノイズとなる電磁波を放射して伝搬する。この電磁波は、スイッチング電源等の装置においてトランスの周囲に配置された機器に悪影響を与えるので改善が求められていた。

また、このような構成のトランスによれば、電流の損失により発熱するが所定の温度以上に高温になるとその特性が変化してしまう。しかし、従来のトランスは特に積極的に放熱性を向上させる工夫は成されておらず、そのため、従来のトランスは、発熱による温度上昇を防止する目的で所定の大きさとする必要があった。すなわち、従来のトランスは放熱性が低いので所定の大きさ（所定の熱容量）として電流の損失により発生する熱をある程度蓄積することで温度上昇を防止していた（同じ発熱量であっても熱容量が大きいほど温度上昇は遅くなる）。このように、従来、熱容量を確保する目的でトランスを所定の大きさにしていたが、恒久的な要望としてトランスの小型化が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電磁波の周囲への影響を削減するとともに小型化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、本発明のトランスは、コアと、コアに巻装された巻線と、良導電性の材料で作製され巻線を覆うとともに表面に冷却用のフィンが形成されたキャップとを備えたことを特徴とする。

この発明のトランスによれば、巻線に電流が流れることにより発生した渦電流は、巻線を覆うキャップにより損失して周囲に電磁波を伝搬しない。そのため、周囲に配置された機器に悪影響を与えることがなく、安全で信頼性の高いトランスとすることができる。また、キャップの表面に形成されたフィンは、損失した渦電流の発生する熱を効率的に発散すると共に、コアや巻線に発生する熱を効果的に放熱するので、従来のように熱容量を確保する目的で機器を大きくする必要がなく小型化を図ることができる。

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を示す図である。図２は本実施の形態の分解斜視図である。図において、本実施の形態のトランス１０は、ＥＥ型のコア１１と、このコア１１の中央鉄心に円筒状に巻装された巻線１３と、巻線１３を上下から全面的に覆う上キャップ１５Ａ，下キャップ１５Ｂとを備えている。上キャップ１５Ａ及び下キャップ１５Ｂは、アルミニウムまたはアルミニウム合金を材料として押出加工又は切削加工にて作製され、それぞれ円筒を軸線に沿って二分割したような断面円弧状の囲繞部１５ａと、この囲繞部１５ａの外周面に冷却用として立設された複数のフィン１５ｂとを有している。

複数のフィン１５ｂは、トランス１０の軸線方向に延びて上面と下面とに同じように形成されている。上面においては、軸線を対称軸として片側に３枚のフィン１５ｂ、他側に３枚のフィン１５ｂが形成されている。両側において最も外側のフィン１５ｂには、中央部にバネ１９Ａ，１９Ｂが係合する係合部として切り欠き１５ｃが形成されている。トランス１０の下面においても全く同様の形状となっている。

フィン１５ｂは、トランス１０の最外部にてトランス１０の外殻を成している。そして、軸線に直交する断面が概略矩形の外殻を形成するようにされて、スペースの有効利用が図られている。

上下のキャップ１５Ａ，１５Ｂと巻線１３との間に、それぞれ絶縁シート１７Ａ，１７Ｂが挟み込まれている。絶縁シート１７Ａ，１７Ｂは、シリコンを材料として作製され、キャップ１５Ａ，１５Ｂと巻線１３との間を密着させて、隙間のない状態として熱伝導性を向上させる目的で挟み込まれている（隙間があると、内部の空気が熱せられ高温となるとともに、巻線１３からキャップ１５Ａ，１５Ｂへの熱伝導を阻害する）。

この構成により、各部材は図２の上方より、上側キャップ１５Ａ、上側絶縁シート１７Ａ、コア１１及び巻線１３、下側絶縁シート１７Ｂ、下側キャップ１５Ｂの順で配置されている。そして、上側キャップ１５Ａと下側キャップ１５Ｂとの間に掛け渡された一対のバネ１９Ａ，１９Ｂにより一体に固定されている。バネ１９Ａ，１９Ｂは、それぞれくの字形に折れ曲がった本体部１９ａと、本体部１９ａの両端に被係合部として形成された湾曲部１９ｂとから構成されている。バネ１９Ａ，１９Ｂは、上側キャップ１５Ａと下側キャップ１５Ｂとにそれぞれ形成された切り欠き１５ｃに係合させて取り付けられている。

なお、本実施の形態のコア１１は、ＥＥのコアであるが、コアのタイプはこれに限らず、例えば、ＥＩ型のコアなどであってもよい。また、本実施の形態の上キャップ１５Ａと下キャップ１５Ｂとは、コア１１からはみ出た部分を覆うように設けられているが、両者が互いに相手方向に延長されてコア１１の側面部を覆うようにしてもよい。このような構成とすることにより、例えばＥＥ型コアの突き合わせ部分から漏れ出る磁束も抑止することができる。

なお、本実施の形態の上キャップ１５Ａと下キャップ１５Ｂとは、アルミニウムまたはアルミニウム合金の材料で作製されているが、必ずしもこの材料で作製される必要はなく、良導電性の材料であれば所定の効果を得ることができる。また、下キャップ１５Ｂは、必要に応じて雌ねじが形成されて図示しないシャーシへの取付台として兼用されてもよい。

このように本実施の形態のトランスにおいては、コア１１と、コア１１に巻装された巻線１３と、良導電性の材料で作製され巻線１３を覆うとともに表面に冷却用のフィン１５ｂが形成されたキャップ１５Ａ，１５Ｂとを備えているので、巻線１３に電流が流れることにより発生した渦電流は、巻線１３を覆うキャップ１５Ａ，１５Ｂにより損失して周囲に電磁波を伝搬しない。そのため、周囲に配置された機器に悪影響を与えることがなく、安全で信頼性の高いトランスとすることができる。また、キャップ１５Ａ，１５Ｂの表面に形成されたフィン１５ｂは、損失した渦電流の発生する熱を効率的に発散すると共に、コア１１や巻線１３に発生する熱を効果的に放熱するので、従来のように熱容量を確保する目的で機器を大きくする必要がなく小型化を図ることができる。

キャップは、巻線１３の軸線に沿う面にて複数に分割され、巻線１３を挟み込むように配設されているので、巻線１３を挟み込む構造を容易に実現することができる。そして、キャップは、上側キャップ１５Ａと下側キャップ１５Ｂとに２分割され、各々のキャップ１５Ａ，１５Ｂは、断面円弧状の囲繞部１５ａと、この囲繞部１５ａの外周面に設けられたフィン１５ｂとを有しているので、効果的に冷却することができる。そしてさらに、フィン１５ｂは、軸線に直交する断面が概略矩形の外殻を形成するので、スペースが有効に活用される。

また、キャップ１５Ａ，１５Ｂと巻線１３との間に絶縁シート１１７Ａ，１７Ｂが挟み込まれているので、キャップ１５Ａ，１５Ｂと巻線１３との間を密着して隙間がない状態とすることができる。さらには、絶縁シートは、上側絶縁シート１７Ａと下側絶縁シート１７Ｂとに２分割されており、上側キャップ１５Ａ、上側絶縁シート１７Ａ、コア１１及び巻線１３、下側絶縁シート１７Ｂ、下側キャップ１５Ｂの順で配置され、上側キャップ１５Ａと下側キャップ１５Ｂとの間に掛け渡された一対のバネ１９Ａ，１９Ｂにより一体に固定されているので、簡単な構造にてトランスを構成することができる。また、バネ１９Ａ，１９Ｂは、上側キャップ１５Ａと下側キャップ１５Ｂとにそれぞれ形成された切り欠き１５ｃに係合させて取り付けられているので、ねじ等の締結部材を使わずに、またドライバー等の工具を必要とすることなく、ワンタッチで容易に組み立てることができる。

以上のように、本発明にかかるトランスは、スイッチング電源に用いられるトランスに適用されて有用なものである。

本発明にかかるトランスの実施の形態を示す図である。 図１に示すトランスの分解斜視図である。

符号の説明

１１ コア
１３ 巻線
１５Ａ 上側キャップ
１５Ｂ 下側キャップ
１５ａ 囲繞部
１５ｂ 冷却用フィン
１５ｃ 切り欠き（係合部）
１７Ａ 上側絶縁シート
１７Ｂ 下側絶縁シート
１９Ａ，Ｂ バネ
１９ａ バネの本体
１９ｂ 湾曲部（被係合部）

Claims (8)

1. コアと、
   前記コアに巻装された巻線と、
   良導電性の材料で作製され前記巻線を覆うとともに表面に冷却用のフィンが形成されたキャップとを備えた
   ことを特徴とするトランス。
2. 前記キャップは、前記巻線の軸線に沿う面にて複数に分割され、前記巻線を挟み込むように配設されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のトランス。
3. 前記キャップは、上側キャップと下側キャップとに２分割され、各々の前記キャップは、断面円弧状の囲繞部と、該囲繞部の外周面に設けられた前記フィンとを有している
   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. 前記フィンは、軸線に直交する断面が概略矩形の外殻を形成する
   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. 前記キャップと前記巻線との間に、絶縁シートが挟み込まれている
   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. 前記キャップは、上側キャップと下側キャップとに２分割され、
   前記絶縁シートは、上側絶縁シートと下側絶縁シートとに２分割されており、
   前記上側キャップ、前記上側絶縁シート、前記コア及び前記巻線、前記下側絶縁シート、前記下側キャップの順で配置され、
   前記上側キャップと前記下側キャップとの間に掛け渡された一対の引きバネ部材により一体に固定されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のトランス。
7. 前記バネ部材は、上側キャップと下側キャップとにそれぞれ形成された係合部に係合させて取り付けられている
   ことを特徴とする請求項６に記載のトランス。
8. 前記良導電性の材料が、アルミニウム又はアルミニウム合金である
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のトランス。

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