JP2009267087A - トランスボビン - Google Patents

Abstract

【課題】部品の大型化や作業工数・コストの増加などを伴うことなく、３層絶縁電線の半田付け時における絶縁被覆の溶け上がりを正確に規制でき、必要な沿面距離を確保できるようにする。
【解決手段】１次巻線と２次巻線を巻装する巻枠部１０と端子保持部１４とが連続一体に成形され、各巻線端末がそれぞれ端子保持部の端子１２に接続される構造であって、１次巻線と２次巻線のいずれか一方に３層絶縁電線を使用し、端子保持部に、３層絶縁電線の引き出し線部分を巻枠部から端子に案内する引き出し溝２２が形成されている。引き出し溝は、その途中で交差する分割溝２４によって分断され、それによって一つの引き出し溝から分割溝を通り別の引き出し溝へと引き出し方向を変えるエッジ部が形成され、該エッジ部に引き出し線部分の絶縁被覆が圧接した状態で、引き出し線部分が引き回されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、３層被覆構造の強化絶縁電線（本発明では単に「３層絶縁電線」という）を用いて安全規格に必要な絶縁距離を管理しているトランスに関し、更に詳しく述べると、３層絶縁電線の引き出し線部分を、その絶縁被覆が引き出し溝のエッジ部に圧接するように引き回し、半田付け時における絶縁被覆の溶け上がりが前記エッジ部で規制されるようにしたトランスボビンに関するものである。この技術は、例えば各種インバータ機器に使用するトランスなどに有用である。

トランスは、一般に、ボビンの巻枠部に１次巻線と２次巻線とを巻装すると共に、端子保持部に突設した複数の端子に各巻線端末を接続し、１次巻線と２次巻線とが磁気的に結合するように磁気コアを配設した構造となっている。その場合、１次巻線と２次巻線との間を十分に絶縁する必要があり、その一つの方策として、どちらか一方の巻線に３層絶縁電線を用い、他方の巻線に単層絶縁電線を用いる構成がある。

どちらか一方の巻線に３層絶縁電線を用いる構成は、線材自体のコストは高くなるが、両方の巻線に単層絶縁電線を用いる一般的な構成に比べて、層間の絶縁テープが不要であり、そのため巻線部のサイズを小さくでき、絶縁テープを巻き付ける工数が減り、製造し易いため、トータル的にはコスト低減が可能とされている。

ところで、１次巻線と２次巻線との間で確保すべき絶縁性能としては、安全規格に適合した沿面距離を満たしていることが必要である。この場合の沿面距離とは、巻線端末の被覆を除去して端子に絡げて半田付けされている部分の被覆端から、その被覆に対して最も近い位置で接触している他の巻線までの距離のことである。ここで問題となるのは、３層絶縁電線は、本質的に絶縁性能が優れているものの、絶縁被覆の耐熱性が劣るために、半田付け時に被覆の溶け上がりが生じる恐れがあるということである。

トランスの製造では、１次巻線と２次巻線の各巻線端末を端子保持部の各端子に絡げて半田付けする工程がある。半田付けは、端子に巻線端末を絡げた状態の端子保持部を溶融半田に浸漬することで行う。具体的には、ポリウレタン被覆電線（単層絶縁電線）の半田付けは４００℃程度で行われるが、３層絶縁電線は３００℃程度でも被覆が溶け出すことがある。そのため、溶融半田の熱によって、浸漬されていない部分でも被覆が溶けたり劣化することは避けられない。そこで、半田温度や半田付け時間の管理を行うことで被覆の溶け上がりを抑制し、必要な沿面距離を確保することが行われている。

ところが、実際には、いかに半田温度や半田付け時間を厳密に管理しても、線材特性のばらつきや半田付け条件のばらつきなどにより、予期せぬ被覆の溶け上がりが発生して必要な沿面距離が確保できなくなる可能性もある。このような問題を解消するため、ボビン上の引き出し線部分に熱硬化性樹脂を塗布して、半田付け時の熱を熱硬化性樹脂に拡散させることで被覆が熱破壊されるのを防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。しかし、引き出し線部分にいちいち熱硬化性樹脂を塗布する作業は煩瑣であり、工数の増加、コストアップをもたらす。

また、巻枠部の巻軸が実装面に平行な横型ボビンの場合には、引き出し線部分は端子保持部の底面に位置することになるため、端子に絡げた３層絶縁電線の被覆部分が溶け銅線のみになることで電線が弛んでしまい、引き出し線部分の浮き（垂れ下がり）が発生する問題があった。この問題は、上記のように引き出し線部分に熱硬化性樹脂を塗布することで解消できるが、実装基板に対向する底面に樹脂が付着することになるために突起部ができ、実装に支障が生じるなど別の問題がある。
特開平９−６３８６３号公報

本発明が解決しようとする課題は、部品の大型化や作業工数・コストの増加などを伴うことなく、３層絶縁電線の半田付け時における絶縁被覆の溶け上がりを正確に規制でき、必要な沿面距離を確保できるようにすることである。本発明が解決しようとする他の課題は、横型ボビンでも、作業工数・コストの増加などを伴うことなく、３層絶縁電線の引き出し線部分の浮きが発生しないようにすることである。

本発明は、１次巻線と２次巻線とを互いに絶縁された状態で巻装する巻枠部と、複数の端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形され、前記１次巻線と２次巻線の巻線端末が端子保持部の端子に接続される構造であって、１次巻線と２次巻線のいずれか一方に３層絶縁電線を使用し、前記端子保持部に、３層絶縁電線の引き出し線部分を巻枠部から端子に案内する引き出し溝が形成されているトランスボビンにおいて、前記引き出し溝は、その途中に前記引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部を有し、該エッジ部に引き出し線部分の絶縁被覆が圧接した状態で、３層絶縁電線の引き出し線部分が引き出し溝内に沿って引き回されるようにしたことを特徴とするトランスボビン。である。引き出し溝は、例えばクランク状に折れ曲がった形状などでもよい。

また本発明は、１次巻線と２次巻線とを互いに絶縁された状態で巻装する巻枠部と、複数の端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形され、前記１次巻線と２次巻線の巻線端末がそれぞれ端子保持部の端子に接続される構造であって、１次巻線と２次巻線のいずれか一方に３層絶縁電線を使用し、前記端子保持部に、３層絶縁電線の引き出し線部分を巻枠部から端子に案内する引き出し溝が形成されているトランスボビンにおいて、前記引き出し溝は、その途中で交差する分割溝によって分断され、それによって一つの引き出し溝から分割溝へ、分割溝から別の引き出し溝へと前記引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部が形成され、該エッジ部に引き出し線部分の絶縁被覆が圧接した状態で、３層絶縁電線の引き出し線部分が引き出し溝と分割溝を通って引き回されるようにしたことを特徴とするトランスボビンである。

本発明に係るトランスボビンは、縦型でもよいし横型でもよい。例えば、巻枠部の巻軸が実装面に垂直な縦型の場合には、引き出し溝が端子保持部の側面（上下面を除く前後左右のいずれかの面）に形成されている構造とし、巻枠部の巻軸が実装面に平行な横型の場合には、引き出し溝が端子保持部の底面に形成されている構造とする。なお、本発明において、前記エッジ部を形成する位置は、３層絶縁電線の被覆溶け上がりが許容される範囲内とする。

これらのトランスボビンを使用し、巻枠部に巻装した１次巻線と２次巻線の巻線端末を端子保持部の端子に接続し、巻枠部の内側と外側を囲むように配置される磁気コアによって１次巻線と２次巻線が磁気的に結合するように構成することでトランスが得られる。

本発明のトランスボビンは、３層絶縁電線の巻線端末を端子に案内する引き出し溝の途中に、引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部を有し、該エッジ部に引き出し線部分の絶縁被覆が圧接した状態で、３層絶縁電線の引き出し線部分が引き出し溝内を引き回されるように構成されているので、半田付け時における絶縁被覆の溶け上がりが前記エッジ部で規制され、ボビンの大型化や作業工数の増加などを伴うことなく、必要な沿面距離を確保できる。

また、横型のトランスボビンの場合でも、引き出し線部分の被覆が引き出し溝のエッジ部に圧接されているので、引き出し線部分の浮きは発生せず、引き出し溝が形成されている底面（実装基板との対向面）に不要な突起部なども生じない。

図１は、本発明に係るトランスボビンの一実施例を示す説明図であり、Ａは上面方向から見た斜視図、Ｂは底面方向から見た斜視図、Ｃは正面図、Ｄは側面図である。なお、この実施例は、巻枠部の巻軸が実装面に垂直となる縦型の例である。

トランスボビンは、１次巻線と２次巻線とを互いに絶縁された状態で巻装する巻枠部１０と、複数の端子１２が固定されている端子保持部１４とが連続一体に成形され、前記１次巻線と２次巻線の巻線端末が端子保持部１４の端子１２に接続される構造である。巻枠部１０は、四角筒状の巻胴１６と、その上下両端に形成されている上部フランジ１８及び下部フランジ２０からなる。端子保持部１４は、前後に位置し、それぞれ前記下部フランジ２０に連続している。端子１２はピン端子であり、端子保持部１４の下面から下向きに突設されている。ここでは、１次巻線と２次巻線のいずれか一方に３層絶縁電線を使用する。そして、端子保持部１４に、３層絶縁電線の引き出し線部分を巻枠部１０から端子１２に（あるいは端子から巻枠部へ）案内する引き出し溝２２が設けられている。

本実施例では、引き出し溝２２は、端子保持部１４の前面に上端から下端に至るように複数本上下方向に形成されており、その途中で交差する分割溝２４によって分断されている。ここでは、分割溝２４は、端子保持部１４の前面にて右端から左端に達するように設けている。なお、分割溝２４の深さは任意であってよいが、ここでは引き出し溝２２よりも若干浅く形成している。このように、引き出し溝２２が、その途中で交差する分割溝２４で分断されることによって、一つの引き出し溝から分割溝へ、分割溝から別の引き出し溝へと引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部ｅが形成されることになる。このように、引き出し溝２２の途中に引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部ｅが形成されている点に、本発明の特徴がある。

このようなトランスボビンを用いたトランス巻線構成例を図２に示す。図２のＡに示すように、２本の１次巻線Ｐ１，Ｐ２と１本の２次巻線Ｓとを巻装する。ここで１次巻線には通常の単層絶縁電線（ポリウレタン被覆電線）を使用し、２次巻線には３層絶縁電線を使用している。図２のＡに示すように、トランスボビンの巻枠部１０に、内側から第１の１次巻線Ｐ１、２次巻線Ｓ、第２の１次巻線Ｐ２の順に３層で巻き付けている。各巻線の端末は端子まで引き出され、該端子に絡げて半田付けすることで接続が完了する。

３層絶縁電線の端末処理の例を図３に示す。図３のＡは、図１に示したトランスボビンを用いた例である。３層絶縁電線の引き出し線部分を太線（符号ｗ）で示してある。３層絶縁電線は、溝中心線がずれた別の引き出し溝を通り、その絶縁被覆が引き出し溝のエッジ部ｅに圧接するように引き回される。言い換えると、引き出し溝２２は、その途中で交差する分割溝２４によって分断されているから、引き出し線部分ｗは、一つの引き出し溝から分割溝へ、分割溝から別の引き出し溝へと引き回され、巻線端末が端子１２に絡げられる。従って、引き回される際に、３層絶縁電線の引き出し線部分ｗは、その絶縁被覆がエッジ部ｅに圧接した状態となる。

端子に絡げられた巻線端末は、溶融半田に浸漬することで半田付け処理される。溶融半田による熱で３層絶縁電線の引き出し線部分の絶縁被覆が溶け上がろうとするが、エッジ部ｅで圧接状態となっているため、熱は端子保持部１４へと伝わり、エッジ部ｅよりも上方には溶け上がらない。つまり、半田付け時における絶縁被覆の溶け上がりは、前記エッジ部ｅで規制されることになる。端子側からエッジ部の位置（分割溝の下側の内側面の位置）までが溶け上がり許容部分ａとなるので、分割溝２４の形成位置を決めておくだけで必要な絶縁距離（１次巻線と２次巻線間の絶縁距離）ｂを確保することができる。逆に言うと、前記エッジ部ｅは、３層絶縁電線の被覆溶け上がり許容範囲内に形成するということになる。

図３のＢに示す例は、引き出し溝２２の下端側に切欠き２６を設けたもので、このようにすると溝形状は若干複雑になるが、３層絶縁電線の引き出し線部分ｗの絶縁被覆が圧接するエッジ部ｅが増えることになり、半田熱による絶縁被覆の溶け上がりをより一層確実に防ぐことができる。

図４は、本発明に係るトランスボビンの他の実施例を示す説明図であり、Ａは正面図、Ｂは底面図、Ｃは底面方向から見た斜視図である。なお、この実施例は、巻枠部の巻軸が実装面に水平な横型の例である。

トランスボビンは、１次巻線と２次巻線とを互いに絶縁された状態で巻装する巻枠部３０と、複数の端子３２が固定されている端子保持部３４とが連続一体に成形され、前記１次巻線と２次巻線の巻線端末が端子保持部３４の端子３２に接続される構造である。巻枠部３０は、四角筒状の巻胴３６と、その左右両端に形成されている左フランジ３８及び右フランジ４０からなる。端子保持部３４は、左右に位置し、左側の端子保持部は左フランジ３８に、右側の端子保持部は右フランジ４０に連続している。端子３２はピン端子であり、端子保持部３４の下面から下向きに突設されている。ここで、１次巻線と２次巻線のいずれか一方に３層絶縁電線を使用する。そして、左側の端子保持部に、３層絶縁電線の引き出し線部分を巻枠部３０から端子３２に（あるいは端子から巻枠部へ）案内する引き出し溝４２が設けられている。

本実施例では、引き出し溝４２は、左側の端子保持部３４の底面に左フランジ３８から左側の端子３２近傍に至るように複数本左右方向に形成されており、その途中で交差する分割溝４４によって分断されている。ここでは、分割溝４４は、左側の端子保持部３４の底面にて前端から後端に達するように設けている。なお、分割溝４４の深さは任意であってよいが、ここでは引き出し溝４２よりも若干深く形成されている。引き出し溝４２が、その途中で交差する分割溝４４で分断されることによって、一つの引き出し溝から分割溝へ、分割溝から別の引き出し溝へと前記引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部ｅが形成されることになる。このように、引き出し溝４２の途中に引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部ｅが形成されている点に、本発明の特徴がある。

このようなトランスボビンには、例えば図２に示したのと同様、巻枠部３０に２本の１次巻線と１本の２次巻線とを巻装する。１次巻線には通常の単層絶縁電線（ポリウレタン被覆電線）を使用し、２次巻線には３層絶縁電線を使用する。各巻線の端末は端子まで引き出され、該端子に絡げて半田付けすることで接続が完了する。

３層絶縁電線の端末処理の例を図５に示す。３層絶縁電線の引き出し線部分ｗを太線で示してある。引き出し溝４２は、その途中で交差する分割溝４４によって分断されているから、引き出し線部分ｗは、一つの引き出し溝から分割溝へ、分割溝から別の引き出し溝へと引き回され、巻線端末が端子３２に絡げられる。従って、引き回される際に、３層絶縁電線の引き出し線部分ｗは、その絶縁被覆がエッジ部ｅに圧接した状態となる。

端子に絡げられた巻線端末は、溶融半田に浸漬することで半田付け処理される。３層絶縁電線の巻線端末の半田付けは、ボビンを図５に示すような向きで溶融半田へ浸漬することで行う。溶融半田による熱で３層絶縁電線の被覆が溶け上がるが、エッジ部で圧接状態となっているため、熱は端子保持部へと伝わり、エッジ部ｅよりも上方（図面では右方）には溶け上がらない。つまり、半田付け時における絶縁被覆の溶け上がりは、前記エッジ部で規制されることになる。端子側からエッジ部の位置（分割溝の下側の内側面の位置）までが溶け上がり許容部分となるので、分割溝の形成位置を決めておくだけで必要な絶縁距離（１次巻線と２次巻線間の絶縁距離）を確保することができる。

本発明に係るトランスボビンの一実施例を示す説明図。 その巻線構成を示す説明図。 その３層絶縁電線の端末処理の例を示す説明図。 本発明に係るトランスボビンの他の実施例を示す説明図。 その３層絶縁電線の端末処理の例を示す説明図。

符号の説明

１０ 巻枠部
１２ 端子
１４ 端子保持部
２２ 引き出し溝
２４ 分割溝

Claims (5)

1. １次巻線と２次巻線とを互いに絶縁された状態で巻装する巻枠部と、複数の端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形され、前記１次巻線と２次巻線の巻線端末が端子保持部の端子に接続される構造であって、１次巻線と２次巻線のいずれか一方に３層絶縁電線を使用し、前記端子保持部に、３層絶縁電線の引き出し線部分を巻枠部から端子に案内する引き出し溝が形成されているトランスボビンにおいて、
   前記引き出し溝は、その途中に前記引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部を有し、該エッジ部に引き出し線部分の絶縁被覆が圧接した状態で、３層絶縁電線の引き出し線部分が引き出し溝内に沿って引き回されるようにしたことを特徴とするトランスボビン。
2. １次巻線と２次巻線とを互いに絶縁された状態で巻装する巻枠部と、複数の端子が固定されている端子保持部とが連続一体に成形され、前記１次巻線と２次巻線の巻線端末がそれぞれ端子保持部の端子に接続される構造であって、１次巻線と２次巻線のいずれか一方に３層絶縁電線を使用し、前記端子保持部に、３層絶縁電線の引き出し線部分を巻枠部から端子に案内する引き出し溝が形成されているトランスボビンにおいて、
   前記引き出し溝は、その途中で交差する分割溝によって分断され、それによって一つの引き出し溝から分割溝へ、分割溝から別の引き出し溝へと前記引き出し線部分の引き出し方向を変えるエッジ部が形成され、該エッジ部に引き出し線部分の絶縁被覆が圧接した状態で、３層絶縁電線の引き出し線部分が引き出し溝と分割溝を通って引き回されるようにしたことを特徴とするトランスボビン。
3. 巻枠部の巻軸が実装面に垂直な縦型構造であり、引き出し溝が端子保持部の側面に形成されている請求項１又は２記載のトランスボビン。
4. 巻枠部の巻軸が実装面に平行な横型構造であり、引き出し溝が端子保持部の底面に形成されている請求項１又は２記載のトランスボビン。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のトランスボビンを使用し、巻枠部に巻装した１次巻線と２次巻線の巻線端末を端子保持部の端子に接続し、巻枠部の内側と外側を囲むように配置される磁気コアによって１次巻線と２次巻線が磁気的に結合しているトランス。

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