JP2016134487A - トランスの巻線接続構造及びトランスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりの良いトランスの巻線接続構造及びトランスの製造方法を提供する。
【解決手段】渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなる第一巻線部５と、渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなる第二巻線部８と、第一巻線部５と第二巻線部８との間に介在して配された絶縁プレート１２と、第一巻線部５の内縁端部及び第二巻線部の内縁端部９に形成され導電性板材の厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通され各端部同士を圧着するリベット１１と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスの巻線接続構造及びトランスの製造方法に関する。

一次側コイル及び二次側コイルを備える従来のトランスには、たとえば特許文献１のように、一次側コイルが、渦巻き状に巻かれて軸方向に配列された二つの巻線部を備え、これら二つの巻線部の端部を接続して構成されたものがある。

特開２００４−３０３８２３号公報

二つの巻線部の端部を接続する方法として、溶接によって接合することが考えられる。しかしながら、溶接は、技術者の技量や位置決め精度等に応じて接合結果が異なるので、溶接によってトランスの巻線部同士が接合された後、全数の外観検査及び導通検査を行って良品を選別する必要があった。このため、溶接による接合では歩留りをよくすることが困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、歩留まりの良いトランスの巻線接続構造及びトランスの製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のトランスの巻線接続構造は、渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなる第一巻線部と、渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなる第二巻線部と、前記第一巻線部と前記第二巻線部との間に介在して配された絶縁プレートと、前記第一巻線部及び前記第二巻線部の各端部に形成され導電性板材の厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通され各端部同士を圧着するリベットと、を備えたことを特徴とする。

本発明のトランスの製造方法は、渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなりコイルの一部を構成する第一巻線部の端部に貫通孔を形成し、渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなり前記コイルの他の一部を構成する第二巻線部の端部に貫通孔を形成し、前記第一巻線部の貫通孔の軸線と前記第二巻線部の貫通孔の軸線とが同軸をなす状態で各貫通孔にリベットを挿入して前記第一巻線部と前記第二巻線部とを位置決めし、前記第一巻線部と前記第二巻線部とが前記リベットにより位置決めされた状態で前記リベットを変形させて前記第一巻線部の端部と前記第二巻線部との端部とを導通状態で密着させることを特徴とする。

本発明によれば、リベットを通すために第一巻線部及び第二巻線部の各端部に形成された貫通孔にリベットが入った時点で第一巻線部と第二巻線部との位置決めが正確になされ、その後リベットに圧着力を掛ける過程でも第一巻線部と第二巻線部との位置ずれが起こらない。その結果、第一巻線部の端部と第二巻線部の端部との接触面積やその圧着力のばらつきが少なく、電気的特性も安定しており、トランスの歩留まりを向上できる。

本発明の第１実施形態のトランスの分解斜視図である。 トランスの巻線接続構造を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の第２実施形態のトランスの巻線接続構造を示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の第３実施形態のトランスの巻線接続構造を示す平面図である。 図４のＣ−Ｃ線における断面図である。

（第１実施形態）
以下、図１〜３を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態のトランス１は、一次側コイル２及び二次側コイル１８を備える。
一次側コイル２及び二次側コイル１８は、不図示の絶縁部材により互いに絶縁されている。さらに一次側コイル２及び二次側コイル１８には、磁性体からなる不図示のトランスコアを挿通させることができる。

一次側コイル２は、第一コイル部３と、第二コイル部１３とを備えている。

第一コイル部３は、導電性板材からなり渦巻き状に巻き回された複数の巻線部（第一巻線部５，第二巻線部８）からなる第一巻回板部４と、第一巻線部５と第二巻線部８とを絶縁する絶縁プレート１２とを有している。

第一コイル部３の二つの巻線部５，８は、これらの内縁側の端部（以下、内縁端部６，９と呼ぶ。）同士がリベット１１により接続されることで直列に接続されている。二つの巻線部５，８がリベット１１により接続されることにより、二つの巻線部５，８から一続きの渦巻き状の第一巻回板部４が構成されている。

リベット１１は、二つの巻線部５，８の内縁端部６，９同士を固定する部材である。リベット１１の材質は、塑性変形可能な材質であれば特に限定されない。また、本実施形態では、リベット１１が導体からなる。リベット１１が導体からなることにより、リベット１１は、第一巻線部５と第二巻線部８とを、リベット１１を通じて導通させることができる。リベット１１の材質は、第一巻線部５及び第二巻線部８を構成する材料と同一の材料であってもよい。たとえば、二つの巻線部５，８が銅からなる場合にリベット１１は銅からなっていてもよい。

また、リベット１１は、第一巻線部５及び第二巻線部８と熱膨張係数が略等しい材料であることが好ましい。リベット１１の熱膨張係数と第一巻線部５及び第二巻線部８の熱膨張係数とは、トランス１の使用時に想定される温度変化の範囲内でリベット１１と第一巻線部５と第二巻線部８とにクラックや歪みが生じない程度に近似していることが好ましい。リベット１１の材質が二つの巻線部５，８の材質と同じであれば、これらの熱膨張係数も互いに等しいので、トランス１の使用時に想定される温度変化の範囲内でリベット１１と第一巻線部５と第二巻線部８とにクラックや歪みが生じにくい。

リベット１１により固定された内縁端部６，９同士の接触面積は、第一巻線部５の断面積（第一巻線部５の長手方向に対して直交する断面積）と第二巻線部８の断面積（第二巻線部８の長手方向に対して直交する断面積）とのうちの大きい方の断面積以上とされる。リベット１１が導体である場合、上記接触面積は、リベット１１の断面積を含んでよい。内縁端部６，９同士の接触面積は、リベット１１の軸方向の両端に配された大径部分１１ａ（図２，３参照）の大きさや、内縁端部６，９に対するリベット１１の圧着力によって規定される。

第一コイル部３を構成する第一巻線部５と第二巻線部８との間には、絶縁プレート１２が設けられているため、内縁端部６，９を除く第一巻線部５と第二巻線部８との電気的な絶縁が図られている。

第二コイル部１３は、導電性板材からなり渦巻き状に巻き回された複数の巻線部（第一巻線部１５，第二巻線部１６）からなる第二巻回板部１４と、第一巻線部１５と第二巻線部１６とを絶縁する絶縁プレート１７とを有している。

詳細は図示しないが、第二コイル部１３の二つの巻線部１５，１６も、第一コイル部３と同様に、これらの内縁端部同士がリベット１１により接続されることで直列に接続されている。二つの巻線部１５，１６がリベット１１により接続されることにより、二つの巻線部１５，１６から一続きの渦巻き状の第二巻回板部１４が構成されている。
第二コイル部１３を構成する第一巻線部１５と第二巻線部１６との間には、第一コイル部３と同様に、絶縁プレート１７が設けられている。

これら二組のコイル部３，１３は、それぞれ、端子板部５Ａ，８Ａ，１５Ａ，１６Ａを備えている。端子板部５Ａ，８Ａ，１５Ａ，１６Ａは、それぞれ巻線部５，８，１５，１６の外縁側の端部からなり、巻線部５，８，１５，１６の径方向外側に延びている。第一コイル部３の端子板部５Ａ，８Ａは、第二コイル部１３の端子板部１５Ａ，１６Ａに近づくように折り曲げられている。そして、二組のコイル部３，１３は、端子板部５Ａ，８Ａ，１５Ａ，１６Ａがそれぞれ接続されることで、並列に接続される。端子板部５Ａ，８Ａ，１５Ａ，１６Ａの接続は、本実施形態では上記のリベット１１と同様のリベットにより行われている。本実施形態では、上記した第二コイル部１３の二つの端子板部１５Ａ，１６Ａが、一次側コイル２を外部に電気接続するための端子となっている。

二次側コイル１８は、導電性板材からなり、円環状に形成された二つのリング板部１９，２０を備える。各リング板部１９，２０は、一周よりも若干短く形成され、平面視Ｃ字状を呈している。二つのリング板部１９，２０の端部同士は、二次側コイル１８が二周よりも若干短い渦巻き状となるように、互いに接続されている。二次側コイル１８を構成する二つのリング板部１９，２０の接続は、本実施形態では、一次側コイル２における二つの巻線部５，８の内縁端部６，９同士の接続と同様に、上記のリベット１１により行われている。
二つのリング板部１９，２０の間には、絶縁シート２１が設けられ、リング板部１９，２０同士の電気的な絶縁が図られている。二次側コイル１８の二つのリング板部１９，２０には、二次側コイル１８を外部に接続するための端子となる三つの端子板部１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａが形成されている。端子板部１９Ａ，１９Ｂは、一方のリング板部１９の長手方向の両端に形成されている。残りの一つの端子板部２０Ａは、他方のリング板部２０の長手方向の一端に形成されている。

以上のように構成される二次側コイル１８は、第一コイル部３と第二コイル部１３との間に配される。二次側コイル１８と各一次側コイルとの間には、不図示の絶縁シートが設けられ、一次側コイル２と二次側コイル１８との電気的な絶縁が図られている。

次に、本実施形態に係るトランス１の巻線接続構造について説明する。ここでは、図２および図３を参照して第一コイル部３をなす二つの巻線部５，８の内縁端部６，９をリベット１１により接続する構造について説明する。第二コイル部１３をなす二つの巻線部１５，１６の内縁端部同士の接続構造は、第一コイル部３と同様であり、その説明及び図示を省略する。

図２及び図３に示すように、二つの巻線部５，８の内縁端部６，９は、リベット１１における軸方向の両端に位置する二つの大径部分１１ａが接する平面６ａ、９ａと、相互に対向する平面６ｂ，９ｂを有する。また、二つの巻線部５，８の内縁端部６，９のうち相互に対向する平面６ｂ，９ｂの領域内には、各巻線部５，８を構成する導電性板材の厚さ方向に貫通する貫通孔７，１０が形成されている。各巻線部５，８に形成された貫通孔７，１０は、各巻線部５，８において相互に対向する平面６ｂ，９ｂ同士を接触させたときに互いに平行する軸線を有しており、二つの巻線部５，８の内縁端部６，９同士がリベット１１により接続される状態では各貫通孔７，１０の軸線が同軸をなす。二つの巻線部５，８の内縁端部６，９は、互いに長手方向が平行するように配されている。
二つの巻線部５，８の内縁端部６，９において相互に対向する平面６ｂ，９ｂ同士は、リベット１１によって互いに所定の圧着力を受けて密着している。この平面６ｂ，９ｂ同士の密着力は、二つの巻線部５，８に対するリベット１１の圧着力によって決まる。

本実施形態におけるトランス１の巻線接続方法について説明する。
本実施形態では、第一巻線部５と第二巻線部８とを接続する工程において、まず、リベット１１を二つの巻線部５，８の貫通孔７，１０に挿入する。すると、第一巻線部５の内縁端部６と第二巻線部８の内縁端部９とは、リベット１１によって位置決めされる。第一巻線部５の内縁端部６と第二巻線部８の内縁端部９とは、リベット１１が貫通孔７，１０から抜けない限り位置ずれを起こさない。

続いて、公知の圧着治具を用いてリベット１１を変形させることにより、図３に示すように、第一巻線部５の内縁端部６と第二巻線部８の内縁端部９との各々の平面６ｂ，９ｂをリベット１１により圧着する。リベット１１に加えた力に応じて、平面６ｂ，９ｂ同士の圧着力が決まる。リベット１１の軸線方向から見たときにリベット１１の軸線を中心とする円形の領域（図２においてリベット１１の大径部分１１ａに対応する領域）内は、リベット１１からの押圧力を受けて平面６ｂ，９ｂ同士が密着している。この円形の領域は、第一巻線部５と第二巻線部８との導通領域に含まれる。なお、第一巻線部５と第二巻線部８との導通領域の形状や大きさは、圧着治具を用いてリベット１１にかけられる力の大きさ、リベット１１の形状、リベット１１の材質等の影響を受ける。
また、本実施形態においてリベット１１が導体からなる場合、リベット１１自身も、第一巻線部５と第二巻線部８と電気的に接続する導通部材となっている。

上記したトランス１の巻線接続方法により、第一巻線部５と第二巻線部８とが接続された第一コイル部３を製造することができる。また、同様の接続方法を用いて第二コイル部１３を製造することもできる。上記のトランス１の巻線接続方法を使用して製造された第一コイル部３と第二コイル部１３とを二次側コイル１８と軸方向に並べて配することにより、トランス１を製造することができる。

以上説明したように、本実施形態のトランス１の巻線接続構造によれば、リベット１１を通すために第一巻線部５及び第二巻線部８の各内縁端部６，９に形成された貫通孔７，１０にリベット１１が入った時点で第一巻線部５と第二巻線部８との位置決めが正確になされるので、その後リベット１１に圧着力を掛ける過程でも第一巻線部５と第二巻線部８との位置ずれが起こらない。その結果、第一巻線部５の端部と第二巻線部８の端部との接触面積やその圧着力のばらつきが少なく、電気的特性も安定しており、トランス１の歩留まりを向上できるという効果を奏する。

また、本実施形態のトランス１の巻線接続構造によれば、リベット１１にかける力の大きさを一定に設定しておけばリベット１１による圧着力にばらつきが出にくく、溶接と比較して接合不良が生じにくい。その結果、本実施形態のトランス１では、従来溶接後に実施される接合部位の外観検査を省略できる。

また、リベット１１を用いた圧着による内縁端部６，９同士の接触面積が、第一巻線部５の断面積と第二巻線部８の断面積とのうちの大きい方の断面積以上であるので、第一巻回板部４において内縁端部６，９同士の接続部分の電気抵抗が高くなりにくい。その結果、トランス１の使用時に内縁端部６，９同士の接続部分における局所的な発熱が起こりにくいという効果を奏する。この効果は、第二コイル部１３についても同様である。

また、内縁端部６，９の平面６ｂ，９ｂがリベット１１によって圧着されるので、内縁端部６，９同士が隙間なく密着する。

（第２実施形態）
以下、図４及び図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態のトランス１の巻線接続構造と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
図４及び図５に示すように、本実施形態では、複数のリベット１１（第一リベット１１Ａ及び第二リベット１１Ｂ）により第一巻線部５と第二巻線部８とが接続される点で上記の第１実施形態と異なっている。

本実施形態では、第一巻線部５の内縁端部６と第二巻線部８の内縁端部９とには、各々において相互に対向する平面６ｂ，９ｂの領域内において、第１実施形態に開示された貫通孔７，１０と同様の貫通孔（以下、本実施形態において第一貫通孔７Ａ，１０Ａという）に加えて、この第一貫通孔７Ａ，１０Ａから離間した位置に形成された第二貫通孔７Ｂ，１０Ｂが形成されている。

第一巻線部５に形成された第一貫通孔７Ａと第二貫通孔７Ｂとは、第一巻線部５の長手方向に離間している。第二巻線部８に形成された第一貫通孔１０Ａと第二貫通孔１０Ｂとは、第二巻線部８の長手方向に離間している。
第一巻線部５に形成された第一貫通孔７Ａ及び第二貫通孔７Ｂの軸線間の距離は、第二巻線部８に形成された第一貫通孔１０Ａ及び第二貫通孔１０Ｂの軸線間の距離と等しい。

本実施形態では、二つの巻線部５，８の第一貫通孔７Ａ，１０Ａ同士の軸線が同軸となるように第一巻線部５と第二巻線部８とを位置合わせして二つの第一貫通孔７Ａ，１０Ａに第一リベット１１Ａを通す。また、第二貫通孔７Ｂ，１０Ｂ同士の軸線が同軸となるように第一巻線部５と第二巻線部８とを位置合わせして二つの第二貫通孔７Ｂ，１０Ｂに第二リベット１１Ｂを通す。これにより、第一巻線部５の内縁端部６と第二巻線部８の内縁端部９とは、互いに長手方向が平行となる状態で位置決めされる。その後、第一リベット１１Ａと第二リベット１１Ｂとに対して順次又は同時に圧着力が掛けられることにより、第一巻線部５の内縁端部６と第二巻線部８の内縁端部９とは互いに密着する。

本実施形態では、第一リベット１１Ａと第二リベット１１Ｂとの間の領域でも第一巻線部５と第二巻線部８とが接触しているので、第一リベット１１Ａと第二リベット１１Ｂとの間の領域も、内縁端部６，９同士の導通領域とすることができる。
また、二つのリベット１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ第一巻線部５の内縁端部６と第二巻線部８の内縁端部９とを密着させるので、二つのリベット１１Ａ，１１Ｂのいずれかに圧着不良があっても第一巻線部５と第二巻線部８との導通状態を良好に維持することができる。

（第３実施形態）
以下、図６及び図７を参照して本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態のトランス１の巻線接続構造と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
図６及び図７に示すように、本実施形態では、上記第１実施形態に開示された内縁端部６，９が、第１実施形態に開示された貫通孔７，１０に代えて、リベット１１の大径部分１１ａを内部に収容可能な貫通孔７Ｃ，１０Ｃを有している。
本実施形態における貫通孔７Ｃ，１０Ｃは、図７に示すリベット１１の軸１１ｂが挿通される小径孔部７Ｃａ，１０Ｃａと、リベット１１の軸１１ｂの外径よりも大きな内径を有する凹部７Ｃｂ，１０Ｃｂとを有している。貫通孔７Ｃ，１０Ｃにリベット１１が取り付けられた状態では、リベット１１の大径部分１１ａは内縁端部６，９の平面６ａ，９ａから突出しないように凹部７Ｃｂ，１０Ｃｂに位置している。
このような構成であっても上記第１実施形態と同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
たとえば、二組のコイル部３，１３は、直列に接続されていてもよい。

１ トランス
２ 一次側コイル
３ 第一コイル部
４ 第一巻回板部
５，１５ 第一巻線部
５Ａ，８Ａ，１５Ａ，１６Ａ，１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ 端子板部
６ 内縁端部
７，７Ｃ，１０，１０Ｃ 貫通孔
７Ａ，１０Ａ 第一貫通孔
７Ｂ，１０Ｂ 第二貫通孔
８，１６ 第二巻線部
９ 内縁端部
１１，１１Ａ，１１Ｂ リベット
１１ａ リベットの大径部分
１２，１７ 絶縁プレート
１３ 第二コイル部
１４ 第二巻回板部
１８ 二次側コイル
１９，２０ リング板部
２１ 絶縁シート

Claims (6)

1. 渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなる第一巻線部と、
   渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなる第二巻線部と、
   前記第一巻線部と前記第二巻線部との間に介在して配された絶縁プレートと、
   前記第一巻線部及び前記第二巻線部の各端部に形成され導電性板材の厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通され各端部同士を圧着するリベットと、
   を備えたことを特徴とするトランスの巻線接続構造。
2. 前記第一巻線部と前記第二巻線部と前記リベットとは互いに熱膨張係数が略等しいことを特徴とする請求項１に記載のトランスの巻線接続構造。
3. 前記第一巻線部の端部と前記第二巻線部の端部とは互いに長手方向が平行となるように配され、
   前記リベットは、前記長手方向に互いに離間する第一リベットと第二リベットとを有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトランスの巻線接続構造。
4. 前記第一巻線部と前記第二巻線部との各端部同士の接触面積は、前記第一巻線部の断面積と前記第二巻線部の断面積とのうちの大きい方の断面積以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトランスの巻線接続構造。
5. 前記第一巻線部の端部のうち前記第二巻線部側に向けられた面は、前記リベットが貫通する貫通孔が形成された平面であり、
   前記第二巻線部の端部のうち前記第一巻線部側に向けられた面は、前記リベットが貫通する貫通孔が形成された平面である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトランスの巻線接続構造。
6. 渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなりコイルの一部を構成する第一巻線部の端部に貫通孔を形成し、
   渦巻き状あるいは環状に巻き回された導電性板材からなり前記コイルの他の一部を構成する第二巻線部の端部に貫通孔を形成し、
   前記第一巻線部の貫通孔の軸線と前記第二巻線部の貫通孔の軸線とが同軸をなす状態で各貫通孔にリベットを挿入して前記第一巻線部と前記第二巻線部とを位置決めし、
   前記第一巻線部と前記第二巻線部とが前記リベットにより位置決めされた状態で前記リベットを変形させて前記第一巻線部の端部と前記第二巻線部との端部とを導通状態で密着させる
   ことを特徴とするトランスの製造方法。

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