JP2012204625A - 電圧変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】線径の異なる複数の１次コイル及び２次コイルに対応することができる電圧変換装置を提供すること。
【解決手段】端子接続部４は、１次側端子１１１、１１２又は２次側端子１２１、１２２を保持する端子保持部４１と、端子接続部４１を第３フランジ部３２２に固定する固定部４３と、端子保持部４１を介して１次側端子１１１、１１２又は２次側端子１２１、１２２と接続し、外部と導通する導通部４２とを備える。これにより、端子接続部４を第３フランジ部３２２に固定する固定部４３と１次側端子１１１、１１２又は２次側端子１２１、１２２を保持する端子保持部４１とを別箇所に配置することができる。
【選択図】図４

Description

本発明はトランスと、トランスを収容する筐体とを備えた電圧変換装置に関する。

電圧変換装置は、内燃機関と電気モータの両方を駆動源として有するハイブリッド車両や、電気モータを駆動源として備えた電気自動車等において、高圧の主バッテリから低圧の補機バッテリを充電するために用いられる。また、一般家庭等にある標準的なＡＣコンセントから専用の充電ケーブルを介してハイブリッド車両や電気自動車等の高圧の主バッテリを充電するために用いられる。電圧変換装置として、例えば特許文献１に開示されているように、コアを挿入する空洞部と一対のフランジを有するボビンと、ボビンの一対のフランジ間に巻き回された第１巻線及び第２巻線と、第１巻線及び第２巻線の各引出線を保持するボビン端子とを備えているものがある。そして、ボビン端子はボビンのフランジに予め穿設された孔に圧入されたボビンに固定されている。これにより、第１巻線及び第２巻線の各引出線は電圧変換装置に固定されている。

特開平６−２７５４４６号公報

上記のような引出線を保持するボビン端子がボビンのフランジに固定されている構造を備える電圧変換装置は、第１巻線及び第２巻線の線径が変更された場合、線径に応じてボビン端子の大きさを変更する必要がある。そのため、ボビン端子をフランジに固定するための孔の大きさも変更する必要が生じる。従って、線径の異なる第１巻線及び第２巻線に対応するため、線径に応じたボビン端子及びボビン端子に応じた孔を備えるフランジが複数種類必要になるという問題があった。

そこで、本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、線径の異なる複数の第１巻線及び第２巻線に対応することができる電圧変換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、１次コイル及び２次コイルを巻き回すボビンと、前記ボビンを収容する磁性体からなるコアを備える電圧変換装置であって、前記１次コイルは、前記ボビンに巻き回された１次巻線部と、前記１次巻線部の両端から引き出された１次側端子とを備え、前記２次コイルは、前記ボビンに巻き回された２次巻線部と、前記２次巻線部の両端から引き出された２次側端子とを備え、前記ボビンは、前記１次コイル及び前記２次コイルを巻き回す巻回部と、前記巻回部から前記１次コイル及び前記２次コイルが脱落することを防止するフランジ部とを備え、前記１次側端子又は前記２次側端子は、端子接続部を介して外部と導通しており、前記端子接続部は、前記１次側端子又は前記２次側端子を保持する端子保持部と、前記端子接続部を前記フランジ部に固定する固定部と、前記端子保持部を介して前記１次側端子又は前記２次側端子と接続し、外部と導通する導通部とを備えることを特徴とする。

このように構成すれば、端子接続部をフランジに固定する固定部と１次側端子又は２次側端子を保持する端子保持部とを別箇所に配置することができる。これにより、１次側端子又は２次側端子の線径が変更したとしても、端子接続部をフランジ部に固定する固定部を変更する必要はない。従って、本発明によれば、１次側端子又は２次側端子を保持する端子保持部と端子接続部をフランジに固定する固定部を同一箇所に配置している構成と比較して、線径の異なる複数の１次コイル及び２次コイルに対応することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電圧変換装置であって、前記１次コイル及び前記２次コイルは、導線の外周に絶縁皮膜を備える素線が複数集合して構成されており、前記導通部の幅方向の長さより、前記１次側端子及び前記２次側端子の幅方向の長さが長いことを特徴とする。

導線の外周に絶縁皮膜を備える素線が複数集合して構成されている１次側端子及び２次側端子を端子保持部を介して導通部と導通させようとする場合、各素線の絶縁皮膜を剥離し端子保持部と接続する必要がある。そのため、１次側端子又は２次側端子と端子保持部とを大きな熱で加熱圧接する必要がある。ここで、上記構成によれば、端子保持部と端子接続部をフランジ部に固定する固定部とを別箇所に配置することができる。従って、本発明によれば、端子保持部に１次側端子又は２次側端子を固定する際、固定部とフランジ部に大きな熱が加わることを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電圧変換装置であって、前記端子接続部は、複数の前記固定部を備え、前記フランジ部に対して複数箇所固定されていることを特徴とする。

このように構成すれば、端子接続部は複数箇所でフランジ部に固定される。従って、本発明によれば、端子接続部をフランジに対して１箇所で固定する構成と比較して、端子接続部のフランジに対する固定性能を向上させることができる。

本実施例における電圧変換装置を示す回路図。 電圧変換装置の分解斜視図。 端子接続部の平面図。 １次側端子及び２次側端子の引出し状態を示す正面図。 図４の側面図。 図４の上面図。 他の実施例における電圧変換装置の正面図。

（実施例１）
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、図１以降の説明において同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１に電圧変換装置１の回路図を示す。図１に示すごとく、電圧変換装置１は、入力した電圧を変換するトランスを構成する１次コイル１１及び２次コイル１２と、変圧した交流電流を整流するダイオード１３ａ、１３ｂ、整流された直流電流に含まれるリップル電流を平滑する平滑コンデンサ１４とを備えている。

１次コイル１１は、第１巻線部１１３と１次側端子１１１、１１２とを備えている。２次コイル１２は、第２巻線部１２３と２次側端子１２１、１２２とを備えている。第１巻線部１１３と第２巻線部１２３との巻数が異なるように形成されている。そして、第１巻線部１１３と第２巻線部１２３とからトランスＴが構成されている。１次側端子１１１、１１２には、インバータ１７によって交流電流に変換された電圧変換前の電流が入力される。１次コイル１１の第１巻線部１１３に流れる交流電流によって１次コイル１１と２次コイル１２との間で電磁誘導が生じ、２次コイル１２の第２巻線部１２３に電圧変換後の交流電流が流れる。２次コイル１２の２次側端子１２１、１２２にはそれぞれダイオード１３ａ、１３ｂのアノードが接続されている。ダイオード１３ａ、１３ｂのカソードは、電圧変換装置１の正極の出力端子１５に接続されている。また、２次コイル１２の２次側端子１２２は電圧変換装置１の負極の出力端子１６にも接続されている。これにより２次コイル１２の第２巻線部１２３に流れた電圧変換後の交流電流をダイオード１３ａ、１３ｂにて整流し、直流電流を取り出している。また、電圧変換装置１の出力端子１５、１６との間に平滑用のコンデンサ１４が接続され、整流された直流電流に含まれるリップル電流を吸収し、直流電流を安定化している
実施例１の電圧変換装置１は、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両に用いることができる。インバータ１７には、例えば３００Ｖ程度の電流が印加される。印加された電流は電圧変換装置１によって１４Ｖ程度に降圧される。そして、電圧変換装置１の出力端子１５、１６から取り出された電流によって、カーエアコン、ライト等の車載部品を駆動することができる。

図２は、電圧変換装置１の分解斜視図を示している。図３は、端子接続部４の平面図を示している。図４は、１次側端子１１１、１１２及び２次側端子１２１、１２２の引出し状態を示す正面図を示している。図５は、図４の側面図を示している。図６は、図４の上面図を示している。

図２〜図６に示すように電圧変換装置１は、コア２、ボビン３、１次コイル１１、２次コイル１２、及び端子接続部４とを備えている。

磁性体により形成されるコア２は、一対の上コア部材２１及び下コア部材２２により形成されている。上コア部材２１及び下コア部材２２は、それぞれ本体部２３と、側脚部２４と、中央磁脚部２５とを備えている。具体的には、図２に示すように、平板状の本体部２３の長手方向の両端から、本体部２３の主面の法線方向に対してそれぞれ矩形状の側脚部２４が突出して形成されている。ここで、本体部２３の主面とは、面積の最も大きい対向する２つの面をいう。また、平板状の本体部２３の長手方向における略中央部から、本体部２３の主面の法線方向に対して円柱状の中央磁脚部２５が突出して形成されている。また、側脚部２４は中央磁脚部２５よりわずかに突出量が大きく形成されている。そのため、上コア部材２１及び下コア部材２２の側脚部２４及び中央磁脚部２５を対向させ、上コア部材２１と下コア部材２２とを組み合わせた場合、上コア部材２１及び下コア部材２２の側脚部２４の先端部がそれぞれ当接し、上コア部材２１及び下コア部材２２のそれぞれの中央磁脚部２５の先端部間には、若干の隙間からなるエアギャップが形成されている。

ボビン３は、１次コイル１１を巻き回す第１ボビン３１と、２次コイル１２を巻き回す第２ボビン３２とから構成されている。第１ボビン３１は、１次コイル１１を巻き回す１次巻回部３１１と、１次巻回部３１１から１次コイル１１が脱落することを防止する第１フランジ部３１２、第２フランジ部３１３とを備えている。第２ボビン３２は、２次コイル１２を巻き回す２次巻回部３２１と、２次巻回部３２１から２次コイル１２が脱落することを防止する第３フランジ部３２２、第４フランジ部３２３とを備えている。また、第１ボビン３１及び第２ボビン３２は、樹脂により形成されている。

図２に示すように、１次巻回部３１１及び２次巻回部３２１は円筒形状を備えている。円筒形状の１次巻回部３１１及び２次巻回部３２１は、１次巻回部３１１の軸方向（以下、軸方向という）の一方の端部から他方の端部まで貫通する中空孔３３が形成されている。また、円筒形状の１次巻回部３１１及び２次巻回部３１２の外周面には螺旋状のねじ山が形成されている。実施例１において１次コイル１１及び２次コイル１２は、１次巻回部３１１及び２次巻回部３１２に形成されたねじ山のねじ山間に巻き回されている。

第１フランジ３１２及び第２フランジ部３１３は、軸方向における両端部の周縁において軸方向と直交する方向に対して突出するように形成されている。第３フランジ３２２及び第４フランジ部３２３は、軸方向における両端部の周縁において軸方向と直交する方向に対して突出するように形成されている。

軸方向から見た場合、第１フランジ部３１２、第２フランジ部３１３、第４フランジ部３２３の外形は円形状に形成されている。第３フランジ部３２２の外形は、半円形状と矩形形状とを組合わせた形状を備えている。また、第１フランジ部３１２、第２フランジ部３１３、第４フランジ部３２３より第３フランジ部３２２の矩形形状側の突出量が大きくなるように形成されている。

第３フランジ部３２２の矩形形状側には後述する端子接続部４を固定する切欠部３４が複数形成されている。具体的には、１次コイル１１から引出される１次側端子１１１、１１２及び２次コイル１２から引出される２次側端子１２１、１２２の数、つまり、４個の切欠部３４が形成されている。４個の切欠部３４は、第３フランジ部３２２のうち、矩形形状側の周縁に直線状に形成されている。

１次コイル１１は、１次巻回部３１１を介して中央磁脚部２５に巻き回される１次巻線部１１３と、１次巻線部１１３の両端から引き出された１次側端子１１１、１１２とを備えている。２次コイル１２も同様に、２次巻回部３２１を介して中央磁脚部２５に巻き回される２次巻線部１２３と、２次巻線部１２３の両端から引き出された２次側端子１２１、１２２とを備えている。

１次コイル１１及び２次コイル１２は導線の外周にポリアミドイミド等の絶縁皮膜を備える素線が複数集合してなる、いわゆるリッツ線である。また、軸方向から見た場合、１次コイル１１と２次コイル１２は重なるように配置されている。なお、図２は、１次巻線部３１１に１次コイル１１が、２次巻線部３２１に２次コイル１２がそれぞれ巻き回された様子を示している。また、１次コイル１１の１次側端子１１１、１１２及び、２次コイル１２の２次側端子１２１、１２２は省略している。

図３に示すように、端子接続部４と、端子保持部４１と、導通部４２と、固定部４３とを備えている。

端子保持部４１は、後述する接続線１１６を載置する載置部４１１と、接続線１１６を固定する挟持部４１２とを備えている。挟持部４１２は、載置部４１１の幅方向の両側から突出するように形成されている。載置部４１１と挟持部４１２とは一体に形成され、全体として平板状の形状を備えている。

導通部４２は、電圧変換装置１の外部と接続する端子であり、端子保持部４１から突出して形成されている。実施例１において、挟持部４１２が配置されている方向における載置部４１１の幅は、導通部４２の幅より長くなるように形成されている。

固定部４３は、第１突出部４３１と第２突出部４３２とから形成されている。第１突出部４３１と第２突出部４３２とは、挟持部４１２と並設するように導通部４２に形成されている。第１突出部４３１と第２突出部４３２との間には隙間が形成されている。実施例１においては、第１突出部４３１と第２突出部４３２との間の隙間の長さは第３フランジ部３２２の厚さよりわずかに大きく形成されている。

図３に示すように端子接続部４は、後述する接続線１１６から見て、端子保持部４１、固定部４３、導通部４２の順に並んで位置している。言い換えると、端子保持部４１、固定部４３、導通部４２は直線状に位置している。

コア２、ボビン３、１次コイル１１、２次コイル１２、及び端子接続部４を組み合わせる場合、第１ボビン３１の第１フランジ部３１２と第２ボビン部３２の第４フランジ部３２３とが当接する。これにより、第１ボビン３１と第２ボビン３２の中空孔３３が接続され、軸方向における一方の端部から他方の端部、つまり、第１ボビン部３１の第２フランジ部３１３から第２ボビン部３２の第３フランジ部３２２まで貫通した孔が形成される。

上コア部材２１及び下コア部材２２の側脚部２４及び中央磁脚部２５を対向させ、上コア部材２１及び下コア部材２２を組み合わせた場合、第２ボビン３２の第３フランジ部３２２が上コア部材２１の本体部２３の主面と当接するように配置される。同様に、第１ボビン３１の第２フランジ部３１３が下コア部材２２の本体部２３の主面と当接するように配置される。また、上コア部材２１の中央磁脚部２５が第２ボビン３２の中空孔３３に挿入されるように配置される。同様に、下コア部材２２の中央磁脚部２５が第１ボビン３１の中空孔３３に挿入されるように配置される。また、上コア部材２１及び下コア部材２２の側脚部２４の先端同士が当接する。これにより、上コア部材２１及び下コア部材２２の本体部２３と側脚部２４により形成される空間に、１次コイル１１及び２次コイル１２が巻き回されたボビン３が位置することになる。

次に、実施例１の要部について説明する。

図４は、１次コイル１１の１次側端子１１１、１１２及び２次コイル１２の２次側端子１２１、１２２の引出し状態を示す正面図を示している。図５は、図４の側面図を示している。図６は、図４の上面図を示している。なお、図５は１次コイル１１から引出された１次側端子１１２、２次コイル１２から引出された２次側端子１２１、１２２は省略している。

１次コイル１１から引出された１次側端子１１１について説明する。なお、１次側端子１１２は同一形状のため説明を省略する。

図４、図５に示すように、１次側端子１１１は、１次巻線部１１３の両端から軸方向と直交する方向に対して引出された引出部１１４と、引出部１１４から軸方向に対して屈曲する屈曲部１１５と、屈曲部１１５から軸方向と並行に配置される接続線１１６とを備えている。

具体的に、１次側端子１１１の引出線１１４は、第１フランジ部３１２と第２フランジ部３１３との間から引出されている。引出部１１４は軸方向から見た場合、第１フランジ部３１２、第２フランジ部３１３、第４フランジ部３２３の外形より外側、かつ第３フランジ部３２２の外形より内側に位置するように形成されている。

屈曲部１１５から軸方向と並行に配置された接続線１１６の先端部は、端子保持部４１の載置部４１１に配置される。その後、一対の挟持部４１２が接続線１１６を包み込むようにＣ型に折り曲げられる。そして、一対の挟持部４１２が接続線１１６を包み込んだ状態で挟持部４１２を加熱圧接し、リッツ線を構成する各素線の絶縁皮膜を剥離しながら熱かしめしている。これにより、端子保持部４１と接続線１１６とが導通し、固定されている。従って、端子保持部４１から突出して形成されている導通部４２と接続線１１６とが導通し、電圧変換装置１は導通部４２を介して外部と接続することができる。そして、端子接続部４と切欠部３４とを組合せ、第１突出部４３１と第２突出部４３２との間に第３フランジ部３２２の矩形形状側を挟み込み両者を固定し、１次側端子１１１の位置決めをしている。

また、２次コイル１２から引出された２次側端子１２１、１２２は、第３フランジ部３２２と第４フランジ部３２３との間から引出されている点が１次コイル１１の１次側端子１１１と異なるだけで、他の構造は同一である。

次に、実施例１の作用効果について説明する。

実施例１における端子接続部４は、第１フランジ部３１２に固定する固定部４３と、１次側端子１１１、１１２又は２次側端子１２１、１２２を保持する端子保持部４１とを別箇所に配置している。これにより、１次側端子１１１、１１２又は２次側端子１２１、１２２の線径が変更したとしても、端子接続部４を第３フランジ部３２２に固定する固定部４３を変更する必要がない。従って、１次側端子１１１、１１２又は２次側端子１２１、１２２を保持する端子保持部４１と端子接続部４を第３フランジ部３２２に固定する固定部４３を同一箇所に配置している構成と比較して、線径の異なる複数の第１コイル１１及び２次コイル１２に対応することができる。

また、１次コイル１１及び２次コイル１２は、導線の外周に絶縁皮膜を備える素線が複数集合してなる、いわゆるリッツ線で構成されている。また、幅方向の長さは導通部４２の幅方向の長さより長く形成されている。ここで、１次側端子１１１、１１２及び２次側端子１２１、１２２を端子保持部４１を介して導通部４２と導通させようとする場合、各素線の絶縁皮膜を剥離し端子保持部４１と接続する必要がある。そのため、１次側端子１１１、１１２又は２次側端子１２１、１２２と端子保持部４１とを大きな熱で加熱圧接する必要がある。上記構成によれば、端子保持部４１と端子接続部４を第３フランジ部３２２に固定する固定部４３とを別箇所に配置することができるため、端子保持部４１に１次側端子又１１１、１１２は２次側端子１２１、１２２を固定する際、固定部４３と第３フランジ部３２２に大きな熱が加わることを防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されることはなく、本発明の技術的範囲に存在する限り、以下のように変形させてもよい。

・上記実施例においては、上コア部２１と下コア部２２の中央磁脚部２５間にエアギャップが形成されているが、中央磁脚部２５間にエアギャップを形成せず、中央磁脚部２５同士を当接させてもよい。

・上記実施例においては、端子接続部４を第３フランジ部３２２に固定しているが、第１フランジ部３１２、第２フランジ部３１３、又は第４フランジ部３２３に固定してもよい。また、図７に示すように、端子接続部４を第１フランジ部３１２、第２フランジ部３１３、第３フランジ部３２２、又は第４フランジ部３２３の複数個所に固定してもよい。

・上記実施例においては、１次側端子１１１、１１２及び２次側端子１２１、１２２は同一方向に引出されているが、１次側端子１１１、１１２と２次側端子１２１、１２２を異なる方向に引出してもよい。

１ 電圧変換装置
１１ １次コイル
１１１、１１２ １次側端子
１１３ １次巻線部
１１４ 引出部
１１５ 屈曲部
１１６ 接続線
１２ ２次コイル
１２１、１２２ ２次側端子
１２３ ２次巻線部
２ コア
２１ 上コア部材
２２ 下コア部材
２３ 本体部
２４ 側脚部
２５ 中央磁脚部
３ ボビン
３１ 第１ボビン
３１１ １次巻回部
３１２ 第１フランジ部
３１３ 第２フランジ部
３２ 第２ボビン
３２１ ２次巻回部
３２２ 第３フランジ部
３２３ 第４フランジ部
３３ 中空孔
３４ 切欠部
４ 端子接続部
４１ 端子保持部
４１１ 載置部
４１２ 挟持部
４２ 導通部
４３ 固定部
４３１ 第１突出部
４３２ 第２突出部

Claims (3)

1. １次コイル（１１）及び２次コイル（１２）を巻き回すボビン（３）と、
   前記ボビン（３）を収容する磁性体からなるコア（２）を備える電圧変換装置（１）であって、
   前記１次コイル（１１）は、前記ボビン（３）に巻き回された１次巻線部（１１３）と、前記１次巻線部（１１３）の両端から引き出された１次側端子（１１１、１１２）とを備え、
   前記２次コイル（１２）は、前記ボビン（３）に巻き回された２次巻線部（１２３）と、前記２次巻線部（１２３）の両端から引き出された２次側端子（１２１、１２２）とを備え、
   前記ボビン（３）は、前記１次コイル（１１）及び前記２次コイル（１２）を巻き回す巻回部（３１１、３２１）と、前記巻回部（３１１、３２１）から前記１次コイル（１１）及び前記２次コイル（１２）が脱落することを防止するフランジ部（３１２、３１３、３２２、３２３）とを備え、
   前記１次側端子（１１１、１１２）又は前記２次側端子（１２１、１２２）は、端子接続部（４）を介して外部と導通しており、
   前記端子接続部（４）は、前記１次側端子（１１１、１１２）又は前記２次側端子（１２１、１２２）を保持する端子保持部（４１）と、前記端子接続部（４１）を前記フランジ部（３１２、３１３、３２２、３２３）に固定する固定部（４３）と、前記端子保持部（４１）を介して前記１次側端子（１１１、１１２）又は前記２次側端子（１２１、１２２）と接続し、外部と導通する導通部（４２）とを備えること、
   を特徴とする電圧変換装置（１）。
2. 前記１次コイル（１１）及び前記２次コイル（１２）は、導線の外周に絶縁皮膜を備える素線が複数集合して構成されており、
   前記導通部（４２）の幅方向の長さより、前記１次側端子（１１１、１１２）及び前記２次側端子（１２１、１２２）の幅方向の長さが長いこと、
   を特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置（１）。
3. 前記端子接続部（４）は、複数の前記固定部（４３）を備え、前記フランジ部（３１２、３１３、３２２、３２３）に対して複数箇所固定されていること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の電圧変換装置（１）。

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