JP2011222731A - 分割巻トランス - Google Patents

Abstract

【課題】レアショートの確実な防止と巻線の自動化を可能にし、より信頼性の高い分割巻トランスを提供することを目的とする。
【解決手段】 移行溝１８を有する分割鍔によって複数の分割巻溝１７が形成されているボビン１０を備え、前記移行溝１８を通して隣接する２つの前記分割巻溝１７に跨って掛け渡された導線が、アルファ巻によって各分割巻溝１７に２層以上巻き付けられており、前記ボビン１０に磁芯が組み込まれるため、巻線の両端とも最外層（最上層）から導出でき、巻き始めリード線や移行リード線に絶縁テープや絶縁チューブを施すことなくレアショートを防止できると共に、巻線の自動化が可能になり、より信頼性の高い分割巻トランスを実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば直流電圧を昇降圧するコンバータなどに用いられる分割巻トランスに関する。

分割巻トランスでは、図８に示すように、分割巻用ボビン１００の巻回部１０１に巻線を巻き付け、巻線１１０を隣の巻回部１０１に移行させるために分割鍔１０２に設けられた溝１０３を通し、全ての巻回部１０１に所定の巻数巻回している。
この場合、隣の巻回部１０１への巻線の移行は、巻装コイル外周から溝を通り、鍔の最底部へ移行されるが、仮に鍔の高さ方向途中から巻線の巻回が行われると、レアショート（層間短絡）などの発煙発火事故につながるおそれがある。

上記のようなレアショートを防止するために、例えば特許文献１では、巻線を隣の巻回部１０１に移行させるための溝１０３の部分に、鍔１０２よりも薄い壁１２０を設けている。
このような構成によれば、図９に示すように、移行リード線１１１を壁１２０の上端にて引っかけながら隣の巻回部に移行させることができるため、各巻回部における巻装コイルの始端を壁の最底部、即ち鍔の最底部から始めることができ、レアショートによる発煙発火事故を防止することができるとされている。

特開平５−２６７０６５号公報

しかしながら、図９のような構成においても、移行リード線と巻装コイルとの絶縁距離を十分に確保することは難しく、特に各巻回部に多層に重ねて数十ターン以上巻回し、移行リード線と巻装コイルの上層部との電位差が大きくなると、レアショートを確実には防止できない。また、同様に、巻き始めリード線と最初の巻装コイルの上層部とのレアショートも防止できない。

このようなレアショートを確実に防止するため、巻き始めリード線と移行リード線に絶縁チューブや絶縁テープを施すことも行われているが、製造工程が煩雑になり、巻線の自動化の障害になると共に、巻装コイルの巻き乱れを引き起こし易く、特性のバラツキの原因ともなっていた。

そこで本発明は、レアショートの確実な防止と巻線の自動化を可能にし、より信頼性の高い分割巻トランスを提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく成された本発明の分割巻トランスは、
移行溝を有する分割鍔によって複数の分割巻溝が形成されているボビンを備え、
前記移行溝を通して隣接する２つの前記分割巻溝に跨って掛け渡された導線が、アルファ巻によって各分割巻溝に２層以上巻き付けられており、
前記ボビンに磁芯が組み込まれていることを特徴とするものである。

本発明の分割巻トランスでは、前記移行溝は、前記分割巻溝の底部に達して形成されており、前記移行溝を通る導線の上に、前記移行溝の形状に対応する絶縁部材が装着されていること、が好ましい。

本発明によれば、隣接する２つの分割巻溝に跨ってアルファ巻により導線を巻き付けたことにより、この巻線の両端とも最外層（最上層）から導出される。このため、従来のように巻き始めリード線や移行リード線を、上部から巻溝底部まで引き込む必要がなく、巻き始めリード線や移行リード線に絶縁テープや絶縁チューブを施すことなくレアショートを防止できると共に、巻線の自動化が可能になり、より信頼性の高い分割巻トランスを実現することができる。

本発明の第１の実施形態における分割巻トランスの分解斜視図である。 図２（ａ）は、図１の分割巻トランスの完成斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の切断線Ａ−Ａの断面図である。 図１の分割巻トランスの製造に用いられる巻線装置の一例を示す概略図である。 図３の巻線装置による巻線工程を説明するための図である。 図５（ａ）は、狭い移行溝を介して導線が掛け渡されたときの説明図である。図５（ｂ）は、広い移行溝を介して導線が掛け渡されたときの説明図である。 図６（ａ）は、第２の実施形態にかかるボビンの底面図を示し、可動壁が閉じていないときを示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の切断線Ｂ−Ｂの断面図を示す。図６（ｃ）は、図６（ａ）の可動壁が閉じたときのボビンの底面図を示す。図６（ｄ）は、図６（ｃ）の切断線Ｃ−Ｃの断面図を示す。 図７（ａ）は、第３の実施形態にかかるボビンの底面図を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の切断線Ｄ−Ｄの断面図を示す。 従来の分割巻トランスにコイルを巻回した断面図である。 従来の別の分割巻トランスにコイルを巻回した断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における分割巻トランス１の分解斜視図である。図２（ａ）は、図１の分割巻トランス１の完成斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の切断線Ａ−Ａの断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態における分割巻トランス１は、絶縁性樹脂により成形され、巻軸方向に複数の略四角形状の分割鍔を有するボビン１０と、ボビン１０に巻回されるコイル４０と、ボビン１０に磁芯が組み込まれる２つのＥ型コア５０とを備え、コアを寝かせるように背を低くして配置する横型タイプである。

ボビン１０は、角筒状の巻回部１１の両側に外鍔１２を有し、外鍔１２の下方には、端子台１３を有する。端子台１３は、図面上方に延びて植設される複数の接続端子１４を有し、接続端子１４には、コイル４０の端末が接続される。
またボビン１０は、外鍔１２間に設けられた中央分割鍔１５と、中央分割鍔１５と外鍔１２の間に設けられた両端分割鍔１６を有し、これらの分割鍔により複数の分割巻溝１７が形成されている。

中央分割鍔１５には、両側の分割巻溝１７間に導線（本例では後述の１次巻線４１）を掛け渡すための移行溝１８が形成されている。本例の移行溝１８は、中央分割鍔１５の端子台１３側（図１の図面上方側）の一部を分割巻溝１７の底部まで方形状に切り欠いたものである。
また、中央分割鍔１５には、移行溝１８の両側外周部分に外周溝１９が形成されている。

６０は、樹脂成形体からなる絶縁部材である。この絶縁部材６０は、移行溝１８の形状に対応する方形状の挿入部６１と、挿入部６１の両側に延びる支持部６２と、支持部６２の先端に位置する係止部６３を有し、中央分割鍔１５と同一厚みに形成されている。
絶縁部材６０は、係止部６３を外周溝１９に係止させることによってボビン１０に装着される。これにより、移行溝１８を通る導線の上に絶縁部材６０の挿入部６１が装着されることになる（図２参照）。

コイル４０は、１本の１次巻線４１と２本の２次巻線４２からなる。１次巻線４１は、本実施形態では、例えば、絶縁膜を有する導線を多数拠り合わせたリッツ線からなり、高周波による巻線の発熱の増加を抑える。１次巻線４１は、絶縁膜を有する単線の導線でもよい。２次巻線４２は、絶縁膜を有する単線の導線からなる。

２本の２次巻線４２は、両端分割鍔１６と外鍔１２間の２つの分割巻溝１７にそれぞれ巻回され、端末４２Ａは両側の各端子台１３の接続端子１４にそれぞれ接続される。本例では、２次巻線４２が２本設けられるが、１本でもよく、２次巻線４２の数は、分割巻トランス１が組み込まれるコンバータの駆動回路により適宜選択される。

１本の１次巻線４１は、移行溝１８を通して中央分割鍔１５に隣接する２つの分割巻溝１７に跨って掛け渡され、アルファ巻（α巻）によって各分割巻溝１７に多層に巻回され、端末４１Ａは両側の各端子台１３の接続端子１４にそれぞれ接続される。

次に、ボビン１０へアルファ巻によって導線を巻き付ける巻線方法について説明する。
図３は、本例の分割巻トランス１の製造に用いられる巻線装置３０の一例を示す概略図である。図４は、図３の巻線装置３０による巻線工程を説明するための図である。

この巻線装置３０は、巻治具３１と供給ボビン３２と補助ボビン３３を備えている。
まず、中央分割鍔１５に隣接する一方の分割巻溝１７に巻回される巻数以上の１次巻線４１が供給ボビン３２から補助ボビン３３に巻回される。
そして、ボビン１０は巻線装置３０に固定された巻治具３１に装着され、１次巻線４１が、移行溝１８を通して中央分割鍔１５に隣接する２つの分割巻溝１７に跨って掛け渡される（図４（ａ）参照）。

次に、供給ボビン３２と補助ボビン３３がボビン１０に対し互いに逆方向に遊星回転する（図３参照）。この巻線の両端は、中央分割鍔１５付近の分割巻溝１７の最底部から両端分割鍔１６に向かって巻回され（図４（ｂ）参照）、両端分割鍔１６まで到達すると１層巻され、その後、中央分割鍔１５に向かって２層巻され、順次積層され、巻装コイルの最外層（最上層）から導出できる。この分割巻溝１７に巻回される１次巻線４１は、本例では、各分割巻溝１７に巻軸方向に８列、巻軸直角方向に１０層巻回される。
その後、最外層から導出された１次巻線４１の端末４１Ａは、両側にある端子台１３の接続端子１４にそれぞれ接続される（図４（ｃ）参照）。

このように本例の分割巻トランスでは、隣接する２つの分割巻溝に跨ってアルファ巻により巻線を巻き付けられることにより、巻線の両端とも巻装コイルの最外層（最上層）から導出される。このため、従来のように巻き始めリード線や移行リード線を、上層部から巻溝底部まで引き込む必要がなく、巻き始めリード線や移行リード線に絶縁テープや絶縁チューブを施すことなくレアショートを防止できると共に、巻線の自動化が可能になり、より信頼性の高い分割巻トランスを実現することができる。
また、分割巻溝底部に巻き始めリード線や移行リード線を最下層に引き込む必要がないため、巻装コイルの巻き乱れが起きにくく特性のバラツキが低減できる。
また、隣接する２つの分割巻溝に跨って、各分割巻溝にそれぞれ導線が巻き付けられるため、供給ボビンと補助ボビンを同時に遊星回転させると、従来に比べ半分の時間で巻回でき、巻線工程の時間が大幅に短縮できる。

また、本例の分割巻トランス１では、移行溝１８を通る導線の上に、移行溝１８の形状に対応する絶縁部材６０（挿入部６１）を装着しているため、次のような効果がある。
中央分割鍔１５は、巻装コイルの最外層より高く形成されているため、巻軸方向の厚みが十分厚い場合には、中央分割鍔１５に隣接する２つの分割巻溝１７に巻回された巻装コイル間の絶縁対策は不要である。
しかし、分割巻トランス１の小型化を図るために中央分割鍔１５の厚みを薄くすると、巻装コイル間の距離が近くなり、特に、本発明のようにアルファ巻による巻線の場合には、隣接する２つの巻装コイルの最外層同士の電位差は従来の巻線方法よりも高くなるため、移行溝１８の部分で十分な絶縁距離を確保することが難しくなる。
このため、本例のように特に絶縁耐圧が低下する移行溝の部分に絶縁部材を装着することによって、レアショートをより確実に防止することができる。

本例のような絶縁部材６０を用いる場合には、挿入部６１の形状は、移行溝への挿入方向に対し、先端側ほど狭まったテーパ形状が好ましい。このような形状であれば、巻装コイルが多少移行溝に入り込んでも、移行溝に容易に挿入できる。それに加え、電位差の生じる最外層部分ほど絶縁部材６０の厚みが厚くなるため、絶縁対策が強化できる。
本例では、絶縁部材６０がボビン１０に装着されると、挿入部６１の下方に、移行溝１８底部から導線１層分の空間Ｈ１が形成される（図２（ｂ）参照）。しかし、最下層間に発生する電位差はほとんどなくレアショートは発生しない。
また、絶縁部材６０は、係止部６３が中央分割鍔の外周溝１９に係止されることにより、ボビンへの取り付けが容易にできる。

本発明において、移行溝１８の形状は特に限定されるものではないが、本例の移行溝１８のように中央分割鍔１５の一部を分割巻溝１７の底部まで切り欠いて形成するのが良い。これにより、導線を大きく曲げることなく移行溝を通して隣接する２つの分割巻溝に跨って掛け渡すことができ、導線表面の損傷を防止することができると共に、従来のような移行リード線の最上層から最下層への引き込みがなくなり、分割巻溝間の導線の掛け渡し距離が短くなるため、導線の使用量を削減できる。

また、移行溝１８の幅Ｗ０は、少なくとも導線が通過できる幅であればよいが、移行溝１８の幅Ｗ０が狭すぎる場合には、導線表面が、移行溝１８の側壁２０の角部に強く当接しやすく傷つく可能性がある(図５（ａ）参照)。一方、移行溝１８の幅Ｗ０が広すぎる場合には、中央分割鍔１５自体の強度が弱くなり易い（図５（ｂ）参照）。このため、移行溝の幅Ｗ０は、ボビン１０の巻回部１１の幅Ｗの２／３以下で導線径の２倍以上であるのが好ましく、ボビン１０の巻回部１１の幅Ｗの１／２以下で導線径の３倍以上であるのが特に好ましい。

（第２の実施形態）
図６（ａ）は、第２の実施形態にかかるボビン１０の底面図を示し、可動壁２１が閉じていないときを示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の切断線Ｂ−Ｂの断面図を示す。図６（ｃ）は、図６（ａ）の可動壁２１が閉じたときのボビン１０の底面図を示す。図６（ｄ）は、図６（ｃ）の切断線Ｃ−Ｃの断面図を示す。
図６において第１の実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、中央分割鍔１５の移行溝１８の側壁２０に可動壁２１が一体成形されている点である。
この可動壁２１は、移行溝１８の側壁２０との間に薄肉部２２を有し、導線が中央分割鍔１５の移行溝１８を通り隣接する２つの分割巻溝１７に跨って掛け渡された後、薄肉部２２を介し移行溝１８の開口を閉じるものである。

本例においても、絶縁耐圧が低下する移行溝１８の部分に絶縁部材６０（可動壁２１）が装着されるため、レアショートを確実に防止することができる。それに加え、ボビンと絶縁部材６０が一体成形されているため、部品点数が少なく製造工程の簡素化とコスト低減ができる。

（第３の実施形態）
図７（ａ）は、第３の実施形態にかかるボビン１０の底面図を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の切断線Ｄ−Ｄの断面図を示す。
図７において第１の実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、移行溝２３は、隣接する２つの分割巻溝１７に跨って一直線状に掛け渡された導線が通過できるように形成され、移行溝２３の側壁２４がそれぞれ巻軸方向に非接触に重ねられるように形成されるものである。

本例は、絶縁耐圧が低下する移行溝２３について、移行溝２３の側壁２４がそれぞれ巻軸方向に非接触に重ねられる形状であるため、絶縁距離を確保できレアショートを防止できる。それに加え、ボビンに上述の側壁２０が形成されるため、絶縁部材を追加することがなく部品点数が少なくなり製造工程の簡素化とコスト低減ができる。
また、隣接する分割巻溝１７間の導線の掛け渡し距離が最短となるため、導線の使用量を削減できる。
また、移行溝２３の幅は導線が通過できる幅であればよく、移行溝の幅は狭く形成できるため、中央分割鍔自体の強度はほとんど損ねることがない。

１ 分割巻トランス
１０ ボビン
１１ 巻回部
１２ 外鍔
１３ 端子台
１４ 接続端子
１５ 中央分割鍔
１６ 両端分割鍔
１７ 分割巻溝
１８ 移行溝
１９ 外周溝
２０ 側壁
２１ 可動壁
２２ 薄肉部
２３ 移行溝
２４ 側壁
３０ 巻線装置
３１ 巻治具
３２ 供給ボビン
３３ 補助ボビン
４０ コイル
４１ １次巻線
４１Ａ １次巻線の端末
４２ ２次巻線
４２Ａ ２次巻線の端末
５０ Ｅ型コア
６０ 絶縁部材
６１ 挿入部
６２ 支持部
６３ 係止部
Ｈ１ 空間
Ｗ ボビンの巻回部の幅
Ｗ０ 移行溝の幅

Claims (2)

1. 移行溝を有する分割鍔によって複数の分割巻溝が形成されているボビンを備え、
   前記移行溝を通して隣接する２つの前記分割巻溝に跨って掛け渡された導線が、アルファ巻によって各分割巻溝に２層以上巻き付けられており、
   前記ボビンに磁芯が組み込まれていることを特徴とする分割巻トランス。
2. 前記移行溝は、前記分割巻溝の底部に達して形成されており、
   前記移行溝を通る導線の上に、前記移行溝の形状に対応する絶縁部材が装着されていることを特徴とする請求項１に記載の分割巻トランス。
   

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