JP2010161214A - トランス - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けの際に、端子が取付箇所まで必然的に導かれるようにして、位置合わせの工数がかからず、取付工数並びに部品点数の削減を図る。
【解決手段】ボビン１６に絶縁被覆電線１８を巻装した１次コイル１０と、そのための第１の絶縁カバー３０と、打ち抜き形状の２次コイル１２と、そのための第２の絶縁カバー４４を備え、１次コイルと２次コイルを重ねた状態で第１及び第２の絶縁カバーの外側から磁気コア１４を組み付けることにより磁路が形成されるトランスである。第１の絶縁カバーは、１次コイルを収容するカバー本体３２と、１次コイルの引出し線の配線経路に沿って外方に延伸する配線サポート部３４とが一体化された構造であって、配線サポート部には引出し線を固定する配線フック４２を設け、それによって引出し線がフォーミングされて先端の圧着端子２８が取付箇所まで案内されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルの引出し線をフォーミングして保持することにより、先端の端子を基板の取付箇所などへ位置合わせ可能とした構造のトランスに関し、更に詳しく述べると、引出し線の配線経路に沿って外方に延伸する配線サポート部を絶縁カバーと一体的に形成し、該配線サポート部上の配線固定具で引出し線を固定することにより、引出し線をフォーミングし先端の端子の位置が規定されるようにしたトランスに関するものである。この技術は、例えば車載用ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスなどに有用である。

車載用ＤＣ−ＤＣコンバータに組み込まれる電圧変換用の主トランスでは、低電圧の２次側に大電流が流れるため、２次コイルには、厚手の銅板をプレス加工等により打ち抜くことにより開いたリング形状とした１ターンの導体が用いられており、それに対して１次コイルは、絶縁被覆電線をボビンに複数回巻き回す構成となっている。具体的には、例えば、ボビンに絶縁被覆電線を巻装した１次コイルと、該１次コイルを収容する第１の絶縁カバーと、打ち抜き銅板からなる２次コイルと、該２次コイルを収容する第２の絶縁カバーを備え、それら１次コイルと２次コイルを重ねた状態で第１及び第２の絶縁カバーの外側から磁気コアを組み付けることにより、両コイルの内外を通る磁路が形成される構造とする。ここで第１及び第２の絶縁カバーとボビンは、いずれも合成樹脂成型品であり、第１の絶縁カバーは１次コイルと磁気コアとの電気的絶縁を確保し、第２の絶縁カバーは２次コイルと磁気コアとの電気的絶縁を確保し、またボビンは１次コイルと２次コイルとの電気的絶縁を確保する機能を果たしている。

このような構造のトランスは、コンバータ基板などに搭載される。２次コイルは打ち抜き銅板からなることから、それ自体が厚く保形性があり、先端に取付穴を形成し、該取付穴を基板の取付箇所に導けるような所望の形状に成型することによって、ねじ止めで容易に外部回路に接続することができる。それに対して１次コイルの引出し線は、巻線の延長部分であるからフレキシブルであり、且つ取付箇所に達するように長く引き出される。そのため、一般に電気的絶縁の確保のため、引出し線に絶縁チューブを被せて他の実装部品との干渉を防ぎつつ先端の圧着端子を取付箇所まで引き回すように配線する方法が採られている。その他、ハーネス部品などを用いて取付箇所まで延長して配線する方法（特許文献１参照）もある。

いずれにしてもハーネス部品や巻線引出し線は自由に引き回せるように比較的柔軟な性状であり、そのため取付作業者が圧着端子を個別に基板などの取付箇所まで導き、その都度位置合わせしてねじ止めなどの接続作業を行わねばならず、工数がかかり取付作業が煩瑣となる欠点があった。また、ハーネス部品を使用すると、それだけ部品費がかかるし、絶縁チューブを被せる場合は、その作業が繁雑となる問題もあった。

特開２００１−８５２４０号公報

本発明が解決しようとする課題は、取り付けに際して別部品を必要とせず、また端子が取付箇所まで必然的に導かれるようにして位置合わせの工数がかからないようにし、そのため取り付け作業を容易に行うことができ、工数並びに部品点数の削減を図ることができるようにすることである。

本発明は、ボビンに絶縁被覆電線を巻装した１次コイルと、該１次コイルを収容する第１の絶縁カバーと、打ち抜かれた板状の導電材からなる２次コイルと、該２次コイルを収容する第２の絶縁カバーを備え、それら１次コイルと２次コイルを重ねた状態で第１及び第２の絶縁カバーの外側から磁気コアを組み付けることにより両コイルの内外を通る磁路が形成される構造のトランスにおいて、前記第１の絶縁カバーは、１次コイルを収容するカバー本体と、該カバー本体から１次コイルの引出し線の配線経路に沿って外方に延伸する配線サポート部とが一体化された構造であって、該配線サポート部上には載置された引出し線を固定する配線固定具が設けられており、それによって引出し線がフォーミングされて先端の端子が取付箇所まで案内されるようにしたことを特徴とするトランスである。

１次コイルは、例えば同一形状のボビンに絶縁被覆電線を巻装した巻線部品を２個、互いに対向するように重ね合わせ、重ね合わせたボビンの間から、それぞれの巻き始め側の引出し線を引き出し可能とした構造にする。このようにすると、容易にセンタータップ型の一次側巻線構造が得られる。この場合、ボビンを、円筒状の巻胴部と、その両側に位置するフランジと、一方のフランジの外表面に非対称に配設した多数のリブとを備えた構造とすると、リブ同士が対向する向きで組み合わせれば、一方のリブの高さ分だけ全体を低背化できる。

なお、一方のボビンに巻装された絶縁被覆電線の巻き終わり側と、他方のボビンに巻装された絶縁被覆電線の巻き始め側の引出し線先端の端子を重ねて、配線サポート部の先端に設けられている端子固定ガイドに装着することで、重なり合った両方の端子が同じ位置で保持され、単一のねじで結線・固定ができる。ここで端子固定ガイドとしては、２個の圧着端子を重ねた状態で挿着可能な溝部であり、該溝部に前記圧着部の位置を拘束するための前方向及び上方向のストッパが形成されている形状が好ましい。

例えば配線固定具は、配線サポート部上で引出し線の配線経路に沿って複数配設されている配線フックであって、該配線フックに引出し線を引っ掛けることで該引出し線がフォーミングされるようにする。これによって先端の圧着端子を基板などの所定の取付箇所まで導くことができる。

なお、１次コイルを収容する第１の絶縁カバーは、カバー本体と配線サポート部のみならず、端子固定ガイドや配線フックなどを含めて全てが合成樹脂で一体成型されている構造が好ましい。

本発明に係るトランスにおいては、１次コイルを収容する第１の絶縁カバーは、カバー本体と、該カバー本体から１次コイル引き出し線の配線経路に沿って外方に延伸する配線サポート部とが一体化した構造であり、該配線サポート部上には載置された引出し線をフォーミングしつつ保持する配線固定具が設けられ、引出し線先端の端子が所定の取付箇所まで自動的に案内されるように構成されているため、カバー本体に配線サポート部を追加するだけでハーネス部品や絶縁チューブなど別部品を必要とせずに十分な絶縁を確保できる。そのため、部品点数は増加せず、材料費削減に寄与する。しかも、端子の位置が所望の取付箇所に必ず合致するため、取り付け作業の際に煩瑣な位置合わせが不要となり、取り付け工数を削減でき作業を効率化できる。

本発明に係るトランスの一実施例を示す外観説明図。 １次コイルに用いる巻線部品の説明図。 巻線部品に用いるボビンの説明図。 １次コイルの説明図。 第１の絶縁カバーの説明図。 ２次コイルの平面図。 第２の絶縁カバーの説明図。 磁気コアを構成するフェライトコアの説明図。

本発明では、１次コイルを収容するカバー本体から１次コイルの引出し線の配線経路に沿って外方に延伸する配線サポート部を連設し、それを用いて引出し線のフォーミングと先端の端子を所定の取付箇所まで案内するように構成し、それによって端子の位置合わせの工数がかからず取り付け作業を容易に行うことができるようにしている。

本発明に係るトランスの一実施例の外観形状を図１に示す。ここで、（ａ）は平面を、（ｂ）は正面を、（ｃ）は側面を、それぞれ表している。また、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ断面である。このトランスは、１次コイル１０と２次コイル１２、及びそれら１次コイル１０と２次コイル１２を重ねた状態で外側から組み付けられ両コイルの内外を通る磁路を形成する磁気コア１４などを具備している。

１次コイルの構成を図２〜図４により説明する。図２に示すように、１次コイルは、同一形状のボビン１６に絶縁被覆電線１８を巻装した巻線部品２０を２個、それらが互いに対向するように矢印Ｆで示す如く、一方を反転し重ね合わせることで構成される（図４参照）。

ボビン１６は、図３に示すように、円筒状の巻胴部２２の両側にフランジ２４ａ、２４ｂを設け、一方のフランジ２４ａの外表面に多数のリブ２６を円周状に分散形成した合成樹脂製の一体成型品である。各リブ２６は、中心線Ｇ−Ｇに対して非対称に配置されている。フランジ２４ａには、絶縁被覆電線を外側から巻胴部２２へと取り込む切欠き２８が形成されている。ここでフランジ同士の間隔は、巻き付ける絶縁被覆電線の直径よりも若干大きく、各リブ２６の高さも絶縁被覆電線の直径よりも若干高く設定されている。

図２に示すように、絶縁被覆電線１８の巻き始め側の引出し線をボビン１６のリブ側にセットし、切欠き２８から巻胴部２２へと導き、必要回数巻き回して巻き終わり、フランジ同士の間から引き出される。ボビン１６から引き出されている部分が引出し線１８ａであり、それぞれ外部の取付箇所を考慮した必要な長さに設定し、先端に圧着端子２８を取り付ける。このようにボビン１６に絶縁被覆電線１８を巻装した巻線部品２０を２個、リブ同士が対向するように重ね合わせて１次コイル１０とする（図２及び図４参照）。その際、両方の巻線部品２０の各リブ２６は中心線Ｇ−Ｇに対して非対称に形成されているため、重ね合わせると互いのリブ位置がずれることになり、一方のリブの高さ分だけ全体の高さを削減できると共に組み合わせた状態が安定する。また、２個のボビン１６を同一形状としたことで、金型費を半減できる。なお、両方の巻線部品は、端子の取付箇所が異なることに応じて引出し線の長さが異なるものの、それ以外の構成は全く同じでよい。

このように、２個の巻線部品２０を組み合わせることで、合計４本の引出し線が引き出される。２本の巻き始め側の引出し線が、組み合わせたボビンの間から左右（ボビンの中心線Ｇ−Ｇに関して対称な方向：図３の（ａ）における左右のこと）に分かれて引き出され、２本の巻き終わり側の引出し線が、各ボビンのフランジ間から左右に分かれて引き出される。従って、左右それぞれの２本ずつの引出し線は、一方の巻線部品の巻き始め側と他方の巻線部品の巻き終わり側の組み合わせとなる。それ故、一方の巻線部品の巻き終わり側の引出し線と他方の巻線部品の巻き始め側の引出し線は、ほぼ同じ位置から引き出され、それらを同じ長さとすることで、両方の引出し線先端の圧着端子の位置が合致し、一緒に取付箇所にねじ止めすることでセンタータップ型の結線が実現できる。

このような１次コイル１０を第１の絶縁カバーに収容する。この第１の絶縁カバーを図５に示す。第１の絶縁カバー３０は、１次コイル１０を収容するカバー本体３２と、その片側から外方に配線経路に沿って延伸するように張り出した配線サポート部３４が一体成型された合成樹脂製品である。カバー本体３２は、環状で１次コイルの外周面を覆う構造である。配線サポート部３４は、その上に載置される引出し線をフォーミングしつつ保持する部分である。ここでは、配線サポート部３４は、２方向に張り出している。一方はセンタータップ側となる２本の引出し線をフォーミングする第１サポート部分３４ａ、他方は残りの２本の引出し線をフォーミングする第２サポート部分３４ｂである。

センタータップ側となる第１サポート部分３４ａは、２本の引出し線を重ねて案内できる幅の樋形状であって、先端に両方の圧着端子を重ねて挿着するための端子固定ガイド３６が設けられている（図１の（ｅ）参照）。このような端子固定ガイド３６によって、２個の圧着端子２８の位置固定が容易に行えることになる。ここで端子固定ガイド３６は、２個の圧着端子２８を重ねた状態で挿着可能な溝構造であり、該溝部に圧着部の位置を拘束するための前方向のストッパ３８及び上方向のストッパ４０が形成されている（図１の（ｆ）参照）。前方向のストッパ３８は、圧着端子の取付穴の部分と圧着部との間の括れ部に嵌って水平方向の位置を規制し、上方向のストッパ４０は、圧着部の上部両側に位置して垂直方向の動きを規制し、それらにより圧着端子２８の固定位置の精度をより一層高めることができる。

第２サポート部分３４ｂも、両壁部を備えた樋形状で、残り２本の引出し線を並行に案内するものであり、ここでは途中から１本の引出し線を別の配線経路で案内するため更に延伸するような形状となっている。この実施例では、配線固定具として配線フック４２を使用しており、両方の引出し線について複数の配線フック４２を圧着端子の近傍とそれ以外の中間位置に適宜配設している。各引出し線１８ａは、配線フック４２に引っ掛けられてフォーミングされ、それぞれの先端の圧着端子２８が所定の取付箇所まで案内されることになる（図１の（ａ）参照）。

なお、これら端子固定ガイド及び配線フックなどは、カバー本体や配線サポート部と共に一体成形されたものである。２個の圧着端子を同じ位置に重ねて固定する場合には、溝構造の端子固定ガイドの方が固定位置精度が上がるし、互いにずれ難いため好ましく、単一の圧着端子を固定する場合には配線フックなどを用いる方が比較的自由度があり簡便である。なお、配線サポート部は、引出し線をフォーミングすることで、トランスの磁気特性の製品毎のばらつきを抑える効果も奏する。

２次コイル１２は、図６に示すように、銅製の厚板をプレス加工で打ち抜いたものであり、１ターンのコイル導体である。平面的には開いたリング状で、その両端部は平行に外方向に延び、先端に取付穴が形成されている形状である。第２の絶縁カバー４４は、図７に示すように、２次コイルのリング状の部分が丁度嵌入するように、カバー板４４ａの片面に２次コイル１２の厚さよりも若干高い内環壁４４ｂと外周壁４４ｃを同方向に突設した構造である。２次コイル１２は、この第２の絶縁カバー４４に収容される。

第１の絶縁カバー３０に収容した１次コイル１０と、第２の絶縁カバー４４に収容した２次コイル１２を重ねると、１次コイル１０と２次コイル１２はボビンによって電気的絶縁が確保される。更に、それらの外側から磁気コアを組み付けることにより磁路が形成される。磁気コア１４は、図８に示すように、リング状の凹部を有する変形Ｅ型のフェライトコア４６を、２個、相対向するように組み合わせる構造である。２個のフェライトコア４６を第１の絶縁カバー３０及び第２の絶縁カバー４４の外側から組み付け、両コイルの内外を通る磁路を形成し、絶縁テープ４８を巻き付けることにより磁気コア１４を固定する。このようにしてトランスが得られる。第１の絶縁カバー３０は、１次コイル１０と磁気コア１４との電気的絶縁を確保し、第２の絶縁カバー４４は、２次コイル１２と磁気コア１４との電気的絶縁を確保する機能を果たしている。なお、配線サポート部の形状に応じて形成された空きスペース（図１の（ａ）に符号Ｄ及びＥで示す部分）は、基板の実装スペースとして利用可能である。配線サポート部３４ａ、３４ｂが両壁部を備えた樋形状で引出し線の電気的絶縁性が確保されるため、その実装スペースを利用して他の電子部品などを搭載することができ、基板の小型化にも貢献できる。

トランスの磁気コアの部分を基板などに載置し、各圧着端子をそれぞれ所定の取付箇所にねじ止めすることで、外部回路への組み込みが完了する。その際、繰り返し述べているように、各圧着端子は、無調整で取付箇所の上に位置するため、作業者は容易に接続作業が行えることになる。

以上の説明から分かるように、本発明では、１次コイルと磁気コアとの電気的絶縁を確保するために設置している第１の絶縁カバーの形状を工夫し、引出し線を載置しフォーミングする配線サポート部を付加することで、部品点数を増やすことなく従来技術の課題を解決でき、実装工数の削減に寄与することができる。なお上記の実施例は２個のボビンを組み合わせて１次コイルを形成しているが、単一のボビンに絶縁被覆電線を巻装した構造の１次コイルに対しても本発明を適用できることは言うまでもない。配線サポート部の延伸形状は、要求される配線経路に応じて適宜変更することになる。引出し線の固定は、配線フックのみで行っても構わないし、本実施例のように配線フックと端子固定ガイドとの併用でもよい。配線固定具は配線フックに限られるものではなく、例えば引出し線を挟んで固定するような構造でもよい。なお、第１の絶縁カバーにおけるカバー本体と配線サポート部は、最終的に一体化されていればよく、それぞれ別個に成型して接着などで結合する方式も可能である。

１０ １次コイル
１２ ２次コイル
１４ 磁気コア
１８ 絶縁被覆電線
１８ａ 引出し線
２８ 圧着端子
３０ 第１の絶縁カバー
３２ カバー本体
３４ 配線サポート部
３６ 端子固定ガイド
３８ 前方向のストッパ
４０ 上方向のストッパ
４２ 配線フック
４４ 第２の絶縁カバー
４８ フェライトコア

Claims (5)

1. ボビンに絶縁被覆電線を巻装した１次コイルと、該１次コイルを収容する第１の絶縁カバーと、打ち抜かれた板状の導電材からなる２次コイルと、該２次コイルを収容する第２の絶縁カバーを備え、それら１次コイルと２次コイルを重ねた状態で第１及び第２の絶縁カバーの外側から磁気コアを組み付けることにより両コイルの内外を通る磁路が形成される構造のトランスにおいて、
   前記第１の絶縁カバーは、１次コイルを収容するカバー本体と、該カバー本体から１次コイルの引出し線の配線経路に沿って外方に延伸する配線サポート部とが一体化された構造であって、該配線サポート部上には載置された引出し線を固定する配線固定具が設けられており、それによって引出し線がフォーミングされて先端の端子が取付箇所まで案内されるようにしたことを特徴とするトランス。
2. １次コイルは、同一形状のボビンに絶縁被覆電線を巻装した巻線部品を２個、互いに対向するように重ね合わせ、重ね合わせたボビンの間から、それぞれの巻き始め側の引出し線を引き出し可能とした構造である請求項１記載のトランス。
3. 一方のボビンに巻装された絶縁被覆電線の巻き終わり側と、他方のボビンに巻装された絶縁被覆電線の巻き始め側の引出し線先端の端子を重ねて、配線サポート部の先端に設けられている端子固定ガイドに装着することで、重なり合った両方の端子が同じ位置で保持されるようにした請求項２記載のトランス。
4. 端子固定ガイドは、２個の圧着端子を重ねた状態で挿着可能な溝部であり、該溝部に圧着部の位置を拘束するための前方向及び上方向のストッパが形成されている請求項３記載のトランス。
5. 配線固定具は、配線サポート部上で引出し線の配線経路に沿って複数配設されている配線フックであって、該配線フックに引出し線を引っ掛けることで該引出し線がフォーミングされている請求項１乃至４のいずれかに記載のトランス。

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